2024-2025學(xué)年高二化學(xué)選擇性必修1（配蘇教版）教學(xué)課件 專(zhuān)題2 第2單元 第3課時(shí) 化學(xué)平衡常數(shù)

專(zhuān)題2第二單元第3課時(shí)化學(xué)平衡常數(shù)基礎(chǔ)落實(shí)·必備知識(shí)全過(guò)關(guān)重難探究·能力素養(yǎng)全提升目錄索引

素養(yǎng)目標(biāo)1.了解化學(xué)平衡常數(shù)的含義,能正確書(shū)寫(xiě)平衡常數(shù)表達(dá)式。2.能利用化學(xué)平衡常數(shù)計(jì)算反應(yīng)物的平衡轉(zhuǎn)化率。3.理解化學(xué)平衡常數(shù)的應(yīng)用及意義,認(rèn)識(shí)化學(xué)科學(xué)對(duì)個(gè)人和社會(huì)發(fā)展作出的貢獻(xiàn),培養(yǎng)科學(xué)態(tài)度與社會(huì)責(zé)任的化學(xué)核心素養(yǎng)?；A(chǔ)落實(shí)·必備知識(shí)全過(guò)關(guān)一、化學(xué)平衡常數(shù)1.定義在一定溫度下,當(dāng)一個(gè)可逆反應(yīng)達(dá)到

時(shí),生成物_____________

與反應(yīng)物

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)),符號(hào)用“

”表示。2.表達(dá)式對(duì)反應(yīng):aA+bBcC+dD,例如,一定溫度下,反應(yīng)H2(g)+I2(g)2HI(g)達(dá)平衡時(shí)的化學(xué)平衡常數(shù)K=

。

平衡狀態(tài)濃度冪之積濃度冪之積K3.意義K值越大,反應(yīng)進(jìn)行得越

,反應(yīng)物的平衡轉(zhuǎn)化率

。一般地,K>105時(shí),認(rèn)為該反應(yīng)進(jìn)行得就基本完全了。

4.影響因素K只受溫度影響,與反應(yīng)物和生成物的濃度無(wú)關(guān)。

升高溫度,K不一定增大完全越大教材閱讀想一想閱讀教材表2-6思考:根據(jù)表中數(shù)據(jù)得出什么結(jié)論?提示

一定溫度下,反應(yīng)物起始濃度不同,但平衡時(shí)

的值近似相等。易錯(cuò)辨析判一判(1)化學(xué)平衡常數(shù)等于某一時(shí)刻生成物濃度冪之積與反應(yīng)物濃度冪之積的比值。(

)(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)K值越大,表明可逆反應(yīng)正向進(jìn)行的程度越大。(

)(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)。(

)×提示

應(yīng)為平衡狀態(tài)時(shí)。

×提示

平衡常數(shù)只與溫度有關(guān)。

√√(5)對(duì)于一個(gè)達(dá)到平衡狀態(tài)的可逆反應(yīng),升高溫度,化學(xué)平衡常數(shù)一定增大。(

)×提示

若該反應(yīng)為吸熱反應(yīng),升高溫度,化學(xué)平衡常數(shù)增大,若該反應(yīng)為放熱反應(yīng),升高溫度,化學(xué)平衡常數(shù)減小。二、平衡轉(zhuǎn)化率1.定義物質(zhì)在反應(yīng)中

與該物質(zhì)起始總量的比值。

2.表達(dá)式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。已轉(zhuǎn)化的量

教材閱讀想一想閱讀教材“化學(xué)平衡常數(shù)”中的第2個(gè)【觀察思考】思考:三段式計(jì)算的注意事項(xiàng)是什么?提示

明確三個(gè)關(guān)系:(1)對(duì)于同一反應(yīng)物,起始量-變化量=平衡量。(2)對(duì)于同一生成物,起始量+變化量=平衡量。(3)各變化量之比等于各物質(zhì)的化學(xué)計(jì)量數(shù)之比。易錯(cuò)辨析判一判(1)各物質(zhì)濃度變化之比等于它們?cè)诨瘜W(xué)方程式中化學(xué)計(jì)量數(shù)之比。(

