新教材高中化學(xué)人教版選擇性第一冊(cè)課件第二章第二節(jié)第2課時(shí)化學(xué)平衡常數(shù)

第2課時(shí)化學(xué)平衡常數(shù)第二章2021內(nèi)容索引0102課前篇素養(yǎng)初探課堂篇素養(yǎng)提升素養(yǎng)目標(biāo)1.通過認(rèn)識(shí)化學(xué)平衡常數(shù)的含義,學(xué)會(huì)根據(jù)化學(xué)反應(yīng)書寫化學(xué)平衡常數(shù)表達(dá)式。2.形成變化觀念與平衡思想,能利用化學(xué)平衡常數(shù)進(jìn)行簡單的化學(xué)平衡計(jì)算。課前篇素養(yǎng)初探一、化學(xué)平衡常數(shù)1.定義在一定溫度下,當(dāng)一個(gè)可逆反應(yīng)達(dá)到化學(xué)平衡時(shí),生成物濃度冪之積與反應(yīng)物濃度冪之積的比值是一個(gè)常數(shù),這個(gè)常數(shù)就是該反應(yīng)的化學(xué)平衡常數(shù),通常用符號(hào)

K表示。2.表達(dá)式3.意義及影響因素(1)K越大,說明正反應(yīng)進(jìn)行的程度越大,平衡時(shí)反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率越大。(2)K只受溫度影響,與反應(yīng)物或生成物的濃度變化無關(guān)?！疚⑺伎?】對(duì)于化學(xué)反應(yīng)aA+bB cC+dD來說,濃度商的表達(dá)式如何?化學(xué)反應(yīng)處于平衡狀態(tài)時(shí),濃度商Q和平衡常數(shù)K的關(guān)系如何?提示

化學(xué)反應(yīng)aA+bBcC+dD的濃度商

。當(dāng)反應(yīng)處于平衡狀態(tài)時(shí),濃度商Q和平衡常數(shù)K相等?！疚⑺伎?】當(dāng)化學(xué)平衡常數(shù)K數(shù)值處于多大范圍時(shí),可認(rèn)為反應(yīng)完全?提示

一般來說,當(dāng)K>105時(shí),反應(yīng)就進(jìn)行得基本完全了。二、平衡轉(zhuǎn)化率其中,n轉(zhuǎn)化表示已轉(zhuǎn)化的物質(zhì)的量。n始表示該物質(zhì)起始時(shí)的物質(zhì)的量。c轉(zhuǎn)化表示已轉(zhuǎn)化的該物質(zhì)的濃度。c始表示起始時(shí)該物質(zhì)的濃度。[自我檢測]1.正誤判斷(1)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。(

)(2)化學(xué)平衡常數(shù)與濃度有關(guān),與溫度無關(guān)。(

)(3)在任何條件下,一個(gè)可逆反應(yīng)的化學(xué)平衡常數(shù)都是一個(gè)恒定值。(

)(4)K越大,表明可逆反應(yīng)正向進(jìn)行的程度越大。(

)(5)平衡常數(shù)和平衡轉(zhuǎn)化率都能體現(xiàn)可逆反應(yīng)進(jìn)行的程度。(

)(6)其他條件不變,使用不同催化劑,反應(yīng)的平衡常數(shù)不變。(

)×××√√√2.往某恒容密閉容器中充入2molX(g)和amolY(g)發(fā)生反應(yīng):nX(g)+3Y(g) R(g)+2Q(g)。達(dá)到平衡時(shí)測得生成0.125molR,此時(shí)X的轉(zhuǎn)化率為25%,則n值為(

)答案

A解析

根據(jù)反應(yīng)方程式nX(g)+3Y(g)R(g)+2Q(g),已知平衡時(shí)X的轉(zhuǎn)化率為25%,則平衡時(shí)轉(zhuǎn)化的X的物質(zhì)的量為2

mol

,達(dá)平衡時(shí)測得生成的R為

mol

,根據(jù)物質(zhì)的轉(zhuǎn)化量之比等于其化學(xué)計(jì)量數(shù)之比可得,n=4。課堂篇素養(yǎng)提升任務(wù)一化學(xué)平衡常數(shù)的應(yīng)用[問題探究]1.對(duì)反應(yīng)N2(g)+3H2(g) 2NH3(g)在密閉容器中達(dá)到平衡后,再充入一定量N2(溫度、容積不變),平衡正移,平衡常數(shù)變大,對(duì)嗎?答案

