第二章第三节《化学平衡常数》课件 新人教版选修4

1、第第2课时化学平衡常数课时化学平衡常数新知初探自学导引新知初探自学导引自主学习自主学习化学平衡常数化学平衡常数对于一般的可逆反应：对于一般的可逆反应：mA(g)nB(g) pC(g)qD(g)1定义：在一定温度下，当一个可逆反应达定义：在一定温度下，当一个可逆反应达到到_时，时，_与与_的比值。的比值。化学平衡化学平衡生成物浓度幂之积生成物浓度幂之积反应物浓度幂之积反应物浓度幂之积2表达式：表达式：_。3特点：特点：K值只受值只受_影响，与反应物影响，与反应物或生成物的浓度变化无关。或生成物的浓度变化无关。4意义：意义：K值越大值越大平衡体系中生成物所占平衡体系中生成物所占的比例的比例_正向反

2、应进行的程度正向反应进行的程度_反应进行的程度越反应进行的程度越_反应物的转化反应物的转化_;反之，就越反之，就越_，转化率就，转化率就越小。当越小。当_时，该反应进行得就基本完时，该反应进行得就基本完全了。全了。温度温度越大越大越大越大完全完全越大越大不完全不完全K105想一想想一想怎样理解怎样理解“化学平衡常数与反应物、生成物化学平衡常数与反应物、生成物的浓度无关的浓度无关”？提示：提示：化学平衡常数是指在一定温度下，可化学平衡常数是指在一定温度下，可逆反应无论从正反应开始，还是从逆反应开逆反应无论从正反应开始，还是从逆反应开始，也无论反应物起始的浓度是大还是小，始，也无论反应物起始的浓度

3、是大还是小，最后都能达到平衡，这时各生成物浓度幂的最后都能达到平衡，这时各生成物浓度幂的乘积除以各反应物浓度幂的乘积所得的比值乘积除以各反应物浓度幂的乘积所得的比值是个常数，用是个常数，用K表示。表示。自主体验自主体验判断正误判断正误1化学平衡常数等于某一时刻生成物浓度化学平衡常数等于某一时刻生成物浓度幂之积与反应物浓度幂之积的比值。幂之积与反应物浓度幂之积的比值。()2化学平衡常数与浓度有关化学平衡常数与浓度有关,与温度无关。与温度无关。()3温度一定，对于给定的化学反应，正、温度一定，对于给定的化学反应，正、逆反应的平衡常数互为倒数。逆反应的平衡常数互为倒数。()4对于一个可逆反应，平衡正

4、向移动时，对于一个可逆反应，平衡正向移动时，平衡常数一定增大。平衡常数一定增大。()5升高温度，升高温度，K值增大，则正反应为放热反值增大，则正反应为放热反应。应。()答案：答案：1.2.3.4.5.要点突破讲练互动要点突破讲练互动化学平衡常数的理解及化学平衡常数的理解及应用应用(2)因为平衡常数因为平衡常数K仅仅是温度的函数，所以仅仅是温度的函数，所以温度一定时，不随反应物或生成物的浓度变温度一定时，不随反应物或生成物的浓度变化而变化，故增大化而变化，故增大c(H2O)，K不变；又因为该不变；又因为该可逆反应的正反应为吸热反应，故升高温度可逆反应的正反应为吸热反应，故升高温度时，平衡正向移动

5、，时，平衡正向移动，c(CO)和和c(H2)增大，增大，c(H2O)减少，所以减少，所以K增大。增大。要点归纳要点归纳(1)平衡常数平衡常数K仅仅是温度的函数，与反应物仅仅是温度的函数，与反应物或生成物的浓度变化无关。只要温度一定，或生成物的浓度变化无关。只要温度一定，即便外界条件改变引起了化学平衡的移动，即便外界条件改变引起了化学平衡的移动，K也不变；只要温度变化，平衡一定发生移动也不变；只要温度变化，平衡一定发生移动，则，则K就变化。就变化。(2)c(A)、c(B)、c(C)、c(D)是指化学平衡状态是指化学平衡状态时的浓度，不是初始浓度，又因为固体或纯时的浓度，不是初始浓度，又因为固体或

