高中化學選修四課件化學反應速率和化學平衡

1、化學平衡常數(shù)第4課時第二章 第三節(jié) 化學平衡核心素養(yǎng)發(fā)展目標HEXINSUYANGFAZHANMUBIAO1.證據(jù)推理：通過化學平衡狀態(tài)時的濃度數(shù)據(jù)分析，認識化學平衡常數(shù)的概念，并能分析推測其相關應用。2.模型認知：構建化學平衡常數(shù)相關計算的思維模型(三段式法)，理清計算的思路，靈活解答各類問題。新知導學 啟迪思維 探究規(guī)律達標檢測 檢測評價 達標過關內容索引NEIRONGSUOYIN01新知導學1.化學平衡狀態(tài)時的濃度數(shù)據(jù)分析(1)NO2、N2O4的相互轉化是一個可逆反應：2NO2(g) N2O4(g)。在25 時，如果用不同起始濃度的NO2或N2O4進行反應，平衡后得到以下實驗數(shù)據(jù)。請根據(jù)

2、表中已知數(shù)據(jù)填寫空格：一、化學平衡常數(shù)起始濃度/(molL1)平衡濃度/(molL1)平衡濃度關系c(NO2)c(N2O4)c(NO2)c(N2O4)2.0010206.321036.84103_3.0010208.001031.10102_02.001029.461031.53102_00.1002.281028.86102_1.08 1.711021.38 1.721021.62 1.711023.89 1.70102(2)根據(jù)上表數(shù)據(jù)，判斷正誤(正確的打“”，錯誤的打“”)一定溫度下，N2O4和NO2的平衡濃度相等()一定溫度下，N2O4與NO2的平衡濃度之比相等()2.化學平衡常數(shù)的概

3、念與表達式(1)概念在一定溫度下，當一個可逆反應達到化學平衡時，生成物 與反應物 的比值是一個常數(shù)(簡稱 )，用符號K表示。(2)表達式對于一般的可逆反應，mA(g)nB(g)pC(g)qD(g)，當在一定溫度下達到平衡時，K_。濃度冪之積濃度冪之積平衡常數(shù)寫出K1和K2的關系式： ； 寫出K2和K3的關系式： ；寫出K1和K3的關系式： 。K2K31(4)化學平衡常數(shù)表達式書寫注意事項化學平衡常數(shù)表達式中各物質的濃度必須是平衡時的濃度，且不出現(xiàn)固體或純液體的濃度?；瘜W平衡常數(shù)表達式與化學方程式的書寫方式有關。請比較表中K值的相對大小，說明平衡常數(shù)的意義：平衡常數(shù)的大小反映了化學反應進行的 (

4、也叫 )。K值越大，表示反應進行得越 ，反應物轉化率越 ；K值越小，表示反應進行得越 ，反應物轉化率越 。程度反應的限度完全大不完全小3.化學平衡常數(shù)的意義已知：25 時，鹵化氫生成反應的平衡常數(shù)：化學方程式平衡常數(shù)KF2H2 2HF6.51095Cl2H2 2HCl2.571033Br2H2 2HBr1.911019I2H2 2HI8.671024.化學平衡常數(shù)的影響因素及應用已知：N2(g)3H2(g) 2NH3(g)的平衡常數(shù)與溫度的關系如下：由上表數(shù)據(jù)分析可知：溫度升高，K值減小，則正反應為 (填“吸熱”或“放熱”)反應。T/K373473573673773K3.351091.0010

5、72.451051.881042.99103放熱例1對于反應：C(s)H2O(g) CO(g)H2(g)H0，下列有關說法正確的是A.平衡常數(shù)表達式為KB.增大體系壓強，平衡常數(shù)K不發(fā)生變化C.升高體系溫度，平衡常數(shù)K減小D.增加C(s)的量，平衡正向移動解析固態(tài)物質的濃度為“常數(shù)”，視為“1”，不需寫入平衡常數(shù)表達式中，A項錯誤；K只與溫度有關，因此增大體系壓強，平衡常數(shù)K不發(fā)生變化，B項正確；升溫使該反應正向進行，K增大，C項錯誤；增加C(s)的量，平衡不移動，D項錯誤。特別提示對于給定的反應，化學平衡常數(shù)只受溫度影響，與反應物或生成物的濃度變化無關。例2在一定體積的密閉容器中，進行如下化

