《化学平衡常数》课件

《化学平衡常数》课堂引入可逆反应到达平衡状态的标志：（1）ν正=ν逆≠0（2）各组分浓度（或含量）保持不变能否从定量的角度研究一个可逆反应是否到达平衡状态呢？——化学平衡常数课堂引入在457.6℃时，反应体系H2(g)+I2(g)2HI(g)总各物质的浓度如下表所示：分析上表，你得出什么结论？课前引入通过分析实验数据得出：

结论2：常数与反应物的起始浓度大小无关；

与正向建立还是逆向建立平衡无关。c2(HI)c(H2)·c(I2)结论1：为常数

浓度商的概念与表达式一、浓度商的概念与表达式2．表达式对于可逆反应mA(g)+nB(g)

pC(g)+qD(g)，浓度商Q＝

。在任意时刻，生成物浓度幂之积与反应物浓度幂之积的比值，称为浓度商，常用Q表示。1．浓度商的概念化学平衡常数的概念与表达式二、化学平衡常数的概念与表达式1．化学平衡常数的概念在一定温度下，当一个可逆反应达到平衡时，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，该常数就是该反应的化学平衡常数（简称平衡常数），用符号K表示。2．表达式对于可逆反应mA(g)+nB(g)

pC(g)+qD(g)，化学平衡常数K＝

。化学平衡常数的概念与表达式【思考】浓度商与平衡常数有什么区别？1.在任意时刻，生成物浓度幂之积与反应物浓度幂之积的比值，都为浓度商，而化学平衡常数，则是在一定温度下，可逆反应达到平衡时的浓度商。2.当反应中有关物质的浓度商等于平衡常数时，表明该反应已达到化学平衡状态。随堂练习写出下列反应的化学平衡常数：

1.固体或液体纯物质一般不列入浓度商和平衡常数。2.当H2O为液态时，其浓度为固定常数，不能代入平衡常数表达式；

当H2O是气态时，则需要代入平衡常数表达式。【注意】c(H2)·c(I2)c2(HI)c(H2O)c(CO)·c(H2)思考交流写出下列平衡常数表达式，并思考，K1、K2、K3之间有何关系？c(H2)·c(I2)c2(HI)c(H2)·c(I2)c2(HI)c2(H2)·c2(I2)c4(HI)平衡常数与方程式的关系三、平衡常数与方程式的关系1．对于同一可逆反应，正反应和逆反应的平衡常数互为倒数；2．若化学方程式中各物质的化学计量数都扩大或缩小至原来的n倍，则化学平衡常数变为原来的n次幂或1/n次幂。3．若干方程式相加，则总反应的平衡常数等于分步平衡常数之乘积；若干方程式相减，则总反应的平衡常数等于分步平衡常数之商。随堂练习已知方程式A(g)⇌C(g)K1和B(g)⇌D(g)K2

用K1、K2表示下列反应的平衡常数。（1）C(g)⇌A(g)K3=__________（2）2B(g)⇌2D(g)K4=__________（3）A(g)+B(g)⇌C(g)+D(g)K5=__________（4）2A(g)+D(g)⇌B(g)+2C(g)K6=__________1/K1K1·K2K22K1/K22平衡常数的影响因素及意义四、平衡常数的影响因素及意义1．化学平衡常数的影响因素化学平衡常数是表明化学反应限度的一个特征值，通常情况下只受________影响。温度只要温度不变，化学平衡常数就不变。哪怕改变浓度等。温度不变，化学平衡常数不变。可以利用这一点求相同温度下，不同体系的平衡状态。典例详解【例1】在某温度下，将含有H2和I2各0.10mol

的气态混合物充入10L的密闭容器中，充分反应并达到平衡后，测得c(H2)＝0.0080mol·L－1：（1）计算该反应的平衡常数。（2）在上述温度下，若起始时向该容器中通入H2和I2(g)各0.2mol，试求达到化学平衡时各物质的浓度。【解】（1）依题意可知，平衡时c(H2)＝0.0080mol·L－1

