苏教版选修四化学新素养导学课件：2.2 化学反应的方向和限度（第3课时）

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1、,第3课时 化学平衡常数,专题2 第二单元 化学反应的方向和限度,核心素养发展目标 HEXINSUYANGFAZHANMUBIAO,1.证据推理：通过化学平衡状态时的浓度数据分析，认识化学平衡常数的概念，并能分析推测其相关应用。 2.模型认知：构建化学平衡常数相关计算的思维模型(三段式法)，理清计算的思路，灵活解答各类问题。,新知导学 启迪思维 探究规律,达标检测 检测评价 达标过关,内容索引 NEIRONGSUOYIN,01,新知导学,1.化学平衡状态时的浓度数据分析 (1)NO2、N2O4的相互转化是一个可逆反应：2NO2(g) N2O4(g)。在25 时，如果用不同起始浓度的NO2或N2

2、O4进行反应，平衡后得到以下实验数据。请根据表中已知数据填写空格：,一、化学平衡常数,1.08,1.71102,1.38,1.72102,1.61,1.70102,3.89,1.70102,(2)根据上表数据，判断正误(正确的打“”，错误的打“”) 一定温度下，N2O4和NO2的平衡浓度相等( ) 一定温度下，N2O4与NO2的平衡浓度之比相等( ),一定温度下，平衡时 近似相等( ),2.化学平衡常数的概念与表达式 (1)概念 在一定温度下，当一个可逆反应达到化学平衡时，生成物 与反应物 的比值是一个常数(简称 )，用符号K表示。 (2)表达式 对于一般的可逆反应，mA(g)nB(g) pC

3、(g)qD(g)，当在一定温度下达到,浓度幂之积,浓度幂之积,平衡常数,平衡时，K 。,(3)应用,写出K1和K2的关系式： ； 写出K2和K3的关系式： ； 写出K1和K3的关系式： 。,K2K31,(4)化学平衡常数表达式书写注意事项 化学平衡常数表达式中各物质的浓度必须是平衡时的浓度，且不出现固体或纯液体的浓度。 化学平衡常数表达式与化学方程式的书写方式有关。,3.化学平衡常数的意义 已知：25 时，卤化氢生成反应的平衡常数：,请比较表中K值的相对大小，说明平衡常数的意义： 平衡常数的大小反映了化学反应进行的 (也叫 )。 K值越大，表示反应进行得越 ，反应物转化率越 ； K值越小，表示

4、反应进行得越 ，反应物转化率越 。,程度,反应的限度,完全,大,不完全,小,4.化学平衡常数的影响因素及应用 (1)影响因素 已知：N2(g)3H2(g) 2NH3(g)的平衡常数与温度的关系如下：,由上表数据分析可知： 温度升高，K值减小，则正反应为 (填“吸热”或“放热”)反应。,放热,(2)应用：判断可逆反应是否平衡或反应向何方向进行 对于可逆反应：aA(g)bB(g) cC(g)dD(g)，在一定温度下的任意时刻，,反应物的浓度和生成物的浓度有如下关系：Q ，称为该反应的浓度商。,QK，反应向 进行。,正反应方向,逆反应方向,例1 对于反应：C(s)H2O(g) CO(g)H2(g)

5、H0，下列有关说法正确的是,A.平衡常数表达式为K,B.增大体系压强，平衡常数K不发生变化 C.升高体系温度，平衡常数K减小 D.增加C(s)的量，v正增大,解析 固态物质的浓度为“常数”，视为“1”，不需写入平衡常数表达式中，A项错误； K只与温度有关，因此增大体系压强，平衡常数K不发生变化，B项正确； 升温使该反应正向进行，K增大，C项错误； 增加C(s)的量，v正不变，D项错误。,特别提示 对于给定的反应，化学平衡常数只受温度影响，与反应物或生成物的浓度变化无关。,例2 在一定体积的密闭容器中，进行如下化学反应：CO2(g)H2(g) CO(g)H2O(g)，其化学平衡常数K和温度T的关

