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(共25張PPT)
章
二
第
化學(xué)反應(yīng)速率與化學(xué)平衡
第2課時(shí)
化學(xué)平衡常數(shù)
第二節(jié) 化學(xué)平衡
根據(jù)下表數(shù)據(jù)計(jì)算平衡時(shí)
的值并分析其中規(guī)律：
2
c (HI)
c(H2) · c(I2)
I2(g) + H2(g) 2HI(g)
起始時(shí)濃度mol/L 平衡時(shí)濃度mol/L 平衡時(shí)
c (H2) c(I2) c (HI) c[H2] c[I2] c[HI]
0.01197 0.006944 0 0.005617 0.0005936 0.01270 48.37
0.01228 0.009964 0 0.003841 0.001524 0.01687 48.62
0.01201 0.008403 0 0.004580 0.0009733 0.01486 49.54
0 0 0.01520 0.001696 0.001696 0.01181 48.49
0 0 0.01287 0.001433 0.001433 0.01000 48.70
0 0 0.03777 0.004213 0.0004213 0.02934 48.50
2
c (HI)
c(H2) · c(I2)
講授新課
通過(guò)分析實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)得出：
1.溫度不變時(shí)， 為常數(shù)用K表示；
2.常數(shù)K與反應(yīng)的起始濃度大小無(wú)關(guān)；
3.常數(shù)K與正向建立還是逆向建立平衡無(wú)關(guān)即與平衡建立的過(guò)程無(wú)關(guān)。
【思考】
人們對(duì)其他化學(xué)平衡體系的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，也發(fā)現(xiàn)了類似的關(guān)系,平衡常數(shù)的含義是什么？
講授新課
三、化學(xué)平衡常數(shù)
在一定溫度下，當(dāng)一個(gè)可逆反應(yīng)達(dá)到平衡時(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)（簡(jiǎn)稱平衡常數(shù)），用符號(hào)K表示。
1、定義
對(duì)于反應(yīng): mA(g)+ nB(g) pC(g) + qD(g)
但一般不寫(xiě)單位
　　
濃度的單位為mol·L-1 。K 的單位為(mol·L-1) n
講授新課
請(qǐng)寫(xiě)出下表中各反應(yīng)的平衡常數(shù)表達(dá)式并回答問(wèn)題
反應(yīng) Kc
① 1/2N2(g)+3/2H2(g) NH3(g)
② N2(g)+3H2(g) 2NH3(g)
③ 2NH3(g) N2(g)+3H2(g)
④ Fe0(s)+C0(g) Fe(s)+CO2(g)
⑤ AgCl(s) Ag+(aq)+Cl-(aq)
⑥ Cr2072-(aq)+H20 2Cr042-(aq)+2H+(aq)
隨堂小練
（1）比較①和②，分析平衡常數(shù)表達(dá)式的書(shū)寫(xiě)與哪些因素有關(guān)
（2）比較②和③，分析正、逆反應(yīng)的平衡常數(shù)之間的關(guān)系
（3）④⑤和⑥，分析平衡體系中固體和純液體的濃度在平衡常數(shù)表達(dá)式中不出現(xiàn)的原因。
思考與交流
2.書(shū)寫(xiě)平衡常數(shù)關(guān)系式的規(guī)則
（1）一個(gè)化學(xué)反應(yīng)的K大小只與溫度有關(guān)。
（2）平衡常數(shù)的表達(dá)式及單位與方程式的書(shū)寫(xiě)形式有關(guān)。
（3）化學(xué)反應(yīng)的正逆反應(yīng)的平衡常數(shù)互為倒數(shù)。
（4）有純固體或溶劑參加的反應(yīng)，它們不列入平衡常數(shù)表達(dá)式。
強(qiáng)調(diào)：a.稀溶液中進(jìn)行的反應(yīng)，如有水參加，水的濃度也不必寫(xiě)在平衡關(guān)系式中。
b.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。
講授新課
對(duì)于可逆反應(yīng):C(s)+CO2(g) 2CO(g),在一定溫度下,其平衡常數(shù)為K ,下列條件的變化中,能使K 發(fā)生變化的是 (　　)
A.將C(s)的表面積增大 B.增大體系壓強(qiáng)
C.升高體系溫度 D.使用合適的催化劑
C
隨堂小練
已知450℃時(shí)，反應(yīng)H2（g)+I2（g) 2HI（g）的k=50，由此推測(cè)在450 ℃時(shí)，反應(yīng)2HI（g） H2（g)+I2（g）的化學(xué)平衡常數(shù)為（ ）
A.50 B. 0.02
C.100 D.無(wú)法確定
B
隨堂小練
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）求反應(yīng)的平衡常數(shù)。
（2）在上述溫度下，該容器中通入H2和I2蒸氣各0.20mol,試求達(dá)到化學(xué)平衡時(shí)各物質(zhì)的濃度。
