高中二年级化学选修4第二章化学反应速率和化学平衡第三节化学平衡第一课时课件

1、化学平衡常数化学平衡常数2 0 2 2 年年 1 月月 3 0 日 星 期 日日 星 期 日第一课时第一课时730.6K时时 I2(g) + H2(g) 2HI(g)C2CC序序号号起始时浓度起始时浓度mol/L698.6K平衡时浓度平衡时浓度mol/L698.6K平衡时平衡时c0 (H2)c0(I2)c0 (HI)H2I2HI10.010670.0119600.0018310.0031290.0176720.011350.00904400.003560.001250.0155930.011340.00751000.0045650.00073780.013544000.010690.00114

2、10.0011410.008410222IHHI I2(g) + H2(g) 2HI(g)54.554.654.4554.33根据表中的数据计算出平衡时根据表中的数据计算出平衡时 的值，并分析其中规律。的值，并分析其中规律。222IHHI【问题探究【问题探究】分析上表，你得出什么结论？分析上表，你得出什么结论？结论结论2：温度发生变化，：温度发生变化，K值也发生变化值也发生变化结论结论1 1：在一定温度下，当一个可逆反应达到平衡时，：在一定温度下，当一个可逆反应达到平衡时，生成物浓度幂之积与反应物浓度幂之积的比值是一个生成物浓度幂之积与反应物浓度幂之积的比值是一个常数。常数。（以方程式中计量数

3、为幂）（以方程式中计量数为幂）C2(HI)C(H2) C(I2)=K结论结论3：常数：常数K与反应的起始浓度大小无关；与反应的起始浓度大小无关；结论结论4：常数：常数K与正向建立还是逆向建立平衡无关即与与正向建立还是逆向建立平衡无关即与平衡建立的过程无关。平衡建立的过程无关。一、化学平衡常数一、化学平衡常数1、定义：、定义：在一定温度下，当一个可逆反应达到平衡时，在一定温度下，当一个可逆反应达到平衡时，生成物浓度幂之积与反应物浓度幂之积的比生成物浓度幂之积与反应物浓度幂之积的比值是一个常数。这个常数就是该反应的化学值是一个常数。这个常数就是该反应的化学平衡常数（简称平衡常数）平衡常数（简称平衡

4、常数）（以方程式中计（以方程式中计量数为幂）量数为幂）2、表达式：、表达式：)()()()(BCACDCCCKnmqp在一定温度下达在一定温度下达到化平衡时：到化平衡时：mA(g)+nB(g) pC(g)+qD(g)3、化学平衡常数的单位、化学平衡常数的单位“标准平衡常数标准平衡常数”，它是无量纲，无单位的，它是无量纲，无单位的 。但经验。但经验平衡常数有单位的，我们说的实际是经验平衡常数，平衡常数有单位的，我们说的实际是经验平衡常数，但课本上没有标出单位，所以我们也不要标出单位了。但课本上没有标出单位，所以我们也不要标出单位了。物质浓度的单位用物质浓度的单位用mol/L例：在某温度下，将例：

5、在某温度下，将H2(g)和和I2(g)各各0.1mol混合物充入混合物充入10L的密闭容器中，充分反应达到平衡时，测得的密闭容器中，充分反应达到平衡时，测得c(H2)=0.0080mol/L， 求：求： (1)反应的平衡常数反应的平衡常数(2)其它条件不变，充入的其它条件不变，充入的H2(g)和和I2(g)各各0.2mol,求达平求达平衡时各物质的平衡浓度。衡时各物质的平衡浓度。解：解：练习：练习：某温度下，向某温度下，向10L真空容器中注入真空容器中注入1.00molH2(g)和和1.00molI2(g)，反应平衡后，反应平衡后I2(g)的浓度为的浓度为0.0200molL-1。试求该温度下

6、反应试求该温度下反应 的平衡常数的平衡常数 I2(g) + H2(g) 2HI(g)4.4.书写平衡常数关系式的规则书写平衡常数关系式的规则1)如果反应中有固体和纯液体参加，它们的浓度不应如果反应中有固体和纯液体参加，它们的浓度不应写在平衡关系式中，因为它们的浓度是固定不变的，写在平衡关系式中，因为它们的浓度是固定不变的，化学平衡关系式中只包括气态物质和溶液中各溶质的化学平衡关系式中只包括气态物质和溶液中各溶质的浓度。浓度。 如如: CaCO3(s)CaO(s)+CO2(g) CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(l)K=c(CO2)K=c(CO)/c(CO2) c(H2)书书写写平平衡

