《2.2.2 化學(xué)平衡常數(shù)》參考課件

第二節(jié)

化學(xué)平衡第2課時化學(xué)平衡常數(shù)序號起始時的濃度（×10－3mol·L-1）平衡時的濃度（×10－3mol·L-1）平衡時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℃，在容積不變的密閉容器中發(fā)生反應(yīng)：H2(g)+I2(g)2HI(g)化學(xué)平衡，反應(yīng)物和生成物的濃度之間有什么關(guān)系？c(H2)·c(I2)c2(HI)

科學(xué)家們通過大量數(shù)據(jù)驗(yàn)證，上述計算得出的定值稱為化學(xué)平衡常數(shù)，用K來表示。

學(xué)習(xí)

目標(biāo)第2課時化學(xué)平衡常數(shù)PART01PART02知道化學(xué)平衡常數(shù)的含義。能書寫平衡常數(shù)表達(dá)式，能進(jìn)行化學(xué)平衡常數(shù)、轉(zhuǎn)化率的簡單計算。通過化學(xué)平衡常數(shù)對化學(xué)平衡進(jìn)行“定量”計算和判斷化學(xué)平衡進(jìn)行的程度及平衡移動方向。PART03（密閉容器457.6℃）序號起始時濃度mol/L平衡時濃度mol/L平衡時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，你得出什么結(jié)論？結(jié)論2：結(jié)論1：平衡常數(shù)和反應(yīng)的起始濃度大小無關(guān)=平衡常數(shù)(K)平衡常數(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)。結(jié)論3：未平衡時叫做濃度商(Qc)溫度不變的前提下查閱文獻(xiàn)化學(xué)平衡常數(shù)1、概念

在一定溫度下，當(dāng)一個可逆反應(yīng)達(dá)到化學(xué)平衡時，生成物濃度冪之積與反應(yīng)物濃度冪之積的比值是一個常數(shù)，這個常數(shù)叫做該反應(yīng)的化學(xué)平衡常數(shù)2、表達(dá)式例如：mA+nB?pC+qDK=生成物濃度冪之積反應(yīng)物濃度冪之積=cp(C)·cq(D)cm(A)·cn(B)其中c為各組分的平衡時濃度固體或液體純物質(zhì)不列入平衡常數(shù)K為常數(shù)，稱為化學(xué)平衡常數(shù)，簡稱平衡常數(shù)。練習(xí)1：寫出下列反應(yīng)的平衡常數(shù)K的表達(dá)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(yīng)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)而不代入公式。④Cr2O72-+H2O?2CrO42-+2H+練習(xí)2：寫出下列反應(yīng)的平衡常數(shù)K的表達(dá)式①N2(g)+3H2(g)?2NH3(g)②N2(g)+

H2(g)?NH3(g)③2NH3(g)?N2(g)+3H2(g)注意觀察三者之間的關(guān)系！K1=1/K3=K22注意2：化學(xué)平衡常數(shù)是指某一具體反應(yīng)的平衡常數(shù)。若反應(yīng)方向改變，則平衡常數(shù)改變。若方程式中各物質(zhì)的系數(shù)等倍擴(kuò)大或縮小，盡管是同一個反應(yīng)，平衡常數(shù)也會改變。練習(xí)3：下列三個反應(yīng)的平衡常數(shù)K之間有什么關(guān)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(減)，則總反應(yīng)的平衡常數(shù)等于分步平衡常數(shù)之乘積(商)1.對于同一個化學(xué)反應(yīng)，由于書寫方式不同，各反應(yīng)物、生成物的系數(shù)不同，平衡常數(shù)的表達(dá)式不同。2.對于給定的化學(xué)反應(yīng)，正、逆反應(yīng)的平衡常數(shù)互為倒數(shù)。3.化學(xué)平衡常數(shù)的單位與方程式的表示形式相對應(yīng)，由方程式對應(yīng)系數(shù)推導(dǎo)出來，故化學(xué)平衡常數(shù)沒有固定單位?；瘜W(xué)平衡常數(shù)與化學(xué)方程式的關(guān)系3.意義a.K值越大，表示反應(yīng)進(jìn)行的程度越大，反應(yīng)物轉(zhuǎn)化率也越大c.一般當(dāng)K＞105時，該反應(yīng)進(jìn)行得基本完全K=生成物濃度冪之積反應(yīng)物濃度冪之積下表為298K時，鹵化氫生成反應(yīng)的平衡常數(shù)：化學(xué)方程式平衡常數(shù)KF2+H2

