人教版高中化學(xué)選修4 化學(xué)反應(yīng)原理第二章第三節(jié)化學(xué)平衡(第三課時)

人教版高中化學(xué)選修4化學(xué)反應(yīng)原理第二章第三節(jié)化學(xué)平衡(第三課時)28八月20242教學(xué)目標知道化學(xué)平衡常數(shù)的涵義學(xué)會利用化學(xué)平衡常數(shù)進行簡單計算教學(xué)重點化學(xué)平衡常數(shù)的簡單計算教學(xué)難點化學(xué)平衡常數(shù)的簡單計算化學(xué)平衡常數(shù)28八月20243

在一定溫度下,可逆反應(yīng)無論從正反應(yīng)開始,還是從逆反應(yīng)開始,也無論反應(yīng)物起始濃度的大小,最后達到平衡時,盡管每種物質(zhì)的濃度在各個體系中并不一致，但各種生成物濃度的系數(shù)次方的乘積除以各反應(yīng)物濃度的系數(shù)次方的乘積所得的之比卻是恒定值。請仔細閱讀教材P29表格，從中你能獲得什么信息？化學(xué)平衡常數(shù)28八月20244——K化學(xué)平衡常數(shù)實驗測得，同一反應(yīng)（如：aA+bBcC+dD）在某溫度下達到的化學(xué)平衡狀態(tài)，平衡體系中各物質(zhì)的濃度滿足下面關(guān)系：其中c為各組分的平衡濃度，溫度一定，K為定值。即化學(xué)平衡常數(shù)只與溫度有關(guān)，而與反應(yīng)物或生成物的濃度無關(guān)。一、表達式一定溫度下，可逆反應(yīng)處于平衡狀態(tài)時，生成物濃度的系數(shù)次方的乘積與反應(yīng)物濃度系數(shù)次方的乘積之比為一常數(shù)化學(xué)平衡常數(shù)28八月20245化學(xué)平衡常數(shù)值的大小是可逆反應(yīng)進行程度的標志。

表示在一定溫度下，可逆反應(yīng)達到平衡時該反應(yīng)進行的程度（反應(yīng)的限度）。（1）K值越大，說明平衡時生成物的濃度越大，反應(yīng)物的濃度越小，反應(yīng)程度越大，反應(yīng)物轉(zhuǎn)化率也越大；反之則轉(zhuǎn)化率越低。（2）K值與濃度無關(guān)，隨溫度變化而變化?；瘜W(xué)平衡常數(shù)是一定溫度下一個反應(yīng)本身固有的內(nèi)在性質(zhì)的定量體現(xiàn)。二、意義化學(xué)平衡常數(shù)平衡常數(shù)的單位∵濃度的單位為mol·L-1∴K的單位為(mol·L-1)

n；化學(xué)平衡常數(shù)28八月20246三、使用平衡常數(shù)應(yīng)注意的問題（1）必須指明溫度，反應(yīng)必須達到平衡狀態(tài)（2）平衡常數(shù)表示反應(yīng)進行的程度，不表示反應(yīng)的快慢，即速率大，K值不一定大（3）在進行K值的計算時，反應(yīng)物或生成物中有固體和純液體存在時，由于其濃度可看做常數(shù)“1”而不代入公式，表達式中不需表達一定溫度下如：一定溫度下Cr2O72-+H2O2CrO42-+2H+Fe3O4(s)+4H2(g)高溫3Fe(s)+4H2O(g)但：化學(xué)平衡常數(shù)28八月20247（4）平衡常數(shù)的表達式與方程式的書寫有關(guān)K1=1/K2=K32某溫度下化學(xué)平衡常數(shù)是指某一具體反應(yīng)的平衡常數(shù)。若反應(yīng)方向改變，則平衡常數(shù)改變。若方程式中各物質(zhì)的系數(shù)等倍擴大或縮小，盡管是同一個反應(yīng)，平衡常數(shù)也會改變。N2+3H22NH32NH3N2+3H21/2N2+3/2H2NH3化學(xué)平衡常數(shù)28八月20248（5）多重平衡規(guī)則：若干方程式相加(減)，則總反應(yīng)的平衡常數(shù)等于分步平衡常數(shù)之乘積(商)例如:2NO(g)+O2(g)2NO2(g)K12NO2(g)

N2O4(g)K22NO(g)+O2(g)