起始浓度/(mol·L－1)0.0100.0100变化浓度/(mol·L－1)平衡浓度/(mol·L－1)K＝c(H2)·c(I2)c2(HI)＝(0.0080)2(0.0040)2＝0.250.00200.00800.00400.00800.00400.0020典例详解【例1】在某温度下，将含有H2和I2各0.10mol

的气态混合物充入10L的密闭容器中，充分反应并达到平衡后，测得c(H2)＝0.0080mol·L－1：（1）计算该反应的平衡常数。（2）在上述温度下，若起始时向该容器中通入H2和I2(g)各0.2mol，试求达到化学平衡时各物质的浓度。

【解】（2）依题意可知，c(H2)＝0.020mol·L－1，c(I2)＝0.020mol·L－1mol·L－1。起始浓度/(mol·L－1)0.0200.0200变化浓度/(mol·L－1)xx2x平衡浓度/(mol·L－1)0.020－x0.020－x2xK只随温度发生变化，因此：K＝c(H2)·c(I2)c2(HI)＝(0.020－x)2(2x)2＝0.25解得：x＝0.0040平衡时：c(H2)＝c(I2)＝0.016mol·L－1，c(HI)＝0.0080mol·L－1平衡常数的影响因素及意义2．化学平衡常数的意义（1）通常，K越大，说明平衡体系中________所占的比例越大，______反应进行的程度越大，即该反应进行得越完全，平衡时反应物的转化率越大；反之，K越小，该反应进行得越不完全，平衡时反应物的转化率越小。（2）一般来说，当K＞______时，该反应就进行得基本完全了。生成物正105平衡常数的影响因素及意义3．化学平衡常数的应用（1）判断正在进行的可逆反应进行的方向

Q<K：反应向正反应方向进行，v正>v逆；

Q=K：反应处于化学平衡状态，v正=v逆；

Q>K：反应向逆反应方向进行，v正<v逆。典例详解

Q＞K，v正＜v逆，反应向逆方向进行【解析】Q＝c(CO)·c(H2)c(C)·c(H2O)＝2.0×1.51.0＝3.0>K平衡常数的影响因素及意义3．化学平衡常数的应用（2）用平衡常数计算反应物的平衡转化率（1）判断正在进行的可逆反应进行的方向

Q<K：反应向正反应方向进行，v正>v逆；

Q=K：反应处于化学平衡状态，v正=v逆；

Q>K：反应向逆反应方向进行，v正<v逆。典例详解

【解】设到达平衡时CO转化为CO2的物质的量为xmol，容器的容积为yL。

起始浓度/(mol·L－1)2.0/y10/y00变化浓度/(mol·L－1)x/yx/yx/yx/y平衡浓度/(mol·L－1)(2.0－x)/y(10－x)/yx/yx/yx2＝(2.0－x)(10－x)＝20－12x＋x2x＝5/3CO转化为CO2的转化率为：

c(CO)·c(H2O)c(CO2)·c(H2)课堂小结对点训练1.下列关于化学平衡常数的说法中正确的是（

）A.在任何条件下，化学平衡常数都是一个定值B.由化学平衡常数K可以推断一个可逆反应进行的限度C.化学平衡常数K与温度、反应物浓度、体系的压强都有关D.当改变反应物的浓度时，化学平衡常数一定会发生改变B对点训练C对点训练

A对点训练

A对点训练

C对点训练

C任务一化学平衡常数的应用[问题探究]1.对反应N2(g)+3H2(g) 2NH3(g)在密闭容器中达到平衡后,再充入一定量N2(温度、容积不变),平衡正移,平衡常数变大,对吗?答案

