2.2.2化学平衡常数课件高二上学期化学人教版选择性必修12

第二章化学反应速率与化学平衡

第二节化学平衡第二课时化学平衡常数学习目标1.通过认识化学平衡常数的含义，学会根据化学反应书写化学平衡常数表达式。(证据推理与模型认知)2.了解化学平衡常数的应用，会运用浓度商和化学平衡常数的相对大小判断反应方向。(证据推理与模型认知)3.能够利用化学平衡常数进行简单的化学平衡计算，如计算物质的平衡浓度、转化率等。(变化观念与平衡思想)新课导入

在一定条件下，当一个可逆反应达到平衡状态时，即该反应达到了该条件下的最大限度。

如何更加准确描述反应所进行的程度呢？

分析教材数据，计算平衡时的数值，你能从中得到什么结论？c2(HI)c(H2)•c(I2)初始浓度（mol/L）平衡浓度（mol/L）平衡时c

(H2)c(I2)c

(HI)c

(H2)c(I2)c

(HI)1.197×10-26.944×10-305.617×10-35.936×10-41.270×10-248.371.228×10-29.964×10-303.841×10-31.524×10-31.687×10-248.621.201×10-28.403×10-304.580×10-39.733×10-41.486×10-249.54001.520×10-21.696×10-31.696×10-31.181×10-248.49001.287×10-21.433×10-31.433×10-31.000×10-248.70003.777×10-24.213×10-34.213×10-32.934×10-248.50

平均值48.70课内探究课内探究通过分析实验数据得出：(1)温度不变时，不管如何改变起始投料（投入反应物、投入生成物、改变各组分的浓度）

数值基本不变，是一个常数，用K表示；c(H2)•c(I2)c2(HI)(2)常数K与反应的起始浓度大小无关；(3)常数K与正向建立还是逆向建立平衡无关，即与平衡建立的过程无关。(4)常数K只与温度有关，与反应物或生成物的浓度变化无关。

大量实验事实表明：可逆反应：mA(g)+nB(g)pC(g)+qD(g)

当温度一定时，反应达到平衡状态后，各物质的物质的量浓度满足下面关系：课内探究K为定值

归纳总结一、化学平衡常数1.定义

在一定温度下，当一个可逆反应达到化学平衡时，生成物浓度幂之积与反应物浓度幂之积的比值是一个常数，这个常数就是该反应的化学平衡常数，用符号K表示。归纳总结2.表达式及单位：对于一般的可逆反应mA(g)+nB(g)pC(g)+qD(g)

cp(C)

·cq(D)

cm(A)·cn(B)

K=其中c为各组分的平衡浓度浓度的单位为mol·L-1当浓度的单位为mol·L-1，称标准平衡常数注：纯固体和纯液体浓度计为1，不列入平衡常数表达式标准平衡常数不写单位试写出下表中各反应的平衡常数表达式化学反应K表达式N2(g)+3H2(g)2NH3(g)2NH3(g)N2(g)+3H2(g)Fe3O4(s)+4H2(g)

3Fe(s)+4H2O(g)

高温Cr2O72-(aq)+H2O(l)2CrO42-(aq)+2H+(aq)互为倒数学以致用易错警示使用平衡常数应注意的问题（1）必须指明温度，反应必须达到平衡状态（2）平衡常数表示反应进行的程度，不表示反应的快慢，即速率大，K值不一定大（3）在进行K值的计算时，纯固体、纯液体不作考虑，表达式中不需表达一定温度下Fe3O4(s)+4H2(g)高温3Fe(s)+4H2O(g)

如：（4）在进行K值的计算时，稀溶液中进行的反应，如有水参加，水的浓度也不必写在平衡关系式中。一定温度下易错警示Cr2O72-

(aq)+H2O（l）

2CrO42-

(aq)

+2H+(aq)如：非水溶液中的反应，如有水生成或有水参加反应，此时水的浓度不可视为常数，必须表示在平衡关系式中。如酒精和醋酸的液的反应。

C2H5OH+CH3COOHCH3COOC2H5+H2O易错警示[C2H5OH][CH3COOH][CH3COOC2H5][H2O]K=（5）平衡常数的表达式与方程式的书写有关某温度下易错警示K2=1/K1K1=K322NH3N2+3H2N2+3H22NH31/2N2+3/2H2NH3化学方程式化学平衡常数KF2+H22HF6.5×1095Cl2+H22HCl2.57×1033Br2+H22HBr1.91×1019I2+H22HI8.67×102利用上表结合已有知识，谈谈对化学平衡常数有什么新认识的？课内探究化学平衡常数是表明化学反应限度的一个特征值，化学平衡常数越大，则反应进行的程度越大。一般当K>105时，该反应进行得基本完全。【活动探究1】25℃时反应体系X2(g)＋H2(g)

