【化学课件】化学平衡常数复习课件

化学平衡常数复习课件本课件专为人教版选修4化学反应原理设计，全面覆盖化学平衡常数的核心知识点适用于高考复习阶段的重点梳理，内容包括基本定义、公式推导、实际应用计算以及常见易错点分析通过系统性的知识梳理和典型例题解析，帮助学生深入理解化学平衡常数的本质，掌握各类计算方法，提高解题能力课件还精选了近年高考真题，让学生在复习中明确考试重点和命题趋势目录化学平衡常数定义1深入理解平衡常数的物理意义和数学表达基本推导与表达2掌握不同类型平衡常数的书写规则应用与计算3学会各种实际问题的计算方法易错点分析4总结常见错误，避免失分点化学平衡概述平衡状态的特征平衡建立过程当可逆反应进行到一定程度时，正反应速率与逆反应速率相等，反应初期，反应物浓度高，正反应速率大；随着反应进行，反应此时反应达到化学平衡状态在平衡状态下，各组分的浓度保持物浓度降低，生成物浓度增加，逆反应速率逐渐增大恒定不变当正逆反应速率相等时，系统达到平衡，此时各物质的浓度不再需要注意的是，化学平衡是动态平衡，反应并未停止，而是正逆发生变化反应速率相等，宏观上表现为浓度不变可逆反应示例氢气与碘的反应₂₂H g+I g⇌2HIg这是一个典型的气相可逆反应，在密闭容器中进行合成氨反应₂₂₃N g+3H g⇌2NH g工业上重要的可逆反应，需要高温高压催化剂反应特点这些反应在特定条件下都能建立化学平衡平衡常数可以定量描述反应的程度化学平衡常数定义K基本定义影响因素化学平衡常数是指在一定温度平衡常数的数值仅与温度有关，下，当可逆反应达到平衡时，生与反应物和生成物的初始浓度、成物浓度幂次方的乘积与反应物压强、催化剂等因素无关温度浓度幂次方乘积的比值，这个比升高，平衡常数可能增大或减值为常数小物理意义平衡常数的大小反映了反应进行的程度K值越大，表示反应进行得越完全，生成物浓度相对较高平衡常数表达式举例气体反应写出反应方程式₂₂H g+I g⇌2HIg确保方程式已经配平，系数代表各物质的化学计量数确定浓度型平衡常数₂₂Kc=[HI]²/[H][I]生成物浓度的幂次方乘积作为分子，反应物浓度的幂次方乘积作为分母注意幂次方各组分浓度的幂次方等于其在化学方程式中的化学计量数HI的系数为2，所以其浓度要平方平衡常数表达式举例气体压强型压强型常数定义表达式形式适用条件当反应涉及气体时，可Kp=特别适用于涉及气体压₂₂以用气体的分压来表示pHI²/pH·pI强变化的反应体系平衡常数，称为压强型其中p代表各气体组分在工业生产中应用较多平衡常数Kp的分压浓度型与压强型的转换关系K的计算ΔnΔn=生成物气体摩尔数-反应物气体摩尔数转换公式特殊情况只计算气体物质的摩尔数Kp=KcRT^Δn当Δn=0时，Kp=KcR为气体常数，T为绝对温度此时两种常数在数值上相等1的书写注意要点K固体和纯液体1固体和纯液体的浓度视为常数，不列入平衡常数表达式中平衡浓度2表达式中的浓度必须是平衡时的浓度，不能用初始浓度标准状态3浓度单位通常为mol/L，压强单位为Pa或atm平衡常数与反应方向K1正反应进行得很完全K≈1正逆反应程度相当K1逆反应占主导地位平衡常数的大小直接反映了反应的倾向性当K值远大于1时，表明在平衡状态下生成物浓度远大于反应物浓度，反应主要向右进行相反，当K值远小于1时，反应主要向左进行，逆反应占主导平衡常数的确定方法实验测定通过实验准确测定平衡时各组分的浓度或压强数据代入将测得的平衡浓度代入平衡常数表达式计算结果计算得出该温度下的平衡常数数值实验是确定平衡常数最直接和可靠的方法需要在恒定温度下进行实验，确保反应充分达到平衡状态后再进行浓度测定多次实验取平均值可以提高结果的准确性练习写平衡常数表达式表达式构建₂₂₂2Kc=[CO][H]/[CO][H O]反应方程式₂₂₂COg+H