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(共22張PPT)
第34講
化學平衡狀態與化學平衡常數
診斷性評價
ac

一、可逆反應與化學平衡狀態
可逆反應的定義
特點
同一條件、同時進行、共存、轉化率小于100%
平衡狀態的特征
逆等動定變
平衡狀態的判定標志
同種物質：
v正(A) = v逆(A)
斷鍵與成鍵、生成與消耗
不同物質：
v正(A) : v逆(B) = a : b（化學計量數之比）
斷鍵與成鍵、生成與消耗
等
動
將0.2 mol·L－1KI溶液和0.05 mol·L－1Fe2(SO4)3溶液等體積混合后，取混合液分別完成下列實驗，能說明下列溶液中存在化學平衡“2Fe3＋＋2I－ 2Fe2＋＋I2”的是
實驗編號 實驗操作 實驗現象
① 滴入KSCN溶液 溶液變紅色
② 滴入AgNO3溶液 有黃色沉淀生成
③ 滴入K3[Fe(CN)6]溶液 有藍色沉淀生成
④ 滴入淀粉溶液 溶液變藍色
√
定
①質量/物質的量
②濃度
③質量分數/百分比含量/體積分數
④轉化率
⑤顏色
⑥氣體密度/氣體壓強/氣體平均相對分子質量
變量不變
mA(g)＋nB(g) pC(g)＋qD(g)
mA(s)＋nB(g) pC(g)＋qD(g)
m＋n≠p＋q
n≠p＋q
恒溫恒容條件下壓強判據
mA(g)＋nB(g) pC(g)＋qD(g)
M =
m(g)總
n(g)總
m＋n≠p＋q
恒溫恒容條件下平均相對分子質量判據
恒溫恒容條件下密度判據
ρ =
m(g)
V(容器)
mA(g)＋nB(g) pC(g)＋qD(g)
mA(s)＋nB(g) pC(g)＋qD(g)
純氣體反應，m不變
非純氣體反應，m變
注意：
mA(s) pC(g)＋qD(g)，反應物僅為固體，混合氣體的平均相對分子質量，氣體體積分數等不能作為判據
在一定溫度下的恒容容器中，當下列物理量不再發生變化時：①混合氣體的壓強；②混合氣體的密度；③混合氣體的總物質的量；④混合氣體的平均相對分子質量；⑤混合氣體的顏色；⑥各反應物或生成物的濃度之比等于化學計量數之比；⑦某種氣體的百分含量
(1)能說明2SO2(g)＋O2(g) 2SO3(g)達到平衡狀態的是__________(填序號，下同)。
(2)能說明I2(g)＋H2(g) 2HI(g)達到平衡狀態的是_____。
(3)能說明2NO2(g) N2O4(g)達到平衡狀態的是____________。
(4)能說明C(s)＋CO2(g) 2CO(g)達到平衡狀態的是___________。
(5)能說明NH2COONH4(s) 2NH3(g)＋CO2(g)達到平衡狀態的是________。
(6)能說明5CO(g)＋I2O5(s) 5CO2(g)＋I2(s)達到平衡狀態的是________。
①③④⑦
⑤⑦
①③④⑤⑦
①②③④⑦
①②③
②④⑦
多反應體系平衡狀態的判定


√
√
二、化學平衡常數
在一定溫度下，當一個可逆反應達到平衡時，生成物濃度冪之積與反應物濃度冪之積的比值是一個常數，該常數就是該反應的化學平衡常數（簡稱平衡常數），用符號K表示。
對于可逆反應mA(g) + nB(g) pC(g) + qD(g)
K =
cp(C)·cq(D)
cm(A)·cn(B)
K有
單位嗎？
K只與溫度有關
K的應用1——判斷反應進行的程度
K值大小標志反應能達到的最大限度，可推斷反應進行的程度。K值越大，表示反應進行的程度越大，反應物的轉化率越大；反應越完全。一般來說，反應的平衡常數K＞105，認為正反應進行得較完全；K ＜10-5則認為這個反應的正反應很難進行(逆反應較完全）。
K越大，速率越大嗎？
K的應用2——判斷反應進行的方向
在任意時刻，生成物濃度冪之積與反應物濃度冪之積的比值，稱為濃度商，常用Q表示。
對于可逆反應mA(g) + nB(g) pC(g) + qD(g)
Q =
cp(C)·cq(D)
cm(A)·cn(B)
Q < K：反應向正反應方向進行，v正 > v逆 ；
Q = K：反應處于化學平衡狀態，v正 = v逆 ；
Q > K：反應向逆反應方向進行，v正 < v逆 。
K
Q
Q
K的應用3——判斷可逆反應的熱效應
序號 溫度 起始時濃度mol/L 平衡時
c(H2) c(I2) c(HI) 1 350℃ 投料比均相同
2 425℃
3 490℃ 4 530℃
66.9
54.4
45.9
40.8
H2(g)+I2(g) 2HI(g)
ΔH＜0
K的應用4——方程式間的K值運算
正逆反應的K互為倒數
兩化學方程式相加（相減）得到新的化學方程式，其K是兩反應K的乘積（比值）
化學方程式擴大倍數（縮小倍數）得到新的化學方程式，其新K是原K的n（1/n）次冪