6、系如表所示：,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 (填“吸热”或“放热”)反应。,吸热,解析 温度越高，K值越大，说明升温平衡正向移动，正反应为吸热反应。,(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 。该温度下加入1 mol CO2(g)和1 mol H2(g)，充分反应，达到平衡时，CO2的转化率为 。,830,50%,解析 由题意可得K1，查表可知温度为830 。设反应的CO2的物质的量为x mol，则消耗掉的H2的物质的量为x mol，生成的CO和H2O的物质的量均是x mol(设体积为V L)

7、，则,则CO2的转化率为50%。,(4)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 molL1，c(H2)为1.5 molL1，c(CO)为1 molL1，c(H2O)为3 molL1，则反应 (填“正向进行”“逆向进行”或“处于平衡状态”)。,逆向进行,则反应逆向进行。,(1)化学平衡常数的应用 用任意状态的浓度幂之积的比值(称为浓度商，用Q表示)，如mA(g)nB(g) pC(g)qD(g)，Q 。以平衡常数的值为标准，可以判断正在进行的可逆反应是否处于平衡状态，以及将向哪个方向进行最终建立新的平衡。Q与K相比较： QK：可逆反应向逆反应方向进行； Q

8、K：可逆反应处于平衡状态； QK：可逆反应向正反应方向进行。 利用平衡常数可判断反应的热效应。若升高温度，K增大，则正反应为吸热反应；若升高温度，K减小，则正反应为放热反应。,利用平衡常数可计算物质的平衡浓度、物质的量分数和转化率等。 (2)平衡转化率 含义：平衡时已转化了的某反应物的量与转化前(初始时)该反应物的量之比。 表达式,注意 平衡转化率与平衡常数均能表示化学反应进行的程度，但平衡常数不直观，转化率能更直观地表示化学反应进行的程度。,1.计算模型三段式法,二、化学平衡常数的有关计算,2.计算思路 (1)巧设未知数：具体题目要具体分析，灵活设立，一般设某物质的转化量为x。 (2)确定三

9、个量：根据反应物、生成物及变化量的三者关系代入未知数确定平衡体系中各物质的起始量、变化量、平衡量并按1中“模式”列表。 (3)解题设问题：明确“始”“转”“平”三个量的具体数值，再根据相应关系求平衡时某成分的浓度、反应物转化率等，得出题目答案。,例3 某温度下，向容积为2 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) 2SO3(g)的平衡常数为 A.3.2103 B.1.6103 C.8.0102 D.4.0102,解析 2SO2(g) O2(g) 2SO3(g) c(始)/molL1 0 0

10、 0.05 c(转)/molL1 0.01 0.005 0.01 c(平)/molL1 0.01 0.005 0.04,例4 可逆反应CO(g)H2O(g) CO2(g)H2(g)在密闭容器中建立了平衡。当温度为749 K时，K ，则： (1)当CO和H2O的起始浓度均为2 molL1时，CO的转化率为 。,60%,解析 设CO转化的物质的量浓度为x molL1，,CO(g) H2O(g) CO2(g)H2(g) 起始(molL1) 2 2 0 0 转化(molL1) x x x x 平衡(molL1) 2x 2x x x,(2)当CO的起始浓度仍为2 molL1，H2O的起始浓度为6 mol

11、L1时，CO的转化率为 。,85%,解析 设CO转化的物质的量浓度为y molL1，,CO(g) H2O(g) CO2(g) H2(g) 起始(molL1) 2 6 0 0 转化(molL1) y y y y 平衡(molL1) 2y 6y y y,应用“三段式”法解化学平衡计算类题 1.化学平衡的计算一般涉及化学平衡常数、各组分的物质的量、浓度、转化率、百分含量等，通过写出化学方程式，先列出相关量(起始量、转化量、平衡量)，然后根据已知条件建立关系式进行解题。 2.可按下列步骤建立模式，确定关系式进行计算。如可逆反应：mA(g)nB(g) pC(g)qD(g)，在体积为V的恒容密闭容器中，反

