高中化学人教版选修四第二章第三节第4课时化学平衡常数

1第4课时化学平衡常数21.了解化学平衡常数的含义。2.能利用化学平衡常数进行简单的计算。31.什么是化学平衡？2.化学平衡有哪些特征？3.什么是平衡移动？1.化学平衡状态，就是指在一定条件下的可逆反应里，正反应速率和逆反应速率相等，反应混合物中各组分的浓度保持不变的状态。2.逆、等、动、定、变3.条件改变（浓度、温度、压强）导致旧平衡破坏，新平衡建立的过程。H2(g)+I2(g)2HI(g)密闭容器457.6℃根据数据通过计算分析出平衡时数据中的规律。48.3848.6148.5448.4848.7148.81下面我们以H2和I2(g)的反应为例,研究化学平衡的性质(1)温度不变时，为常数,用K表示,K=48.74；(2)常数K与反应的起始浓度大小无关；(3)常数K与正向建立还是逆向建立平衡无关即与平衡建立的过程无关。2c(HI)c(H2)·c(I2)结论54.554.654.4554.33H2(g)+I2(g)2HI(g)密闭容器425.6℃温度改变平衡常数也发生改变。结论cp(C)·cq(D)cm(A)·cn(B)=K7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）对于一般的可逆反应：mA(g)+nB(g)pC(g)+qD(g)2.表达式阅读总结练习：试写出下列反应的浓度平衡常数的数学表达式：2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)C(s)+H2O(g)CO(g)+H2(g))()()(22232OcSOcSOcK)()()(22OHcHcCOcK注意：反应中的固体或纯溶剂不列入平衡常数的表达式中！催化剂93.表示意义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。反之就越不完全，转化率就越小。10(1)K只是温度的函数，即：K=f(T)若∆H0,温度升高，K值若∆H0,温度升高，K值(2)反应物或生成物中有固体和纯液体存在时，由于其浓度可看做常数而不写入表达式。(3)化学平衡常数表达式中各物质的浓度必须是平衡状态下的浓度，不能用任一时刻的浓度值。注意增大。减小。例1：在某温度下，将H2和I2各0.1mol的混合物充入10L的密闭容器中，充分反应，达到平衡后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蒸汽各0.2mol，试求达到平衡状态时各物质的浓度。11K=c2(HI)c(H2)·c(I2)=(0.0040)2(0.0080)2=0.2512【解析】（1）H2+I22HI起始浓度/mol·L-10.0100.0100变化浓度/mol·L-10.00200.00200.0040平衡浓度/mol·L-10.00800.00800.0040答：平衡常数为0.25。K=c2(HI)c(H2)·c(I2)=(2x)2(0.020-x)2=0.2513（2）H2+I22HI起始浓度/mol·L-10.0200.0200变化浓度/mol·L-1xx2x平衡浓度/mol·L-10.020-x0.020-x2x答:平衡时c(H2)=c(I2)=0.016mol/Lc(HI)=0.0080mol/L解之得x=0.0040mol/L平衡时c(H2)=c(I2)=0.016mol/Lc(HI)=0.0080mol/L例2：在密闭容器中，将2.0molCO与10molH2O混合加热到800°C，达到平衡：CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)K=1.0求CO转化为CO2的转化率。14K=c(CO2)·c(H2)c(CO)·c(H2O)=x2v22.0-xv·10-xv=1.02.0V10V0V0V15【解析】设达到平衡时CO转化为CO2的物质的量为x,容器的容积为V。CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)起始浓度：平衡浓度：2.0-XV10-XVXVXV变化浓度:XVXVXVXVX=2012=1.661.662.0×100%=83%16X2=(2.0-x)(10-x)=20-12x+x2CO转化为CO2的转化率为：答：CO转化为CO2的转化率为83%。1、如果反应中有固体和纯液体参加，它们的浓度不应写在平衡关系式中，因为它们的浓度是固定不变的，化学平衡关系式中只包括气态物质和溶液中各溶质的浓度。