2.3化学平衡-课件.ppt

1、第第2课时化学平衡常数课时化学平衡常数新知初探自学导引新知初探自学导引自主学习自主学习化学平衡常数化学平衡常数对于一般的可逆反应：对于一般的可逆反应：mA(g)nB(g) pC(g)qD(g)1定义：在一定温度下，当一个可逆反应达定义：在一定温度下，当一个可逆反应达到到_时，时，_与与_的比值。的比值。化学平衡化学平衡生成物浓度幂之积生成物浓度幂之积反应物浓度幂之积反应物浓度幂之积2表达式：表达式：_。3特点：特点：K值只受值只受_影响，与反应影响，与反应物或生成物的浓度变化无关。物或生成物的浓度变化无关。4意义：意义：K值越大值越大平衡体系中生成物所占平衡体系中生成物所占的比例的比例_正向反

2、应进行的程度正向反应进行的程度_反应进行得越反应进行得越_反应物的转反应物的转化率化率_;反之，就越反之，就越_，转，转化率就越小。当化率就越小。当_时，该反应进行得就时，该反应进行得就基本完全了。基本完全了。温度温度越大越大越大越大完全完全越大越大不完全不完全K105想一想想一想怎样理解怎样理解“化学平衡常数与反应物、生成物化学平衡常数与反应物、生成物的浓度无关的浓度无关”？提示：提示：化学平衡常数是指在一定温度下，可化学平衡常数是指在一定温度下，可逆反应无论从正反应开始，还是从逆反应开逆反应无论从正反应开始，还是从逆反应开始，也无论反应物起始的浓度是大还是小，始，也无论反应物起始的浓度是大

3、还是小，最后都能达到平衡，这时各生成物浓度幂的最后都能达到平衡，这时各生成物浓度幂的乘积除以各反应物浓度幂的乘积所得的比值乘积除以各反应物浓度幂的乘积所得的比值是个常数，用是个常数，用K表示。表示。自主体验自主体验判断正误判断正误1化学平衡常数等于某一时刻生成物浓度化学平衡常数等于某一时刻生成物浓度幂之积与反应物浓度幂之积的比值。幂之积与反应物浓度幂之积的比值。()2化学平衡常数与浓度有关化学平衡常数与浓度有关,与温度无关。与温度无关。()3温度一定，对于给定的化学反应，正、温度一定，对于给定的化学反应，正、逆反应的平衡常数互为倒数。逆反应的平衡常数互为倒数。()4对于一个可逆反应，平衡正向移

4、动时，对于一个可逆反应，平衡正向移动时，平衡常数一定增大。平衡常数一定增大。()5升高温度，升高温度，K值增大，则正反应为放热反值增大，则正反应为放热反应。应。()答案：答案：1.2.3.4.5.要点突破讲练互动要点突破讲练互动化学平衡常数的理解及化学平衡常数的理解及应用应用(2)因为平衡常数因为平衡常数K仅仅是温度的函数，所以仅仅是温度的函数，所以温度一定时，不随反应物或生成物的浓度变温度一定时，不随反应物或生成物的浓度变化而变化，故增大化而变化，故增大c(H2O)，K不变；又因为不变；又因为该可逆反应的正反应为吸热反应，故升高温该可逆反应的正反应为吸热反应，故升高温度时，平衡正向移动，度时

5、，平衡正向移动，c(CO)和和c(H2)增大，增大，c(H2O)减少，所以减少，所以K增大。增大。要点归纳要点归纳(1)平衡常数平衡常数K仅仅是温度的函数，与反应物仅仅是温度的函数，与反应物或生成物的浓度变化无关。只要温度一定，或生成物的浓度变化无关。只要温度一定，即便外界条件改变引起了化学平衡的移动，即便外界条件改变引起了化学平衡的移动，K也不变；只要温度变化，平衡一定发生移也不变；只要温度变化，平衡一定发生移动，则动，则K就变化。就变化。(2)c(A)、c(B)、c(C)、c(D)是指化学平衡状是指化学平衡状态时的浓度，不是初始浓度，又因为固体或态时的浓度，不是初始浓度，又因为固体或纯液体

