2022-2023學(xué)年魯科版選擇性必修1 第2章 第2節(jié)　第1課時　化學(xué)平衡常數(shù) 學(xué)案

1、第2節(jié)化學(xué)反應(yīng)的限度第1課時化學(xué)平衡常數(shù)學(xué)習(xí)目標(biāo)1.通過平衡常數(shù)知識學(xué)習(xí),認(rèn)識化學(xué)平衡常數(shù)是表征反應(yīng)限度的物理量,知道化學(xué)平衡常數(shù)的含義。2.通過學(xué)習(xí)平衡常數(shù)的應(yīng)用,了解濃度商和化學(xué)平衡常數(shù)的相對大小與反應(yīng)方向間的聯(lián)系。學(xué)習(xí)任務(wù)1探究化學(xué)平衡常數(shù)1.化學(xué)平衡常數(shù)的表達(dá)式:可逆反應(yīng),aA+bBcC+dD,達(dá)到平衡時,K=cc平(C)cd平(D)ca平(A)cb平(B)。注意:純固體或純液體參加反應(yīng)時的濃度為常數(shù),不得寫入平衡常數(shù)表達(dá)式。2.平衡常數(shù)的單位:平衡常數(shù)單位與其表達(dá)式有關(guān),各物質(zhì)濃度帶單位計算即可得K的單位。3.化學(xué)平衡常數(shù)的意義一般地,一個反應(yīng)的K大于105(或106),通常認(rèn)為反應(yīng)

2、可以進(jìn)行得比較完全;如果一個反應(yīng)的K小于10-5(或10-6),通常認(rèn)為反應(yīng)很難進(jìn)行(也就是一般所說的反應(yīng)不能發(fā)生)。4.化學(xué)平衡常數(shù)的影響因素:除反應(yīng)本身之外,K只受外部因素的溫度影響。微點撥:平衡常數(shù)是一種定量表示化學(xué)平衡狀態(tài)的方法,其本質(zhì)與吉布斯自由能是一樣的。吉布斯自由能變(G為負(fù)值,反應(yīng)自發(fā))越小,則反應(yīng)限度越高,其平衡常數(shù)也越大。有色物質(zhì)的溶液顏色深淺與濃度有關(guān)系,濃度越大顏色越深。因此通過比較溶液顏色深淺即可測定有色物質(zhì)的濃度。這種方法叫比色法,比色法所用儀器叫分光光度計?；瘜W(xué)反應(yīng):Fe3+(aq)+HSCN(aq)Fe(SCN)2+(aq)+H+(aq)(黃色)(紅色)可以通過

3、分光光度計測得Fe(SCN)2+濃度,H+濃度可以用pH計測得。探究1平衡常數(shù)表達(dá)式及其影響因素問題1:寫出上述反應(yīng)平衡常數(shù)表達(dá)式。提示:K=c(Fe(SCN)2+)c(H+)c(Fe3+)c(HSCN)。問題2:測量上述反應(yīng)平衡常數(shù)時,容器需要保持恒溫加熱,為什么?提示:對于特定的反應(yīng),平衡常數(shù)僅與溫度有關(guān)系,溫度變化平衡發(fā)生移動,平衡常數(shù)就會改變。問題3:25 下,測得該反應(yīng)K190,請問該反應(yīng)是否屬于可逆反應(yīng)?提示:屬于,因為10-5K105。探究2平衡常數(shù)計算規(guī)則問題4:可逆反應(yīng)8NH3(g)+3Cl2(g)N2(g)+6NH4Cl(s)平衡常數(shù)為K2,4N2(g)+12H2(g)8N

4、H3(g)平衡常數(shù)為K3。上述兩個反應(yīng)疊加得總反應(yīng)化學(xué)方程式:3N2(g)+12H2(g)+3Cl2(g)6NH4Cl(s)。此反應(yīng)的平衡常數(shù)K總與K2、K3有什么關(guān)系?提示:K總=K2K3。問題5:可逆反應(yīng)N2(g)+3H2(g)2NH3(g)的平衡常數(shù)K正、K逆表達(dá)式分別是什么?兩者有什么關(guān)系?提示:K正=c2(NH3)c(N2)c3(H2),K逆=c(N2)c3(H2)c2(NH3);K正=1K逆。問題6:可逆反應(yīng)N2(g)+3H2(g)2NH3(g)的平衡常數(shù)K與12N2(g)+32H2(g)NH3(g)的平衡常數(shù)K1有什么關(guān)系?提示:K=K12平衡常數(shù)表達(dá)式與化學(xué)方程式的書寫方式相對

