高中化學(xué)蘇教版選修4課件2.2.2化學(xué)平衡狀態(tài)化學(xué)平衡常數(shù).pptx

1、第2課時化學(xué)平衡狀態(tài)化學(xué)平衡常數(shù),閱讀思考,自主檢測,任務(wù)一、閱讀教材第46頁和47頁化學(xué)平衡狀態(tài)部分內(nèi)容,認真領(lǐng)會其中的含義,完成下列問題: 1.認真閱讀第46頁“你知道嗎”部分內(nèi)容,回答后面的問題。 提示:許多反應(yīng)是不能進行到底的,該反應(yīng)是可逆反應(yīng)。在一定條件下,該可逆反應(yīng)達到平衡后,CO的濃度不會隨時間的改變而改變,增加高爐的高度,并沒有改變平衡條件,因此上述平衡不發(fā)生移動。,閱讀思考,自主檢測,2.結(jié)合第47頁圖2-16和圖2-17,回答第47頁“交流與討論”提出的問題。 提示:反應(yīng)物濃度減少,生成物濃度增大;正反應(yīng)的速率減小,逆反應(yīng)速率增大。 反應(yīng)進行到足夠長時間后,反應(yīng)物和生成物的

2、濃度不再變化;正、逆反應(yīng)速率不再變化。 反應(yīng)沒有停止,達到了平衡狀態(tài),是動態(tài)平衡。,閱讀思考,自主檢測,任務(wù)二、認真閱讀教材第47頁到第50頁的內(nèi)容,分別完成下列任務(wù): 1.什么是“化學(xué)平衡常數(shù)”?化學(xué)平衡常數(shù)用什么符號表示?對于可逆反應(yīng):aA+bB cC+dD,請寫出其化學(xué)平衡常數(shù)表達式。 提示:在一定溫度下,可逆反應(yīng)無論是從正反應(yīng)開始,還是從逆反應(yīng)開始,又無論反應(yīng)物起始濃度為多少,最后都能達到化學(xué)平衡。這時生成物的濃度冪之積與反應(yīng)物濃度冪之積的比是一個常數(shù)。 這個常數(shù)叫做該反應(yīng)的化學(xué)平衡常數(shù),簡稱平衡常數(shù),用符號K表示。對于可逆反應(yīng):aA+bBc C+dD,化學(xué)平衡常數(shù)表達式為:K= 。

3、2.化學(xué)平衡常數(shù)K的大小有什么意義? 提示:K值越大,表示反應(yīng)進行的程度越大,反應(yīng)進行的程度越完全;K值越小,表示反應(yīng)進行的程度越小,反應(yīng)進行的程度越不完全。,閱讀思考,自主檢測,3.什么是平衡轉(zhuǎn)化率?平衡轉(zhuǎn)化率用什么符號表示?如何書寫某一反應(yīng)物的平衡轉(zhuǎn)化率的表達式? 提示:某一反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率等于該物質(zhì)在反應(yīng)中已轉(zhuǎn)化的量與該物質(zhì)總量的比值。用“”表示。,閱讀思考,自主檢測,1.在一定溫度下,反應(yīng)A2(g)+B2(g) 2AB(g)達到平衡的標志是() A.單位時間內(nèi)生成n mol的A2同時生成n mol AB B.容器內(nèi)的總壓強不隨時間變化 C.單位時間內(nèi)生成2n mol的AB,同時生成n m

4、ol的B2 D.單位時間內(nèi)生成n mol A2同時生成n mol B2 答案:C 2.寫出下列反應(yīng)的平衡常數(shù)的表達式。,探究問題,知識點撥,重點難點,重要考向,1.如何判斷可逆反應(yīng)是否達到化學(xué)平衡狀態(tài)? 提示:(1)直接判斷法 正反應(yīng)速率=逆反應(yīng)速率0。 同一物質(zhì)的消耗速率與生成速率相等。 各組分的濃度保持不變。 (2)間接判斷法 各組分的百分含量保持不變。 各組分的物質(zhì)的量保持不變。 各氣體的體積不隨時間的改變而改變。,探究問題,知識點撥,重點難點,重要考向,2.對于一個給定的可逆反應(yīng),其正反應(yīng)和逆反應(yīng)的平衡常數(shù)之間有什么關(guān)系?請舉例說明。,3.化學(xué)平衡常數(shù)和平衡轉(zhuǎn)化率都可以表示可逆反應(yīng)進行

