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(共37張PPT)
第二節 化學平衡
二、化學平衡常數
起始時濃度mol/L 平衡時濃度mol/L 平衡時
c (H2) c(I2) c (HI) c[H2] c[I2] c[HI]
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
平均值 48.70
2
c (HI)
c(H2) · c(I2)
思考：在一定溫度下，化學平衡體系H2(g)＋I2(g)　　2HI(g)中反應物濃度與生成物濃度之間有什么關系呢？你能找到哪些規律？
課本33-34頁
一、化學平衡常數
分析課本33-34頁表2-1，在457.6 ℃時反應體系H2(g)＋I2(g)　　2HI(g)中各物質的濃度數據，我們可以發現以下規律：
1.化學平衡狀態時濃度數據分析
(1)溫度不變(保持457.6℃)時， 為常數,用 K 表示，K=48.70；
2
c (HI)
c(H2) · c(I2)
(3)常數K與正向建立還是逆向建立平衡無關，即與平衡建立的過程無關。
(2)常數K與反應的起始濃度大小無關；
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是一個常數，稱為化學平衡常數，簡稱平衡常數，用符號K表示。
2.化學平衡常數的概念
3.化學平衡常數的表達式
當在一定溫度下達到化學平衡時，
濃度的單位為mol·L-1，K的單位為(mol·L-1)（p+q-m-n）；
本書不考慮有關量的單位。
化學方程式 平衡常數表達式
2NO2(g)　　N2O4(g) ___________
3Fe(s)＋4H2O(g)　　Fe3O4(s)＋4H2(g) ____________
Br2＋H2O　　H＋＋Br－＋HBrO _______________________
寫出下表中各反應的平衡常數表達式：
例題1 深度思考
化學平衡常數表達式中不出現固體或純液體的濃度。
例題2 平衡常數表達式及其關系
N2+3H2 2NH3
2NH3 N2+ 3H2
N2 + H2 NH3
1
2
3
2
根據平衡常數的定義，請大家寫出下列可逆反應的平衡常數表達式。
K1= =K3
2
K1=
K2=
K3=
K1、K3、K3的關系是
例題3 平衡常數表達式及其關系變式
已知在一定溫度下，下列各反應的焓變和平衡常數如下：
則ΔH1、ΔH2、ΔH3三者關系為ΔH3＝___________，K1、K2、K3三者關系為K3＝________。
ΔH1＋ΔH2
K1·K2
解析　化學方程式如果相加(或減)，則總熱化學方程式的焓變應為兩熱化學方程式的焓變之和(或差)，而平衡常數則為兩方程式平衡常數的乘積(或商)。
總結歸納
一、化學平衡常數
(1)化學平衡常數表達式書寫注意事項
①若兩反應相加，則總反應的平衡常數K＝K1·K2。
①化學平衡常數表達式中各物質的濃度必須是平衡時的濃度，且不出現固體或純液體的濃度。
②方程式的系數擴大n倍，K變為Kn；
正反應與逆反應的K，互為倒數
(2)多重平衡時，若兩反應的平衡常數分別為K1、K2
平衡常數的大小反映了化學反應進行的 (也叫 )。
K越大，表示反應進行得越 　 ，平衡時反應物的轉化率越 ，K越小，表示反應進行得越 ，平衡時反應物的轉化率越 。一般來說，當K＞ 時，該反應就進行得基本完全了。
程度
反應的限度
完全
大
105
不完全
小
定量地衡量化學反應進行的程度
4.化學平衡常數的意義
(1)內因：不同的化學反應及化學方程式的書寫形式是決定化學 平衡常數的主要因素。
5.化學平衡常數的影響因素
(2)外因：在化學方程式一定的情況下，K只受溫度影響， 而其它外界條件，如濃度、壓強、催化劑等變化對其無影響。
不同溫度下，N2(g)+3H2(g) 2NH3(g)的平衡常數：
例題4 正誤判斷
(1)濃度、溫度變化時，平衡常數都會改變(　　)
(2)K值越大，表明可逆反應正向進行的程度越大(　　)
(3)K值越大，該可逆反應的速率越快(　　)
(4)在化學方程式一定的情況下，K只受溫度影響(　　)
(5)K值越大，反應越容易進行(　　)
×
√
×
√
×
二、化學平衡的應用
平衡常數K能表示反應進行的完全程度，一個反應的K值越大，表明平衡時生成物濃度越大，反應物的濃度越小，反應物的轉化率越大。
１、判斷反應進行的程度
二、化學平衡常數的應用
例：已知反應2CH3OH(g) CH3OCH3(g)+H2O(g)某溫度下的平衡常數為400。此溫度下，在體積恒定的密閉容器中加入一定量的CH3OH，反應到某時刻測得各組分的濃度如下：
思考：①此時，反應是否達到平衡狀態？
②此時，v正與v逆的大小關系？
否
v正>v逆
2、判斷某可逆反應是否處于平衡狀態或平衡進行的方向
一、化學平衡的應用
當Q＜K，化學平衡向正方向移動，直至達到新的平衡狀態；
