高中 化學(xué) 選擇性必修1 第二章 化學(xué)反應(yīng)速率與化學(xué)平衡《第二節(jié) 第2課時 化學(xué)平衡常數(shù)》課件

第2課時化學(xué)平衡常數(shù)

第二章第二節(jié)化學(xué)平衡1.認(rèn)識化學(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。2.能書寫平衡常數(shù)表達(dá)式，能進(jìn)行平衡常數(shù)、轉(zhuǎn)化率的簡單計算。3.能利用平衡常數(shù)和濃度商的關(guān)系判斷化學(xué)反應(yīng)是否達(dá)到平衡狀態(tài)。課程標(biāo)準(zhǔn)任務(wù)一化學(xué)平衡常數(shù)1任務(wù)二化學(xué)平衡的有關(guān)計算2隨堂演練3內(nèi)容索引課時測評4任務(wù)一化學(xué)平衡常數(shù)新知構(gòu)建1.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)(1)濃度商：在任意時刻的

稱為濃度商，常用Q表示，Q是個變量。(2)化學(xué)平衡常數(shù)：當(dāng)可逆反應(yīng)在一定溫度下達(dá)到化學(xué)平衡時，濃度商是一個常數(shù)，把平衡時的濃度商稱為化學(xué)平衡常數(shù)，用K表示，即K＝

。(3)Q與K的關(guān)系當(dāng)反應(yīng)中有關(guān)物質(zhì)的濃度商______平衡常數(shù)時，表明反應(yīng)達(dá)到限度，即達(dá)到__________狀態(tài)。注意：①固體或液體純物質(zhì)一般不列入濃度商和平衡常數(shù)。

②在確定的化學(xué)反應(yīng)中，K只受溫度影響。等于化學(xué)平衡2.化學(xué)平衡常數(shù)的意義化學(xué)平衡常數(shù)是表明______________的一個特征值。平衡常數(shù)的大小反映了可逆反應(yīng)進(jìn)行的______，K越大，正反應(yīng)進(jìn)行的程度越大，即該反應(yīng)進(jìn)行得越______。一般來說，當(dāng)K>105時，該反應(yīng)就進(jìn)行得__________了?；瘜W(xué)反應(yīng)限度程度完全基本完全應(yīng)用評價1.判斷正誤，錯誤的說明其原因。(1)濃度、溫度變化時，平衡常數(shù)都會改變。______________________________________________________________(2)K值越大，該可逆反應(yīng)的速率越快。______________________________________________________________(3)在化學(xué)方程式一定的情況下，K只受溫度影響。______________________________________________________________(4)K值越大，反應(yīng)越容易進(jìn)行。________________________________________________________________錯誤，對于一個化學(xué)反應(yīng)，平衡常數(shù)只與溫度有關(guān)。錯誤，K值與反應(yīng)速率無關(guān)。正確。錯誤，K值越大，反應(yīng)正向進(jìn)行的程度越大，與反應(yīng)是否容易進(jìn)行無關(guān)。2.已知在一定溫度下，下列各反應(yīng)的焓變和平衡常數(shù)如下：①C(s)＋CO2(g)

2CO(g)

ΔH1

K1②CO(g)＋H2O(g)

H2(g)＋CO2(g)

ΔH2

K2③C(s)＋H2O(g)

CO(g)＋H2(g)

ΔH3

K3則ΔH1、ΔH2、ΔH3三者關(guān)系為ΔH3＝___________，K1、K2、K3三者關(guān)系為K3＝________?；瘜W(xué)方程式如果相加(或減)，則總熱化學(xué)方程式的焓變應(yīng)為兩熱化學(xué)方程式的焓變之和(或差)，而平衡常數(shù)則為兩方程式平衡常數(shù)的乘積(或商)。ΔH1＋ΔH2K1·K2題后反思1.化學(xué)平衡常數(shù)表達(dá)式與化學(xué)方程式的書寫方式有關(guān)，對于同一個化學(xué)反應(yīng)，由于書寫方式不同，各反應(yīng)物、生成物的化學(xué)計量數(shù)不同，平衡常數(shù)的表達(dá)式不同。K與化學(xué)計量數(shù)等倍擴大或縮小成冪指數(shù)有關(guān)系。2.對于給定的化學(xué)方程式，正、逆反應(yīng)的平衡常數(shù)互為倒數(shù)。

