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第二章 化学反应与能量
第2节 化学平衡
第2课时 化学平衡常数
【思考】能否从定量的角度描述化学反应的限度呢？
大量实验数据研究基础上，人们发现可用化学平衡常数来定量描述反应的限度
知识回顾 温故知新
一正一逆再看比例变量不变
我们知道可逆反应到达平衡状态判断的方法
:
定性
判断平衡状态的证据：
1.起始浓度是否相同？
2.反应途径是否相同？
3.平衡时反应物浓度与生成物浓度之间有什么关系？与方程式有什么联系？
活动1 ：从表中尝试能获得化学平衡体系中数据,思考讨论以下问题：
结论：
①在 457.6℃时，
c2 为常数c((HH2 )· c(I2)
从表中尝试能获得化学平衡体系中反应物浓度与生成物浓度之间有什么关系
对其它平衡体系的数据进行分析，都有类似的浓度关系式。
②该常数与反应的起始浓度大小无关
③该常数与平衡建立的途径无关
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（简称平衡常数），符号用 “ K ”表示。
2.表达式： 例 mA + nB pC + qD
生成物浓度幂之积
反应物浓度幂之积
其中c为各组分的
平衡时浓度;
注：固体、纯液体 不列入表达式
一. 化学平衡常数
cp(C) ·cq(D)
cm(A) ·cn(B)
K =
=
a. K值越大 ，表示正反应进行的程度越大 ，反应物转化率也越大；
b. 一般当K＞105时 ，该反应进行得基本完全。
一般当K < 10-5时 ，就认为反应很难进行。
化学方程式
298K 平衡常数 K
F2+H2 = 2HF
6.5×1095
Cl2+H2 =2HCl
2.57×1033
Br2+H2 =2HBr
1.91×1019
I2+H2 2HI
8.67×102
K 值越大，说明平衡体系中生
成物的比例越大，正反应进行的 程度越大 ，即该反应进行得越完 全 ，反应物的转化率越大。
生成物浓度幂之积
反应物浓度幂之积
活动2 ：结合下表数据和平衡常数的表达式，分析讨论化学平衡常数的意义
一. 化学平衡常数
3.化学平衡常数意义:
K =
向正向进行 向逆向进行
起点 V正>V逆 平衡状态 V正> Q
QK 多退少补，直到平衡
对于一般的可逆反应： mA(g) + nB(g) = pC(g) + qD(g)
在任意状态时 ，生成物与反应物浓度幂之积的比值称为浓度商，用 Q表示：
任何可逆反应的终 极目标都是使 Q=K
一. 化学平衡常数
其中c为任意时刻的浓度
其中c为平衡时的平浓度
4.判断反应进行的方向
高炉炼铁中发生的基本反应如下: FeO(s)+CO(g) Fe(s)+CO2(g) (条件省略)。
已知1100℃ , K=0.263，某时刻测得高炉中c(CO2)=0.025mol·L-1，
c(CO)=0.1mol·L-1 在这种情况下： Q (1)该反应是否处于平衡状态_ __(填“是”或“否”)； =0. 25
(2)此时反应会向___正_向_进行？（填“正向”或“逆向”）；
(3)此时化学反应速率是ν正 大于 ν逆(填“大于” 、“小于”或“等于”)。
Q＜K ，反应向正方向进行
活动3 ：写出下列各反应的平衡常数K 的表达式：
(1)2NO2(g) N2O4(g)
(2) CaCO3(s) CaO( s)+CO2(g) K= c(CO2)
(3)3Fe(s)＋4H2O(g) Fe3O4(s)＋4H2(g)
(4)Cr2O72-(aq)+H2O(l) 2CrO42-(aq.)+2H+(aq) K = c ( rO( ) ( H)+)
(6)FeCl3(aq) + 3KSCN(aq) Fe(SCN)3 (aq)+ 3KCl(aq)
-
2
2
r
2
O
c
C
42
(5)C2H5OH(l)＋CH3COOH(l) CH3COOC2H5(l)＋H2O(l) 2 7
5.书写平衡常数关系式的规则
(1) 纯固体、纯液体，由于其浓度可看作常数“1”,不列入平衡常数的表达式中 ！ 例如： CaCO3(s) CaO( s)+CO2(g) K= c(CO2)
(2)对于水的处理要分情况
①气态水H2O(g)或非水溶液以及有机反应，水应该写在常数表达式中。
②水为溶剂的稀溶液中反应，如水参加，水的浓度视为常数不必写在常数表达式中。
(3)离子反应先写离子方程式 ，再写平衡常数公式。
一. 化学平衡常数
② N2(g) + H2(g) NH ① N + 3H2 2NH3 ③ 2NH3 N2 + 3H2 活动5 ：下列三个反应的平衡常数K之间有什么关系
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。
①2NO(g) + O2(g) 2NO2(g)
②2NO2(g) N2O4 (g)
③2NO(g) +O2(g) N2O4 (g)
K3 = K1 △H的关系 K
2
③若干方程式相加(减) ，则总反应的
平衡常数等于分步平衡常数之积(商)。
活动4 ：写出下列反应的平衡常数K并总结规律
6.化学平衡常数与方程式的关系
K1 = 1/K3 = K22
△H的关系
三者之间的关系：
表2 H2 (g) + I2 (g) 2HI(g) △ H<0
序号 起始浓度 (×10－2 mol·L-1) 平衡常数(K )
c(H2) c(I2) c(HI) 457.6 ℃ 425.6 ℃
25 ℃
1 1.19 7 0.694 0 48.38 54.51
