高中化學 專題2 化學反應速率與化學平衡 第二單元 第3課時 化學平衡常數(shù)課件（選修4）-人教版高中選修4化學課件

1、專題2第二單元化學反應的方向和限度第3課時 化學平衡常數(shù)核心素養(yǎng)發(fā)展目標HEXINSUYANGFAZHANMUBIAO1.證據(jù)推理：通過化學平衡狀態(tài)時的濃度數(shù)據(jù)分析，認識化學平衡常數(shù)的概念，并能分析推測其相關應用。2.模型認知：構(gòu)建化學平衡常數(shù)相關計算的思維模型(三段式法)，理清計算的思路，靈活解答各類問題。新知導學 啟迪思維 探究規(guī)律達標檢測 檢測評價 達標過關內(nèi)容索引NEIRONGSUOYIN課時對點練 注重雙基 強化落實01新知導學一、化學平衡常數(shù)1.化學平衡狀態(tài)時的濃度數(shù)據(jù)分析(1)NO2、N2O4的相互轉(zhuǎn)化是一個可逆反應：2NO2(g) N2O4(g)。在25 時，如果用不同起始濃度

2、的NO2或N2O4進行反應，平衡后得到以下實驗數(shù)據(jù)。請根據(jù)表中已知數(shù)據(jù)填寫空格：起始濃度/molL1平衡濃度/molL1平衡濃度關系c(NO2)c(N2O4)c(NO2)c(N2O4)2.0010206.321036.84103_3.0010208.001031.10102_02.001029.461031.52102_00.1002.281028.86102_1.081.711021.381.721021.611.701023.891.70102(2)根據(jù)上表數(shù)據(jù)，判斷正誤(正確的打“”，錯誤的打“”)一定溫度下，N2O4和NO2的平衡濃度相等( )一定溫度下，N2O4與NO2的平衡濃度之比

3、相等( )2.化學平衡常數(shù)的概念與表達式(1)概念在一定溫度下，當一個可逆反應達到化學平衡時，生成物 與反應物 的比值是一個常數(shù)(簡稱 )，用符號K表示。(2)表達式對于一般的可逆反應，mA(g)nB(g) pC(g)qD(g)，當在一定溫度下達到平衡時，K 。濃度冪之積濃度冪之積平衡常數(shù)寫出K1和K2的關系式： ； 寫出K2和K3的關系式： ；寫出K1和K3的關系式： 。K2K31(4)化學平衡常數(shù)表達式書寫注意事項化學平衡常數(shù)表達式中各物質(zhì)的濃度必須是平衡時的濃度，且不出現(xiàn)固體或純液體的濃度?；瘜W平衡常數(shù)表達式與化學方程式的書寫方式有關。3.化學平衡常數(shù)的意義已知：25 時，鹵化氫生成反應

4、的平衡常數(shù)：化學方程式平衡常數(shù)KF2H2 2HF6.51095Cl2H2 2HCl2.571033Br2H2 2HBr1.911019I2H2 2HI8.67102請比較表中K值的相對大小，說明平衡常數(shù)的意義：平衡常數(shù)的大小反映了化學反應進行的 (也叫 )。K值越大，表示反應進行得越 ，反應物轉(zhuǎn)化率越 ；K值越小，表示反應進行得越 ，反應物轉(zhuǎn)化率越 。程度反應的限度完全大不完全小4.化學平衡常數(shù)的影響因素及應用(1)影響因素已知：N2(g)3H2(g) 2NH3(g)的平衡常數(shù)與溫度的關系如下：T/K373473573673773K3.351091.001072.451051.881042.9

5、9103由上表數(shù)據(jù)分析可知：溫度升高，K值減小，則正反應為 (填“吸熱”或“放熱”)反應。放熱(2)應用判斷可逆反應是否平衡或反應向何方向進行對于可逆反應：aA(g)bB(g) cC(g)dD(g)，在一定溫度下的任意時刻，反應物的濃度和生成物的濃度有如下關系：Q ，稱為該反應的濃度商。QK，反應向 進行。正反應方向逆反應方向B.增大體系壓強，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，v正增大例1對于反應：C(s)H2O(g) CO(g)H2(g)H0，下列有關說法正確的是解析固態(tài)物質(zhì)的濃度為“常數(shù)”，視為“1”，不需寫入平衡常數(shù)表達式中，A項錯誤；K只與溫度有

