江蘇省邳州市第二中學(xué)高中化學(xué) 專(zhuān)題二 第二單元課時(shí)3化學(xué)平衡常數(shù)課件 蘇教版選修3 .ppt

課時(shí)3化學(xué)平衡常數(shù) 課堂互動(dòng)講練 知能優(yōu)化訓(xùn)練 課前自主學(xué)案 探究整合應(yīng)用 課時(shí)3 課前自主學(xué)案 一 化學(xué)平衡常數(shù)1 定義在 下 當(dāng)一個(gè)可逆反應(yīng)達(dá)到 狀態(tài)時(shí) 生成物濃度冪之積與反應(yīng)物濃度冪之積的比值是一個(gè)常數(shù) 簡(jiǎn)稱(chēng) 用符號(hào) 表示 一定溫度 化學(xué)平衡 平衡常數(shù) k 2 表達(dá)式對(duì)于一般的可逆反應(yīng)aa g bb g cc g dd g 當(dāng)在一定溫度下達(dá)到化學(xué)平衡時(shí) 平衡常數(shù)的表達(dá)式為 3 意義 1 k的大小說(shuō)明了反應(yīng)進(jìn)行的程度 即反應(yīng)限度 k值 表示反應(yīng)進(jìn)行的越完全 2 k只受 影響 與反應(yīng)物或生成物的濃度變化無(wú)關(guān) 二 平衡轉(zhuǎn)化率1 定義 物質(zhì)在反應(yīng)中 與 的比值 越大 溫度 已轉(zhuǎn)化的量 該物質(zhì)開(kāi)始時(shí)總量 2 表達(dá)式 3 意義 反應(yīng)物的平衡轉(zhuǎn)化率表示在一定溫度和一定起始濃度下反應(yīng)進(jìn)行的 限度 1 對(duì)于一個(gè)給定的可逆反應(yīng) 其正反應(yīng)和逆反應(yīng)的平衡常數(shù)之間有什么關(guān)系 提示 由平衡常數(shù)的表達(dá)式可以判斷 正反應(yīng)和逆反應(yīng)的平衡常數(shù)之間是互為倒數(shù)關(guān)系 2 怎樣理解 化學(xué)平衡常數(shù)與反應(yīng)物 生成物的濃度無(wú)關(guān) 提示 化學(xué)平衡常數(shù)是指在一定溫度下 可逆反應(yīng)無(wú)論從正反應(yīng)開(kāi)始 還是從逆反應(yīng)開(kāi)始 也無(wú)論反應(yīng)物起始的濃度是大還是小 最后都能達(dá)到平衡 這時(shí)各生成物濃度冪的乘積除以各反應(yīng)物濃度冪的乘積所得的比值是個(gè)常數(shù) 用k表示 3 使用化學(xué)平衡常數(shù)時(shí)應(yīng)注意什么問(wèn)題 提示 1 化學(xué)平衡常數(shù)只與溫度有關(guān) 與反應(yīng)物或生成物的濃度無(wú)關(guān) 2 反應(yīng)物或生成物中有固體和純液體存在時(shí) 其濃度可看做 1 而不代入公式 3 化學(xué)平衡常數(shù)是指某一具體反應(yīng)的平衡常數(shù) 若反應(yīng)方向改變 則平衡常數(shù)改變 若化學(xué)方程式中各物質(zhì)的化學(xué)計(jì)量數(shù)等倍擴(kuò)大或縮小 盡管是同一反應(yīng) 平衡常數(shù)也會(huì)改變 4 平衡常數(shù)和平衡轉(zhuǎn)化率有什么異同 提示 平衡常數(shù)和平衡轉(zhuǎn)化率都可以表示可逆反應(yīng)進(jìn)行的程度 但是平衡轉(zhuǎn)化率隨著反應(yīng)物起始濃度的不同而變化 而平衡常數(shù)卻不受起始濃度的影響 因此 平衡常數(shù)更能反映出反應(yīng)的本質(zhì) 平衡常數(shù)與某反應(yīng)物的平衡轉(zhuǎn)化率之間是可以互相求算的 1 