K的應用5——與吉布斯自由能焓變間的聯系
則在1000K時，反應的自發趨勢：
① ③(選填“>”“<”或“=”)
在1000K,100KPa條件下，
的混合氣發生反應， 達到平衡時接近于0，原因是？
如圖所示，下列說法正確的是
√
三、化學平衡常數相關計算模型
(2017·全國卷Ⅰ，28節選)H2S與CO2在高溫下發生反應：H2S(g)＋CO2(g) COS(g)＋H2O(g)。在610 K時，將0.10 mol CO2與0.40 mol H2S充入2.5 L的空鋼瓶中，反應平衡后水的物質的量分數為0.02。
(1)H2S的平衡轉化率α1＝______%，反應平衡常數K＝_________(保留三位有效數字)。
2.5
0.002 85
模型1：常規三段式解法

模型2：速率常數問題，K=k正/k逆
乙烯氣相直接水合法過程中會發生乙醇的異構化反應：C2H5OH(g) CH3OCH3(g)　ΔH＝＋50.7 kJ·mol－1，該反應的速率方程可表示為v正＝k正·c(C2H5OH)和v逆＝
k逆·c(CH3OCH3)，k正和k逆只與溫度有關。該反應的活化能Ea(正)_____(填“>”“＝”或“<”)Ea(逆)，已知：T ℃時，k正＝0.006 s－1，k逆＝0.002 s－1，該溫度下向某恒容密閉容器中充入1.5 mol乙醇和4 mol甲醚，此時反應______(填“正向”或“逆向”)進行。
>
正向

[2019·全國卷Ⅱ，27(2)節選]某溫度下，等物質的量的碘和環戊烯( )在剛性容器內發生反應： (g)＋I2(g) (g)＋2HI(g)　ΔH>0，起始總壓為105 Pa，平衡時總壓增加了20%，環戊烯的轉化率為________，該反應的平衡常數Kp＝__________Pa。
40%
3.56×104

模型3：壓強平衡常數計算
（2023深一模）
(p2-p1-p)/2
模型4：連續型多重平衡K計算
（2019天津高考）在1L真空密閉容器中，加入 a mol PH4I， t℃ 時發生如下反應
PH4I(s) PH3(g) + HI(g) ①
4PH3(g) P4(g) + 6H2(g) ②
2HI(g) H2(g) + I2(g) ③
達到平衡時，體系中n(HI) = b mol，n(I2) = c mol，n(H2) = d mol，則 t℃ 時，反應①的平衡常數 K 值為 。
K =
c(PH3) c(HI)
=
(d-c)
2
3
[b+2c- ] b
模型5：競爭型多重平衡K計算
（2021深一模）
0.02 mol/L-1·min-1
終結性評價
1.[2022·浙江6月選考，29(1)]主要成分為H2S的工業廢氣的回收利用有重要意義。
回收單質硫。將三分之一的H2S燃燒，產生的SO2與其余H2S混合后反應：2H2S(g)＋SO2(g) S8(s)＋2H2O(g)。在某溫度下達到平衡，測得密閉系統中各組分濃度分別為c(H2S)＝2.0×10－5mol·L－1、c(SO2)＝5.0×10－5 mol·L－1、c(H2O)＝4.0×10－3 mol·L－1，計算該溫度下的平衡常數K＝________。
8×108

2.(2022·湖南，16節選)在一定溫度下，向體積固定的密閉容器中加入足量的C(s)和1 mol
H2O(g)，起始壓強為0.2 MPa時，發生下列反應生成水煤氣：
Ⅰ.C(s)＋H2O(g) CO(g)＋H2(g)
ΔH1＝＋131.4 kJ·mol－1
Ⅱ.CO(g)＋H2O(g) CO2(g)＋H2(g)　ΔH2＝－41.1 kJ·mol－1
反應平衡時，H2O(g)的轉化率為50%，CO的物質的量為0.1 mol。此時，整個體系_______(填“吸收”或“放出”)熱量_______kJ，反應Ⅰ的平衡常數Kp＝__________(以分壓表示，分壓＝總壓×物質的量分數)。
吸收
31.2
0.02 MPa

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