魯科版高中化學選擇性必修第一冊第2章第2節(jié)第1課時化學平衡常數(shù)平衡轉(zhuǎn)化率基礎課課件

第1課時化學平衡常數(shù)平衡轉(zhuǎn)化率(基礎課)第2章化學反應的方向、限度與速率第2節(jié)化學反應的限度1．通過“H2(g)＋I2(g)??2HI(g)”體會化學平衡常數(shù)模型構(gòu)建過程，能書寫化學平衡常數(shù)表達式；能進行平衡常數(shù)、轉(zhuǎn)化率的簡單計算。2．能利用平衡常數(shù)和濃度商的關系判斷化學反應是否達到平衡狀態(tài)及平衡移動的方向。學習任務

1．可逆反應的含義：在相同條件下同時向正、逆兩個方向進行的反應。2．可逆反應的特征：在一定條件下反應物不可能全部轉(zhuǎn)化為反應產(chǎn)物，反應只能進行到一定的程度，存在一定的反應限度。3．化學平衡狀態(tài)：在一定條件下可逆反應進行到一定程度時，反應物和反應產(chǎn)物的濃度不再隨時間的延長而發(fā)生變化，正反應速率和逆反應速率相等的狀態(tài)。舊知回顧一、化學平衡常數(shù)1．交流·研討(1)698.6K時反應體系H2(g)＋I2(g)??2HI(g)中各物質(zhì)的濃度，如下表所示：必備知識自主預習初始濃度/(mol·L-1)平衡濃度/(mol·L-1)平衡時c始(H2)c始(I2)c始(HI)c平(H2)c平(I2)c平(HI)初始濃度/(mol·L-1)平衡濃度/(mol·L-1)平衡時0.010670.0119600.001830.003130.01767________0.011350.0090400.003560.001250.01559________c始(H2)c始(I2)c始(HI)c平(H2)c平(I2)c平(HI)54.5154.62初始濃度/(mol·L-1)平衡濃度/(mol·L-1)平衡時0.011340.0075100.004570.000740.01354________000.004490.000480.000480.00353________000.010690.001140.001140.00841______________(2)分析上表數(shù)據(jù)可知，該反應在698.6K達到平衡時，___________是一個常數(shù)。

54.2154.0854.4254.37

程度大(3)影響因素①內(nèi)因：反應物的__________。②外因：反應體系的______。本身性質(zhì)溫度(4)應用①判斷反應可能進行的程度K值＜10-5(或＜10-6)10-5～105(或10-6～106)＞105(或＞106)反應程度很難進行反應可逆進行較完全

逆向<平衡狀態(tài)＝正向>③判斷反應的熱效應

吸放放吸練一練寫出下列各反應的平衡常數(shù)表達式：(1)CO(g)＋H2O(g)??CO2(g)＋H2(g)____________________。(2)3Fe(s)＋4H2O(g)??Fe3O4(s)＋4H2(g)____________。(3)N2(g)＋3H2(g)??2NH3(g)_________________________。

2．規(guī)律(1)同一反應的不同反應物，其轉(zhuǎn)化率可能不同；當按照反應系數(shù)之比投入反應物時，反應物轉(zhuǎn)化率相同。(2)多種反應物參加反應時，提高一種反應物的物質(zhì)的量，可以______其他反應物的轉(zhuǎn)化率，而該反應物本身的轉(zhuǎn)化率會______。提高降低練一練

25℃時，密閉容器中A、B、C三種氣體的初始濃度和平衡濃度如下表：物質(zhì)ABC初始濃度/(mol·L-1)230平衡濃度/(mol·L-1)1.51.51則A的平衡轉(zhuǎn)化率為________，B的平衡轉(zhuǎn)化率為________。25%50%

