2015-2016学年高中化学234化学平衡常数课件新人教版选修4

第4课时化学平衡常数首页XINZHIDAOXUE新知导学ZHONGNANTANJIU重难探究DANGTANGJIANCE当堂检测学习目标思维脉络1.知道化学平衡常数的含义,会写化学平衡常数表达式。2.会利用化学平衡常数进行反应程度的判断。3.能利用化学平衡常数进行简单计算。XINZHIDAOXUE新知导学首页ZHONGNANTANJIU重难探究DANGTANGJIANCE当堂检测化学平衡常数1.定义在一定温度下,当一个可逆反应达到化学平衡状态时,生成物浓度幂之积与反应物浓度幂之积的比值是一个常数(简称平衡常数),用符号K表示。2.表达式对于一般的可逆反应mA(g)+nB(g)pC(g)+qD(g),在一定温度下,K=𝑐𝑝(C)·𝑐𝑞(D)𝑐𝑚(A)·𝑐𝑛(B)。3.意义(1)K值越大,说明正反应进行的程度越大,反应物的转化率越大;反之,反应物转化越不完全,转化率就越小。(2)K只受温度影响,与反应物或生成物的浓度变化无关。XINZHIDAOXUE新知导学首页ZHONGNANTANJIU重难探究DANGTANGJIANCE当堂检测练一练在某温度下,可逆反应mA(g)+nB(g)pC(g)+qD(g)的平衡常数为K,下列说法中正确的是()A.增加A的量,A的浓度增加,达到新平衡时K值增大B.升高温度,K值不一定发生变化C.K越大,说明该反应的进行程度越大,转化率越高D.该反应的K=𝑐𝑚(A)+𝑐𝑛(B)𝑐𝑝(C)+𝑐𝑞(D)答案:CXINZHIDAOXUE新知导学首页ZHONGNANTANJIU重难探究DANGTANGJIANCE当堂检测4.反应物的转化率某指定反应物的转化率为Δ𝑛𝑛始×100%=Δ𝑐𝑐始×100%。ZHONGNANTANJIU重难探究首页XINZHIDAOXUE新知导学DANGTANGJIANCE当堂检测探究一探究二探究一化学平衡常数问题导引反应1:可逆反应N2+3H22NH3是工业上合成氨的重要反应。该反应正向为放热反应。反应过程中,反应物和产物均为气态。反应2:可逆反应:C(s)+H2O(g)CO(g)+H2(g)。这是利用碳单质制取水煤气的重要反应。1.对于反应1,若保持其他条件不变,分别升高温度、增大N2的浓度,平衡如何移动?平衡常数K如何变化?提示升高温度,平衡向逆反应方向移动,K减小;增大N2的浓度,平衡向正反应方向移动,但K保持不变。2.反应2的平衡常数的表达式是什么?对于反应2,若保持其他条件不变,升高温度,K值增大,该反应是吸热反应还是放热反应?提示K=𝑐(CO)·𝑐(H2)𝑐(H2𝑂);升高温度K值增大,说明化学平衡向正反应方向移动,则该反应为吸热反应。ZHONGNANTANJIU重难探究首页XINZHIDAOXUE新知导学DANGTANGJIANCE当堂检测探究一探究二名师精讲1.使用化学平衡常数应注意的问题(1)化学平衡常数只与温度有关,与反应物或生成物的浓度无关。(2)反应物或生成物中有固体或纯液体存在时,由于其浓度可看作“1”而不代入公式。(3)化学平衡常数是指某一具体反应的平衡常数。①若反应方向改变,则平衡常数改变。②若化学方程式中各物质的化学计量数等倍扩大或缩小,尽管是同一反应,平衡常数也会改变。如N2+3H22NH3,K=a则有:2NH3N2+3H2,K'=1𝑎。12N2+32H2NH3,K″=𝑎。ZHONGNANTANJIU重难探究首页XINZHIDAOXUE新知导学DANGTANGJIANCE当堂检测探究一探究二2.化学平衡常数的应用(1)判断平衡移动的方向:对于一般的可逆反应mA(g)+nB(g)pC(g)+qD(g),在任意状态时,生成物与反应物的浓度幂之积的比值称为浓度商Qc,即Qc=𝑐𝑝(C)·𝑐𝑞(D)𝑐𝑚(A)·𝑐𝑛(B),则𝑄c𝐾,反应向正反应方向进行𝑄c=𝐾,反应处于平衡状态𝑄c𝐾,反应向逆反应方向进行(2)判断反应的热效应:若升高温度,K值增大,则正反应为吸热反应;若升高温度,K值减小,则正反应为放热反应。