《2.2.2 化学平衡常数》参考课件

第二节

化学平衡第2课时化学平衡常数序号起始时的浓度（×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)111.976.94405.6170.59412.7048.37212.289.96403.8411.52416.8748.62312.018.40304.5800.97314.8649.5440015.201.6961.69611.8148.4950012.871.4331.43310.0048.7060037.774.2134.21329.3448.50

457.6℃，在容积不变的密闭容器中发生反应：H2(g)+I2(g)2HI(g)化学平衡，反应物和生成物的浓度之间有什么关系？c(H2)·c(I2)c2(HI)

科学家们通过大量数据验证，上述计算得出的定值称为化学平衡常数，用K来表示。

学习

目标第2课时化学平衡常数PART01PART02知道化学平衡常数的含义。能书写平衡常数表达式，能进行化学平衡常数、转化率的简单计算。通过化学平衡常数对化学平衡进行“定量”计算和判断化学平衡进行的程度及平衡移动方向。PART03（密闭容器457.6℃）序号起始时浓度mol/L平衡时浓度mol/L平衡时H2I2HIH2I2HI10.011970.0694400.0056170.00059360.0127020.011350.0090400.003560.001250.0155930.012010.0084030.00.004580.00097330.014864000.015200.0016960.0016960.011815000.012870.0014330.0014330.010006000.037770.0042130.0042130.02934H2(g)+I2(g)⇋2HI(g)48.3848.6149.5448.4848.7148.81思考1：分析上表，你得出什么结论？结论2：结论1：平衡常数和反应的起始浓度大小无关=平衡常数(K)平衡常数K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。结论3：未平衡时叫做浓度商(Qc)温度不变的前提下查阅文献化学平衡常数1、概念

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一个常数，这个常数叫做该反应的化学平衡常数2、表达式例如：mA+nB⇋pC+qDK=生成物浓度幂之积反应物浓度幂之积=cp(C)·cq(D)cm(A)·cn(B)其中c为各组分的平衡时浓度固体或液体纯物质不列入平衡常数K为常数，称为化学平衡常数，简称平衡常数。练习1：写出下列反应的平衡常数K的表达式①C(s)+H2O(g)⇋CO(g)+H2(g)②FeO(s)+CO(g)⇋Fe(s)+CO2(g)③2KClO3(s)⇋KCl(s)+3O2(g)注意1：反应物或生成物中有固体和纯液体存在时，由于其浓度可看做常数而不代入公式。④Cr2O72-+H2O⇋2CrO42-+2H+练习2：写出下列反应的平衡常数K的表达式①N2(g)+3H2(g)⇋2NH3(g)②N2(g)+

H2(g)⇋NH3(g)③2NH3(g)⇋N2(g)+3H2(g)注意观察三者之间的关系！K1=1/K3=K22注意2：化学平衡常数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。练习3：下列三个反应的平衡常数K之间有什么关系2NO(g)+O2(g)⇋2NO2(g)K1

2NO2(g)⇋N2O4(g)K22NO(g)+O2(g)⇋N2O4(g)K3

K3=K1K2注意3：若干方程式相加(减)，则总反应的平衡常数等于分步平衡常数之乘积(商)1.对于同一个化学反应，由于书写方式不同，各反应物、生成物的系数不同，平衡常数的表达式不同。2.对于给定的化学反应，正、逆反应的平衡常数互为倒数。3.化学平衡常数的单位与方程式的表示形式相对应，由方程式对应系数推导出来，故化学平衡常数没有固定单位。化学平衡常数与化学方程式的关系3.意义a.K值越大，表示反应进行的程度越大，反应物转化率也越大c.一般当K＞105时，该反应进行得基本完全K=生成物浓度幂之积反应物浓度幂之积下表为298K时，卤化氢生成反应的平衡常数：化学方程式平衡常数KF2+H2

===2HF6.5×1095Cl2+H2

===2HCl2.57×1033Br2+H2

===2HBr1.91×1019I2+H2

⇋2HI8.67×102平衡常数的大小，与反应中物质的性质有关K值越大，说明平衡体系中生成物的比例越大，正反应进行的程度越大，即该反应进行得越完全，反应物的转化率越大。b.K只受温度的影响，与其他条件无关，换句话说K只是温度的函数4、应用(1)衡量化学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在相同的温度下，已知反应：①N2(g)+O2(g)2NO(g)平衡常数K=3.84×10-31②2SO2(g)+O2(g)2SO3平衡常数K=3.1×1026则在该温度下，两个化学反应的反应程度之间的关系为（）

A、①＞②

B、①＜②

C、①＝②D、不能确定B(2)判断可逆反应是否达到平衡及反应向何方向进行QC＜K，反应向正方向进行QC＝K，反应处于平衡状态QC＞K，反应向逆方向进行比较浓度商(Qc)和平衡常数(K)的大小

对于可逆反应mA(g)+nB(g)pC(g)+qD(g)在一定温度的任意时刻时，Q(浓度商)为Q

＝cp(C)•

cq(D)

cm(A)

•

cn(B)