)(2)一般來(lái)講,轉(zhuǎn)化率越大,原料利用率越高,產(chǎn)率越大。(

)(3)轉(zhuǎn)化率與平衡轉(zhuǎn)化率是同一概念。(

)√√×提示

轉(zhuǎn)化率可以是任意時(shí)刻反應(yīng)物已轉(zhuǎn)化的量與起始總量的比值,而平衡轉(zhuǎn)化率指平衡時(shí)物質(zhì)已轉(zhuǎn)化的量與該物質(zhì)起始總量的比值。重難探究·能力素養(yǎng)全提升探究一有關(guān)平衡常數(shù)的表示及計(jì)算情境探究為了尋找定量描述化學(xué)反應(yīng)限度的方法,人們對(duì)許多化學(xué)平衡體系的數(shù)據(jù)進(jìn)行了分析,終于發(fā)現(xiàn),化學(xué)平衡常數(shù)可以表示化學(xué)反應(yīng)限度的相對(duì)大小。化學(xué)平衡常數(shù)是什么呢?(1)當(dāng)反應(yīng)中有固體物質(zhì)參加時(shí),如何書(shū)寫(xiě)化學(xué)平衡常數(shù)K的表達(dá)式?提示

分子間的碰撞只能在固體表面進(jìn)行,固體的物質(zhì)的量濃度對(duì)反應(yīng)速率和平衡沒(méi)有影響。因此,固體的濃度作為常數(shù),在平衡常數(shù)表達(dá)式中就不再寫(xiě)出。例如,熾熱的四氧化三鐵與氫氣反應(yīng):Fe3O4(s)+4H2(g)3Fe(s)+4H2O(g),平衡常數(shù)

,又如CaCO3(s)CaO(s)+CO2(g),平衡常數(shù)K=c(CO2)。(2)對(duì)于一個(gè)可逆反應(yīng),其平衡常數(shù)的表達(dá)式是唯一的嗎?與哪些因素有關(guān)?(3)對(duì)于化學(xué)方程式確定的化學(xué)反應(yīng),K的數(shù)值受哪些因素影響?(4)對(duì)于方程式確定的可逆反應(yīng),其正反應(yīng)和逆反應(yīng)的K有什么關(guān)系?(5)催化劑能夠改變化學(xué)反應(yīng)速率,對(duì)化學(xué)平衡常數(shù)有何影響?提示

不唯一。與化學(xué)方程式的書(shū)寫(xiě)有關(guān)。

提示

溫度。

提示

互為倒數(shù)。

提示

對(duì)于確定的化學(xué)反應(yīng),化學(xué)平衡常數(shù)只與溫度有關(guān),催化劑對(duì)化學(xué)平衡常數(shù)無(wú)影響。方法突破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)擴(kuò)大或縮小相同程度,盡管是同一反應(yīng),則平衡常數(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,反應(yīng)正向進(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(在下一單元講解)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。應(yīng)用體驗(yàn)視角1平衡常數(shù)的表示1.抽煙對(duì)人體有害。煙草不完全燃燒產(chǎn)生的一氧化碳被吸進(jìn)肺里跟血液中的血紅蛋白(用Hb表示)化合,發(fā)生反應(yīng):CO+Hb·O2O2+Hb·CO。實(shí)驗(yàn)表明,Hb·CO的濃度即使只有Hb·O2濃度的2%,也足以使人的智力受損。試回答:(1)該反應(yīng)的平衡常數(shù)表達(dá)式為K=

。

(2)抽煙后,測(cè)得吸入肺部的空氣中的CO和O2的濃度分別為10-6mol·L-1和10-2mol·L-1。已知37℃時(shí),平衡常數(shù)K=220,此時(shí)Hb·CO的濃度

(填“大于”“等于”或“小于”)Hb·O2濃度的百分之二。

大于

C解析

根據(jù)蓋斯定律可得,反應(yīng)③=反應(yīng)①+反應(yīng)②×2,則K3=K1·,故選C。

C視角2平衡常數(shù)的理解及計(jì)算4.一定溫度下,某氣體反應(yīng)達(dá)到化學(xué)平衡,平衡常數(shù),改變外界條件,下列說(shuō)法正確的是(

)A.降低溫度,正反應(yīng)速率減小、逆反應(yīng)速率增大B.增大c(A)、c(B),K值增大C.該反應(yīng)的化學(xué)方程式為2E(g)+F(s)A(g)+2B(g)D.增大壓強(qiáng),K值不變D解析

降低溫度,減少了活化分子百分?jǐn)?shù),所以正、逆反應(yīng)速率都減小,故A項(xiàng)錯(cuò)誤;化學(xué)平衡常數(shù)只與溫度有關(guān),與物質(zhì)濃度無(wú)關(guān),故B項(xiàng)錯(cuò)誤;根據(jù)化學(xué)平衡常數(shù)可知,其反應(yīng)的化學(xué)方程式為2E(g)+F(g)A(g)+2B(g),故C項(xiàng)錯(cuò)誤;只有溫度變化,K才變化,故D項(xiàng)正確。AD解析

寫(xiě)成2aA(g)+2bB(g)2cC(g),ΔH值增加一倍,K值變?yōu)樵瓉?lái)的平方。

探究二平衡轉(zhuǎn)化率及平衡常數(shù)的應(yīng)用情境探究在學(xué)習(xí)和工作中,我們需要提高學(xué)習(xí)和工作效率,目的是提高我們所付出的努力的轉(zhuǎn)化率。在化學(xué)反應(yīng)中,也需要研究轉(zhuǎn)化率,那么什么叫平衡轉(zhuǎn)化率?