6、纯液体的浓度可看作常数，所以固体或纯液体液体的浓度可看作常数，所以固体或纯液体不代入公式。不代入公式。(3)当同一化学反应，其方程式的化学计量数当同一化学反应，其方程式的化学计量数等倍扩大或缩小时，则等倍扩大或缩小时，则K值会发生改变。值会发生改变。2化学平衡常数的应用化学平衡常数的应用(1)判断平衡移动的方向判断平衡移动的方向对于上述可逆反应在任意状态时，生成物与对于上述可逆反应在任意状态时，生成物与反应物的浓度幂之积之比称为浓度商反应物的浓度幂之积之比称为浓度商Qc，(2)判断反应的热效应判断反应的热效应(3)计算反应物的转化率计算反应物的转化率依据起始浓度依据起始浓度(或平衡浓度或平衡浓

7、度)和平衡常数可以和平衡常数可以计算平衡浓度计算平衡浓度(或起始浓度或起始浓度)，从而计算反应，从而计算反应物的转化率。物的转化率。特别提醒特别提醒(1)化学平衡常数不表示化学反应速率，能表化学平衡常数不表示化学反应速率，能表示化学反应限度。示化学反应限度。K值越大，反应进行的越值越大，反应进行的越完全，但无法描述反应速率。完全，但无法描述反应速率。(2)化学平衡常数只与温度有关，与浓度、压化学平衡常数只与温度有关，与浓度、压强、催化剂等无关。强、催化剂等无关。即时应用即时应用1在煤化工中常需研究不同温度下反应的在煤化工中常需研究不同温度下反应的平衡常数，投料比及反应热等问题。平衡常数，投料比

8、及反应热等问题。已知：可逆反应已知：可逆反应CO(g)H2O(g) H2(g)CO2(g)的平衡常数随温度的变化如下表所的平衡常数随温度的变化如下表所示：示：试回答下列问题。试回答下列问题。(1)上述正反应是上述正反应是_(填填“放热放热”或或“吸热吸热”)反应。反应。(2)已知在一定温度下发生如下反应：已知在一定温度下发生如下反应：温度温度/400500800平衡常数平衡常数/K9.9491C(s)CO2(g)2CO(g)，平衡常数为，平衡常数为K；C(s)H2O(g)CO(g)H2(g)，平衡常数为，平衡常数为K1；CO(g)H2O(g)H2(g)CO2(g)，平衡常数，平衡常数为为K2。

9、则则K、K1、K2之间的关系是之间的关系是_。(3)在在500 时，若起始时时，若起始时CO、H2O的浓度均的浓度均为为0.02 molL1，在该条件下达到平衡时，在该条件下达到平衡时，CO的转化率为的转化率为_。(4)向向V L密闭容器中通入密闭容器中通入10 mol CO和和10 mol水蒸气，在水蒸气，在T 时达到平衡，然后迅速除去时达到平衡，然后迅速除去水蒸气水蒸气(除去水蒸气时其他物质的物质的量不除去水蒸气时其他物质的物质的量不变变)，将混合气体点燃，测得放出的热量为，将混合气体点燃，测得放出的热量为2842 kJ(已知已知CO的燃烧热为的燃烧热为283 kJmol1，H2的燃烧热为

10、的燃烧热为286 kJ mol1)，则，则T 时的平时的平衡常数衡常数K_。(3) CO(g)H2O(g) H2(g)CO2(g)起始量起始量/molL1: 0.02 0.02 0 0平衡量平衡量/molL1: 0.02x 0.02x x xx2/(0.02x)29，x0.015，所以，所以CO的转化的转化率为：率为：0015/0.02100%75%。(4)设有设有x mol CO发生反应，则发生反应，则(10 x)283286x2842，解得：，解得：x4。所以平衡时。所以平衡时CO、H2O、H2、CO2的浓度依次为的浓度依次为6/V molL1、6/V molL1、4/V molL1、4/