7、衡常常数数关关系系式式的的规规则则 再如再如: 稀溶液中进行的反应，如有水参加，水的浓度也稀溶液中进行的反应，如有水参加，水的浓度也不必写在平衡关系式中，不必写在平衡关系式中，如：如：Cr2O72-+H2O2CrO42-+2H+K=c(CrO42-)2c(H+)2/c(Cr2O72-)又如又如：非水溶液中的反应，如有水生成或有水参加反应，非水溶液中的反应，如有水生成或有水参加反应，此时水的浓度不可视为常数，必须表示在平衡关系式中。此时水的浓度不可视为常数，必须表示在平衡关系式中。如酒精和醋酸的液相反应如酒精和醋酸的液相反应C2H5OH+CH3COOHCH3COOC2H5+H2Oc(CH3COO

8、C2H5) c(H2O)c(C2H5OH) c(CH3COOH)K=书书写写平平衡衡常常数数关关系系式式的的规规则则2)2)同一化学反应，可以用不同的化学反应式来表示，同一化学反应，可以用不同的化学反应式来表示，每个化学方程式都有自己的平衡常数关系式及相应的每个化学方程式都有自己的平衡常数关系式及相应的平衡常数。平衡常数。例例 N2 (g) + 3 H2 (g) 2NH3 (g) K1 = 1.60 10 5 1/2N2 (g) + 3/2 H2 (g) NH3 (g) K2 = 3.87 10 2 K1 K2 ， K1 = K22书书写写平平衡衡常常数数关关系系式式的的规规则则3)多重平衡规

9、则多重平衡规则：若干方程式相加若干方程式相加( (减减) )，则总反应，则总反应的平衡常数等于分步平衡常数之乘积的平衡常数等于分步平衡常数之乘积( (商商) )例题例题: 2NO (g) + O2 (g) 2NO2 (g) K1 2NO2 (g) N2O4 (g) K2 2NO (g) +O2(g) N2O4 (g) K3K3 = K1 K2 书书写写平平衡衡常常数数关关系系式式的的规规则则(1)(1)平衡常数平衡常数K K与温度有关，与浓度无关，由与温度有关，与浓度无关，由K K随温度的变随温度的变化可推断正反应是吸热反应还是放热。化可推断正反应是吸热反应还是放热。 若正反应是吸热若正反应是

10、吸热反应反应, ,升高温度升高温度,K ,K 增大增大; ;若正反应是放热反应若正反应是放热反应, ,升高温度升高温度,K ,K 减小减小; ;5.5.引入平衡常数引入平衡常数K K的意义的意义例如：不同温度时，反应例如：不同温度时，反应: H2(g)+I2(g) 2HI(g),的的浓度平衡常数与温度的关系如下：浓度平衡常数与温度的关系如下：温度温度623K698K763K平衡常数平衡常数66 .954.445.9 通过改变温度，平衡常数大小的变化趋势可以判断通过改变温度，平衡常数大小的变化趋势可以判断上可逆反应的正方向是放热反应上可逆反应的正方向是放热反应. 引引入入平平衡衡常常数数K的的意

11、意义义 (2)(2)平衡常数平衡常数K K值的大小，可推断反应进行的程度。值的大小，可推断反应进行的程度。 K K 值越大，表示反应进行的程度越大，反应物的转值越大，表示反应进行的程度越大，反应物的转化率越大；化率越大；K K 值越小，表示反应进行的程度越小，反值越小，表示反应进行的程度越小，反应物的转化率越小。应物的转化率越小。(3)(3)反应的平衡常数与反应可能进行的程度。一般来反应的平衡常数与反应可能进行的程度。一般来说，反应的平衡常数说，反应的平衡常数K10K105 5，认为正反应进行得较完，认为正反应进行得较完全；全；K 10K 10-5-5则认为这个反应的正反应很难进行则认为这个反

12、应的正反应很难进行( (逆逆反应较完全）。反应较完全）。 引引入入平平衡衡常常数数K的的意意义义 (5) K值大小标志反应能达到的最大限度值大小标志反应能达到的最大限度,K值越大，值越大，反应物的转化率越大，反应物的转化率越大，反应越完全。反应越完全。 课堂小结：课堂小结：(1) 平衡是有条件的、动态的。平衡是有条件的、动态的。(2) K不随起始浓度大小而变化。不随起始浓度大小而变化。(3) K与与温度温度有关。有关。(4) K与方程式写法有关。与方程式写法有关。作业：习题作业：习题2化学平衡常数化学平衡常数2 0 2 2 年年 1 月月 3 0 日 星 期 日日 星 期 日第二课时第二课时

13、对于可逆反应对于可逆反应: mA(g)+nB (g) pC(g)+qD(g)(4)(4)在某温度下，某时刻反应是否达平衡，可用该时刻在某温度下，某时刻反应是否达平衡，可用该时刻产物的浓度幂的之积与反应物浓度幂之积的比即浓度商产物的浓度幂的之积与反应物浓度幂之积的比即浓度商Q Q与与K K比较大小来判断。比较大小来判断。QC kc， 未达平衡，逆向进行。未达平衡，逆向进行。逆正 QC = kc, 达平衡，平衡不移动。达平衡，平衡不移动。逆正逆正QC kc, 未达平衡，正向移动。未达平衡，正向移动。)()()()(BcAcDcCcQnmqpC 引引入入平平衡衡常常数数K的的意意义义 （5）另外还有

