2-2-1化學(xué)平衡狀態(tài)化學(xué)平衡常數(shù)-【學(xué)好化學(xué)】高二化學(xué)課件（人教版2019選擇性必修1）

化學(xué)平衡狀態(tài)化學(xué)平衡常數(shù)第二章化學(xué)反應(yīng)速率與化學(xué)平衡第二節(jié)化學(xué)平衡第2課時(shí)第1課時(shí)CHEMICALEQUILIBRIUMSTATECHEMICALEQUILIBRIUMCONSTANT化學(xué)平衡狀態(tài)化學(xué)平衡常數(shù)學(xué)習(xí)目標(biāo)1.通過(guò)化學(xué)平衡狀態(tài)的建立過(guò)程，知道化學(xué)平衡是一種動(dòng)態(tài)平衡，理解并會(huì)判

斷化學(xué)平衡狀態(tài)的標(biāo)志。2.認(rèn)識(shí)化學(xué)平衡常數(shù)是表征反應(yīng)限度的物理量，知道化學(xué)平衡常數(shù)的含義。3.了解濃度商和化學(xué)平衡常數(shù)的相對(duì)大小與反應(yīng)方向間的聯(lián)系。一、化學(xué)平衡狀態(tài)一定條件下，可逆反應(yīng)里，正反應(yīng)速率和逆反應(yīng)速率相等，反應(yīng)混合物中各組分的濃度保持不變的狀態(tài)。1.化學(xué)平衡狀態(tài)概念適用對(duì)象：可逆反應(yīng)；內(nèi)在本質(zhì)：v(正)=v(逆)≠0外在標(biāo)志：反應(yīng)混合物中各組分的濃度保持不變。適用條件：一定條件；一、化學(xué)平衡狀態(tài)2.化學(xué)平衡狀態(tài)特征逆：可逆反應(yīng)（或可逆過(guò)程）；等：

v正=v逆(不等于零)；動(dòng)：正逆反應(yīng)均未停止，只是速率相等,是動(dòng)態(tài)平衡；定：平衡時(shí)，各組分的濃度或含量保持不變；變：條件改變，原平衡被破壞，在新的條件下建立新的平衡，平衡

移動(dòng)。一、化學(xué)平衡狀態(tài)3．化學(xué)平衡狀態(tài)的建立（1）

只有____________才能建立化學(xué)平衡狀態(tài)，即化學(xué)平衡問(wèn)題的研究對(duì)象是可逆反應(yīng)?？赡娣磻?yīng)（2）

以N2與H2反應(yīng)生成NH3為例，c(N2)c(H2)v正c(NH3)v逆開(kāi)始轉(zhuǎn)化終態(tài)最大00減小減小減小增大增大不變不變不變且不為0不變不變且不為0最大最大t1V逆V正=V正V逆時(shí)間速率一、化學(xué)平衡狀態(tài)(3)化學(xué)平衡狀態(tài)的建立除了必須是可逆反應(yīng)外，還必須有一定的溫度、物質(zhì)的濃度和氣體的壓強(qiáng)等外界因素的條件。所以，同一個(gè)可逆反應(yīng)在不同條件下建立起的化學(xué)平衡狀態(tài)可能不同；不同的可逆反應(yīng)，即使在相同條件下，建立起的化學(xué)平衡狀態(tài)也不一定相同。二、化學(xué)平衡狀態(tài)的判斷

