資源簡介

(共35張PPT)
第二單元 化學反應速率與化學平衡
第二節 化學平衡
第2課時 化學平衡常數
學習目標
1.知道化學平衡常數的含義，會根據化學反應書寫化學平衡常數表達式；
2.應用化學平衡常數判斷可逆反應進行的程度、方向以及反應的熱效應；
3.能夠利用化學平衡常數進行簡單的計算。
當一個可逆反應達到化學平衡狀態時，有多少反應物轉化成了生成物？
反應物和生成物的濃度之間又有怎樣的定量關系？
化學平衡狀態是在一定條件下可逆反應進行的最大限度。
新課導入
【問題探究】
起始時各物質的濃度/（mol·L） 平衡時各物質的濃度/（mol·L） 平衡時
c(H2) c(I2) c(HI) c(H2) c(I2) c(HI) c2(HI)/c(H2)·c(I2)
1.197×10-2 6.944×10-3 0 5.617×10-3 5.936×10-4 1.270×10-2 48.37
1.228×10-2 9.964×10-3 0 3.841×10-3 1.524×10-3 1.687×10-2 48.62
1.201×10-2 8.403×10-3 0 4.580×10-3 9.733×10-4 1.486×10-2 49.54
0 0 1.520×10-2 1.696×10-3 1.696×10-3 1.181×10-2 48.49
0 0 1.287×10-2 1.433×10-3 1.433×10-3 1.000×10-2 48.70
0 0 3.777×10-2 4.213×10-3 4.213×10-3 2.934×10-2 48.50
c2(HI)/c(H2)·c(I2)平均值 48.70
457.6 ℃時反應體系H2(g)+I2(g) 2HI(g)中個物質的濃度如下：
c2(HI)
c(H2) · c(I2)
457.6℃達到平衡時， 是一個常數。
新課導入
通過分析實驗數據得出：
結論2：常數與反應物的起始濃度大小無關；
與正向建立還是逆向建立平衡無關。
c2(HI)
c(H2) · c(I2)
結論1： 為常數
與物質起始濃度有關嗎？
叫什么？
1．化學平衡時各物質的濃度關系
分析各物質的濃度數據，可以發現以下規律：
①無論該反應從正、逆哪個反應方向進行，平衡時 的值近似相等，即與平衡狀態建立的途徑 。
②無論反應物或生成物的起始濃度如何改變，平衡時， 的值近似相等，與各物質的濃度 。
無關
無關
任務一 化學平衡常數
表達式：
對于可逆反應mA(g) + nB(g) pC(g) + qD(g)，濃度商Q ＝ 。
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。
（1）濃度商
2．化學平衡常數
任務一 化學平衡常數
在一定溫度下，當一個可逆反應達到化學平衡時，生成物濃度冪之積與反應物濃度冪之積的比值，稱為化學平衡常數，簡稱平衡常數，符號：K
=K（常數）(化學平衡時）
cp(C)·cq(D)
cm(A)·cn(B)
mA(g) + nB(g) pC(g) + qD(g)
(2)固體或純液體濃度看作常數“1”，不代入表達式
(1)其中c為各組分的平衡濃度
(3)一般不寫K的單位
概念：
表達式：
注意：
濃度商，常用Q表示
K的單位為(mol·L-1) n
n=(p+q)-(m+n)
（2）化學平衡常數
任務一 化學平衡常數
在某溫度下，將含有H2和I2各0.10 mol 的氣態混合物充入10 L 的密閉容器中，充分反應并達到平衡后，測得c(H2)＝0.0080 mol·L－1：
（1）計算該反應的平衡常數。
（2）在上述溫度下，若起始時向該容器中通入H2和I2(g)各0.2 mol，試求達到化學平衡時各物質的濃度。
【解】（1）依題意可知，平衡時c(H2)＝0.0080 mol·L－1

起始濃度/(mol·L－1) 0.010 0.010 0
變化濃度/(mol·L－1)
平衡濃度/(mol·L－1)
K＝
c(H2)·c(I2)
c2(HI)
＝
(0.0080)2
(0.0040)2
＝ 0.25
0.0020
0.0080
0.0040
0.0080
0.0040
0.0020
【課堂練習1】

（2）依題意可知，c(H2)＝0.020 mol·L－1，c(I2)＝0.020 mol·L－1mol·L－1。
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
K只隨溫度發生變化，因此：
K＝
c(H2)·c(I2)
c2(HI)
＝
(0.020－x)2
(2x)2
＝ 0.25
解得：x＝0.0040
平衡時：c(H2)＝c(I2)＝0.016 mol·L－1，c(HI)＝0.0080 mol·L－1
【思考】濃度商與平衡常數有什么區別？
1. 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，都為濃度商，而化學平衡常數，則是在一定溫度下，可逆反應達到平衡時的濃度商。
2. 當反應中有關物質的濃度商等于平衡常數時，表明該反應已達到化學平衡狀態。
任務一 化學平衡常數
寫出下列反應的化學平衡常數：