867
2 0 0 1.287 48.71 54.42
867
表1 温度298K
化学方程式
平衡常数 K
F2 +H2 = 2HF
6.5 × 1095
Cl2 +H2 =2HCl
2.57 × 1033
Br2 +H2 =2HBr
1.91 × 1019
I2 +H2 2HI
8.67 × 102
化学平衡常数K与反应热有什么关系呢？K大小受什么因素影响？
活动6 ：请根据表1、2数据，分析讨论影响平衡常数的因素。
化学方程式
(298K )平衡常数 K
F2 +H2 = 2HF
6.5 × 1095
Cl2 +H2 =2HCl
2.57 × 1033
Br2 +H2 =2HBr
1.91 × 1019
I2 +H2 2HI
8.67 × 102
7.化学平衡常数的影响因素----物质的性质
活动6 ：请根据表数据，分析影响平衡常数的因素。
结论：平衡常数的大小，与反应中物质的性质有关（内因）。
序号 起始浓度 ( ×10－2 mol·L-1 ） 不同温度下的平衡常数(K )
c(H2) c(I2) c(HI) 457.6 ℃ 425.6 ℃
25 ℃
1 1.197 0.694 0 48.38 54.51
867
2 0 0 1.287 48.71 54.42
867
结论1 ：对一个具体的平衡体系， 化学平衡常数只与温度有关！
放热反应 (ΔH＜0）：T升高，K减小； T降低，K增大。
吸热反应(ΔH＞0）：T升高，K增大； T降低，K减小。
7.化学平衡常数的影响因素----温度
活动6 ：请根据表数据，分析影响平衡常数的因素。
H2 (g) + I2 (g) 2HI(g) △ H<0
结论2 ：
c(CO)·c(H2
(1)K的表达式为： O) ；
(2)该反应为 吸热 反应（“吸热”或“放热”）；
(3)若c(CO2) ·c(H2)=c(CO) ·c(H2O) ，此时温度为 830℃
； 1200
(4)在上述温度______℃时，反应物转化率最大。
在一定体积密闭容器中，进行如下反应CO2(g)+H2(g) CO(g) +H2O(g) ，其
平衡常数K和温度t的关系如下：
t/ C 700 800 830 1000
1200
k 0.6 0.9 1.0 1.7
2.6
c(CO2)·c(H2)
例1：在某温度下，将H2和I2各0.1mol 的混合物充入10 L的密闭容器中，充分
反应，达到平衡后c(H2)=0.008 0 mol/L。（1）求该反应的平衡常数。
【解析】（ 1 ） H2 + I2 2HI
①列三段 起始浓度/mol·L-1 0.010 0.010 0
②填数字 变化浓度/mol·L-1 0.002 0 0.002 0 0.004 0
③列等式 平衡浓度/mol·L-1 0.008 0 0.008 0 0.004 0
二. 化学平衡常数的相关计算
16
解之得 x=0.004 0 mol/L
平衡时 c(H2)=c(I2)=0.016 mol/L c(HI)=0.008 0 mol/L
（2）在上述温度下，该容器中若通入H2和I2蒸汽各0.2 mol，试求达到平衡状态时各物质的浓度。
解：（2）设反应中转化（或消耗）了xmol/L的氢气
H2 + I2
2HI
起始浓度/mol·L-1 0.020 0.020
0
变化浓度/mol·L-1 x x
2x
①列三段②填数字
③列等式
平衡浓度/ mol·L-1 0.020-x 0.020-x 2x
例2：在容积不变的密闭容器中，将2.0 mol CO与10 mol H2O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。
解：设达到平衡时CO转化为CO2 的物质的量为x mol，容器的容积为y L。
起始浓度/mol L-1 变化浓度/mol L-1平衡浓度/mol L-1
CO(g)+ H2O(g) CO2(g) +H2(g)
2.0/y 10/y 0 0
x/y x/y x/y x/y
(2.0-x)/y (10-x)/y x/y x/y
K= c(CO2)□c(H2)
c(H2O) c(CO2)
CO转化为CO2 的转化率为：
c(CO) : c(H2O) = 1:4 时
CO + H2O CO2 + H2
起始c 1 4 0 0
转化c -x -x +x +x
平衡c 1-x 4-x x x
解得 x = 0.8 α(CO)= 80%
α(H2O)= 20%
c(CO) : c(H2O) = 1:1 时
CO + H2O CO2 + H2
起始c 1 1 0 0
转化c -x -x +x +x
平衡c 1-x 1-x x x
解得 x = 0.5 α(CO)= 50% α(H2O)= 50%
【课堂练习】 已知CO(g) +H2O(g) = CO2 (g) +H2 (g) 800℃时K=1 ；求恒
温恒容体系中，用c(CO):c(H2O)=1:1或1:4开始，达到平衡时CO和H2O(g)
【结论】 增大一种反应物的浓度，能提高另一种反应物的转化率，而本身的转化率减小
的转化率。
判断反应进行的程度
意义 判断可逆反应是否达平衡
通过Q与K的关系预测反应进行的方向
符号表达
Q = K 平衡状态；Q < K 反应正向进行；Q > K 反应逆向进行。
化学反应限度
课堂小结
化学平衡常数
温度。升温，吸热反应的K 增大，放热反应的K 减小。
影响因素
l
定量表征

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