高中化学-选修四-第二章-第三节-第三课时-化学平衡常数-ppt课件-新人教版

第第3课时化学平衡常数课时化学平衡常数第3课时化学平衡常数1基础自主学案基础自主学案自主学习自主学习自主学习自主学习一、含一、含义在一定温度下，当一个可逆反在一定温度下，当一个可逆反应达到达到_状状态时，生成物，生成物_与反与反应物物_的比的比值是一个常数是一个常数(简称称_)，用符号，用符号“_”表示。表示。化学平衡化学平衡浓度度幂之之积浓度度幂之之积平衡常数平衡常数K基础自主学案自主学习一、含义化学平衡浓度幂之积浓度幂之积平衡2二、表达式二、表达式对于一般的可逆反于一般的可逆反应：mA(g)nB(g)pC(g)qD(g)，当在一定温度下达到化学平衡状，当在一定温度下达到化学平衡状态时，平，平衡常数的表达式衡常数的表达式为：K_。二、表达式3思考感悟思考感悟1怎怎样理解理解“化学平衡常数与反化学平衡常数与反应物、生成物的物、生成物的浓度无关度无关”？思考感悟4越大越大越小越小温度温度浓度浓度越大越小温度浓度5思考感悟思考感悟2升高温度，升高温度，K值一定增大一定增大吗？【提示提示】不一定，不一定，K只受温度影响，当温度不只受温度影响，当温度不变时，K值不不变；温度升高；温度升高时，对H0的反的反应，K值增大。如果由于增大。如果由于浓度、度、压强强的改的改变而引起化学平衡的移而引起化学平衡的移动，但温度恒定，但温度恒定，则K值一定一定不不变。思考感悟6自主体验自主体验自主体验自主体验1写出下列各反写出下列各反应的平衡常数表达式。的平衡常数表达式。(1)2SO2(g)O2(g)2SO3(g)(2)CaCO3(s)CO2(g)CaO(s)(3)FeCl3(aq)3KSCN(aq)Fe(SCN)3(aq)3KCl(aq)解析：解析：反反应物或生成物中有固体或物或生成物中有固体或纯液体液体时，其，其浓度可看作度可看作“1”，不代入公式，只代入气体或溶液，不代入公式，只代入气体或溶液中溶中溶质的的浓度。度。自主体验1写出下列各反应的平衡常数表达式。7高中化学-选修四-第二章-第三节-第三课时-化学平衡常数-ppt课件-新人教版82对于反于反应mA(g)nB(g)pC(g)qD(g)随随温度的升高其反温度的升高其反应的平衡常数有以下的平衡常数有以下变化，化，则和和两种情况两种情况_是吸是吸热，_是放是放热(填填“”“”或或“”“”)。2对于反应mA(g)nB(g)pC(9解析：解析：中曲中曲线走走势表明：随着温度的升高，平衡表明：随着温度的升高，平衡常数逐常数逐渐增大，增大，说明正反明正反应进行的程度越大，即反行的程度越大，即反应向正方向移向正方向移动，正反，正反应是吸是吸热反反应，同理可得，同理可得为放放热。答案：答案：解析：中曲线走势表明：随着温度的升高，平衡常数逐渐增大，说10高中化学-选修四-第二章-第三节-第三课时-化学平衡常数-ppt课件-新人教版11高中化学-选修四-第二章-第三节-第三课时-化学平衡常数-ppt课件-新人教版12课堂互动讲练课堂互动讲练化学平衡常数使用注意事项及应用化学平衡常数使用注意事项及应用1使用化学平衡常数使用化学平衡常数应注意的注意的问题(1)化学平衡常数只与温度有关，与反化学平衡常数只与温度有关，与反应物或生物或生成物的成物的浓度度变化无关。化无关。(2)反反应物或生成物中有固体或物或生成物中有固体或纯液体存在液体存在时，由于其由于其浓度可看作度可看作“1”而不代入公式。而不代入公式。(3)化学平衡常数是指某一具体反化学平衡常数是指某一具体反应的平衡常数。的平衡常数。若反若反应方向改方向改变，则平衡常数改平衡常数改变。若方程式中各物若方程式中各物质的化学的化学计量数等倍量数等倍扩大或大或缩小，尽管是同一反小，尽管是同一反应，平衡常数也会改，平衡常数也会改变。