2.2.2化學(xué)平衡常數(shù)課件高二上學(xué)期化學(xué)人教版選擇性必修12

第二章化學(xué)反應(yīng)速率與化學(xué)平衡

第二節(jié)化學(xué)平衡第二課時(shí)化學(xué)平衡常數(shù)學(xué)習(xí)目標(biāo)1.通過認(rèn)識(shí)化學(xué)平衡常數(shù)的含義，學(xué)會(huì)根據(jù)化學(xué)反應(yīng)書寫化學(xué)平衡常數(shù)表達(dá)式。(證據(jù)推理與模型認(rèn)知)2.了解化學(xué)平衡常數(shù)的應(yīng)用，會(huì)運(yùn)用濃度商和化學(xué)平衡常數(shù)的相對(duì)大小判斷反應(yīng)方向。(證據(jù)推理與模型認(rèn)知)3.能夠利用化學(xué)平衡常數(shù)進(jìn)行簡(jiǎn)單的化學(xué)平衡計(jì)算，如計(jì)算物質(zhì)的平衡濃度、轉(zhuǎn)化率等。(變化觀念與平衡思想)新課導(dǎo)入

在一定條件下，當(dāng)一個(gè)可逆反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)時(shí)，即該反應(yīng)達(dá)到了該條件下的最大限度。

如何更加準(zhǔn)確描述反應(yīng)所進(jìn)行的程度呢？

分析教材數(shù)據(jù)，計(jì)算平衡時(shí)的數(shù)值，你能從中得到什么結(jié)論？c2(HI)c(H2)?c(I2)初始濃度（mol/L）平衡濃度（mol/L）平衡時(shí)c

(H2)c(I2)c

(HI)c

(H2)c(I2)c

(HI)1.197×10-26.944×10-305.617×10-35.936×10-41.270×10-248.371.228×10-29.964×10-303.841×10-31.524×10-31.687×10-248.621.201×10-28.403×10-304.580×10-39.733×10-41.486×10-249.54001.520×10-21.696×10-31.696×10-31.181×10-248.49001.287×10-21.433×10-31.433×10-31.000×10-248.70003.777×10-24.213×10-34.213×10-32.934×10-248.50

平均值48.70課內(nèi)探究課內(nèi)探究通過分析實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)得出：(1)溫度不變時(shí)，不管如何改變起始投料（投入反應(yīng)物、投入生成物、改變各組分的濃度）

數(shù)值基本不變，是一個(gè)常數(shù)，用K表示；c(H2)?c(I2)c2(HI)(2)常數(shù)K與反應(yīng)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)。(4)常數(shù)K只與溫度有關(guān)，與反應(yīng)物或生成物的濃度變化無關(guān)。

大量實(shí)驗(yàn)事實(shí)表明：可逆反應(yīng)：mA(g)+nB(g)pC(g)+qD(g)

當(dāng)溫度一定時(shí)，反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)后，各物質(zhì)的物質(zhì)的量濃度滿足下面關(guān)系：課內(nèi)探究K為定值

歸納總結(jié)一、化學(xué)平衡常數(shù)1.定義

在一定溫度下，當(dāng)一個(gè)可逆反應(yīng)達(dá)到化學(xué)平衡時(shí)，生成物濃度冪之積與反應(yīng)物濃度冪之積的比值是一個(gè)常數(shù)，這個(gè)常數(shù)就是該反應(yīng)的化學(xué)平衡常數(shù)，用符號(hào)K表示。歸納總結(jié)2.表達(dá)式及單位：對(duì)于一般的可逆反應(yīng)mA(g)+nB(g)pC(g)+qD(g)

cp(C)

·cq(D)

cm(A)·cn(B)

K=其中c為各組分的平衡濃度濃度的單位為mol·L-1當(dāng)濃度的單位為mol·L-1，稱標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù)注：純固體和純液體濃度計(jì)為1，不列入平衡常數(shù)表達(dá)式標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù)不寫單位試寫出下表中各反應(yīng)的平衡常數(shù)表達(dá)式化學(xué)反應(yīng)K表達(dá)式N2(g)+3H2(g)2NH3(g)2NH3(g)N2(g)+3H2(g)Fe3O4(s)+4H2(g)