當Q＝K，可逆反應處于平衡狀態；
當Q＞K，化學平衡向逆方向移動，直至達到新的平衡狀態。
2、判斷某可逆反應是否處于平衡狀態或平衡進行的方向
如某溫度下，可逆反應mA(g) + nB(g) pC(g) + qD(g)
平衡常數為K，任意時刻時，反應物和生成物的濃度關系如下：
稱為濃度商,
一、化學平衡的應用
“三段式”法進行化學平衡的有關計算
可按下列步驟建立模式，確定關系式進行計算。如可逆反應：
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。
4、化學平衡的有關計算
(1)解題模板：
　　　　　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
4、化學平衡的有關計算
對于反應物：n(平)＝n(始)－n(轉)
對于生成物：n(平)＝n(始)＋n(轉)
4、化學平衡的有關計算
4、化學平衡的有關計算
(2)解題步驟
課本例1 在某溫度下，將含有H2和I2各0.10mol的氣體混合物充入容積為10L的密閉容器中，充分反應并達到平衡后，測得c(H2)=0.0080mol/L。 (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(g)和I2(g)各0.2mol，試求 達到化學平衡時各物質的濃度。
規律：氣體等體積反應，在恒溫恒容條件下，等比例增加物質的濃度，物質的轉化率不變，平衡濃度是原來平衡的倍數。
(1)的平衡轉化率為20%
(2)的平衡轉化率為20%
(3)求兩次反應的平衡轉化率。
課本例2變式 在容積不變的密閉容器中，將2.0 mol CO與2.0 mol H2O 混合加熱到830℃，達到下列平衡：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和H2O的轉化率。
2.0 mol CO與10 mol H2O
規律：增大一種反應物的濃度，能提高另一種反應物的轉化率，而本身的轉化率減小。
平衡(1)H2O的平衡轉化率為50%
平衡(2)H2O的平衡轉化率為16.7%
例題5 深度思考
某恒定溫度下，在一個2 L的密閉容器中充入氣體A、氣體B，其濃度分別為2 mol·L－1、1 mol·L－1，且發生如下反應：
3A(g)＋2B(g)　　4C(？)＋2D(？)。反應一段時間后達到平衡狀態，測得生成1.6 mol C，且反應前后氣體的壓強比為5∶4，回答下列問題：
(1)該反應的平衡常數表達式為_______________。
(2)B的轉化率為______。
(3)增加C的量，A、B的轉化率______(填“變大”“變小”或“不變”)。
40%
不變
相同溫度下，體積相等的兩個恒容密閉容器中發生如下反應： N2(g)＋3H2(g)　　2NH3(g)　ΔH＝－92.6 kJ·mol－1，實驗測得起始、平衡時的有關數據如下表所示：
例題6
容器編號 起始時各物質物質的量/mol 到達平衡時能量的變化
N2 H2 NH3
① 1 3 0 放出熱量：27.78 kJ
② 0.9 2.7 0.2 放出熱量：Q kJ
√
化學平衡常數
表達式
固體、純液體不出現在平衡常數中
影響因素：與溫度有關，與反應物或生成物濃度變化無關
應用
判斷可逆反應進行程度
判斷可逆反應進行方向
當Q＜K，化學平衡向正方向移動（v正>v逆）
當Q＝K，可逆反應處于平衡狀態（v正=v逆）
當Q＞K，化學平衡向逆方向移動（v正相關計算—三段法
小結
微專題 壓強平衡常數及其應用
對恒溫、恒壓條件下的可逆反應，用壓強平衡常數分析解決問題往往比較簡單。
1.分壓
(1)定義：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。
(2)計算公式：
(3)分壓定律：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＋…
2.壓強平衡常數
一定溫度下，氣相反應：mA(g)＋nB(g)　　eC(g)＋fD(g)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的表達式：Kp＝　　　　 　。
1.在300 ℃、8 MPa下，將CO2和H2按物質的量之比為1∶3通入恒壓密閉容器中發生CO2(g)＋3H2(g)　　CH3OH(g)＋H2O(g)反應，達到平衡時，測得CO2的平衡轉化率為50%，則該反應條件下的壓強平衡常數Kp＝
_________(用平衡分壓代替平衡濃度計算，分壓＝總壓×物質的量分數)。
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跟蹤訓練
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2
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4
