选修四-2-3-3化学平衡常数

第二章化学反应速率和化学平衡01二月2023第三节化学平衡（第三课时）学习探究探究点一化学平衡常数归纳总结平衡时反应物和生成物的物质的量浓度之间的定量关系：该可逆反应中，生成物平衡浓度的平方与反应物平衡浓度之积的比值近似为一常数序号起始时浓度mol/L平衡时浓度mol/L平衡时c0(H2)c0(I2)c0(HI)[H2][I2][HI]10.011970.00694400.0056170.00059360.0127020.012280.00996400.0038410.0015240.0167830.012010.0084030.00.0045800.00097330.014864000.015200.0016960.0016960.011815000.012870.0014330.0014330.010006000.037770.0042130.0042130.02934H2(g)+I2(g)2HI(g)密闭容器457.6℃根据平衡时的数据分析出中的规律。48.3848.6148.5448.4848.7148.81思考：一个可逆反应进行的程度与平衡状态时各物质的浓度有何关系？分析上表可以得出结论：在一定温度下，当一个可逆反应达到化学平衡时，生成物浓度幂之积与反应物浓度幂之积的比值是个常数。三、化学平衡常数概念：是指在一定温度下,可逆反应无论从正反应开始,还是从逆反应开始,也无论反应物起始浓度的大小,最后都能达到平衡,这时各种生成物浓度幂之积与反应物浓度的幂之积的比值是个常数，这个常数就是该反应的化学平衡常数（简称平衡常数），用K表示，对于一般的可逆反应4aA+bB

cC+dD表达式：化学平衡常数同阿伏加德罗常数以及物理中的万有引力常数一样都是一个常数，只要温度不变，对于一个具体的可逆反应就对应一个具体的常数值。51.化学平衡常数应注意的问题（1）化学平衡常数只与温度有关，与反应物或生成物的浓度无关。（2）平衡常数表示反应进行的程度，不表示反应的快慢，即速率大，K值不一定大（3）在进行K值的计算时，固体或纯液体不作考虑，表达式中不需表达Fe3O4(s)+4H2(g)高温3Fe(s)+4H2O(g)

如：一定温度下：再如：在进行K值的计算时，稀溶液中的H2O的浓度不列入K中Cr2O72-+H2O2CrO42-+2H+如：（4）K是指某一具体反应的平衡常数。若反应方向改变，则平衡常数改变；

若方程式中各物质的系数等倍扩大或缩小，

尽管是同一个反应，平衡常数也会改变。平衡常数的表达式与方程式的书写有关N2+3H22NH32NH3N2+3H21/2N2+3/2H2NH3K1=1/K2=K32某温度下：2.化学平衡常数的意义和应用（1）化学平衡常数的意义化学平衡常数值的大小是可逆反应进行程度的标志。它能够表示出可逆反应进行的完全程度。可以说，化学平衡常数是一定温度下一个反应本身固有的内在性质的定量体现。11一个反应的K值越大，说明平衡时生成物的浓度越大，反应物的浓度越小，正向反应进行程度越大，反应进行的越完全，反应物转化率也越大。反之

一般当K>105时，该反应进行得基本完全；K<10-5时，则该反应很难进行。

下表为25℃时，卤化氢生成反应的平衡常数：

化学方程式

平衡常数K

F2＋H22HF

6.5×1095

Cl2＋H22HCl

2.57×1033

Br2＋H22HBr

1.91×1019

I2＋H22HI

8.67×102

请比较表中K值的相对大小，说明平衡常数的意义：

(1)平衡常数的大小反映了化学反应进行的(即

)。

K值越大，表示反应进行得

，反应物转化率

；

K值越小，表示反应进行得

，反应物转化率

。

（2）化学平衡常数的应用利用K值可判断某状态是否处于平衡状态如某温度下，可逆反应mA(g)+nB(g)pC(g)+qD(g)平衡常数为K，若某时刻时，反应物和生成物的浓度关系如下：Q＜K，V正＞V逆，反应向正方向进行Q＝K，V正＝V逆，反应处于平衡状态Q＞K，V正＜V逆，反应向逆方向进行则：（3）利用K可判断反应的热效应若升高温度，K值增大，则正反应为吸热反应；若升高温度，K值减小，则正反应为放热反应。15例：高炉炼铁中发生的基本反应如下:FeO(s)+CO(g)Fe(s)+CO2(g)―Q。其平衡常数可表达为:K=c(CO2)/c(CO)，已知1100℃，K=0.263(1)若平衡向右进行，高炉内CO2和CO的体积比值________，平衡常数K值________(填“增大”“减小”或“不变”)(2)1100℃时，测得高炉中c(CO2)=0.025mol/L，c(CO)=0.1mol/L，在这种情况下该反应是否处于平衡状态_______(填“是”或“否”)，此时化学反应速率是V正____V逆(填“大于”、“小于”或“等于”)，其原因是

