2013年高中化学 第二章 第三节第2课时化学平衡常数精品课件 新人教版选修4.ppt

1、第2课时 化学平衡常数新知初探自学导引自主学习化学平衡常数对于一般的可逆反应：mA(g)nB(g)pC(g)qD(g)1定义：在一定温度下，当一个可逆反应达到_时，_与_的比值。化学平衡生成物浓度幂之积反应物浓度幂之积2表达式：_。3特点：K值只受_影响，与反应物或生成物的浓度变化无关。4意义：K值越大平衡体系中生成物所占的比例_正向反应进行的程度_反应进行得越_反应物的转化率_;反之，就越_，转化率就越小。当_时，该反应进行得就基本完全了。温度越大越大完全越大不完全K105想一想怎样理解“化学平衡常数与反应物、生成物的浓度无关”？提示：化学平衡常数是指在一定温度下，可逆反应无论从正反应开始，

2、还是从逆反应开始，也无论反应物起始的浓度是大还是小，最后都能达到平衡，这时各生成物浓度幂的乘积除以各反应物浓度幂的乘积所得的比值是个常数，用K表示。自主体验判断正误1化学平衡常数等于某一时刻生成物浓度幂之积与反应物浓度幂之积的比值。()2化学平衡常数与浓度有关,与温度无关。()3温度一定，对于给定的化学反应，正、逆反应的平衡常数互为倒数。()4对于一个可逆反应，平衡正向移动时，平衡常数一定增大。()5升高温度，K值增大，则正反应为放热反应。()答案：1.2.3.4.5.要点突破讲练互动要点1化学平衡常数的理解及应用(2)因为平衡常数K仅仅是温度的函数，所以温度一定时，不随反应物或生成物的浓度变

3、化而变化，故增大c(H2O)，K不变；又因为该可逆反应的正反应为吸热反应，故升高温度时，平衡正向移动，c(CO)和c(H2)增大，c(H2O)减少，所以K增大。要点归纳(1)平衡常数K仅仅是温度的函数，与反应物或生成物的浓度变化无关。只要温度一定，即便外界条件改变引起了化学平衡的移动，K也不变；只要温度变化，平衡一定发生移动，则K就变化。(2)c(A)、c(B)、c(C)、c(D)是指化学平衡状态时的浓度，不是初始浓度，又因为固体或纯液体的浓度可看作常数，所以固体或纯液体不代入公式。(3)当同一化学反应，其方程式的化学计量数等倍扩大或缩小时，则K值会发生改变。2化学平衡常数的应用(1)判断平衡

4、移动的方向对于上述可逆反应在任意状态时，生成物与反应物的浓度幂之积之比称为浓度商Qc，(2)判断反应的热效应(3)计算反应物的转化率依据起始浓度(或平衡浓度)和平衡常数可以计算平衡浓度(或起始浓度)，从而计算反应物的转化率。特别提醒(1)化学平衡常数不表示化学反应速率，能表示化学反应限度。K值越大，反应进行的越完全，但无法描述反应速率。(2)化学平衡常数只与温度有关，与浓度、压强、催化剂等无关。即时应用1在煤化工中常需研究不同温度下反应的平衡常数，投料比及反应热等问题。已知：可逆反应CO(g)H2O(g)H2(g)CO2(g)的平衡常数随温度的变化如下表所示：试回答下列问题。(1)上述正反应是

5、_(填“放热”或“吸热”)反应。(2)已知在一定温度下发生如下反应：温度/400500800平衡常数/K9.9491C(s)CO2(g)2CO(g)，平衡常数为K；C(s)H2O(g)CO(g)H2(g)，平衡常数为K1；CO(g)H2O(g)H2(g)CO2(g)，平衡常数为K2。则K、K1、K2之间的关系是_。(3)在500 时，若起始时CO、H2O的浓度均为0.02 molL1，在该条件下达到平衡时，CO的转化率为_。(4)向V L密闭容器中通入10 mol CO和10 mol水蒸气，在T 时达到平衡，然后迅速除去水蒸气(除去水蒸气时其他物质的物质的量不变)，将混合气体点燃，测得放出的热

6、量为2842 kJ(已知CO的燃烧热为283 kJmol1，H2的燃烧热为286 kJ mol1)，则T 时的平衡常数K_。(3)CO(g)H2O(g)H2(g)CO2(g)起始量/molL1:0.02 0.02 0 0平衡量/molL1:0.02x 0.02x x xx2/(0.02x)29，x0.015，所以CO的转化率为：0015/0.02100%75%。(4)设有x mol CO发生反应，则(10 x)283286x2842，解得：x4。所以平衡时CO、H2O、H2、CO2的浓度依次为6/VmolL1、6/V molL1、4/V molL1、4/VmolL1，K4/90.44。答案：(

