化学平衡常数化学选择性必修1课件精讲及好题精练

第二章化学反应速率和化学平衡2019人教版选择性必修一第二节化学平衡第二课时化学平衡常数化学平衡的改变，有规律可循吗？不同的化学平衡状态，反应物和生成物的浓度之间有什么关系呢？

表1：800℃时反应体系中各物质的浓度序号起始时的浓度（×10－2mol·L-1）平衡时的浓度（×10－2mol·L-1）平衡时c(CO)c(H2O)c(CO2)c(H2)c(CO)c(H2O)c(CO2)c(H2)111000.50.50.50.5213000.252.250.750.7530.2530.750.750.212.960.790.79800℃，在容积不变的密闭容器中发生反应：

CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)1.01.01.0在一定温度下，表1中的反应达到化学平衡状态时，生成物浓度的乘积与反应物浓度的乘积的比值是一个定值。该结论是否适用于其他可逆反应？

表2：457.6℃时反应体系H2(g)+I2(g)2HI(g)中各物质的浓度序号起始时的浓度（×10－3mol·L-1）平衡时的浓度（×10－3mol·L-1）平衡时c(H2)c(I2)c(HI)c(H2)c(I2)c(HI)111.976.94405.6170.59412.70212.289.96403.8411.52416.87312.018.40304.5800.97314.8640015.201.6961.69611.8150012.871.4331.43310.0060037.774.2134.21329.34380628823335410648701653寻找规律比较两个反应，结果的不同可能跟什么因素有关？

考虑化学计量数？c(CO2)

•

c(H2)c(CO)•

c(H2O)是定值H2(g)+I2(g)2HI(g)

CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)不是定值c

(HI)c(H2)•

c(I2)寻找规律表2：457.6℃时反应体系H2(g)+I2(g)2HI(g)中各物质的浓度序号起始时的浓度（×10－3mol·L-1）平衡时的浓度（×10－3mol·L-1）平衡时平衡时c(H2)c(I2)c(HI)c(H2)c(I2)c(HI)111.976.94405.6170.59412.70212.289.96403.8411.52416.87312.018.40304.5800.97314.8640015.201.6961.69611.8150012.871.4331.43310.0060037.774.2134.21329.34380628823335410648701653761357646669821197403306寻找规律再次比较两个反应，如果将反应的书写形式改变，会出现什么结果呢？c(CO2)

•

c(H2)c(CO)•

c(H2O)是定值H2(g)+I2(g)2HI(g)

CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)H2(g)+I2(g)

HI(g)+HI(g)是定值？c

(HI)•c(HI)

c(H2)•c(I2)是定值？c2

(HI)

c(H2)•

c(I2)

即寻找规律表2：457.6℃时反应体系H2(g)+I2(g)2HI(g)中各物质的浓度序号起始时的浓度（×10－3mol·L-1）平衡时的浓度（×10－3mol·L-1）平衡时平衡时c(H2)c(I2)c(HI)c(H2)c(I2)c(HI)111.976.94405.6170.59412.70212.289.96403.8411.52416.87312.018.40304.5800.97314.8640015.201.6961.69611.8150012.871.4331.43310.0060037.774.2134.21329.3438062882333541064870165348.3848.6149.5448.4848.7148.81寻找规律序号平衡时的浓度/(

mol·L-1)平衡时c(H2)c(N2)c(NH3)11.150.750.26120.511.000.08731.351.150.41242.431.851.2751.470.750.3766.00×10－2

5.98×10－2

5.71×10－2

5.93×10－2

6.08×10－2

寻找规律在一定温度下，以化学计量数为指数，生成物平衡时浓度幂之积与反应物平衡时浓度幂之积的比值是一个定值（扣除实验误差）。该结论适用于其他可逆反应吗？表3:在500℃时，3H2(g)+N2(g)2NH3(g)反应体系中各物质的浓度化学平衡常数科学家们通过大量数据验证，证明了上述结论成立，计算得出的定值称为化学平衡常数，用K来表示对于一般的可逆反应:mA(g)+nB(g)pC(g)+qD(g)在一定温度下达到化学平衡时，各物质的浓度满足的数学关系式为：K

