新教材高中化学化学反应速率与化学平衡第2节化学平衡课件新人教版选择性必修

课前素能奠基
新知预习
一、化学平衡常数 1．含义：在一定___温__度___下，当一个可逆反响到达__化__学__平__衡____ 时，生成物___浓_度__幂__之__积____与反响物___浓__度__幂__之__积___的比值是一个常 数，简称___平__衡__常__数___，用符号___K___表示。
第二章 化学反响速率与化学平衡
第二节 化学平衡
第2课时 化学平衡常数
学习目标
核心素养
1．知道化学平衡常数的含义，1．能建立“逆、等、动、定、变”的认
会根据化学方程式书写化学平 知模型，并利用模型解决化学平衡的实际
衡常数表达式。
问题。
2．能够利用化学平衡常数进 2．通过“三段式”分析推理方法，建立
D．若平衡时增加 A 和 B 的浓度，则平衡常数会减小
解析：化学平衡常数只受温度的影响，B、C、D三项均错误。
4．同一个化学反应，由于书写方式不同，各反应物、生成物的化学 计量数不同，平衡常数相同吗？如合成氨反应 N2(g)＋3H2(g) 2NH3(g)， K
12N2(g)＋32H2(g) NH3(g)，K′ 2NH3(g) N2(g)＋3H2(g)，K″ 若 K＝a，K′、K″与 a 的关系是什么？
值，但固体浓度可视为常数，不写入平衡常数的表达式中。
3．在一定条件下，对于已达平衡的可逆反应 2A(g)＋B(g) 2C(g)，
下列说法中正确的是
(A)
A．平衡时，此反应的平衡常数与各物质的浓度有如下关系：K＝
c2C c2A·cB
B．改变条件后，该反应的平衡常数一定不变
C．如果改变压强并加入催化剂，平衡常数会随之变化
0.6 0.6
平衡浓度/(mol·L－1) 0.4 1.8
0.6 0.6
N
的
平
衡
转
化
率
为
0.6 2.4
mol·L－1 mol·L－1
×100%
＝
25%，
化
学
平
衡
常
数
K＝
00..64× ×01..68＝12。
(2)由于温度不变，因而化学平衡常数不变，即 K＝ccMP··ccQN＝4－22×a2－2＝21，得 a＝6。
2．对于反应 3Fe(s)＋4H2O(g) Fe3O4(s)＋4H2(g)，反应的化学平衡
常数的表达式为
(D)
A．K＝ccFFee3O·c4H·c2OH2 C．K＝cc44HH2O2
B．K＝ccFFee3O·c44·cH42HO2 D．K＝cc44HH2O2
解析：化学平衡常数是生成物浓度幂之积与反响物浓度幂之积的比
(2)假设反响温度不变，反响物的初始浓度分别为c0(M)＝4 mol·L－ 1，c0(N)＝a mol·L－1；到达平衡后，c(P)＝2 mol·L－1，6a＝_____。
解析：(1)根据题意：
M(g)＋ N(g) P(g)＋Q(g)
初始浓度/(mol·L－1) 1
2.4
0
0
转化浓度/(mol·L－1) 0.6 0.6
(2)利用K值随温度的变化可判断反响的热效应 假设升高温度，K值增大，那么正反响为吸热反响； 假设升高温度，K值减小，那么正反响为放热反响。 (3)计算转化率 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)，从而计算反响物的转化率。
(4)判断平衡移动的方向 利用平衡常数可从定量的角度解释恒温下浓度、压强对化学平衡移 动的影响。对于可逆反应，mA(g)＋nB(g) pC(g)＋qD(g)，在任意状态 下，生成物的浓度和反应物的浓度有如下关系：Q＝ccmpCA··ccqnDB，Q 为该 反应的浓度商。则： Q＜K 时，反应向正反应方向进行； Q＝K 时，反应处于平衡状态； Q＞K 时，反应向逆反应方向进行。
提示：写出表达式 K＝cNc22N·cH33H 2
K′＝
1
cNH3 3
c2N2·c2H2
K″＝cNc22N·cH33H 2
则 K′＝ a，K″＝1a。
课堂素能探究
知识点 化学平衡常数的应用
问题探究：1．对反应 N2(g)＋3H2(g) 2NH3(g)在密闭容器中达到平 衡后，再充入一定量 N2(温度、容积不变)，平衡正移，平衡常数变大， 对吗？