題后反思3.若若兩反應(yīng)的平衡常數(shù)分別為K1、K2，則：①兩反應(yīng)相加，則總反應(yīng)的平衡常數(shù)K＝K1·K2。②若兩反應(yīng)相減，則總反應(yīng)的平衡常數(shù)K＝

。4.由于一個化學(xué)反應(yīng)的某一平衡常數(shù)表達(dá)式與該反應(yīng)化學(xué)方程式的一種表示形式相對應(yīng)，因此不能籠統(tǒng)地說某一反應(yīng)的平衡常數(shù)是多少。返回任務(wù)二化學(xué)平衡的有關(guān)計算新知構(gòu)建可逆反應(yīng)：mA(g)＋nB(g)

pC(g)＋qD(g)，在體積為VL的恒容密閉容器中，反應(yīng)物A、B的初始加入量分別為

amol、bmol，達(dá)到化學(xué)平衡時，設(shè)A物質(zhì)轉(zhuǎn)化的物質(zhì)的量為mxmol。1.計算模型——“三段式”法

mA(g)＋nB(g)

pC(g)＋qD(g)起始量/mol

a

b

0

0轉(zhuǎn)化量/mol

mx

nx

px

qx平衡量/mol

a－mx

b－nx

px

qx2.思維模型——三步驟(1)巧設(shè)未知量，列全三段式：找已知量，設(shè)轉(zhuǎn)化量(若由已知量能列三段式就不必設(shè)量)。(2)抽提關(guān)鍵量，找準(zhǔn)關(guān)系式：依據(jù)轉(zhuǎn)化量之比等于____________之比或關(guān)鍵量列等式關(guān)系。(3)解答設(shè)問題，求解問題項：根據(jù)求解量，計算問題項?；瘜W(xué)計量數(shù)3.常見的計算量應(yīng)用評價1.在830K時，在密閉容器中發(fā)生可逆反應(yīng)：CO(g)＋H2O(g)

CO2(g)＋H2(g)

ΔH<0。試回答下列問題：(1)若起始時c(CO)＝2mol·L－1，c(H2O)＝3mol·L－1，4s后達(dá)到平衡，此時CO的轉(zhuǎn)化率為60%，則在該溫度下，該反應(yīng)的平衡常數(shù)K＝____，H2O的轉(zhuǎn)化率為__________。140%

CO(g)＋H2O(g)

CO2(g)＋H2(g)c始/(mol·L－1)

2

3

0

0c變/(mol·L－1)1.21.21.21.2c平/(mol·L－1)

0.81.81.21.2(2)若起始時c(CO)＝3mol·L－1，c(H2O)＝3mol·L－1，則在該溫度下達(dá)到平衡后，CO的轉(zhuǎn)化率為__________，H2O的轉(zhuǎn)化率為__________。50%50%設(shè)c變(CO)＝xmol·L－1，則CO(g)＋H2O(g)

CO2(g)＋H2(g)c始/(mol·L－1)

3

3

0

0c變/(mol·L－1)

x

x

x

xc平/(mol·L－1)

3－x

3－x

x

x(3)在相同溫度下，若起始時c(CO)＝1mol·L－1，c(H2O)＝2mol·L－1，反應(yīng)進(jìn)行一段時間后，測得H2的濃度為0.5mol·L－1，則此時該反應(yīng)是否達(dá)到平衡狀態(tài)______(填“是”或“否”)，此時v正______(填“大于”、“小于”或“等于”)v逆。否大于2.在某溫度下，將H2和I2各0.1mol的氣態(tài)混合物充入10L的密閉容器中，發(fā)生反應(yīng)H2(g)＋I(xiàn)2(g)

2HI(g)，連續(xù)測定c(I2)的變化，5s時測定c(I2)＝0.0080mol·L－1并保持不變。(1)則此溫度下，平衡常數(shù)為__________。c(I2)＝0.0080mol·L－1，c(H2)＝0.0080mol·L－1，c(HI)＝0.0040mol·L－1，K＝

＝0.25。0.25(2)若在此溫度下，在10L的密閉容器中充入0.2molHI氣體，達(dá)到平衡時，HI的轉(zhuǎn)化率為__________。設(shè)生成的H2的濃度為xmol·L－1，

2HI(g)

H2(g)＋I(xiàn)2(g)起始/(mol·L－1)

0.02

0

0平衡/(mol·L－1)0.02－2x

x

x80%3.一定溫度下，4molSO2與2molO2進(jìn)行反應(yīng)：2SO2(g)＋O2(g)

?===?

