2019-2020年高二化学 化学平衡常数教学案

2019-2020年高二化学化学平衡常数教学案
【教学目标】
〖知识与技能〗
1、了解化学平衡常数的定义，能正确书写给定反应的平衡常数表达式，并能进行相应的简单计算。

2、理解化学平衡常数的意义，了解化学平衡常数的影响因素。

〖过程与方法〗通过对各种数据资料的分析和处理，培养学生获取和处理信息的能力、分析推理能力。

〖情感态度与价值观〗通过交流、讨论，培养学生的探究意识与合作意识。

课时安排：2课时
【教学重点】化学平衡常数的意义
【教学难点】化学平衡常数的意义、温度对化学平衡常数的影响
［引导］我们知道，在一定条件下的可逆反应存在化学平衡状态。

那么，当达到化学平衡状态时，究竟有多少反应物转化成了生成物，平衡体系中各物质的浓度之间是否有一定的关系？
请大家完成P44页的问题解决表2－6 NO2(g)－N2O4(g)体系中各物质的物质的量浓度，计算求出平衡浓度关系，最后可以得到什么结论？
[探究活动］阅读教材和P44页表2—6，对表中数据进行观察计算并归纳。

[总结]一定温度下：
c (N2O4)/c2(NO2)=K
［小结］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，又不论反应物起始浓度的大小，最后都能达到化学平衡，这时N2O4的平衡浓度与NO2平衡浓度的平方的比值是一个常数。

如果反应物或生成物不止一种，情况又如何呢？
如在一定条件下，可逆反应：H2(g) +I2(g) 2HI(g)
起始以及平衡时各物质的浓度如下表（见幻灯片）所示。

他们的浓度间存在何种关系？
[板书］一、化学平衡常数
1、定义：一定温度下，对于已达平衡的反应体系中，生成物以它的化学计量数为乘幂的浓度之积除以反应物以它的化学计量数为乘幂的浓度之积是个常数，这个常数叫做该反应的化学平衡常数。

简称平衡常数，用符号K表示。

［启发］刚才得出的平衡常数K是由一个特殊的反应引出的，其，但如果对于任意一个可逆化学反应：mA+nB pC+qD其平衡常数K又该如何表示呢？
［回答］平衡常数实际上是平衡混合物中各生成物浓度的化学计量数次方的乘积除以反应物浓度的化学计量数次方的乘积。

即K=
［板书］2、表达式
对于任意反应：mA+nBpC+qD
K=
其中c为各组分的平衡浓度，温度一定，K为定值。

阅读P45页表2－8中的数据，你能得出什么结论？
[结论]K值与浓度无关，随温度变化而变化。

正反应为放热反应，温度升高，K値减小。

根据平衡常数的定义，请大家写出下列可逆反应的平衡常数表达式。

N2+3H22NH3
2NH3N2+ 3H2
1/2N2+3/2H2NH3
Fe3O4(s) + 4H2(g)高温3Fe(s) + 4H2O(g)
Cr2O72－+ H2O2CrO42－+ 2H+
3、书写化学平衡常数表达式的注意点
（1）如果反应中有固体或纯液体参加，它们的浓度不应写在化学平衡常数表达式中，因为它们的浓度是固定不变的，化学平衡常数表达式中只包括气态物质和溶液中各溶质的浓度。

（2）化学平衡常数表达式与化学方程式的书写有关
例如：N2(g)+3H2(g)2NH3(g)的平衡常数为K1，1/2N2(g)+3/2H2(g)NH3(g)的平衡常数为K2，NH3(g)1/2N2(g)+3/2H2(g)的平衡常数为K3；
写出K1和K2的关系式：K1=K22 。

写出K2和K3的关系式：K2·K3=1 。

写出K1和K3的关系式：K1·K32=1 。

［提问］大家是否产生疑问，提出化学平衡常数的概念有什么意义？对我们研究化学反应进行的程度有什么帮助呢？
分析教科书P45页表2－7，你能找出规律吗？
表2－7 卤化氢生成反应的平衡常数（25℃）
3、平衡常数表示的意义
（1）K 值的大小，表示反
应在该温度下达到平衡时该反应进行的程度（反
应的限度）。

K 值越大，表明反应进行得越完全； K 值越小，表明反应进行得越不完全。

如果给出一定温度时的某个可逆反应的平衡常数，能否通过其他一些数据的测定，判断该反应的某状态是否处于平衡状态呢？ 讨论、小结：
我们可以通过测出某一时刻体系中各物质的浓度，然后假设反应已经达到平衡，计算出平衡常数，与给定的平衡常数比较。

如果相等，则假设成立，也就是说反应已达到平衡；如果不相等，则没有达到平衡。

（2）判断正在进行的可逆是否平衡及不平衡向何方向进行
对于可逆反应，在一定的温度的任意时刻，反应物的浓度和生成物的浓度有如下关系： mA+nBpC+qD
= Qc Qc 叫该反应的浓度商 （1）QC ＜K ，反应向正方向进行 （2）QC ＝K ，反应处于平衡状态 （3）QC ＞K ，反应向逆方向进行
除了化学平衡常数外，还有没有其他方法能用来表示化学反应进行的限度呢？ 可逆反应在一定条件下达到平衡时，某一反应物的平衡转化率为：
某个指定反应物的转化率=该反应物的起始浓度该反应物的平衡浓度
该反应物的起始浓度 ×100% 或者=该反应物的起始浓度浓度
反应该反应物反应中消耗)(×100%
或者=量该反应物的起始物质的的物质的量反应该反应物反应中消耗)(×100%
转化率越大，反应越完全！
平衡转化率的意义：能表示在一定温度和一定起始浓度下反应进行的限度。

4、平衡常数和转化率的计算
【例1】某温度下，向10L真空容器中注入1.00 mol H2(g) 和 1.00 mol I2(g)，反应平衡后I2(g)的浓度为0.020 0 mol·L-1。

试求该温度下H2(g)+I2(g) 2HI(g)的平衡常数。

解：据题意可知，起始时c(H2)=c(I2)=0.100mol·L-1，平衡时c(H2)=c(I2)=0.0200mol·L-1，生成的c(HI) = 0.160mol·L-1
H2(g) + I2(g) 2HI(g)
起始时各物质的浓度/mol·L-1 0.100 0.100 0
变化的各物质的浓度/mol·L-1 0.0800 0.0800 0.160
平衡时各物质的浓度/mol·L-1 0.0200 0.0200 0.160
K =(0.160)2/0.0200 × 0.0200= 64.0
【例2】在一密闭容器中，CO与H2O混合加热到800℃达到下列平衡：
CO(g)+H2O(g) CO2(g)+H2(g) K=1.00
若反应开始时CO和H2O的浓度分别为0.200 mol·L-1 和1.00mol·L-1，求达到平衡时CO转化为CO2转化率是多少？
解：设CO2和H2的变化浓度为x mol·L-1
CO(g) + H2O(g) CO2(g) + H2(g)
c(始) /mol·L-1 0.200 1.00 0 0
c(变)/mol·L-1 x x x x
c(平)/mol·L-1 0.200－x 1.00－x x x
K =x2/(0.200－x)(1.00－x) = 1.00
解得: x = 0.166
(CO)=0.166/0.200×100%= 83.0%
练习：850K时，在一密闭容器中充入一定量的SO2和O2，当反应达到平衡后测得：SO2、O2和SO3的浓度分别为6.0×10-3 mol·L-1 、8.0×10-3 mol·L-1 和4.4×10-2 mol·L-1。

计算：
（1）该温度下反应2SO2+O22SO3的平衡常数。

（2）达平衡状态时，SO2的转化率。