11、V molL1，K4/90.44。答案：答案：(1)放热放热(2)KK1/K2(3)75%(4)0.44要点归纳要点归纳1等效平衡等效平衡化学平衡状态与条件息息相关，而与建立平衡化学平衡状态与条件息息相关，而与建立平衡的途径无关。对于同一可逆反应，在一定条件的途径无关。对于同一可逆反应，在一定条件(恒温恒容或恒温恒压恒温恒容或恒温恒压)下，以不同投料方式下，以不同投料方式(即从即从正反应、逆反应或从中间状态开始正反应、逆反应或从中间状态开始)进行反应，进行反应，只要达到平衡时各物质的百分含量只要达到平衡时各物质的百分含量(体积分数、体积分数、物质的量分数或质量分数物质的量分数或质量分数)相等，

12、这样的化学平相等，这样的化学平衡即互称为等效平衡。衡即互称为等效平衡。探究导引探究导引2 等效平衡中的不同情况其等效程度等效平衡中的不同情况其等效程度有什么区别？有什么区别？提示：提示：一种所达到的等效平衡状态，反应混合一种所达到的等效平衡状态，反应混合物中各组分的浓度、物质的量、质量分数物中各组分的浓度、物质的量、质量分数(或或气体的体积分数气体的体积分数)均相同，类似于几何学上的均相同，类似于几何学上的全等图形。全等图形。等效平衡等效平衡另一种所达到的等效平衡状态，反应混合物另一种所达到的等效平衡状态，反应混合物中各组分的百分含量相同，各成分的物质的中各组分的百分含量相同，各成分的物质的量

13、与原平衡成比例，类似于几何学上的相似量与原平衡成比例，类似于几何学上的相似图形。图形。2分类与规律分类与规律规律规律分类分类判断方法判断方法类型类型非非等等体体积积反反应应恒恒温温恒恒容容如果按照如果按照方程式的方程式的化学计量化学计量数关系转数关系转化为方程化为方程式同一边式同一边的物质，的物质，其物质的其物质的量与对应量与对应组分的起组分的起始加入量始加入量相同，则相同，则建立的化建立的化学平衡状学平衡状态是等效态是等效的的例如：恒温、恒容下例如：恒温、恒容下的可逆反应：的可逆反应：2SO2O2 2SO32mol 1 mol0 mol0 mol 0 mol 2 mol0.5 mol 0.2

14、5 mol 1.5 mol上述三种配比，按方上述三种配比，按方程式的计量关系均转程式的计量关系均转化为反应物，则化为反应物，则SO2均均为为2 mol、O2均为均为1 mol，三者建立的平衡状态三者建立的平衡状态完全相同称等量等效完全相同称等量等效规规律律分类分类判断方法判断方法类型类型非非等等体体积积反反应应恒恒温温恒恒压压如果按方如果按方程式的化程式的化学计量关学计量关系转化为系转化为方程式同方程式同一边的物一边的物质，其物质，其物质的量比质的量比与对应组与对应组分的起始分的起始加入量比加入量比相同，则相同，则建立的化建立的化学平衡是学平衡是等效的等效的例如：恒温、恒压条例如：恒温、恒压条

15、件下，对于可逆反应：件下，对于可逆反应：N23H2 2NH31 mol3 mol0 mol2 mol6 mol1 mol0 mol0 mol0.5 mol上述三种配比，按方上述三种配比，按方程式中化学计量关系程式中化学计量关系均转化为反应物，三均转化为反应物，三种情况下，种情况下，N2与与H2的物的物质的量比均为质的量比均为13，因此上述三种情况建因此上述三种情况建立的化学平衡状态是立的化学平衡状态是等效的，称等比等效。等效的，称等比等效。规规律律分类分类判断方法判断方法类型类型等等体体积积反反应应恒恒温温恒恒容容或或恒恒温温恒恒压压如果按方如果按方程式的化程式的化学计量关学计量关系转化为系转