解析　 CO2(g)＋3H2(g)　　CH3OH(g)＋H2O(g)
起始量/mol 1 3 0 0
變化量/mol 0.5 1.5 0.5 0.5
平衡量/mol 0.5 1.5 0.5 0.5
2.650 ℃時，一定量的CO2與足量的碳在體積可變的恒壓密閉容器中反應：C(s)＋CO2(g)　　2CO(g)。平衡時，CO的體積分數為40%，總壓強為p總。
(1)平衡時CO2的轉化率為________。
1
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3
4
25%
解析　設開始加入1 mol CO2，反應掉了x mol CO2，則有
　　　 C(s)＋CO2(g)　　2CO(g)
始態/mol 1 0
變化/mol x 2x
平衡/mol 1－x 2x
(2)已知：氣體分壓(p分)＝氣體總壓(p總)×體積分數。
用平衡分壓代替平衡濃度表示的化學平衡常數Kp＝________。
0.27p總
解析　平衡時CO的體積分數為40%，則CO2的體積分數為60%
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3.汽車尾氣是造成霧霾天氣的重要原因之一，尾氣中的主要污染物為CxHy、NO、CO、SO2及固體顆粒物等。活性炭可用于處理汽車尾氣中的NO，在1 L恒容密閉容器中加入 0.1000 mol NO 和2.030 mol固體活性炭，生成A、B兩種氣體，在不同溫度下測得平衡體系中各物質的物質的量以及容器內壓強如下表：
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2
3
4
活性炭/mol NO/mol A/mol B/mol p/MPa
200 ℃ 2.000 0.040 0 0.030 0 0.030 0 3.93
335 ℃ 2.005 0.050 0 0.025 0 0.025 0 p
根據上表數據，寫出容器中發生反應的化學方程式：__________________，
計算反應體系在200 ℃時的平衡常數Kp＝_________(用平衡分壓代替平衡濃度計算，分壓＝總壓×體積分數)。
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活性炭/mol NO/mol A/mol B/mol p/MPa
200 ℃ 2.000 0.040 0 0.030 0 0.030 0 3.93
335 ℃ 2.005 0.050 0 0.025 0 0.025 0 p
解析　1 L恒容密閉容器中加入0.1000 mol NO和2.030 mol 固體活性炭，生成A、B兩種氣體，從不同溫度下測得平衡體系中各物質的物質的量以及容器內壓強數據可以看出：Δn(C)∶Δn(NO)∶Δn(A)∶Δn(B)＝1∶2∶　1∶1，可以推斷出生成的A、B兩種氣體分別為N2和CO2，反應的化學方
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4.乙酸甲酯是樹脂、涂料、油墨、油漆、膠粘劑、皮革生產過程所需的有機溶劑，而且乙酸甲酯還可作為原料制備燃料乙醇。在剛性容器壓強為1.01 MPa時，乙酸甲酯與氫氣制備乙醇主要發生如下反應：
CH3COOCH3(g)＋2H2(g)　　CH3OH(g)＋CH3CH2OH(g)
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3
4
一定溫度下，以n(CH3COOCH3)∶　n(H2)＝1∶10的投料比進行反應，乙酸甲酯轉化率與氣體總壓強的關系如圖所示：
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2
3
4
(1)A點時，CH3COOCH3(g)的平衡分壓為__________，CH3CH2OH(g)的體積分數為______%(保留一位小數)。
0.01 MPa
8.9
解析　由圖可看出，轉化率為90%時，總壓為1.01 MPa，已知n(CH3COOCH3)∶n(H2)＝1∶10，列三段式求解：
CH3COOCH3(g)＋2H2(g)　　CH3OH(g)＋CH3CH2OH(g)
初始/mol　　　1　　　　 10　　　　　0　　　　　　0
反應/mol 0.9 1.8 0.9 0.9
平衡/mol 0.1 8.2 0.9 0.9
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(2)此溫度下，該反應的化學平衡常數Kp＝_________MPa－1(Kp為以分壓表示的平衡常數，列出計算式，不要求計算結果)。

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