2.3化学平衡常数学案(人教版选修4)

金太阳新课标资源网wx.jtyjy.com第1页共6页金太阳新课标资源网wx.jtyjy.com化学平衡常数【课程学习目标】——学习自主化1、通过观察分析图表，了解化学平衡常数的概念，并明确其意义。2、通过自学例题，学会运用化学平衡常数进行相关的计算，如物质的平衡浓度及转化率。〖知识体系图解〗——系统形象化一、化学平衡常数1、定义：在一定温度下，当一个可逆反应达到______时，生成物________与反应物___________的比值是一个常数。这个常数就是该反应的化学平衡常数（简称平衡常数），用________表示2、表达式：对于一般的可逆反应：mA(g)+nBpC(g)+qd(g)，当在一定温度下达到平衡时，K=__________3、特点：K只受_______影响，与反应物或生成物的无关。4、意义：（1）平衡常数的大小反映了化学反应进行的程度①K值越大，说明平衡体系中生成物所占比例_________。它的正向反应进行的程度________，即该反应进行得越_____，反应物的转化率_______。②K值越小，说明平衡体系中生成物所占比例_________，它的正向反应进行的程度_______，即该反应进行的程度越_____，反应物的转化率___________。（2）一般当K＞______时，该反应进行得基本完全。5、反应的的转化率某个指定反应物的转化率=____________________________________〖课堂预习导学〗本部分内容从观察、分析表格中的数据入手，得出化学平衡常数的概念，然后分析其意义及特点，最后通过例题学习化学平衡常数的应用，主要包括化学平衡常数、反应物的转化率的计算等问题。如下图所示：〖课堂预习交流〗----知识问题化一、化学平衡常数【问题探究】观察分析P29图表中的实验数据，你能得出哪些结论？二、使用化学平衡平衡常数应注意的事项1、化学平衡常数表达式：金太阳新课标资源网wx.jtyjy.com第2页共6页金太阳新课标资源网wx.jtyjy.comC(s)+H2O(g)CO(g)+H2(g)，K=Fe2O3(s)+3CO(g)2Fe(s)+3CO2(g)，K=【归纳小结】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2、化学平衡常数表达式的书写①N2(g)+3H2(g)2NH3(g)的平衡常数为K1=__________，②1/2N2(g)+3/2H2(g)NH3(g)的平衡常数为K2=__________，③NH3(g)1/2N2(g)+3/2H2(g)的平衡常数为K3=_____________；【问题思考】通过K1、K2、K3的书写，它们的表达式相同吗？K2与K3之间存在什么关系？三、化学平衡常数的应用1、判断正在进行的可逆反应是处于平衡状态及反应向何方向进行：对于可逆反应：mA(g)+nB(g)pC(g)+qD(g)，在一定的温度下的任意时刻，反应物的浓度和生成物的浓度有如下关系：，Qc是该反应的浓度商。Qc＜K，未达到平衡，反应向进行，Qc＝K，反应处于平衡状态Qc＞K，未达到平衡，反应向进行【温馨提示】化学平衡常数（K）与浓度商（Qc）的表达式相同，但在表达式中各物质的浓度不同，K值中各物质的浓度必须是平衡状态下的浓度，而Qc值中是在任一时刻的浓度。2、利用Ｋ可判断反应的热效应若升高温度，Ｋ值增大，则正反应为反应(填“吸热”或“放热”)。若升高温度，Ｋ值减小，则正反应为反应(填“吸热”或“放热”)。【问题思考】不同温度时，反应:H2(g)+I2(g)2HI(g)，的浓度平衡常数与温度的关系如下：温度623698763化学平衡常数66.954.445.9根据平衡常数随温度的大小变化趋势，可以判断上述可逆反应的正方向是_______反应四、化学平衡常数相关的计算：1、平衡转化率：mA(g)+nB(g)pC(g)+qD(g)反应物A的平衡转化率可表示：)()()()(BcAcDcCcQnmqpC%100)()()(%100)%(00AcAcAcAAAA平的初始浓度的平衡浓度的初始浓度金太阳新课标资源网wx.jtyjy.com第3页共6页金太阳新课标资源网wx.jtyjy.com2、“三段式”分析法：mA(g)+nB(g)pC(g)+qD(g)起始量：ab00变化量：mxnxpxqx平衡量：a-mxb-nxpxqx对于反应物：n(平)=n(始)-n(变)对于生成物：n(平)=n(始)+n(变)〖重点难点探究〗——技能系统化1、考查化学平衡常数的应用例1、在某温度下，在一容积不变的容器中，反应2A(g)＋B(g)2C(g)达到平衡时，A、B和C的物质的量分别为4mol、2mol和4mol，保持温度和体积不变，对平衡混合物中三者的物质的量做如下调整，试用平衡常数分析平衡移动的方向。