化學平衡化學平衡狀態(tài)和化學平衡常數(shù)課件高二上學期化學人教版選擇性必修1

第二節(jié)

化學平衡第二章

化學反應速率與化學平衡情境引入——工業(yè)合成氨

自1784年氨被發(fā)現(xiàn)以來，人們一直在研究如何利用化學方法由氮氣和氫氣合成氨，直到1913年才實現(xiàn)了合成氨的工業(yè)化生產(chǎn)?；瘜W反應N2(g)+3H2(g)?2NH3(g)看起來十分簡單，合成氨的工業(yè)化生產(chǎn)卻經(jīng)歷了漫長的發(fā)展過程?；どa(chǎn)中，我們需要考慮哪些因素呢？多快好省反應物的轉(zhuǎn)化率高化學反應速率快效益好，日產(chǎn)量高節(jié)省成本化學平衡化學反應速率化學反應速率與化學平衡綜合運用合成氨工廠（1）定義：在同一條件下，既能向正反應方向進行，

同時又能向逆反應方向進行的反應。注：向生成物方向進行的反應叫做正反應，向反應物方向進行的反應叫做逆反應。（2）特征：一、化學平衡狀態(tài)1、可逆反應2、化學平衡狀態(tài)的建立v(正)v(正)=v(逆)時間速率v(逆)0N2(g)+3H2(g)?2NH3(g)時間濃度0NH3H2N2在一定條件下，容積不變的密閉容器中，充入N2和H2發(fā)生反應，反應中各物質(zhì)的濃度隨時間如何變化？正逆反應速率隨時間如何變化？請分別作出相應的濃度-時間圖和速率-時間圖。標志實質(zhì)v(逆)v(正)=v(逆)時間速率v(正)0時間濃度0N2H2標志實質(zhì)NH3如果充入NH3發(fā)生反應呢？3、化學平衡狀態(tài)的定義

在一定條件下的可逆反應，正反應和逆反應速率相等，反應混合物中各組分的濃度保持不變的狀態(tài)。是一種表面靜止的狀態(tài)，化學平衡狀態(tài)是可逆反應在一定條件下能達到的或完成的最大“限度”?；瘜W反應限度決定了反應物在該條件下的最大轉(zhuǎn)化率4、化學平衡狀態(tài)的特征可逆反應

(前提)ν(正)=ν(逆)

(實質(zhì))逆等動≠0動態(tài)平衡定各組分的濃度保持不變

(標志)變條件改變，原平衡被破壞，在新的條件下建立新平衡時間tV正V逆V正=V逆反應速率達到平衡0t1判斷可逆反應是否達到平衡的直接標志。思考：如何判斷一個化學反應是否已達到平衡狀態(tài)呢？①速率關(guān)系A(chǔ):同一種物質(zhì)：生成速率=消耗速率，即v正＝v逆B：不同的物質(zhì)：一找變量：“變量→不變”——平衡狀態(tài)二看方向：一正一逆三看計量數(shù)：化學反應速率之比=化學計量數(shù)之比②含量關(guān)系：反應混合物各組分的濃度、物質(zhì)的量、百分含量（質(zhì)量分數(shù)、摩爾分數(shù)、體積分數(shù)、分子數(shù)之比）保持不變；總壓強、總物質(zhì)的量、混合氣體的平均M、氣體的密度、顏色等。5、判斷化學平衡的標志：直接標志1.在恒溫恒容的容器中，當下列物理量不再發(fā)生變化時，能判斷

已經(jīng)達到化學平衡的是_______①2v逆(B)＝v正(C)②各反應物或生成物的濃度之比等于化學計量數(shù)之比

③某種氣體的百分含量

④混合氣體的壓強⑤混合氣體的密度⑥混合氣體的總物質(zhì)的量

⑦混合氣體的平均相對分子質(zhì)量⑧混合氣體的顏色A(s)＋2B(g)?C(g)＋D(g)③⑤⑦

【隨堂練習】2.將一定量純凈的氨基甲酸銨置于密閉真空容器中（假設(shè)容器容積不變，固體試樣體積忽略不計），在恒定溫度下使其達到分解平衡：H2NCOONH4(s)＝2NH3(g)+CO2(g)。下列各項：

①2v(NH3)=v(CO2)

②密閉容器中總壓強不變

③密閉容器中混合氣體的密度不變

④密閉容器中氨氣的體積分數(shù)不變

⑤密閉容器中c(NH3)不變

能判斷該反應已達到平衡狀態(tài)（）

A.②③⑤B.②③④C.①④D.全部A二、化學平衡常數(shù)序號起始時各物質(zhì)的濃度mol/L平衡時各物質(zhì)的濃度mol/LH2I2HIH2I2HI11.197×10-26.944×10-305.617×10-35.936×10-41.270×10-248.3721.228×10-29.964×10-303.841×10-31.524×10-31.687×10-248.6231.201×10-28.403×10-304.580×10-39.733×10-41.486×10-249.544001.520×10-21.696×10-31.696×10-31.181×10-248.495001.287×10-21.433×10-31.433×10-31.000×10-248.706003.777×10-24.213×10-34.213×10-32.934×10-248.502c(HI)c(H2)·c(I2)在457.6℃時反應體系I2(g)+H2(g)?2HI(g)中各物質(zhì)的濃度如表所示更加準確描述反應所進行的程度請大家分析表中的數(shù)據(jù)，你能從中得到什么結(jié)論？