6、的浓度可看作常数，所以固体或纯液纯液体的浓度可看作常数，所以固体或纯液体体不代入公式。不代入公式。(3)当同一化学反应，其方程式的化学计量数当同一化学反应，其方程式的化学计量数等倍扩大或缩小时，则等倍扩大或缩小时，则K值会发生改变。值会发生改变。2化学平衡常数的应用化学平衡常数的应用(1)判断平衡移动的方向判断平衡移动的方向对于上述可逆反应在任意状态时，生成物与对于上述可逆反应在任意状态时，生成物与反应物的浓度幂之积之比称为浓度商反应物的浓度幂之积之比称为浓度商Qc，(2)判断反应的热效应判断反应的热效应(3)计算反应物的转化率计算反应物的转化率依据起始浓度依据起始浓度(或平衡浓度或平衡浓度)

7、和平衡常数可以和平衡常数可以计算平衡浓度计算平衡浓度(或起始浓度或起始浓度)，从而计算反应，从而计算反应物的转化率。物的转化率。特别提醒特别提醒(1)化学平衡常数不表示化学反应速率，能表化学平衡常数不表示化学反应速率，能表示化学反应限度。示化学反应限度。K值越大，反应进行的越值越大，反应进行的越完全，但无法描述反应速率。完全，但无法描述反应速率。(2)化学平衡常数只与温度有关，与浓度、压化学平衡常数只与温度有关，与浓度、压强、催化剂等无关。强、催化剂等无关。即时应用即时应用1在煤化工中常需研究不同温度下反应的在煤化工中常需研究不同温度下反应的平衡常数，投料比及反应热等问题。平衡常数，投料比及反

8、应热等问题。已知：可逆反应已知：可逆反应CO(g)H2O(g) H2(g)CO2(g)的平衡常数随温度的变化如下表所的平衡常数随温度的变化如下表所示：示：试回答下列问题。试回答下列问题。(1)上述正反应是上述正反应是_(填填“放热放热”或或“吸吸热热”)反应。反应。(2)已知在一定温度下发生如下反应：已知在一定温度下发生如下反应：温度温度/400500800平衡常数平衡常数/K9.9491C(s)CO2(g)2CO(g)，平衡常数为，平衡常数为K；C(s)H2O(g)CO(g)H2(g)，平衡常数，平衡常数为为K1；CO(g)H2O(g)H2(g)CO2(g)，平衡常，平衡常数为数为K2。则则

9、K、K1、K2之间的关系是之间的关系是_。(3)在在500 时，若起始时时，若起始时CO、H2O的浓度的浓度均为均为0.02 molL1，在该条件下达到平衡时，在该条件下达到平衡时，CO的转化率为的转化率为_。(4)向向V L密闭容器中通入密闭容器中通入10 mol CO和和10 mol水蒸气，在水蒸气，在T 时达到平衡，然后迅速时达到平衡，然后迅速除去水蒸气除去水蒸气(除去水蒸气时其他物质的物质的除去水蒸气时其他物质的物质的量不变量不变)，将混合气体点燃，测得放出的热量，将混合气体点燃，测得放出的热量为为2842 kJ(已知已知CO的燃烧热为的燃烧热为283 kJmol1，H2的燃烧热为的燃

10、烧热为286 kJ mol1)，则，则T 时的时的平衡常数平衡常数K_。(3) CO(g)H2O(g) H2(g)CO2(g)起始量起始量/molL1: 0.02 0.02 0 0平衡量平衡量/molL1: 0.02x 0.02x x xx2/(0.02x)29，x0.015，所以，所以CO的转的转化率为：化率为：0015/0.02100%75%。(4)设有设有x mol CO发生反应，则发生反应，则(10 x)283286x2842，解得：，解得：x4。所以。所以平衡时平衡时CO、H2O、H2、CO2的浓度依次为的浓度依次为6/V molL1、6/V molL1、4/V molL1、4/V