寫(xiě)出下列各反應(yīng)的平衡常數(shù)表達(dá)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 反應(yīng)物或生成物中有固體或純液體時(shí) 其濃度可看做 1 不代入公式 只代入氣體或溶液中溶質(zhì)的濃度 2 對(duì)于反應(yīng)ma g nb g pc g qd g 隨溫度的升高其反應(yīng)的平衡常數(shù)有以下變化 請(qǐng)判斷 和 兩種情況哪種是吸熱 哪種是放熱 解析 中曲線走勢(shì)表明 隨著溫度的升高 平衡常數(shù)逐漸增大 說(shuō)明正反應(yīng)進(jìn)行的程度越大 即反應(yīng)向正方向移動(dòng) 正反應(yīng)是吸熱反應(yīng) 同理可得 為放熱 答案 為吸熱 為放熱 課堂互動(dòng)講練 1 使用化學(xué)平衡常數(shù)應(yīng)注意的問(wèn)題 1 化學(xué)平衡常數(shù)只與溫度有關(guān) 與反應(yīng)物或生成物的濃度無(wú)關(guān) 2 反應(yīng)物或生成物中有固體和純液體存在時(shí) 由于其濃度可看做 1 而不代入公式 3 化學(xué)平衡常數(shù)是指某一具體反應(yīng)的平衡常數(shù) 若反應(yīng)方向改變 則平衡常數(shù)改變 若化學(xué)方程式中各物質(zhì)的化學(xué)計(jì)量數(shù)等倍擴(kuò)大或縮小 盡管是同一反應(yīng) 平衡常數(shù)也會(huì)改變 2 化學(xué)平衡常數(shù)的應(yīng)用 1 判斷反應(yīng)進(jìn)行的程度k值越大 說(shuō)明平衡體系中生成物所占的比例越大 正向反應(yīng)進(jìn)行的程度越大 即該反應(yīng)進(jìn)行得越完全 反應(yīng)物轉(zhuǎn)化率越大 反之 就越不完全 轉(zhuǎn)化率就越小 2 利用k可判斷反應(yīng)的熱效應(yīng)若升高溫度 k值增大 則正反應(yīng)為吸熱反應(yīng) 若升高溫度 k值減小 則正反應(yīng)為放熱反應(yīng) 3 計(jì)算轉(zhuǎn)化率依據(jù)起始濃度 或平衡濃度 和平衡常數(shù)可以計(jì)算平衡濃度 或起始濃度 從而計(jì)算反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率 當(dāng)q k時(shí) 反應(yīng)處于平衡狀態(tài) 當(dāng)q k時(shí) 反應(yīng)向正反應(yīng)方向進(jìn)行 當(dāng)q k時(shí) 反應(yīng)向逆反應(yīng)方向進(jìn)行 特別提醒 1 化學(xué)平衡常數(shù)表達(dá)式中各物質(zhì)的濃度必須是平衡狀態(tài)下的濃度 不能用任一時(shí)刻的濃度值 2 化學(xué)平衡常數(shù)不表示反應(yīng)的快慢 即化學(xué)反應(yīng)速率快 k值不一定大 3 使用催化劑能改變化學(xué)反應(yīng)速率 但不會(huì)改變化學(xué)平衡常數(shù) 已知在448 時(shí) 反應(yīng)h2 g i2 g 2hi g 的平衡常數(shù)k1為49 則該溫度下反應(yīng)2hi g h2 g i2 g 的平衡常數(shù)k2為 反應(yīng)h2 g i2 g hi g 的平衡常數(shù)k3為 在一定體積的密閉容器中 進(jìn)行如下化學(xué)反應(yīng) co2 g h2 g co g h2o g 其化學(xué)平衡常數(shù)k和溫度t的關(guān)系如下表所示 回答下列問(wèn)題 1 該反應(yīng)的化學(xué)平衡常數(shù)表達(dá)式為k 2 該反應(yīng)為 反應(yīng) 填 吸熱 或 放熱 3 