14、两点必须指出：）另外还有两点必须指出：平衡常数数值的大小，只能大致告诉我们一个可逆反应平衡常数数值的大小，只能大致告诉我们一个可逆反应的正向反应所进行的最大程度，并不能预示反应达到平衡所的正向反应所进行的最大程度，并不能预示反应达到平衡所需要的时间。如：需要的时间。如：2SO2(g)+O2=2SO3(g)298K时时K很大，但由于速度太慢，常温时，几乎不发生反很大，但由于速度太慢，常温时，几乎不发生反应。应。平衡常数数值极小的反应，说明正反应在该条件下不可平衡常数数值极小的反应，说明正反应在该条件下不可能进行，如能进行，如:N2+O22NOK=10-30(298K)所以常温下用此反应固定氮气是

15、不可能的。所以常温下用此反应固定氮气是不可能的。因此没有必要在该条件下进行实验，以免浪费人力物力。或因此没有必要在该条件下进行实验，以免浪费人力物力。或者改变条件使反应在新的条件下进行比较好一些。者改变条件使反应在新的条件下进行比较好一些。 引引入入平平衡衡常常数数K的的意意义义 练习练习1、 已知一氧化碳与水蒸气的反应为已知一氧化碳与水蒸气的反应为 CO + H2O(g) CO2 + H2催化剂催化剂高温高温在在427时的平衡常数是时的平衡常数是9.4。如果反应开始时，一氧化。如果反应开始时，一氧化碳和水蒸气的浓度都是碳和水蒸气的浓度都是0.01mol/L，计算一氧化碳在此反，计算一氧化碳在

16、此反应条件下的转化率。应条件下的转化率。9. 设：设：CO的消耗浓度为的消耗浓度为x。练习练习2 2、合成氨反应合成氨反应N N2 2+3H+3H2 2 2NH 2NH3 3 在某温度下达平衡时，各在某温度下达平衡时，各物质的浓度是：物质的浓度是：NN2 2=3mol=3molL L-1-1，HH2 2=9 mol=9 molL L-1-1，NHNH3 3=4 mol=4 molL L-1-1。求该温度时的平衡常数和。求该温度时的平衡常数和N N2 2、H H2 2的初的初始浓度始浓度练习练习3：对于反应对于反应2SO2(g)+ O2(g) 2SO3(g) ,若在一定温度下，若在一定温度下，将

17、将0.1mol的的SO2(g)和和0.06mol O2(g)注入一体积为注入一体积为2L的密闭的密闭容器中，当达到平衡状态时，测得容器中有容器中，当达到平衡状态时，测得容器中有0.088mol的的SO3(g)试求在该温度下试求在该温度下（1）此反应的平衡常数。）此反应的平衡常数。（2）求）求SO2(g)和和O2(g)的平衡转化率。的平衡转化率。在在25时，密闭容器中时，密闭容器中X、Y、Z三种气体的初始浓度三种气体的初始浓度和平衡浓度如下表：和平衡浓度如下表：下列说法错误的是：下列说法错误的是：A反应达到平衡时，反应达到平衡时，X的转化率为的转化率为50B反应可表示为反应可表示为X+3Y 2Z

18、，其平衡常数为，其平衡常数为16000C增大压强使平衡向生成增大压强使平衡向生成Z的方向移动，平衡常数增的方向移动，平衡常数增大大D改变温度可以改变此反应的平衡常数改变温度可以改变此反应的平衡常数物质物质XYZ初始浓度初始浓度/mol lL L-1-10.10.20平衡浓度平衡浓度/mol lL L-1-10.050.050.1C25. 铁和铝是两种重要的金属，它们的单质及化合物有着各铁和铝是两种重要的金属，它们的单质及化合物有着各自的性质。自的性质。(1)在一定温度下，氧化铁可以与一氧化碳发生下列反应：在一定温度下，氧化铁可以与一氧化碳发生下列反应： 该反应的平衡常数表达式为：该反应的平衡常

19、数表达式为：K= 该温度下，在该温度下，在2L盛有粉末的密闭容器中通入盛有粉末的密闭容器中通入CO气体，气体，10min后，生成了单质铁后，生成了单质铁112g。则。则10min内内CO的平均反应的平均反应速率为速率为 (2)请用上述反应中某种气体的有关物理量来说明该反已达请用上述反应中某种气体的有关物理量来说明该反已达到平衡状态：到平衡状态： 232Fe O (s)+3CO(g)2Fe(s)+3CO (g)(3)某些金属氧化物粉末和某些金属氧化物粉末和Al粉在镁条的引燃下可以发生粉在镁条的引燃下可以发生铝热反应。下列反应速率铝热反应。下列反应速率(v)和温度和温度(T)的关系示意图中与的关系示意图中与铝热反应最接