化學(xué)平衡常數(shù)及計(jì)算 課件 2023-2024學(xué)年高二上學(xué)期化學(xué)人教版（2019）選擇性必修1

第二章化學(xué)反應(yīng)速率和化學(xué)平衡第二節(jié)化學(xué)平衡2.2.2化學(xué)平衡常數(shù)及計(jì)算1．知道化學(xué)平衡常數(shù)的含義,會(huì)寫化學(xué)平衡常數(shù)表達(dá)式。2．能運(yùn)用化學(xué)平衡常數(shù)(三段式計(jì)算)進(jìn)行簡單計(jì)算。3．運(yùn)用化學(xué)平衡常數(shù)判斷反應(yīng)進(jìn)行的程度。學(xué)習(xí)目標(biāo)457.6℃時(shí)反應(yīng)體系H2(g)＋I(xiàn)2(g)?2HI(g)中各物質(zhì)的濃度數(shù)據(jù)起始時(shí)各物質(zhì)的濃度/(mol·L－1)平衡時(shí)各物質(zhì)的濃度/(mol·L－1)平衡時(shí)c(H2)c(I2)c(HI)c(H2)c(I2)c(HI)1.970×10－26.994×10－305.617×10－35.936×10－41.270×10－248.371.228×10－29.964×10－303.841×10－31.524×10－31.687×10－248.621.201×10－28.403×10－304.580×10－39.733×10－41.486×10－249.54001.520×10－21.696×10－31.696×10－31.181×10－248.49001.287×10－21.433×10－31.433×10－31.000×10－248.70003.777×10－24.213×10－34.213×10－42.934×10－248.50平均值48.702c(HI)c(H2)·c(I2)2c(HI)c(H2)·c(I2)思考1、分析上表，對(duì)于H2(g)＋I(xiàn)2(g)?2HI(g),你得出什么結(jié)論?①在一定溫度下，

是一個(gè)常數(shù)，用K表示2c(HI)c(H2)·c(I2)②該常數(shù)K與反應(yīng)的起始濃度大小無關(guān)。③該常數(shù)K與從正向還是從逆向建立平衡無關(guān)，即與平衡建立的途徑無關(guān)。人們對(duì)其他化學(xué)平衡體系的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，也發(fā)現(xiàn)了類似的關(guān)系,平衡常數(shù)的含義是什么？一、化學(xué)平衡常數(shù)1、概念在一定溫度下，當(dāng)一個(gè)可逆反應(yīng)達(dá)到化學(xué)平衡時(shí)，生成物濃度冪之積與反應(yīng)物濃度冪之積的比值是一個(gè)常數(shù)(簡稱平衡常數(shù))，用符號(hào)K表示2、表達(dá)式

對(duì)于可逆反應(yīng)：mA(g)＋nB(g)?pC(g)＋qD(g)(固體和純液體的濃度視為常數(shù)“1”，通常不計(jì)入平衡常數(shù)表達(dá)式中)1、請(qǐng)寫出下表中各反應(yīng)的平衡常數(shù)表達(dá)式并回答問題反應(yīng)Kc①1/2N2(g)+3/2H2(g)?NH3(g)

②N2(g)+3H2(g)?2NH3(g)

③2NH3(g)?N2(g)+3H2(g)

④Fe0(s)+C0(g)?Fe(s)+CO2(g)

⑤AgCl(s)?Ag+(aq)+Cl-(aq)

⑥Cr2072-(aq)+H20?2Cr042-(aq)+2H+(aq)

【練一練】3、化學(xué)平衡常數(shù)的意義(1)平衡常數(shù)的大小反映了化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行的程度(也叫反應(yīng)的限度)(2)K值越大，表示反應(yīng)進(jìn)行得越完全，反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率越大，產(chǎn)物的產(chǎn)率越大；當(dāng)K＞105時(shí)，該反應(yīng)就進(jìn)行的基本完全了。K值越小，表示反應(yīng)進(jìn)行得越不完全，反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率越小，產(chǎn)物的產(chǎn)率越小，當(dāng)K＜10－5時(shí)，該反應(yīng)很難發(fā)生4、化學(xué)平衡常數(shù)的影響因素(1)內(nèi)因：不同的化學(xué)反應(yīng)及方程式的書寫形式是決定化學(xué)平衡常數(shù)的主要因素(2)外因：在化學(xué)方程式一定的情況下，K只受溫度影響，與反應(yīng)物或生成物的濃度無關(guān)，與壓強(qiáng)無關(guān)2、對(duì)于可逆反應(yīng):C(s)+CO2(g)?2CO(g),在一定溫度下,其平衡常數(shù)為K,下列條件的變化中,能使K發(fā)生變化的是 (

