第二節(jié)化學平衡第2課時（課件）-高二化學精品課堂（人教版2019選擇性必修1）

第二節(jié)化學平衡第2課時第二章化學反應速率與化學反應平衡授課人：化學平衡常數(shù)的應用2化學平衡常數(shù)1本節(jié)重點本節(jié)難點在一定溫度下，化學平衡體系中反應物濃度與生成物濃度之間有什么關系呢？示例分析表1800℃時反應體系中各物質(zhì)的濃度序號起始時的濃度平衡時的濃度平衡時(×10-2mol·L-1)(×10-2mol·L-1)c(CO)c(H2O)c(CO2)c(H2)c(CO)c(H2O)c(CO2)c(H2)111000.50.50.50.5213000.252.250.750.7530.2530.750.750.212.960.790.79化學平衡常數(shù)CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)示例：800℃，在容積不變的密閉容器中發(fā)生反應：c(CO)?c(H2O)c(CO2)?c(H2)

一定溫度下，表1中的反應達到化學平衡狀態(tài)時，生成物濃度的乘積與反應物濃度的乘積的比值是一個定值該結(jié)論適用于其他可逆反應嗎？化學平衡常數(shù)序號起始時的濃度(×10-3mol·L-1)平衡時的濃度(×10-3mol·L-1)平衡時c(H2)c(I2)c(HI)c(H2)c(I2)c(HI)111.976.94405.6170.59412.70212.289.96403.8411.52416.87312.018.40304.5800.97314.8640015.201.6961.69611.8150012.871.4331.43310.0060037.774.2134.21329.34示例分析H2(g)+I2(g)2HI(g)示例分析示例：457.6℃，在容積不變的密閉容器中發(fā)生反應：380628823335410648701653是定值c(CO2)?

c(H2)c(CO)?

c(H2O)不是定值CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)H2(g)+I2(g)2HI(g)c

(HI)c(H2)?

c(I2)比較兩個反應，思考：計算結(jié)果的不同可能跟什么因素有關？需要考慮化學計量數(shù)？H2(g)+I2(g)2HI(g)c

(HI)c(H2)?

c(I2)2×化學平衡常數(shù)序號起始時的濃度(×10-3mol·L-1)平衡時的濃度(×10-3mol·L-1)平衡時c(H2)c(I2)c(HI)c(H2)c(I2)c(HI)111.976.94405.6170.59412.70212.289.96403.8411.52416.87312.018.40304.5800.97314.8640015.201.6961.69611.8150012.871.4331.43310.0060037.774.2134.21329.34示例分析H2(g)+I2(g)2HI(g)示例分析示例：457.6℃，在容積不變的密閉容器中發(fā)生反應：761357646669821197403306再次比較兩個反應，如果將反應的書寫形式改變，會出現(xiàn)什么結(jié)果呢？是定值c(CO2)?

c(H2)c(CO)?

c(H2O)CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)H2(g)+I2(g)2HI(g)H2(g)+I2(g)HI(g)+HI(g)c

(HI)?c

(HI)

c(H2)?

c(I2)是定值嗎？c

(HI)?c

(HI)

c(H2)?

c(I2)是定值？即c2

(HI)

c(H2)?

c(I2)化學平衡常數(shù)序號起始時的濃度(×10-3mol·L-1)平衡時的濃度(×10-3mol·L-1)平衡時c(H2)c(I2)c(HI)c(H2)c(I2)c(HI)111.976.94405.6170.59412.70212.289.96403.8411.52416.87312.018.40304.5800.97314.8640015.201.6961.69611.8150012.871.4331.43310.0060037.774.2134.21329.34示例分析H2(g)+I2(g)2HI(g)示例分析示例：457.6℃，在容積不變的密閉容器中發(fā)生反應：在一定溫度下，以化學計量數(shù)為指數(shù)，生成物平衡時濃度冪之積與反應物平衡時濃度冪之積的比值是一個定值(扣除實驗誤差)該結(jié)論適用于其他可逆反應嗎？我又來了。。?；瘜W平衡常數(shù)示例驗證示例：500℃，在容積不變的密閉容器中發(fā)生反應：3H2(g)+N2(g)2NH3(g)序號平衡時的濃度/(

mol·L-1)平衡時c(H2)c(N2)c(NH3)11.150.750.26120.511.000.08731.351.150.41242.431.851.2751.470.750.3766.00×10－2