===2HF6.5×1095Cl2+H2

===2HCl2.57×1033Br2+H2

===2HBr1.91×1019I2+H2

?2HI8.67×102平衡常數(shù)的大小，與反應(yīng)中物質(zhì)的性質(zhì)有關(guān)K值越大，說明平衡體系中生成物的比例越大，正反應(yīng)進(jìn)行的程度越大，即該反應(yīng)進(jìn)行得越完全，反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率越大。b.K只受溫度的影響，與其他條件無關(guān)，換句話說K只是溫度的函數(shù)4、應(yīng)用(1)衡量化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行的程度對于同類型的化學(xué)反應(yīng)，K越大，反應(yīng)進(jìn)行的程度越大，一般：K≥105，正反應(yīng)進(jìn)行得基本完全在相同的溫度下，已知反應(yīng)：①N2(g)+O2(g)2NO(g)平衡常數(shù)K=3.84×10-31②2SO2(g)+O2(g)2SO3平衡常數(shù)K=3.1×1026則在該溫度下，兩個化學(xué)反應(yīng)的反應(yīng)程度之間的關(guān)系為（）

A、①＞②

B、①＜②

C、①＝②D、不能確定B(2)判斷可逆反應(yīng)是否達(dá)到平衡及反應(yīng)向何方向進(jìn)行QC＜K，反應(yīng)向正方向進(jìn)行QC＝K，反應(yīng)處于平衡狀態(tài)QC＞K，反應(yīng)向逆方向進(jìn)行比較濃度商(Qc)和平衡常數(shù)(K)的大小

對于可逆反應(yīng)mA(g)+nB(g)pC(g)+qD(g)在一定溫度的任意時刻時，Q(濃度商)為Q

＝cp(C)?

cq(D)

cm(A)

?

cn(B)

K=生成物濃度(平衡時)冪之積反應(yīng)物濃度(平衡時)冪之積Qc=生成物濃度(某時刻)冪之積反應(yīng)物濃度(某時刻)冪之積＜①當(dāng)說明某時刻的反應(yīng)程度沒有平衡時大，也就說明某時刻并沒有達(dá)到平衡，且會繼續(xù)向正反應(yīng)方向進(jìn)行達(dá)到平衡。K=生成物濃度(平衡時)冪之積反應(yīng)物濃度(平衡時)冪之積Qc=生成物濃度(某時刻)冪之積反應(yīng)物濃度(某時刻)冪之積＞②當(dāng)說明某時刻的反應(yīng)程度超過平衡時的反應(yīng)程度，那么反應(yīng)會向逆反應(yīng)方向進(jìn)行，“消除超過的部分”以達(dá)到平衡。練習(xí)3：高爐煉鐵中發(fā)生的基本反應(yīng)如下:FeO(s)+CO(g)?Fe(s)+CO2(g)(條件省略)已知1100℃，K=0.263，某時刻測得高爐中c(CO2)=0.025mol·L-1，c(CO)=0.1mol·L-1在這種情況下：(1)該反應(yīng)是否處于平衡狀態(tài)_____(填“是”或“否”)；(2)此時反應(yīng)會向______進(jìn)行？（填“正向”或“逆向”）；(3)此時化學(xué)反應(yīng)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，反應(yīng)向正方向進(jìn)行若升高溫度，K值減小，則反應(yīng)程度減小，則正反應(yīng)為放熱反應(yīng)。反應(yīng)逆向進(jìn)行若升高溫度，K值減小，則正反應(yīng)為放熱反應(yīng)。只有溫度變化導(dǎo)致的平衡移動才會使K值變化！練習(xí)4：在一定體積密閉容器中，進(jìn)行如下反應(yīng)CO2(g)+H2(g)?CO(g)+H2O(g),其平衡常數(shù)Ｋ和溫度t的關(guān)系如下：t/oC70080083010001200k0.60.91.01.72.6(1)k的表達(dá)式為：