5、的程度,二者有什么不同? 提示:平衡常數(shù)和平衡轉(zhuǎn)化率都可以表示可逆反應(yīng)進行的程度,但是平衡轉(zhuǎn)化率隨著反應(yīng)物初始濃度的不同而變化,而平衡常數(shù)卻不受濃度影響,只與溫度有關(guān),二者可以相互求算。,探究問題,知識點撥,重點難點,重要考向,1.化學(xué)平衡狀態(tài)的判斷 可逆反應(yīng)達到化學(xué)平衡狀態(tài)時有兩個主要的特征:一是正反應(yīng)速率和逆反應(yīng)速率相等;二是反應(yīng)混合物中各組成成分的百分含量保持不變。 以容積不變的密閉容器中的反應(yīng)mA(g)+nB(g) pC(g)+qD(g)為例: 在一定條件下,若符合下列條件之一,則反應(yīng)達到平衡狀態(tài)。 (1)v(正)=v(逆)。 同一物質(zhì):該物質(zhì)的消耗速率等于它的生成速率,如有m mol

6、 A消耗同時生成m mol A。 不同的物質(zhì):速率之比等于方程式中的化學(xué)計量數(shù)比,但必須是不同方向的速率。即必須是一個v(正)一個是v(逆),且兩者之比等于化學(xué)計量數(shù)比,如有m mol AA鍵斷裂就有n mol BB鍵生成。,探究問題,知識點撥,重點難點,重要考向,(2)對于體系中的各組成成分。,探究問題,知識點撥,重點難點,重要考向,(3)對于體系中的混合物。,探究問題,知識點撥,重點難點,重要考向,2.使用化學(xué)平衡常數(shù)應(yīng)注意的問題 (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,由于其濃度可看作“1”而不代入公式。 (3)化學(xué)平衡常

7、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。對于給定的化學(xué)反應(yīng),正、逆反應(yīng)的平衡常數(shù)互為倒數(shù)。 若方程式中各物質(zhì)的化學(xué)計量數(shù)等倍擴大或縮小,盡管是同一反應(yīng),平衡常數(shù)也會改變。,探究問題,知識點撥,重點難點,重要考向,3.化學(xué)平衡常數(shù)的應(yīng)用 (1)利用平衡常數(shù),判斷反應(yīng)進行的程度:平衡常數(shù)的數(shù)值越大,說明反應(yīng)進行得越完全。 (2)借助平衡常數(shù),可以判別一個化學(xué)反應(yīng)是否達到化學(xué)平衡狀態(tài)。對于可逆反應(yīng):,當(dāng)Qc=K時,反應(yīng)處于平衡狀態(tài); 當(dāng)Qcv(逆); 當(dāng)QcK時,反應(yīng)向逆反應(yīng)方向進行,此時v(正)v(逆)。 (3)利用K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

8、應(yīng);若升高溫度,K值減小,則正反應(yīng)為放熱反應(yīng)。,探究問題,知識點撥,重點難點,重要考向,4.化學(xué)平衡的計算“三段式”分析法 有關(guān)化學(xué)平衡的計算問題,可按下列步驟建立模式,確定關(guān)系進行計算。如可逆反應(yīng)mA(g)+nB(g) pC(g)+qD(g),假定反應(yīng)物A、B的起始加入量分別為a molL-1、b molL-1,達到平衡時,設(shè)A物質(zhì)轉(zhuǎn)化的物質(zhì)的量濃度為:mx molL-1。 (1)模式 mA(g)+nB(g) pC(g)+qD(g) 起始量/molL-1a b 0 0 轉(zhuǎn)化量/molL-1mx nx px qx 平衡量/molL-1a-mx b-nx px qx 對于反應(yīng)物:c(平)=c(始