课堂互动讲练化学平衡常数使用注意事项及应用1使用化学平衡常13高中化学-选修四-第二章-第三节-第三课时-化学平衡常数-ppt课件-新人教版14(2)利用利用K可判断反可判断反应的的热效效应若升高温度，若升高温度，K值增大，增大，则正反正反应为吸吸热反反应；若升高温度，若升高温度，K值减小，减小，则正反正反应为放放热反反应。(3)计算算转化率化率依据起始依据起始浓度度(或平衡或平衡浓度度)和平衡常数可以和平衡常数可以计算平衡算平衡浓度度(或起始或起始浓度度)，从而，从而计算反算反应物的物的转化率。化率。(4)判断平衡移判断平衡移动方向方向利用平衡常数可从定量的角度解利用平衡常数可从定量的角度解释恒温下恒温下浓度、度、压强强对化学平衡移化学平衡移动的影响。的影响。(2)利用K可判断反应的热效应15高中化学-选修四-第二章-第三节-第三课时-化学平衡常数-ppt课件-新人教版16特特别提醒：提醒：(1)化学平衡常数表达式中各物化学平衡常数表达式中各物质的的浓度必度必须是平衡状是平衡状态下的下的浓度，不能用任一度，不能用任一时刻的刻的浓度度值。(2)化学平衡常数不表示反化学平衡常数不表示反应的快慢，即化学反的快慢，即化学反应速率快，速率快，K值不一定大。不一定大。(3)使用催化使用催化剂能改能改变化学反化学反应速率，但不会改速率，但不会改变化学平衡常数。化学平衡常数。特别提醒：(1)化学平衡常数表达式中各物质的浓度必须是平衡状17例例例例1 1例118()在一定体在一定体积的密的密闭容器中，容器中，进行如下化学反行如下化学反应：CO2(g)H2(g)CO(g)H2O(g)，其化学平衡，其化学平衡常数常数K和温度和温度t的关系如下表所示：的关系如下表所示：回答下列回答下列问题：(1)该反反应的化学平衡常数表达式的化学平衡常数表达式为K_。(2)该反反应为_反反应(填填“吸吸热”或或“放放热”)。()在一定体积的密闭容器中，进行如下化学反应：CO2(g)19(3)能判断能判断该反反应达到化学平衡状达到化学平衡状态的依据是的依据是_。A容器中容器中压强强不不变B混合气体中混合气体中c(CO)不不变Cv(H2)正正v(H2O)逆逆Dc(CO2)c(CO)(4)某温度下，平衡某温度下，平衡浓度符合下式：度符合下式：c(CO2)c(H2)c(CO)c(H2O)，试判断此判断此时的温度的温度为_。(5)在在800 时，发生上述反生上述反应，某一，某一时刻刻测得容器内得容器内各物各物质的的浓度分度分别为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，则下一下一时刻，反刻，反应向向_(填填“正向正向”或或“逆向逆向”)进行。行。(3)能判断该反应达到化学平衡状态的依据是_。20【思路点思路点拨】解答本解答本题要注意以下两点：要注意以下两点：(1)根据反根据反应方向以及方程式中化学方向以及方程式中化学计量数的量数的变化确定平衡常数的化确定平衡常数的变化。化。(2)根据根据K随温度的随温度的变化判断反化判断反应特点，根据特点，根据Qc与与K的大小判断反的大小判断反应方向。方向。【思路点拨】解答本题要注意以下两点：21高中化学-选修四-第二章-第三节-第三课时-化学平衡常数-ppt课件-新人教版22高中化学-选修四-第二章-第三节-第三课时-化学平衡常数-ppt课件-新人教版23高中化学-选修四-第二章-第三节-第三课时-化学平衡常数-ppt课件-新人教版24解析：解析：选AD。本。本题考考查了化学平衡中的平衡移了化学平衡中的平衡移动、转化率及化学平衡常数。高温化率及化学平衡常数。高温时，平衡左移，平衡左移，WI2分解，温度越高，分解越充分，故分解，温度越高，分解越充分，故A正确正确B错误；选项C给出的平衡常数表达式中不出的平衡常数表达式中不应出出现W，因其，因其是固体，且方向也是固体，且方向也错，C错误。解析：选AD。