6、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/7008008301 0001 200K0.60.91.01.72.6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。吸熱解析溫度越高，K值越大，說明升溫平衡正向移動，正反應為吸熱反應。(3)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_。該溫度下加入1 mol CO2(g)和1 mol H2(g)，充分反應，達到平衡時，CO2的轉化率為_。830解析由題意可得K1，查表可知溫度為830 。設反應

7、的CO2為x mol，則消耗掉的H2為x mol，生成的CO和H2O均是x mol(設體積為V L)，則50%則CO2的轉化率為50%。(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)為2 molL1，c(H2)為1.5 molL1，c(CO)為1 molL1，c(H2O)為3 molL1，則反應_(填“正向進行”“逆向進行”或“處于平衡狀態(tài)”)。逆向進行則反應逆向進行。(1)化學平衡常數(shù)的應用用任意狀態(tài)的濃度冪之積的比值(稱為濃度商，用Q表示)，如mA(g)nB(g) pC(g)qD(g)，Q 。以平衡常數(shù)的值為標準，可以判斷正在進行的可逆反應是否處于平衡狀

8、態(tài)，以及將向哪個方向進行最終建立新的平衡。Q與K相比較：QK：可逆反應向逆反應方向進行；QK：可逆反應處于平衡狀態(tài)；QK：可逆反應向正反應方向進行。相關鏈接利用平衡常數(shù)可判斷反應的熱效應。若升高溫度，K增大，則正反應為吸熱反應；若升高溫度，K減小，則正反應為放熱反應。利用平衡常數(shù)可計算物質的平衡濃度、物質的量分數(shù)和轉化率等。(2)平衡轉化率含義：平衡時已轉化了的某反應物的量與轉化前(初始時)該反應物的量之比。表達式注意平衡轉化率與平衡常數(shù)均能表示化學反應進行的程度，但平衡常數(shù)不直觀，轉化率能更直觀地表示化學反應進行的程度。1.計算模型三段式法aA(g) bB(g) cC(g)dD(g)c(初)

9、/molL1 n1 n2 0 0二、化學平衡常數(shù)的有關計算2.計算思路(1)巧設未知數(shù)：具體題目要具體分析，靈活設立，一般設某物質的轉化量為x。(2)確定三個量：根據(jù)反應物、生成物及變化量的三者關系代入未知數(shù)確定平衡體系中各物質的起始量、變化量、平衡量并按1中“模式”列表。(3)解題設問題：明確“始”“變”“平”三個量的具體數(shù)值，再根據(jù)相應關系求平衡時某成分的濃度、反應物轉化率等，得出題目答案。例3某溫度下，向容積為2 L的密閉反應器中充入0.10 mol SO3，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

10、.3.2103 B.1.6103C.8.0102 D.4.0102解析 2SO2(g)O2(g) 2SO3(g)c(始)/molL1 0 0 0.05c(變)/molL1 0.01 0.005 0.01c(平)/molL1 0.01 0.005 0.04例4已知：Fe(s)CO2(g) FeO(s)CO(g)Ha kJmol1，平衡常數(shù)為K，測得在不同溫度下，K值如下：溫度/500700900K1.001.472.40(1)若500 時進行上述反應，CO2起始濃度為2 molL1，CO的平衡濃度為_。1 molL1解析設500 時，CO的平衡濃度為x molL1，則Fe(s)CO2(g) Fe

11、O(s)CO(g)起始/molL1 2 0變化/molL1 x x平衡/molL1 2x x故CO的平衡濃度為1 molL1。(2)方程式中的a_(填“大于”“小于”或“等于”)0。解析由表格中數(shù)據(jù)可知，溫度越高K值越大，推知溫度升高平衡向正反應方向移動，故此反應的正反應為吸熱反應，即a大于0。大于(3)700 時上述反應達到平衡，要使得該平衡向右移動，其他條件不變時，可以采取的措施有_(填字母)。A.縮小反應器體積B.通入CO2C.升高溫度到900 D.使用合適的催化劑解析A項縮小反應器體積，平衡不移動，錯誤；B項通入CO2，平衡向右移動，正確；C項升高溫度時，平衡向右移動，正確；D項使用催