2SO3(g)

ΔH＝－196.640kJ·mol－1，當(dāng)達(dá)到平衡時放出314.624kJ熱量，計算該溫度下SO2的平衡轉(zhuǎn)化率。答案：80%根據(jù)放出314.624kJ的熱量可知參加反應(yīng)的SO2的物質(zhì)的量為×2＝3.2mol，則SO2的平衡轉(zhuǎn)化率為

×100%＝80%。返回隨堂演練√1.下列關(guān)于平衡常數(shù)K的說法中，正確的是①平衡常數(shù)K只與反應(yīng)本身及溫度有關(guān)②改變反應(yīng)物濃度或生成物濃度都會改變平衡常數(shù)K

③加入催化劑不改變平衡常數(shù)K

④平衡常數(shù)K只與溫度有關(guān)，與反應(yīng)的本身及濃度、壓強無關(guān)A.①② B.②③

C.③④ D.①③平衡常數(shù)K是一個溫度常數(shù)，只與反應(yīng)本身及溫度有關(guān)，催化劑不能改變化學(xué)平衡，故加入催化劑不改變平衡常數(shù)K?！?.某溫度下，反應(yīng)SO2(g)＋

O2(g)

SO3(g)的平衡常數(shù)K1＝50，在同一溫度下，反應(yīng)SO3(g)

SO2(g)＋

O2(g)的平衡常數(shù)K2的值為A.2500 B.100C.0.02 D.0.0013.在恒溫條件下，向盛有食鹽的2L恒容密閉容器中加入0.2molNO2、0.2molNO和0.1molCl2，發(fā)生如下兩個反應(yīng)：①2NO2(g)＋NaCl(s)

NaNO3(s)＋ClNO(g)

ΔH1＜0

K1②2NO(g)＋Cl2(g)

2ClNO(g)

ΔH2＜0

K210分鐘時反應(yīng)達(dá)到平衡，測得容器內(nèi)體系的壓強減少20%，10分鐘內(nèi)用ClNO(g)表示的平均反應(yīng)速率v(ClNO)＝7.5×10－3mol/(L·min)。下列說法正確的是A.平衡時NO2的轉(zhuǎn)化率為50%B.平衡后c(NO)＝2.5×10－2mol·L－1C.其它條件保持不變，反應(yīng)在恒壓條件下進(jìn)行，則平衡常數(shù)K2增大D.反應(yīng)4NO2(g)＋2NaCl(s)

2NaNO3(s)＋2NO(g)＋Cl2(g)的平衡常數(shù)為K－K1√10min時反應(yīng)達(dá)到平衡，測得容器內(nèi)體系的壓強減少20%，則平衡時混合氣體總物質(zhì)的量為(0.2＋0.2＋0.1)mol×(1－20%)＝0.4mol，10min內(nèi)用ClNO(g)表示的平均反應(yīng)速率v(ClNO)＝7.5×10－3mol/(L·min)，則平衡時n(ClNO)＝7.5×10－3mol/(L·min)×10min×2L＝0.15mol，設(shè)①中反應(yīng)的NO2為xmol，②中反應(yīng)的Cl2為ymol，則：2NO2(g)＋NaCl(s)

NaNO3(s)＋ClNO(g)

0.2

0

x

0.5x

0.2－x

0.5x2NO(g)＋Cl2(g)

2ClNO(g)

0.2

0.1

0

2y

y2y

0.2－2y0.1－y

2y則0.5x＋2y＝0.15，(0.2－x＋0.2－2y＋0.1－y)＋0.5x＋2y＝0.4，聯(lián)立方程，解得x＝0.1、y＝0.05，故平衡時NO2的轉(zhuǎn)化率為