N2O4(g)K3

K3=K1K2化學(xué)平衡常數(shù)28八月20249（6）利用K值可判斷某狀態(tài)是否處于平衡狀態(tài)如某溫度下，可逆反應(yīng)mA(g)+nB(g)pC(g)+qD(g)平衡常數(shù)為K，若某時刻時，反應(yīng)物和生成物的濃度關(guān)系如下：Qc＜K，V正＞V逆，反應(yīng)向正方向進行Qc＝K，V正＝V逆，反應(yīng)處于平衡狀態(tài)Qc＞K，V正＜V逆，反應(yīng)向逆方向進行則：化學(xué)平衡常數(shù)28八月202410現(xiàn)有一定溫度下的密閉容器中存在如下反應(yīng)：2SO2+O22SO3知c(SO2)始=0.4mol/L，c(O2)始=1mol/L經(jīng)測定該反應(yīng)在該溫度下的平衡常數(shù)K≈19，試判斷，（1）當SO2轉(zhuǎn)化率為50％時，該反應(yīng)是否達到平衡狀態(tài)，若未達到，哪個方向進行？（2）達平衡狀態(tài)時，SO2的轉(zhuǎn)化率應(yīng)為多少？化學(xué)平衡常數(shù)28八月202411(7)利用Ｋ可判斷反應(yīng)的熱效應(yīng)①若升高溫度，Ｋ值增大，則正反應(yīng)為吸熱反應(yīng)②若升高溫度，Ｋ值減小，則正反應(yīng)為放熱反應(yīng)根據(jù)某反應(yīng)的平衡常數(shù)K隨溫度變化的情況，可判斷該反應(yīng)是放熱反應(yīng)還是吸熱反應(yīng)?；瘜W(xué)平衡常數(shù)28八月202412四、有關(guān)化學(xué)平衡的計算：起始量、變化量、平衡量的計算關(guān)系在反應(yīng)aA(g)+bB(g)cC(g)+dD(g)中，計算關(guān)系為：aA(g)+bB(g)cC(g)+dD(g)起變平n1n200axbxcxdxn1-axn2-bxcxdx單位統(tǒng)一已知條件計量系數(shù)之比加、減計算化學(xué)平衡常數(shù)28八月202413⑴、物質(zhì)濃度的變化關(guān)系：①、反應(yīng)物：平衡濃度＝————————————————起始濃度－變化濃度②、生成物：平衡濃度＝————————————————起始濃度＋變化濃度③、各物質(zhì)的變化濃度之比＝————————————————化學(xué)計量系數(shù)之比⑵、反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率：反應(yīng)物轉(zhuǎn)化為生成物的百分率反應(yīng)物轉(zhuǎn)化率=反應(yīng)物變化量反應(yīng)物起始量×100%化學(xué)平衡常數(shù)28八月202414平衡轉(zhuǎn)化率：對于可逆反應(yīng):mA(g)+nB(g)pC(g)+qD(g)反應(yīng)物A的平衡轉(zhuǎn)化率（該條件最大轉(zhuǎn)化率）可表示：化學(xué)平衡常數(shù)28八月202415例1、將6molA氣體和5molB氣體混合放入4L密閉容器中，發(fā)生下列反應(yīng)：3A(g)+B(g)2C(g)+xD(g)，經(jīng)過5min達到化學(xué)平衡，此時生成C為2mol，測得D的反應(yīng)速率為0.1mol/L·min，計算：①、x的值；②、平衡時B的轉(zhuǎn)化率；③、A的平衡濃度?；瘜W(xué)平衡常數(shù)28八月2024163A(g)+B(g)2C(g)+xD(g)解：∵起變平mol650020.1×5×4133422①、∵2:x＝2:(0.1×5×4)∴x＝2化學(xué)平衡常數(shù)28八月202417例2、加熱N2O5時，發(fā)生下列兩個分解反應(yīng)：

N2O5N2O3＋O2，N2O3N2O＋O2；在1L密閉容器中加熱4molN2O5達到化學(xué)平衡時O2的濃度為4.50mol/L，N2O3的濃度為1.62mol/L，求其他各物質(zhì)的平衡濃度。化學(xué)平衡常數(shù)28八月202418解析：這是一個連續(xù)平衡的計算，計算思路為：第一個反應(yīng)的平衡量作為第二個反應(yīng)的起始量解：N2O5N2O3＋O2N2O3N2O＋O2起變平4mol00

x

x

x4mol

-x

x

x

x

0

xyyyx-yyx+yx–y=1.62x+y=4.50解得：

x=3.06moly=1.44mol

故：c（N2O5）

=(4–3.06)mol/1L=0.94mol/Lc（N2O

）

=1.44mol/1L=1.44mol/L化學(xué)平衡常數(shù)28八月202419例3、在密閉容器中，用等物質(zhì)的量的A和B發(fā)生下列反應(yīng)：A(g)+2B(g)2C(g)反應(yīng)達到平衡時，若混合氣體中A和B的物質(zhì)的量之和與C的物質(zhì)的量相等，求B的轉(zhuǎn)化率化學(xué)平衡常數(shù)28八月202420解：A(g)+2B(g)2C(g)起變平nn0x2x2xn-xn-2x2x由題意可知：n-x+n-2x=2xx=0.4n解題的一般步驟：列出三欄數(shù)據(jù)根據(jù)題意列方程求解氣體反應(yīng)計算時經(jīng)常使用的推論：化學(xué)平衡常數(shù)28八月202421例4教材P29例1(3)計算(1)、(2)問條件下H2、I2的轉(zhuǎn)化率，通過比較你有什么想法？不同的起始條件能達到相同的平衡狀態(tài)。(4)在上述溫度下，該容器中若通入0.1molH2、0.2molI2，試計算H2、I2的轉(zhuǎn)化率，通過分別與(1)、(2)的轉(zhuǎn)化率比較，你能得出什么結(jié)論？增加反應(yīng)物之一的濃度，可以提高其他反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率，而自身的轉(zhuǎn)化率降低?；瘜W(xué)平衡常數(shù)28八月202422例5:已知CO(g)+H2O(g)CO2

(g)+H2

(g)800℃K=1.0；求恒溫恒容體系中，用c(CO):c(H2O)=1:1或1:4開始，達到平衡時CO和H2O(g)的轉(zhuǎn)化率?；瘜W(xué)平衡常數(shù)28八月202423

c(CO):c(H2O)=1:1時

CO+H2OCO2+H2

起始c1100轉(zhuǎn)化c-x-x+x+x平衡c1-x1-xxx

解得x=0.5α(CO)=50%α(H2O)=50%

c(CO):c(H2O)=1:4時

CO+H2OCO2+H2

起始c1400轉(zhuǎn)化c-x-x+x+x平衡c1-x4-xxx解得x=0.8α(CO)=80%α(H2O)=20%(1-x)(1-x)x2K==1(1-x)(4-x)x2K=