7、1)放热(2)KK1/K2(3)75%(4)0.44探究导引2 等效平衡中的不同情况其等效程度有什么区别？提示：一种所达到的等效平衡状态，反应混合物中各组分的浓度、物质的量、质量分数(或气体的体积分数)均相同，类似于几何学上的全等图形。要点2等效平衡另一种所达到的等效平衡状态，反应混合物中各组分的百分含量相同，各成分的物质的量与原平衡成比例，类似于几何学上的相似图形。要点归纳1等效平衡化学平衡状态与条件息息相关，而与建立平衡的途径无关。对于同一可逆反应，在一定条件(恒温恒容或恒温恒压)下，以不同投料方式(即从正反应、逆反应或从中间状态开始)进行反应，只要达到平衡时各物质的百分含量(体积分数、物

8、质的量分数或质量分数)相等，这样的化学平衡即互称为等效平衡。2分类与规律规律分类判断方法类型非等体反应恒温恒容如果按照方程式的化学计量数关系转化为方程式同一边的物质，其物质的量与对应组分的起始加入量相同，则建立的化学平衡状态是等效的例如：恒温、恒容下的可逆反应：2SO2 O2 2SO32mol 1 mol0 mol0 mol 0 mol 2 mol0.5 mol 0.25 mol 1.5 mol上述三种配比，按方程式的计量关系均转化为反应物，则SO2均为2 mol、O2均为1 mol，三者建立的平衡状态完全相同规律分类判断方法类型非等体反应恒温恒压如果按方程式的化学计量关系转化为方程式同一边的

9、物质，其物质的量比与对应组分的起始加入量比相同，则建立的化学平衡是等效的例如：恒温、恒压条件下，对于可逆反应：N2 3H2 2NH31 mol3 mol0 mol2 mol6 mol1 mol0 mol0 mol0.5 mol上述三种配比，按方程式中化学计量关系均转化为反应物，三种情况下，N2与H2的物质的量比均为13，因此上述三种情况建立的化学平衡状态是等效的规律分类判断方法类型等体反应恒温恒容如果按方程式的化学计量关系转化为方程式同一边的物质，其物质的量比与对应组分的起始加入量比相同，则建立的化学平衡是等效的例如：恒温、恒容条件下，对于可逆反应：H2(g)I2(g)2HI(g)1 mol

10、1 mol0 mol2 mol 2 mol1 mol上述两种配比，按方程式中化学计量关系均转化为反应物，两种情况下H2(g)与I2(g)的物质的量比均为11，因此上述两种情况建立的化学平衡状态是等效的特别提醒运用等效平衡原理解题的关键是：(1)准确判断两种平衡状态是等效平衡的。(2)分清是恒温、恒容条件下的等效平衡还是恒温、恒压条件下的等效平衡。即时应用2(2012合肥高二检测)在密闭容器中，保持一定温度进行如下反应N2(g)3H2(g)2NH3(g)，已知加入1mol N2和3mol H2，在恒压条件下达到平衡时生成amol NH3，在恒容条件下达到平衡时生成b mol NH3(见下表中编号

11、的一行)。若相同条件下，达到平衡时混合物中各组分的百分含量不变。回答下列问题：(1)写出该反应的化学平衡常数表达式，K_。(2)平衡常数K值越大，表明建立平衡时_(填字母序号)。AN2的转化率越高 BNH3的产量越大C正反应进行得越彻底D化学反应速度越快(3)a与b的关系是：a_b(填“”、“b。(4)此时为等温等容条件下且反应前后气体分子数发生改变的反应，故只要完全转化到方程式的左侧n(N2)1 mol,n(H2)3 mol即可。答案：(1)c2(NH3)/c(N2)c3(H2)(2)AC(3)(4)20.750.5探究导引3什么是“三段式”分析法？提示：三段式法就是依据化学方程式列出各物质

12、的起始量、变化量和平衡量，然后根据已知条件建立代数等式而进行解题的一种方法，这是解答化学平衡计算题的一种“万能方法”。要点3化学平衡的计算“三段式”分析法要点归纳关系：反应物：c(平)c(初)c生成物：c(平)c(初)c2解题思路特别提醒即时应用3已知可逆反应：M(g)N(g)P(g)Q(g)H0，请回答下列问题：(1)在某温度下，反应物的起始浓度分别为：c(M)1 molL1，c(N)2.4 molL1。达到平衡后，M的转化率为60%，此时N的转化率为_；(2)若反应温度升高，M的转化率_(填“增大”、“减小”或“不变”)；(3)若反应温度不变，反应物的起始浓度分别为：c(M)4 molL1

