選修四-2-3-3化學(xué)平衡常數(shù)

第二章化學(xué)反應(yīng)速率和化學(xué)平衡01二月2023第三節(jié)化學(xué)平衡（第三課時(shí)）學(xué)習(xí)探究探究點(diǎn)一化學(xué)平衡常數(shù)歸納總結(jié)平衡時(shí)反應(yīng)物和生成物的物質(zhì)的量濃度之間的定量關(guān)系：該可逆反應(yīng)中，生成物平衡濃度的平方與反應(yīng)物平衡濃度之積的比值近似為一常數(shù)序號(hào)起始時(shí)濃度mol/L平衡時(shí)濃度mol/L平衡時(shí)c0(H2)c0(I2)c0(HI)[H2][I2][HI]10.011970.00694400.0056170.00059360.0127020.012280.00996400.0038410.0015240.0167830.012010.0084030.00.0045800.00097330.014864000.015200.0016960.0016960.011815000.012870.0014330.0014330.010006000.037770.0042130.0042130.02934H2(g)+I2(g)2HI(g)密閉容器457.6℃根據(jù)平衡時(shí)的數(shù)據(jù)分析出中的規(guī)律。48.3848.6148.5448.4848.7148.81思考：一個(gè)可逆反應(yīng)進(jìn)行的程度與平衡狀態(tài)時(shí)各物質(zhì)的濃度有何關(guān)系？分析上表可以得出結(jié)論：在一定溫度下，當(dāng)一個(gè)可逆反應(yīng)達(dá)到化學(xué)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個(gè)常數(shù)。三、化學(xué)平衡常數(shù)概念：是指在一定溫度下,可逆反應(yīng)無(wú)論從正反應(yīng)開(kāi)始,還是從逆反應(yīng)開(kāi)始,也無(wú)論反應(yīng)物起始濃度的大小,最后都能達(dá)到平衡,這時(shí)各種生成物濃度冪之積與反應(yīng)物濃度的冪之積的比值是個(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(chēng)平衡常數(shù)），用K表示，對(duì)于一般的可逆反應(yīng)4aA+bB

cC+dD表達(dá)式：化學(xué)平衡常數(shù)同阿伏加德羅常數(shù)以及物理中的萬(wàn)有引力常數(shù)一樣都是一個(gè)常數(shù)，只要溫度不變，對(duì)于一個(gè)具體的可逆反應(yīng)就對(duì)應(yīng)一個(gè)具體的常數(shù)值。51.化學(xué)平衡常數(shù)應(yīng)注意的問(wèn)題（1）化學(xué)平衡常數(shù)只與溫度有關(guān)，與反應(yīng)物或生成物的濃度無(wú)關(guān)。（2）平衡常數(shù)表示反應(yīng)進(jìn)行的程度，不表示反應(yīng)的快慢，即速率大，K值不一定大（3）在進(jìn)行K值的計(jì)算時(shí)，固體或純液體不作考慮，表達(dá)式中不需表達(dá)Fe3O4(s)+4H2(g)高溫3Fe(s)+4H2O(g)

如：一定溫度下：再如：在進(jìn)行K值的計(jì)算時(shí)，稀溶液中的H2O的濃度不列入K中Cr2O72-+H2O2CrO42-+2H+如：（4）K是指某一具體反應(yīng)的平衡常數(shù)。若反應(yīng)方向改變，則平衡常數(shù)改變；