Og⇌CO g+H g检查验证确认分子分母位置和幂次方正确这是一个重要的水煤气变换反应，在工业制氢过程中应用广泛该反应的平衡常数表达式中，所有参与反应的物质都是气体，因此都要列入表达式由于各物质的化学计量数都是1，所以浓度都是一次方等效平衡的概念1L100%容器体积组分比例在相同体积的容器中进行反应平衡后各组分的百分含量完全相同3判断要素温度、体积、物质的量关系三个关键因素等效平衡是指在相同条件下，从不同的初始状态出发，最终达到的平衡状态中各组分的百分含量相同这种平衡状态的建立与初始加入物质的具体形式无关，只要满足一定的等效关系即可是否等效平衡判断温度条件体积因素必须在相同温度下进行比较，对于气体反应，容器体积相同因为温度直接影响平衡常数的是等效平衡的重要条件之一大小物质的量关系初始投料必须满足特定的化学计量关系才能达到等效平衡平衡常数的推导速率平衡条件平衡时正反应速率等于逆反应速率v正=v逆是推导的基础速率常数关系利用反应速率方程建立数学关系涉及各组分浓度和反应级数数学变换通过代数运算得到平衡常数表达式K=k正/k逆的数学关系正逆反应速率表达式反应类型正反应速率逆反应速率A+B⇌C+D v正=k正[A][B]v逆=k逆[C][D]2A⇌B+C v正=k正[A]²v逆=k逆[B][C]A⇌2B v正=k正[A]v逆=k逆[B]²推导的基本流程K建立等式平衡时v正=v逆，建立速率相等的数学等式构建比值将速率常数比值与浓度比值分离，k正/k逆=浓度项得出常数3定义K=k正/k逆，得到平衡常数的最终表达式温度对的影响K放热反应升温时K减小吸热反应唯一影响因素平衡向左移动升温时K增大温度是影响K值的唯一外界条件平衡向右移动其他因素不改变K值浓度变化时变化吗？K值不变平衡移动K改变反应物或生成物的浓度不会改变平衡常数K的数值，因为K浓度变化会导致平衡位置的移动增加反应物浓度，平衡向右移只与温度有关浓度改变只会影响反应商Q的大小动；增加生成物浓度，平衡向左移动当Q≠K时，平衡会发生移动，直到重新建立平衡，此时K值仍这种移动是系统自发调节的过程，目的是重新达到平衡状态，使保持不变反应商Q重新等于平衡常数K体积压强变化对的影响/K值恒定平衡位置移动K体积和压强的变化不会改变平衡压强变化会影响气体反应的平衡常数K的数值K仅取决于温度，位置增大压强，平衡向气体分与系统的体积和压强无关子数减少的方向移动；减小压强则相反浓度重新分布虽然K值不变，但各组分的浓度会重新分布，直到反应商Q重新等于K值，建立新的平衡状态催化剂对的影响K加快反应速率不改变值缩短平衡时间K催化剂能够显著提高正催化剂同等程度地提高使反应更快达到平衡状逆反应的速率，缩短达正逆反应速率，不影响态，但平衡位置和各组到平衡的时间平衡常数的大小分浓度不变的量纲K各类平衡常数梳理浓度型Kc-用反应物和生成物的摩尔浓度表示的平衡常数，适用于溶液反应压强型Kp-用气体分压表示的平衡常数，主要用于气相反应的计算电离常数Ka/Kb-酸碱在水溶液中的电离平衡常数，描述酸碱强度溶度积Ksp-难溶电解质的溶解平衡常数，用于判断沉淀的生成溶液中离子平衡常数醋酸电离平衡常数意义₃₃⁻⁺₃⁻⁺₃CH COOH⇌CH COO+H Ka=[CH COO][H]/[CH COOH]Ka值越大，酸性越强酸的电离平衡常数Ka是衡量酸强度的重要指标对于弱酸，Ka值通常很小，表明电离程度较低水分子浓度因为数值很大且变化很小，通常不列入Ka表达式中温度升高，弱酸的Ka值一般会增大溶度积Ksp建立平衡⁺⁻AgCls⇌Ag aq+Cl aq固体银氯化银与其离子建立溶解平衡表达式⁺⁻Ksp=[Ag][Cl]固体AgCl不出现在表达式中应用判断沉淀的生成和溶解比较不同物质的溶解能力酸碱平衡常数×⁻×⁻×⁻⁵⁵