13、，c(N)a molL1；达到平衡后，c(P)2 molL1，a_；答案：(1)25%(2)增大(3)6题型探究权威预测题型1化学平衡常数及其应用例例11(2012北京朝阳区高二测试)()已知在448 时，反应H2(g)I2(g)2HI(g)的平衡常数K1为49，t/70080083010001200K0.60.91.01.72.6回答下列问题：(1)该反应的化学平衡常数表达式为K_。(2)该反应为_反应(填“吸热”或“放热”)。(3)能判断该反应达到化学平衡状态的依据是_。A容器中压强不变 B混合气体中c(CO)不变Cv(H2)正v(H2O)逆Dc(CO2)c(CO)(4)某温度下，平衡浓度

14、符合下式：c(CO2)c(H2)c(CO)c(H2O)，试判断此时的温度为_。(5)在800 时，发生上述反应，某一时刻测得容器内各物质的浓度分别为c(CO2)为2 mol/L，c(H2)为1.5 mol/L，c(CO)为1 mol/L,c(H2O)为3 mol/L，则下一时刻，反应向_(填“正向”或“逆向”)进行。【思路点拨】解答本题要注意以下两点：(1)根据反应方向以及方程式中化学计量数的变化确定平衡常数的变化。(2)根据K随温度的变化判断反应特点，根据Qc与K的大小判断反应方向。题型2平衡常数与转化率的相关计算例例22起始浓度甲乙丙c(H2)(mol/L)0.0100.0200.020c

15、(CO2)(mol/L)0.0100.0100.020下列判断不正确的是()A平衡时，乙中CO2的转化率大于60%B平衡时，甲中和丙中H2的转化率均是60%C平衡时，丙中c(CO2)是甲中的2倍，是0.012mol/LD反应开始时，丙中的反应速率最快，甲中的反应速率最慢【解析】本题考查化学平衡常数及转化率的计算，意在考查考生对数据的分析处理能力。设平衡时甲中CO2的转化浓度为x mol/L,则平衡时H2、CO2、H2O、CO的浓度分别为(0.01x)mol/L、(0.01x)mol/L、xmol/L、xmol/L，B项正确；平衡时甲中c(CO2)0.010.0060.004(mol/L)，丙中

16、c(CO2)0.020.0120.008(mol/L)，C项错误；反应开始时，丙中反应物浓度最大，反应速率最快，甲中反应物浓度最小，反应速率最慢，D项正确。【答案】C(2010高考四川卷)反应aM(g)bN(g)cP(g)dQ(g)达到平衡时，M的体积分数y(M)与反应条件的关系如图所示。其中z表示反应开始时N的物质的量与M的物质的量之比。下列说法正确的是()题型3等效平衡例例33上述四种情况达到平衡后，n(CO)的大小顺序是()A乙丁丙甲 B乙丁甲丙C丁乙丙甲D丁丙乙甲【解析】解题时应注意该反应及反应的特点，即反应前后气体体积不变，同时要明确等效平衡的条件。把丙中a mol CO和a mol

17、 H2O按化学计量数转成CO2和H2也分别为amol，则甲与丙是等量等效，则达平衡时，n(CO)应相等；把丁中a mol CO和a mol H2O按化学计量数转成CO2和H2，则起始时丁中CO2为2a mol，H2为a mol，则与乙等量等效，到达平衡时n(CO)相等。乙与甲相比相当于在甲的平衡中又加入了amol 的CO2，导致平衡正移，则平衡时n(CO)乙n(CO)甲，故选A。【答案】A【规律方法】分析等效平衡的关键是分清全等平衡和等比平衡，分析化学平衡有关问题时常用以下两种方法：(1)极限思维法。我们在求某一物质在平衡状态的浓度取值范围时，常采用极限思维法，让正反应(或逆反应)完全进行，可以求得其取值范围或取值。(2)虚拟法。我们在解题中若遇到将两个状态进行比较这类问题，可以“虚拟”一个中间过程，如一个容器、一个隔板等，然后再进行比较。平衡常数的应用平衡理论作为一个相对独立的知识体系是高考必考的考点，利用化学平衡常数可以判断是否是平衡状态，平衡移动的方向，反应的热效应，反应的限度大小等，因此成为高考中本部分的突破口和切入点。热点示例思维拓展(1)通过分析上图，该反应的正反应为_反应(填“吸热”或“放热”)。(2)在T1、D状态时，v(正)_v(逆)(填“”、“”或“”)。