11、molL1，K4/90.44。答案：答案：(1)放热放热(2)KK1/K2(3)75%(4)0.44探究导引探究导引2 等效平衡中的不同情况其等效程度等效平衡中的不同情况其等效程度有什么区别？有什么区别？提示：提示：一种所达到的等效平衡状态，反应混合一种所达到的等效平衡状态，反应混合物中各组分的浓度、物质的量、质量分数物中各组分的浓度、物质的量、质量分数(或或气体的体积分数气体的体积分数)均相同，类似于几何学上的均相同，类似于几何学上的全等图形。全等图形。等效平衡等效平衡另一种所达到的等效平衡状态，反应混合物另一种所达到的等效平衡状态，反应混合物中各组分的百分含量相同，各成分的物质的中各组分的

12、百分含量相同，各成分的物质的量与原平衡成比例，类似于几何学上的相似量与原平衡成比例，类似于几何学上的相似图形。图形。要点归纳要点归纳1等效平衡等效平衡化学平衡状态与条件息息相关，而与建立平衡化学平衡状态与条件息息相关，而与建立平衡的途径无关。对于同一可逆反应，在一定条件的途径无关。对于同一可逆反应，在一定条件(恒温恒容或恒温恒压恒温恒容或恒温恒压)下，以不同投料方式下，以不同投料方式(即即从正反应、逆反应或从中间状态开始从正反应、逆反应或从中间状态开始)进行反应，进行反应，只要达到平衡时各物质的百分含量只要达到平衡时各物质的百分含量(体积分数、体积分数、物质的量分数或质量分数物质的量分数或质量

13、分数)相等，这样的化学平相等，这样的化学平衡即互称为等效平衡。衡即互称为等效平衡。2分类与规律分类与规律规律规律分类分类判断方法判断方法类型类型非非等等体体反反应应恒恒温温恒恒容容如果按照方程如果按照方程式的化学计量式的化学计量数关系转化为数关系转化为方程式同一边方程式同一边的物质，其物的物质，其物质的量与对应质的量与对应组分的起始加组分的起始加入量相同，则入量相同，则建立的化学平建立的化学平衡状态是等效衡状态是等效的的例如：恒温、恒容下的可逆反例如：恒温、恒容下的可逆反应：应：2SO2O2 2SO32mol 1 mol0 mol0 mol 0 mol 2 mol0.5 mol 0.25 mo

14、l 1.5 mol上述三种配比，按方程式的计上述三种配比，按方程式的计量关系均转化为反应物，则量关系均转化为反应物，则SO2均为均为2 mol、O2均为均为1 mol，三者建立的平衡状态完全相同三者建立的平衡状态完全相同规律规律分类分类判断方法判断方法类型类型非非等等体体反反应应恒恒温温恒恒压压如果按方程式如果按方程式的化学计量关的化学计量关系转化为方程系转化为方程式同一边的物式同一边的物质，其物质的质，其物质的量比与对应组量比与对应组分的起始加入分的起始加入量比相同，则量比相同，则建立的化学平建立的化学平衡是等效的衡是等效的例如：恒温、恒压条件下，对例如：恒温、恒压条件下，对于可逆反应：于可

15、逆反应：N23H2 2NH31 mol3 mol0 mol2 mol6 mol1 mol0 mol0 mol0.5 mol上述三种配比，按方程式中化上述三种配比，按方程式中化学计量关系均转化为反应物，学计量关系均转化为反应物，三种情况下，三种情况下，N2与与H2的物质的的物质的量比均为量比均为13，因此上述三种，因此上述三种情况建立的化学平衡状态是等情况建立的化学平衡状态是等效的效的栏目栏目导引导引第二章化学反应速率和化学平衡第二章化学反应速率和化学平衡规律规律分类分类判断方法判断方法类型类型等等体体反反应应恒恒温温恒恒容容如果按方程式如果按方程式的化学计量关的化学计量关系转化为方程系转化为方