若方程式中各物質(zhì)的系數(shù)等倍擴(kuò)大或縮小，

盡管是同一個(gè)反應(yīng)，平衡常數(shù)也會(huì)改變。平衡常數(shù)的表達(dá)式與方程式的書(shū)寫(xiě)有關(guān)N2+3H22NH32NH3N2+3H21/2N2+3/2H2NH3K1=1/K2=K32某溫度下：2.化學(xué)平衡常數(shù)的意義和應(yīng)用（1）化學(xué)平衡常數(shù)的意義化學(xué)平衡常數(shù)值的大小是可逆反應(yīng)進(jìn)行程度的標(biāo)志。它能夠表示出可逆反應(yīng)進(jìn)行的完全程度?？梢哉f(shuō)，化學(xué)平衡常數(shù)是一定溫度下一個(gè)反應(yīng)本身固有的內(nèi)在性質(zhì)的定量體現(xiàn)。11一個(gè)反應(yīng)的K值越大，說(shuō)明平衡時(shí)生成物的濃度越大，反應(yīng)物的濃度越小，正向反應(yīng)進(jìn)行程度越大，反應(yīng)進(jìn)行的越完全，反應(yīng)物轉(zhuǎn)化率也越大。反之

一般當(dāng)K>105時(shí)，該反應(yīng)進(jìn)行得基本完全；K<10-5時(shí)，則該反應(yīng)很難進(jìn)行。

下表為25℃時(shí)，鹵化氫生成反應(yīng)的平衡常數(shù)：

化學(xué)方程式

平衡常數(shù)K

F2＋H22HF

6.5×1095

Cl2＋H22HCl

2.57×1033

Br2＋H22HBr

1.91×1019

I2＋H22HI

8.67×102

請(qǐng)比較表中K值的相對(duì)大小，說(shuō)明平衡常數(shù)的意義：

(1)平衡常數(shù)的大小反映了化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行的(即

)。

K值越大，表示反應(yīng)進(jìn)行得

，反應(yīng)物轉(zhuǎn)化率

；

K值越小，表示反應(yīng)進(jìn)行得

，反應(yīng)物轉(zhuǎn)化率

。

（2）化學(xué)平衡常數(shù)的應(yīng)用利用K值可判斷某狀態(tài)是否處于平衡狀態(tài)如某溫度下，可逆反應(yīng)mA(g)+nB(g)pC(g)+qD(g)平衡常數(shù)為K，若某時(shí)刻時(shí)，反應(yīng)物和生成物的濃度關(guān)系如下：Q＜K，V正＞V逆，反應(yīng)向正方向進(jìn)行Q＝K，V正＝V逆，反應(yīng)處于平衡狀態(tài)Q＞K，V正＜V逆，反應(yīng)向逆方向進(jìn)行則：（3）利用K可判斷反應(yīng)的熱效應(yīng)若升高溫度，K值增大，則正反應(yīng)為吸熱反應(yīng)；若升高溫度，K值減小，則正反應(yīng)為放熱反應(yīng)。15例：高爐煉鐵中發(fā)生的基本反應(yīng)如下:FeO(s)+CO(g)Fe(s)+CO2(g)―Q。其平衡常數(shù)可表達(dá)為:K=c(CO2)/c(CO)，已知1100℃，K=0.263(1)若平衡向右進(jìn)行，高爐內(nèi)CO2和CO的體積比值________，平衡常數(shù)K值________(填“增大”“減小”或“不變”)(2)1100℃時(shí)，測(cè)得高爐中c(CO2)=0.025mol/L，c(CO)=0.1mol/L，在這種情況下該反應(yīng)是否處于平衡狀態(tài)_______(填“是”或“否”)，此時(shí)化學(xué)反應(yīng)速率是V正____V逆(填“大于”、“小于”或“等于”)，其原因是

。增大增大否大于c(CO2)/c(CO)＝0.25＜0.263，說(shuō)明不是平衡狀態(tài)，且向正反應(yīng)方向進(jìn)行基礎(chǔ)自學(xué)落實(shí)·重點(diǎn)互動(dòng)探究