如：CaCO3(s)CaO(s)+CO2(g)K=c(CO2)CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(l)书写平衡常数关系式的规则K=c(CO)c(CO2)·c(H2)2、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，如：Cr2O72-+H2O2CrO42-+2H+K=c2(CrO42-)·c2(H+)c(Cr2O72-)3、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。如酒精和醋酸的液相反应C2H5OH+CH3COOHCH3COOC2H5+H2OK=c(CH3COOC2H5)·c(H2O)c(C2H5OH)·c(CH3COOH)4、同一化学反应，可以用不同的化学反应式来表示，每个化学方程式都有自己的平衡常数关系式及相应的平衡常数。例：N2O4（g）2NO2（g）1/2N2O4（g）NO2（g）1/3N2O4（g）2/3NO2（g）K=c2(NO2)c(N2O4)K=c(NO2)c1/2(N2O4)K=c2/3(NO2)c1/3(N2O4)例1:2NO(g)+O2(g)2NO2K12NO2(g)N2O4K22NO(g)+O2(g)N2O4(g)K=K1K25、多重平衡规则若干方程式相加(减)，则总反应的平衡常数等于分步平衡常数之乘积(商)例2:C(s)+CO2(g)2CO(g)KC(s)+H2O(g)CO(g)+H2(g)K1CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)K2K=K2K1在一定温度的密闭容器中，对于反应CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)，（1）将容器的体积扩大两倍，该平衡向哪个方向移动？（2）保持H2的浓度不改变将容器的体积扩大两倍，该平衡向哪个方向移动？【课后思考】对于可逆反应，在一定温度的任意时刻，反应物的浓度和生成物的浓度有如下关系：叫该反应的浓度商（1）QC＜K:反应向正方向进行（2）QC＝K:平衡不移动（3）QC＞K:反应向逆方向进行mA(g)+nB(g)pC(g)+qD(g)在一定温度的密闭容器中，对于反应CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)，（2）保持H2的浓度不改变将容器的体积扩大两倍，该平衡向哪个方向移动？当平衡体系中有多条件改变，勒夏特列原理无法判断平衡移动方向时，我们可以考虑计算QC和K的相对大小。【继续探究】注意：一定温度下的密闭容器中存在：2SO2+O22SO3知c(SO2)始=0.4mol/L，c(O2)始=1mol/L经测定该反应在该温度下的平衡常数K≈19，试判断，（1）当SO2转化率为50％时，该反应是否达到平衡状态，若未达到，哪个方向进行？（2）达平衡状态时，SO2的转化率应为多少？随堂练习1已知在800K时，反应：CO(g)+H2O(g)H2(g)+CO2(g)若起始浓度c(CO)=2mol•L-1，c(H2O)=3mol•L-1，则反应达平衡时，CO转化成CO2的转化率为60%，如果将H2O的起始浓度加大为6mol•L-1，试求此时CO的转化率。随堂练习228化学平衡常数1.概念2.意义3.表达式4.有关计算cp(C)·cq(D)cm(A)·cn(B)=KK=f(T)291．下列叙述中一定能判断某化学平衡发生移动的是()A．混合物中各组分的浓度改变B．正、逆反应速率改变C．混合物中各组分的含量改变D．混合体系的压强发生改变C302.某温度下，向容积为2L的密闭反应器中充入0.10molSO3，当反应器中的气体压强不再变化时测得SO3的转化率为20%，则该温度下反应2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g)的平衡常数为()A．3.2×103B．1.6×103C．8.0×102D．4.0×102Ac4(C)c2(D)c3(A)c2(B)313．某温度下，在一个2L的密闭容器中，加入4molA和2molB进行如下反应：3A(g)＋2B(g)4C(s)＋2D(g)，反应一段时间后达到平衡，测得生成1.6molC，则下列说法正确的是()A．该反应的化学平衡常数表达式是K＝B．此时，B的平衡转化率是40%C．增大该体系的压强，平衡向右移动，化学平衡常数增大D．增加B，平衡向右移动，B的平衡转化率增大B温度K973K1.471173K2.15K=c(CO)c(CO2)324．已知化学反应Fe(s)＋CO2(g)FeO(s)＋CO(g)，其平衡常数为K；（1）通过表格中的数值可以推断：反应是________(填“吸热”或“放热”)反应．（2）反应平衡常数的表达式为_________________。吸热