化学平衡常数及计算 课件 2023-2024学年高二上学期化学人教版（2019）选择性必修1.pptx
第二章化学反应速率和化学平衡第二节化学平衡2.2.2化学平衡常数及计算1知道化学平衡常数的含义,会写化学平衡常数表达式。2能运用化学平衡常数(三段式计算)进行简单计算。3运用化学平衡常数判断反应进行的程度。学习目标457.6时反应体系H2(g)I2(g)2HI(g)中各物质的浓度数据起始时各物质的浓度/(molL1)平衡时各物质的浓度/(molL1)平衡时c(H2)c(I2)c(HI)c(H2)c(I2)c(HI)1.9701026.99410305.6171035.9361041.27010248.371.2281029.96410303.8411031.5241031.68710248.621.2011028.40310304.5801039.7331041.48610249.54001.5201021.6961031.6961031.18110248.49001.2871021.4331031.4331031.00010248.70003.7771024.2131034.2131042.93410248.50平均值48.702c(HI)c(H2)c(I2)2c(HI)c(H2)c(I2)思考1、分析上表，对于H2(g)I2(g)2HI(g),你得出什么结论?在一定温度下，是一个常数，用K表示2c(HI)c(H2)c(I2)该常数K与反应的起始浓度大小无关。该常数K与从正向还是从逆向建立平衡无关，即与平衡建立的途径无关。人们对其他化学平衡体系的数据进行分析，也发现了类似的关系,平衡常数的含义是什么？一、化学平衡常数1、概念在一定温度下，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(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)(固体和纯液体的浓度视为常数“1”，通常不计入平衡常数表达式中)1、请写出下表中各反应的平衡常数表达式并回答问题反应Kc1/2N2(g)+3/2H2(g)NH3(g)N2(g)+3H2(g)2NH3(g)2NH3(g)N2(g)+3H2(g)Fe0(s)+C0(g)Fe(s)+CO2(g)AgCl(s)Ag+(aq)+Cl-(aq)Cr2072-(aq)+H20 2Cr042-(aq)+2H+(aq)【练一练】3、化学平衡常数的意义(1)平衡常数的大小反映了化学反应进行的程度(也叫反应的限度)(2)K值越大，表示反应进行得越完全，反应物的转化率越大，产物的产率越大；当K105时，该反应就进行的基本完全了。K值越小，表示反应进行得越不完全，反应物的转化率越小，产物的产率越小，当K105时，该反应很难发生4、化学平衡常数的影响因素(1)内因：不同的化学反应及方程式的书写形式是决定化学平衡常数的主要因素(2)外因：在化学方程式一定的情况下，K只受温度影响，与反应物或生成物的浓度无关，与压强无关2、对于可逆反应:C(s)+CO2(g)2CO(g),在一定温度下,其平衡常数为K,下列条件的变化中,能使K发生变化的是()A.将C(s)的表面积增大B.增大体系压强C.升高体系温度D.使用合适的催化剂C【练一练】5、化学平衡常数表达式的书写(1)平衡常数表达式中，水(液态)的浓度、固体物质及纯液体的浓度不写(2)化学平衡常数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N2(g)3H2(g)2NH3(g)1/2N2(g)3/2H2(g)NH3(g)NH3(g)1/2N2(g)3/2H2(g)则：K1K22；K2K31；K1K321(3)若两反应的平衡常数分别为K1、K2若两反应相加，则总反应的平衡常数KK1K2若两反应相减，则总反应的平衡常数KK1/K2加乘，减除例1、已知450时，反应H2（g)+I2（g)2HI（g）的k=50，由此推测在450时，反应2HI（g）H2（g)+I2（g）的化学平衡常数为（）A.50B.0.02C.100D.无法确定B【几点强调】一个化学反应的K大小只与温度有关。(放热反应，温度升高，K越大；吸热反应，温度越低，K越大)平衡常数的表达式及单位与方程式的书写形式有关。化学反应的正、逆反应的平衡常数互为倒数。有纯固体或纯液体参加的反应，它们不列入平衡常数表达式。a.稀溶液中进行的反应，如有水参加，水的浓度也不必写在平衡关系式中。b.非水溶液中的反应，如有水生成或有水参加反应，此时水的浓度不可视为常数，必须表示在平衡关系式中。6、化学平衡常数的应用(1)判断反应进行的程度：K值越大，该反应进行得越完全，反应物的转化率越大；反之，就越不完全，转化率越小K值正反应进行的程度平衡时生成物浓度平衡时反应物浓度反应物转化率生产物产率越大越大越大越小越高越高越小越小越小越大越低越低(2)判断可逆反应的热效应升高温度：K值增大正反应为吸热反应；K值减小正反应为放热反应(升大吸，升小放)降低温度：K值增大正反应为放热反应；K值减小正反应为吸热反应(降大放，降小吸)如：N2(g)3H2(g)2NH3(g)的平衡常数与温度的关系如下，由下表数据分析可知：温度升高，K值减小，则正反应为放热反应T/K373473573673773K3.351091.001072.451051.881042.99103(3)判断正在进行的可逆反应是否达到平衡或反应进行的方向对于一般的可逆反应，mA(g)nB(g)pC(g)qD(g)，在任意时刻的称为浓度商，常用Q表示，当QK时，反应处于平衡状态，v正v逆当QK时，反应向正反应方向进行，v正v逆当QK时，反应向逆反应方向进行，v正v逆3、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: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。