化学《化学反应的限度》学案

-1-第二节化学反应的限度（第1课时）【学习目标】1.了解化学平衡常数的定义，能正确书写给定反应的平衡常数表达式，并能进行相应的简单计算；2.理解化学平衡常数的应用及意义【知识回顾】可逆反应和化学平衡1.可逆反应和不可逆反应在同一条件下，既能向方向又能向方向进行的反应称为可逆反应。如果反应只能向一个方向进行，则称不可逆反应（1）同一条件下，同时进行（2）反应物不能完全转化为生成物。⑶使用“”2.化学平衡状态：(1)定义：就是指在一定条件下的反应里，正反应速率和逆反应速率相等，反应混合物中各组分的浓度保持不变的状态化学平衡状态的特征：逆等动定变同练习（1）下列方法可以证明2HI(g)H2(g)+I2(g)已达平衡状态的是______________①单位时间内生成nmolH2的同时生成nmolHI；②一个H—H键断裂的同时有两个H—I键断裂；③百分组成w（HI）=w（I2）时；④反应速率v（H2）=v（I2）=1/2v（HI）；⑤c（HI）︰c（H2）︰c（I2）=2︰1︰1；⑥温度和体积一定时，容器内压强不再变化；⑦温度和体积一定时，某一生成物浓度不再变化；⑧条件一定，混合气体的平均相对分子质量不再变化；⑨温度和体积一定时，混合气体的密度不再变化；⑩温度和体积一定时，混合气体的颜色不再变化（2）在上述⑥—⑩的说法中能说明2NO2(g)N2O4(g)达到平衡状态的是_______________（3）在上述⑥—⑨的说法中能说明C(s)+H2O(g)H2(g)+CO(g)达到平衡状态的是_____【学习过程】-2-一、化学平衡常数【活动探究】已知反应H2(g)＋I2(g)2HI(g)，△Ｈ0。在698.6K时分别用不同起始浓度的H2、I2(g)、HI进行反应，平衡后得到以下实验数据。1、请计算填写表中空格。见课本42页。2、讨论：分析上述数据，你能得出什么结论？结论：不管H2,I2和HI的初始浓度是多大，只要保持反应体系的温度不变，达到化学平衡状态后，就为常数。通常此常数称为，符号为【试一试】①对于任意可逆反应：aA（g）+bB（g）cC（g）+dD（g），写出其化学平衡常数的表达式。浓度商？②写出反应：2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)的化学平衡常数表达式，并判断K的单位。1、对于一般的反应aA+bBcC+dD当温度一定，达到化学平衡时，其平衡常数表达式：注意：①平衡常数表达式中不包括体和浓度项(因为它们的浓度为常数)，只包括气态物质和溶液中各溶质的浓度。②对于确定的反应，K只随温度变，不因浓度压强而变。先填完课本43页“交流研讨”表格，再做以下填空①对于同一化学反应，由于不同，各反应物、生成物的系数不同，平衡常数的表达式就不同。②对于一个反应，正、逆反应的平衡常数之间关系是互为③平衡常数的单位也与相对应。练习2在2000K时,反应CO(g)+1/2O2(g）CO2（g）的平衡常数为K,则相同温度下反应2CO2（g）2CO(g)+O2（g）的平衡常数为（）A、1/KB、K2C、（1/K）2D、（K）-1/22、平衡常数的应用⑴判断反应可能进行的程度，估计反应的可能性。K越，说明反应进行的越⑵判断反应进行的方向、反应是否达到平衡状态浓度商：对化学反应aA+bBcC+dD的任意状态称为浓度商。符号QK时，反应已达平衡，QK时，反应逆向进行，QK时，反应正向进行练习3已知800°C时，化学反应CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2（g）,K=1试推导在下列浓度下反应进行的方向-3-序号CO（mol./L）H2O（mol./L）CO2（mol./L）H2（mol./L）反应进行方向10.30.50.40.421.00.30.50.630.81.60.71.7练习4、200℃时测得H2(g)+CO2(g)H2O(g)+CO(g)的平衡常数K=2.25。