1.

8101.

8101.010¹⁴醋酸氨水水的离子积Ka Kb常温下醋酸的电离常数常温下氨水的电离常数Kw=Ka×Kb的关系酸碱平衡常数只与温度有关，不随浓度变化强酸强碱完全电离，不存在平衡常数概念弱酸弱碱的Ka和Kb值反映了其电离程度，数值越大表示电离程度越高，酸性或碱性越强平衡常数实际计算步骤写方程式准确写出化学反应方程式并配平列表达式2根据反应式写出平衡常数的标准表达式代入计算将平衡时的浓度或压强数值代入并计算在实际计算中，必须确保使用的是平衡浓度而不是初始浓度如果题目给出的是初始浓度和转化率，需要先计算出平衡浓度再代入公式计算过程中要注意单位的统一和有效数字的保留常见计算题类型已知起始条件求已知求平衡浓度K K这类题目通常给出反应物的初始浓度和某个时刻的转化率，要求已知平衡常数和部分组分浓度，求其他组分的平衡浓度这类题计算平衡常数解题关键是利用转化率计算出平衡时各组分的浓目需要建立代数方程，通过解方程组得到答案度解题技巧设未知量，建立方程，注意检查解的合理性有时需计算步骤根据转化率求平衡浓度，代入K表达式求解注意转要用到二次方程求解，要选择符合实际意义的解化率定义和计算方法的准确应用反应转化率与的关系αK转化率定义浓度计算α=已转化的反应物摩尔数/反应物的平衡浓度=初始浓度-转化浓度2初始摩尔数×100%结果验证值求解K3检查计算结果的合理性和单位正确性将计算得到的平衡浓度代入K表达式例题已知转化率算法题目条件Ag⇌2Bg初始时A的浓度为1mol/L，平衡时转化率为

0.4，求Kc浓度计算平衡时[A]=1×1-

0.4=

0.6mol/L[B]=1×

0.4×2=

0.8mol/L代入公式Kc=[B]²/[A]=

0.8²/

0.6=

1.07mol/L电离平衡常数典型题弱酸电离度缓冲溶液已知弱酸的初始浓度和pH值，求计算缓冲溶液的pH值，需要同时电离平衡常数Ka利用pH计算考虑弱酸和其共轭碱的浓度，利氢离子浓度，再根据电离方程式用Henderson-Hasselbalch方程求Ka求解多元弱酸₂₃对于多元弱酸如H CO，需要分步考虑每一步的电离平衡，分别求出Ka1和Ka2的数值溶解平衡常数典型题沉淀生成判断溶解度计算溶解能力比较比较离子积Qc与溶度积根据Ksp计算难溶盐在比较同类型化合物的Ksp的大小关系，判断水中的溶解度，注意化Ksp值，判断溶解能力是否产生沉淀学计量数的影响强弱练习巩固一基础练习1₂₂₃写出下列反应的平衡常数表达式2SO g+O g⇌2SO g进阶练习2₃₂计算CaCO s⇌CaOs+CO g反应的Kp表达式综合练习3⁺⁻⁺Fe³+SCN⇌FeSCN²反应的平衡常数表达式书写挑战练习4多重平衡体系中平衡常数的关系推导练习巩固二初始条件反应Ag⇌2Bg是否等效条件11mol A，0mol B参考状态条件20mol A，2mol B等效条件

30.5mol A，1mol B等效条件42mol A，0mol B不等效高考真题例一题目背景₂₂₃2021年高考化学题工业合成氨反应N+3H⇌2NH，在某温度下平衡常数Kc=