2HX(g)对应的K时刻c（N2）c（H2）c（NH3）

反应进行方向t12mol/L6mol/L6mol/Lt24mol/L12mol/L1mol/L课内探究t1时刻：c(N2)•c3(H2)

c2(NH3)=622×6

3

>7.32×10-3t2时刻：c2(NH3)c(N2)•c3(H2)

=124×12

3

<7.32×10-3逆反应方向正反应方向

已知在某温度，

K=7.32×10-3，下表为某时刻各物质的浓度值，通过计算判断在此时刻可逆反应移动的方向。【活动探究2】N2+3H22NH3归纳总结二、化学平衡常数的应用1.判断反应进行的程度（1）对给定的反应来说，K值越大，反应程度越大，转化率越高；反之则转化率越低。

（2）一般：K＞105，认为正反应进行得较完全

K

＜10-5

，

认为正反应很难进行（逆反应较完全）

10-5

≤

K

≤105，认为是可逆反应归纳总结2.判断反应进行的方向如某温度下，可逆反应mA(g)+nB(g)pC(g)+qD(g)平衡常数为K，若某时刻时，反应物和生成物的浓度关系如下：任何状态的称浓度商（Q）则：Q＝K

，v（正）＝

v（逆），反应处于平衡状态

Q＜K

，v（正）＞v（逆），反应向正方向进行Q＞K

，v（正）＜v（逆），反应向逆方向进行2.对于常温下的反应aA(g)+bB(g)⇌

cC(g)+dD(g)，若已知反应物的起始浓度和常温下的平衡常数，可不可以计算平衡时反应物的转化率?思考与讨论

不一定；在一定温度下，对于一个反应可以通过改变外界条件增大反应物的转化率，但因温度不变，平衡常数也不变。

可以；可根据反应物的起始浓度和平衡常数计算平衡时的浓度，然后根据反应物的变化量可求出其转化率。1.反应物的转化率增大，平衡常数一定增大吗?K=c2(HI)c(H2)c(I2)=0.25解：(1)根据题意有:

H2+I22HIc(始)/mol.L-1

00.0100.0100.00400.00200.0040c(平)/mol.L-1

0.00800.0080例1：在某温度下，将H2和I2各0.10mol的气态混合物充入10L的密闭容器中，充分反应，达到平衡后，测得c(H2)=0.0080mol/L。(1)求该反应的平衡常数。(2)在上述温度下，该容器中若通入H2和I2蒸汽各0.20mol。试求达到化学平衡状态时各物质的浓度。课内探究0.0020c(转)/mol.L-1

解:(2)设H2的消耗浓度为xmol/LK=c2(HI)c(H2)c(I2)=0.25=(2x)2(0.020-x)2x=0.0040c(H2)=c(I2)=0.016mol/L

c(HI)=0.0080mol/L

H2+I22HIc(始)/mol.L-1

0.0200.02000.020-xc(平)/mol.L-1

2x0.020-xxx2xc(转)/mol.L-1

课内探究例2：在容积不变的密闭容器中，将2.0molCO与10molH2O混合加热到830℃，达到下列平衡：CO(g)+H2O⇌

CO2(g)+H2(g)此时该反应的K为1.0。求达到平衡时CO转化为CO2的转化率。课内探究解：设达到平衡时CO转化为CO2的物质的量为xmol，容器的容积为yL。CO(g)+H2O(g)

CO2(g)+H2(g)起始浓度/mol•L-1变化浓度/mol•L-1平衡浓度/mol•L-12.0/y10/y00x/yx/yx/yx/y(2.0-x)/y(10-x)/yx/yx/y答:达到平衡时CO转化为CO2的转化率为83%。K=

c(CO2)⦁

c(H2)c(H2O)•c(CO2)1.有关化学平衡计算的基本模式——“三段式法”起始: a

b 0 0三、与平衡常数有关的计算归纳总结

mA(g)+nB(g)pC(g)+qD(g)转化: mx

nx

px

qx平衡: a-mx

b-nx

pxqx(1)转化量与化学方程式中各物质的计量数成比例。(2)这里a、b可指物质的量浓度等。2.平衡转化率用平衡常数来表示反应的限度有时不够直观，常用平衡转化率α