能判斷該反應(yīng)達(dá)到化學(xué)平衡狀態(tài)的依據(jù)是 a 容器中壓強(qiáng)不變b 混合氣體中c co 不變c v h2 正 v h2o 逆d c co2 c co 4 某溫度下 平衡濃度符合下式 c co2 c h2 c co c h2o 試判斷此時(shí)的溫度為 5 在800 時(shí) 發(fā)生上述反應(yīng) 某一時(shí)刻測(cè)得容器內(nèi)各物質(zhì)的濃度分別為c co2 為2mol l c h2 為1 5mol l c co 為1mol l c h2o 為3mol l 則下一時(shí)刻 反應(yīng)向 填 正向 或 逆向 進(jìn)行 思路點(diǎn)撥 解答本題要注意以下兩點(diǎn) 1 根據(jù)反應(yīng)方向以及方程式中化學(xué)計(jì)量數(shù)的變化確定平衡常數(shù)的變化 2 根據(jù)k隨溫度的變化判斷反應(yīng)特點(diǎn) 根據(jù)qc與k的大小判斷反應(yīng)方向 變式訓(xùn)練1高爐煉鐵中發(fā)生的基本反應(yīng)之一如下 feo s co g fe s co2 g h 0 其平衡常數(shù)可表達(dá)為k c co2 c co 已知1100 時(shí) k 0 263 回答 1 溫度升高 化學(xué)平衡移動(dòng)后達(dá)到新的平衡 高爐內(nèi)co2和co的體積比值將 平衡常數(shù)k值將 均填 增大 減小 或 不變 2 1100 測(cè)得高爐中c co2 0 025mol l 1 c co 0 10mol l 1 在這種情況下 該反應(yīng)是否處于化學(xué)平衡狀態(tài) 填 是 或 否 此時(shí)化學(xué)反應(yīng)速率是v 正 v 逆 其原因是 答案 1 增大增大 2 否大于此時(shí)c co2 c co v逆 1 等效規(guī)律在一定條件下 恒溫恒容或恒溫恒壓 對(duì)同一可逆反應(yīng) 起始時(shí)加入物質(zhì)的物質(zhì)的量不同 達(dá)到平衡時(shí)的狀態(tài)規(guī)律如下表 2 等效平衡原理的應(yīng)用 1 判斷同一可逆反應(yīng)在相同的反應(yīng)條件下是否為相同的平衡狀態(tài) 2 求要達(dá)到等效平衡 兩種不同狀態(tài)下起始量之間的關(guān)系式 3 求屬于等效平衡狀態(tài)下的反應(yīng)方程式的化學(xué)計(jì)量數(shù) 特別提醒 兩種情況下所達(dá)到的等效平衡及其等效程度的區(qū)別 1 中所達(dá)到的等效平衡狀態(tài) 反應(yīng)混合物中各組分的濃度 物質(zhì)的量 質(zhì)量分?jǐn)?shù) 或氣體的體積分?jǐn)?shù) 均相同 類(lèi)似于幾何學(xué)上的全等圖形 2 中所達(dá)到的等效平衡狀態(tài) 反應(yīng)混合物中各組分的百分含量相同 各成分的物質(zhì)的量與原平衡成比例 類(lèi)似于幾何學(xué)上的相似圖形 2011年浙江溫州高二第一次月考 將3mola和1molb混合于一體積可變的密閉容器p中 以此時(shí)的溫度 壓強(qiáng)和體積作為起始條件 發(fā)生如下反應(yīng) 3a g b g 2c g d g 達(dá)到平衡時(shí)c的濃度為wmol l 回答下面問(wèn)題 1 保持溫度和壓強(qiáng)不變 按下列四種配比充入容器p中有關(guān)物質(zhì) 平衡后c的濃度仍為wmol l的是 a 6mola 2molbb 3mola 1molb 2molcc 2molc 1molb 1moldd 1molc 2mold 2 保持原起始溫度和體積不變 要使平衡后c的濃度仍為wmol l 應(yīng)按下列哪種配比向容器q中充入有關(guān)物質(zhì) a 