×100%＝50%，故A正確；由A項分析，平衡后c(NO)＝＝0.05mol·L－1，故B錯誤；平衡常數(shù)只受溫度影響，溫度不變，平衡常數(shù)不變，則其它條件保持不變，反應(yīng)在恒壓條件下進(jìn)行，平衡常數(shù)K2不變，故C錯誤；由蓋斯定律可知，由①×2－②可得反應(yīng)4NO2(g)＋2NaCl(s)

2NaNO3(s)＋2NO(g)＋Cl2(g)，則此反應(yīng)的平衡常數(shù)K＝

，故D錯誤；故選A。4.(1)氫是宇宙中分布最廣泛的物質(zhì)，它構(gòu)成了宇宙質(zhì)量的75%，因此氫能被稱為人類的終極能源。氫氣是一種綠色能源，又是一種重要的化工原料。如何將水中的氫釋放出來是目前氫能研究的重要課題。以生物材質(zhì)(以C計)與水蒸氣反應(yīng)制取H2是一種低耗能、高效率的制H2方法。該方法由氣化爐制造H2和燃燒爐再生CaO兩步構(gòu)成。氣化爐中涉及的反應(yīng)為Ⅰ.C(s)＋H2O(g)

CO(g)＋H2(g)

K1；Ⅱ.CO(g)＋H2O(g)

CO2(g)＋H2(g)

K2；Ⅲ.CaO(s)＋CO2(g)

CaCO3(s)

K3。該工藝制H2總反應(yīng)可表示為C(s)＋2H2O(g)＋CaO(s)

CaCO3(s)＋2H2(g)，用K1、K2、K3的代數(shù)式表示此反應(yīng)的平衡常數(shù)K＝____________。K1·K2·K3已知：Ⅰ：C(s)＋H2O(g)

CO(g)＋H2(g)

K1，Ⅱ：CO(g)＋H2O(g)

CO2(g)＋H2(g)

K2，Ⅲ：CaO(s)＋CO2(g)

CaCO3(s)

K3，反應(yīng)Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ之和為反應(yīng)C(s)＋2H2O(g)＋CaO(s)

CaCO3(s)＋2H2(g)，則K＝K1·K2·K3。(2)在化學(xué)平衡體系中，各氣體物質(zhì)的分壓(分壓＝總壓×該氣體的體積分?jǐn)?shù)或物質(zhì)的量分?jǐn)?shù))代替濃度，計算的平衡常數(shù)叫做壓強平衡常數(shù)。單位與表達(dá)式有關(guān)。如反應(yīng)aA(g)＋bB(g)

cC(g)＋dD(g)，p(A)＝

×p總，Kp＝

。對于在恒壓容器中進(jìn)行的反應(yīng)N2(g)＋3H2(g)

2NH3(g)，若起始投料為1molN2、3molH2，轉(zhuǎn)化率為50%，壓強平衡常數(shù)Kp＝_______。(大氣壓為p0)列出“三段式”如下：

N2(g)＋3H2(g)

2NH3(g)起始/mol

130轉(zhuǎn)化/mol

0.51.51平衡/mol

0.51.51返回課時測評√題點一化學(xué)平衡常數(shù)的定義、表達(dá)式及其影響因素1.下列關(guān)于化學(xué)平衡常數(shù)的說法中錯誤的是A.某特定反應(yīng)的平衡常數(shù)只與反應(yīng)本身及溫度有關(guān)B.催化劑不能改變平衡常數(shù)的大小C.平衡常數(shù)發(fā)生改變，化學(xué)平衡必發(fā)生改變D.化學(xué)平衡移動時，平衡常數(shù)必改變平衡常數(shù)只受到溫度的影響，催化劑不能改變平衡常數(shù)的大小，B項不符合題意；平衡常數(shù)變大，平衡正向移動，平衡常數(shù)減小，平衡逆向移動，平衡常數(shù)改變，化學(xué)平衡必然移動，C項不符合題意；平衡常數(shù)只受溫度的影響，能引起平衡移動的因素有多個，只有平衡因為溫度變化而移動時，平衡常數(shù)才會改變，D項符合題意；故選D?！?.下列有關(guān)平衡常數(shù)的說法正確的是A.改變條件，反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率增大，平衡常數(shù)也一定增大B.2NO2(g)