某时刻时各物质的浓度如下表某时刻时的浓度（mol/L）H2CO2H2OCO第1组0.00400.00400.00600.0060第2组0.00500.00500.00500.0050通过计算回答：第1组、第2组反应是否达到平衡状态？若没有达到平衡状态，反应向哪个方向进行？（写出计算步骤）____________________________________课堂反思：【巩固练习】1、关于化学平衡常数的叙述正确的是（）A.温度一定，一个化学反应的平衡常数是一个常数B.浓度商QK，则V正V逆C.对同一化学反应，不管怎样书写化学方程式，平衡常数不变D.温度一定时，对于给定的化学反应，正、逆反应的平衡常数互为倒数2、高温下，某反应达到平衡，平衡常数K＝)()()()(222HcCOcOHcCOc。恒容时，温度升高，H2浓度减小下列说法正确的是()A．该反应是焓变为正值B．恒温恒容下，增大压强，H2浓度一定减小C．升高温度，逆反应速率减小D．该反应化学方程式为CO＋H2OCO2＋H2催化剂高温-4-3、硫酸生产中，SO2催化氧化生成SO3：2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g)某温度下，SO2的平衡转化率(a)与体系总压强(p)的关系如右图所示。根据图示回答下列问题：①将2.0molSO2和1.0molO2置于10L密闭容器中，反应达平衡后，体系总压强为0.10MPa。该反应的平衡常数等于_____。②平衡状态由A变到B时．平衡常数K(A)_______K(B)（填“＞”、“＜”或“＝”）。4.298K时，向某密闭容器中充入N2、O2，发生反应N2(g)+O2(g)2NO(g)达到平衡。①写出该反应的平衡常数表达式；②若298K时，K=1×10-30，测得平衡时N2与O2的浓度均为1mol/L，试求NO的平衡浓度；③保持温度不变，测得反应进行的某一时刻，N2、O2、NO浓度分别为10mol/L、10mol/L、1×10-5mol/L，此时该反应是否达到平衡状态？若要达到平衡，反应应向方向进行。5、恒温下，在容积为2L的恒容密闭容器A中通入1molN2与1molH2的混合气体，发生如下反应：N2(g)+3H2(g)2NH3(g)，△Ｈ＜0，一段时间后，达到平衡，若平衡时氨气的物质的量为0.4mol。（1）此温度时该反应的K值为____。（2）若在此温度下，向另一容积为1L的恒容容器B中按物质的量分别为2mol、1mol、1mol充入N2、H2、NH3，此时,该反应是否处于平衡状态______(填“是”或“否”)，此时若没有达平衡，反应向方向进行。ABP/MPa0.500.100.800.85α-5-第二节化学反应的限度（第2课时）【学习目标】1、理解平衡转化率的涵义2、能够进行平衡转化率的计算。二、平衡转化率(α)1、表达式：对于化学反应aA+bBcC+dD，反应物A的平衡转化率可表示为：α(A)=2、平衡转化率的有关计算关于平衡常数和平衡转化率的计算主要有以下三种类型(1)已知初始浓度和平衡浓度求平衡常数和平衡转化率例1：对于反应2SO2(g)+O2(g)2SO3(g),若在一定温度下，将0.1mol的SO2(g)和0.06molO2(g)注入一体积为2L的密闭容器中，当达到平衡状态时，测得容器中有0.088mol的SO3(g)试求在该温度下（1）此反应的平衡常数。（2）求SO2(g)和O2(g)的平衡转化率解：由例1可知，一个已标明化学方程式的化学反应，在温度一定时虽然只有一个平衡常数，但是不同反应物的平衡转化率可能不同。因此，脱离具体的反应物谈化学平衡转化率是没有意义的。【练习】1.在密闭容器中，将NO2加热到某温度时，可进行如下反应：2NO22NO+O2，在平衡时各物质的浓度分别是：[NO2]=0.06mol/L,[NO]=0.24mol/L,[O2]=0.12mol/L.试求：（1）该温度下反应的平衡常数。（2）开始时NO2的浓度。（3）NO2的转化率。-6-2.在某温度下，已知反应H2(g)＋I2(g)2HI(g)。