3mola 1molbb 4molc 2moldc 1 5mola 0 5molb 1molc 0 5moldd 無(wú)法判斷 3 保持原起始溫度和體積不變 若仍按3mola和1molb配比在容器q中發(fā)生反應(yīng) 則平衡時(shí)c的濃度和wmol l的關(guān)系是 a 大于wmol lb 小于wmol lc 等于wmol ld 無(wú)法比較 4 將2molc和2mold按起始溫度和壓強(qiáng)充入容器q中 保持溫度和體積不變 平衡時(shí)c的濃度為vmol l 則v和w的關(guān)系是 a v wb v wc v wd 無(wú)法比較 5 維持原起始溫度和體積不變 按下列哪種配比充入容器q可使平衡時(shí)c的濃度為vmol l a 1molc 0 5moldb 3mola 2molbc 3mola 1molb 1moldd 以上均不能滿足條件 解析 1 在恒溫恒壓下 只要n a n b 3 1或n c n d 2 1 達(dá)到平衡時(shí)就均為同一平衡狀態(tài) 即滿足等效平衡的條件 答案為a 2 因容器p的體積可變 且正反應(yīng)是體積縮小的反應(yīng) 故相當(dāng)于加壓 而現(xiàn)在容器q體積不變 條件不同了 不屬于等效平衡 無(wú)法判斷 答案為d 3 本題所述條件相當(dāng)于減壓 平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng) c的濃度降低 答案為b 4 溫度 體積不變時(shí) 2molc和1mold反應(yīng)與3mola和1molb相當(dāng) 屬等效平衡 再加1mold時(shí)平衡將向左移動(dòng) v w 答案為b 5 恒溫恒容下 n a 3mol和n b 1mol時(shí)與n c 2mol和n d 1mol時(shí)屬于等效平衡 答案為c 答案 1 a 2 d 3 b 4 b 5 c 規(guī)律方法 分析等效平衡的關(guān)鍵是分清全等平衡和等比平衡 分析化學(xué)平衡有關(guān)問(wèn)題時(shí)常用以下兩種方法 1 極限思維法 任何可逆反應(yīng)均可以看成完全不反應(yīng)和完全反應(yīng)的中間狀態(tài) 我們?cè)谇竽骋晃镔|(zhì)在平衡狀態(tài)的濃度取值范圍時(shí) 常采用極限思維法 讓正反應(yīng) 或逆反應(yīng) 完全進(jìn)行 可以求得其取值范圍或取值 2 虛擬法 任何一個(gè)可逆反應(yīng)體系 在相同條件下從不同的狀態(tài)開(kāi)始 只要達(dá)到平衡時(shí)的條件 溫度 壓強(qiáng) 濃度 完全相同 則可以形成等效平衡 我們?cè)诮忸}中若遇到將兩個(gè)狀態(tài)進(jìn)行比較這類(lèi)問(wèn)題 可以 虛擬 一個(gè)中間過(guò)程 如一個(gè)容器 一個(gè)隔板等 然后再進(jìn)行比較 互動(dòng)探究反應(yīng)3a g b g 2c g d g 達(dá)到平衡 1 在保持溫度 壓強(qiáng)不變條件下 再加入3mola 1molb 達(dá)到平衡時(shí) c的濃度與w什么關(guān)系 提示 在恒溫恒壓條件下 加入物質(zhì)的量之比與原加入物質(zhì)的量之比相同 則平衡等效 故再次達(dá)到平衡時(shí) c的濃度仍為wmol l 1 變式訓(xùn)練2在相同溫度和壓強(qiáng)下 對(duì)反應(yīng)co2 g h2 g co g h2o g 進(jìn)行甲 乙 丙 丁四組實(shí)驗(yàn) 實(shí)驗(yàn)起始時(shí)放入容器內(nèi)各組分的物質(zhì)的量見(jiàn)下表 上述四種情況達(dá)到平衡后 n co 