本题考查了化学平衡中的平衡移动、转化率及化学平25等效平衡规律及应用等效平衡规律及应用1等效等效规律律在一定条件下在一定条件下(恒温恒容或恒温恒恒温恒容或恒温恒压)，对同一可同一可逆反逆反应，起始，起始时加入物加入物质的物的物质的量不同，达的量不同，达到平衡到平衡时的状的状态规律如下表：律如下表：等效平衡规律及应用1等效规律26高中化学-选修四-第二章-第三节-第三课时-化学平衡常数-ppt课件-新人教版272等效平衡原理的应用等效平衡原理的应用(1)判断同一可逆反应在相同的反应条件下是否为判断同一可逆反应在相同的反应条件下是否为相同的平衡状态。相同的平衡状态。(2)求要达到等效平衡，两种不同状态下起始量之求要达到等效平衡，两种不同状态下起始量之间的关系式。间的关系式。(3)求属于等效平衡状态下的反应方程式的化学计求属于等效平衡状态下的反应方程式的化学计量数。量数。2等效平衡原理的应用28特特别提醒：提醒：两种情况下所达到的等效平衡及其等两种情况下所达到的等效平衡及其等效程度的区效程度的区别：(1)恒温恒容下所达到的等效平衡状恒温恒容下所达到的等效平衡状态，反，反应混合混合物中各物中各组分的分的浓度、物度、物质的量、的量、质量分数量分数(或气体或气体的体的体积分数分数)均相同，均相同，类似于几何学上的全等似于几何学上的全等图形。形。(2)恒温恒恒温恒压下所达到的等效平衡状下所达到的等效平衡状态，反，反应混合混合物中各成分的百分含量相同，各成分的物物中各成分的百分含量相同，各成分的物质的量的量与原平衡成比例，与原平衡成比例，类似于几何学上的相似似于几何学上的相似图形。形。特别提醒：两种情况下所达到的等效平衡及其等效程度的区别：29例例例例2 2 (2011年上海年上海调研研)将将3 mol A和和1 mol B混合混合于一体于一体积可可变的密的密闭容器容器P中，以此中，以此时的温度、的温度、压强强和体和体积作作为起始条件，起始条件，发生如下反生如下反应：3A(g)B(g)2C(g)D(g)，达到平衡，达到平衡时C的的浓度度为w mol/L。回答下面。回答下面问题：(1)保持温度和保持温度和压强强不不变，按下列四种配比充入容，按下列四种配比充入容器器P中有关物中有关物质，平衡后，平衡后C的的浓度仍度仍为w mol/L的的是是_。A6 mol A2 mol BB3 mol A1 mol B2 mol CC2 mol C1 mol B1 mol DD1 mol C2 mol D例2 (2011年上海调研)将3 mol A和1 mol30(2)保持原起始温度和体保持原起始温度和体积不不变，要使平衡后，要使平衡后C的的浓度仍度仍为w mol/L，应按下列哪种配比向容器按下列哪种配比向容器Q中充入中充入有关物有关物质_。A3 mol A1 mol BB4 mol C2 mol DC1.5 mol A0.5 mol B1 mol C0.5 mol DD无法判断无法判断(3)保持原起始温度和体保持原起始温度和体积不不变，若仍按，若仍按3 mol A和和1 mol B 配比在容器配比在容器Q中中发生反生反应，则平衡平衡时C的的浓度度和和w mol/L的关系是的关系是_。A大于大于w mol/L B小于小于w mol/LC等于等于w mol/L D无法比无法比较(2)保持原起始温度和体积不变，要使平衡后C的浓度仍为w m31(4)将将2 mol C和和2 mol D按起始温度和按起始温度和压强强充入容充入容器器Q中，保持温度和体中，保持温度和体积不不变，平衡，平衡时C的的浓度度为v mol/L，则v和和w的关系是的关系是_。Avw BvwCvw D无法比无法比较(5)维持原起始温度和体持原起始温度和体积不不变，按下列哪种配比，按下列哪种配比充入容器充入容器Q可使平衡可使平衡时C的的浓度度为v mol/L_。A1 mol C0.5 mol DB3 mol A2 mol BC3 mol A1 mol B1 mol DD以上均不能以上均不能满足条件足条件(4)将2 mol C和2 mol D按起始温度和压强充入容32【解析解析】(1)在恒温恒在恒温恒压下，只要下，只要n(A)n(B)31或或n(C)n(D)21，达到平衡，达到平衡时就均就均为同一平衡状同一平衡状态，即，即满足等效平衡的条件。