高中化學(xué)選修四課件化學(xué)反應(yīng)速率和化學(xué)平衡

1、化學(xué)平衡常數(shù)第4課時(shí)第二章 第三節(jié) 化學(xué)平衡核心素養(yǎng)發(fā)展目標(biāo)HEXINSUYANGFAZHANMUBIAO1.證據(jù)推理：通過化學(xué)平衡狀態(tài)時(shí)的濃度數(shù)據(jù)分析，認(rèn)識(shí)化學(xué)平衡常數(shù)的概念，并能分析推測(cè)其相關(guān)應(yīng)用。2.模型認(rèn)知：構(gòu)建化學(xué)平衡常數(shù)相關(guān)計(jì)算的思維模型(三段式法)，理清計(jì)算的思路，靈活解答各類問題。新知導(dǎo)學(xué) 啟迪思維 探究規(guī)律達(dá)標(biāo)檢測(cè) 檢測(cè)評(píng)價(jià) 達(dá)標(biāo)過關(guān)內(nèi)容索引NEIRONGSUOYIN01新知導(dǎo)學(xué)1.化學(xué)平衡狀態(tài)時(shí)的濃度數(shù)據(jù)分析(1)NO2、N2O4的相互轉(zhuǎn)化是一個(gè)可逆反應(yīng)：2NO2(g) N2O4(g)。在25 時(shí)，如果用不同起始濃度的NO2或N2O4進(jìn)行反應(yīng)，平衡后得到以下實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。請(qǐng)根據(jù)

2、表中已知數(shù)據(jù)填寫空格：一、化學(xué)平衡常數(shù)起始濃度/(molL1)平衡濃度/(molL1)平衡濃度關(guān)系c(NO2)c(N2O4)c(NO2)c(N2O4)2.0010206.321036.84103_3.0010208.001031.10102_02.001029.461031.53102_00.1002.281028.86102_1.08 1.711021.38 1.721021.62 1.711023.89 1.70102(2)根據(jù)上表數(shù)據(jù)，判斷正誤(正確的打“”，錯(cuò)誤的打“”)一定溫度下，N2O4和NO2的平衡濃度相等()一定溫度下，N2O4與NO2的平衡濃度之比相等()2.化學(xué)平衡常數(shù)的概

3、念與表達(dá)式(1)概念在一定溫度下，當(dāng)一個(gè)可逆反應(yīng)達(dá)到化學(xué)平衡時(shí)，生成物 與反應(yīng)物 的比值是一個(gè)常數(shù)(簡(jiǎn)稱 )，用符號(hào)K表示。(2)表達(dá)式對(duì)于一般的可逆反應(yīng)，mA(g)nB(g)pC(g)qD(g)，當(dāng)在一定溫度下達(dá)到平衡時(shí)，K_。濃度冪之積濃度冪之積平衡常數(shù)寫出K1和K2的關(guān)系式： ； 寫出K2和K3的關(guān)系式： ；寫出K1和K3的關(guān)系式： 。K2K31(4)化學(xué)平衡常數(shù)表達(dá)式書寫注意事項(xiàng)化學(xué)平衡常數(shù)表達(dá)式中各物質(zhì)的濃度必須是平衡時(shí)的濃度，且不出現(xiàn)固體或純液體的濃度?；瘜W(xué)平衡常數(shù)表達(dá)式與化學(xué)方程式的書寫方式有關(guān)。請(qǐng)比較表中K值的相對(duì)大小，說明平衡常數(shù)的意義：平衡常數(shù)的大小反映了化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行的 (

4、也叫 )。K值越大，表示反應(yīng)進(jìn)行得越 ，反應(yīng)物轉(zhuǎn)化率越 ；K值越小，表示反應(yīng)進(jìn)行得越 ，反應(yīng)物轉(zhuǎn)化率越 。程度反應(yīng)的限度完全大不完全小3.化學(xué)平衡常數(shù)的意義已知：25 時(shí)，鹵化氫生成反應(yīng)的平衡常數(shù)：化學(xué)方程式平衡常數(shù)KF2H2 2HF6.51095Cl2H2 2HCl2.571033Br2H2 2HBr1.911019I2H2 2HI8.671024.化學(xué)平衡常數(shù)的影響因素及應(yīng)用已知：N2(g)3H2(g) 2NH3(g)的平衡常數(shù)與溫度的關(guān)系如下：由上表數(shù)據(jù)分析可知：溫度升高，K值減小，則正反應(yīng)為 (填“吸熱”或“放熱”)反應(yīng)。T/K373473573673773K3.351091.0010