5、應(yīng)?？赡娣磻?yīng)系數(shù)變?yōu)樵瓉韓倍,則其K等于原可逆反應(yīng)Kn原。K只與溫度有關(guān),壓強(qiáng)、催化劑、濃度等其他因素均不會影響K的大小。可逆反應(yīng)中,正、逆反應(yīng)平衡常數(shù)互為倒數(shù)即K正=1K逆;化學(xué)方程式疊加,其K值相乘即K總=K1K2可逆反應(yīng)的焓變互為相反數(shù)即H正=-H逆,化學(xué)方程式疊加焓變相加即H總=H1+H2+1.(2021河北石家莊期中)在一密閉容器中,存在可逆反應(yīng)8NH3(g)+3Cl2(g)6NH4Cl(s)+N2(g),該反應(yīng)的平衡常數(shù)表達(dá)式為(C)A.K=c8(NH3)c3(Cl2)c6(NH4Cl)c(N2)B.K=c(NH3)c(Cl2)c(N2)C.K=c(N2)c8(NH3)c3(Cl2

6、)D.K=c(NH4Cl)c(N2)c(NH3)c(Cl2)解析:根據(jù)反應(yīng)可得反應(yīng)的平衡常數(shù)表達(dá)式為K=c(N2)c8(NH3)c3(Cl2),故選C。2.(2021陜西金臺期中)已知下列反應(yīng)的平衡常數(shù):S(s)+O2(g)SO2(g),K1;H2(g)+S(s)H2S(g),K2;則反應(yīng)H2(g)+SO2(g)O2(g)+H2S(g)的平衡常數(shù)是(C)A.K1-K2B.K2-K1C.K2K1D.K1K2解析:S(s)+O2(g)SO2(g),K1;H2(g)+S(s)H2S(g),K2;根據(jù)蓋斯定律,-可得H2(g)+SO2(g)O2(g)+H2S(g),則H2(g)+SO2(g)O2(g)

7、+H2S(g)的平衡常數(shù)為K2K1,故選C。學(xué)習(xí)任務(wù)2平衡常數(shù)應(yīng)用1.運用平衡常數(shù)分析平衡移動(1)反應(yīng)aA+bBcC+dD,任意時刻,濃度商Q=cc(C)cd(D)ca(A)cb(B)。(2)根據(jù)濃度商與K的關(guān)系判斷平衡移動方向。QK反應(yīng)逆向移動;Q=K恰好處于平衡狀態(tài)。微點撥: 實際上,平衡常數(shù)K是一個特殊狀態(tài)(平衡狀態(tài))時的濃度商。2.運用平衡常數(shù)判斷反應(yīng)吸放熱(即H的正負(fù))(1)升高溫度:K增大正反應(yīng)為吸熱反應(yīng);K減小正反應(yīng)為放熱反應(yīng)。(2)降低溫度:K增大正反應(yīng)為放熱反應(yīng);K減小正反應(yīng)為吸熱反應(yīng)。某老師帶領(lǐng)學(xué)生通過數(shù)字化實驗設(shè)備探究氯水中的平衡移動。通過氯離子傳感器探測c(Cl-),

8、通過pH傳感器探測c(H+),溫度傳感器可以探測溫度。已知氯水中存在如下可逆反應(yīng):Cl2+H2OH+Cl-+HClO。探究1向氯水中加入少量NaCl固體(忽略溶液體積改變)的平衡移動方向問題1:寫出上述反應(yīng)的濃度商(Q)表達(dá)式。提示:Q=c(H+)c(Cl-)c(HClO)c(Cl2)(氯水中水作為溶劑視為純液體不寫入平衡常數(shù)表達(dá)式)。問題2:加氯化鈉以后測得溫度基本不變、氯離子濃度增大,此時濃度商Q如何變化?平衡如何移動?提示:濃度商Q增大,QK,因此平衡逆向移動。問題3:一段時間后傳感器顯示氯離子濃度不變,說明反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài),此時pH傳感器所探測的pH與加NaCl之前相比變大還是變小?提

9、示:變大,平衡逆向移動導(dǎo)致氫離子濃度減小,酸性減弱,所以pH變大。探究2向氯水中加入少量濃硫酸問題4:向氯水平衡體系中加入濃硫酸會導(dǎo)致c(H+)如何變化?據(jù)此判斷平衡如何移動?提示:濃硫酸電離出較多氫離子,會導(dǎo)致c(H+)增大。此時Q增大,導(dǎo)致QK,平衡逆向移動。問題5:加濃H2SO4后溫度傳感器探測氯水溫度升高,且平衡逆向移動,能否說明逆反應(yīng)是放熱反應(yīng)?為什么?提示:不能,因為濃硫酸溶于水會釋放較多熱量,所以不能證明。運用濃度商可以非常準(zhǔn)確地判斷平衡移動方向。改變濃度、壓強(qiáng)造成Q改變,若QK,逆向移動,若Qv逆,H2O的消耗速率比生成速率小,D錯誤。2.(2021浙江嘉興月考)在可逆反應(yīng)2SO2+O22SO3的平衡狀態(tài)下,保持恒溫、恒容向容器中加入一定量的O2,下列說法正確的是(K為平衡常數(shù),Q為濃度商)(A)A.K不變,QKB.K變大,QK逆向移動,QK正向移動,Q=K恰好平衡不移動?！局R整合】【易錯提醒】1.誤認(rèn)為平衡右移導(dǎo)致平衡常數(shù)變大。其實不然,因為K只受溫度影響,所以由濃度或壓強(qiáng)導(dǎo)致的平衡右移K不會改