B自我檢測(cè)基礎(chǔ)自學(xué)落實(shí)·重點(diǎn)互動(dòng)探究C歸納總結(jié)基礎(chǔ)自學(xué)落實(shí)·重點(diǎn)互動(dòng)探究放熱吸熱K只受溫度影響，對(duì)于吸熱反應(yīng)：升溫K增大，降溫K減小對(duì)于放熱反應(yīng)：升溫K減小，降溫K增大可用于判斷反應(yīng)的熱效應(yīng)學(xué)習(xí)探究3.化學(xué)平衡常數(shù)的有關(guān)計(jì)算解析：設(shè)NO2的物質(zhì)的量為1mol，則SO2的物質(zhì)的量為2mol，參加反應(yīng)的NO2的物質(zhì)的量為xmol。方法點(diǎn)撥列三段式可將三個(gè)狀態(tài)的量表現(xiàn)的清楚直觀。。學(xué)習(xí)探究基礎(chǔ)自學(xué)落實(shí)·重點(diǎn)互動(dòng)探究2．已知某個(gè)指定反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率：20%學(xué)習(xí)探究基礎(chǔ)自學(xué)落實(shí)·重點(diǎn)互動(dòng)探究15.4%歸納總結(jié)化學(xué)平衡的計(jì)算模式及解題思路(1)計(jì)算模式(2)解題思路③解題設(shè)問(wèn)題：明確了“始”、“變”、“平”三個(gè)量的具體數(shù)值，再根據(jù)相應(yīng)關(guān)系求平衡時(shí)某成分的濃度、反應(yīng)物轉(zhuǎn)化率等，得出題目答案。①巧設(shè)未知數(shù)：具體題目要具體分析，靈活設(shè)立，一般設(shè)某物質(zhì)的轉(zhuǎn)化量為x。②確定三個(gè)量：根據(jù)反應(yīng)物、生成物及變化量的三者關(guān)系代入未知數(shù)確定平衡體系中各物質(zhì)的起始量、變化量、平衡量并按(1)中“模式”列表。例1、將6molA氣體和5molB氣體混合放入4L密閉容器中，發(fā)生下列反應(yīng)：3A(g)+B(g)2C(g)+xD(g)，經(jīng)過(guò)5min達(dá)到化學(xué)平衡，此時(shí)生成C為2mol，測(cè)得D的反應(yīng)速率為0.1mol/L·min，計(jì)算：①、x的值；②、平衡時(shí)B的轉(zhuǎn)化率；③、A的平衡濃度。3A(g)+B(g)2C(g)+xD(g)解：∵起變平mol650020.1×5×4133422①、∵2:x＝2:(0.1×5×4)∴x＝224例2、加熱N2O5時(shí)，發(fā)生下列兩個(gè)分解反應(yīng)：

N2O5N2O3＋O2，N2O3N2O＋O2；在1L密閉容器中加熱4molN2O5達(dá)到化學(xué)平衡時(shí)O2的濃度為4.50mol/L，N2O3的濃度為1.62mol/L，求其他各物質(zhì)的平衡濃度。解析：這是一個(gè)連續(xù)平衡的計(jì)算，計(jì)算思路為：第一個(gè)反應(yīng)的平衡量作為第二個(gè)反應(yīng)的起始量∴解：∵N2O5N2O3＋O2N2O3N2O＋O2起變平mol400

x

x

x4-x

x

x

x

0

xyyyx-yyx+yx–y=1.62x+y=4.50解得：

x=3.06moly=1.44mol

故：CN2O5=(4–3.06)mol/1L=0.94mol/LCN2O

=1.44mol/1L=1.44mol/L25例3、在密閉容器中，用等物質(zhì)的量的A和B發(fā)生下列反應(yīng)：A(g)+2B(g)2C(g)反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí)，若混合氣體中A和B的物質(zhì)的量之和與C的物質(zhì)的量相等，求B的轉(zhuǎn)化率解：∵A(g)+2B(g)2C(g)起變平nn0x2x2xn-xn-2x2x由題意可知：n-x+n-2x=2xx=0.4n解題的一般步驟：列出三欄數(shù)據(jù)根據(jù)題意列方程求解氣體反應(yīng)計(jì)算時(shí)經(jīng)常使用的推論：26基礎(chǔ)自學(xué)落實(shí)·重點(diǎn)互動(dòng)探究解析已知500℃時(shí)，K＝9，起始時(shí)c(CO)＝c(H2O)＝0.02mol·L－1，設(shè)平衡時(shí)CO轉(zhuǎn)化的濃度為x