不對(duì),平衡常數(shù)只受溫度影響。2.升高溫度平衡常數(shù)一定增大嗎?答案

不一定,若正反應(yīng)為吸熱反應(yīng),則升高溫度平衡常數(shù)增大,反之則減小。[深化拓展]1.化學(xué)平衡常數(shù)的應(yīng)用(1)判斷反應(yīng)進(jìn)行的程度K值越大,說明平衡體系中生成物所占的比例越大,正向反應(yīng)進(jìn)行的程度越大,即反應(yīng)進(jìn)行得越完全,反應(yīng)物轉(zhuǎn)化率越大;反之,反應(yīng)進(jìn)行就越不完全,反應(yīng)物轉(zhuǎn)化率就越小。(2)利用K值隨溫度的變化可判斷反應(yīng)的熱效應(yīng)若升高溫度,K值增大,則正反應(yīng)為吸熱反應(yīng);若升高溫度,K值減小,則正反應(yīng)為放熱反應(yīng)。(3)計(jì)算轉(zhuǎn)化率依據(jù)起始濃度(或平衡濃度)和平衡常數(shù)可以計(jì)算平衡濃度(或起始濃度),從而計(jì)算反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率。(4)判斷平衡移動(dòng)的方向利用平衡常數(shù)可從定量的角度解釋恒溫下濃度、壓強(qiáng)對(duì)化學(xué)平衡移動(dòng)的影響。對(duì)于可逆反應(yīng)mA(g)+nB(g)pC(g)+qD(g),在任意狀態(tài)下,生成物的濃度和反應(yīng)物的濃度有如下關(guān)系:,Q為該反應(yīng)的濃度商。則:Q<K時(shí),反應(yīng)向正反應(yīng)方向進(jìn)行;Q=K時(shí),反應(yīng)處于平衡狀態(tài);Q>K時(shí),反應(yīng)向逆反應(yīng)方向進(jìn)行。2.注意事項(xiàng)(1)化學(xué)平衡常數(shù)只與溫度有關(guān),與反應(yīng)物或生成物的濃度無關(guān)。(2)反應(yīng)物或生成物中有固體和純液體存在時(shí),由于其濃度可看作常數(shù)而不寫入表達(dá)式。(3)化學(xué)平衡常數(shù)表達(dá)式中各物質(zhì)的濃度必須是平衡狀態(tài)下的濃度,不能用非平衡狀態(tài)下的濃度值。[素能應(yīng)用]典例1在一定體積的密閉容器中,進(jìn)行如下化學(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/℃70080083010001200K0.60.91.01.72.6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)。

(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

℃。此溫度下加入1molCO2(g)和1molH2(g)充分反應(yīng),達(dá)到平衡時(shí),CO2的轉(zhuǎn)化率為

。

(4)在800℃時(shí),發(fā)生上述反應(yīng),某一時(shí)刻測得容器內(nèi)各物質(zhì)的濃度分別為c(CO2)=2mol·L-1,c(H2)=1.5mol·L-1、c(CO)=1mol·L-1、c(H2O)=3mol·L-1,則正、逆反應(yīng)速率的比較為v(正)

(填“>”“<”或“=”)v(逆)。

解析

(2)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)由題意可得K=1,查表可知對(duì)應(yīng)溫度為830

℃;設(shè)反應(yīng)了的CO2的物質(zhì)的量為x

mol,則消耗掉的H2的物質(zhì)的量為x

mol,生成的CO和H2O的物質(zhì)的量均是x

mol(容器體積為V

L)。則CO2的轉(zhuǎn)化率為50%。解析

第2個(gè)反應(yīng)與第1個(gè)反應(yīng)互為逆反應(yīng),平衡常數(shù)互為倒數(shù)關(guān)系;第3個(gè)反應(yīng)的化學(xué)計(jì)量數(shù)與第1個(gè)反應(yīng)相比,縮小一半,根據(jù)平衡常數(shù)表達(dá)式可得任務(wù)二化學(xué)平衡的有關(guān)計(jì)算[問題探究]1.反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率增大,平衡常數(shù)一定增大嗎?答案

不一定;在一定溫度下,對(duì)于一個(gè)反應(yīng)可以通過改變外界條件增大反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率,但因溫度不變,平衡常數(shù)也不變。2.對(duì)于常溫下的反應(yīng)aA(g)+bB(g)cC(g)+dD(g),若已知反應(yīng)物的起始濃度和常溫下的平衡常數(shù),可不可以計(jì)算平衡時(shí)反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率?答案

可以?？筛鶕?jù)反應(yīng)物的起始濃度和平衡常數(shù)計(jì)算平衡時(shí)的濃度,然后根據(jù)反應(yīng)物的變化量可求出其轉(zhuǎn)化率。[深化拓展]1.有關(guān)化學(xué)平衡計(jì)算的基本模式——“三段式法”

mA(g)+nB(g)pC(g)+qD(g)起始: a

b

0

0轉(zhuǎn)化: mx

nx

px

qx平衡: a-mx

b-nx

px

qx(1)轉(zhuǎn)化量與化學(xué)方程式中各物質(zhì)的計(jì)量數(shù)成比例。(2)這里a、b可指物質(zhì)的量、濃度等。2.反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率[素能應(yīng)用]典例2已知可逆反應(yīng):M(g)+N(g) P(g)+Q(g)