在一定條件下的容積不變的密閉容器中，合成氨反應如下：關鍵能力情境探究探究化學平衡狀態(tài)的建立。請根據(jù)圖示填表：

反應物濃度v正反應產(chǎn)物濃度v逆反應物濃度v正反應產(chǎn)物濃度v逆開始時c始(N2)______c始(H2)______最大00c始(NH3)______最大00最大最大最大

反應物濃度v正反應產(chǎn)物濃度v逆反應物濃度v正反應產(chǎn)物濃度v逆進行中c(N2)______c(H2)______減小增大增大c(NH3)______減小增大增大減小減小減小

反應物濃度v正反應產(chǎn)物濃度v逆反應物濃度v正反應產(chǎn)物濃度v逆平衡時c平(N2)______c平(H2)______不變不變不變c平(NH3)______不變不變不變不變不變不變

反應物濃度v正反應產(chǎn)物濃度v逆反應物濃度v正反應產(chǎn)物濃度v逆上述過程的v-t圖像表示為1．利用速率關系判斷化學平衡狀態(tài)的“兩角度”(1)對于同一物質(zhì)而言，該物質(zhì)的生成速率等于它的消耗速率。(2)對于不同物質(zhì)而言，速率之比等于化學方程式中化學式前的系數(shù)之比，但必須是不同方向的速率。2．利用“變量”

與“不變量”

判斷(1)確定反應中“變量”

隨反應進行而變化的量，當變量不再變化時，表明反應已達平衡狀態(tài)。而當“不變量”

不變時，不能判斷反應是否處于平衡狀態(tài)(2)把握常見的“變量”

氣體的顏色對于氣體體積有變化的反應，恒壓反應時的體積、恒容反應時的壓強對于反應體系中全部為氣體，且氣體物質(zhì)的量有變化的反應，混合氣體的平均相對分子質(zhì)量對于反應體系中不全部為氣體的反應來說，恒容時混合氣體的密度等【例題】可逆反應2NO2(g)??2NO(g)＋O2(g)在恒容的密閉容器中進行，該反應達到平衡狀態(tài)的標志是(

)①單位時間內(nèi)生成nmolO2的同時生成2nmolNO2②單位時間內(nèi)生成nmolO2的同時生成2nmolNO③用NO2、NO、O2表示的反應速率之比為2∶2∶1的狀態(tài)④混合氣體的顏色不再改變的狀態(tài)⑤混合氣體的密度不再改變的狀態(tài)⑥混合氣體的壓強不再改變的狀態(tài)⑦混合氣體的平均相對分子質(zhì)量不再改變的狀態(tài)A．①④⑥⑦

B．②③⑤⑦

C．①③④⑤

D．全部√

思維建模判斷可逆反應是否達到平衡狀態(tài)的思路1．在恒溫恒容的密閉體系中，可逆反應：A(s)＋2B(g)??2C(g)

ΔH<0，不能作為該反應達到化學平衡的標志的是(

)①v正(B)＝v逆(C)

②n(B)∶n(C)＝1∶1

③容器內(nèi)壓強不再改變④容器內(nèi)氣體的密度不再改變⑤容器內(nèi)混合氣體的平均相對分子質(zhì)量不再改變A．②④⑤

B．②③

C．①③⑤

D．③④√B

[①當某反應物的正反應速率與某反應產(chǎn)物的逆反應速率之比等于化學式前的系數(shù)之比時，可推出v(正)＝v(逆)，即反應達到平衡狀態(tài)；②當反應物與反應產(chǎn)物的物質(zhì)的量之比等于化學式前的系數(shù)之比時，無法確定v(正)與v(逆)的關系，也無法判斷是否達到平衡狀態(tài)；③該反應Δvg＝0，不管是否達到平衡狀態(tài)，壓強均不變；④⑤由于A為固體，當平衡發(fā)生移動時，恒容條件下氣體的質(zhì)量發(fā)生改變，氣體的密度及平均相對分子質(zhì)量都發(fā)生相應的改變，當氣體的密度及平均相對分子質(zhì)量不再改變時說明反應達到平衡，故答案為B。]2．(雙選)對于可逆反應4NH3(g)＋5O2(g)??4NO(g)＋6H2O(g)，下列敘述正確的是(