0.5已知初始浓度比例，求平衡时氨气的体积分数解题思路设初始氮气浓度为a，氢气浓度为3a，利用平衡常数和转化率建立方程组通过代数运算求出平衡时各组分浓度关键考点考查平衡常数的计算应用和气体摩尔分数的概念体现了理论计算与实际工业生产的结合高考真题例二温度影响压强影响考查温度变化对平衡常数的影响压强变化对平衡位置的影响区分吸热反应和放热反应但不改变平衡常数的数值浓度影响催化剂作用4浓度变化引起平衡移动加快反应速率但不影响平衡平衡常数保持不变不改变平衡常数的大小高考真题例三易错警示一常见错误纠正方法在书写平衡常数表达式时，经常有学生将固体和纯液体也写入表记住固体和纯液体的浓度在反应过程中基本不变，其活度为1，₃₂达式中例如对于反应CaCO s⇌CaOs+CO g，错误地因此不出现在平衡常数表达式中₂₃写成K=[CaO][CO]/[CaCO]只有气体和溶液中的溶质才需要列入表达式这是平衡常数书写₂₂正确的表达式应该是K=[CO]或Kp=pCO，因为固体的浓的基本规则，必须牢记度视为常数易错警示二错误观念认为平衡常数会随浓度变化而改变混淆了K值与平衡浓度的概念正确理解K是温度的函数，在恒温下为定值浓度变化只影响平衡位置，不影响K值记忆要点平衡常数只与温度有关是衡量反应倾向性的固有属性易错警示三温度是关键只有温度变化才能改变K值体积压强无关改变体积或压强不影响K值大小浓度变化无关增减反应物或生成物浓度不改变K很多学生错误地认为改变压强或浓度会影响平衡常数，实际上这些因素只会改变平衡位置平衡常数作为温度的函数，其数值只有在温度改变时才会发生变化，这是化学平衡理论的核心概念易错警示四溶解平衡电离平衡Ksp Ka/Kb描述难溶电解质的溶解能力，只描述弱酸弱碱的电离程度，分子涉及离子浓度的乘积，不包含固为离子浓度乘积，分母为分子浓⁺⁻⁺⁻体例如KspAgCl=[Ag][Cl]度例如Ka=[H][A]/[HA]水解平衡Kh描述盐类水解的程度，与相应的Ka或Kb有倒数关系需要区分不同平衡的本质差异小结一的物理本质K平衡态特征温度依赖性反映系统达到平衡时的状态本质上是温度的函数1正逆反应速率相等的结果体现了热力学性质微观基础数学表达源于分子碰撞和能量分布3浓度或压强比值的数学形式统计热力学的宏观体现具有明确的物理意义小结二表达式规范写法K配平方程式确保化学方程式完全配平，计量数正确无误确定相态2明确各物质的相态，区分气体、液体、固体和水溶液列入规则3只将气体和溶质列入表达式，固体和纯液体不计入幂次校验各组分浓度的幂次等于其化学计量数知识拓展原理Le Chatelier原理表述1当改变影响平衡的条件时，平衡会向减弱这种改变的方向移动平衡移动外界条件改变导致平衡位置发生变化，但K值保持不变新平衡建立系统在新条件下重新建立平衡，各组分浓度重新分布勒夏特列原理是理解化学平衡移动的重要理论工具该原理强调平衡移动是系统的自我调节过程，目的是减弱外界条件改变带来的影响重要的是要认识到，除了温度变化外，其他因素的改变都不会影响平衡常数的数值扩展应用工业化学中的K°450C200-300合成氨温度压强范围工业合成氨的最适温度选择大气压倍数，提高氨气产率15-20%单程转化率实际工业生产中的转化效率工业合成氨反应是平衡常数应用的经典实例虽然低温有利于提高平衡常数，但反应速率过慢；高温虽然反应快，但平衡常数小，转化率低因此选择适中温度450°C，既保证一定的反应速率，又有合理的转化率经典难题精讲一题目条件已知Kc=

4.0，反应A+B⇌C+D初始时A、B各

0.10mol/L，平衡后加入

0.20mol/L的C，求新平衡各组分浓度分步求解先求原平衡状态各组分浓度加入C后利用反应商判断移动方向建立新的平衡方程求解验证结果将求得的浓度代入K表达式验证确保计算结果符合平衡常数经典难题精讲二反应关联总反应₁反应

①A⇌B+C，K A⇌B+D+E₂₁₂2反应

②C⇌D+E，K总反应的平衡常数K总=K×K逻辑验证数值关系4检查各步反应的逻辑关系利用平衡常数的乘积关系3确保总反应的合理性求解复杂平衡体系中的浓度潜力挑战题设计要求解题思路设计一个反应体系，使平衡常数在特定温度范围内达到最优值首先分析反应的热效应，判断温度升高对平衡常数的影响方向需要考虑反应的热效应、动力学因素和经济成本然后结合反应速率和实际操作的可行性，综合考虑选择最优温度要求分析温度对平衡常数的影响规律，选择最适宜的操作温度，并解释选择的理由还需要考虑催化剂的使用、反应器的设计等工程因素，体现化学理论与实际应用的结合课后巩固与练习教材练习在线资源小组讨论完成课本配套练习题，利用化学学习网站和与同学组成学习小组，重点关注平衡常数的计APP进行互动练习，获共同讨论疑难问题和解算和应用得即时反馈题技巧模拟测试定期进行模拟测试，检验学习效果和知识掌握程度复习总结与答疑核心要点回顾平衡常数只与温度有关，是描述反应程度的重要参数掌握各类平衡常数的书写规则和计算方法是学习的重点易混易错总结区分平衡常数与平衡浓度，理解外界条件对K值和平衡位置的不同影响固体和纯液体不列入表达式是常考易错点高考趋势分析近年高考越来越注重理论与实际的结合，工业化学中的平衡常数应用是重要考点图像分析和数据处理能力要求提高应试技巧提示解题时注意单位统一，计算过程要规范遇到复杂题目要善于分解步骤，逐一突破平时多练习不同类型的题目，提高解题速度和准确性。