＝cp(C)•

cq(D)

cm(A)•

cn(B)K为常数，称为化学平衡常数，简称平衡常数写出下列可逆反应的平衡常数表达式。1.2.3.N2(g)

+3H2(g)2NH3(g)1.2.3.2NH3(g)N2(g)

+3H2(g)N2(g)+H2(g）

NH3(g）1232c2(NH3)

K1＝c(N2)•c3(H2)

K2＝c2(NH3)c(N2)•c3(H2)

K3＝c1/2(N2）•c3/2(H2)c(NH3)

K1＝K21＝

K32化学平衡常数K1和K2、K3是什么关系？

Fe3O4(s)+4H2(g)3Fe(s)+4H2O(g)高温)H(c)OH(cK2424＝书写平衡常数表达式的注意事项1.表达式中的各物质的浓度必须为平衡浓度。2.平衡常数表达式与化学方程式的书写一一对应。3.固体、液体纯物质的浓度视为常数，在表达式中不出现。化学平衡常数写出下列可逆反应的平衡常数表达式。表1:H2(g)+I2(g)2HI(g)不同条件下的平衡常数序号起始浓度（×10－2mol·L-1）不同温度下的平衡常数(K)c(H2)c(I2)c(HI)457.6℃425.6℃25℃11.1970.694048.3854.5186721.2280.996048.6154.6286731.2010.840049.5454.218674001.52048.4854.108675001.28748.7154.42867平衡常数受哪些因素影响？

请根据以下资料提供的数据，分析影响平衡常数的因素。化学平衡常数平衡常数不受浓度的影响，受温度影响压强改变可能会影响体系中物质的浓度，而浓度的改变不影响平衡常数。因此压强不影响平衡常数的大小。体系压强改变会影响平衡常数吗？化学平衡常数表2:25℃时，生成卤化氢反应的平衡常数化学方程式平衡常数

(K)F2(g)+H2(g)2HF(g)6.5×1095Cl2(g)+H2(g)2HCl(g)2.57×1033Br2(g)+H2(g)2HBr(g)1.91×1019I2(g)

+H2(g)2HI(g)8.67×102平衡常数的大小，与反应中物质的性质有关化学平衡常数内因：反应中物质的性质外因：对于同一可逆反应，化学平衡常数只与温度有关1.影响化学平衡常数的因素化学平衡常数的应用结合平衡常数的表达式思考，K的大小表示什么含义？K

＝cp(C)•

cq(D)

cm(A)•

cn(B)mA(g)+nB(g)pC(g)+qD(g)对于同类型的反应，K越大，反应进行的程度越大表2:25℃时，生成卤化氢反应的平衡常数化学方程式平衡常数

(K)F2(g)+H2(g)2HF(g)6.5×1095Cl2(g)+H2(g)2HCl(g)2.57×1033Br2(g)+H2(g)2HBr(g)1.91×1019I2(g)

+H2(g)2HI(g)8.67×102化学平衡常数的应用2.根据平衡常数的大小，判断反应进行的程度对于同类型的化学反应，K越大，反应进行的程度越大，一般：K≥105，正反应进行得基本完全注意：化学平衡常数的大小反映的是反应进行的程度大小，并不涉及反应时间和化学反应速率。也就是说，某个化学反应的平衡常数很大，可能化学反应速率却很小。常温下K＝5×108常温下限度较大，但化学反应速率很小合成氨：N2(g)

+3H2(g)2NH3(g)化学平衡常数的应用

CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)K＝＝＝1c(CO2)•

c(H2)c(CO)•

c(H2O)

0.005

×0.005

0.005

×0.005

起始浓度/(mol·L-1)

0.010.0100变化浓度/(mol·L-1)

0.005

0.0050.0050.005

平衡浓度/(mol·L-1)