(1)如何計(jì)算平衡轉(zhuǎn)化率?提示

根據(jù)已知條件及反應(yīng)關(guān)系明確平衡時(shí)反應(yīng)物已轉(zhuǎn)化的量,再根據(jù)反應(yīng)物已轉(zhuǎn)化的量與起始總量相比,即可得到平衡轉(zhuǎn)化率。(2)用不同物質(zhì)的平衡轉(zhuǎn)化率表示同一反應(yīng)進(jìn)行的程度時(shí),數(shù)值相同嗎?(3)在恒容密閉容器中,向已達(dá)平衡的反應(yīng)H2(g)+I2(g)2HI(g)中充入一定量的H2,I2和H2的轉(zhuǎn)化率將如何變化?(4)平衡轉(zhuǎn)化率與平衡常數(shù)有何關(guān)系?提示

不一定相同。

提示

α(I2)增大,α(H2)減小。

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)物初始濃度的不同而變化,而平衡常數(shù)卻不受影響,因此平衡常數(shù)更能反映出其本質(zhì)。平衡常數(shù)與平衡轉(zhuǎn)化率之間是可以相互求算的。方法突破利用“三段式”計(jì)算平衡常數(shù)及反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率(1)一般步驟: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)舉例分析:以反應(yīng)mA(g)+nB(g)pC(g)+qD(g)為例,若A、B起始物質(zhì)的量濃度分別為amol·L-1、bmol·L-1,達(dá)到平衡后消耗A的物質(zhì)的量濃度為mxmol·L-1。mA(g)+nB(g)pC(g)+qD(g)(3)具體計(jì)算:應(yīng)用體驗(yàn)視角1平衡轉(zhuǎn)化率1.X、Y、Z三種氣體,取X和Y按物質(zhì)的量之比1∶1混合,放入密閉容器中發(fā)生反應(yīng):X+2Y2Z,達(dá)到平衡后,測(cè)得混合氣體中反應(yīng)物的總物質(zhì)的量與生成物的總物質(zhì)的量之比為3∶2,則Y的轉(zhuǎn)化率最接近(

)A.33% B.40%C.50% D.65%D解析

假設(shè)X和Y的物質(zhì)的量均為1

mol,達(dá)到平衡時(shí)消耗X的物質(zhì)的量為a

mol,則:X+

2Y2Z起始量/mol

1

1轉(zhuǎn)化量/mol

a

2a

2a平衡量/mol

1-a

1-2a

2a歸納總結(jié)

2.在容積可變的密閉容器中,2molN2和8molH2在一定條件下發(fā)生反應(yīng),達(dá)到平衡時(shí),H2的轉(zhuǎn)化率為25%,則平衡時(shí)氮?dú)獾捏w積分?jǐn)?shù)接近于(

)A.5% B.10%C.15% D.20%C解析

達(dá)到平衡時(shí),H2轉(zhuǎn)化的物質(zhì)的量為8

mol×25%=2

mol。在一定條件下,N2與H2發(fā)生反應(yīng):

N2(g)+3H2(g)2NH3(g)視角2平衡常數(shù)的應(yīng)用D4.在某溫度下,可逆反應(yīng)mA(g)+nB(g)pC(g)+qD(g)的平衡常數(shù)為K,下列說(shuō)法正確的是(

)A.K值越小,達(dá)到平衡時(shí),反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率越大B.K值越大,達(dá)到平衡時(shí),生成物的含量越大C.反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率越大,達(dá)到平衡時(shí),K值越大D.溫度越高,達(dá)到平衡時(shí),K值越大B解析

K值越小,正向進(jìn)行的程度越小,達(dá)到平衡時(shí),反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率越小,A項(xiàng)錯(cuò)誤;K值越大,正向進(jìn)行的程度越大,反應(yīng)進(jìn)行的越完全,生成物的含量越大,B項(xiàng)正確;K值大小與溫度有關(guān),反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率越大,達(dá)到平衡時(shí),K值不一定越大,C項(xiàng)錯(cuò)誤;K值與溫度有關(guān),若反應(yīng)為吸熱反應(yīng),升高溫度時(shí)K值增大,若為放熱反應(yīng),升高溫度K值減小,D項(xiàng)錯(cuò)誤。5.在相同條件下,可發(fā)生下列反應(yīng)①H2+F22HF

K=1047②H2+Cl22HCl

K=1017③H2+Br2