9、)-c(變) 對于生成物:c(平)=c(始)+c(變),探究問題,知識點撥,重點難點,重要考向,(2)解題基本思路 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。 確定三個量:根據(jù)反應(yīng)物、生成物及變化量的三者關(guān)系求出未知數(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。 解答題設(shè)問題:明確了“始”“轉(zhuǎn)”“平”三個量的具體數(shù)值,再根據(jù)相應(yīng)關(guān)系求反應(yīng)物轉(zhuǎn)化率、混合氣體的密度、平均相對分子質(zhì)量等,給出題目答案。 (3)化學(xué)平衡計算中用到的基本關(guān)系與定律 各物質(zhì)濃度變化量之比=化學(xué)方程式中的化學(xué)計量數(shù)比; 反應(yīng)物轉(zhuǎn)化率=其轉(zhuǎn)化濃度與起始濃度之比。,重點難點,重要

10、考向,考向一,考向二,考向三,考向一化學(xué)平衡狀態(tài)的判斷 【例題1】 可逆反應(yīng)2NO2(g) 2NO(g)+O2(g)在容積固定的密閉容器中,達到平衡狀態(tài)的標志是() 單位時間內(nèi)生成n mol O2的同時生成2n mol NO2 單位時間內(nèi)生成n mol O2的同時生成2n mol NO 用NO2、NO、O2表示的反應(yīng)速率的比為221的狀態(tài) 混合氣體的顏色不再改變的狀態(tài) 混合氣體的密度不再改變的狀態(tài) 混合氣體的壓強不再改變的狀態(tài) 混合氣體的平均相對分子質(zhì)量不再改變的狀態(tài) A.B. C.D.,重點難點,重要考向,考向一,考向二,考向三,解析:從化學(xué)平衡判斷的依據(jù)來理解。一個反應(yīng)中,用不同物質(zhì)來表示

11、反應(yīng)速率時,應(yīng)注意用相反方向的反應(yīng)速率,而不用同向的反應(yīng)速率。對以上可逆反應(yīng),達到平衡狀態(tài)的特征可以表述為:v(NO2)正=v(NO)逆;v(NO2)正=2v(O2)逆等。對于來說無論反應(yīng)達到什么程度,每生成n mol O2的同時總會生成2n mol NO,所以正確,錯誤;所表達的是化學(xué)反應(yīng)速率與化學(xué)方程式中物質(zhì)的化學(xué)計量數(shù)的關(guān)系,無論反應(yīng)是否達到平衡,它們的比值是不會改變的。容器的容積是不變的,而容器內(nèi)的各種物質(zhì)無論進行怎樣的反應(yīng),物質(zhì)的總質(zhì)量是不會變的,則密度不變,錯誤。只要未達到平衡,紅棕色的NO2的濃度就會發(fā)生改變,則混合氣體的顏色就會發(fā)生改變;同理,因為正反應(yīng)是氣體體積增大的反應(yīng),只

12、要沒有達到平衡,氣體的壓強就會增大,達到平衡后氣體的壓強就不再改變了,正確。,重點難點,重要考向,考向一,考向二,考向三,答案:A 規(guī)律方法點撥判斷反應(yīng)達到平衡狀態(tài)的方法 平衡狀態(tài)強調(diào)兩方面:各組成成分的百分含量保持不變;正反應(yīng)速率等于逆反應(yīng)速率。例如對于反應(yīng)A2(g)+B2(g) 2AB(g)。 (1)不變。 若說不變,則是指含量,或能表明含量的敘述。可以是A2、B2、AB的體積分數(shù)、物質(zhì)的量分數(shù)、質(zhì)量分數(shù)以及分子數(shù)之比不變,A2、B2的轉(zhuǎn)化率不變,體系的溫度不變,體系的顏色不變;對于反應(yīng)前后氣體體積發(fā)生變化的反應(yīng),還可以是體系平均相對分子質(zhì)量、壓強、總物質(zhì)的量等不變。,重點難點,重要考向,