在一定溫度時，當一個可逆反應達到平衡狀態(tài)時，生成物平衡濃度的冪之積與反應物平衡濃度的冪之積的比值是一個常數(shù)，這個常數(shù)稱為化學平衡常數(shù)簡稱平衡常數(shù)。用符號K表示。①溫度不變時，可逆反應達到化學平衡時，

為常數(shù),用K表示

c2(HI)c(H2)·c(I2)②常數(shù)K與反應的起始濃度大小無關(guān)；③常數(shù)K與正向建立還是逆向建立平衡無關(guān)。即與平衡建立的過程無關(guān)?！緦W習任務一】認識濃度商與化學平衡常數(shù)1．定義對于一般的可逆反應：mA(g)＋nB(g)pC(g)＋qD(g)，（1）在任意時刻的

cp(C)·cq(D)

cm(A)·

cn(B)

=Q（濃度商）（2）當該反應在一定溫度下達到化學平衡時

cp(C)·cq(D)

cm(A)·

cn(B)=K（化學平衡常數(shù)）濃度商中的濃度為任意時刻的濃度，平衡常數(shù)中的濃度為平衡時的濃度。2．表達式濃度的單位為mol·L-1,

K的單位為(mol·L-1)

n當濃度的單位為mol·L-1，稱標準平衡常數(shù)，標準平衡常數(shù)一般不寫單位?！緦W習任務二】化學平衡常數(shù)與方程式的關(guān)系【活動1】寫出下列反應的平衡常數(shù)K的表達式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：反應物或生成物中有固體和純液體存在時，由于其濃度可看做常數(shù)不代入公式。④Cr2O72-(aq)+H2O(l)

?

2CrO42-(aq)+2H+(aq)⑤C2H5OH(l)

+CH3COOH(l)

?

CH3COOC2H5(l)

+H2O(l)

K=

注意2：關(guān)于液態(tài)水的處理a.在水溶液中進行的反應，水的濃度不列入表達式b.非水溶液中進行的反應，水的濃度須列入表達式【活動2】寫出下列反應的平衡常數(shù)K的表達式1.①2NO(g)+O2(g)

?2NO2

K1②2NO2(g)

?N2O4

K2③2NO(g)+O2(g)?N2O4(g)K3K3=K1K2①、②、③三者關(guān)系為:K1、K2、K3三者關(guān)系為:③=①+②結(jié)論1：方程式相加(減)，則K相乘(除)K2=1/K1

①、②二者關(guān)系為:K1、K2二者關(guān)系為:②=-①結(jié)論2：正、逆反應，K互為倒數(shù)②2NO2(g)?2NO(g)+O2(g)K22.①2NO(g)+O2(g)?2NO2(g)K13.①1/2N2(g)＋3/2H2(g)?NH3(g)

K1②N2(g)＋3H2(g)?2NH3(g)

K2①、②二者關(guān)系為:②=2①K1、K2二者關(guān)系為:K2=K12

結(jié)論3：化學計量數(shù)變?yōu)樵瓉韓倍，K變?yōu)镵n表1:H2(g)+I2(g2HI(g)不同條件下的平衡常數(shù)序號起始濃度（×10－2mol·L-1）不同溫度下的平衡常數(shù)(K)c(H2)c(I2)c(HI)457.6℃425.6℃25℃11.1970.694048.3854.5186721.2280.996048.6154.628673001.52048.4854.108674001.28748.7154.42867平衡常數(shù)受哪些因素影響？請根據(jù)表1、表2數(shù)據(jù)，分析影響平衡常數(shù)的因素。外因：平衡常數(shù)不受濃度的影響，受溫度影響【學習任務三】化學平衡常數(shù)的影響因素表2:25℃時，生成鹵化氫反應的平衡常數(shù)化學方程式平衡常數(shù)

(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內(nèi)因：平衡常數(shù)的大小，與反應中物質(zhì)的性質(zhì)有關(guān)①根據(jù)平衡常數(shù)的大小，判斷反應進行的程度對于同類型的化學反應，K越大，反應進行的程度越大，反應物轉(zhuǎn)化率也越大。一般：

K＞105，認為正反應進行得較完全K＜10-5

，認為正反應很難進行（逆反應較完全）10-5

≤K≤105

，認為是可逆反應【學習任務四】化學平衡常數(shù)的應用對于可逆反應：mA(g)+nB(g)pC(g)+qD(g)

是否平衡或平衡移動的方向，可用該時刻濃度商Q與K比較大小來判斷。在同一溫度下：Q＝K，處于化學平衡狀態(tài)Q＜K，向正反應方向進行Q＞K，向逆反應方向進行②利用平衡常數(shù)判斷反應是否達到平衡及化學反應進行的方向任何可逆反應的終極目標都是使Q=K③利用平衡常數(shù)K可判斷反應的熱效應若升高溫度，K值增大，則正反應為吸熱反應；若升高溫度，K值減小，則正反應為放熱反應。【學習任務五】化學平衡常數(shù)的相關(guān)計算計算模型——三段式法——“列方程、始、變、平”解(1)根據(jù)題意有:K=C(HI)2C(H2)C(I2)=0.25

H2+I22HIC0/mol.L-1

?C/mol.L-1

Ct/mol.L-10.0100.01000.00200.00800.00800.0040【例題1】在某溫度下,將H2和I2各的氣態(tài)混合物充入10L的密閉容器中,充分反應,達到平衡后,測得C(H2(1)求該反應的平衡常數(shù)(2)在上述溫度下,該容器中若通入H2和I2蒸汽各0.20mol.試求達到化學平衡狀態(tài)時各物質(zhì)的濃度。解(2)設(shè)H2的消耗濃度為x

H2+I22HIC0/mol.L-1

0.0200.020