【练一练】(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)=2molL-1,c(H2)=1.5molL-1、c(CO)=1molL-1、c(H2O)=3molL-1,则正、逆反应速率的比较为v(正)(填“”“”或“=”)v(逆)。1.反应物的转化率增大,平衡常数一定增大吗?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?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。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。思考二、与化学平衡常数的相关计算1、化学平衡常数(K)的计算方法三段式法三段式法就是依据化学方程式列出各物质的起始量、变化量和平衡量，然后根据已知条件建立代数等式而进行解题的一种方法。这是解答化学平衡计算题的一种“万能方法”，只要已知起始量和转化率就可用平衡模式法解题。对于反应前后气体体积变化的反应，如果已知反应前气体的总物质的量与反应后气体的总物质的量的差值，也可用差量法解题起始:ab00变化:mxnxpxqx平衡:a-mxb-nxpxqx(1)变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，气体体积等。例2、在某温度下，将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，达到平衡后，测得c(H2)=0.0080mol/L。(1)求该反应的平衡常数。(2)在上述温度下，该容器中若通入H2和I2蒸气各0.20mol，试求达到化学平衡状态时各物质的浓度。2、利用K计算平衡浓度和反应物的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。对于反应：mA(g)nB(g)pC(g)qD(g)，反应物A的转化率()可以表示为例3、在密闭容器中，将2.0molCO与10molH2O混合加热到800，达到下列平衡：CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)K=1.0，求达到平衡时CO转化为CO2的转化率。例4、已知CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)800时K=1.0；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)的转化率。3、三段式法进行化学平衡的有关计算可逆反应：mA(g)nB(g)pC(g)qD(g)，在体积为V的恒容密闭容器中，反应物A、B的初始加入量分别为amol、bmol，达到化学平衡时，设A物质转化的物质的量为mxmolmA(g)nB(g)pC(g)qD(g)起始量/molab00变化量/molmxnxpxqx平衡量/molamxbnxpxqx对于反应物：n(平)n(始)n(变)对于生成物：n(平)n(始)n(变)在密闭容器中有气体参加的可逆反应，在计算时经常用到阿伏加德罗定律的两个推论恒温、恒容时：P1/P2=n1/n2恒温、恒压时：V1/V2=n1/n2三、压强平衡常数1.含义在化学平衡体系中，用各气体物质的分压替代浓度计算的平衡常数叫压强平衡常数Kp2.表达式对于可逆反应：mA(g)nB(g)pC(g)qD(g)3.计算技巧(1)直接根据分压强计算压强平衡常数例1、用测压法在刚性密闭容器中研究T时4NO(g)N2(g)2NO2(g)的分解反应，现将一定量的NO充入该密闭容器中，测得体系的总压强随时间的变化如下表所示：反应时间/min010203040压强/MPa15.0014.0213.2012.5012.50(1)20min时，NO的转化率=_%(2)T时，4NO(g)N2(g)2NO2(g)反应的平衡常数Kp=_(Kp为以分压表示的平衡常数)480.1(2)根据“某气体的分压=气体总压强该气体的体积分数(或物质的量分数)”计算压强平衡常数第一步，根据“三段式”法计算平衡体系中各物质的物质的量或物质的量浓度第二步，计算各气体组分的物质的量分数或体积分数；第三步，根据分压计算公式求出各气体物质的分压：某气体的分压=气体总压强该气体的体积分数(或物质的量分数)第四步，根据压强平衡常数计算公式代入计算例2、在温度T下，容积固定的密闭容器中充入3molNO和2molH2发生2H2(g)2NO(g)N2(g)2H2O(g)，起始压强为p0，一段时间后，反应达到平衡，此时压强p=0.9p0，则NO的平衡转化率(NO)=_(保留三位有效数字)，该反应的平衡常数Kp=_(用含p的代数式表示，Kp为以分压表示的平衡常数，且某气体的分压总压该气体的物质的量分数)33.3%9/(16p0)
