2018-2019學(xué)年高中化學(xué) 專(zhuān)題2 化學(xué)反應(yīng)速率與化學(xué)平衡 第二單元 化學(xué)反應(yīng)的方向和限度 第3課時(shí) 化學(xué)平衡常數(shù)學(xué)案 蘇教版選修4.doc

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第3課時(shí)　化學(xué)平衡常數(shù) 學(xué)習(xí)目標(biāo)：1.了解化學(xué)平衡常數(shù)的概念，并明確其意義。(重點(diǎn))2.了解平衡轉(zhuǎn)化率的含義。3.學(xué)會(huì)運(yùn)用平衡常數(shù)進(jìn)行相關(guān)的計(jì)算。(難點(diǎn)) [自 主 預(yù) 習(xí)探 新 知] 一、化學(xué)平衡常數(shù) 1．概念 在一定溫度下，一個(gè)可逆反應(yīng)達(dá)到化學(xué)平衡時(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)，用符號(hào)K表示。 2．表達(dá)式 對(duì)于可逆反應(yīng)aA＋bBcC＋dD在一定溫度下達(dá)到平衡時(shí)K＝。 3．意義 能說(shuō)明反應(yīng)進(jìn)行的程度，K值越大，表示反應(yīng)進(jìn)行得越完全。 4．注意問(wèn)題 (1)對(duì)于指定反應(yīng)，平衡常數(shù)只受溫度影響。 (2)固體、水溶液中的水濃度可視為定值，其濃度不列入平衡常數(shù)表達(dá)式中。 二、平衡轉(zhuǎn)化率 1．定義 物質(zhì)在反應(yīng)中已轉(zhuǎn)化的量與該物質(zhì)總量的比值。 2．表達(dá)式 平衡轉(zhuǎn)化率 α＝100% 對(duì)于反應(yīng)aA＋bBcC＋dD，反應(yīng)物A的平衡轉(zhuǎn)化率為：α(A)＝100%，式中c0(A)和c(A)分別表示A的初始濃度和A的平衡濃度。 3．意義 反應(yīng)的平衡轉(zhuǎn)化率能表示在一定溫度和一定起始濃度下反應(yīng)進(jìn)行的限度。 [基礎(chǔ)自測(cè)] 1．判斷正誤(正確的打“√”，錯(cuò)誤的打“”)。 (1)在平衡常數(shù)表達(dá)式中，反應(yīng)物濃度用起始濃度，生成物濃度用平衡濃度。(　　) (2)對(duì)于一個(gè)可逆反應(yīng)，平衡正向移動(dòng)時(shí)，平衡常數(shù)一定增大。(　　) (3)升高溫度，K值增大，則正反應(yīng)為放熱反應(yīng)。(　　) (4)平衡常數(shù)的大小只與溫度有關(guān)，而與濃度、壓強(qiáng)、催化劑等無(wú)關(guān)。(　　) (5)從平衡常數(shù)的大小可以推斷一個(gè)反應(yīng)的進(jìn)行程度。(　　) 【答案】　(1)　(2)　(3)　(4)√　(5)√ 2．對(duì)于3Fe(s)＋4H2O(g)Fe3O4(s)＋4H2(g)，反應(yīng)的化學(xué)平衡常數(shù)的表達(dá)式為(　　) A．K＝ B．K＝ C．K＝ D．K＝ D　[注意Fe和Fe3O4為固態(tài)，其濃度視為常數(shù)，不寫(xiě)入表達(dá)式中，根據(jù)平衡常數(shù)表達(dá)式知D對(duì)。] 3．關(guān)于平衡常數(shù)K，下列說(shuō)法中正確的是(　　) 【導(dǎo)學(xué)號(hào)：73702125】 A．K值越大，反應(yīng)速率越大 B．對(duì)任一給定的可逆反應(yīng)，溫度升高，K值增大 C．對(duì)可逆反應(yīng)，K值越大，反應(yīng)物的平衡轉(zhuǎn)化率越高 D．加入催化劑或增大反應(yīng)物濃度，K值將增大 C　[K值與催化劑、反應(yīng)物的濃度、化學(xué)反應(yīng)速率的大小無(wú)關(guān)，所以A、D錯(cuò)誤；與反應(yīng)溫度有關(guān)，但是溫度升高，K值可能增大也可能減小，B也錯(cuò)誤。] [合 作 探 究攻 重 難] 化學(xué)平衡常數(shù)的表達(dá)式及應(yīng)用 一定溫度下，有下列三個(gè)可逆反應(yīng) ①C(s)＋H2O(g)CO(g)＋H2(g)　K1 ②CO(g)＋H2(g)C(s)＋H2O(g)　K2 ③2C(s)＋2H2O(g)2CO(g)＋2H2(g)　K3 [思考交流] 1．