6、關，因此增大體系壓強，平衡常數(shù)K不發(fā)生變化，B項正確；升溫使該反應正向進行，K增大，C項錯誤；增加C(s)的量，v正不變，D項錯誤。特別提示對于給定的反應，化學平衡常數(shù)只受溫度影響，與反應物或生成物的濃度變化無關。例2在一定體積的密閉容器中，進行如下化學反應：CO2(g)H2(g) CO(g)H2O(g)，其化學平衡常數(shù)K和溫度T的關系如表所示：T/7008008301 0001 200K0.60.91.01.72.6回答下列問題：(1)該反應的化學平衡常數(shù)表達式為K_。(2)該反應為_(填“吸熱”或“放熱”)反應。吸熱解析溫度越高，K值越大，說明升溫平衡正向移動，正反應為吸熱反應。T/700

7、8008301 0001 200K0.60.91.01.72.6(3)某溫度下，平衡濃度符合下式：c(CO2)c(H2)c(CO)c(H2O)，試判斷此時的溫度為_。該溫度下加入1 mol CO2(g)和1 mol H2(g)，充分反應，達到平衡時，CO2的轉(zhuǎn)化率為_。T/7008008301 0001 200K0.60.91.01.72.683050%解析由題意可得K1，查表可知溫度為830 。設反應的CO2的物質(zhì)的量為x mol，則消耗掉的H2的物質(zhì)的量為x mol，生成的CO和H2O的物質(zhì)的量均是x mol(設體積為V L)，則則CO2的轉(zhuǎn)化率為50%。(4)在800 時，發(fā)生上述反應，

8、某一時刻測得容器內(nèi)各物質(zhì)的濃度分別為c(CO2)為2 molL1，c(H2)為1.5 molL1，c(CO)為1 molL1，c(H2O)為3 molL1，則反應_(填“正向進行”“逆向進行”或“處于平衡狀態(tài)”)。T/7008008301 0001 200K0.60.91.01.72.6逆向進行則反應逆向進行。(1)化學平衡常數(shù)的應用相關鏈接相關鏈接QK：可逆反應向逆反應方向進行；QK：可逆反應處于平衡狀態(tài)；QK：可逆反應向正反應方向進行。利用平衡常數(shù)可判斷反應的熱效應。若升高溫度，K增大，則正反應為吸熱反應；若升高溫度，K減小，則正反應為放熱反應。利用平衡常數(shù)可計算物質(zhì)的平衡濃度、物質(zhì)的量分

9、數(shù)和轉(zhuǎn)化率等。(2)平衡轉(zhuǎn)化率含義：平衡時已轉(zhuǎn)化了的某反應物的量與轉(zhuǎn)化前(初始時)該反應物的量之比。表達式注意平衡轉(zhuǎn)化率與平衡常數(shù)均能表示化學反應進行的程度，但平衡常數(shù)不直觀，轉(zhuǎn)化率能更直觀地表示化學反應進行的程度。二、化學平衡常數(shù)的有關計算1.計算模型三段式法2.計算思路(1)巧設未知數(shù)：具體題目要具體分析，靈活設立，一般設某物質(zhì)的轉(zhuǎn)化量為x。(2)確定三個量：根據(jù)反應物、生成物及變化量的三者關系代入未知數(shù)確定平衡體系中各物質(zhì)的起始量、變化量、平衡量并按1中“模式”列表。(3)解題設問題：明確“始”“轉(zhuǎn)”“平”三個量的具體數(shù)值，再根據(jù)相應關系求平衡時某成分的濃度、反應物轉(zhuǎn)化率等，得出題目答案

10、。例3某溫度下，向容積為2 L的密閉反應器中充入0.10 mol SO3，當反應器中的氣體壓強不再變化時，測得SO3的轉(zhuǎn)化率為20%，則該溫度下反應：2SO2(g)O2(g) 2SO3(g)的平衡常數(shù)為A.3.2103 B.1.6103C.8.0102 D.4.0102解析 2SO2(g)O2(g) 2SO3(g)c(始)/molL1 0 0 0.05c(轉(zhuǎn))/molL1 0.01 0.005 0.01c(平)/molL1 0.01 0.005 0.04(1)當CO和H2O的起始濃度均為2 molL1時，CO的轉(zhuǎn)化率為_。60%解析設CO轉(zhuǎn)化的物質(zhì)的量濃度為x molL1， CO(g)H2O(

