《2.2.2化學(xué)平衡常數(shù)》參考課件

第2講

化學(xué)平衡常數(shù)新人教版化學(xué)選擇性必修一第二節(jié)化學(xué)平衡新課導(dǎo)入序號起始時(shí)的濃度（×10－3mol·L-1）平衡時(shí)的濃度（×10－3mol·L-1）平衡時(shí)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(jì)算得出的定值稱為化學(xué)平衡常數(shù)，用K來表示。模塊一化學(xué)平衡常數(shù)一、化學(xué)平衡常數(shù)對于一般的可逆反應(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)，簡稱平衡常數(shù)一、化學(xué)平衡常數(shù)K=mA(g)+nB(g)?pC(g)+qD(g)c為平衡濃度c為任一時(shí)刻濃度1.化學(xué)平衡常數(shù)的表達(dá)式

化學(xué)平衡常數(shù)：濃度商：一、化學(xué)平衡常數(shù)

化學(xué)平衡常數(shù)是表明化學(xué)反應(yīng)限度的一個特征值，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)。2.化學(xué)平衡常數(shù)的意義

一般來說，K>105時(shí)，反應(yīng)就進(jìn)行得基本完全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、化學(xué)平衡常數(shù)微提醒平衡常數(shù)必須指明溫度，反應(yīng)必須達(dá)到平衡狀態(tài)。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。

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：一定溫度下一、化學(xué)平衡常數(shù)N2+3H22NH32NH3N2+3H2某溫度下1/2N2+3/2H2NH3微提醒平衡常數(shù)的表達(dá)式與方程式的書寫有關(guān)方程式的系數(shù)擴(kuò)大n倍，K變?yōu)镵n，ΔH變?yōu)閚ΔH；正反應(yīng)與逆反應(yīng)K值互為倒數(shù)，ΔH互為相反數(shù)；方程式想加減，ΔH想加減，K值相乘除。一、化學(xué)平衡常數(shù)例1.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,測得c(H2)=0.008mol/L.

H2(g)

+I2(g)

?2HI(g)

始（mol/L）

0.010

0.010

0變（mol/L）

平（mol/L）

0.0080

0.00400.0020

0.0020

0.0040

0.0080K=C2(HI)C(H2).C(I2)=(0.0040)2(0.0080)2=0.25(1)求反應(yīng)的平衡常數(shù).一、化學(xué)平衡常數(shù)例1.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.(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一、化學(xué)平衡常數(shù)例2:在容積不變的密閉容器中，將2.0molCO和10molH2O(g)混合加熱到830℃,達(dá)到下列平衡：CO(g)+H2O(g)?CO2(g)+H2(g)，此時(shí)該反應(yīng)的k=1.0。求達(dá)到平衡時(shí)CO轉(zhuǎn)化為CO2的轉(zhuǎn)化率。起：

K=C(CO2)·C(H2)C(CO)·C(H2O)=(x/y)2(2.0-x)/y·(10-x)/y)=1x=5/3CO(g)+H2O(g)CO2(g)

+H2(g)催化劑高溫變：

平：

【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??轉(zhuǎn)化率為=

×100%=83%模塊二化學(xué)平衡常數(shù)的應(yīng)用二、化學(xué)平衡常數(shù)的應(yīng)用1.判斷平衡移動的方向

mA(g)+nB(g)?pC(g)+qD(g)K=c為平衡濃度平衡常數(shù)c為任一時(shí)刻濃度濃度商

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)行二、化學(xué)平衡常數(shù)的應(yīng)用高爐煉鐵中發(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(shí)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(shí)反應(yīng)會向______進(jìn)行？（填“正向”或“逆向”）；(3)此時(shí)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)行二、化學(xué)平衡常數(shù)的應(yīng)用若升高溫度，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)2.判斷反應(yīng)的熱效應(yīng)