知识点
化学平衡的有关计算
问题探究：1．反应物的转化率增大，平衡常数一定增大吗？ 2．对于常温下的反应 aA(g)＋bB(g) cC(g)＋dD(g)，若已知反应物 的起始浓度和常温下的平衡常数，可不可以计算平衡时反应物的转化 率？
探究提示：1．不一定；在一定温度下，对于一个反响可以通过改 变外界条件增大反响物的转化率，但因温度不变，平衡常数也不变。
＋H2(g) CO(g)＋H2O(g)。其化学平衡常数 K 和温度 T 的关系如表所示：
T/℃
700
800
830
1 000
1 200
K
0.6
0.9
1.0
1.7
2.6
答复以下问题： (1)该反响的化学平衡常数表达式为K＝_c_c_CC_O_O_2·_c_·c_H_H2_O2___。 (2)该反响为________反响(填“吸热〞或“放热〞)。
〔变式训练 2〕某温度下，向容积为 1 L 的密闭反应器中充入 0.10 mol
SO3，当反应器中的气体压强不再变化时测得 SO3 的转化率为 20%，则
该温度下反应 2SO2(g)＋O2(g) A．8.0×102
2SO3(g)的平衡常数为 B．1.6×103
(B)
C．3.2×103
D．4.0×102
吸热
(3)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___8_3_0__℃。此温度下参加1 mol CO2(g)和1 mol H2(g)，充分反响，到达平衡时，CO2的转化率为__5_0_%____。
(4)在800 ℃时，发生上述反响，某一时刻测得容器内各物质的浓度 分别为c(CO2)＝2 mol·L－1，c(H2)＝1.5 mol·L－1，c(CO)＝1 mol·L－ 1，c(H2O)＝3 mol·L－1，那么正、逆反响速率的比较为v＜(正)______(填 “＞〞 “＜〞或“＝〞)v(逆)。
预习自测
1．以下关于平衡常数的说法中，正确的选项是
( AC )
A．平衡常数只与反响本身及温度有关
B．改变反响物浓度或生成物浓度都会改变平衡常数
C．参加催化剂可以改变反响速率，但不改变平衡常数
D．在任何条件下，化学平衡常数是一个恒定值
解析：平衡常数只与反响本身及温度有关，催化剂不能改变化学平
衡，故参加催化剂不改变平衡常数。
行简单的计算。如计算物质的 化学平衡常数的认知模型，并能根据模型
平衡浓度、转化率等。
理解本质和规律及进行简单计算。
新课情景呈现 课前素能奠基 课堂素能探究 名师博客呈现 课堂达标验收
新课情景呈现
在工业生产和实验室中，人们会遇到各种各样的可逆反应，如合成
氨反应：
N2(g)＋3H2(g)
高温、高压 催化剂
解析：(2)温度越高，K值越大，说明升温平衡正向移动，正反响为 吸热反响。
(3)由题意可得K＝1，查表可知对应温度为830 ℃；设反响了的CO2 的物质的量为x mol，那么消耗掉的H2的物质的量为x mol，生成的CO 和H2O的物质的量均是x mol(容器体积为V L)。
K＝1＝1－VVxx··V1x－V x，整理得 x＝0.5。 则 CO2 的转化率为 50%。 (4)根据题意计算该时刻的浓度商 Q＝ccCCOO2·c·cHH2O2＝21××13.5＝1＞ 0.9，所以 v(正)＜v(逆)。
现可以用化学平衡常数来定量描述化学反响的限度。
你知道化学平衡常数是如何测定的吗？ 一是可用化学方法：通过化学分析方法测定反响平衡时各物质的浓 度。但必须防止因测定过程中参加化学试剂而干扰了化学平衡。因此在 进行化学分析之前必须使化学平衡“冻结〞在原来的平衡状态。二是可 用物理方法：利用物质物理性质的变化测定平衡时各物质浓度的变化， 如通过测定物质的折光率、导电程度、颜色、压强或容积的改变来测定 物质的浓度。物理方法的优点是在测定时不会干扰或破坏体系的平衡状 态。你对化学平衡常数了解多少？请让我们一起走进教材：化学平衡常 数。
2．表达式：对于一般的可逆反应 mA(g)＋nB(g)
cpC·cqD 平衡常数的表达式为：K＝___cm__A__·_c_n_B____。