11、g) CO2(g)H2(g)起始(molL1) 2 2 0 0轉(zhuǎn)化(molL1) x x x x平衡(molL1) 2x 2x x x(2)當CO的起始濃度仍為2 molL1，H2O的起始濃度為6 molL1時，CO的轉(zhuǎn)化率為_。85%解析設CO轉(zhuǎn)化的物質(zhì)的量濃度為y molL1， CO(g) H2O(g) CO2(g)H2(g)起始(molL1) 2 6 0 0轉(zhuǎn)化(molL1) y y y y平衡(molL1) 2y 6y y y應用“三段式”法解化學平衡計算類題1.化學平衡的計算一般涉及化學平衡常數(shù)、各組分的物質(zhì)的量、濃度、轉(zhuǎn)化率、百分含量等，通過寫出化學方程式，先列出相關量(起始量、轉(zhuǎn)

12、化量、平衡量)，然后根據(jù)已知條件建立關系式進行解題。2.可按下列步驟建立模式，確定關系式進行計算。如可逆反應：mA(g)nB(g) pC(g)qD(g)，在體積為V的恒容密閉容器中，反應物A、B的初始加入量分別為a mol、b mol，達到化學平衡時，設A物質(zhì)轉(zhuǎn)化的物質(zhì)的量為mx mol。相關鏈接相關鏈接(1)模式mA(g)nB(g) pC(g)qD(g)起始量/mol a b 0 0轉(zhuǎn)化量/mol mx nx px qx平衡量/mol amx bnx px qx對于反應物：n(平)n(始)n(轉(zhuǎn))對于生成物：n(平)n(始)n(轉(zhuǎn))(2)基本步驟確定反應物和生成物的初始加入量；確定反應過程的

13、轉(zhuǎn)化量；確定平衡量。學習小結(jié)XUEXIXIAOJIE02達標檢測1.下列關于化學平衡常數(shù)的敘述正確的是A.化學平衡常數(shù)表示反應進行的程度，與溫度無關B.兩種物質(zhì)反應，不管怎樣書寫化學方程式，平衡常數(shù)均不變C.化學平衡常數(shù)等于某一時刻生成物濃度冪之積與反應物濃度冪之積的比值D.溫度一定，對于給定的化學反應，正、逆反應的平衡常數(shù)互為倒數(shù)1234561234562.在某溫度下，可逆反應：mA(g)nB(g) pC(g)qD(g)的平衡常數(shù)為K，下列說法正確的是A.K越大，達到平衡時，反應正向進行的程度越大B.K越小，達到平衡時，反應物的轉(zhuǎn)化率越大C.K隨反應物濃度的改變而改變D.K隨溫度和壓強的改變

14、而改變解析K越大，表示反應達到平衡時，反應正向進行的程度越大，反應物的轉(zhuǎn)化率越大，反之，反應物的轉(zhuǎn)化率越小，K只與溫度有關，與濃度、壓強無關。1234563.(2018宿州市十三所重點中學期中)下列影響因素中，既能改變化學反應速率，又能改變化學平衡常數(shù)的是A.催化劑 B.濃度C.溫度 D.固體表面積大小解析平衡常數(shù)只是溫度的函數(shù)，只有溫度變化時，平衡常數(shù)才會變化。本題選C。123456A.2 500 B.100C.4104 D.210231222(SO )(SO )(O )ccc 1234565.某溫度下，反應H2(g)I2(g) 2HI(g)的平衡常數(shù)K57.0，現(xiàn)向此溫度下的真空容器中充入

15、0.2 molL1 H2(g)、0.5 molL1 I2(g)及0.3 molL1 HI(g)，則下列說法中正確的是A.反應正好達到平衡B.反應向左進行C.反應向某方向進行一段時間后K57.0D.反應向某方向進行一段時間后c(H2)0.2 molL11234566.300 時，將2 mol A和2 mol B兩種氣體混合加入2 L密閉容器中，發(fā)生反應3A(g)B(g) 2C(g)2D(g)H，2 min末反應達到平衡，生成0.8 mol D。(1)求該反應的平衡常數(shù)_。0.5123456解析300 時，將2 mol A和2 mol B兩種氣體混合加入2 L密閉容器中，發(fā)生反應3A(g)B(g)

16、 2C(g)2D(g)H,2 min末反應達到平衡，生成0.8 mol D。 3A(g)B(g) 2C(g)2D(g)起始(molL1)110 0轉(zhuǎn)化(molL1)0.60.2 0.40.4平衡(molL1)0.40.8 0.40.4123456(2)求平衡時A的轉(zhuǎn)化率_。60%03課時對點練解析平衡常數(shù)K是一個溫度常數(shù)，只與反應本身及溫度有關，催化劑不能改變化學平衡，故加入催化劑不改變平衡常數(shù)K。1234567891011121314對點訓練DUIDIANXUNLIANDUIDIANXUNLIAN題組一化學平衡常數(shù)及其影響因素1.下列關于平衡常數(shù)K的說法中，正確的是平衡常數(shù)K只與反應本身及溫