5、72.451051.881042.99103放熱例1對(duì)于反應(yīng)：C(s)H2O(g) CO(g)H2(g)H0，下列有關(guān)說法正確的是A.平衡常數(shù)表達(dá)式為KB.增大體系壓強(qiáng)，平衡常數(shù)K不發(fā)生變化C.升高體系溫度，平衡常數(shù)K減小D.增加C(s)的量，平衡正向移動(dòng)解析固態(tài)物質(zhì)的濃度為“常數(shù)”，視為“1”，不需寫入平衡常數(shù)表達(dá)式中，A項(xiàng)錯(cuò)誤；K只與溫度有關(guān)，因此增大體系壓強(qiáng)，平衡常數(shù)K不發(fā)生變化，B項(xiàng)正確；升溫使該反應(yīng)正向進(jìn)行，K增大，C項(xiàng)錯(cuò)誤；增加C(s)的量，平衡不移動(dòng)，D項(xiàng)錯(cuò)誤。特別提示對(duì)于給定的反應(yīng)，化學(xué)平衡常數(shù)只受溫度影響，與反應(yīng)物或生成物的濃度變化無關(guān)。例2在一定體積的密閉容器中，進(jìn)行如下化

6、學(xué)反應(yīng)：CO2(g)H2(g) CO(g)H2O(g)，其化學(xué)平衡常數(shù)K和溫度T的關(guān)系如表所示：T/7008008301 0001 200K0.60.91.01.72.6回答下列問題：(1)該反應(yīng)的化學(xué)平衡常數(shù)表達(dá)式為K_。(2)該反應(yīng)為_(填“吸熱”或“放熱”)反應(yīng)。吸熱解析溫度越高，K值越大，說明升溫平衡正向移動(dòng)，正反應(yīng)為吸熱反應(yīng)。(3)某溫度下，平衡濃度符合下式：c(CO2)c(H2)c(CO)c(H2O)，試判斷此時(shí)的溫度為_。該溫度下加入1 mol CO2(g)和1 mol H2(g)，充分反應(yīng)，達(dá)到平衡時(shí)，CO2的轉(zhuǎn)化率為_。830解析由題意可得K1，查表可知溫度為830 。設(shè)反應(yīng)

7、的CO2為x mol，則消耗掉的H2為x mol，生成的CO和H2O均是x mol(設(shè)體積為V L)，則50%則CO2的轉(zhuǎn)化率為50%。(4)在800 時(shí)，發(fā)生上述反應(yīng)，某一時(shí)刻測(cè)得容器內(nèi)各物質(zhì)的濃度分別為c(CO2)為2 molL1，c(H2)為1.5 molL1，c(CO)為1 molL1，c(H2O)為3 molL1，則反應(yīng)_(填“正向進(jìn)行”“逆向進(jìn)行”或“處于平衡狀態(tài)”)。逆向進(jìn)行則反應(yīng)逆向進(jìn)行。(1)化學(xué)平衡常數(shù)的應(yīng)用用任意狀態(tài)的濃度冪之積的比值(稱為濃度商，用Q表示)，如mA(g)nB(g) pC(g)qD(g)，Q 。以平衡常數(shù)的值為標(biāo)準(zhǔn)，可以判斷正在進(jìn)行的可逆反應(yīng)是否處于平衡狀

8、態(tài)，以及將向哪個(gè)方向進(jìn)行最終建立新的平衡。Q與K相比較：QK：可逆反應(yīng)向逆反應(yīng)方向進(jìn)行；QK：可逆反應(yīng)處于平衡狀態(tài)；QK：可逆反應(yīng)向正反應(yīng)方向進(jìn)行。相關(guān)鏈接利用平衡常數(shù)可判斷反應(yīng)的熱效應(yīng)。若升高溫度，K增大，則正反應(yīng)為吸熱反應(yīng)；若升高溫度，K減小，則正反應(yīng)為放熱反應(yīng)。利用平衡常數(shù)可計(jì)算物質(zhì)的平衡濃度、物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)和轉(zhuǎn)化率等。(2)平衡轉(zhuǎn)化率含義：平衡時(shí)已轉(zhuǎn)化了的某反應(yīng)物的量與轉(zhuǎn)化前(初始時(shí))該反應(yīng)物的量之比。表達(dá)式注意平衡轉(zhuǎn)化率與平衡常數(shù)均能表示化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行的程度，但平衡常數(shù)不直觀，轉(zhuǎn)化率能更直觀地表示化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行的程度。1.計(jì)算模型三段式法aA(g) bB(g) cC(g)dD(g)c(初)