每個(gè)反應(yīng)的平衡常數(shù)表達(dá)式分別如何表示？ 【提示】　根據(jù)化學(xué)方程式可知平衡常數(shù)表達(dá)式分別為 ①K1＝； ②K2＝； ③K3＝。 2．分析①、②兩式的平衡常數(shù)表達(dá)式，總結(jié)可逆反應(yīng)中正、逆反應(yīng)的平衡常數(shù)有何關(guān)系？ 【提示】　互為倒數(shù)關(guān)系，即K1＝。 3．分析①、③兩式的平衡常數(shù)表達(dá)式，總結(jié)若方程式中各物質(zhì)的化學(xué)計(jì)量數(shù)等倍擴(kuò)大或縮小，平衡常數(shù)如何變化？ 【提示】　成倍數(shù)次冪增大或減小。即K3＝K。 4．對(duì)于反應(yīng)③，若保持其他條件不變，升高溫度，K值增大，該反應(yīng)是吸熱反應(yīng)還是放熱反應(yīng)？ 【提示】　對(duì)于反應(yīng)③，升高溫度，K值增大，說(shuō)明反應(yīng)向著正向進(jìn)行，則說(shuō)明正向反應(yīng)是吸熱反應(yīng)。 (1)化學(xué)平衡常數(shù)是指某一具體反應(yīng)的平衡常數(shù) ①若反應(yīng)方向改變，則平衡常數(shù)改變。 ②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。 如N2＋3H22NH3，K＝a，則有： 2NH3N2＋3H2，K′＝。 N2＋H2NH3，K″＝a。 (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判斷平衡移動(dòng)方向 利用平衡常數(shù)可從定量的角度解釋恒溫下濃度、壓強(qiáng)對(duì)化學(xué)平衡移動(dòng)的影響。 對(duì)于可逆反應(yīng)mA(g)＋nB(g)pC(g)＋qD(g)在任意狀態(tài)下，生成物的濃度和反應(yīng)物的濃度之間的關(guān)系用Q＝表示，則： 當(dāng)Q＝K時(shí)，反應(yīng)處于平衡狀態(tài)，v正＝v逆； 當(dāng)Qv逆； 當(dāng)Q>K時(shí)，反應(yīng)向逆反應(yīng)方向進(jìn)行，v正②；H2的轉(zhuǎn)化率：②>①。 利用“三段式”計(jì)算平衡常數(shù)及反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率 (1)步驟 ①寫(xiě)出有關(guān)化學(xué)反應(yīng)的方程式。 ②確定各物質(zhì)的起始濃度、轉(zhuǎn)化濃度、平衡濃度。 ③根據(jù)已知條件建立等式關(guān)系進(jìn)行解答。 (2)方法 如mA(g)＋nB(g)pC(g)＋qD(g)，令A(yù)、B起始物質(zhì)的量濃度分別為a molL－1、b molL－1，達(dá)到平衡后消耗A的物質(zhì)的量濃度為mx molL－1。 (3)計(jì)算 [當(dāng) 堂 達(dá) 標(biāo)固 雙 基] 題組1　化學(xué)平衡常數(shù)及影響因素 1．對(duì)于反應(yīng)C(s)＋H2O(g)CO(g)＋H2(g)　ΔH>0，下列有關(guān)說(shuō)法正確的是(　　) A．平衡常數(shù)表達(dá)式為K＝ B．增大體系壓強(qiáng)，平衡常數(shù)K不發(fā)生變化 C．升高體系溫度，平衡常數(shù)K減小 D．增加C(s)的量，平衡正向移動(dòng) B　[固態(tài)濃度為“常數(shù)”，視為“1”，不需寫(xiě)入平衡常數(shù)表達(dá)式，A項(xiàng)錯(cuò)誤；K只與溫度有關(guān)，因此增大體系壓強(qiáng)，平衡常數(shù)K不發(fā)生變化，B項(xiàng)正確；升溫該反應(yīng)正向進(jìn)行，K增大，C項(xiàng)錯(cuò)誤；增加C(s)的量，平衡不移動(dòng)，D項(xiàng)錯(cuò)誤。] 2．化學(xué)平衡常數(shù)K的數(shù)值大小是衡量化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行程度的標(biāo)志，在常溫下，下列反應(yīng)的平衡常數(shù)的數(shù)值如下： 2NO(g)N2(g)＋O2(g)　K1＝11030 2H2(g)＋O2(g)2H2O(g)　K2＝21081 2CO2(g)2CO(g)＋O2(g)　K3＝410－92 以下說(shuō)法正確的是(　　) 【導(dǎo)學(xué)號(hào)：73702126】 A．