17、度有關改變反應物濃度或生成物濃度都會改變平衡常數(shù)K加入催化劑不改變平衡常數(shù)K平衡常數(shù)K只與溫度有關，與反應的本身及濃度、壓強無關A. B. C. D.15161234567891011121314解析依據(jù)平衡常數(shù)的概念可書寫出平衡常數(shù)的表達式，但固體C不能出現(xiàn)在表達式中。151612345678910111213141516A.K1K2 B.K1K2C.K1K2 D.K1/K212345678910111213144.下列有關平衡常數(shù)的說法中，正確的是A.改變條件，反應物的轉(zhuǎn)化率增大，平衡常數(shù)一定增大B.反應：2NO2(g) N2O4(g)HK，反應逆向進行。8.(2018濟南高二質(zhì)檢)可逆反

18、應：2A(g)3B(g) 4C(g)D(g)，已知起始濃度c(A)4 molL1，c(B)3 molL1，C、D濃度均等于0，反應開始2 s后達到平衡狀態(tài)，此時D的平衡濃度為0.5 molL1，則下列說法不正確的是A.反應速率v(C)1 molL1s1B.C的平衡濃度為4 molL1C.A的轉(zhuǎn)化率為25%D.B的平衡濃度為1.5 molL112345678910111213141516D項，B的平衡濃度為1.5 molL1，正確。解析從開始到平衡，轉(zhuǎn)化的D的濃度為0.5 molL1，運用三段式： 2A(g)3B(g) 4C(g)D(g)c(起始)/molL1 4 3 0 0c(轉(zhuǎn)化)/molL

19、1 1 1.5 2 0.5c(平衡)/molL1 3 1.5 2 0.5B項，C的平衡濃度為2 molL1，錯誤；12345678910111213141516題組三化學平衡常數(shù)的相關綜合9.溫度為T時，在體積為10 L的真空容器中通入1.00 mol氫氣和1.00 mol碘蒸氣，20 min后，反應達到平衡，此時測得碘蒸氣的濃度為0.020 molL1。涉及的反應可以用下面的兩個化學方程式表示：H2(g)I2(g) 2HI(g)2H2(g)2I2(g) 4HI(g)下列說法正確的是A.反應速率用HI表示時，v(HI)0.008 molL1min1B.兩個化學方程式的意義相同，但其平衡常數(shù)表達

20、式不同，不過計算所得數(shù) 值相同C.氫氣在兩個反應方程式中的轉(zhuǎn)化率不同D.第二個反應中，增大壓強K增大1234567891011121314151612345678910111213141516解析 H2(g) I2(g) 2HI(g)初始濃度(molL1) 0.100 0.100 0轉(zhuǎn)化濃度(molL1) 0.080 0.080 0.160平衡濃度(molL1) 0.020 0.020 0.160所以，v(HI)0.160 molL120 min0.008 molL1min1，A正確；兩個化學方程式表示的是同一個反應，反應達到平衡時，氫氣的濃度相同，故其轉(zhuǎn)化率相同，C錯；壓強大小對化學平衡常數(shù)

21、沒有影響，D錯。10.已知常溫下反應、的平衡常數(shù)關系為K1K3K2：NH3H (平衡常數(shù)為K1)；AgCl AgCl(平衡常數(shù)為K2)；Ag2NH3Ag(NH3)2(平衡常數(shù)為K3)。據(jù)此所做以下推測合理的是A.氯化銀可溶于氨水B.銀氨溶液中加入少量氯化鈉有白色沉淀C.銀氨溶液中加入鹽酸無明顯現(xiàn)象D.銀氨溶液可在酸性條件下穩(wěn)定存在1234567891011121314151612345678910111213141516解析根據(jù)K3K2，說明Ag2NH3 Ag(NH3)2容易發(fā)生，即氯化銀能溶于氨水，故A正確；根據(jù)K3K2，說明Ag2NH3 Ag(NH3)3容易發(fā)生，AgCl AgCl不容易發(fā)

