高二化学选修四第二章《化学平衡常数》课件（苏教版）

欢迎进入化学课堂 第2课时化学平衡常数 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 K 105 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 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 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 填 放热 或 吸热 反应 2 已知在一定温度下发生如下反应 C 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 02mol L 1 在该条件下达到平衡时 CO的转化率为 4 向VL密闭容器中通入10molCO和10mol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 测得放出的热量为2842kJ 已知CO的燃烧热为283kJ mol 1 H2的燃烧热为286kJ mol 1 则T 时的平衡常数K 3 CO g H2O g H2 g CO2 g 起始量 mol L 1 0 020 0200平衡量 mol L 1 0 02 x0 02 xxxx2 0 02 x 2 9 x 0 015 所以CO的转化率为 0 015 0 02 100 75 4 设有xmolCO发生反应 则 10 x 283 286x 2842 解得 x 4 所以平衡时CO H2O H2 CO2的浓度依次为6 Vmol L 1 6 Vmol L 1 4 Vmol L 1 4 Vmol L 1 K 4 9 0 44 答案 1 放热 2 K K1 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 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 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1molN2和3molH2 在恒压条件下达到平衡时生成amolNH3 在恒容条件下达到平衡时生成bmolNH3 见下表中编号 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 A N2的转化率越高B NH3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 或 4 填写下表 3 同样将1molN2和3molH2充入密闭容器 前者在恒压条件下 后者在恒容条件下 因随着反应的不断进行 物质的量不断减小 故前者相当于在后者的基础上增大压强 故反应正向进行的程度更大 生成的NH3更多 故a 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 1mol n H2 3mol即可 答案 1 c2 NH3 c N2 c3 H2 2 AC 3 4 2 0 750 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 H 0 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 1mol L 1 c N 2 4mol L 1 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 4mol L 1 c N amol L 1 达到平衡后 c P 2mol L 1 a 答案 1 25 2 增大 3 6 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 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 C v H2 正 v H2O 逆D c CO2 c CO 4 某温度下 平衡浓度符合下式 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2mol L c H2 为1 5mol L c CO 为1mol L c H2O 为3mol 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 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xmol L 则平衡时H2 CO2 H2O CO的浓度分别为 0 01 x mol L 0 01 x mol L xmol L xmol L B项正确 平衡时甲中c CO2 0 01 0 006 0 004 mol L 丙中c CO2 0 02 0 012 0 008 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 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amolCO和amolH2O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amolCO和amolH2O按化学计量数转成CO2和H2 则起始时丁中CO2为2amol H2为amol 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 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 同学们 来学校和回家的路上要注意安全 同学们 来学校和回家的路上要注意安全