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

第2課時化學平衡常數(shù)第二章2021內容索引0102課前篇素養(yǎng)初探課堂篇素養(yǎng)提升素養(yǎng)目標1.通過認識化學平衡常數(shù)的含義,學會根據(jù)化學反應書寫化學平衡常數(shù)表達式。2.形成變化觀念與平衡思想,能利用化學平衡常數(shù)進行簡單的化學平衡計算。課前篇素養(yǎng)初探一、化學平衡常數(shù)1.定義在一定溫度下,當一個可逆反應達到化學平衡時,生成物濃度冪之積與反應物濃度冪之積的比值是一個常數(shù),這個常數(shù)就是該反應的化學平衡常數(shù),通常用符號

K表示。2.表達式3.意義及影響因素(1)K越大,說明正反應進行的程度越大,平衡時反應物的轉化率越大。(2)K只受溫度影響,與反應物或生成物的濃度變化無關?！疚⑺伎?】對于化學反應aA+bB cC+dD來說,濃度商的表達式如何?化學反應處于平衡狀態(tài)時,濃度商Q和平衡常數(shù)K的關系如何?提示

化學反應aA+bBcC+dD的濃度商

。當反應處于平衡狀態(tài)時,濃度商Q和平衡常數(shù)K相等。【微思考2】當化學平衡常數(shù)K數(shù)值處于多大范圍時,可認為反應完全?提示

一般來說,當K>105時,反應就進行得基本完全了。二、平衡轉化率其中,n轉化表示已轉化的物質的量。n始表示該物質起始時的物質的量。c轉化表示已轉化的該物質的濃度。c始表示起始時該物質的濃度。[自我檢測]1.正誤判斷(1)化學平衡常數(shù)等于某一時刻生成物濃度冪之積與反應物濃度冪之積的比值。(

)(2)化學平衡常數(shù)與濃度有關,與溫度無關。(

)(3)在任何條件下,一個可逆反應的化學平衡常數(shù)都是一個恒定值。(

)(4)K越大,表明可逆反應正向進行的程度越大。(

)(5)平衡常數(shù)和平衡轉化率都能體現(xiàn)可逆反應進行的程度。(

)(6)其他條件不變,使用不同催化劑,反應的平衡常數(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:nX(g)+3Y(g) R(g)+2Q(g)。達到平衡時測得生成0.125molR,此時X的轉化率為25%,則n值為(

)答案

A解析

根據(jù)反應方程式nX(g)+3Y(g)R(g)+2Q(g),已知平衡時X的轉化率為25%,則平衡時轉化的X的物質的量為2

mol

,達平衡時測得生成的R為

mol

,根據(jù)物質的轉化量之比等于其化學計量數(shù)之比可得,n=4。課堂篇素養(yǎng)提升任務一化學平衡常數(shù)的應用[問題探究]1.對反應N2(g)+3H2(g) 2NH3(g)在密閉容器中達到平衡后,再充入一定量N2(溫度、容積不變),平衡正移,平衡常數(shù)變大,對嗎?答案

不對,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,若正反應為吸熱反應,則升高溫度平衡常數(shù)增大,反之則減小。[深化拓展]1.化學平衡常數(shù)的應用(1)判斷反應進行的程度K值越大,說明平衡體系中生成物所占的比例越大,正向反應進行的程度越大,即反應進行得越完全,反應物轉化率越大;反之,反應進行就越不完全,反應物轉化率就越小。(2)利用K值隨溫度的變化可判斷反應的熱效應若升高溫度,K值增大,則正反應為吸熱反應;若升高溫度,K值減小,則正反應為放熱反應。(3)計算轉化率依據(jù)起始濃度(或平衡濃度)和平衡常數(shù)可以計算平衡濃度(或起始濃度),從而計算反應物的轉化率。(4)判斷平衡移動的方向利用平衡常數(shù)可從定量的角度解釋恒溫下濃度、壓強對化學平衡移動的影響。對于可逆反應mA(g)+nB(g)pC(g)+qD(g),在任意狀態(tài)下,生成物的濃度和反應物的濃度有如下關系:,Q為該反應的濃度商。則:Q<K時,反應向正反應方向進行;Q=K時,反應處于平衡狀態(tài);Q>K時,反應向逆反應方向進行。2.注意事項(1)化學平衡常數(shù)只與溫度有關,與反應物或生成物的濃度無關。(2)反應物或生成物中有固體和純液體存在時,由于其濃度可看作常數(shù)而不寫入表達式。(3)化學平衡常數(shù)表達式中各物質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。[素能應用]典例1在一定體積的密閉容器中,進行如下化學反應:CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g)。其化學平衡常數(shù)K和溫度T的關系如表所示:T/℃70080083010001200K0.60.91.01.72.6回答下列問題:(1)該反應的化學平衡常數(shù)表達式為K=

