【26版化学人教版选择性必修一学习笔记第二章 第二节 第2课时化学平衡常数

第2课时　化学平衡常数

[核心素养发展目标]　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概念，并能分析推测其相关应用。2.构建化学平衡常数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。

一、化学平衡常数及表达式

1．化学平衡常数的概念及表达式

(1)分析教材表中数据，发现以下规律：

在一定温度下，一个可逆反应达到化学平衡时，体系内生成物浓度幂(以其化学计量数为幂)之积与反应物浓度幂之积的比值就是一个常数，这个常数叫做该反应的化学平衡常数，简称平衡常数，用符号K表示。

K的数值与各反应体系中各物质的初始浓度和反应路径________。

(2)对于一般的可逆反应：mA(g)＋nB(g)pC(g)＋qD(g)

表达式任意时刻，浓度商Q＝\f(cpC·cqDcmA·cnB平衡状态时，K＝Q＝　　　　　　　　

2．影响化学平衡常数的因素

(1)内因：反应物本身的性质。

(2)外因：同一化学反应，平衡常数与浓度、压强________，与温度有关，升高温度，吸热反应的平衡常数________，反之减小。

如不同温度时，H₂(g)＋I₂(g)2HI(g)　ΔH＝－14.9 kJ·mol^－1的平衡常数K：

3.K与可逆反应进行程度的关系

反应进行得越完全，K越大，反应进行得越不完全，K越小。一般来说，当K>10⁵时，该反应就进行得________了。如

两个反应中进行彻底的是__________(填序号，下同)，在常温下很难进行的是____________。

(1)K越大，表明可逆反应正向进行的程度越大(　　)

(2)浓度、温度变化时，平衡常数都会改变(　　)

(3)K越大，反应越容易进行(　　)

(4)K越大，该可逆反应的速率越快(　　)

(5)升高温度，平衡常数增大(　　)

(6)4HCl(g)＋O₂(g)2Cl₂(g)＋2H₂O(g)，增大nHClnO2，该反应的平衡常数增大(　　)

(7)恒温恒容条件下，2NO₂(g)N₂O₄(g)平衡体系中再加入少量N₂O₄，达到新平衡后，cN2O4c2NO2的值不变(　　)

1．写出下列各反应的平衡常数表达式。

(1)2NO₂(g)N₂O₄(g), ____________。

(2)3Fe(s)＋4H₂O(g)Fe₃O₄(s)＋4H₂(g)，_____________________________。

(3)2CrO2－4(aq)＋2H^＋(aq)Cr₂O2－7(aq)＋H₂O(l)，____________________________。

(4)C₂H₅OH(l)＋CH₃COOH(l)CH₃COOC₂H₅(l)＋H₂O(l)，____________________________。

书写化学平衡常数表达式的注意事项

(1)如果反应中有固体或纯液体参加，它们的浓度不应写在平衡常数表达式中。

(2)稀溶液中进行的反应，如有水参加，水的浓度不必写在平衡常数表达式中。

(3)非水溶液以及有机反应，水应该写在常数表达式中。

2．(1)已知在600 ℃时，写出以下三个反应的平衡常数表达式

反应①：CO(g)＋CuO(s)CO₂(g)＋Cu(s)

K₁＝________________________________________________________________________；

反应②：H₂(g)＋CuO(s)Cu(s)＋H₂O(g)