3Fe(s)+4H2O(g)

高溫Cr2O72-(aq)+H2O(l)2CrO42-(aq)+2H+(aq)互為倒數(shù)學(xué)以致用易錯(cuò)警示使用平衡常數(shù)應(yīng)注意的問題（1）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)一定溫度下Fe3O4(s)+4H2(g)高溫3Fe(s)+4H2O(g)

如：（4）在進(jìn)行K值的計(jì)算時(shí)，稀溶液中進(jìn)行的反應(yīng)，如有水參加，水的濃度也不必寫在平衡關(guān)系式中。一定溫度下易錯(cuò)警示Cr2O72-

(aq)+H2O（l）

2CrO42-

(aq)

+2H+(aq)如：非水溶液中的反應(yīng)，如有水生成或有水參加反應(yīng)，此時(shí)水的濃度不可視為常數(shù)，必須表示在平衡關(guān)系式中。如酒精和醋酸的液的反應(yīng)。

C2H5OH+CH3COOHCH3COOC2H5+H2O易錯(cuò)警示[C2H5OH][CH3COOH][CH3COOC2H5][H2O]K=（5）平衡常數(shù)的表達(dá)式與方程式的書寫有關(guān)某溫度下易錯(cuò)警示K2=1/K1K1=K322NH3N2+3H2N2+3H22NH31/2N2+3/2H2NH3化學(xué)方程式化學(xué)平衡常數(shù)KF2+H22HF6.5×1095Cl2+H22HCl2.57×1033Br2+H22HBr1.91×1019I2+H22HI8.67×102利用上表結(jié)合已有知識(shí)，談?wù)剬?duì)化學(xué)平衡常數(shù)有什么新認(rèn)識(shí)的？課內(nèi)探究化學(xué)平衡常數(shù)是表明化學(xué)反應(yīng)限度的一個(gè)特征值，化學(xué)平衡常數(shù)越大，則反應(yīng)進(jìn)行的程度越大。一般當(dāng)K>105時(shí)，該反應(yīng)進(jìn)行得基本完全?！净顒?dòng)探究1】25℃時(shí)反應(yīng)體系X2(g)＋H2(g)

2HX(g)對(duì)應(yīng)的K時(shí)刻c（N2）c（H2）c（NH3）

反應(yīng)進(jìn)行方向t12mol/L6mol/L6mol/Lt24mol/L12mol/L1mol/L課內(nèi)探究t1時(shí)刻：c(N2)?c3(H2)

c2(NH3)=622×6

3

>7.32×10-3t2時(shí)刻：c2(NH3)c(N2)?c3(H2)

=124×12

3

<7.32×10-3逆反應(yīng)方向正反應(yīng)方向

已知在某溫度，

K=7.32×10-3，下表為某時(shí)刻各物質(zhì)的濃度值，通過計(jì)算判斷在此時(shí)刻可逆反應(yīng)移動(dòng)的方向?！净顒?dòng)探究2】N2+3H22NH3歸納總結(jié)二、化學(xué)平衡常數(shù)的應(yīng)用1.判斷反應(yīng)進(jìn)行的程度（1）對(duì)給定的反應(yīng)來說，K值越大，反應(yīng)程度越大，轉(zhuǎn)化率越高；反之則轉(zhuǎn)化率越低。

（2）一般：K＞105，認(rèn)為正反應(yīng)進(jìn)行得較完全

K

＜10-5

，

認(rèn)為正反應(yīng)很難進(jìn)行（逆反應(yīng)較完全）

10-5

≤

K

≤105，認(rèn)為是可逆反應(yīng)歸納總結(jié)2.判斷反應(yīng)進(jìn)行的方向如某溫度下，可逆反應(yīng)mA(g)+nB(g)pC(g)+qD(g)平衡常數(shù)為K，若某時(shí)刻時(shí)，反應(yīng)物和生成物的濃度關(guān)系如下：任何狀態(tài)的稱濃度商（Q）則：Q＝K