13、考向一,考向二,考向三,(2)相等。 若說相等,則是指正、逆反應(yīng)速率相等。例如,生成AB的速率與AB分解的速率相等;單位時間內(nèi),反應(yīng)消耗A2的分子數(shù)與生成A2的分子數(shù)相等。有些敘述則肯定不對,如生成B2的速率與反應(yīng)消耗AB的速率相等;反應(yīng)消耗A2的速率與反應(yīng)消耗B2的速率相等;A2的濃度與B2的濃度相等;B2與AB的體積分數(shù)相等;A2與B2的轉(zhuǎn)化率相等。,重點難點,重要考向,考向一,考向二,考向三,成功體驗1(2016江蘇徐州檢測)可逆反應(yīng)N2+3H2 2NH3的正、逆反應(yīng)速率可用各反應(yīng)物和生成物濃度的變化來表示。下列各關(guān)系中能說明反應(yīng)已達到平衡狀態(tài)的是() A.3v正(N2)=v正(H2)B

14、.v正(N2)=v逆(NH3) C.2v正(H2)=3v逆(NH3)D.v正(N2)=3v逆(H2) 解析:如用N2、H2、NH3分別表示同一正反應(yīng)速率時,應(yīng)有如下關(guān)系,v正(N2)v正(H2)v正(NH3)=132。達到平衡時:v正(H2)v逆(NH3)=32,v正(N2)v逆(NH3)=12,v正(N2)v逆(H2)=13。選項A只表示一個方向,選項B、D不符合計量數(shù)比值關(guān)系。選項C符合要求。 答案:C,重點難點,重要考向,考向一,考向二,考向三,考向二化學(xué)平衡常數(shù) 【例題2】 (2016江蘇宿遷調(diào)查)下列反應(yīng)在210 達到平衡:,(1)根據(jù)反應(yīng)的平衡常數(shù)K的表達式,下列等式必定成立的是。

15、 A.c(PCl5)=c(PCl3)=c(Cl2)=1 B.c(PCl5)=c(PCl3)c(Cl2)=1 C.c(PCl5)=c(PCl3)c(Cl2) (2)反應(yīng)和反應(yīng)的平衡常數(shù)K2和K3的表達式(填“相同”或“不相同”)。 (3)反應(yīng)和中,正反應(yīng)進行程度較大的是。 (4)降低Cl2濃度,反應(yīng)的K值(填“增大”“減小”或“不變”)。,重點難點,重要考向,考向一,考向二,考向三,答案:(1)C(2)不相同(3)(4)不變 規(guī)律方法點撥化學(xué)平衡常數(shù)的表達式與化學(xué)方程式的書寫方式有關(guān),如果一個化學(xué)方程式各物質(zhì)化學(xué)式前的計量數(shù)加倍,則其平衡常數(shù)按指數(shù)關(guān)系增加。不同的化學(xué)方程式相加減,則對應(yīng)的化學(xué)平

16、衡常數(shù)應(yīng)相乘除。對于給定的化學(xué)反應(yīng),正向與逆向反應(yīng)的平衡常數(shù)互為倒數(shù)。因此,在書寫化學(xué)反應(yīng)的平衡常數(shù)表達式時,必須以具體的化學(xué)方程式為依據(jù),平衡常數(shù)表達式和化學(xué)方程式應(yīng)相互對應(yīng)。,重點難點,重要考向,考向一,考向二,考向三,解析:因為本題給定的化學(xué)反應(yīng)是原來化學(xué)反應(yīng)的逆反應(yīng),各物質(zhì)化學(xué)式前計量數(shù)是原來化學(xué)方程式中各物質(zhì)化學(xué)式前計量數(shù)的2倍,因此其平衡常數(shù)是原來平衡常數(shù)平方的倒數(shù),因此C應(yīng)該是正確的。 答案:C,重點難點,重要考向,考向一,考向二,考向三,考向三化學(xué)平衡的計算“三段式”分析法 【例題3】 導(dǎo)學(xué)號22014029(2016浙江寧波測試)已知某溫度下可逆反應(yīng):M(g)+N(g) P(