K₂＝________________________________________________________________________；

反应③：CO(g)＋H₂O(g)CO₂(g)＋H₂(g)　K₃＝__________________________；

(2)反应④2CO(g)＋2CuO(s)2CO₂(g)＋2Cu(s)的平衡常数K₄与K₁的关系是_______。

(3)反应③的K₃与K₁、K₂的关系是___________________________________________。

(1)K与化学计量数等倍扩大或缩小成幂指数关系。

(2)对于给定的化学反应，正、逆反应的平衡常数互为倒数。

(3)若两反应的平衡常数分别为K₁、K₂，则：

①若两反应相加，则总反应的平衡常数K＝K₁·K₂。

②若两反应相减，则总反应的平衡常数K＝K1K2。

二、平衡常数的应用

1．利用平衡常数判断反应进行的程度

在一定条件下，下列可逆反应的平衡常数如下：

①H₂＋F₂2HF　K₁＝10⁹⁵；

②H₂＋Cl₂2HCl　K₂＝10³³；

③H₂＋Br₂2HBr　K₃＝10¹⁹；

④H₂＋I₂2HI　K₄＝10²。

比较平衡常数的大小可知，各反应的正反应进行的程度由大到小的顺序为__________(填序号)。

2．利用平衡常数随温度的变化判断吸热反应或放热反应

若温度升高，K增大，则正反应为______热反应；若温度升高，K减小，则正反应为______热反应。

3．判断反应是否达到平衡或反应进行的方向

若Q＜K，反应向________方向进行，v_正____v_逆；

若Q＞K，反应向________方向进行，v_正____v_逆；

若Q＝K，反应_____________，v_正____v_逆。

1．已知298.15 K时，可逆反应Pb^2＋(aq)＋Sn(s)Pb(s)＋Sn^2＋(aq)的平衡常数K＝2.2，若溶液中Pb^2＋和Sn^2＋的浓度均为0.10 mol·L^－1，则反应进行的方向是(　　)

A．向右进行B．向左进行

C．处于平衡状态D．无法判断

2．在1 L恒容密闭容器中充入0.2 mol CH₄和1.0 mol H₂O，在温度900 K条件下进行反应：CH₄(g)＋H₂O(g)CO(g)＋3H₂(g)。

(1)保持温度不变，若容器内n(CO)＝0.1 mol，此时反应______________(填“正向进行”“逆向进行”或“处于平衡状态”)(已知：900 K时反应的平衡常数为1.2)。

(2)若保持900 K，达到平衡时再往容器内充入0.1 mol He，此时v_正________v_逆(填“>”“<”或“＝”)。

3．在淀粉碘化钾溶液中存在下列平衡：I₂(aq)＋I^－(aq)I－3(aq)。测得不同温度下该反应的平衡常数K如表所示。

(1)上述反应的平衡常数表达式为________________________。

(2)反应I－3(aq)I₂(aq)＋I^－(aq)的ΔH______(填“>”“<”或“＝”)0。

三、平衡常数与平衡转化率的计算

(一)利用化学方程式的关系计算平衡常数

例1　已知在448 ℃时，反应H₂(g)＋I₂(g)2HI(g)的平衡常数为49，计算下列反应在该温度下的平衡常数。

(1)2HI(g)H₂(g)＋I₂(g)

K＝________。

(2)12H₂(g)＋12I₂(g)HI(g)

K＝________。

例2　甲醇是重要的化学工业基础原料和清洁液体燃料。工业上可利用CO或CO₂来生产燃料甲醇。已知制备甲醇的有关化学反应以及在不同温度下的化学反应平衡常数如表所示：

(1)据反应①与②可推导出K₁、K₂与K₃之间的关系，则K₃＝____________________(用K₁、K₂表示)。

(2)反应③的ΔH______(填“>”或“＜”)0。

(3)500 ℃时测得反应③在某时刻H₂(g)、CO₂(g)、CH₃OH(g)、H₂O(g)的浓度(mol·L^－1)分别为0.8、0.1、0.3、0.15，则此时v_正________(填“＞”“＝”或“＜”)v_逆。

(二)平衡常数与平衡转化率的相关计算

1．计算模型——“三段式”法

与前面化学反应速率的“三段式”法基本相同，有关平衡常数计算的关键是找到达平衡状态时的转化量和平衡量。

2．平衡转化率

如可逆反应：mA(g)＋nB(g)pC(g)＋qD(g)，反应物A的平衡转化率：

α(A)＝已转化A的物质的量初始时A的物质的量×100%＝初始时A的物质的量－平衡时A的物质的量初始时A的物质的量×100%。

例3　一定温度下，将0.050 mol SO₂(g)和0.030 mol O₂(g)注入体积为1.0 L的密闭反应器，发生反应2SO₂(g)＋O₂(g)2SO₃(g)，达到平衡后，测得SO₃的平衡浓度为0.044 mol·L^－1。

(1)计算SO₂和O₂的平衡转化率。

________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

(2)计算该温度下的平衡常数K。

________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

例4　某温度下，H₂(g)＋I₂(g)2HI(g)的平衡常数K＝0.25，若在此温度下，在10 L的密闭容器中充入0.2 mol HI气体，达到平衡时，HI的分解率为_____________________。

通过网盘分享的文件：同步PPT课件等3个文件

链接: https://pan.baidu.com/s/1WiBBQCVHpFgaci5JN4S3LA?pwd=4321 提取码: 4321 

--来自百度网盘超级会员v8的分享