12、化劑不會使平衡發(fā)生移動，錯誤。BC應用“三段式”法解化學平衡計算類題1.化學平衡的計算一般涉及化學平衡常數(shù)、各組分的物質的量、濃度、轉化率、百分含量等，通過寫出化學方程式，先列出相關量(起始量、轉化量、平衡量)，然后根據(jù)已知條件建立關系式進行解題。2.可按下列步驟建立模式，確定關系式進行計算。如可逆反應：mA(g)nB(g) pC(g)qD(g)，在體積為V的恒容密閉容器中，反應物A、B的初始加入量分別為a mol、b mol，達到化學平衡時，設A物質轉化的物質的量為mx mol。相關鏈接(1)模式mA(g)nB(g) pC(g)qD(g)起始量/mol a b 0 0轉化量/mol mx n

13、x px qx平衡量/mol amx bnx px qx對于反應物：n(平)n(始)n(轉)對于生成物：n(平)n(始)n(轉)(2)基本步驟確定反應物和生成物的初始加入量；確定反應過程的轉化量；確定平衡量。學習小結XUEXIXIAOJIE02達標檢測1.下列關于化學平衡常數(shù)的敘述正確的是A.化學平衡常數(shù)表示反應進行的程度，與溫度無關B.兩種物質反應，不管怎樣書寫化學方程式，平衡常數(shù)均不變C.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D.溫度一定，對于給定的化學反應，正、逆反應的平衡常數(shù)互為倒數(shù)1234562.在某溫度下，可逆反應：mA(g)nB(g) pC(g)qD(g

14、)的平衡常數(shù)為K，下列說法正確的是A.K越大，達到平衡時，反應正向進行的程度越大B.K越小，達到平衡時，反應物的轉化率越大C.K隨反應物濃度的改變而改變D.K隨溫度和壓強的改變而改變解析K越大，表示反應達到平衡時，反應正向進行的程度越大，反應物的轉化率越大，反之，反應物的轉化率越小，K只與溫度有關，與濃度、壓強無關。1234563.某溫度下，可逆反應：mA(g)nB(g) pC(g)的平衡常數(shù)為K，下列對K的說法正確的是A.溫度越高，K一定越大B.如果mnp，則K1C.若縮小反應器的容積，能使平衡正向移動，則K增大D.K值越大，表明該反應越有利于C的生成，反應物的轉化率越大123456解析對于

15、一個確定的化學反應，K只是溫度的函數(shù)，溫度一定，K一定，與壓強無關，C錯誤；123456因該反應的熱效應不確定，A錯誤； K越大，該反應正向進行的程度越大，反應物的轉化率越大，D正確。A.2 500 B.100C.4104 D.21021234565.在一定溫度下的密閉容器中，加入1 mol CO和1 mol H2O發(fā)生反應：CO(g)H2O(g) CO2(g)H2(g)，達到平衡時測得n(H2)0.5 mol，下列說法不正確的是A.在該溫度下，反應的平衡常數(shù)K1B.平衡常數(shù)與反應溫度無關C.CO的平衡轉化率為50%D.平衡時n(H2O)0.5 mol123456解析 CO(g)H2O(g)

16、CO2(g)H2(g)起始/mol 1 1 0 0轉化/mol 0.5 0.5 0.5 0.5平衡/mol 0.5 0.5 0.5 0.5由化學方程式及以上數(shù)據(jù)判斷可得A、C、D項正確。平衡常數(shù)與反應溫度有關，B項錯誤。1234566.H2S與CO2在高溫下發(fā)生反應：H2S(g)CO2(g) COS(g)H2O(g)。在610 K時，將0.10 mol CO2與0.40 mol H2S充入2.5 L的空鋼瓶中，反應平衡后水的物質的量分數(shù)為0.02。(1)H2S的平衡轉化率1_%，反應平衡常數(shù)K_。1234562.50.002 85解析對于反應H2S(g)CO2(g) COS(g)H2O(g)初始/mol 0.40 0.10 0 0轉化/mol x x x x平衡/mol 0.40 x 0.10 x x x123456123456解析根據(jù)題目提供的數(shù)據(jù)可知溫度由610 K升高到620 K時，化學