17、g)+Q(g)H0,請回答下列問題: (1)該溫度下,反應(yīng)物的起始濃度分別為:c(M)=1 molL-1,c(N)=2.4 molL-1;達到平衡后,M的轉(zhuǎn)化率為60%,此時N的轉(zhuǎn)化率為。 (2)若反應(yīng)溫度不變,反應(yīng)物的起始濃度分別為:c(M)=4 molL-1,c(N)=a molL-1;達到平衡后,c(P)=2 molL-1,a=。 (3)若反應(yīng)溫度不變,反應(yīng)物的起始濃度為:c(M)=c(N)=b molL-1,達到平衡后,M的轉(zhuǎn)化率為。,重點難點,重要考向,考向一,考向二,考向三,重點難點,重要考向,考向一,考向二,考向三,(3)設(shè)M的轉(zhuǎn)化率為x,則達到平衡后各物質(zhì)的平衡濃度分別為: c

18、(M)=b(1-x) molL-1,c(N)=b(1-x) molL-1,c(P)=bx molL-1,c(Q)=bx molL-1,答案:(1)25%(2)6(3)41.4% 規(guī)律方法點撥依據(jù)化學(xué)平衡常數(shù)(K)計算轉(zhuǎn)化率的思路是:列出K的表達式,代入數(shù)據(jù)計算c(平)或c(起)或c(轉(zhuǎn)),然后由= 來計算。已知c(起)、c(平)和這三項中的任意兩項,則可以順利計算出未知的一項及平衡常數(shù)K。,重點難點,重要考向,考向一,考向二,考向三,成功體驗3在一密閉容器中,用等物質(zhì)的量的A和B發(fā)生如下反應(yīng):A(g)+2B(g) 2C(g),反應(yīng)達到平衡狀態(tài)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

19、等,則這時A的轉(zhuǎn)化率為() A.40%B.50%C.60%D.70% 解析:設(shè)反應(yīng)前加入的A、B的物質(zhì)的量為a,參加反應(yīng)的A的物質(zhì)的量為x。則: A(g)+2B(g) 2C(g) 起始量/mola a 0 轉(zhuǎn)化量/molx 2x 2x 平衡量/mola-x a-2x 2x,重點難點,重要考向,考向一,考向二,考向三,由于平衡時混合氣體中A和B的物質(zhì)的量之和等于C的物質(zhì)的量,所以2a-3x=2x,解之得,x= a。,答案:A,1 2 3 4 5,1.可逆反應(yīng)達到平衡的重要特征是() A.反應(yīng)停止了 B.正、逆反應(yīng)的速率均為零 C.正、逆反應(yīng)都還在繼續(xù)進行 D.正、逆反應(yīng)的速率相等 解析:非平衡狀

20、態(tài)的正、逆反應(yīng)也都在繼續(xù)進行,所以正、逆反應(yīng)都還在繼續(xù)進行不是達到平衡的特征,C錯;達到平衡的特征應(yīng)是正、逆反應(yīng)的速率相等,D正確。 答案:D,1 2 3 4 5,2.在反應(yīng)2SO2+O2 2SO3中,有a mol SO2和b mol O2參加反應(yīng),達到化學(xué)平衡狀態(tài)時有c mol SO3生成,則SO2在反應(yīng)混合物中的體積分數(shù)為(),解析:本題考查了化學(xué)平衡的基本計算。由三段式法可得: 2SO2+O2 2SO3 起始量/molab0 轉(zhuǎn)化量/molc0.5cc 平衡量/mola-cb-0.5c c,答案:D,1 2 3 4 5,3.下列關(guān)于平衡常數(shù)K的說法中,正確的是() A.在任何條件下,化學(xué)平衡常數(shù)都是一個恒定值 B.改變反應(yīng)物濃度或生成物濃度都會改變平衡常數(shù)K C.平衡常數(shù)K既與溫度、反應(yīng)物本身的性質(zhì)有關(guān),也與反應(yīng)物濃度、壓強有關(guān) D.從平衡常數(shù)K的大小可以推斷一個反應(yīng)進行的程度 解析:該題考查平衡常數(shù)的影響因素及