的大小順序是 a 乙 丁 丙 甲b 乙 丁 甲 丙c 丁 乙 丙 甲d 丁 丙 乙 甲 解析 選a 解題時(shí)應(yīng)注意該反應(yīng)及反應(yīng)的特點(diǎn) 即反應(yīng)前后氣體體積不變 同時(shí)要明確等效平衡的條件 把丙中amolco和amolh2o按化學(xué)計(jì)量數(shù)轉(zhuǎn)成co2和h2 也分別為amol 則甲與丙是等量等效 則達(dá)平衡時(shí) n co 應(yīng)相等 把丁中amolco和amolh2o按化學(xué)計(jì)量數(shù)轉(zhuǎn)成co2和h2 則起始時(shí)丁中co2為2amol h2為amol 則與乙等量等效 到達(dá)平衡時(shí)n co 相等 乙與甲相比相當(dāng)于在甲的平衡中又加入了amol的co2 導(dǎo)致平衡正移 則平衡時(shí)n co 乙 n co 甲 故選a 探究整合應(yīng)用 有關(guān)化學(xué)平衡常數(shù)的計(jì)算在一定溫度下 可逆反應(yīng)無(wú)論從正反應(yīng)開(kāi)始還是從逆反應(yīng)開(kāi)始 也無(wú)論反應(yīng)起始時(shí)反應(yīng)物濃度的大小 最后都能達(dá)到平衡狀態(tài) 這時(shí)生成物濃度冪 以其化學(xué)計(jì)量數(shù)為冪 之積與反應(yīng)物濃度冪之積的比值是一個(gè)常數(shù) 這個(gè)常數(shù)就是該反應(yīng)的化學(xué)平衡常數(shù) 簡(jiǎn)稱(chēng)平衡常數(shù) 用符號(hào)k表示 特別提醒 1 使用化學(xué)平衡常數(shù)時(shí)應(yīng)注意 k值越大 說(shuō)明正反應(yīng)進(jìn)行的程度越大 k只受溫度的影響 與反應(yīng)物或生成物的濃度無(wú)關(guān) 對(duì)只有固體 水參加或生成的反應(yīng)來(lái)說(shuō) 固體 水的濃度視為1 2 化學(xué)平衡計(jì)算的基本方法 三段法 ma g nb g pc g qd g 起始 ab00 說(shuō)明 a b表示反應(yīng)物的物質(zhì)的量或反應(yīng)物的濃度或同溫同壓下氣體的體積 在煤化工中常需研究不同溫度下反應(yīng)的平衡常數(shù) 投料比及反應(yīng)熱等問(wèn)題 已知 可逆反應(yīng)co g h2o g h2 g co2 g 的平衡常數(shù)隨溫度的變化如下表所示 試回答下列問(wèn)題 1 上述正反應(yīng)是 填 放熱 或 吸熱 反應(yīng) 2 已知在一定溫度下發(fā)生如下反應(yīng) c s co2 g 2co g 平衡常數(shù)為k c s h2o g co g h2 g 平衡常數(shù)為k1 co g h2o g h2 g co2 g 平衡常數(shù)為k2 則k k1 k2之間的關(guān)系是 3 在500 時(shí) 若起始時(shí)co h2o的濃度均為0 02mol l 1 在該條件下達(dá)到平衡時(shí) co的轉(zhuǎn)化率為 4 在800 時(shí) 若起始時(shí)co和h2o g 共為5mol 水蒸氣的體積分?jǐn)?shù)為x 平衡時(shí)co的轉(zhuǎn)化率為y 則y隨x變化的函數(shù)關(guān)系式為 5 向vl密閉容器中通入10molco和10mol水蒸氣 在t 時(shí)達(dá)到平衡 然后迅速除去水蒸氣 除去水蒸氣時(shí)其他物質(zhì)的物質(zhì)的量 不變 將混合氣體點(diǎn)燃 測(cè)得放出的熱量為2842kj 已知co的燃燒熱為283kj mol 1 h2的燃燒熱為286kj mol 1 則t 時(shí)的平衡常數(shù)