二、化學(xué)平衡常數(shù)的應(yīng)用溫度/℃200300400K1.00.860.5

在0.5L的密閉容器中，一定量的氮?dú)馀c氫氣進(jìn)行如下反應(yīng)：N2(g)＋3H2(g)?2NH3(g)

ΔH＝akJ·mol－1，其化學(xué)平衡常數(shù)K與溫度的關(guān)系如下表所示：

請回答下列問題。(1)該反應(yīng)的化學(xué)平衡常數(shù)表達(dá)式為________________，a________(填“大于”“小于”或“等于”)0。二、化學(xué)平衡常數(shù)的應(yīng)用(2)400℃時(shí)，2NH3(g)N2(g)＋3H2(g)的化學(xué)平衡常數(shù)為______，測得氨氣、氮?dú)?、氫氣的物質(zhì)的量分別為3mol、2mol、1mol時(shí)，該反應(yīng)的v正(N2)_______(填“大于”“小于”或“等于”)v逆(N2)。溫度/℃200300400K1.00.860.5

在0.5L的密閉容器中，一定量的氮?dú)馀c氫氣進(jìn)行如下反應(yīng)：N2(g)＋3H2(g)?2NH3(g)

ΔH＝akJ·mol－1，其化學(xué)平衡常數(shù)K與溫度的關(guān)系如下表所示：

模塊三速率常數(shù)三、速率常數(shù)與平衡常數(shù)的換算及應(yīng)用已知反應(yīng)aA(g)＋bB(g)?cC(g)，反應(yīng)速率v正＝k正ca(A)·cb(B)，v逆＝k逆cc(C)1.推導(dǎo)過程

當(dāng)v正＝v逆時(shí)，反應(yīng)達(dá)到平衡，即k正ca(A)·cb(B)＝k逆cc(C)＝Kca(A)·cb(B)cc(C)＝k正k逆2.結(jié)論

K＝k正k逆三、速率常數(shù)與平衡常數(shù)的換算及應(yīng)用3.例題

合成氨反應(yīng)N2(g)+3H2(g)?2NH3(g)△H＜0是人工固氮的主要手段，對人類生存和經(jīng)濟(jì)發(fā)展都有著重大意義。合成氨反應(yīng)中正反應(yīng)速率v正=k正c(N2)?c3(H2)，逆反應(yīng)速率v逆=k逆c2(NH3)。k正、k逆為速率常數(shù)。平衡常數(shù)K與溫度的關(guān)系如圖。①表示正反應(yīng)的平衡常數(shù)K與溫度變化的曲線為______

(填L1或L2)。②平衡時(shí)，合成氨反應(yīng)的平衡常數(shù)K=________(用k正、k逆表示)。L1k正k逆三、速率常數(shù)與平衡常數(shù)的換算及應(yīng)用練：(1)NO2可發(fā)生二聚反應(yīng)生成N2O4，化學(xué)方程式為2NO2(g)N2O4(g)，上述反應(yīng)達(dá)到平衡后，升高溫度可使體系顏色加深，則該反應(yīng)的ΔH________0(填“>”或“<”)。k正k逆<三、速率常數(shù)與平衡常數(shù)的換算及應(yīng)用練:（2）已知該反應(yīng)的正反應(yīng)速率方程為v正＝k正·c2(NO2)，逆反應(yīng)速率方程為v逆＝k逆·c(N2O4)，其中k正、k逆分別為正、逆反應(yīng)的速率常數(shù)。則如圖(lgk表示速率常數(shù)的對數(shù)；