9、/molL1 n1 n2 0 0二、化學(xué)平衡常數(shù)的有關(guān)計(jì)算2.計(jì)算思路(1)巧設(shè)未知數(shù)：具體題目要具體分析，靈活設(shè)立，一般設(shè)某物質(zhì)的轉(zhuǎn)化量為x。(2)確定三個(gè)量：根據(jù)反應(yīng)物、生成物及變化量的三者關(guān)系代入未知數(shù)確定平衡體系中各物質(zhì)的起始量、變化量、平衡量并按1中“模式”列表。(3)解題設(shè)問題：明確“始”“變”“平”三個(gè)量的具體數(shù)值，再根據(jù)相應(yīng)關(guān)系求平衡時(shí)某成分的濃度、反應(yīng)物轉(zhuǎn)化率等，得出題目答案。例3某溫度下，向容積為2 L的密閉反應(yīng)器中充入0.10 mol SO3，當(dāng)反應(yīng)器中的氣體壓強(qiáng)不再變化時(shí)，測(cè)得SO3的轉(zhuǎn)化率為20%，則該溫度下反應(yīng)：2SO2(g)O2(g) 2SO3(g)的平衡常數(shù)為A

10、.3.2103 B.1.6103C.8.0102 D.4.0102解析 2SO2(g)O2(g) 2SO3(g)c(始)/molL1 0 0 0.05c(變)/molL1 0.01 0.005 0.01c(平)/molL1 0.01 0.005 0.04例4已知：Fe(s)CO2(g) FeO(s)CO(g)Ha kJmol1，平衡常數(shù)為K，測(cè)得在不同溫度下，K值如下：溫度/500700900K1.001.472.40(1)若500 時(shí)進(jìn)行上述反應(yīng)，CO2起始濃度為2 molL1，CO的平衡濃度為_。1 molL1解析設(shè)500 時(shí)，CO的平衡濃度為x molL1，則Fe(s)CO2(g) Fe

11、O(s)CO(g)起始/molL1 2 0變化/molL1 x x平衡/molL1 2x x故CO的平衡濃度為1 molL1。(2)方程式中的a_(填“大于”“小于”或“等于”)0。解析由表格中數(shù)據(jù)可知，溫度越高K值越大，推知溫度升高平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)，故此反應(yīng)的正反應(yīng)為吸熱反應(yīng)，即a大于0。大于(3)700 時(shí)上述反應(yīng)達(dá)到平衡，要使得該平衡向右移動(dòng)，其他條件不變時(shí)，可以采取的措施有_(填字母)。A.縮小反應(yīng)器體積B.通入CO2C.升高溫度到900 D.使用合適的催化劑解析A項(xiàng)縮小反應(yīng)器體積，平衡不移動(dòng)，錯(cuò)誤；B項(xiàng)通入CO2，平衡向右移動(dòng)，正確；C項(xiàng)升高溫度時(shí)，平衡向右移動(dòng)，正確；D項(xiàng)使用催

12、化劑不會(huì)使平衡發(fā)生移動(dòng)，錯(cuò)誤。BC應(yīng)用“三段式”法解化學(xué)平衡計(jì)算類題1.化學(xué)平衡的計(jì)算一般涉及化學(xué)平衡常數(shù)、各組分的物質(zhì)的量、濃度、轉(zhuǎn)化率、百分含量等，通過寫出化學(xué)方程式，先列出相關(guān)量(起始量、轉(zhuǎn)化量、平衡量)，然后根據(jù)已知條件建立關(guān)系式進(jìn)行解題。2.可按下列步驟建立模式，確定關(guān)系式進(jìn)行計(jì)算。如可逆反應(yīng)：mA(g)nB(g) pC(g)qD(g)，在體積為V的恒容密閉容器中，反應(yīng)物A、B的初始加入量分別為a mol、b mol，達(dá)到化學(xué)平衡時(shí)，設(shè)A物質(zhì)轉(zhuǎn)化的物質(zhì)的量為mx mol。相關(guān)鏈接(1)模式mA(g)nB(g) pC(g)qD(g)起始量/mol a b 0 0轉(zhuǎn)化量/mol mx n