)A.將C(s)的表面積增大 B.增大體系壓強(qiáng)C.升高體系溫度 D.使用合適的催化劑C【練一練】5、化學(xué)平衡常數(shù)表達(dá)式的書寫(1)平衡常數(shù)表達(dá)式中，水(液態(tài))的濃度、固體物質(zhì)及純液體的濃度不寫(2)化學(xué)平衡常數(shù)表達(dá)式與化學(xué)方程式的書寫有關(guān)。若反應(yīng)方向改變、化學(xué)計(jì)量數(shù)等倍擴(kuò)大或縮小，化學(xué)平衡常數(shù)都會(huì)相應(yīng)改變N2(g)＋3H2(g)?2NH3(g)1/2N2(g)＋3/2H2(g)?NH3(g)NH3(g)?1/2N2(g)＋3/2H2(g)則：K1＝K22；K2·K3＝1；K1·K32＝1(3)若兩反應(yīng)的平衡常數(shù)分別為K1、K2①若兩反應(yīng)相加，則總反應(yīng)的平衡常數(shù)K＝K1·K2②若兩反應(yīng)相減，則總反應(yīng)的平衡常數(shù)K＝K1/K2加乘，減除例1、已知450℃時(shí)，反應(yīng)H2（g)+I2（g)?2HI（g）的k=50，由此推測在450℃時(shí)，反應(yīng)2HI（g）?

H2（g)+I2（g）的化學(xué)平衡常數(shù)為（）A.50B.0.02C.100D.無法確定B【幾點(diǎn)強(qiáng)調(diào)】①一個(gè)化學(xué)反應(yīng)的K大小只與溫度有關(guān)。(放熱反應(yīng)，溫度升高，K越大；吸熱反應(yīng)，溫度越低，K越大)②平衡常數(shù)的表達(dá)式及單位與方程式的書寫形式有關(guān)。③化學(xué)反應(yīng)的正、逆反應(yīng)的平衡常數(shù)互為倒數(shù)。④有純固體或純液體參加的反應(yīng)，它們不列入平衡常數(shù)表達(dá)式。a.稀溶液中進(jìn)行的反應(yīng)，如有水參加，水的濃度也不必寫在平衡關(guān)系式中。b.非水溶液中的反應(yīng)，如有水生成或有水參加反應(yīng)，此時(shí)水的濃度不可視為常數(shù)，必須表示在平衡關(guān)系式中。6、化學(xué)平衡常數(shù)的應(yīng)用(1)判斷反應(yīng)進(jìn)行的程度：K值越大，該反應(yīng)進(jìn)行得越完全，反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率越大；反之，就越不完全，轉(zhuǎn)化率越小K值正反應(yīng)進(jìn)行的程度平衡時(shí)生成物濃度平衡時(shí)反應(yīng)物濃度反應(yīng)物轉(zhuǎn)化率生產(chǎn)物產(chǎn)率越大越大越大越小越高越高越小越小越小越大越低越低(2)判斷可逆反應(yīng)的熱效應(yīng)①升高溫度：K值增大→正反應(yīng)為吸熱反應(yīng)；K值減小→正反應(yīng)為放熱反應(yīng)(升大吸，升小放)②降低溫度：K值增大→正反應(yīng)為放熱反應(yīng)；K值減小→正反應(yīng)為吸熱反應(yīng)(降大放，降小吸)如：N2(g)＋3H2(g)?2NH3(g)的平衡常數(shù)與溫度的關(guān)系如下，由下表數(shù)據(jù)分析可知：溫度升高，K值減小，則正反應(yīng)為放熱反應(yīng)T/K373473573673773K3.35×1091.00×1072.45×1051.88×1042.99×103(3)判斷正在進(jìn)行的可逆反應(yīng)是否達(dá)到平衡或反應(yīng)進(jìn)行的方向?qū)τ谝话愕目赡娣磻?yīng)，mA(g)＋nB(g)?pC(g)＋qD(g)，在任意時(shí)刻的

稱為濃度商，常用Q表示，當(dāng)Q＝K時(shí)，反應(yīng)處于平衡狀態(tài)，v正＝v逆當(dāng)Q＜K時(shí)，反應(yīng)向正反應(yīng)方向進(jìn)行，v正＞v逆當(dāng)Q＞K時(shí)，反應(yīng)向逆反應(yīng)方向進(jìn)行，v正＜v逆3、在一定體積的密閉容器中,進(jìn)行如下化學(xué)反應(yīng):CO2(g)+H2(g)?CO(g)+H2O(g)。其化學(xué)平衡常數(shù)K和溫度T的關(guān)系如表所示:回答下列問題:(1)該反應(yīng)的化學(xué)平衡常數(shù)表達(dá)式為K=

。

(2)該反應(yīng)為

(填“吸熱”或“放熱”)反應(yīng)。

(3)某溫度下,平衡濃度符合下式:c(CO2)·c(H2)=c(CO)·c(H2O),試判斷此時(shí)的溫度為

℃。此溫度下加入1molCO2(g)和1molH2(g)充分反應(yīng),達(dá)到平衡時(shí),CO2的轉(zhuǎn)化率為

。

【練一練】(4)在800℃時(shí),發(fā)生上述反應(yīng),某一時(shí)刻測得容器內(nèi)各物質(zhì)的濃度分別為c(CO2)=2mol·L-1,c(H2)=1.5mol·L-1、c(CO)=1mol·L-1、c(H2O)=3mol·L-1,則正、逆反應(yīng)速率的比較為v(正)