)A．達到平衡狀態(tài)時，4v正(O2)＝5v逆(NO)B．若單位時間內(nèi)生成xmolNO的同時消耗xmolNH3，則反應達到平衡狀態(tài)C．恒容容器中氣體密度不再改變不能說明反應達到平衡狀態(tài)D．化學反應速率關系：2v正(NH3)＝3v正(H2O)√√AC

[4v正(O2)＝5v逆(NO)，轉(zhuǎn)化成同種物質(zhì)表示的正、逆反應速率相等，即達到平衡狀態(tài)，A項正確；無論是否達到平衡狀態(tài)，都存在單位時間內(nèi)生成xmolNO的同時消耗xmolNH3，無法判斷是否達到平衡狀態(tài)，B項錯誤；體積恒定，氣體質(zhì)量始終不變，密度始終不變，不能說明反應達到平衡狀態(tài)，C項正確；根據(jù)反應中系數(shù)關系可知3v正(NH3)＝2v正(H2O)，D項錯誤。]

②⑥⑨[解析]對于反應前后氣體分子總數(shù)相等的可逆反應，可從化學反應速率、化學鍵斷裂、物質(zhì)的量濃度、轉(zhuǎn)化率、顏色、溫度等方面判斷反應是否達到平衡狀態(tài)。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)的關系如下表所示：化學平衡常數(shù)的理解與應用t/℃70080083010001200K0.60.91.01.72.61．該反應的化學平衡常數(shù)K的表示式是什么？

2．該反應ΔH＞0還是ΔH＜0?提示：ΔH＞0，該反應為吸熱反應，因為K隨溫度升高而增大。3．在800℃時，發(fā)生上述反應，某一時刻測得容器內(nèi)各物質(zhì)的濃度：c(CO2)為2mol·L-1、c(H2)為1.5mol·L-1、c(CO)為1mol·L-1、c(H2O)為3mol·L-1，則下一時刻，反應向哪個方向進行？

(2)化學平衡常數(shù)是指某一具體反應的平衡常數(shù)，化學反應方向改變或化學式前的系數(shù)改變，化學平衡常數(shù)均發(fā)生改變。舉例如下：化學方程式平衡常數(shù)表達式關系式N2(g)＋3H2(g)??2NH3(g)2NH3(g)??N2(g)＋3H2(g)(3)注意事項①K越大，反應物的轉(zhuǎn)化率越高，正反應進行的程度越大。②K受溫度影響，與反應物或反應產(chǎn)物的濃度變化無關。③催化劑能加快化學反應速率，但對化學平衡常數(shù)無影響。2．化學平衡常數(shù)的應用(1)判斷反應進行程度的大小。(2)判斷反應是否平衡及不平衡時的反應方向。(3)判斷反應的熱效應。1．(雙選)已知在25℃時，下列反應的平衡常數(shù)如下：①N2(g)＋O2(g)??2NO(g)

K1＝1×10-30②2H2(g)＋O2(g)??2H2O(g)

K2＝2×1081mol-1·L③2CO2(g)??2CO(g)＋O2(g)

K3＝4×10-92mol·L-1

√√

t/℃70080083010001200K1.671.111.000.600.38

√羰基硫(COS)是具有臭雞蛋氣味的無色氣體，在工業(yè)生產(chǎn)中可用作糧食熏蒸劑，能夠防止某些昆蟲、線蟲和真菌的危害。羰基硫可由一氧化碳與硫化氫在一定溫度、常壓下催化反應制得。在恒容密閉容器中，將CO和H2S混合加熱并達到下列平衡：CO(g)＋H2S(g)??COS(g)＋H2(g)

K＝0.1，反應前CO的物質(zhì)的量為10mol，平衡后CO的物質(zhì)的量為8mol。有關化學平衡常數(shù)及平衡轉(zhuǎn)化率的計算1．反應前H2S的物質(zhì)的量是多少？