ZHONGNANTANJIU重难探究首页XINZHIDAOXUE新知导学DANGTANGJIANCE当堂检测探究一探究二例题1PCl5的热分解反应如下:PCl5(g)PCl3(g)+Cl2(g)。(1)写出反应的平衡常数表达式。(2)已知某温度下,在容积为10.0L的密闭容器中充入2.00molPCl5,达到平衡后,测得容器内PCl3的浓度为0.150mol·L-1。计算该温度下的平衡常数。ZHONGNANTANJIU重难探究首页XINZHIDAOXUE新知导学DANGTANGJIANCE当堂检测探究一探究二解析:(1)根据反应的化学方程式可以写出该反应的平衡常数K=𝑐(PCl3)·𝑐(Cl2)𝑐(PCl5)。(2)设达到平衡时消耗的PCl5的物质的量为x,生成Cl2的物质的量为y。PCl5PCl3+Cl2起始物质的量2mol00转化物质的量x1.5moly平衡物质的量2mol-x1.5moly则x=1.5mol,y=1.5mol则K=1.5mol10.0L×1.5mol10.0L2mol-1.5mol10.0L=0.45mol·L-1答案:(1)K=𝑐(PCl3)·𝑐(Cl2)𝑐(PCl5)(2)0.45mol·L-1ZHONGNANTANJIU重难探究首页XINZHIDAOXUE新知导学DANGTANGJIANCE当堂检测探究一探究二􀎥变式训练􀎥人体血液内的血红蛋白(Hb)易与O2结合生成HbO2,因此具有输氧能力。CO吸入肺中发生反应:CO+HbO2O2+HbCO,37℃时,该反应的平衡常数K=220。HbCO的浓度达到HbO2浓度的0.02倍时,会使人智力受损。据此,下列结论错误的是()A.CO与HbO2反应的平衡常数K=𝑐(O2)·𝑐(HbCO)𝑐(CO)·𝑐(HbO2)B.人体吸入的CO越多,与血红蛋白结合的O2越少C.当吸入的CO与O2浓度之比大于或等于0.02时,人的智力才会受损D.把CO中毒的病人放高压氧舱中解毒,其原理是使上述平衡向左移动ZHONGNANTANJIU重难探究首页XINZHIDAOXUE新知导学DANGTANGJIANCE当堂检测探究一探究二解析:由平衡常数的定义可知该反应的平衡常数K=𝑐(O2)·𝑐(HbCO)𝑐(CO)·𝑐(HbO2),由平衡移动原理可知吸入CO越多,平衡向右移动,与血红蛋白结合的O2越少;把病人放高压氧舱中,则平衡向左移动,释放出CO,故可解毒,A、B、D项均正确。C项,由平衡常数表达式可知,人智力受损时:220=𝑐(O2)𝑐(CO)×0.02,即𝑐(CO)𝑐(O2)=0.02220,故C项错误。答案:CZHONGNANTANJIU重难探究首页XINZHIDAOXUE新知导学DANGTANGJIANCE当堂检测探究二化学平衡的有关计算问题导引一定温度下的密闭容器中存在如下反应:2SO2(g)+O2(g)2SO3(g),知c始(SO2)=0.4mol·L-1,c始(O2)=1mol·L-1,经测定该反应在该温度下的平衡常数K=19,试判断:当SO2转化率为50%时,该反应是否达到平衡状态?若未达到,向哪个方向进行?提示2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)初始浓度/(mol·L-1)0.410转化浓度/(mol·L-1)0.20.10.2平衡浓度/(mol·L-1)0.20.90.2此时:Qc=𝑐2(SO3)𝑐2(SO2)·𝑐(O2)=1.1119。可知当SO2转化率为50%时,反应未达平衡状态,反应向正反应方向进行。探究一探究二ZHONGNANTANJIU重难探究首页XINZHIDAOXUE新知导学DANGTANGJIANCE当堂检测探究一探究二名师精讲化学平衡的有关计算1.有关化学平衡的计算,可采用“三段式法”求解。所谓“三段式”就是“起始”、“转化”、“平衡”三个阶段。在解题时,给每一种反应物或生成物填上或计算出这三个阶段的物质的量或浓度。