N2O4(g)的平衡常數(shù)表達(dá)式為K＝C.對于給定的可逆反應(yīng)，溫度一定時，其正、逆反應(yīng)的平衡常數(shù)相等D.CO2(g)＋H2(g)

CO(g)＋H2O(g)的平衡常數(shù)表達(dá)式為K＝3.在溫度T1和T2(已知T2>T1)下，X2(g)和H2反應(yīng)生成HX的平衡常數(shù)如下表：僅依據(jù)K的變化，隨著鹵素原子序數(shù)的遞增，下列推斷不正確的是A.X2與H2反應(yīng)的劇烈程度逐漸減弱B.HX的穩(wěn)定性逐漸減弱C.HX的生成反應(yīng)是放熱反應(yīng)D.在相同條件下，平衡時X2的轉(zhuǎn)化率逐漸降低化學(xué)方程式K(T1)K(T2)F2＋H2

2HF1.8×10361.9×1032Cl2＋H2

2HCl9.7×10124.2×1011Br2＋H2

2HBr5.6×1079.3×106I2＋H2

2HI4334√同一溫度下，隨著鹵素原子序數(shù)的遞增，K遞減，說明反應(yīng)正向進(jìn)行的程度依次減小，平衡時X2的轉(zhuǎn)化率逐漸降低，HX的穩(wěn)定性逐漸減弱，B、D正確；不能依據(jù)K的變化判斷反應(yīng)的劇烈程度，A錯誤。T2＞T1，同一反應(yīng)溫度升高，K減小，說明反應(yīng)放熱，C正確?！?.在一定溫度下，下列反應(yīng)的化學(xué)平衡常數(shù)數(shù)值如下：①2NO(g)

N2(g)＋O2(g)

K1＝1×1030②2H2(g)＋O2(g)

2H2O(g)

K2＝2×1081③2CO2(g)

2CO(g)＋O2(g)

K3＝4×10－92下列說法正確的是A.該溫度下，反應(yīng)①的平衡常數(shù)表達(dá)式為K1＝c(N2)·c(O2)B.該溫度下，反應(yīng)2H2O(g)

2H2(g)＋O2(g)的平衡常數(shù)的數(shù)值約為5×10－80C.該溫度下，反應(yīng)①、反應(yīng)②的逆反應(yīng)、反應(yīng)③產(chǎn)生O2的傾向由大到小的順序為NO＞H2O＞CO2D.以上說法都不正確由化學(xué)平衡常數(shù)的定義可知K1＝

，A項錯誤；該溫度下，水分解反應(yīng)的平衡常數(shù)為

＝5×10－82，B項錯誤；該溫度下，NO、H2O、CO2三種化合物分解產(chǎn)生O2的反應(yīng)的化學(xué)平衡常數(shù)數(shù)值分別為1×1030、5×10－82、4×10－92，所以產(chǎn)生O2的傾向：NO＞H2O＞CO2，C項正確、D項錯誤?！填}點二利用化學(xué)平衡常數(shù)判斷反應(yīng)的方向5.吸熱反應(yīng)N2(g)＋O2(g)

2NO(g)，在2000℃時，K＝6.2×10－4。2000℃時，向10L密閉容器內(nèi)充入2.94×10－3molNO、2.50×10－1molN2和4.00×10－2molO2，則下列說法正確的是A.此反應(yīng)的初始狀態(tài)為化學(xué)平衡狀態(tài)B.此反應(yīng)的初始狀態(tài)為非化學(xué)平衡狀態(tài)，反應(yīng)將正向進(jìn)行C.此反應(yīng)的初始狀態(tài)為非化學(xué)平衡狀態(tài)，反應(yīng)將逆向進(jìn)行D.無法判斷此反應(yīng)的初始狀態(tài)是否為化學(xué)平衡狀態(tài)該反應(yīng)的濃度商Q＝

≈8.64×10－4，Q>K，故反應(yīng)的初始狀態(tài)為非化學(xué)平衡狀態(tài)，反應(yīng)逆向進(jìn)行，C項正確?！?.(2023·云南昆明市第三中學(xué)高二期中)已知830℃時，反應(yīng)CO(g)＋H2O(g)