2．CO的平衡轉(zhuǎn)化率為多少？

3．羰基硫(COS)的產(chǎn)率為多少？

1．明確三個量及其關系(1)三個量：起始量、變化量、平衡量。(2)三個關系：①對于同一反應物，起始量－變化量＝平衡量。②對于同一反應產(chǎn)物，起始量＋變化量＝平衡量。③各物質(zhì)的轉(zhuǎn)化量之比等于化學方程式中各物質(zhì)的化學式前面的系數(shù)之比。2．掌握一種方法──“三段式”法

mA(g)＋nB(g)??pC(g)＋qD(g)初始濃度/(mol·L-1)

a

b00轉(zhuǎn)化濃度/(mol·L-1)

mx

nx

px

qx平衡濃度/(mol·L-1)

a－mx

b－nx

px

qx

1．在25℃時，密閉容器中X、Y、Z三種氣體的初始濃度和平衡濃度如下表所示：物質(zhì)XYZ初始濃度/(mol·L-1)0.10.20平衡濃度/(mol·L-1)0.050.050.1下列說法錯誤的是(

)A．反應達到平衡時，X的轉(zhuǎn)化率為50%B．反應可表示為X(g)＋3Y(g)??2Z(g)，其平衡常數(shù)為1600mol-2·L2C．增大壓強，平衡常數(shù)增大D．改變溫度可以改變此反應的平衡常數(shù)√

2．將等物質(zhì)的量的CH4和H2O(g)充入1L恒容密閉反應器，發(fā)生反應：CH4(g)＋H2O(g)??CO(g)＋3H2(g)。某溫度下反應達到平衡，平衡常數(shù)K＝27mol2·L-2，此時測得CO的物質(zhì)的量為0.10mol。求：CH4的平衡轉(zhuǎn)化率(計算結(jié)果保留兩位有效數(shù)字)。

[答案]

91%[教材觀察·思考]1．(1)反應SO2(g)＋NO2(g)??SO3(g)＋NO(g)，若在一定溫度下，將物質(zhì)的量濃度均為2mol·L-1的SO2(g)和NO2(g)注入一密閉容器中，當達到平衡狀態(tài)時，測得容器中SO2(g)的轉(zhuǎn)化率為50%，試求在該溫度下，此反應的平衡常數(shù)是多少？(2)在(1)中溫度下，若SO2(g)的初始濃度增大到3mol·L-1，NO2(g)的初始濃度仍為2mol·L-1，達到化學平衡時各物質(zhì)的濃度分別是多少？[答案]

(1)1(2)c平(SO3)＝c平(NO)＝1.2mol·L-1，c平(SO2)＝1.8mol·L-1，c平(NO2)＝0.8mol·L-12．計算(1)中NO2的轉(zhuǎn)化率，(2)中SO2、NO2的轉(zhuǎn)化率并比較，你能得出什么結(jié)論？

知識必備

1．(雙選)一定條件下反應2AB(g)??A2(g)＋B2(g)達到平衡狀態(tài)的標志是(

)A．單位時間內(nèi)生成nmolA2，同時消耗2nmolABB．容器內(nèi)，3種氣體AB、A2、B2共存C．AB的消耗速率等于A2的消耗速率的2倍D．容器中各組分的物質(zhì)的量分數(shù)不隨時間變化學習效果隨堂評估√243題號1√CD

[該反應無論是否達到平衡狀態(tài)，都存在單位時間內(nèi)生成n

molA2，同時消耗2nmolAB，A項錯誤；容器內(nèi)3種氣體AB、A2、B2共存，無法判斷是否達到平衡狀態(tài)，B項錯誤；AB的消耗速率等于A2的消耗速率的2倍，正、逆反應速率相等，此時達到平衡狀態(tài)，C項正確；容器中各組分的物質(zhì)的量分數(shù)不隨時間變化，說明反應達到平衡狀態(tài)，D項正確。]243題號1