5.98×10－2

5.71×10－2

5.93×10－2

6.08×10－2

科學家們通過大量數(shù)據(jù)驗證，證明了上述結(jié)論成立，計算得出的定值稱為化學平衡常數(shù)，用K來表示?；瘜W平衡常數(shù)K為常數(shù)，稱為化學平衡常數(shù)，簡稱平衡常數(shù)K

＝cp(C)?

cq(D)

cm(A)?

cn(B)對于一般的可逆反應

m

A(g)+n

B(g)p

C(g)+q

D(g)在一定溫度下達到化學平衡時，各物質(zhì)的濃度滿足的數(shù)學關系式為：化學平衡常數(shù)【例1】寫出下列可逆反應的平衡常數(shù)表達式。c2(NH3)K1＝c(N2)?c3(H2)

N2(g)

+3H2(g)2NH3(g)2NH3(g)N2(g)

+3H2(g)反應01反應02N2(g)+H2(g)

NH3(g)1232反應03c2(NH3)K2＝c(N2)?c3(H2)

c(NH3)K3＝c1/2(N2)?c3/2(H2)

反應04Fe3O4(s)+4H2(g)3Fe(s)+4H2O(g)高溫c(N2)?c3(H2)

c2(NH3)K1＝c2(NH3)K2＝c(N2)?c3(H2)

c1/2(N2)?c3/2(H2)

c(NH3)K3＝以上所求的平衡常數(shù)K1和K2、K3之間存在什么關系呢？c2(NH3)c(N2)?c3(H2)

c2(NH3)×c(N2)?c3(H2)

K1?K2＝＝1(K3)2＝c(NH3)c1/2(N2)?c3/2(H2)

2＝K1K1＝K21＝

K32【例1】寫出下列可逆反應的平衡常數(shù)表達式。c2(NH3)K1＝c(N2)?c3(H2)

N2(g)

+3H2(g)2NH3(g)2NH3(g)N2(g)

+3H2(g)反應01反應02N2(g)+H2(g)

NH3(g)1232反應03c2(NH3)K2＝c(N2)?c3(H2)

c(NH3)K3＝c1/2(N2)?c3/2(H2)

反應04Fe3O4(s)+4H2(g)3Fe(s)+4H2O(g)高溫K＝c4(H2O)c4(H2)書寫平衡常數(shù)表達式的注意事項化學平衡常數(shù)(注意：若化學反應為離子反應，書寫其化學平衡常數(shù)時應先改寫成離子方程式再進行書寫)表達式中的各物質(zhì)的濃度必須為平衡濃度平衡常數(shù)表達式與化學方程式的書寫一一對應(注意：非水溶液中發(fā)生的反應，若有水參加或生成，則此時水的濃度不可視為常數(shù)，應寫進平衡常數(shù)的表達式中)固體、液體純物質(zhì)的濃度視為常數(shù)，在表達式中不出現(xiàn)有氣體參與的反應，也可以用平衡分壓(總壓乘以各物質(zhì)的物質(zhì)的量分數(shù))表示平衡常數(shù)平衡常數(shù)受哪些因素影響？我又雙叒叕來了。。?；瘜W平衡常數(shù)數(shù)據(jù)分析H2(g)+I2(g)2HI(g)示例：在容積不變的密閉容器中發(fā)生反應：序號起始濃度(×10-2mol·L-1)不同溫度下的平衡常數(shù)(K)c(H2)c(I2)c(HI)457.6℃425.6℃25℃11.1970.694048.3854.5186721.2280.996048.6154.6286731.2010.840049.5454.218674001.52048.4854.108675001.28748.7154.42867判斷可逆反應熱效應化學平衡常數(shù)數(shù)據(jù)分析結(jié)論：平衡常數(shù)不受濃度的影響，受溫度影響升高溫度，吸熱反應的平衡常數(shù)增大，放熱反應的平衡常數(shù)減小降低溫度，吸熱反應的平衡常數(shù)減小，放熱反應的平衡常數(shù)增大化學平衡常數(shù)數(shù)據(jù)分析結(jié)論：平衡常數(shù)不受濃度的影響，受溫度影響體系壓強改變會影響平衡常數(shù)嗎？壓強改變可能會影響體系中物質(zhì)的濃度，而濃度的改變不影響平衡常數(shù)。因此壓強不影響平衡常數(shù)的大小化學平衡常數(shù)數(shù)據(jù)分析H2(g)+X2(g)2HX(g)示例：25℃時，生成鹵化氫反應的平衡常數(shù)化學方程式平衡常數(shù)(K)F2(g)+H2(g)2HF(g)6.5×1095Cl2(g)+H2(g)2HCl(g)2.57×1033Br2(g)+H2(g)2HBr(g)1.91×1019I2(g)