(填“>”“<”或“=”)v(逆)。

1.反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率增大,平衡常數(shù)一定增大嗎?2.對(duì)于常溫下的反應(yīng)aA(g)+bB(g)cC(g)+dD(g),若已知反應(yīng)物的起始濃度和常溫下的平衡常數(shù),可不可以計(jì)算平衡時(shí)反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率?不一定;在一定溫度下,對(duì)于一個(gè)反應(yīng)可以通過改變外界條件增大反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率,但因溫度不變,平衡常數(shù)也不變。可以?？筛鶕?jù)反應(yīng)物的起始濃度和平衡常數(shù)計(jì)算平衡時(shí)的濃度,然后根據(jù)反應(yīng)物的變化量可求出其轉(zhuǎn)化率。思考二、與化學(xué)平衡常數(shù)的相關(guān)計(jì)算1、化學(xué)平衡常數(shù)(K)的計(jì)算方法——三段式法三段式法就是依據(jù)化學(xué)方程式列出各物質(zhì)的起始量、變化量和平衡量，然后根據(jù)已知條件建立代數(shù)等式而進(jìn)行解題的一種方法。這是解答化學(xué)平衡計(jì)算題的一種“萬能方法”，只要已知起始量和轉(zhuǎn)化率就可用平衡模式法解題。對(duì)于反應(yīng)前后氣體體積變化的反應(yīng)，如果已知反應(yīng)前氣體的總物質(zhì)的量與反應(yīng)后氣體的總物質(zhì)的量的差值，也可用差量法解題起始: a

b

0

0變化: mx

nx

px

qx平衡: a-mx

b-nx

px

qx(1)變化量與化學(xué)方程式中各物質(zhì)的計(jì)量數(shù)成比例。(2)這里a、b可指物質(zhì)的量、濃度，氣體體積等。例2、在某溫度下，將H2和I2各0.10mol的氣態(tài)混合物充入10L的密閉容器中，充分反應(yīng)，達(dá)到平衡后，測得c(H2)=0.0080mol/L。(1)求該反應(yīng)的平衡常數(shù)。(2)在上述溫度下，該容器中若通入H2和I2蒸氣各0.20mol，試求達(dá)到化學(xué)平衡狀態(tài)時(shí)各物質(zhì)的濃度。2、利用K計(jì)算平衡濃度和反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率依據(jù)起始濃度(或平衡濃度)和平衡常數(shù)可以計(jì)算平衡濃度(或起始濃度)，從而計(jì)算反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率。對(duì)于反應(yīng)：mA(g)＋nB(g)?pC(g)＋qD(g)，反應(yīng)物A的轉(zhuǎn)化率(α)可以表示為例3、在密閉容器中，將2.0molCO與10molH2O混合加熱到800℃，達(dá)到下列平衡：CO(g)+H2O(g)?CO2(g)+H2(g)K=1.0，求達(dá)到平衡時(shí)CO轉(zhuǎn)化為CO2的轉(zhuǎn)化率。

例4、已知CO(g)+H2O(g)?CO2(g)+H2(g)800℃時(shí)K=1.0；求恒溫恒容體系中，用c(CO):c(H2O)=1:1或1:4開始，達(dá)到平衡時(shí)CO和H2O(g)的轉(zhuǎn)化率。3、三段式法進(jìn)行化學(xué)平衡的有關(guān)計(jì)算可逆反應(yīng)：mA(g)＋nB(g)?pC(g)＋qD(g)，在體積為V的恒容密閉容器中，反應(yīng)物A、B的初始加入量分別為amol、bmol，達(dá)到化學(xué)平衡時(shí)，設(shè)A物質(zhì)轉(zhuǎn)化的物質(zhì)的量為mxmolmA(g)＋nB(g)?pC(g)＋qD(g)起始量/mola

b00變化量/molmx

nx

px

qx平衡量/mola－mx

b－nx

px

qx對(duì)于反應(yīng)物：n(平)＝n(始)－n(變)對(duì)于生成物：n(平)＝n(始)＋n(變)⑨在密閉容器中有氣體參加的可逆反應(yīng)，在計(jì)算時(shí)經(jīng)常用到阿伏加德羅定律的兩個(gè)推論恒溫、恒容時(shí)：P1/P2=n1/n2恒溫、恒壓時(shí)：V1/V2=n1/n2三、壓強(qiáng)平衡常數(shù)1.含義在化學(xué)平衡體系中，用各氣體物質(zhì)的分壓替代濃度計(jì)算的平衡常數(shù)叫壓強(qiáng)平衡常數(shù)Kp2.表達(dá)式對(duì)于可逆反應(yīng)：mA(g)＋nB(g)?pC(g)＋qD(g)3.計(jì)算技巧(1)直接根據(jù)分壓強(qiáng)計(jì)算壓強(qiáng)平衡常數(shù)例1、用測壓法在剛性密閉容器中研究T℃時(shí)4NO(g)?N2(g)＋2NO2(g)的分解反應(yīng)，現(xiàn)將一定量的NO充入該密閉容器中，測得體系的總壓強(qiáng)隨時(shí)間的變化如下表所示：反應(yīng)時(shí)間/