答案足等效平衡的条件。答案为A。(2)因容器因容器P的体的体积可可变，且正反，且正反应是体是体积缩小的反小的反应，故相当，故相当于加于加压。而。而现在容器在容器Q体体积不不变，条件不同了，不属，条件不同了，不属于等效平衡，无法判断。答案于等效平衡，无法判断。答案为D。(3)本本题所述条所述条件相当于减件相当于减压，平衡向逆反，平衡向逆反应方向移方向移动，C的的浓度降度降低。答案低。答案为B。(4)温度、体温度、体积不不变时，2 mol C和和1 mol D 反反应与与3 mol A和和1 mol B相当，属等效平衡。相当，属等效平衡。再加再加1 mol D时平衡将向左移平衡将向左移动，vw。答案。答案为B。(5)恒温恒容下，恒温恒容下，n(A)3 mol和和n(B)1 mol时与与n(C)2 mol和和n(D)1 mol时属于等效平衡，答案属于等效平衡，答案为C。【解析】(1)在恒温恒压下，只要n(A)n(B)3133【答案答案】(1)A(2)D(3)B(4)B(5)C【规律方法律方法】分析等效平衡的关分析等效平衡的关键是分清全等平是分清全等平衡和等比平衡。分析化学平衡有关衡和等比平衡。分析化学平衡有关问题时常用以下常用以下两种方法：两种方法：(1)“极限思极限思维法法”任何可逆反任何可逆反应均可以看成完全不反均可以看成完全不反应和完全反和完全反应的的中中间状状态。我。我们在求某一物在求某一物质在平衡状在平衡状态的的浓度取度取值范范围时，常采用极限思，常采用极限思维法，法，让正反正反应(或逆反或逆反应)完全完全进行，可以求得其取行，可以求得其取值范范围或取或取值。【答案】(1)A(2)D(3)B(4)B(5)C34(2)“虚虚拟法法”任何一个可逆反任何一个可逆反应体系，在相同条件下从不同体系，在相同条件下从不同的状的状态开始，只要达到平衡开始，只要达到平衡时的条件的条件(温度、温度、压强强、浓度度)完全相同，完全相同，则可以形成等效平衡。我可以形成等效平衡。我们在解在解题中若遇到将两个状中若遇到将两个状态进行比行比较这类问题，可以，可以“虚虚拟”一个中一个中间过程，如一个容器、程，如一个容器、一个隔板等，然后再一个隔板等，然后再进行比行比较。(2)“虚拟法”35互互动探究探究反反应3A(g)B(g)2C(g)D(g)达到平衡。达到平衡。在保持温度、体在保持温度、体积不不变条件下，再加入条件下，再加入3 mol A、1 mol B，达到平衡，达到平衡时C的的浓度与度与w什么关系。什么关系。互动探究36高中化学-选修四-第二章-第三节-第三课时-化学平衡常数-ppt课件-新人教版37变式式训练2(2011年广年广东汕汕头调研研)在相同温度在相同温度和和压强强下，下，对反反应CO2(g)H2(g)CO(g)H2O(g)进行甲、乙、丙、丁四行甲、乙、丙、丁四组实验，实验起始起始时放入容器内各放入容器内各组分的物分的物质的量的量见下表：下表：变式训练2(2011年广东汕头调研)在相同温度和压强下，对38 上述四种情况达到平衡后，上述四种情况达到平衡后，n(CO)的大小的大小顺序是序是()A乙丁丙甲乙丁丙甲B乙丁甲丙乙丁甲丙C丁乙丙甲丁乙丙甲 D丁丙乙甲丁丙乙甲解析：解析：选A。本。本题主要考主要考查外界条件外界条件对化学平衡的影化学平衡的影响及等效平衡响及等效平衡问题。解。解题时应注意注意该反反应及反及反应的的特点，即反特点，即反应前后气体体前后气体体积不不变，同，同时要明确等效要明确等效平衡的条件。把丙中平衡的条件。