，v（正）＝

v（逆），反應(yīng)處于平衡狀態(tài)

Q＜K

，v（正）＞v（逆），反應(yīng)向正方向進(jìn)行Q＞K

，v（正）＜v（逆），反應(yīng)向逆方向進(jìn)行2.對(duì)于常溫下的反應(yīng)aA(g)+bB(g)?

cC(g)+dD(g)，若已知反應(yīng)物的起始濃度和常溫下的平衡常數(shù)，可不可以計(jì)算平衡時(shí)反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率?思考與討論

不一定；在一定溫度下，對(duì)于一個(gè)反應(yīng)可以通過改變外界條件增大反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率，但因溫度不變，平衡常數(shù)也不變。

可以；可根據(jù)反應(yīng)物的起始濃度和平衡常數(shù)計(jì)算平衡時(shí)的濃度，然后根據(jù)反應(yīng)物的變化量可求出其轉(zhuǎn)化率。1.反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率增大，平衡常數(shù)一定增大嗎?K=c2(HI)c(H2)c(I2)=0.25解：(1)根據(jù)題意有:

H2+I22HIc(始)/mol.L-1

00.0100.0100.00400.00200.0040c(平)/mol.L-1

0.00800.0080例1：在某溫度下，將H2和I2各0.10mol的氣態(tài)混合物充入10L的密閉容器中，充分反應(yīng)，達(dá)到平衡后，測(cè)得c(H2)=0.0080mol/L。(1)求該反應(yīng)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(dá)到化學(xué)平衡狀態(tài)時(shí)各物質(zhì)的濃度。課內(nèi)探究0.0020c(轉(zhuǎn))/mol.L-1

解:(2)設(shè)H2的消耗濃度為xmol/LK=c2(HI)c(H2)c(I2)=0.25=(2x)2(0.020-x)2x=0.0040c(H2)=c(I2)=0.016mol/L

c(HI)=0.0080mol/L

H2+I22HIc(始)/mol.L-1

0.0200.02000.020-xc(平)/mol.L-1

2x0.020-xxx2xc(轉(zhuǎn))/mol.L-1

課內(nèi)探究例2：在容積不變的密閉容器中，將2.0molCO與10molH2O混合加熱到830℃，達(dá)到下列平衡：CO(g)+H2O?

CO2(g)+H2(g)此時(shí)該反應(yīng)的K為1.0。求達(dá)到平衡時(shí)CO轉(zhuǎn)化為CO2的轉(zhuǎn)化率。課內(nèi)探究解：設(shè)達(dá)到平衡時(shí)CO轉(zhuǎn)化為CO2的物質(zhì)的量為xmol，容器的容積為yL。CO(g)+H2O(g)

CO2(g)+H2(g)起始濃度/mol?L-1變化濃度/mol?L-1平衡濃度/mol?L-12.0/y10/y00x/yx/yx/yx/y(2.0-x)/y(10-x)/yx/yx/y答:達(dá)到平衡時(shí)CO轉(zhuǎn)化為CO2的轉(zhuǎn)化率為83%。K=

c(CO2)?

c(H2)c(H2O)?c(CO2)1.有關(guān)化學(xué)平衡計(jì)算的基本模式——“三段式法”起始: a

b 0 0三、與平衡常數(shù)有關(guān)的計(jì)算歸納總結(jié)

mA(g)+nB(g)pC(g)+qD(g)轉(zhuǎn)化: mx

nx

px

qx平衡: a-mx

b-nx

pxqx(1)轉(zhuǎn)化量與化學(xué)方程式中各物質(zhì)的計(jì)量數(shù)成比例。(2)這里a、b可指物質(zhì)的量濃度等。2.平衡轉(zhuǎn)化率用平衡常數(shù)來表示反應(yīng)的限度有時(shí)不夠直觀，常用平衡轉(zhuǎn)化率α