16、化为方程式同方程式同一边的物一边的物质，其物质，其物质的量比质的量比与对应组与对应组分的起始分的起始加入量比加入量比相同，则相同，则建立的化建立的化学平衡是学平衡是等效的等效的例如：恒温、恒容条例如：恒温、恒容条件下，对于可逆反应：件下，对于可逆反应：H2(g) I2(g) 2HI(g)1 mol 1 mol0 mol2 mol 2 mol1 mol上述两种配比，按方上述两种配比，按方程式中化学计量关系程式中化学计量关系均转化为反应物，两均转化为反应物，两种情况下种情况下H2(g)与与I2(g)的的物质的量比均为物质的量比均为11，因此上述两种情况建因此上述两种情况建立的化学平衡状态是立的化学

17、平衡状态是等效的，称等比等效。等效的，称等比等效。特别提醒特别提醒运用等效平衡原理解题的关键是：运用等效平衡原理解题的关键是：(1)准确判断两种平衡状态是等效平衡的。准确判断两种平衡状态是等效平衡的。(2)分清是恒温、恒容条件下的等效平衡还是分清是恒温、恒容条件下的等效平衡还是恒温、恒压条件下的等效平衡。恒温、恒压条件下的等效平衡。3.等效平衡原理的应用判断同一可逆反应在相同的反应条件下是否为相同的平衡状态。求要达到等效平衡，两种不同状态下起始量之间的关系式。求属于等效平衡状态下的反应方程式的化学计量数。条件条件等效条件等效条件结果结果恒温恒容恒温恒容(n(g)0) 恒温恒容恒温恒容(n(g)

18、=0) 恒温恒压恒温恒压 总结等效平衡总结等效平衡投料换算成投料换算成相同物质表相同物质表示时示时量相同量相同两次平衡时各组分百两次平衡时各组分百分量、分量、n、c均相同均相同 投料换算成投料换算成相同物质表相同物质表示时示时等比例等比例两次平衡时各组分两次平衡时各组分百分量相同，百分量相同，n、c同比例变化同比例变化 投料换算成投料换算成相同物质表相同物质表示时示时等比例等比例两次平衡时各组分两次平衡时各组分百分量、百分量、c相同，相同，n同比例变化同比例变化等效平衡规律(1)在定温、定容条件下，对于反应前后气体分子数改变的可逆反应，只要改变起始时加入物质的物质的量，如通过可逆反应的化学计量

19、数之比换算后的物质的物质的量与原平衡相同，则两平衡等效。(2)在定温、定容条件下，对于反应前后气体分子数不变的可逆反应，只要反应物(或生成物)的物质的量的比值与原平衡相同，则两平衡等效。(3)在定温、定压条件下，只要按化学计量数换算后的物质的物质的量之比与原平衡相同，则两平衡等效。练习、在一固定容积的密闭容器中充练习、在一固定容积的密闭容器中充入入2molA和和1molB，发生反应：，发生反应：2A(气气)+B(气气) xC(气气),达到平衡后，达到平衡后，C的体积分数为的体积分数为W%。若维持容器体积和。若维持容器体积和温度不变，按温度不变，按0.6molA、0.3molB和和1.4molC

20、为起始物质，达到平衡后，为起始物质，达到平衡后，C的的体积分数仍为体积分数仍为W%，则，则x值为（值为（ ） A、1 B、2 C、3 D、4BC练习练习2、某温度下，向某密闭容器中加入、某温度下，向某密闭容器中加入1molN2和和3molH2,使之反应合成使之反应合成NH3，平平衡后测得衡后测得NH3的体积分数为的体积分数为m。若若T不变，不变，只改变起始加入量，使之反应平衡后只改变起始加入量，使之反应平衡后NH3的体积分数仍为的体积分数仍为m，若若N2、H2、NH3的加的加入量用入量用X、Y、Z表示应满足：表示应满足：（1）恒温恒压：）恒温恒压： 1若若X=0、Y=0，则则Z 。 2若若X=