13、x px qx平衡量/mol amx bnx px qx對(duì)于反應(yīng)物：n(平)n(始)n(轉(zhuǎn))對(duì)于生成物：n(平)n(始)n(轉(zhuǎn))(2)基本步驟確定反應(yīng)物和生成物的初始加入量；確定反應(yīng)過程的轉(zhuǎn)化量；確定平衡量。學(xué)習(xí)小結(jié)XUEXIXIAOJIE02達(dá)標(biāo)檢測(cè)1.下列關(guān)于化學(xué)平衡常數(shù)的敘述正確的是A.化學(xué)平衡常數(shù)表示反應(yīng)進(jìn)行的程度，與溫度無關(guān)B.兩種物質(zhì)反應(yīng)，不管怎樣書寫化學(xué)方程式，平衡常數(shù)均不變C.化學(xué)平衡常數(shù)等于某一時(shí)刻生成物濃度冪之積與反應(yīng)物濃度冪之積的比值D.溫度一定，對(duì)于給定的化學(xué)反應(yīng)，正、逆反應(yīng)的平衡常數(shù)互為倒數(shù)1234562.在某溫度下，可逆反應(yīng)：mA(g)nB(g) pC(g)qD(g

14、)的平衡常數(shù)為K，下列說法正確的是A.K越大，達(dá)到平衡時(shí)，反應(yīng)正向進(jìn)行的程度越大B.K越小，達(dá)到平衡時(shí)，反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率越大C.K隨反應(yīng)物濃度的改變而改變D.K隨溫度和壓強(qiáng)的改變而改變解析K越大，表示反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí)，反應(yīng)正向進(jìn)行的程度越大，反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率越大，反之，反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率越小，K只與溫度有關(guān)，與濃度、壓強(qiáng)無關(guān)。1234563.某溫度下，可逆反應(yīng)：mA(g)nB(g) pC(g)的平衡常數(shù)為K，下列對(duì)K的說法正確的是A.溫度越高，K一定越大B.如果mnp，則K1C.若縮小反應(yīng)器的容積，能使平衡正向移動(dòng)，則K增大D.K值越大，表明該反應(yīng)越有利于C的生成，反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率越大123456解析對(duì)于

15、一個(gè)確定的化學(xué)反應(yīng)，K只是溫度的函數(shù)，溫度一定，K一定，與壓強(qiáng)無關(guān)，C錯(cuò)誤；123456因該反應(yīng)的熱效應(yīng)不確定，A錯(cuò)誤； K越大，該反應(yīng)正向進(jìn)行的程度越大，反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率越大，D正確。A.2 500 B.100C.4104 D.21021234565.在一定溫度下的密閉容器中，加入1 mol CO和1 mol H2O發(fā)生反應(yīng)：CO(g)H2O(g) CO2(g)H2(g)，達(dá)到平衡時(shí)測(cè)得n(H2)0.5 mol，下列說法不正確的是A.在該溫度下，反應(yīng)的平衡常數(shù)K1B.平衡常數(shù)與反應(yīng)溫度無關(guān)C.CO的平衡轉(zhuǎn)化率為50%D.平衡時(shí)n(H2O)0.5 mol123456解析 CO(g)H2O(g)

16、CO2(g)H2(g)起始/mol 1 1 0 0轉(zhuǎn)化/mol 0.5 0.5 0.5 0.5平衡/mol 0.5 0.5 0.5 0.5由化學(xué)方程式及以上數(shù)據(jù)判斷可得A、C、D項(xiàng)正確。平衡常數(shù)與反應(yīng)溫度有關(guān)，B項(xiàng)錯(cuò)誤。1234566.H2S與CO2在高溫下發(fā)生反應(yīng)：H2S(g)CO2(g) COS(g)H2O(g)。在610 K時(shí)，將0.10 mol CO2與0.40 mol H2S充入2.5 L的空鋼瓶中，反應(yīng)平衡后水的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)為0.02。(1)H2S的平衡轉(zhuǎn)化率1_%，反應(yīng)平衡常數(shù)K_。1234562.50.002 85解析對(duì)于反應(yīng)H2S(g)CO2(g) COS(g)H2O(g)初始/mol 0.40 0.10 0 0轉(zhuǎn)化/mol x x x x平衡/mol 0.40 x 0.10 x x x123456123456解析根據(jù)題目提供的數(shù)據(jù)可知溫度由610 K升高到620 K時(shí)，化學(xué)