16、程式同一边的物式同一边的物质，其物质的质，其物质的量比与对应组量比与对应组分的起始加入分的起始加入量比相同，则量比相同，则建立的化学平建立的化学平衡是等效的衡是等效的例如：恒温、恒容条件下，对例如：恒温、恒容条件下，对于可逆反应：于可逆反应：H2(g) I2(g) 2HI(g)1 mol 1 mol0 mol2 mol 2 mol1 mol上述两种配比，按方程式中化上述两种配比，按方程式中化学计量关系均转化为反应物，学计量关系均转化为反应物，两种情况下两种情况下H2(g)与与I2(g)的物质的物质的量比均为的量比均为11，因此上述两，因此上述两种情况建立的化学平衡状态是种情况建立的化学平衡状态

17、是等效的等效的特别提醒特别提醒运用等效平衡原理解题的关键是：运用等效平衡原理解题的关键是：(1)准确判断两种平衡状态是等效平衡的。准确判断两种平衡状态是等效平衡的。(2)分清是恒温、恒容条件下的等效平衡还是分清是恒温、恒容条件下的等效平衡还是恒温、恒压条件下的等效平衡。恒温、恒压条件下的等效平衡。即时应用即时应用2(2012合肥高二检测合肥高二检测)在密闭容器中，保在密闭容器中，保持一定温度进行如下反应持一定温度进行如下反应N2(g)3H2(g) 2NH3(g)，已知加入，已知加入1mol N2和和3mol H2，在，在恒压条件下达到平衡时生成恒压条件下达到平衡时生成amol NH3，在，在恒

18、容条件下达到平衡时生成恒容条件下达到平衡时生成b mol NH3(见下见下表中编号表中编号的一行的一行)。若相同条件下，达到平。若相同条件下，达到平衡时混合物中各组分的百分含量不变。回答衡时混合物中各组分的百分含量不变。回答下列问题：下列问题：(1)写出该反应的化学平衡常数表达式，写出该反应的化学平衡常数表达式，K_。(2)平衡常数平衡常数K值越大，表明建立平衡时值越大，表明建立平衡时_(填字母序号填字母序号)。AN2的转化率越高的转化率越高BNH3的产量越大的产量越大C正反应进行得越彻底正反应进行得越彻底 D化学反应速度越快化学反应速度越快(3)a与与b的关系是：的关系是：a_b(填填“”、

19、“b。(4)此时为等温等容条件下且反应前后气体分此时为等温等容条件下且反应前后气体分子数发生改变的反应，故只要完全转化到方程子数发生改变的反应，故只要完全转化到方程式的左侧式的左侧n(N2)1 mol,n(H2)3 mol即可。即可。答案：答案：(1)c2(NH3)/c(N2)c3(H2)(2)AC(3)(4)20.750.5探究导引探究导引3什么是什么是“三段式三段式”分析法？分析法？提示：提示：三段式法就是依据化学方程式列出各物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，这条件建立代

20、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是解答化学平衡计算题的一种“万能方法万能方法”。化学平衡的计算化学平衡的计算“三段三段式式”分析法分析法要点归纳要点归纳栏目栏目导引导引第二章化学反应速率和化学平衡第二章化学反应速率和化学平衡关系：反应物：关系：反应物：c(平平)c(初初)c生成物：生成物：c(平平)c(初初)c2解题思路解题思路特别提醒特别提醒即时应用即时应用3已知可逆反应：已知可逆反应：M(g)N(g) P(g)Q(g)H0，请回答下列问题：，请回答下列问题：(1)在某温度下，反应物的起始浓度分别为：在某温度下，反应物的起始浓度分别为：c(M)1 molL1，c(N)