v正=v逆≠0（1）用同一種物質(zhì)來(lái)表示反應(yīng)速率時(shí)，該物質(zhì)的生成速率與消耗速率相等。即單

位時(shí)間內(nèi)生成與消耗某反應(yīng)物（生成物）的量相等。②速率之比化學(xué)方程式中相應(yīng)的化學(xué)計(jì)量數(shù)之比。①表示兩個(gè)不同的方向。（2）用不同種物質(zhì)來(lái)表示反應(yīng)速率時(shí)必須符合兩方面1.等直接判斷法二、化學(xué)平衡狀態(tài)的判斷例如，一定條件下，可逆反應(yīng)N2＋3H22NH3，對(duì)該可逆反應(yīng)，表示正、逆反應(yīng)速率可以用N2或H2或NH3來(lái)表示：（1）單位時(shí)間內(nèi)，消耗1molN2，同時(shí)1molN2生成（2）單位時(shí)間內(nèi)，消耗3molH2，同時(shí)有2molNH3反應(yīng)掉（3）1個(gè)N≡N斷裂的同時(shí)，有6個(gè)N—H鍵斷裂二、化學(xué)平衡狀態(tài)的判斷各組分的濃度保持不變（注意不是相等，也不是成一定的比值）2.定直接判斷法①各組分的物質(zhì)的量或物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)保持不變②各氣體的體積或體積分?jǐn)?shù)保持不變③各組分的質(zhì)量或質(zhì)量分?jǐn)?shù)保持不變④體系的顏色和溫度不變⑤轉(zhuǎn)化率不變二、化學(xué)平衡狀態(tài)的判斷間接判斷法3.氣體的平均相對(duì)分子質(zhì)量M（1）若各物質(zhì)均為氣體以mA(g)+nB(g)pC(g)+qD(g)為例若m+n≠p+q若m+n=p+q一定不一定例如：2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)，當(dāng)平均相對(duì)分子質(zhì)量不變時(shí)，一定是化學(xué)平衡狀態(tài)；H2(g)+I2(g)2HI(g)當(dāng)平均相對(duì)分子質(zhì)量不變時(shí)，不一定是化學(xué)平衡狀態(tài)。（變量不變即可判斷平衡）二、化學(xué)平衡狀態(tài)的判斷間接判斷法（變量不變即可判斷平衡）（2）若有非氣體參與，無(wú)論等計(jì)量數(shù)或非等計(jì)量數(shù)反應(yīng)，M不變時(shí)一定是化學(xué)平衡狀態(tài)。例如：C(s)+O2(g)CO2(g)當(dāng)平均相對(duì)分子質(zhì)量不變時(shí)，一定是化學(xué)平衡狀態(tài)

CO2(g)+C(s)2CO(g)當(dāng)平均相對(duì)分子質(zhì)量不變時(shí)，一定是化學(xué)平衡狀態(tài)特例：?jiǎn)我粴怏w的反應(yīng)，氣體平均相對(duì)分子質(zhì)量一定時(shí)，不能作為判斷平衡的標(biāo)志3.氣體的平均相對(duì)分子質(zhì)量M一定一定二、化學(xué)平衡狀態(tài)的判斷間接判斷法4.氣體密度以mA(g)+nB(g)pC(g)+qD(g)為例若m+n≠p+q若m+n=p+q一定不一定（1）若各物質(zhì)均為氣體ρ=m總V容器恒壓：二、化學(xué)平衡狀態(tài)的判斷間接判斷法4.氣體密度ρ=m總V容器例如：2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)，恒容條件下，當(dāng)氣體密度不變時(shí)，是化學(xué)平衡狀態(tài)

恒壓條件下，當(dāng)氣體密度不變時(shí)，是化學(xué)平衡狀態(tài)

H2(g)+I2(g)2HI(g)恒容條件下，當(dāng)氣體密度不變時(shí)，是化學(xué)平衡狀態(tài)恒壓條件下，當(dāng)氣體密度不變時(shí)，是化學(xué)平衡狀態(tài)一定不一定不一定不一定二、化學(xué)平衡狀態(tài)的判斷間接判斷法4.氣體密度ρ=m總V容器（2）若有非氣體參與，無(wú)論等計(jì)量數(shù)或非等計(jì)量數(shù)反應(yīng)，恒壓或是恒容，ρ不變時(shí)一定

是化學(xué)平衡狀態(tài)。例如：C(s)+O2(g)CO2(g)

恒容條件下，當(dāng)氣體密度不變時(shí)，是化學(xué)平衡狀態(tài)恒壓條件下，當(dāng)氣體密度不變時(shí)，是化學(xué)平衡狀態(tài)CO2(g)+C(s)2CO(g)恒容條件下，當(dāng)氣體密度不變時(shí)，是化學(xué)平衡狀態(tài)恒壓條件下，當(dāng)氣體密度不變時(shí)，是化學(xué)平衡狀態(tài)一定一定一定一定二、化學(xué)平衡狀態(tài)的判斷間接判斷法5.體系總壓強(qiáng)因?yàn)楹闳荨⒑銣貤l件下，n(g)越大則壓強(qiáng)P就越大，則無(wú)論各成份是否均為氣體，只需考慮Δn(g)。當(dāng)Δn(g)=0，則P為恒值，不一定是化學(xué)平衡狀態(tài)。當(dāng)Δn(g)≠0，則P一定時(shí)，一定是化學(xué)平衡狀態(tài)。PV=nRT二、化學(xué)平衡狀態(tài)的判斷間接判斷法5.體系總壓強(qiáng)PV=nRT例如：恒容、恒溫條件下，C(s)+O2(g)CO2(g)

當(dāng)體系總壓強(qiáng)不變時(shí)，

是化學(xué)平衡狀態(tài)CO2(g)+C(s)2CO(g)當(dāng)體系總壓強(qiáng)不變時(shí)，是化學(xué)平衡狀態(tài)2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)