。增大增大否大于c(CO2)/c(CO)＝0.25＜0.263，说明不是平衡状态，且向正反应方向进行基础自学落实·重点互动探究

B自我检测基础自学落实·重点互动探究C归纳总结基础自学落实·重点互动探究放热吸热K只受温度影响，对于吸热反应：升温K增大，降温K减小对于放热反应：升温K减小，降温K增大可用于判断反应的热效应学习探究3.化学平衡常数的有关计算解析：设NO2的物质的量为1mol，则SO2的物质的量为2mol，参加反应的NO2的物质的量为xmol。方法点拨列三段式可将三个状态的量表现的清楚直观。。学习探究基础自学落实·重点互动探究2．已知某个指定反应物的转化率：20%学习探究基础自学落实·重点互动探究15.4%归纳总结化学平衡的计算模式及解题思路(1)计算模式(2)解题思路③解题设问题：明确了“始”、“变”、“平”三个量的具体数值，再根据相应关系求平衡时某成分的浓度、反应物转化率等，得出题目答案。①巧设未知数：具体题目要具体分析，灵活设立，一般设某物质的转化量为x。②确定三个量：根据反应物、生成物及变化量的三者关系代入未知数确定平衡体系中各物质的起始量、变化量、平衡量并按(1)中“模式”列表。例1、将6molA气体和5molB气体混合放入4L密闭容器中，发生下列反应：3A(g)+B(g)2C(g)+xD(g)，经过5min达到化学平衡，此时生成C为2mol，测得D的反应速率为0.1mol/L·min，计算：①、x的值；②、平衡时B的转化率；③、A的平衡浓度。3A(g)+B(g)2C(g)+xD(g)解：∵起变平mol650020.1×5×4133422①、∵2:x＝2:(0.1×5×4)∴x＝224例2、加热N2O5时，发生下列两个分解反应：

N2O5N2O3＋O2，N2O3N2O＋O2；在1L密闭容器中加热4molN2O5达到化学平衡时O2的浓度为4.50mol/L，N2O3的浓度为1.62mol/L，求其他各物质的平衡浓度。解析：这是一个连续平衡的计算，计算思路为：第一个反应的平衡量作为第二个反应的起始量∴解：∵N2O5N2O3＋O2N2O3N2O＋O2起变平mol400

x

x

x4-x

x

x

x

0

xyyyx-yyx+yx–y=1.62x+y=4.50解得：

x=3.06moly=1.44mol

故：CN2O5=(4–3.06)mol/1L=0.94mol/LCN2O

=1.44mol/1L=1.44mol/L25例3、在密闭容器中，用等物质的量的A和B发生下列反应：A(g)+2B(g)2C(g)反应达到平衡时，若混合气体中A和B的物质的量之和与C的物质的量相等，求B的转化率解：∵A(g)+2B(g)2C(g)起变平nn0x2x2xn-xn-2x2x由题意可知：n-x+n-2x=2xx=0.4n解题的一般步骤：列出三栏数据根据题意列方程求解气体反应计算时经常使用的推论：26基础自学落实·重点互动探究解析已知500℃时，K＝9，起始时c(CO)＝c(H2O)＝0.02mol·L－1，设平衡时CO转化的浓度为x

mol·L－1设未知数确定三个量解题设问题75%基础自学落实·重点互动探究学习小结01二月2023平衡移动与反应物的转化率间的关系30思考：化学平衡是暂时的，一旦外界条件改变，原有的固定的各种数量关系皆会因平衡的移动而发生改变，平衡移动时反应物的转化率如何变化？这要根据具体反应及引起平衡移动等具体原因而定，不可一概而论。