21、0.75,则则Y ，Z 。 3X、Y、Z应满足的一般条件是应满足的一般条件是 。0=2.25mol0Y=3X，Z0 （2）恒温恒容：）恒温恒容： 1若若X=0、Y=0，则，则Z 。 2若若X=0.75,则则Y ，Z 。 3X、Y、Z应满足的一般条件是应满足的一般条件是 。即时应用即时应用3(2012合肥高二检测合肥高二检测)在密闭容器中，保在密闭容器中，保持一定温度进行如下反应持一定温度进行如下反应N2(g)3H2(g) 2NH3(g)，已知加入，已知加入1mol N2和和3mol H2，在恒，在恒压条件下达到平衡时生成压条件下达到平衡时生成amol NH3，在恒容，在恒容条件下达到平衡时生成

22、条件下达到平衡时生成b mol NH3(见下表中见下表中编号编号的一行的一行)。若相同条件下，达到平衡时。若相同条件下，达到平衡时混合物中各组分的百分含量不变。回答下列混合物中各组分的百分含量不变。回答下列问题：问题：(1)写出该反应的化学平衡常数表达式，写出该反应的化学平衡常数表达式，K_。(2)平衡常数平衡常数K值越大，表明建立平衡时值越大，表明建立平衡时_(填字母序号填字母序号)。AN2的转化率越高的转化率越高BNH3的产量越大的产量越大C正反应进行得越彻底正反应进行得越彻底 D化学反应速度越快化学反应速度越快(3)a与与b的关系是：的关系是：a_b(填填“”、“b。(4)此时为等温等容

23、条件下且反应前后气体分此时为等温等容条件下且反应前后气体分子数发生改变的反应，故只要完全转化到方程子数发生改变的反应，故只要完全转化到方程式的左侧式的左侧n(N2)1 mol,n(H2)3 mol即可。即可。答案：答案：(1)c2(NH3)/c(N2)c3(H2)(2)AC(3)(4)20.750.5探究导引探究导引3什么是什么是“三段式三段式”分析法？分析法？提示：提示：三段式法就是依据化学方程式列出各物三段式法就是依据化学方程式列出各物质的起始量、变化量和平衡量，然后根据已知质的起始量、变化量和平衡量，然后根据已知条件建立代数等式而进行解题的一种方法，这条件建立代数等式而进行解题的一种方法

24、，这是解答化学平衡计算题的一种是解答化学平衡计算题的一种“万能方法万能方法”。化学平衡的计算化学平衡的计算“三段三段式式”分析法分析法要点归纳要点归纳关系：反应物：关系：反应物：c(平平)c(初初)c生成物：生成物：c(平平)c(初初)c2解题思路解题思路特别提醒特别提醒即时应用即时应用3已知可逆反应：已知可逆反应：M(g)N(g) P(g)Q(g)H0，请回答下列问题：，请回答下列问题：(1)在某温度下，反应物的起始浓度分别为：在某温度下，反应物的起始浓度分别为：c(M)1 molL1，c(N)2.4 molL1。达到平。达到平衡后，衡后，M的转化率为的转化率为60%，此时，此时N的转化率为

25、的转化率为_；(2)若反应温度升高，若反应温度升高，M的转化率的转化率_(填填“增大增大”、“减小减小”或或“不变不变”)；(3)若反应温度不变，反应物的起始浓度分别若反应温度不变，反应物的起始浓度分别为：为：c(M)4 molL1，c(N)a molL1；达；达到平衡后，到平衡后，c(P)2 molL1，a_；答案：答案：(1)25%(2)增大增大(3)6题型探究权威预测题型探究权威预测化学平衡常数及其应用化学平衡常数及其应用 (2012北京朝阳区高二测试北京朝阳区高二测试)()已知已知在在448 时，反应时，反应H2(g)I2(g) 2HI(g)的的平衡常数平衡常数K1为为49，t/700