不对,平衡常数只受温度影响。2.升高温度平衡常数一定增大吗?答案

不一定,若正反应为吸热反应,则升高温度平衡常数增大,反之则减小。[深化拓展]1.化学平衡常数的应用(1)判断反应进行的程度K值越大,说明平衡体系中生成物所占的比例越大,正向反应进行的程度越大,即反应进行得越完全,反应物转化率越大;反之,反应进行就越不完全,反应物转化率就越小。(2)利用K值随温度的变化可判断反应的热效应若升高温度,K值增大,则正反应为吸热反应;若升高温度,K值减小,则正反应为放热反应。(3)计算转化率依据起始浓度(或平衡浓度)和平衡常数可以计算平衡浓度(或起始浓度),从而计算反应物的转化率。(4)判断平衡移动的方向利用平衡常数可从定量的角度解释恒温下浓度、压强对化学平衡移动的影响。对于可逆反应mA(g)+nB(g)pC(g)+qD(g),在任意状态下,生成物的浓度和反应物的浓度有如下关系:,Q为该反应的浓度商。则:Q<K时,反应向正反应方向进行;Q=K时,反应处于平衡状态;Q>K时,反应向逆反应方向进行。2.注意事项(1)化学平衡常数只与温度有关,与反应物或生成物的浓度无关。(2)反应物或生成物中有固体和纯液体存在时,由于其浓度可看作常数而不写入表达式。(3)化学平衡常数表达式中各物质的浓度必须是平衡状态下的浓度,不能用非平衡状态下的浓度值。[素能应用]典例1在一定体积的密闭容器中,进行如下化学反应:CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g)。其化学平衡常数K和温度T的关系如表所示:T/℃70080083010001200K0.60.91.01.72.6回答下列问题:(1)该反应的化学平衡常数表达式为K=

。

(2)该反应为

(填“吸热”或“放热”)反应。

(3)某温度下,平衡浓度符合下式:c(CO2)·c(H2)=c(CO)·c(H2O),试判断此时的温度为

℃。此温度下加入1molCO2(g)和1molH2(g)充分反应,达到平衡时,CO2的转化率为

。

(4)在800℃时,发生上述反应,某一时刻测得容器内各物质的浓度分别为c(CO2)=2mol·L-1,c(H2)=1.5mol·L-1、c(CO)=1mol·L-1、c(H2O)=3mol·L-1,则正、逆反应速率的比较为v(正)

(填“>”“<”或“=”)v(逆)。

解析

(2)温度越高,K值越大,说明升温平衡正向移动,正反应为吸热反应。(3)由题意可得K=1,查表可知对应温度为830

℃;设反应了的CO2的物质的量为x

mol,则消耗掉的H2的物质的量为x

mol,生成的CO和H2O的物质的量均是x

mol(容器体积为V

L)。则CO2的转化率为50%。解析

第2个反应与第1个反应互为逆反应,平衡常数互为倒数关系;第3个反应的化学计量数与第1个反应相比,缩小一半,根据平衡常数表达式可得任务二化学平衡的有关计算[问题探究]1.反应物的转化率增大,平衡常数一定增大吗?答案

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。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?答案

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。[深化拓展]1.有关化学平衡计算的基本模式——“三段式法”

mA(g)+nB(g)pC(g)+qD(g)起始: a

b

0

0转化: mx

nx

px

qx平衡: a-mx

b-nx

px

qx(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.反应物的转化率[素能应用]典例2已知可逆反应:M(g)+N(g) P(g)+Q(g)

ΔH>0,请回答下列问题:(1)在某温度下,反应物的初始浓度分别为c0(M)=1mol·L-1,c0(N)=2.4mol·L-1;达到平衡后,M的平衡转化率为60%,此时N的平衡转化率为

;

(2)若反应温度不变,反应物的初始浓度分别为c0(M)=4mol·L-1,c0(N)=amol·L-1;达到平衡后,c(P)=2mol·L-1,a=

。

答案

(1)25%

(2)6解析

(1)根据题意:

M(g)+N(g) P(g)+Q(g)初始浓度/(mol·L-1)

1

2.4

0

0转化浓度/(mol·L-1)

0.6

0.6

0.6

0.6平衡浓度/(mol·L-1)

0.4

1.8

0.6

0.6改变反应物用量对转化率(用α表示)的影响(1)反应物不止一种时,如:mA(g)+nB(g)