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(共26张PPT)
第二单元　化学反应的方向与限度
课时3　化学平衡常数
专题2　化学反应速率与化学平衡
[学习目标]
1.通过化学平衡状态时的浓度数据分析，认识化学平衡常数的含义。
2.构建化学平衡常数与平衡转化率相关计算的思维模型(三段式法)，理清计算的思路，灵活解答各类问题。
【化学小剧场】化学平衡常数
化学平衡状态是在一定条件下可逆反应进行的最大限度。在生产和科学实验中，人们 常常需要知道，当一个可逆反应达到化学平衡状态时，有多少反应物转化成了生成物，反应物和生成物的浓度之间又有怎样的定量关系。
引入新课
二氧化氮、四氧化二氮的相互转化是一个可逆反应：
如果用不同起始浓度的二氧化氮或四氧化二氮进行反 应，平衡后得到以下实验数据。
二氧化氮-四氧化二氮体系中各物质的物质的量浓度（25 ℃）
2NO2(g)　　 N2O4(g)
一、化学平衡常数
1．化学平衡时各物质浓度的关系
1.08
1.38
1.61
3.89
1.71×102
1.72×102
1.70×102
1.70×102
无论该反应从正向开始还是从逆向开始，平衡时只要温度一定，的值近似相等。
无论反应物或生成物的浓度如何改变，平衡时只要温度一定，的值近似相等。
一、化学平衡常数
2.化学平衡常数的概念与表达式
在一定温度下，可逆反应aA＋bB 　 cC＋dD，达到平衡后
是一个定值
我们把这个定值称作该反应的化学平衡常数，简称平衡常数，用K表示。
即K＝
固体、纯液体、水溶液中水的浓度可视为定值，不列入表达式。
一、化学平衡常数
3.平衡常数的意义
平衡常数的大小能说明反应进行的程度(也叫反应的限度)。
K值越大，反应进行得越完全，当K>105时，该反应进行得基本完全了。
K值越小，反应进行得越不完全，当K<10-5时，该反应很难发生。
反应进行程度依次减小
部分可逆反应的平衡常数表达式
内因：不同的化学反应及化学方程式的书写形式是决定化学平衡常数的主要因素。
一、化学平衡常数
4.化学平衡常数的影响因素
合成氨反应的平衡常数与温度的关系
外因：在化学方程式一定的情况下，K只受温度影响。
平衡常数随反应温度的变化而变化，在使用平衡常数时应注明温度。
一、化学平衡常数
4.化学平衡常数的影响因素
已知：N2(g)＋3H2(g)　　2NH3(g)　ΔH<0的平衡常数与温度的关系如下：
①放热反应，温度升高，K值减小；
②吸热反应，温度升高，K值增大。
(1)浓度、温度变化时，平衡常数都会改变
(2)K值越大，表明可逆反应正向进行的程度越大
(3)K值越大，该可逆反应的速率越快
(4)K值越大，反应越容易进行
×
√
×
×
1.正误判断
一、化学平衡常数
思考交流
思考交流
2.写出下表中各反应的平衡常数表达式：
化学方程式 平衡常数表达式
2NO2(g) N2O4(g)
3Fe(s)＋4H2O(g) Fe3O4(s)＋4H2(g)
Br2＋H2O H＋＋Br－＋HBrO
一、化学平衡常数
结合上表回答下列问题：
(1)书写化学平衡常数表达式有哪些注意事项？
①化学平衡常数表达式中各物质的浓度必须是平衡时的浓度，且不出现固体、纯液体和水溶液中水的浓度。
②化学平衡常数表达式与化学方程式的书写方式有关。若反应方向改变、化学计量数等倍扩大或缩小，化学平衡常数都会相应改变。
(2)结合平衡常数表达式分析，平衡常数的大小与正向反应进行的程度有何关系？
对于一个具体的反应，平衡常数越大，说明平衡体系中生成物所占的比例越大，它的正向反应进行的程度越大，即该反应进行得越完全。
一、化学平衡常数
思考交流
K值越大，表示反应进行得越完全
K值越小，表示反应进行得越不完全
3.已知在一定温度下，下列各反应的焓变和平衡常数如下：
①C(s)＋CO2(g) 2CO(g)　ΔH1　K1
②CO(g)＋H2O(g) H2(g)＋CO2(g)　ΔH2　K2
③C(s)＋H2O(g) CO(g)＋H2(g)　ΔH3　K3
则ΔH1、ΔH2、ΔH3三者关系为ΔH3＝___________，K1、K2、K3三者关系为K3＝________。
ΔH1＋ΔH2
K1·K2
一、化学平衡常数
思考交流
一、化学平衡常数
归纳总结
(1)化学平衡常数表达式书写注意事项
①表达式中各物质的浓度是平衡时的浓度，不出现固体、纯液体或水溶液中水的浓度。
②表达式与化学方程式的书写有关。若反应方向改变、化学计量数等倍扩大或缩小，化学平衡常数都会相应改变。
(2)已知两反应的平衡常数分别为K1、K2
①两反应相加，总反应的平衡常数K=K1·K2。
②两反应相减，总反应的平衡常数K=。
对于可逆反应：aA＋bB cC＋dD
注意　平衡转化率与平衡常数均能表示一定温度下某反应的限度，但平衡常数不直观，转化率能更直观地表示。
二、平衡转化率及简单计算
1．平衡转化率