0.0050.0050.0050.005

化学平衡常数的应用投料浓度不影响化学反应的平衡常数，仅改变投料浓度后，平衡时物质的转化率会改变吗？将0.1molCO与0.1molH2O气体混合充入10L密闭容器中，加热到800℃，充分反应达到平衡后，测得CO的浓度为0.005mol·L-1。（1）求该反应的平衡常数及平衡时CO的转化率。CO的转化率为：0.005

mol·L-1

0.01

mol·L-1×100%

＝50%【解】设达到平衡状态时CO浓度的变化量为xmol·L-1

CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)起始浓度/(mol·L-1)

0.010.03

00变化浓度/(mol·L-1)

x

x

xx平衡浓度/(mol·L-1)

0.01−x0.03−x

x

x＝1K＝＝c(CO2)•

c(H2)c(CO)•

c(H2O)

x2(0.01−x)•(0.03−x）x＝

0.0075平衡时CO的浓度为0.0025

mol·L-1化学平衡常数的应用将0.1molCO与0.1molH2O气体混合充入10L密闭容器中，加热到800℃，充分反应达到平衡后，测得CO的浓度为0.005mol·L-1。（2）在上述温度下，CO的量不变，将气态H2O的投料改为0.3mol，达到平衡时，

CO的浓度为多少？CO的转化率为多少？CO的转化率为：0.0075

mol·L-1

0.01

mol·L-1×100%＝75%平衡常数只与温度有关序号起始浓度/（mol·L-1）平衡时CO的转化率平衡时H2O的转化率CO（g）H2O（g）10.010.0150%50%20.010.0375%

CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)化学平衡常数的应用增大H2O(g)浓度，CO转化率增大，H2O(g)转化率减小H2O的转化率为：0.0075

mol·L-1

0.03

mol·L-1×100%＝25%25%同一温度下，同一反应转化率可能不同，平衡常数(K)相同投料方式1投料方式2投料方式3化学平衡常数的应用3.根据平衡常数计算平衡时各物质的浓度及反应物的转化率化学平衡1化学平衡2化学平衡3将0.1molCO与0.1molH2O气体混合充入10L密闭容器中，加热到800℃，充分反应达到平衡后，测得CO的浓度为0.005mol·L-1。（3）在上述温度下，CO的量不变，将气态H2O的投料改为0.375mol，反应一段时间后测得体系中CO的浓度为0.0025

mol·L-1，此时反应是否达到平衡状态？化学平衡常数的应用方法一：可通过平衡常数计算出该投料方式下平衡时CO的浓度，将其与测量值相比。方法二:可将此时各物质的浓度代入平衡常数的表达式中进行计算，若和该温度时的K相等则达到平衡。将0.1molCO与0.1molH2O气体混合充入10L密闭容器中，加热到800℃，充分反应达到平衡后，测得CO的浓度为0.005mol·L-1。（3）在上述温度下，CO的量不变，将气态H2O的投料改为0.375mol，反应一段时间后测得体系中CO的浓度为0.0025

mol·L-1，此时反应是否达到平衡状态？化学平衡常数的应用【解】起始时c(CO)＝0.01

mol·L-1c(H2O)＝0.0375

mol·L-1某时刻c(CO)＝0.0025

mol·L-1，减少了0.0075mol·L-1始浓度/(mol·L-1)

0.010.0375

00变化浓度/(mol·L-1)

0.0075

0.0075

0.0075

0.0075某时刻浓度/(mol·L-1)

0.00250.030.0075

0.0075

CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)该温度下，该反应的平衡常数为1，将此刻各物质的浓度，代入平衡常数的表达式计算

c(CO2)•c(H2)c(CO)•c(H2O)

(0.0075)2＝

0.0025

×0.03

＝0.75

＜1此时不是化学平衡状态，反应在向正反应方向进行之中对于可逆反应：任意时刻的浓度商4.利用平衡常数判断化学反应进行的方向Q＝cp(C)•

cq(D)

cm(A)•

cn(B)化学平衡常数的应用mA(g)+nB(g)pC(g)+qD(g)是否平衡或平衡移动的方向，可用该时刻浓度商Q与K比较大小来判断。