pC(g)＋qD(g)，
3．化学平衡常数的意义： (1)化学平衡常数值的大小是可逆反响进行程度的标志，它能够表示 可逆反响进行的完全程度。可以说，化学平衡常数是一定温度下一个反 响本身固有的内在性质的定量表达。 (2)K值越大，说明反响进行的程度越______完__全，反响物转化率 __越__大____；反之，反响进行的程度就越_________不_，完转全化率就 ___越__小___。一般来说，当K＞___1_0_5 _时，该反响就进行得根本完全了。
2NH3(g)该反响Fra bibliotek一定条件下不可能进行完全，即
存在一定的限度。而反响限度的大小对于生产
和生活实际有着直接影响。因此还需关注化学
反响的限度。那么怎样才能定量地描述化学反
响的限度呢！化学反响中，反响物的转化程度
会受到哪些因素的影响呢！
研究说明，可逆反响进行一段时间后，一定会到达化学平衡状态。 此时，正反响速率和逆反响速率相等，反响体系的组成不再随时间的延 续而变化，反响到达一定的限度。在研究了大量实验的根底上，人们发
2．可以。可根据反响物的起始浓度和平衡常数计算平衡时的浓 度，然后根据反响物的变化量可求出其转化率。
知识归纳总结：
1．有关化学平衡计算的基本模式——“三段式法”
mA(g)＋nB(g)
pC(g)＋qD(g)
起始：
a
b
0
0
转化：
mx
nx
px qx
平衡： a－mx b－nx px qx
(1)转化量与化学方程式中各物质的计量数成比例。
2．升高温度平衡常数一定增大吗？
探究提示：1．不对，平衡常数只受温度影响。 2．不一定，假设正反响为吸热反响，那么升高温度平衡常数增 大，反之那么减小。
知识归纳总结： 1．化学平衡常数的应用 (1)判断反响进行的程度 K值越大，说明平衡体系中生成物所占的比例越大，正向反响进行 的程度越大，即反响进行得越完全，反响物转化率越大；反之，反响进 行就越不完全，反响物转化率就越小。
(3)对只有固体、纯液体(如液态水)参加或生成的反响来说，固体和
纯液体的浓度视为“1〞。 (4)K只受___温__度___影响，与反响物或生成物的__浓__度____无关。
二、平衡转化率 某指定反应物的转化率＝nn转始化×100%＝cc转始化×100%。 其中，n 转化表示已转化的物质的量。 n 始表示该物质起始时的物质的量。 c 转化表示已转化的该物质的浓度。 c 始表示起始时该物质的浓度。
2．本卷须知 (1)化学平衡常数只与温度有关，与反响物或生成物的浓度无关。 (2)反响物或生成物中有固体和纯液体存在时，由于其浓度可看作常 数而不写入表达式。 (3)化学平衡常数表达式中各物质的浓度必须是平衡状态下的浓度， 不能用非平衡状态下的浓度值。
典例1 在一定体积的密闭容器中，进行如下化学反应：CO2(g)
(2)这里 a、b 可指物质的量、浓度等。
2．反应物的转化率 转化率＝反 反应 应物 物的 的转 起化 始浓 浓度 度或 或物 物质 质的 的量 量×100%。
典例2 已知可逆反应：M(g)＋N(g) P(g)＋Q(g) ΔH＞0，请 回答下列问题：
(1)在某温度下，反响物的初始浓度分别为c0(M)＝1 mol·L－1， c0(N)＝2.4 mol·L－1；到达平衡后，M的平衡转化率为60%，此时N的 平衡转化率25为%________；
解析：设反应达到平衡时生成 O2 的物质的量为 x mol。
2SO3(g) 2SO2(g)＋O2(g)
起始/mol 0.10
0
0
平衡/mol 0.10－2x
〔变式训练 1〕已知在 448 ℃时，反应 H2(g)＋I2(g) 2HI(g)的平衡 常数 K1 为 49，则该温度下反应 2HI(g) H2(g)＋I2(g)的平衡常数 K2 为
1 ___4_9__；反应21H2(g)＋12I2(g) HI(g)的平衡常数 K3 为__7___。
解析：第 2 个反应与第 1 个反应互为逆反应，平衡常数互为倒数关 系；第 3 个反应的化学计量数与第 1 个反应相比，缩小一半，根据平衡 常数表达式可得 K3＝ K1。