未知的量可设为未知数,最后根据题目要求列出方程求解。2.主要计算类型:①化学平衡常数的有关计算;②转化率的有关计算;③反应中某组分的量的求算。ZHONGNANTANJIU重难探究首页XINZHIDAOXUE新知导学DANGTANGJIANCE当堂检测探究一探究二3.平衡转化率(1)定义:平衡时已转化的某反应物的量与转化前该反应物的量之比。(2)对于可逆反应:mA(g)+nB(g)pC(g)+qD(g)反应物A的平衡转化率(该条件最大转化率)可表示为:α(A)=A的初始浓度-A的平衡浓度A的初始浓度×100%=𝑐0(A)-𝑐(A)𝑐0(A)×100%(3)对于有多种物质参加的反应,如mA(g)+nB(g)pC(g)+qD(g),增大A的浓度,B的转化率一定增大,而A的转化率一般是减小。4.产物的产率=实际生成产物的量理论可得产物的量×100%(产物的量包括物质的量、质量、气体体积、浓度)ZHONGNANTANJIU重难探究首页XINZHIDAOXUE新知导学DANGTANGJIANCE当堂检测探究一探究二例题2化学反应2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)是硫酸工业的基本反应。将0.050molSO2(g)和0.030molO2(g)加入体积为1.0L的密闭反应器并置于温度为850K的恒温环境中,达到化学平衡后测得反应器中有0.044molSO3(g),求850K时该反应的平衡常数及SO2、O2的平衡转化率。ZHONGNANTANJIU重难探究首页XINZHIDAOXUE新知导学DANGTANGJIANCE当堂检测探究一探究二解析:2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)初始浓度/(mol·L-1)0.0500.0300转化浓度/(mol·L-1)0.0440.0220.044平衡浓度/(mol·L-1)0.0060.0080.044K=𝑐2(SO3)𝑐2(SO2)·𝑐(O2)=(0.044)2(0.006)2×0.008=6.7×103SO2的转化率为:α(SO2)=0.044mol·L-10.050mol·L-1×100%=88%。O2的转化率为:α(O2)=0.022mol·L-10.030mol·L-1×100%=73.3%。答案:K=6.7×103,α(SO2)=88%,α(O2)=73.3%。DANGTANGJIANCE当堂检测首页XINZHIDAOXUE新知导学ZHONGNANTANJIU重难探究1234561.下列关于平衡常数K的说法中,正确的是()①平衡常数K只与反应本身及温度有关②改变反应物浓度或生成物浓度都会改变平衡常数K③加入催化剂不改变平衡常数K④平衡常数K只与温度有关,与反应的本身及浓度、压强无关A.①②B.②③C.③④D.①③解析:平衡常数K是一个温度常数,只与反应本身及温度有关,催化剂不能改变化学平衡,故加入催化剂不改变平衡常数K。答案:DDANGTANGJIANCE当堂检测首页XINZHIDAOXUE新知导学ZHONGNANTANJIU重难探究1234562.对于3Fe(s)+4H2O(g)Fe3O4(s)+4H2(g),反应的化学平衡常数的表达式为()A.K=𝑐(Fe3O4)·𝑐(H2)𝑐(Fe)·𝑐(H2𝑂)B.K=𝑐(Fe3O4)·[𝑐(H2)]4𝑐(Fe)·[𝑐(H2𝑂)]4C.K=[𝑐(H2𝑂)]4[𝑐(H2)]4D.K=[𝑐(H2)]4[𝑐(H2𝑂)]4解析:化学平衡常数是生成物浓度幂之积与反应物浓度幂之积的比值,但固体浓度视为1,不写入平衡常数的计算式中。答案:DDANGTANGJIANCE当堂检测首页XINZHIDAOXUE新知导学ZHONGNANTANJIU重难探究1234563.将固体NH4I置于密闭容器中,在一定温度下发生下列反应:①NH4I(s)NH3(g)+HI(g);②2HI(g)H2(g)+I2(g)达到平