典例精析
H2 (g) + I2 (g) 2HI (g)
起始濃度/mol·L-1 0.010 0.010 0
變化濃度 /mol·L-1 0.0020 0.0020 0.0040
平衡濃度/mol·L-1 0.0080 0.0080 0.0040
典例精析
解 （1）依題意可知，平衡時(shí)c（H2）=0.0080mol/L，消耗c(H2)=0.002 0 mol/L，生成 c(HI)=0.004 0 mol/L。
起始濃度/mol·L-1 0.020 0.020 0
變化濃度 /mol·L-1 x x 2x
平衡濃度/mol·L-1 0.020-x 0.020-x 2x
典例精析
（2） 依 題 意 可 知， 起 始 時(shí) c(H2 ) = 0.020 mol·L-1 ，c(I2) = 0.020 mol·L-1 。
設(shè) H2 的變化濃度為 x mol·L-1 。則：
H2 (g) + I2 (g) 2HI (g)
解得 x=0.004 mol/L
平衡時(shí) c(H2)=c(I2)=0.016 mol/L，c(HI)=0.008 mol/L
典例精析
K 只隨溫度發(fā)生變化，因此：
答：（1）該反應(yīng)的平衡常數(shù)為 0.25。
（2） 達(dá) 到 化 學(xué) 平 衡 時(shí) 各 物 質(zhì) 的 濃 度 分 別 為：c(H2)=
0.016 mol/L，c(I2)=0.016 mol/L，c(HI)=0.008 0 mol/L。
典例精析
例2 在容積不變的密閉容器中，將 2.0 mol CO與 10 mol H O 混合加熱到 830 °C，達(dá)到下列平衡：
CO(g)+H O(g) CO (g)+H (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 CO 的轉(zhuǎn)化率。
典例精析
CO(g)+ H O(g) CO (g)+ H (g)
【解】 設(shè) 達(dá) 到 平 衡 時(shí) CO 轉(zhuǎn) 化 為 CO 2 的 物 質(zhì) 的 量 為
x mol，容器的容積為 y L。
典例精析
CO 轉(zhuǎn)化為 CO 的轉(zhuǎn)化率為
答：達(dá)到平衡時(shí) CO 轉(zhuǎn)化為 CO 的轉(zhuǎn)化率為 83%。
3、平衡常數(shù)K的意義
(1)、利用平衡常數(shù)判斷反應(yīng)的熱效應(yīng)。
升高溫度，K 增大；則正反應(yīng)是吸熱反應(yīng)，
升高溫度，K 減小，則正反應(yīng)是放熱反應(yīng) 。
講授新課
在某溫度下，某時(shí)刻反應(yīng)是否達(dá)平衡，可用該時(shí)刻產(chǎn)物濃度冪之積與反應(yīng)物濃度冪之積的比即濃度商Qc與K比較大小來(lái)判斷。
即Qc = K 體系處于化學(xué)平衡
Qc＜K 反應(yīng)正向進(jìn)行
Qc＞K 反應(yīng)逆向進(jìn)行
(2)判斷反應(yīng)進(jìn)行的方向
講授新課
某溫度下，在一容積可變的容器中，反應(yīng)2A（g）＋B（g） 2C（g）達(dá)到平衡時(shí)，A、B和C的物質(zhì)的量分別為4mol、2mol和4mol。保持溫度和壓強(qiáng)不變，對(duì)平衡混合物中三者的物質(zhì)的量做如下調(diào)整，可使平衡右移的是（ ）
A.均減半 B.均加倍
C.均增加1mol D.均減少1mol
C
隨堂小練
K 值越大，表示反應(yīng)進(jìn)行的程度越大，反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率越大；
K 值越小，表示反應(yīng)進(jìn)行的程度越小，反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率越小。
一般來(lái)說(shuō)，反應(yīng)的平衡常數(shù)
K≥105，認(rèn)為正反應(yīng)進(jìn)行得較完全；
K≤10-5則認(rèn)為這個(gè)反應(yīng)的正反應(yīng)很難進(jìn)行(逆反應(yīng)較完全）
(3)定量的衡量化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行的程度
講授新課
N2(g)+O2(g) 2NO(g)
K=1×10-30(298K)
這意味著298K時(shí)，N2和O2基本上沒(méi)有進(jìn)行反應(yīng)。
講授新課
4、平衡轉(zhuǎn)化率
用平衡常數(shù)來(lái)表示反應(yīng)的限度有時(shí)不夠直觀，常用平衡轉(zhuǎn)化率α來(lái)表示反應(yīng)限度。
對(duì)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：
講授新課
現(xiàn)有一定溫度下的密閉容器中存在如下反應(yīng)：
H2 (g) + I2 (g) 2HI (g)
已知c(H2)始=0.4mol/L，c(I2)始=1mol/L經(jīng)測(cè)定該反應(yīng)在該溫度下的平衡常數(shù)K=64，試判斷，
達(dá)平衡狀態(tài)時(shí)，H2的轉(zhuǎn)化率應(yīng)為多少？
隨堂小練
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