23題號14√

23題號41√

23題號414．一定溫度下，在密閉容器中，發(fā)生反應：2NO2(g)??2NO(g)＋O2(g)，達到化學平衡時，測得混合氣中NO2濃度為0.06mol·L-1，O2的濃度為0.12mol·L-1。求：(1)該可逆反應的平衡常數(shù)K＝_______________。(2)此時NO2的轉(zhuǎn)化率為________。243題號11.92mol·L-180%

243題號1

課時分層作業(yè)(十二)化學平衡常數(shù)平衡轉(zhuǎn)化率題

題/p>

題

3．在一定條件下，有下列分子數(shù)之比相同的可逆反應，其平衡常數(shù)K分別是①H2(g)＋F2(g)??2HF(g)

K＝1047；②H2(g)＋Cl2(g)??2HCl(g)

K＝1017；③H2(g)＋Br2(g)??2HBr(g)

K＝109；④H2(g)＋I2(g)??2HI(g)

K＝1。比較K大小，可知各反應的正反應進行的程度由大到小的順序是(

)A．①②③④

B．④②③①

C．①④③②

D．無法確定題A

[化學平衡常數(shù)越大，表示該反應的正反應進行的程度越大，故A正確。]

題

題號135246879105．對于如下反應，其反應過程的能量變化示意圖如圖：題號反應平衡常數(shù)反應熱反應①

A(g)??B(g)＋C(g)K1ΔH1反應②

B(g)＋C(g)??D(g)K2ΔH2反應③

A(g)??D(g)K3ΔH3下列說法正確的是(

)A．K3＝K1＋K2B．加催化劑，反應①

的反應熱降低，反應速率加快C．ΔH3＝ΔH1＋ΔH2D．增大壓強，K1減小，K2增大，K3不變題

題/p>

題7．把7molA氣體和5molB氣體混合放入2L密閉容器中，在一定條件下發(fā)生反應：3A(g)＋B(g)??2C(s)＋xD(g)，經(jīng)5min達到平衡，此時生成2molC，測得D的平均反應速率為0.2mol·L-1·min-1，求：(1)B的轉(zhuǎn)化率為________。(2)x為_____。(3)平衡時壓強與初始時壓強之比為_____。(4)該溫度下此反應的平衡常數(shù)為______________。題號1352468791020%2

[解析]把7molA氣體和5molB氣體混合放入2L密閉容器中，在一定條件下發(fā)生反應：3A(g)＋B(g)??2C(s)＋xD(g)，經(jīng)5min達到平衡，此時生成2molC，測得D的平均反應速率為0.2mol·L-1·min-1，則生成D的物質(zhì)的量為0.2mol·L-1·min-1×2L×5min＝2mol，則可列出三段式：

3A(g)＋B(g)??2C(s)＋xD(g)初始量/mol750

0轉(zhuǎn)化量/mol31

2

2平衡量/mol

4

4

2

2題/p>

題選擇題有一個或兩個選項符合題目要求)8．將一定量的硫氫化銨固體置于恒容密閉容器中(固體試樣體積忽略不計)，在恒定溫度下使其達到分解平衡：NH4HS(s)??NH3(g)＋H2S(g)。下列選項中，不能用來判斷該反應已達到平衡狀態(tài)的是(

)A．v正(NH3)＝v逆(H2S)B．密閉容器中混合氣體的密度不變C．密閉容器中的壓強不變D．密閉容器中氨的體積分數(shù)不變題

題號135246879109．在10L恒容密閉容器中充入X(g)和Y(g)，發(fā)生反應X(g)＋Y(g)??M(g)＋N(g)。題驗編號溫度/℃起始時物質(zhì)的量/mol平衡時物質(zhì)的量/moln(X)n(Y)n(M)①7000.400.100.090②8000.100.400.080③8000.200.30a