mol·L－1設(shè)未知數(shù)確定三個(gè)量解題設(shè)問(wèn)題75%基礎(chǔ)自學(xué)落實(shí)·重點(diǎn)互動(dòng)探究學(xué)習(xí)小結(jié)01二月2023平衡移動(dòng)與反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率間的關(guān)系30思考：化學(xué)平衡是暫時(shí)的，一旦外界條件改變，原有的固定的各種數(shù)量關(guān)系皆會(huì)因平衡的移動(dòng)而發(fā)生改變，平衡移動(dòng)時(shí)反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率如何變化？這要根據(jù)具體反應(yīng)及引起平衡移動(dòng)等具體原因而定，不可一概而論。

31一、由于壓強(qiáng)改變而引起平衡正向移動(dòng)時(shí)，反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率必定增大。反之，平衡逆向移動(dòng)時(shí)，反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率必定減小。PS：1、這里的壓強(qiáng)改變方式指容積的變化。若為加壓，平衡正向移動(dòng)，則正反應(yīng)是一氣體體積縮小的反應(yīng)；若為減壓，平衡正向移動(dòng)，則正反應(yīng)是一氣體體積增大的反應(yīng)。2、若TV不變條件下，向平衡體系中加入惰性氣體，這時(shí)體系的總壓增大，但平衡不移動(dòng)，反應(yīng)物轉(zhuǎn)化率不變。因加入無(wú)關(guān)氣體后，由于體積不變，所以平衡體系中有關(guān)物質(zhì)的濃度沒(méi)有變，因而不影響原平衡。平衡移動(dòng)與反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率間的關(guān)系32AD例1：在一密閉容器中，反應(yīng)ｍA(ｇ)ｎB(ｇ)＋ｎC(ｇ)達(dá)平衡后，保持溫度不變，將容器容積壓縮到原來(lái)的一半，當(dāng)達(dá)到新的平衡時(shí)，B和C的濃度均是原來(lái)的2.2倍，則錯(cuò)誤的為：（）A.平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng)了B.物質(zhì)A的轉(zhuǎn)化率增加了C.物質(zhì)C的質(zhì)量分?jǐn)?shù)增加了D.ｍ＜2ｎ33練習(xí)：恒溫下,反應(yīng)aX(g)bY(g)+cZ(g)達(dá)到平衡后,把容器體積壓縮到原來(lái)的一半且達(dá)到新平衡時(shí),X的物質(zhì)的量濃度由0.1mol/L增大到0.19mol/L,下列判斷正確的是:（）

A.a＞b+cB.a＜b+c

C.a＝b+cD.a＝b=c

A34二：由于溫度改變而引起平衡正向移動(dòng)時(shí)，反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率必定增大。反之，平衡逆向移動(dòng)時(shí)，反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率必定減小。PS：當(dāng)溫度升高，平衡正向移動(dòng)，則正反應(yīng)是一吸熱的反應(yīng)；若為降溫，平衡正向移動(dòng)，則正反應(yīng)是一放熱的反應(yīng)；無(wú)論哪種情況，由于反應(yīng)物的初始量未變，將會(huì)有更多的反應(yīng)物轉(zhuǎn)化為生成物。35例2：（99上海）可逆反應(yīng)：3A(g)3B(?)+C(?)-Q，隨著溫度升高，氣體平均相對(duì)分子質(zhì)量有變小趨勢(shì)，則下列判斷正確的是（）A.B和C可能都是固體B.B和C一定都是氣體C.若C為固體，則B一定是氣體D.B和C可能都是氣體CD36三、由于增大反應(yīng)物濃度（TV不變）引起平衡移動(dòng)時(shí)，有以下幾種情況：1、對(duì)于反應(yīng)物只有一種的可逆反應(yīng)（并規(guī)定起始時(shí)只有反應(yīng)物）：