c(H2)·c(I2)
c2(HI)
c(H2O)
c(CO) · c(H2)
【課堂練習2】
(1)反應物或生成物中有固體或純液體存在時,由于其濃度可看作“1”而不代入公式。
(2)水的處理
①氣態水或非水溶液中的反應，如有水生成或有水參加反應，此時水的濃度不可視為常數。
②稀溶液中進行的反應，如有水參加，水的濃度視為常數“ 1”而不代入公式
3．化學平衡常數的書寫
任務一 化學平衡常數
)
H
(
c
)
O
H
(
c
2
4
2
4
K
=
CO2(g)+H2(g) CO(g)+H2O(g)
K
=
)
Cr2O72-
(
c
)
CrO42-
(
c
2
)
H+
(
c
2
Cr2O72-(aq) +H2O(l） 2CrO42- (aq) +2H+ (aq)
K
=

C2H5OH+CH3COOH CH3COOC2H5+H2O
K
=

非水溶液中的反應
Fe3O4(s) + 4H2(g)
3Fe(s) + 4H2O(g)
【課堂練習3】
寫出下列平衡常數表達式，并思考，K1、K2、K3之間有何關系？
c(H2)·c(I2)
c2(HI)
c(H2)·c(I2)
c2(HI)
c2 (H2)·c2 (I2)
c4(HI)
思考交流
4、化學平衡常數與方程式的關系
① N2 (g) + 3H2 (g) 2NH3 (g) K1 △H1
② 2NH3 (g) N2 (g) + 3H2 (g) K2 △H2 ③ 1/2N2 (g) + 3/2 H2 (g) NH3 (g) K3 △H3
△H1、△H2兩者關系為 K1、K2兩者關系為
△H1、△H3兩者關系為 K1、K3兩者關系為
△H1= -△H2
△H1= 2△H2
K1=1/K2
K1=K22
任務一 化學平衡常數
【課堂練習4】
① 2NO (g) + O2 (g) 2NO2 (g) K1 △H1
② 2NO2 (g) N2O4 (g) K2 △H2
③ 2NO (g) +O2(g) N2O4 (g) K3 △H3
△H1、△H2、△H3三者關系為
K1、K2、K3三者關系為
△H1+△H2=△H3
K1·K2=K3
·
【課堂練習4】
① C (s) + H2O (g) CO (g) + H2 (g) K1 △H1
② CO (g) +H2O (g) CO2 (g) + H2 (g) K2 △H2
③ C (s) + CO2(g) 2CO(g) K3 △H3
△H1、△H2、△H3三者關系為
K1、K2、K3三者關系為
△H1 - △H2=△H3
K1/K2=K3
·
【課堂練習5】
(1)化學平衡常數表達式與化學方程式的書寫方式有關，對于同一個化學反應，由于書寫方式不同，各反應物、生成物的化學計量數不同，平衡常數的表達式不同。K與化學計量數等倍擴大或縮小成冪指數關系。
(2)對于給定的化學反應，正、逆反應的平衡常數互為倒數。
4、化學平衡常數與方程式的關系
任務一 化學平衡常數
(3)若兩反應的平衡常數分別為K1、K2，則：
①若兩反應相加，則總反應的平衡常數K＝K1·K2。
②若兩反應相減，則總反應的平衡常數K＝ 。
(4)由于一個化學反應的某一平衡常數表達式與該反應化學方程式的一種表示形式相對應，因此不能籠統地說某一反應的平衡常數是多少。
H2(g) + I2(g) 2HI(g)不同條件下的平衡常數
序號 起始濃度（×10－2 mol·L-1） 不同溫度下的平衡常數(K ) c(H2) c(I2) c(HI) 457.6 ℃ 425.6 ℃ 25 ℃
1 1.197 0.694 0 48.38 54.51 867
2 1.228 0.996 0 48.61 54.62 867
3 1.201 0.840 0 49.54 54.21 867
4 0 0 1.520 48.48 54.10 867
5 0 0 1.287 48.71 54.42 867
化學平衡常數是表明化學反應限度的一個特征值，通常情況下只受溫度影響。不受濃度的影響。
5、平衡常數的影響因素
任務一 化學平衡常數
(1)內因：化學反應本身的性質。
(2)外因：在化學方程式一定的情況下，K只受 影響。
與壓強、起始濃度、起始反方向均無關。
溫度
5、平衡常數的影響因素
任務一 化學平衡常數
（1）平衡常數的大小反映了化學反應進行的程度 (也叫反應的限度)。
（2）通常，K越大，說明平衡體系中________所占的比例越大，______反應進行的程度越大，即該反應進行得越 ，平衡時反應物的轉化率越 ；反之，K越小，該反應進行得越不完全，平衡時反應物的轉化率越小。
（3）一般來說，當K＞______時，該反應就進行得基本完全了。
生成物
正
105
1、 判斷反應進行的程度
完全
大
任務二 化學平衡常數的意義
（1）Q < K：反應向 方向進行，V正 > V逆 ；
（2）Q = K：反應處于 ，V正 = V逆 ；
（3）Q > K：反應向 方向進行，V正 < V逆 。
2、 判斷正在進行的可逆反應進行的方向
正反應
逆反應
化學平衡狀態
任務二 化學平衡常數的意義
Q＞K，v正＜v逆，反應向逆方向進行
【解析】
Q＝
c(CO)·c(H2)
c(C)· c(H2O)
＝
2.0×1.5
1.0
＝3.0 >K
【課堂練習6】
已知反應C(S)+H2O(g) CO(g)+H (g)的平衡常數K=1.0，某時刻H2O(g)、CO(g)、H2(g)的濃度分別為1.0mol/L，2.0mol/L，1.5mol/L。試回答:
(1)此時反應是否處于平衡狀態
(2)如果不平衡，此時反應朝哪個方向進行
可逆反應：mA(g)＋nB(g)? pC(g)＋qD(g)，在體積為V L的恒容密閉容器中，反應物A、B的初始加入量分別為 a mol、b mol，達到化學平衡時，設A物質轉化的物質的量為mx mol。
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
轉化量/mol　　　　　　　
平衡量/mol　　
mx
a－mx
nx
px
qx
b－nx
px
qx
任務三 化學平衡常數的相關計算
2．思維模型——三步驟(1)巧設未知量，列全三段式：找已知量，設轉化量(若由已知量能列三段式就不必設量)。(2)抽提關鍵量，找準關系式：依據轉化量之比等于 之比或關鍵量列等式關系。(3)解答設問題，求解問題項：根據求解量，計算問題項。
化學計量數
任務三 化學平衡常數的相關計算
3．常見的計算量(1)平衡常數K＝
(2)平衡時A的物質的量濃度：
(3)平衡時A的轉化率：
A、B的轉化率之比為
mA(g)＋nB(g) pC(g)＋qD(g)起始量/mol　a　　　　b　　　0　　　0轉化量/mol　mx　　　nx　　　px　　qx平衡量/mol　a－mx　b－nx　　px　　qx
c(A)＝ mol·L－1。
α(A)∶α(B)＝
任務三 化學平衡常數的相關計算
3．常見的計算量
(4)平衡時A的體積分數：
(5)平衡時和開始時的壓強之比：
(6)生成物產率＝
mA(g)＋nB(g) pC(g)＋qD(g)起始量/mol　a　　　　b　　　0　　　0轉化量/mol　mx　　　nx　　　px　　qx平衡量/mol　a－mx　b－nx　　px　　qx
任務三 化學平衡常數的相關計算
【解】設到達平衡時CO轉化為CO2的物質的量為x mol，容器的容積為y L。