K=生成物浓度(平衡时)幂之积反应物浓度(平衡时)幂之积Qc=生成物浓度(某时刻)幂之积反应物浓度(某时刻)幂之积＜①当说明某时刻的反应程度没有平衡时大，也就说明某时刻并没有达到平衡，且会继续向正反应方向进行达到平衡。K=生成物浓度(平衡时)幂之积反应物浓度(平衡时)幂之积Qc=生成物浓度(某时刻)幂之积反应物浓度(某时刻)幂之积＞②当说明某时刻的反应程度超过平衡时的反应程度，那么反应会向逆反应方向进行，“消除超过的部分”以达到平衡。练习3：高炉炼铁中发生的基本反应如下:FeO(s)+CO(g)⇋Fe(s)+CO2(g)(条件省略)已知1100℃，K=0.263，某时刻测得高炉中c(CO2)=0.025mol·L-1，c(CO)=0.1mol·L-1在这种情况下：(1)该反应是否处于平衡状态_____(填“是”或“否”)；(2)此时反应会向______进行？（填“正向”或“逆向”）；(3)此时化学反应速率是ν正_____ν逆(填“大于”、“小于”或“等于”)。Qc=

c(CO2)c(CO)=

0.025mol·L-10.1mol·L-1=0.25否正向大于QC＜K，反应向正方向进行若升高温度，K值减小，则反应程度减小，则正反应为放热反应。反应逆向进行若升高温度，K值减小，则正反应为放热反应。只有温度变化导致的平衡移动才会使K值变化！练习4：在一定体积密闭容器中，进行如下反应CO2(g)+H2(g)⇋CO(g)+H2O(g),其平衡常数Ｋ和温度t的关系如下：t/ºC70080083010001200k0.60.91.01.72.6(1)k的表达式为：

；(2)该反应为

反应（“吸热”或“放热”）；(3)若c(CO2)

·c(H2)=c(CO)·c(H2O),此时温度为

；(4)在上述温度下,______℃时,反应物转化率最大。c(CO)·c(H2O)c(CO2)·c(H2)吸热830℃1200(3)利用K可判断反应的热效应【典例分析】在一定体积的密闭容器中进行如下化学反应:CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g),其化学平衡常数(K)和温度(t)的关系如下表所示:t/℃70080083010001200K0.60.91.01.72.6问题思考:(1)该反应的化学平衡常数K的表示式是什么?(2)该反应ΔH>0还是ΔH<0?提示:ΔH>0。该反应为吸热反应(因K随温度升高而增大)。(3)700℃,CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)的平衡常数K是多少?提示:K=。该反应平衡常数与题目中反应的平衡常数互为倒数。提示:逆向。判断反应进行的方向时,可根据Qc与K的大小关系判断,此时刻下,Qc==1>0.9,所以反应向逆反应方向进行。(4)在800℃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c(CO2)为2mol·L-1,c(H2)为1.5mol·L-1,c(CO)为1mol·L-1,c(H2O)为3mol·L-1,则下一时刻,反应向哪个方向进行?起始: a

b 0 0转化: mx

nx

px

qx平衡: a-mx

b-nx

pxqx(1)转化量与化学方程式中各物质的计量数成比例。(2)这里a、b可指物质的量、浓度等。5、与平衡常数有关的计算①有关化学平衡计算的基本模式——“三段式法”②对于可逆反应达到平衡后各物质的浓度变化关系，在计算中注意：（1）反应物：平衡浓度=初始浓度-转化浓度；反应物A:c（A）=c0(A)-△c(A)（2）生成物：平衡浓度=初始浓度+转化浓度生成物D:c（D）=c0(D)+△c(D)（3）各物质的转化浓度之比等于它们在化学方程式中相应的化学计量数之比。△c(A):△c(D)=a:d③计算思路(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。(3)解决问题：明确“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。解(1)根据题意有:K=C(HI)2C(H2)C(I2)=0.25

H2+I22HIc(始)/mol.L-1

∆c/mol.L-1

c(平)/mol.L-1

0.0100.01000.00200.00200.00400.00800.00800.0040例1:在某温度下,将H2和I2各0.10mol的气态混合物充入10L的密闭容器中,充分反应,达到平衡后,测得C(H2)=0.0080mol/L.(1)求该反应的平衡常数(2)在上述温度下,该容器中若通入H2和I2蒸汽各0.20mol.试求达到化学平衡状态时各物质的浓度.解(2)设H2的消耗浓度为x

H2+I22HIc(始)/mol.L-1

0.0200.0200∆c/mol.L-1

Xx2xc(平)/mol.L-1

0.020-x0.020-x2xK=C(HI)2C(H2)C(I2)=0.25=(2x)2(0.020-x)2X=0.0040mol/Lc(H2)=c(I2)=0.016mol/Lc(HI)=0.0080mol/L6、平衡转化率

用平衡常数来表示反应的限度有时不够直观，常用平衡转化率α来表示反应限度。对于可逆反应:mA(g)+nB(g)pC(g)+qD(g)反应物A的平衡转化率（该条件最大转化率）可表示：转化率越大，反应越完全！c(CO):c(H2O)=1:1时

CO+H2OCO2+H2

起始c

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