aA(g)bB(g)+cC(g)⑴、若反應(yīng)前后氣體分子數(shù)不變，即a=b+c，增加反應(yīng)物的濃度時(shí)，平衡等效。反應(yīng)物轉(zhuǎn)化率不變：如2HI(g)H2(g)+I2(g)，則無(wú)論增大或減小HI的濃度，相當(dāng)于對(duì)體系加壓或減壓，平衡不移動(dòng)，HI的轉(zhuǎn)化率都不改變。37⑵若反應(yīng)后氣體分子數(shù)減少、即a>b+c，增大反應(yīng)物濃度，平衡正向移動(dòng)。反應(yīng)物轉(zhuǎn)化率變大：如2NO2（g）N2O4（g），則增大NO2的濃度，相當(dāng)于對(duì)體系加壓，平衡有利于氣體體積縮小的方向移動(dòng)，即有利于正向。NO2的轉(zhuǎn)化率增大。例：在一定溫度下，向容積固定不變的密閉容器中充入amolNO2發(fā)生如下反應(yīng)2NO2（g）N2O4（g），達(dá)平衡后再向容器中充入amolNO2

，達(dá)到新平衡后，與原來(lái)的平衡比較錯(cuò)誤的是（）A、相對(duì)平均分子質(zhì)量增大B、NO2的轉(zhuǎn)化率提高C、體系的顏色變深D、NO2的質(zhì)量分?jǐn)?shù)增大D39⑶若反應(yīng)后氣體分子數(shù)增大，即a<b+c，增大反應(yīng)物濃度，平衡有利于逆方向。反應(yīng)物轉(zhuǎn)化率變小：如2NH3N2+3H2，則增大NH3的濃度，也相當(dāng)于將原體系加壓，平衡向氣體體積縮小的方向移動(dòng)，即逆向移動(dòng)。NH3的轉(zhuǎn)化率減小。40例4：將裝有1molNH3的密閉容器加熱，部分NH3分解后達(dá)到平衡，此混合氣體中NH3的體積分?jǐn)?shù)為x%；若在同一容器中最初充入的是2molNH3，密封、加熱到相同溫度，反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí)，設(shè)此時(shí)混合氣體中NH3的體積分?jǐn)?shù)為y%。則x和y的正確關(guān)系是（）Ａ.ｘ＞ｙＢ.ｘ＜ｙＣ.ｘ=ｙＤ.ｘ≥ｙA三、由于增大反應(yīng)物濃度（TV不變）引起平衡移動(dòng)時(shí)，有以下幾種情況：2、對(duì)于反應(yīng)物（不考慮固體反應(yīng)物）不只一種的可逆反應(yīng)：mA(g)+nB(g)pC(g)+qD(g)⑴、當(dāng)只增加反應(yīng)物之一的濃度時(shí)，該反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率降低，而另一反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率則增大。如：N2+3H22NH3平衡時(shí)增加N2的濃度，平衡正向移動(dòng)，H2的轉(zhuǎn)化率增大而N2的轉(zhuǎn)化率降低。即：濃度增大的反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率降低，而另一反應(yīng)物轉(zhuǎn)化率則升高。42⑵若兩反應(yīng)物的濃度按同比例增大，這時(shí)相當(dāng)于將兩個(gè)一樣的平衡加壓，平衡將向氣體體積減小的方向移動(dòng)，若m+n>p+q，則兩反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率均增大，若m+n<p+q，則兩反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率均減小。練習(xí)：1.一定溫度下，將amolPCl5通入一個(gè)容積不變的密閉容器中，達(dá)到如下平衡：PCl5(g)PCl3(g)+Cl2(g)，測(cè)得平衡混合氣體的壓強(qiáng)為P1，此時(shí)維持溫度不變，再向容器中通入amolPCl5，再達(dá)平衡時(shí)測(cè)得平衡混合氣體的壓強(qiáng)為P2，則P