表示溫度的倒數(shù))所示①、②、③、④四條斜線中，能表示lgk正隨

變化關(guān)系的是斜線________，能表示lgk逆隨

變化關(guān)系的是斜線________。T1T1T1③④三、速率常數(shù)與平衡常數(shù)的換算及應(yīng)用練：（3）圖中A、B、C、D四點(diǎn)的縱坐標(biāo)分別為a＋1.5、a＋0.5、a－0.5、a－1.5，則溫度T1時(shí)化學(xué)平衡常數(shù)K＝________。已知溫度T1時(shí)，某時(shí)刻恒容密閉容器中NO2、N2O4濃度均為0.2mol·L－1，此時(shí)v正____v逆(填“>”或“<”)10>模塊四壓強(qiáng)平衡常數(shù)四、壓強(qiáng)平衡常數(shù)當(dāng)把化學(xué)平衡常數(shù)K表達(dá)式中各物質(zhì)的濃度用該物質(zhì)的分壓來表示時(shí)，就得到該反應(yīng)的壓強(qiáng)平衡常數(shù)Kp，其表達(dá)式的意義相同。

1.壓強(qiáng)平衡常數(shù)Kp

Kp僅適用于氣相發(fā)生的反應(yīng)。四、壓強(qiáng)平衡常數(shù)2.計(jì)算方法

第四步：根據(jù)平衡常數(shù)計(jì)算公式代入計(jì)算。第一步：根據(jù)三段式法計(jì)算平衡體系中各組分的物質(zhì)的量或物質(zhì)的量濃度。第二步：計(jì)算各氣體組分的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)或體積分?jǐn)?shù)。第三步：根據(jù)分壓計(jì)算公式求出各氣體物質(zhì)的分壓。某氣體的分壓＝氣體總壓強(qiáng)×該氣體的體積分?jǐn)?shù)(或物質(zhì)的量分?jǐn)?shù))四、壓強(qiáng)平衡常數(shù)(1)已知：平衡總壓為P平3.Kp的計(jì)算模板

N2(g)＋

3H2(g)?

2NH3(g)n(平)

a

b

cp(分壓)第三段a+b+ca×P平a+b+cb×P平a+b+cc×P平Kp=a+b+ca×P平（

）3a+b+cb×P平（

）2a+b+cc×P平（

）四、壓強(qiáng)平衡常數(shù)(2)已知：恒溫恒容，初始壓強(qiáng)為P0，轉(zhuǎn)換率為α3.Kp的計(jì)算模板

2NO2(g)

?

N2O4(g)p(起)

P00p(轉(zhuǎn))

P0

α

P0

α

21p(平)

P0-P0

α

P0

α

21Kp=P0-P0

α

（

）2

P0

α

21四、壓強(qiáng)平衡常數(shù)例：工業(yè)生產(chǎn)硫酸過程中發(fā)生的一個反應(yīng)為：SO2(g)＋

O2(g)

SO3(g)；將組成(物質(zhì)的量分?jǐn)?shù))為2m%SO2(g)、m%O2(g)和q%N2(g)的氣體通入反應(yīng)器，在溫度t、壓強(qiáng)p條件下進(jìn)行反應(yīng)。平衡時(shí)，若SO2轉(zhuǎn)化率為α，則SO3壓強(qiáng)為_________，平衡常數(shù)Kp＝____________________。釩催化劑Δ21解析：假設(shè)原氣體的物質(zhì)的量為100mol，則SO2、O2和N2的物質(zhì)的量分別為2mmol、mmol和qmol，則2m＋m＋q＝3m＋q＝100，SO2的平衡轉(zhuǎn)化率為α，則有下列關(guān)系：

SO2(g)＋

O2(g)SO3(g)

四、壓強(qiáng)平衡常數(shù)釩催化劑Δ21平：2m(1－α)m(1－α)2mα起

：

2mm0轉(zhuǎn)：2mαmα2mα平衡時(shí)氣體的總物質(zhì)的量為n(總)＝[2m(1－α)＋m(1－α)＋2mα＋q]mol，則SO3的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)為：n(總)n(SO2)×100%＝2m(1－α)＋m(1－α)＋2mα＋q2m(1－α)四、壓強(qiáng)平衡常數(shù)則SO3的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)為：n(總)n(SO2)×100%＝2m(1－α)＋m(1－α)＋2mα＋