當(dāng)體系總壓強(qiáng)不變時(shí)，

是化學(xué)平衡狀態(tài)H2(g)+I2(g)2HI(g)當(dāng)體系總壓強(qiáng)不變時(shí)，是化學(xué)平衡狀態(tài)不一定一定一定不一定二、化學(xué)平衡狀態(tài)的判斷間接判斷法5.體系總壓強(qiáng)PV=nRT例1．在一定溫度下，將2molNO2氣體通入恒容密閉容器中，發(fā)生如下反應(yīng)：

2NO2(g)

N2O4(g)。下列不能說(shuō)明反應(yīng)達(dá)到平衡的是(

)A．N2O4濃度不再改變B．NO2的消耗速率等于N2O4的生成速率C．混合氣體的顏色不變D．混合氣體中NO2百分含量不變B課堂練習(xí)解析N2O4濃度不再改變，反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)，A說(shuō)法正確；NO2的消耗速率和N2O4的生成速率均為正反應(yīng)速率，不能作為平衡標(biāo)志，B說(shuō)法錯(cuò)誤；混合氣體的顏色不變，NO2的濃度不再發(fā)生變化，反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)，C說(shuō)法正確；混合氣體中NO2百分含量不變，反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)，D說(shuō)法正確。答案：B2SO2(g)＋O2(g)，可用來(lái)確定該反應(yīng)已達(dá)到平衡狀態(tài)的是(

)A．容器內(nèi)壓強(qiáng)不隨時(shí)間改變B．SO3的消耗速率與SO2的生成速率相等C．三種氣體的分子數(shù)比為2∶2∶1D．容器內(nèi)混合氣體的密度不隨時(shí)間改變二、化學(xué)平衡狀態(tài)的判斷間接判斷法5.體系總壓強(qiáng)PV=nRT例2．在恒溫下，固定容積的密閉容器中，有可逆反應(yīng)2SO3(g)A課堂練習(xí)解析該反應(yīng)為氣體體積增大的反應(yīng)，壓強(qiáng)為變量，當(dāng)容器內(nèi)壓強(qiáng)不隨時(shí)間改變時(shí)，該反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)，A正確；SO3的消耗速率與SO2的生成速率相等，表示的都是正反應(yīng)速率，無(wú)法判斷平衡狀態(tài)，B錯(cuò)誤；三種氣體的分子數(shù)比為2∶2∶1，無(wú)法判斷各組分的濃度是否繼續(xù)變化，則無(wú)法判斷是否達(dá)到平衡狀態(tài)，C錯(cuò)誤；該反應(yīng)中混合氣體的密度為定值，無(wú)法根據(jù)容器內(nèi)混合氣體的密度判斷平衡狀態(tài)，D錯(cuò)誤。答案：A根據(jù)下表數(shù)據(jù)計(jì)算平衡時(shí)的值并分析其中規(guī)律：【交流·研討】I2(g)+H2(g)2HI(g)起始時(shí)濃度mol/L平衡時(shí)濃度mol/L平衡時(shí)c(H2)c(I2)c(HI)C(H2)C(I2)C(HI)0.011970.00694400.0056170.00059360.0127048.370.012280.00996400.0038410.0015240.0168748.620.012010.00840300.0045800.00097330.0148649.54000.015200.0016960.0016960.0118148.49000.012870.0014330.0014330.0100048.70000.037770.0042130.00042130.0293448.502c(HI)c(H2)·c(I2)2c(HI)c(H2)·

c(I2)【交流·研討】在457.6℃時(shí)反應(yīng)體系H2(g)+I2(g)

?2HI(g)中各物質(zhì)的濃度。從中我們可以發(fā)現(xiàn)：C2(HI)C(H2).C(I2)該反應(yīng)在457.6℃達(dá)到平衡時(shí)，是個(gè)常數(shù)。三、化學(xué)平衡常數(shù)對(duì)于一般的可逆反應(yīng)：mA(g)+nB(g)?pC(g)+qD(g)在任意時(shí)刻時(shí)，稱為濃度商當(dāng)該反應(yīng)在一定溫度下達(dá)到化學(xué)平衡時(shí)：=KK是常數(shù)，稱為化學(xué)平衡常數(shù)，簡(jiǎn)稱平衡常數(shù)。三、化學(xué)平衡常數(shù)1.化學(xué)平衡常數(shù)的表達(dá)式K=mA(g)+nB(g)?pC(g)+qD(g)化學(xué)平衡常數(shù)：濃度商：c為平衡濃度c為任一時(shí)刻濃度三、化學(xué)平衡常數(shù)2.化學(xué)平衡常數(shù)的意義化學(xué)平衡常數(shù)是表明化學(xué)反應(yīng)限度的一個(gè)特征值，通常情況下，只受溫度影響當(dāng)反應(yīng)中有關(guān)物質(zhì)的濃度商等于平衡常數(shù)時(shí)，表明反應(yīng)達(dá)到限度，即達(dá)到化學(xué)平衡狀態(tài)三、化學(xué)平衡常數(shù)2.化學(xué)平衡常數(shù)的意義K值越大，反應(yīng)進(jìn)行得越完全，反應(yīng)物平衡轉(zhuǎn)化率越高；K值越小，反應(yīng)進(jìn)行越不完全，反應(yīng)物平衡轉(zhuǎn)化率越低。一般來(lái)說(shuō)，K>105時(shí)，反應(yīng)就進(jìn)行得基本完全三、化學(xué)平衡常數(shù)（1）平衡常數(shù)必須指明溫度，反應(yīng)必須達(dá)到平衡狀態(tài)（2）平衡常數(shù)表示反應(yīng)進(jìn)行的程度，不表示反應(yīng)的快慢，即速率大，K值不一