31一、由于压强改变而引起平衡正向移动时，反应物的转化率必定增大。反之，平衡逆向移动时，反应物的转化率必定减小。PS：1、这里的压强改变方式指容积的变化。若为加压，平衡正向移动，则正反应是一气体体积缩小的反应；若为减压，平衡正向移动，则正反应是一气体体积增大的反应。2、若TV不变条件下，向平衡体系中加入惰性气体，这时体系的总压增大，但平衡不移动，反应物转化率不变。因加入无关气体后，由于体积不变，所以平衡体系中有关物质的浓度没有变，因而不影响原平衡。平衡移动与反应物的转化率间的关系32AD例1：在一密闭容器中，反应ｍA(ｇ)ｎB(ｇ)＋ｎC(ｇ)达平衡后，保持温度不变，将容器容积压缩到原来的一半，当达到新的平衡时，B和C的浓度均是原来的2.2倍，则错误的为：（）A.平衡向逆反应方向移动了B.物质A的转化率增加了C.物质C的质量分数增加了D.ｍ＜2ｎ33练习：恒温下,反应aX(g)bY(g)+cZ(g)达到平衡后,把容器体积压缩到原来的一半且达到新平衡时,X的物质的量浓度由0.1mol/L增大到0.19mol/L,下列判断正确的是:（）

A.a＞b+cB.a＜b+c

C.a＝b+cD.a＝b=c

A34二：由于温度改变而引起平衡正向移动时，反应物的转化率必定增大。反之，平衡逆向移动时，反应物的转化率必定减小。PS：当温度升高，平衡正向移动，则正反应是一吸热的反应；若为降温，平衡正向移动，则正反应是一放热的反应；无论哪种情况，由于反应物的初始量未变，将会有更多的反应物转化为生成物。35例2：（99上海）可逆反应：3A(g)3B(?)+C(?)-Q，随着温度升高，气体平均相对分子质量有变小趋势，则下列判断正确的是（）A.B和C可能都是固体B.B和C一定都是气体C.若C为固体，则B一定是气体D.B和C可能都是气体CD36三、由于增大反应物浓度（TV不变）引起平衡移动时，有以下几种情况：1、对于反应物只有一种的可逆反应（并规定起始时只有反应物）：

aA(g)bB(g)+cC(g)⑴、若反应前后气体分子数不变，即a=b+c，增加反应物的浓度时，平衡等效。反应物转化率不变：如2HI(g)H2(g)+I2(g)，则无论增大或减小HI的浓度，相当于对体系加压或减压，平衡不移动，HI的转化率都不改变。37⑵若反应后气体分子数减少、即a>b+c，增大反应物浓度，平衡正向移动。反应物转化率变大：如2NO2（g）N2O4（g），则增大NO2的浓度，相当于对体系加压，平衡有利于气体体积缩小的方向移动，即有利于正向。NO2的转化率增大。例：在一定温度下，向容积固定不变的密闭容器中充入amolNO2发生如下反应2NO2（g）N2O4（g），达平衡后再向容器中充入amolNO2

，达到新平衡后，与原来的平衡比较错误的是（）A、相对平均分子质量增大B、NO2的转化率提高C、体系的颜色变深D、NO2的质量分数增大D39⑶若反应后气体分子数增大，即a<b+c，增大反应物浓度，平衡有利于逆方向。反应物转化率变小：如2NH3N2+3H2，则增大NH3的浓度，也相当于将原体系加压，平衡向气体体积缩小的方向移动，即逆向移动。NH3的转化率减小。40例4：将装有1molNH3的密闭容器加热，部分NH3分解后达到平衡，此混合气体中NH3的体积分数为x%；若在同一容器中最初充入的是2molNH3，密封、加热到相同温度，反应达到平衡时，设此时混合气体中NH3的体积分数为y%。则x和y的正确关系是（）Ａ.ｘ＞ｙＢ.ｘ＜ｙＣ.ｘ=ｙＤ.ｘ≥ｙA三、由于增大反应物浓度（TV不变）引起平衡移动时，有以下几种情况：2、对于反应物（不考虑固体反应物）不只一种的可逆反应：mA(g)+nB(g)pC(g)+qD(g)⑴、当只增加反应物之一的浓度时，该反应物的转化率降低，而另一反应物的转化率则增大。如：N2+3H22NH3平衡时增加N2的浓度，平衡正向移动，H2的转化率增大而N2的转化率降低。即：浓度增大的反应物的转化率降低，而另一反应物转化率则升高。42⑵若两反应物的浓度按同比例增大，这时相当于将两个一样的平衡加压，平衡将向气体体积减小的方向移动，若m+n>p+q，则两反应物的转化率均增大，若m+n<p+q，则两反应物的转化率均减小。练习：1.一定温度下，将amolPCl5通入一个容积不变的密闭容器中，达到如下平衡：PCl5(g)PCl3(g)+Cl2(g)，测得平衡混合气体的压强为P1，此时维持温度不变，再向容器中通入amolPCl5，再达平衡时测得平衡混合气体的压强为P2，则P