常溫下，NO分解產(chǎn)生O2的反應(yīng)的平衡常數(shù)表達(dá)式為K1＝c(N2)c(O2) B．常溫下，2H2O(g)===2H2(g)＋O2(g)，此時(shí)平衡常數(shù)的數(shù)值約為510－82 C．常溫下，NO、H2O、CO2三種物質(zhì)分解放出O2的傾向由大到小的順序?yàn)镠2O>NO>CO2 D．以上說(shuō)法都不正確 B　[A項(xiàng)，K＝。B項(xiàng)，K＝＝＝510－82，正確。C項(xiàng)，平衡常數(shù)越大，放出O2的傾向越大，NO>H2O>CO2。 題組2　化學(xué)平衡常數(shù)的應(yīng)用 3．高溫下，某反應(yīng)達(dá)平衡，平衡常數(shù)K＝，恒容時(shí)，溫度升高，H2濃度減小。下列說(shuō)法正確的是(　　) A．該反應(yīng)的焓變?yōu)檎? B．恒溫恒容下，增大壓強(qiáng)，H2濃度一定減小 C．升高溫度，逆反應(yīng)速率減小 D．該反應(yīng)的化學(xué)方程式為CO(g)＋H2O(g) CO2(g)＋H2(g) A　[根據(jù)“溫度升高，H2濃度減小”可知升溫平衡正向移動(dòng)，故A項(xiàng)正確；由K表達(dá)式知該反應(yīng)的化學(xué)方程式為CO2(g)＋H2(g) CO(g)＋H2O(g)，D錯(cuò)誤；恒溫恒容下，增壓平衡不移動(dòng)，故B項(xiàng)錯(cuò)誤；升溫正、逆反應(yīng)速率都增大，故C項(xiàng)錯(cuò)誤。] 4．高爐煉鐵中發(fā)生的反應(yīng)之一如下：FeO(s)＋CO(g)Fe(s)＋CO2(g)(正反應(yīng)為吸熱反應(yīng))，其平衡常數(shù)可表示為K＝。已知1 100 ℃時(shí)，K＝0.263。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________，平衡常數(shù)K值________(填“增大”“減小”或“不變”)。 【導(dǎo)學(xué)號(hào)：73702127】 【解析】　溫度升高，化學(xué)平衡向吸熱反應(yīng)方向移動(dòng)，即向正反應(yīng)方向移動(dòng)，高爐內(nèi)的比值增大，K值增大。 【答案】　增大　增大 題組3　化學(xué)平衡常數(shù)及轉(zhuǎn)化率的簡(jiǎn)單計(jì)算 5．某溫度下，向容積為2 L的密閉反應(yīng)器中充入0.10 mol SO3，當(dāng)反應(yīng)器中的氣體壓強(qiáng)不再變化時(shí)測(cè)得SO3的轉(zhuǎn)化率為20%，則該溫度下反應(yīng)2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g)的平衡常數(shù)為 (　　) A．3.2103　　　 B．1.6103 C．8.0102 D．4.0102 A　[SO3的起始濃度為0.05 mol/L，由轉(zhuǎn)化率可知分解的SO3為0.01 mol/L，所以平衡時(shí)SO2、O2、SO3的濃度分別為0.01 mol/L、0.005 mol/L、0.04 mol/L。化學(xué)平衡常數(shù)K＝＝3.2103。] 6．在25 ℃時(shí)，密閉容器中X、Y、Z三種氣體的初始濃度和平衡濃度如下表： 物質(zhì) X Y Z 初始濃度(molL－1) 0.1 0.2 0 平衡濃度(molL－1) 0.05 0.05 0.1 下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是(　　) 【導(dǎo)學(xué)號(hào)：73702128】 A．反應(yīng)達(dá)平衡時(shí)，X的轉(zhuǎn)化率為50% B．反應(yīng)可表示為X＋3Y2Z，其平衡常數(shù)為1 600 C．改變壓強(qiáng)可以改變此反應(yīng)的平衡常數(shù) D．改變溫度可以改變此反應(yīng)的平衡常數(shù) C　[X、Y、Z三種物質(zhì)的濃度變化之比為：(0.1－0.05)∶(0.2－0.05)∶(0.1－0)＝1∶3∶2，故化學(xué)反應(yīng)方程式為X＋3Y2Z，K＝＝＝1 600。平衡常數(shù)K與溫度有關(guān)，與壓強(qiáng)無(wú)關(guān)。]