。

(2)該反應為

(填“吸熱”或“放熱”)反應。

(3)某溫度下,平衡濃度符合下式:c(CO2)·c(H2)=c(CO)·c(H2O),試判斷此時的溫度為

℃。此溫度下加入1molCO2(g)和1molH2(g)充分反應,達到平衡時,CO2的轉化率為

。

(4)在800℃時,發(fā)生上述反應,某一時刻測得容器內各物質的濃度分別為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,正反應為吸熱反應。(3)由題意可得K=1,查表可知對應溫度為830

℃;設反應了的CO2的物質的量為x

mol,則消耗掉的H2的物質的量為x

mol,生成的CO和H2O的物質的量均是x

mol(容器體積為V

L)。則CO2的轉化率為50%。解析

第2個反應與第1個反應互為逆反應,平衡常數(shù)互為倒數(shù)關系;第3個反應的化學計量數(shù)與第1個反應相比,縮小一半,根據(jù)平衡常數(shù)表達式可得任務二化學平衡的有關計算[問題探究]1.反應物的轉化率增大,平衡常數(shù)一定增大嗎?答案

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

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

mA(g)+nB(g)pC(g)+qD(g)起始: a

b

0

0轉化: mx

nx

px

qx平衡: a-mx

b-nx

px

qx(1)轉化量與化學方程式中各物質的計量數(shù)成比例。(2)這里a、b可指物質的量、濃度等。2.反應物的轉化率[素能應用]典例2已知可逆反應:M(g)+N(g) P(g)+Q(g)

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

;

(2)若反應溫度不變,反應物的初始濃度分別為c0(M)=4mol·L-1,c0(N)=amol·L-1;達到平衡后,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轉化濃度/(mol·L-1)

平衡濃度/(mol·L-1)

改變反應物用量對轉化率(用α表示)的影響(1)反應物不止一種時,如:mA(g)+nB(g) pC(g)+qD(g)。①只增大一種反應物的濃度,該物質本身的轉化率減小,其他反應物轉化率增大。如增大c(A),則平衡正向移動,α(A)減小,α(B)增大。②若同倍數(shù)增大c(A)、c(B),其影響結果相當于增大壓強。當m+n=p+q時,α(A)、α(B)均不變;當m+n>p+q時,α(A)、α(B)均增大;當m+n<p+q時,α(A)、α(B)均減小。(2)反應物只有一種時,如aA(g) bB(g)+cC(g)。增大c(A),其影響結果相當于增大壓強。若a=b+c,α(A)不變;若a>b+c,α(A)增大;若a<b+c,α(A)減小。變式訓練2某溫度下,向容積為1L的密閉反應器中充入0.10molSO3,當反應器中的氣體壓強不再變化時測得SO3的轉化率為20%,則該溫度下反應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

設反應達到平衡時生成O2的物質的量為x

mol。

2SO3(g) 2SO2(g)+O2(g)起始/mol

0

0平衡/mol

x

2x

x所以其逆反應的平衡常數(shù)為1

600,B項正確。

素養(yǎng)脈絡

隨堂檢測1.(雙選)下列關于平衡常數(shù)的說法中,正確的是(

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

AC解析

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

)答案

D解析

化學平衡常數(shù)是生成物濃度冪之積與反應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)的計算式中。3.將2.00molSO2和2.00molO2通入1.00L的恒容密閉容器中,1500K時,反應達到平衡,測得SO3的物質的量濃度為0.64mol·L-1,則平衡時SO2的平衡轉化率為(

)A.30% % C.50% %答案

B解析

因平衡時SO3的物質的量濃度為

mol·L-1,則轉化的SO2的物質的量濃度為

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,間隔一定時間對該容器的氣體進行分析,數(shù)據(jù)如下:時間/s