26、80083010001200K0.60.91.01.72.6回答下列问题：回答下列问题：(1)该反应的化学平衡常数表达式为该反应的化学平衡常数表达式为K_。(2)该反应为该反应为_反应反应(填填“吸热吸热”或或“放热放热”)。(3)能判断该反应达到化学平衡状态的依据是能判断该反应达到化学平衡状态的依据是_。A容器中压强不变容器中压强不变B混合气体中混合气体中c(CO)不变不变Cv(H2)正正v(H2O)逆逆 Dc(CO2)c(CO)(4)某温度下，平衡浓度符合下式：某温度下，平衡浓度符合下式：c(CO2)c(H2)c(CO)c(H2O)，试判断此时的温，试判断此时的温度为度为_。(5)在在80

27、0 时，发生上述反应，某一时刻测时，发生上述反应，某一时刻测得容器内各物质的浓度分别为得容器内各物质的浓度分别为c(CO2)为为2 mol/L，c(H2)为为1.5 mol/L，c(CO)为为1 mol/L, c(H2O)为为3 mol/L，则下一时刻，反应向，则下一时刻，反应向_(填填“正向正向”或或“逆向逆向”)进行。进行。【思路点拨思路点拨】解答本题要注意以下两点：解答本题要注意以下两点：(1)根据反应方向以及方程式中化学计量数的根据反应方向以及方程式中化学计量数的变化确定平衡常数的变化。变化确定平衡常数的变化。(2)根据根据K随温度的变化判断反应特点，根据随温度的变化判断反应特点，根据

28、Qc与与K的大小判断反应方向。的大小判断反应方向。平衡常数与转化率的相关计算平衡常数与转化率的相关计算起始浓度起始浓度甲甲乙乙丙丙c(H2)(mol/L)0.0100.0200.020c(CO2)(mol/L)0.0100.0100.020下列判断不正确的是下列判断不正确的是()A平衡时，乙中平衡时，乙中CO2的转化率大于的转化率大于60%B平衡时，甲中和丙中平衡时，甲中和丙中H2的转化率均是的转化率均是60%C平衡时，丙中平衡时，丙中c(CO2)是甲中的是甲中的2倍，是倍，是0.012mol/LD反应开始时，丙中的反应速率最快，甲反应开始时，丙中的反应速率最快，甲中的反应速率最慢中的反应速率

29、最慢【解析解析】本题考查化学平衡常数及转化率本题考查化学平衡常数及转化率的计算，意在考查考生对数据的分析处理能的计算，意在考查考生对数据的分析处理能力。设平衡时甲中力。设平衡时甲中CO2的转化浓度为的转化浓度为x mol/L,则平衡时则平衡时H2、CO2、H2O、CO的浓度分别为的浓度分别为(0.01x)mol/L、(0.01x)mol/L、xmol/L、xmol/L，B项正确；平衡时甲中项正确；平衡时甲中c(CO2)0.010.0060.004(mol/L)，丙中，丙中c(CO2)0.020.0120.008(mol/L)，C项错误；反应开始时，丙中项错误；反应开始时，丙中反应物浓度最大，反应速率最快，甲中反应反应物浓度最大，反应速率最快，甲中反应物浓度最小，反应速率最慢，物浓度最小，反应速率最慢，D项正确。项正确。【答案答案】C (2010高考四川卷高考四川卷)反应反应aM(g)bN(g)cP(g)dQ(g)达到平衡时，达到平衡时，M的体积分数的体积分数y(M)与反应条件的关系如图所示。其中与反应条件的关系如图所示。其中z表示表示反应开始时反应开始时N的物质的量与的物质的量与M的物质的量之的物质的量之比。下列说法正确的是比。下列说法正确的是()等效平衡等效平衡上述四种情况达到平衡后，上述四种情况达到平衡后，n(CO)的大小顺序的大小顺序是是()A乙丁乙丁丙甲丙