将H2(g)和I2(g)各0.1mol混合物充入10L的密闭容器中，充分反应达到平衡时，测得[H2]=0.0080mol/L，求：(1)反应的平衡常数(2)其它条件不变，充入的H2(g)和I2(g)各0.2mol,求达平衡时各物质的平衡浓度。(2)已知平衡转化率和初始浓度求平衡常数例2:反应SO2(g)+NO2(g)SO3(g)+NO(g),若在一定温度下，将物质的量浓度均为2mol/L的SO2(g)和NO2(g)注入一密闭容器中，当达到平衡状态时，测得容器中SO2(g)的转化率为50%，试求：在该温度下。（1）此反应的平衡常数。（2）若SO2(g)的初始浓度增大到3mol/L,NO2(g)的初始浓度仍为2mol/L，则SO2(g)、NO2(g)的转化率变为多少？解：(3)已知平衡常数和初始浓度求平衡浓度及转化率。例3.在1200℃时测得下列反应达平衡时,k=2.25.CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g)。若反应从CO2(g)和H2(g)开始，且CO2(g)和H2(g)的初始浓度分别为A、B、C三种情况。。C0(CO2)mol/LC0(H2)mol/LA0.01000.0100B0.01000.0120C0.01000.0080试计算A情况下各物质的平衡浓度及CO2(g)和H2(g)平衡转化率解：-7-将A、B、C组数据计算各物质的平衡浓度和平衡转化率(α)结果分析比较，得出什么结论？（见课本46页表格）化学平衡常数与转化率的区别和联系由化学平衡常数K可以推断反应进行的，K越大，说明反应进行的越，反应物的转化率也越，但K只与有关；转化率也可以表示某一可逆反应进行的，α越大，反应进行的越，但是α与反应物的起始浓度等因素有关，转化率变化了，K变化。【练习】3、在2L的容器中充入1molCO和1molH2O(g),发生反应：CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)800℃时反应达平衡,若k=1.求：（1）CO的平衡浓度和转化率。（2）温度不变，该容器中充入1molCO+2molH2O(g)，CO和H2O(g)的平衡浓度和转化率是多少？（3）温度不变，该容器中充入1molCO+4molH2O(g)，CO和H2O(g)的平衡浓度和转化率是多少？（4）温度不变，要使CO的转化率达到90%，在题干条件下还要充入H2O(g)物质的量为多少？解：课堂反思：-8-巩固练习1、-9-第二节化学反应的限度（第3课时）【学习目标】1、通过实验探究温度、浓度和压强对化学平衡的影响，并能用相关理论加以解释。2、理解勒夏特列原理的含义。一、反应条件对化学平衡的影响1、温度的影响【活动探究】已知2NO2(g)N2O4(g)△H=_57.2kJ·mol-1（）色（）色分别将盛有NO2的烧瓶放在空气、冷水和热水中，持续一段时间直到颜色不再发生变化为止。请观察实验现象，填写下表。序号实验内容实验现象实验结论(平衡移动方向)温度变化混合气体颜色c(NO2)1将充有NO2的烧瓶放入冷水中2将充有NO2的烧瓶放入热水中【概括整合】从实验事实可以看出，降低温度，平衡向生成的方向即热的方向移动；升高温度，平衡向生成的方向即热的方向移动。改变温度，平衡常数发生改变，温度对化学平衡的影响是通过改变平衡常数来实现的。可以利用温度对化学平衡的影响来判断某反应是吸热反应还是放热反应。（注意：温度升高平衡常数增大，温度降低平衡常数减小是错误的，要看反应时吸热还是放热）练习1、化学反应2A+B2C达到平衡后升高温度，C增加，关于此反应说法正确的是A、放热反应B、没有显著热量变化C、吸热反应D、原平衡没有移动2、在体积一定的密闭容器中，进行化学反应CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g),其化学平衡常数和温度的关系如下表：t/℃70080083010001200K0.60.91.01.72.6回答：(1)该反应的化学平衡常数表达式K=(2)该反应为反应(填“吸热”或“放热”).(3)某温度下,平衡浓度符合下式：c(CO2)c(H2)=c(CO)c(H2O)，则此时的温度-10-