21、2.4 molL1。达。达到平衡后，到平衡后，M的转化率为的转化率为60%，此时，此时N的转的转化率为化率为_；(2)若反应温度升高，若反应温度升高，M的转化率的转化率_(填填“增大增大”、“减小减小”或或“不变不变”)；(3)若反应温度不变，反应物的起始浓度分别若反应温度不变，反应物的起始浓度分别为：为：c(M)4 molL1，c(N)a molL1；达到平衡后，达到平衡后，c(P)2 molL1，a_；答案：答案：(1)25%(2)增大增大(3)6题型探究权威预测题型探究权威预测化学平衡常数及其应用化学平衡常数及其应用 (2012北京朝阳区高二测试北京朝阳区高二测试)()已知已知在在448

22、 时，反应时，反应H2(g)I2(g) 2HI(g)的的平衡常数平衡常数K1为为49，t/700800830 1000 1200K0.60.91.01.72.6回答下列问题：回答下列问题：(1)该反应的化学平衡常数表达式为该反应的化学平衡常数表达式为K_。(2)该反应为该反应为_反应反应(填填“吸热吸热”或或“放热放热”)。(3)能判断该反应达到化学平衡状态的依据是能判断该反应达到化学平衡状态的依据是_。A容器中压强不变容器中压强不变B混合气体中混合气体中c(CO)不变不变Cv(H2)正正v(H2O)逆逆 Dc(CO2)c(CO)(4)某温度下，平衡浓度符合下式：某温度下，平衡浓度符合下式：c

23、(CO2)c(H2)c(CO)c(H2O)，试判断此时，试判断此时的温度为的温度为_。(5)在在800 时，发生上述反应，某一时刻测时，发生上述反应，某一时刻测得容器内各物质的浓度分别为得容器内各物质的浓度分别为c(CO2)为为2 mol/L，c(H2)为为1.5 mol/L，c(CO)为为1 mol/L, c(H2O)为为3 mol/L，则下一时刻，反，则下一时刻，反应向应向_(填填“正向正向”或或“逆向逆向”)进行。进行。【思路点拨思路点拨】解答本题要注意以下两点：解答本题要注意以下两点：(1)根据反应方向以及方程式中化学计量数的根据反应方向以及方程式中化学计量数的变化确定平衡常数的变化。

24、变化确定平衡常数的变化。(2)根据根据K随温度的变化判断反应特点，根据随温度的变化判断反应特点，根据Qc与与K的大小判断反应方向。的大小判断反应方向。平衡常数与转化率的相关计算平衡常数与转化率的相关计算起始浓度起始浓度甲甲乙乙丙丙c(H2)(mol/L)0.010 0.020 0.020c(CO2)(mol/L)0.010 0.010 0.020下列判断不正确的是下列判断不正确的是()A平衡时，乙中平衡时，乙中CO2的转化率大于的转化率大于60%B平衡时，甲中和丙中平衡时，甲中和丙中H2的转化率均是的转化率均是60%C平衡时，丙中平衡时，丙中c(CO2)是甲中的是甲中的2倍，是倍，是0.012

25、mol/LD反应开始时，丙中的反应速率最快，甲反应开始时，丙中的反应速率最快，甲中的反应速率最慢中的反应速率最慢【解析解析】本题考查化学平衡常数及转化率本题考查化学平衡常数及转化率的计算，意在考查考生对数据的分析处理能的计算，意在考查考生对数据的分析处理能力。设平衡时甲中力。设平衡时甲中CO2的转化浓度为的转化浓度为x mol/L,则平衡时则平衡时H2、CO2、H2O、CO的浓度分别为的浓度分别为(0.01x)mol/L、(0.01x)mol/L、xmol/L、xmol/L，B项正确；平衡时甲中项正确；平衡时甲中c(CO2)0.010.0060.004(mol/L)，丙中，丙中c(CO2)0.