12、应物A、B的初始加入量分别为a mol、b mol，达到化学平衡时，设A物质转化的物质的量为mx mol。,(1)模式 mA(g)nB(g) pC(g) qD(g) 起始量/mol a b 0 0 转化量/mol mx nx px qx 平衡量/mol amx bnx px qx 对于反应物：n(平)n(始)n(转) 对于生成物：n(平)n(始)n(转),(2)基本步骤 确定反应物和生成物的初始加入量； 确定反应过程的转化量； 确定平衡量。,学习小结,XUEXIXIAOJIE,02,达标检测,1,2,3,4,5,6,1.下列关于化学平衡常数的叙述正确的是 A.化学平衡常数表示反应进行的程度，与

13、温度无关 B.两种物质反应，不管怎样书写化学方程式，平衡常数均不变 C.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 D.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,1,2,3,4,5,6,2.在某温度下，可逆反应：mA(g)nB(g) pC(g)qD(g)的平衡常数为K，下列说法正确的是 A.K越大，达到平衡时，反应正向进行的程度越大 B.K越小，达到平衡时，反应物的转化率越大 C.K随反应物浓度的改变而改变 D.K随温度和压强的改变而改变,解析 K越大，表示反应达到平衡时，反应正向进行的程度越大，反应物的转化率越大，反之，反应物的转化率越小，K只与温度有

14、关，与浓度、压强无关。,1,2,3,4,5,6,3.某温度下，可逆反应：mA(g)nB(g) pC(g)的平衡常数为K，下列对K的说法正确的是 A.温度越高，K一定越大 B.如果mnp，则K1 C.若缩小反应器的容积，能使平衡正向移动，则K增大 D.K值越大，表明该反应越有利于C的生成，反应物的转化率越大,1,2,3,4,5,6,解析 对于一个确定的化学反应，K只是温度的函数，温度一定，K一定，与压强无关，C错误；,因该反应的热效应不确定，A错误； K越大，该反应正向进行的程度越大，反应物的转化率越大，D正确。,1,2,3,4,5,6,4.某温度时，反应：SO2(g) O2(g) SO3(g)

15、的平衡常数K50。在同一温度下，反应：2SO3(g) 2SO2(g)O2(g)的平衡常数K1应为 A.2 500 B.100 C.4104 D.2102,1,2,3,4,5,6,5.某温度下，反应H2(g)I2(g) 2HI(g)的平衡常数K57.0，现向此温度下的真空容器中充入0.2 molL1 H2(g)、0.5 molL1 I2(g)及0.3 molL1 HI(g)，则下列说法中正确的是 A.反应正好达到平衡 B.反应向左进行 C.反应向某方向进行一段时间后K57.0 D.反应向某方向进行一段时间后c(H2)0.2 molL1,1,2,3,4,5,6,6.H2S与CO2在高温下发生反应：

16、H2S(g)CO2(g) COS(g)H2O(g)。在610 K时，将0.10 mol CO2与0.40 mol H2S充入2.5 L的空钢瓶中，反应平衡后水的物质的量分数为0.02。 (1)H2S的平衡转化率1 %，反应平衡常数K 。,2.5,0.002 85,钢瓶的体积为2.5 L，则平衡时各物质的浓度分别为c(H2S)0.156 molL1，c(CO2)0.036 molL1，c(COS)c(H2O)0.004 molL1，则K 0.002 85。,1,2,3,4,5,6,解析 对于反应 H2S(g) CO2(g) COS(g) H2O(g) 初始/mol 0.40 0.10 0 0 转

17、化/mol x x x x 平衡/mol 0.40x 0.10x x x,1,2,3,4,5,6,(2)在620 K重复实验，平衡后水的物质的量分数为0.03，H2S的转化率2 1，该反应的H 0。(填“”“”或“”),解析 根据题目提供的数据可知温度由610 K升高到620 K时，化学反应达到平衡后水的物质的量分数由0.02变为0.03，所以H2S的转化率增大，21；根据题意可知：升高温度，化学平衡向正反应方向移动，所以该反应的正反应为吸热反应，故H0。,1,2,3,4,5,6,(3)向反应器中再分别充入下列气体，能使H2S转化率增大的是 (填字母)。 A. H2S B. CO2 C.COS D.N2,解析 增大CO2的浓度，平衡正向移动，使更多的H2S反应，所以H2S转化率增大，故B正确。,