；(2)該反應(yīng)為

反應(yīng)（“吸熱”或“放熱”）；(3)若c(CO2)

·c(H2)=c(CO)·c(H2O),此時溫度為

；(4)在上述溫度下,______℃時,反應(yīng)物轉(zhuǎn)化率最大。c(CO)·c(H2O)c(CO2)·c(H2)吸熱830℃1200(3)利用K可判斷反應(yīng)的熱效應(yīng)【典例分析】在一定體積的密閉容器中進(jìn)行如下化學(xué)反應(yīng):CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g),其化學(xué)平衡常數(shù)(K)和溫度(t)的關(guān)系如下表所示:t/℃70080083010001200K0.60.91.01.72.6問題思考:(1)該反應(yīng)的化學(xué)平衡常數(shù)K的表示式是什么?(2)該反應(yīng)ΔH>0還是ΔH<0?提示:ΔH>0。該反應(yīng)為吸熱反應(yīng)(因K隨溫度升高而增大)。(3)700℃,CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)的平衡常數(shù)K是多少?提示:K=。該反應(yīng)平衡常數(shù)與題目中反應(yīng)的平衡常數(shù)互為倒數(shù)。提示:逆向。判斷反應(yīng)進(jìn)行的方向時,可根據(jù)Qc與K的大小關(guān)系判斷,此時刻下,Qc==1>0.9,所以反應(yīng)向逆反應(yīng)方向進(jìn)行。(4)在800℃時,發(fā)生上述反應(yīng),某一時刻測得容器內(nèi)各物質(zhì)的濃度分別為c(CO2)為2mol·L-1,c(H2)為1.5mol·L-1,c(CO)為1mol·L-1,c(H2O)為3mol·L-1,則下一時刻,反應(yīng)向哪個方向進(jìn)行?起始: a

b 0 0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)的計量數(shù)成比例。(2)這里a、b可指物質(zhì)的量、濃度等。5、與平衡常數(shù)有關(guān)的計算①有關(guān)化學(xué)平衡計算的基本模式——“三段式法”②對于可逆反應(yīng)達(dá)到平衡后各物質(zhì)的濃度變化關(guān)系，在計算中注意：（1）反應(yīng)物：平衡濃度=初始濃度-轉(zhuǎn)化濃度；反應(yīng)物A:c（A）=c0(A)-△c(A)（2）生成物：平衡濃度=初始濃度+轉(zhuǎn)化濃度生成物D:c（D）=c0(D)+△c(D)（3）各物質(zhì)的轉(zhuǎn)化濃度之比等于它們在化學(xué)方程式中相應(yīng)的化學(xué)計量數(shù)之比?！鱟(A):△c(D)=a:d③計算思路(1)巧設(shè)未知數(shù)：具體題目要具體分析，靈活設(shè)立，一般設(shè)某物質(zhì)的轉(zhuǎn)化量為x。(2)確定三個量：根據(jù)反應(yīng)物、生成物及變化量的三者關(guān)系代入未知數(shù)確定平衡體系中各物質(zhì)的起始量、變化量、平衡量并按1中“模式”列表。(3)解決問題：明確“始”“變”“平”三個量的具體數(shù)值，再根據(jù)相應(yīng)關(guān)系求平衡時某成分的濃度、反應(yīng)物轉(zhuǎn)化率等，得出題目答案。解(1)根據(jù)題意有: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)時各物質(zhì)的濃度.解(2)設(shè)H2的消耗濃度為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、平衡轉(zhuǎn)化率

用平衡常數(shù)來表示反應(yīng)的限度有時不夠直觀，常用平衡轉(zhuǎn)化率α來表示反應(yīng)限度。對于可逆反應(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：轉(zhuǎn)化率越大，反應(yīng)越完全！c(CO):c(H2O)=1:1時

CO+H2OCO2+H2

起始c

11