(1)含义：该物质在反应中已转化的量(如物质的量、物质的量浓度等)与该物质起始总量的比值。
(3)表达式
(2)意义：
表示在一定温度和起始浓度下反应进行的限度。
aA(g)＋bB(g) cC(g)＋dD(g)
c始/(mol·L－1)　 n1　　 n2　　 　 0　　　0
Δc/(mol·L－1)　 x　　　 　　　
c平/(mol·L－1)　n1－x　
二、平衡转化率及简单计算
2．计算的一般思路和方法
(1)计算模型——三段式法
(2)解题思路
二、平衡转化率及简单计算
(2)反应物的转化率＝
二、平衡转化率及简单计算
3．基本计算关系
(1)各物质的物质的量浓度变化量之比＝物质的量变化量之比＝化学计量数之比。
(3)反应物的产率＝
(4)平衡时B组分的体积分数＝平衡时B组分的物质的量分数＝
1.反应SO2(g)＋NO2(g) SO3(g)＋NO(g)，若在一定温度下，将物质的量浓度均为2 mol·L－1的SO2(g)和NO2(g)注入一密闭容器中，当达到平衡状态时，测得容器中SO2(g)的转化率为50%，计算：
(1)在该温度下，此反应的平衡常数。
二、平衡转化率及简单计算
思考交流
第一步，列三段式
SO2(g)＋NO2(g) SO3(g)＋NO(g)
起始浓度/(mol·L－1)　2　　　 2　　　　0　　　 0
变化浓度/(mol·L－1)　1　　　 1　　　　1　　　 1
平衡浓度/(mol·L－1)　1　　　 1　　　　1　　　 1
第二步，算常数
二、平衡转化率及简单计算
思考交流
当达到平衡状态时，测得容器中SO2(g)的转化率为50%，所以SO2(g)的变化浓度为1 mol·L－1。
(2)若相同条件下，SO2(g)的起始浓度增大到3 mol·L-1，NO2(g)的起始浓度仍为2 mol·L-1，则SO2(g)、NO2(g)的转化率变为多少？
相同条件下，若SO2(g)的起始浓度增大到3 mol·L-1，NO2(g)的起始浓度仍为2 mol·L－1，设SO2(g)的变化浓度为x mol·L-1，则
SO2(g)＋NO2(g) SO3(g)＋NO(g)
起始浓度/(mol·L－1)　　3　　 2　　　　 0　　　 0
变化浓度/(mol·L－1)　　x　　 x　　　　 x　　　 x
平衡浓度/(mol·L-1)　3－x　 2－x　　 x　　　 x
二、平衡转化率及简单计算
思考交流
(3)对比(1)与(2)中的数据，增大SO2的浓度，SO2与NO2的平衡转化率如何变化？
由数据知：增大SO2的浓度，可提高NO2的平衡转化率，但其本身的平衡转化率降低。
(4)试想，增大NO2的浓度，SO2与NO2的平衡转化率又如何变化？
同理：增大NO2的浓度，SO2的平衡转化率升高，NO2的平衡转化率降低。
二、平衡转化率及简单计算
思考交流
二、平衡转化率及简单计算
思考交流
2.在830 ℃时，发生反应：CO(g)+H2O(g)　　CO2(g)+H2(g)　ΔH<0。
(1)①起始时，c(CO)=2 mol·L-1，c(H2O)=3 mol·L-1，平衡时CO的转化率为60%，水蒸气的转化率为　　　；K值为　　。
40%
1
　　CO(g) + H2O(g)　　CO2(g) + H2(g)
起始/(mol·L-1)　　2　　　 3　　　　 0　　　 0
变化/(mol·L-1)　2×60%　2×60% 2×60%　 2×60%
平衡/(mol·L-1)　 0.8　　　1.8　　　　1.2　　　1.2
α(H2O)=×100%=40%，K===1。
二、平衡转化率及简单计算
思考交流
②若只将起始c(H2O)改为6 mol·L-1，则平衡时水蒸气的转化率为　　　。
25%
温度不变，K值不变，设CO的转化浓度为x mol·L-1，则有
　　　　　　　CO(g)+H2O(g)　　CO2(g)+H2(g)
起始/(mol·L-1)　　2　　 6　　　　 0　　0
变化/(mol·L-1)　　x　　 x　　　　　x　　 x
平衡/(mol·L-1)　　2-x　 6-x　　　　 x　　 x
K==1，x=1.5，α(H2O)=×100%=25%。
二、平衡转化率及简单计算
思考交流
(2)若起始时c(CO)=a mol·L-1，c(H2O)=b mol·L-1，c平(H2)=c mol·L-1，则：
①a、b、c之间的关系式是　　　　。
②当a=b时，a=　　c。
c=
2
　　　　　　　　CO(g)+H2O(g)　　CO2(g)+H2(g)
起始/(mol·L-1)　　 a　　　b　　　　　0　　0
变化/(mol·L-1)　　 c　　　 c　　　　　c　　c
平衡/(mol·L-1)　　 a-c　　 b-c　　　 c　　c
K==1，c=。当a=b时，a=2c。
本节内容结束

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