定大（3）在進(jìn)行K值的計(jì)算時(shí)，純固體、純液體不作考慮，表達(dá)式中不需表達(dá)Fe3O4(s)+4H2(g)高溫3Fe(s)+4H2O(g)如：一定溫度下易錯(cuò)提示三、化學(xué)平衡常數(shù)易錯(cuò)提示（4）平衡常數(shù)的表達(dá)式與方程式的書寫有關(guān)N2+3H22NH32NH3N2+3H2某溫度下1/2N2+3/2H2NH3方程式的系數(shù)擴(kuò)大n倍，K變?yōu)镵n；正反應(yīng)與逆反應(yīng)的K，互為倒數(shù)三、化學(xué)平衡常數(shù)Q＜K

，反應(yīng)向正方向進(jìn)行Q＝K，反應(yīng)處于平衡狀態(tài)Q＞K

，反應(yīng)向逆方向進(jìn)行3.化學(xué)平衡常數(shù)的應(yīng)用（1）判斷平衡移動(dòng)的方向（2）判斷反應(yīng)的熱效應(yīng)若升高溫度，K值增大，則正反應(yīng)為吸熱反應(yīng)若升高溫度，K值減小，則正反應(yīng)為放熱反應(yīng)三、化學(xué)平衡常數(shù)H2(g)

+I2(g)

?2HI(g)

始始（mol/L）

0.010

0.010

0變化（mol/L）

平衡（mol/L）

0.0080

0.00400.0020

0.0020

0.00400.0080K=C2(HI)C(H2).C(I2)=(0.0040)2(0.0080)2=0.25例3.在某溫度下,將H2和I2各0.01mol/L的氣態(tài)混合物充入10L密閉容器中,充分反

應(yīng),達(dá)到平衡后,測(cè)得c(H2)=0.008mol/L.(1)求反應(yīng)的平衡常數(shù).(2)在上述溫度下,將H2和I2各0.20mol的氣態(tài)混合物充入該密閉容器中,試求達(dá)到

平衡時(shí)各物質(zhì)的濃度.三、化學(xué)平衡常數(shù)(2)根據(jù)題意：c(H2)=0.020mol/L，c(I2)=0.020mol/L設(shè)H2的變化濃度為xmol?L-1

H2

+I2

?2HI始

0.020

0.020

0變

平

2xxx2x

0.020-x

0.020-xK只隨溫度發(fā)生變化，因此K=C2(HI)C(H2).C(I2)=(2x)2(0.020-x)2=0.25解得x=0.0040mol/LC(H2)=C(I2)=0.016mol/LC(HI)=0.0080mol/L三、化學(xué)平衡常數(shù)4.平衡轉(zhuǎn)化率

用平衡常數(shù)來(lái)表示反應(yīng)的限度有時(shí)不夠直觀，常用平衡轉(zhuǎn)化率α來(lái)表示反應(yīng)限度。對(duì)于可逆反應(yīng):mA(g)+nB(g)pC(g)+qD(g)反應(yīng)物A的平衡轉(zhuǎn)化率（該條件最大轉(zhuǎn)化率）可表示：課堂練習(xí)1.一定條件下，在密閉容器中，能表示反應(yīng)X(g)＋2Y(g)?2Z(g)一定達(dá)到化學(xué)平

衡狀態(tài)的是(

)①X、Y、Z的物質(zhì)的量之比為1∶2∶2②X、Y、Z的濃度不再發(fā)生變化③容器中的壓強(qiáng)不再發(fā)生變化④單位時(shí)間內(nèi)生成nmolZ，同時(shí)生成2nmolYA．①②B．①④C．②③

D．③④C課堂練習(xí)2．當(dāng)把晶體N2O4放入密閉容器中汽化，并建立了N2O4(g)