26、020.0120.008(mol/L)，C项错误；反应开始时，项错误；反应开始时，丙中反应物浓度最大，反应速率最快，甲中丙中反应物浓度最大，反应速率最快，甲中反应物浓度最小，反应速率最慢，反应物浓度最小，反应速率最慢，D项正确。项正确。【答案答案】C (2010高考四川卷高考四川卷)反应反应aM(g)bN(g)cP(g)dQ(g)达到平衡时，达到平衡时，M的的体积分数体积分数y(M)与反应条件的关系如图所示。与反应条件的关系如图所示。其中其中z表示反应开始时表示反应开始时N的物质的量与的物质的量与M的物的物质的量之比。下列说法正确的是质的量之比。下列说法正确的是()等效平衡等效平衡上述四种情况

27、达到平衡后，上述四种情况达到平衡后，n(CO)的大小顺的大小顺序是序是()A乙丁乙丁丙甲丙甲B乙乙丁丁甲甲丙丙C丁丁乙乙丙甲丙甲 D丁丁丙丙乙乙甲甲【解析解析】解题时应注意该反应及反应的特解题时应注意该反应及反应的特点，即反应前后气体体积不变，同时要明确点，即反应前后气体体积不变，同时要明确等效平衡的条件。把丙中等效平衡的条件。把丙中a mol CO和和a mol H2O按化学计量数转成按化学计量数转成CO2和和H2也分别为也分别为a mol，则甲与丙是等量等效，则达平衡时，则甲与丙是等量等效，则达平衡时，n(CO)应相等；把丁中应相等；把丁中a mol CO和和a mol H2O按化学计量数

28、转成按化学计量数转成CO2和和H2，则起始时，则起始时丁中丁中CO2为为2a mol，H2为为a mol，则与乙等量等效，到达平衡时则与乙等量等效，到达平衡时n(CO)相等。相等。乙与甲相比相当于在甲的平衡中又加入了乙与甲相比相当于在甲的平衡中又加入了a mol 的的CO2，导致平衡正移，则平衡时，导致平衡正移，则平衡时n(CO)乙乙n(CO)甲甲，故选，故选A。【答案答案】A【规律方法规律方法】分析等效平衡的关键是分清分析等效平衡的关键是分清全等平衡和等比平衡，分析化学平衡有关问全等平衡和等比平衡，分析化学平衡有关问题时常用以下两种方法：题时常用以下两种方法：(1)极限思维法。我们在求某一物

29、质在平衡状极限思维法。我们在求某一物质在平衡状态的浓度取值范围时，常采用极限思维法，态的浓度取值范围时，常采用极限思维法，让正反应让正反应(或逆反应或逆反应)完全进行，可以求得其完全进行，可以求得其取值范围或取值。取值范围或取值。(2)虚拟法。我们在解题中若遇到将两个状态虚拟法。我们在解题中若遇到将两个状态进行比较这类问题，可以进行比较这类问题，可以“虚拟虚拟”一个中间一个中间过程，如一个容器、一个隔板等，然后再进过程，如一个容器、一个隔板等，然后再进行比较。行比较。平衡常数的应用平衡常数的应用平衡理论作为一个相对独立的知识体系是高平衡理论作为一个相对独立的知识体系是高考必考的考点，利用化学平衡常数可以判断考必考的考点，利用化学平衡常数可以判断是否是平衡状态，平衡移动的方向，反应的是否是平衡状态，平衡移动的方向，反应的热效应，反应的限度大小等，因此成为高考热效应，反应的限度大小等，因此成为高考中本部分的突破口和切入点。中本部分的突破口和切入点。热点示例思维拓展热点示例思维拓展(1)通过分析上图，该反应的正反应为通过分析上图，该反应的正反应为_反应反应(填填“吸热吸热”或或“放热放热”)。 (2)在在T1、D状态时，状态时，v(正正)_v(逆逆)(填填“”、“”或或“”)。