把丙中a mol CO和和a mol H2O按化学按化学计量数量数转成成CO2和和H2，也分，也分别为a mol，则甲与丙是等甲与丙是等量等效，量等效，则达平衡达平衡时，n(CO)应相等；相等；上述四种情况达到平衡后，n(CO)的大小顺序39把丁中把丁中a mol CO和和a mol H2O按化学按化学计量数量数转成成CO2和和H2，则起始起始时丁中丁中CO2为2a mol，H2为a mol，则与乙等量等效，达到平衡与乙等量等效，达到平衡时n(CO)相等。相等。乙与甲相比相当于在甲的平衡中又加入了乙与甲相比相当于在甲的平衡中又加入了a mol的的CO2，导致平衡正向移致平衡正向移动，则平衡平衡时n(CO)乙乙n(CO)甲甲，故，故选A。把丁中a mol CO和a mol H2O按化学计量数转成C40探究整合应用探究整合应用有关化学平衡常数的有关化学平衡常数的计算算在一定温度下，可逆反在一定温度下，可逆反应无无论从正反从正反应开始开始还是从是从逆反逆反应开始，也无开始，也无论反反应起始起始时反反应物物浓度的大小，度的大小，最后都能达到平衡状最后都能达到平衡状态。这时生成物生成物浓度度幂(以其化以其化学学计量数量数为幂)之之积与反与反应物物浓度度幂之之积的比的比值是一是一个常数，个常数，这个常数就是个常数就是该反反应的化学平衡常数的化学平衡常数(简称称平衡常数平衡常数)，用符号，用符号K表示。表示。探究整合应用有关化学平衡常数的计算41例例例例 在煤化工中常需研究不同温度下反在煤化工中常需研究不同温度下反应的平的平衡常数，投料比及反衡常数，投料比及反应热等等问题。已知：可逆反已知：可逆反应CO(g)H2O(g)H2(g)CO2(g)的平衡常数随温度的的平衡常数随温度的变化如下表所示：化如下表所示：例 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42试回答下列回答下列问题。(1)上述正反上述正反应是是_(填填“放放热”或或“吸吸热”)反反应。(2)已知在一定温度下已知在一定温度下发生如下反生如下反应：C(s)CO2(g)2CO(g)，平衡常数，平衡常数为K；C(s)H2O(g)CO(g)H2(g)，平衡常数，平衡常数为K1；CO(g)H2O(g)H2(g)CO2(g)，平衡常数，平衡常数为K2.则K、K1、K2之之间的关系是的关系是_。(3)在在500 时，若起始，若起始时CO、H2O的的浓度均度均为0.02 molL1，在，在该条件下达到平衡条件下达到平衡时，CO的的转化率化率为_。试回答下列问题。43(4)在在800 时，若起始，若起始时CO和和H2O(g)共共为5 mol，水蒸气的体水蒸气的体积分数分数为x，平衡，平衡时CO的的转化率化率为y，则y随随x变化的函数关系式化的函数关系式为_。(5)向向V L密密闭容器中通入容器中通入10 mol CO和和10 mol水蒸气，水蒸气，在在T 时达到平衡，然后迅速除去水蒸气达到平衡，然后迅速除去水蒸气(除去水蒸除去水蒸气气时其他物其他物质的物的物质的量不的量不变)，将混合气体点燃，将混合气体点燃，测得放出的得放出的热量量为2842 kJ(已知已知CO的燃的燃烧热为283 kJmol1，H2的燃的燃烧热为286 kJ mol1)，则T 时的平衡常数的平衡常数K_。(4)在800 时，若起始时CO和H2O(g)共为5 mo44高中化学-选修四-第二章-第三节-第三课时-化学平衡常数-ppt课件-新人教版45高中化学-选修四-第二章-第三节-第三课时-化学平衡常数-ppt课件-新人教版46高中化学-选修四-第二章-第三节-第三课时-化学平衡常数-ppt课件-新人教版47(5)设有有x mol CO发生反生反应，则(10 x)283286x2842，解得：，解得：x4。所以平衡。所以平衡时CO、H2O、H2、CO2的的浓度依次度依次为6/V molL1、6/V molL1、4/V molL1、4/V molL1，K4/90.44。【答案答案】(1)放放热(2)KK1/K2(3)75%(4)yx(5)0.44(5)设有x mol CO发生反应，则(10 x)28348