+H2(g)2HI(g)8.67×102平衡常數(shù)的大小，與反應中物質(zhì)的性質(zhì)有關影響化學平衡常數(shù)的因素化學平衡常數(shù)反應中物質(zhì)的性質(zhì)內(nèi)因?qū)τ谕豢赡娣磻?，化學平衡常數(shù)只與溫度有關外因化學平衡常數(shù)的應用化學平衡常數(shù)的大小反映了化學反應進行的程度(也叫反應的限度)K

＝cp(C)?

cq(D)

cm(A)?

cn(B)m

A(g)+n

B(g)p

C(g)+q

D(g)結(jié)合平衡常數(shù)的表達式思考，K的大小表示什么含義？K值越大，表示反應進行得越完全，平衡時反應物的轉(zhuǎn)化率越大。一般來說，對于同類型的化學反應，K≥105時可認為該反應進行得基本完全了K值越小，表示反應進行得越不完全，平衡時反應物的轉(zhuǎn)化率越小?？梢哉f，化學平衡常數(shù)是在一定溫度下一個反應本身固有性質(zhì)的定量體現(xiàn)化學平衡常數(shù)的大小反映的是反應進行的程度大小，并不涉及反應時間和化學反應速率。也就是說，某個化學反應的平衡常數(shù)很大，可能化學反應速率卻很小【例1】將0.1molCO與0.1molH2O氣體混合充入10L密閉容器中，加熱到800℃，充分反應達到平衡后，測得CO的濃度為0.005mol·L-1。(1)求該反應的平衡常數(shù)及平衡時CO的轉(zhuǎn)化率?！窘狻恳李}意可知：起始時c(CO)＝c(H2O)

＝

mol·L-1，平衡時c(CO)＝

mol·L-1，變化量c(CO)＝

0.005mol·L-1

CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)起始濃度/(mol·L-1)

00變化濃度/(mol·L-1)

平衡濃度/(mol·L-1)

0.005K＝＝＝1c(CO2)?

c(H2)c(CO)?

c(H2O)

0.005×0.0050.005×0.005CO的轉(zhuǎn)化率為：×100%

＝50%0.005mol·L-10.01mol·L-1起始濃度/(mol·L-1)

00變化濃度/(mol·L-1)

x

平衡濃度/(mol·L-1)

－x

【例1】將0.1molCO與0.1molH2O氣體混合充入10L密閉容器中，加熱到800℃，充分反應達到平衡后，測得CO的濃度為0.005mol·L-1。(2)在上述溫度下，CO的量不變，將氣態(tài)H2O的投料改為0.3mol，達到平衡時，CO的濃度為多少？CO的轉(zhuǎn)化率為多少？【解】依題意可知：起始時c(CO)＝

mol·L-1

，c(H2O)

＝

mol·L-1CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)xxx設達到平衡狀態(tài)時CO濃度的變化量為xmol·L-1－

xxxK＝＝c(CO2)?

c(H2)c(CO)?