ΔH>0,請(qǐng)回答下列問題:(1)在某溫度下,反應(yīng)物的初始濃度分別為c0(M)=1mol·L-1,c0(N)=2.4mol·L-1;達(dá)到平衡后,M的平衡轉(zhuǎn)化率為60%,此時(shí)N的平衡轉(zhuǎn)化率為

;

(2)若反應(yīng)溫度不變,反應(yīng)物的初始濃度分別為c0(M)=4mol·L-1,c0(N)=amol·L-1;達(dá)到平衡后,c(P)=2mol·L-1,a=

。

答案

(1)25%

(2)6解析

(1)根據(jù)題意:

M(g)+N(g) P(g)+Q(g)初始濃度/(mol·L-1)

1

0

0轉(zhuǎn)化濃度/(mol·L-1)

平衡濃度/(mol·L-1)

改變反應(yīng)物用量對(duì)轉(zhuǎn)化率(用α表示)的影響(1)反應(yīng)物不止一種時(shí),如:mA(g)+nB(g) pC(g)+qD(g)。①只增大一種反應(yīng)物的濃度,該物質(zhì)本身的轉(zhuǎn)化率減小,其他反應(yīng)物轉(zhuǎn)化率增大。如增大c(A),則平衡正向移動(dòng),α(A)減小,α(B)增大。②若同倍數(shù)增大c(A)、c(B),其影響結(jié)果相當(dāng)于增大壓強(qiáng)。當(dāng)m+n=p+q時(shí),α(A)、α(B)均不變;當(dāng)m+n>p+q時(shí),α(A)、α(B)均增大;當(dāng)m+n<p+q時(shí),α(A)、α(B)均減小。(2)反應(yīng)物只有一種時(shí),如aA(g) bB(g)+cC(g)。增大c(A),其影響結(jié)果相當(dāng)于增大壓強(qiáng)。若a=b+c,α(A)不變;若a>b+c,α(A)增大;若a<b+c,α(A)減小。變式訓(xùn)練2某溫度下,向容積為1L的密閉反應(yīng)器中充入0.10molSO3,當(dāng)反應(yīng)器中的氣體壓強(qiáng)不再變化時(shí)測得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.8.0×102 B.1.6×103C.3.2×103 D.4.0×102答案

B解析

設(shè)反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí)生成O2的物質(zhì)的量為x

mol。

2SO3(g) 2SO2(g)+O2(g)起始/mol

0

0平衡/mol

x

2x

x所以其逆反應(yīng)的平衡常數(shù)為1

600,B項(xiàng)正確。

素養(yǎng)脈絡(luò)

隨堂檢測1.(雙選)下列關(guān)于平衡常數(shù)的說法中,正確的是(

)A.平衡常數(shù)只與反應(yīng)本身及溫度有關(guān)B.改變反應(yīng)物濃度或生成物濃度都會(huì)改變平衡常數(shù)C.加入催化劑可以改變反應(yīng)速率,但不改變平衡常數(shù)D.在任何條件下,化學(xué)平衡常數(shù)是一個(gè)恒定值答案

AC解析

平衡常數(shù)只與反應(yīng)本身及溫度有關(guān),催化劑不能改變化學(xué)平衡,故加入催化劑不改變平衡常數(shù)。2.對(duì)于反應(yīng)3Fe(s)+4H2O(g) Fe3O4(s)+4H2(g),反應(yīng)的化學(xué)平衡常數(shù)的表達(dá)式為(

)答案

D解析

化學(xué)平衡常數(shù)是生成物濃度冪之積與反應(yīng)物濃度冪之積的比值,但固體濃度可視為1,不寫入平衡常數(shù)的計(jì)算式中。3.將2.00molSO2和2.00molO2通入1.00L的恒容密閉容器中,1500K時(shí),反應(yīng)達(dá)到平衡,測得SO3的物質(zhì)的量濃度為0.64mol·L-1,則平衡時(shí)SO2的平衡轉(zhuǎn)化率為(

)A.30% % C.50% %答案

B解析

因平衡時(shí)SO3的物質(zhì)的量濃度為

mol·L-1,則轉(zhuǎn)化的SO2的物質(zhì)的量濃度為

mol·L-1,所以4.在一定溫度下,將0.20molN2O4氣體充入2.0L密閉容器中,間隔一定時(shí)間對(duì)該容器的氣體進(jìn)行分析,數(shù)據(jù)如下:時(shí)間/s