H2(g)＋CO2(g)的平衡常數(shù)K＝1，將各物質(zhì)按表中的物質(zhì)的量(單位：mol)投入恒容容器中，相同溫度下，開始時反應(yīng)逆向進(jìn)行的是選項ABCDn(CO2)3101n(H2)2101n(CO)1230.5n(H2O)5232Q(A)＝

＝1.2，Q(B)＝

＝0.25，Q(C)＝0，Q(D)＝

＝1。Q(B)、Q(C)均小于平衡常數(shù)1，所以B、C兩種情況下反應(yīng)向正反應(yīng)方向進(jìn)行；Q(D)＝1，反應(yīng)處于平衡狀態(tài)；Q(A)大于1，反應(yīng)向逆反應(yīng)方向進(jìn)行?！填}點三化學(xué)平衡常數(shù)的簡單計算7.已知下列反應(yīng)的平衡常數(shù)：①H2(g)＋S(s)

H2S(g)

K1；②S(s)＋O2(g)

SO2(g)

K2，則反應(yīng)③H2(g)＋SO2(g)

O2(g)＋H2S(g)的平衡常數(shù)是A.K1＋K2

B.K1－K2C.K1

×

K2

D.√8.在773K時，CO(g)＋H2O(g)

CO2(g)＋H2(g)的平衡常數(shù)K＝9，若CO、H2O的起始濃度均為0.020mol·L－1，則在此條件下CO的轉(zhuǎn)化率是A.60% B.50%C.75% D.25%√9.在溫度為T時，將NH4HS(s)置于抽真空的容器中，當(dāng)反應(yīng)NH4HS(s)

NH3(g)＋H2S(g)達(dá)到平衡時，測得總壓強為p，則該反應(yīng)的平衡常數(shù)Kp為√題點四化學(xué)平衡常數(shù)的相關(guān)綜合10.(2023·廣東肇慶市實驗中學(xué)高二期末)某溫度下，可逆反應(yīng)：mA(g)＋nB(g)

pC(g)的平衡常數(shù)為K，下列對K的說法正確的是A.溫度越高，K一定越大B.如果m＋n＝p，則K＝1C.若縮小反應(yīng)器的容積，增大壓強，則K增大D.K值越大，表明該反應(yīng)越有利于C的生成，反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率越大對于一個確定的化學(xué)反應(yīng)，K只是溫度的函數(shù)，溫度一定，K一定與壓強無關(guān)，C錯誤；K＝

，故由m＋n＝p，無法計算K的數(shù)值，B錯誤；該反應(yīng)的熱效應(yīng)不確定，A錯誤；K越大，該反應(yīng)正向進(jìn)行的程度越大，反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率越大，D正確。11.一定溫度下，將2molA和2molB兩種氣體混合放入體積為2L的密閉剛性容器中，發(fā)生反應(yīng)3A(g)＋B(g)

xC(g)＋2D(g)，2min末反應(yīng)達(dá)到平衡，生成0.8molD，并測得C的物質(zhì)的量濃度為0.4mol·L－1，下列說法正確的是A.x的值為1B.A的平衡轉(zhuǎn)化率為40%C.此溫度下該反應(yīng)的平衡常數(shù)K等于0.5D.A和B的平衡轉(zhuǎn)化率相等√830K時，若起始時c(CO)＝2mol·L－1，c(H2O)＝3mol·L－1，平衡時CO的轉(zhuǎn)化率為60%，消耗CO濃度是1.2mol·L－1，根據(jù)方程式可知消耗水蒸氣濃度是1.2mol·L－1，所以水蒸氣的轉(zhuǎn)化率為

×100%＝40%；平衡時CO(g)、H2O(g)、CO2(g)、H2(g)濃度分別是(mol·L－1)0.8、1.8、1.2、1.2，則K＝

＝1。12.已知可逆反應(yīng)CO(g)＋H2O(g)

CO2(g)＋H2(g)，達(dá)到平衡時，K＝

，K是常數(shù)，只與溫度有關(guān)，與濃度無關(guān)。(1)830K時，若起始時c(CO)＝2mol·L－1，c(H2O)＝3mol·L－1，平衡時CO的轉(zhuǎn)化率為60%，水蒸氣的轉(zhuǎn)化率為______；K值為______。40%