c(H2O)＝1

x2(0.01?x)?(0.03?x）x＝

(平衡常數(shù)只與溫度有關)CO的轉(zhuǎn)化率為：＝75%×100%0.0075mol·L-1

0.01mol·L-1【例1】將0.1molCO與0.1molH2O氣體混合充入10L密閉容器中，加熱到800℃，充分反應達到平衡后，測得CO的濃度為0.005mol·L-1。(2)在上述溫度下，CO的量不變，將氣態(tài)H2O的投料改為0.3mol，達到平衡時，CO的濃度為多少？CO的轉(zhuǎn)化率為多少？投料濃度不影響化學反應的平衡常數(shù)，改變投料濃度后，平衡時物質(zhì)的轉(zhuǎn)化率會改變序號起始濃度/(mol·L-1)平衡時CO的轉(zhuǎn)化率CO(g)H2O(g)10.010.0150%20.010.0375%根據(jù)平衡常數(shù)計算平衡時各物質(zhì)的濃度及反應物的轉(zhuǎn)化率化學平衡常數(shù)應用同一溫度下，同一反應投料方式1投料方式2投料方式3轉(zhuǎn)化率可能不同，平衡常數(shù)(K

)相同化學平衡1化學平衡2化學平衡3【例1】將0.1molCO與0.1molH2O氣體混合充入10L密閉容器中，加熱到800℃，充分反應達到平衡后，測得CO的濃度為0.005mol·L-1。(3)在該溫度下，CO的量不變，將氣態(tài)H2O的投料改為0.375mol，反應一段時間后測得體系中CO的濃度為

mol·L-1，此時反應是否達到平衡狀態(tài)？起始濃度/(mol·L-1)0.010.037500變化濃度某時刻濃度【解】依題意可知：起始時c(CO)＝

mol·L-1，c(H2O)

＝0.0375mol·L-1，某時刻c(CO)＝

mol·L-1，減少了0.0075mol·L-1CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)K＝＝＝0.75c(CO2)?

c(H2)c(CO)?

c(H2O)0.0075×0.00750.0025×0.03＜1此時不是化學平衡狀態(tài)，反應在向正反應方向進行之中利用平衡常數(shù)判斷化學反應進行的方向化學平衡常數(shù)應用m

A(g)+n

B(g)p

C(g)+q

D(g)對于可逆反應：＝Q任意時刻，反應中各物質(zhì)的濃度冪之積的比值cp(C)?

cq(D)

cm(A)?

cn(B)濃度商達到化學平衡狀態(tài)時濃度商等于該溫度下的K同一溫度下：是否平衡或平衡移動的方向，可用該時刻濃度商Q與K比較大小來判斷Q＝K

，處于化學平衡狀態(tài)Q

＜K

，向正反應方向進行Q

＞K

，向逆反應方向進行師承拉瓦錫拿破侖的科學顧問，化學伯爵西元1798年，拿破侖遠征埃及，聘任社會聲望佳與科學成就卓越的貝托萊，成為其科學顧問。在埃及期間，貝托萊偶然發(fā)現(xiàn)，碳酸鈉竟沉積在鹽湖周圍！基于對科學靈敏的認知，他覺察到這應該是高濃度的鹽在水體中緩慢蒸發(fā)造成的結(jié)果(Na2CO3+CaCl2→CaCO3+2NaCl)。于是西元1803年，貝托萊在其著作中，提出了『有些化學反應式不只有單向反應，也可以進行逆向反應』的觀點，這也是現(xiàn)今我們所稱之「可逆反應」的先驅(qū)。可逆反應的先驅(qū)1．下列關于化學平衡常數(shù)的敘述正確的是(

)A．化學平衡常數(shù)表示反應進行的程度，與溫度無關B．兩種物質(zhì)反應，不管怎樣書寫化學方程式，平衡常數(shù)均不變C．化學平衡常數(shù)等于某一時刻生成物濃度冪之積與反應物濃度冪之積的比值D．溫度一定，對于給定的化學反應，正、逆反應的平衡常數(shù)互為倒數(shù)D2．下列關于化學平衡常數(shù)的說法正確的是(

)A．在任何條件下，化學平衡常數(shù)不變B．當改變反應物的濃度時，化學平衡常數(shù)會發(fā)生改變C．化學平衡常數(shù)K與溫度、反應物濃度、體系的壓強有關D．由化學平衡常數(shù)K可以推斷一個可逆反應進行的程度D編號反應平衡常數(shù)反應熱