起始濃度/(mol·L－1) 2.0/y 10/y 0 0
變化濃度/(mol·L－1) x/y x/y x/y x/y
平衡濃度/(mol·L－1) (2.0－x)/y (10－x)/y x/y x/y
x2＝(2.0－x)(10－x)
＝20－12x＋x2
x＝5/3
CO轉化為CO2的轉化率為：

c(CO)· c(H2O)
c(CO2)· c(H2)
【課堂練習7】
在容積不變的密閉容器中，將2.0molCO與10 mol H2O混合加熱到830 ℃，達到下列衡:CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)此時該反應的K為1.0。求達到平衡時CO轉化為CO2的轉化率。
分壓
定義
計算公式
分壓定律
相同溫度下，當某組分氣體B單獨存在且具有與混合氣體總體積相同體積時，該氣體B所具有的壓強，稱為氣體B的分壓強。
混合氣體中某組分的分壓＝總壓×該組分的物質的量分數，pB＝p總× 。
混合氣體的總壓等于相同溫度下各組分氣體的分壓之和，即p總＝pA＋pB＋pC＋…
nB
n總
任務四 壓強平衡常數及其應用
一定溫度下，氣相反應達平衡時，氣態生成物分壓冪之積與氣態反應物分壓冪之積的比值為一個常數，稱為該反應的壓強平衡常數，用符號Kp表示
Kp ＝
pp(C) pq(D)
pm(A) pn(B)
m A(g) + n B(g) p C(g) + q D(g)
壓強平衡常數
任務四 壓強平衡常數及其應用
計算步驟
任務四 壓強平衡常數及其應用
一定溫度下，向密閉容器中加入焦炭(C)和一定量的CO2氣體，保持a kPa條件下發生反應：C(s)＋CO2(g)? ?2CO(g)，平衡時測得CO2的體積分數為60%。(1)CO2的轉化率為______________。(2)CO2的分壓為______ kPa，CO的分壓為________ kPa。(3)該溫度下，該反應的平衡常數Kp＝________ kPa(用a表示，保留兩位小數)。
0.27a
25%
0.6a
0.4a　
【課堂練習8】
思維構建

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