22、生，所以銀氨溶液中加入少量氯化鈉沒有白色沉淀，故B錯誤；K1最大，所以NH3H 容易發(fā)生，反應后溶液中有較多的Ag，Ag與Cl反應生成AgCl白色沉淀，故C錯誤；K1最大，所以NH3H 容易發(fā)生，所以銀氨溶液在酸性條件下不能穩(wěn)定存在，故D錯誤。123456789101112131411.(2018福州八縣一中期中)某溫度下，將3 mol A和2 mol B充入2 L一密閉容器中，發(fā)生反應：A(g)B(g) C(g)D(g)，5 min后達到平衡。已知該溫度下其平衡常數(shù)K1，下列選項正確的是A.C平衡濃度為1.2 molL1B.速率v(B)0.08 molL1min1C.A的轉(zhuǎn)化率為40%D.B

23、的轉(zhuǎn)化率為40%151612345678910111213141516解析 A(g) B(g) C(g)D(g)起始量(mol) 32 0 0變化量(mol) xx x x平衡量(mol) 3x 2xx x12345678910111213141516下列說法錯誤的是A.反應達到平衡時，X的轉(zhuǎn)化率為50%B.反應可表示為X(g)3Y(g) 2Z(g)，其平衡常數(shù)為1 600C.增大壓強使平衡向生成Z的方向移動，平衡常數(shù)增大D.改變溫度可以改變此反應的平衡常數(shù)123456789101112131412.(2018咸陽高二質(zhì)檢)在25 時，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所示

24、：1516物質(zhì)XYZ初始濃度/molL10.10.20平衡濃度/molL10.050.050.112345678910111213141516解析X、Y、Z的濃度變化量分別為0.05 molL1、0.15 molL1、0.1 molL1，且X、Y的濃度減小，Z的濃度增大，所以該反應的化學方程式為X(g)3Y(g) 2Z(g)；平衡常數(shù)只受溫度的影響，不受壓強和濃度的影響。123456789101112131413.工業(yè)上制備合成氣的工藝主要是水蒸氣重整甲烷：CH4(g)H2O(g) CO(g)3H2(g)H0，在一定條件下，向容積為1 L的密閉容器中充入1 mol CH4(g)和1 mol H

25、2O(g)，測得H2O(g)和H2(g)的濃度隨時間變化曲線如圖所示，下列說法正確的是A.達平衡時，CH4(g)的轉(zhuǎn)化率為75%B.010 min內(nèi)，v(CO)0.075 molL1min1C.該反應的化學平衡常數(shù)K0.187 5D.當CH4(g)的消耗速率與H2O(g)的消耗速率相等，反應達到平衡15161234567891011121314解析根據(jù)題干圖像可知，反應進行到10 min時達到平衡狀態(tài)，氫氣和水蒸氣的平衡濃度均是0.75 molL1，因此消耗水蒸氣的濃度是1 molL10.75 molL10.25 molL1，則：1516 CH4(g)H2O(g) CO(g)3H2(g)起始濃

26、度molL1 1 1 0 0轉(zhuǎn)化濃度molL1 0.25 0.25 0.25 0.75平衡濃度molL1 0.75 0.75 0.25 0.7512345678910111213141516CH4(g)的消耗與H2O(g)的消耗反應方向相同，無法判斷反應是否達到平衡狀態(tài)，D不正確。123456789101112131414.化學平衡原理在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中發(fā)揮著重要的指導作用。1516綜合強化ZONGHEQIANGHUAZONGHEQIANGHUA(1)反應C(s)CO2(g) 2CO(g)平衡常數(shù)K的表達式為_；已知C(s)H2O(g) CO(g)H2(g)的平衡常數(shù)為K1；H2(g)CO2(g)

27、 CO(g)H2O(g)的平衡常數(shù)為K2，則K與K1、K2二者的關系為_。KK1K21234567891011121314(2)已知某溫度下，反應2SO2O2 2SO3的平衡常數(shù)K19。在該溫度下的體積固定的密閉容器中，c0(SO2)1 molL1，c0(O2)1 molL1，當反應在該溫度下SO2轉(zhuǎn)化率為80%時，該反應_(填“是”或“否”)達到化學平衡狀態(tài)，若未達到，向_(填“正反應”或“逆反應”)方向進行。1516否逆反應1234567891011121314解析該溫度下SO2轉(zhuǎn)化率為80%時，c(SO2)1 molL180%，則1516 2SO2(g)O2(g) 2SO3(g)開始/molL1 1 1 0 變化/molL1 0.8 0.4 0.8SO2轉(zhuǎn)化率為80%時/molL1 0.2 0.6 0.8(1)該反應的化學平衡常數(shù)表達式K_。123456789101112131415.在一定溫度下，將3 mol CO2和2 mol H2混合于2 L的密閉容器中，發(fā)生如下反應：