A．均减半B．均加倍C．均增加1molD．均减少1mol解析：温度不变，化学平衡常数为定值。设容器体积为V，则K＝(4/V)2/[(4/V)2·2/V]＝V/2选项应用分析二者关系向何方向移动AQ＝(2/V)2/[(2/V)2·1/V]＝V＞V/2，Q＞K平衡向逆反应方向移动BQ＝(8/V)2/[(8/V)2·4/V]＝V/4＜V/2Q＜K平衡向正反应方向移动CQ＝(5/V)2/[(5/V)2·3/V]＝V/3＜V/2Q＜K平衡向正反应方向移动DQ＝(3/V)2/[(3/V)2·1/V]＝V＞V/2Q＞K平衡向逆反应方向移动2、考查化学平衡常数与转化率的计算例1、已知一氧化碳与水蒸气的反应为CO+H2O(g)CO2+H2在427℃时的平衡常数是9.4。如果反应开始时，一氧化碳和水蒸气的浓度都是0.01mol/L，计算一氧化碳在此反应条件下的转化率。解析：设CO的消耗浓度为xCO+H2O(g)CO2+H2起始浓度：0.010.0100平衡时浓度：0.01-x0.01-xxx%100%100)%(始平始初始的物质的量的平衡物质的量初始的物质的量nnnAAAA金太阳新课标资源网wx.jtyjy.com第4页共6页金太阳新课标资源网wx.jtyjy.com根据K=c(CO2)·c(H2)/c(CO)·c(H2O)，x2/(0.01-x)2=9.4得X=0.00754故CO的转化率为0.00754/0.01×100%=75.4%【特别提醒】当温度一定时，对于一个可逆反应，化学平衡常数虽然相同，但不同的反应物的平衡转化率可能不同。不能脱离具体的反应物谈平衡转化率。例2、对于反应2SO2(g)+O2(g)2SO3(g),若在一定温度下，将初始浓度为0.4mol/L的SO2(g)和1.0mol/LO2(g)混合注入一密闭容器中，当达到平衡状态时，测得容器中SO2(g)的转化率为80%，试求在该温度下，（1）此反应的平衡常数（2）求SO2(g)、O2(g)、SO3(g)的平衡浓度。解：由题意可得：2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)起始浓度:0.41.00转化浓度:0.4×80％0.160.32平衡时浓度：0.080.840.32则K=c2(SO3)/c2(SO2)·c(O2)=1.9，平衡时的浓度：c[SO2(g)]=0.08mol/L，c[O2(g)]=0.84mol/L，c[SO3(g)]=0.32mol/L。【方法规律】解化学平衡计算题的一般思路：先列出化学反应中各物质的“起始量、转化量、平衡量”(三段式)，然后根据实际情况进行假设、求算。一般来说，物质的转化率经常作为一个中间参量，它是计算化学平衡常数和物质平衡浓度的桥梁。〖课程达标检测〗——能力具体化1．在25℃时，密闭容器中X、Y、Z三种气体的初始浓度和平衡浓度如下表：物质XYZ初始浓度/mol·L-10.10.20平衡浓度/mol·L-10.050.050.1下列说法错误．．的是（）A．反应达到平衡时，X的转化率为50％B．反应可表示为X+3Y2Z，其平衡常数为1600C．增大浓度使平衡向生成Z的方向移动，平衡常数增大D．改变温度可以改变此反应的平衡常数2．氨在国民经济中占有重要的地位，请参与下列探究。（1）已知在400℃时，N2(g)+3H2(g)2NH3(g)△H＜0的K1=0.5400℃时，在0.5L的反应容器中进行合成氨反应，一段时间后，测得N2、H2、NH3的物质金太阳新课标资源网wx.jtyjy.com第5页共6页金太阳新课标资源网wx.jtyjy.com的量分别为2mol、1mol、2mol，则此时反应V(N2)正V(N2)逆（填：＞、＜、＝、不能确定）。（2）已知反应：CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)△H＜0a．该反应在一定条件下达到平衡后，在保证H2浓度不变的情况下，增大容器的体积，试根据平衡常数，判断平衡_____________A．向正反应方向移动B．向逆反应方向移动C．不移动3．在一定温度下，反应1/2H2(g)+1/2X2(g)HX(g)的平衡常数为10。若将1．0mol的HX(g)通入体积为1．0L的密闭容器中，在该温度时HX(g)达到平衡时的转化率为多少?参考答案〖知识体系图解〗——系统形象化1、平衡浓度幂之积浓度幂之积K2、cp(C)·cq(D)/cm(A)·cn(B)3、温度4、（1）①越大越大完全越大②越小越小越小越小（2）1055、[指定反应物的起始浓度—指定反应物的平衡浓度]/指定反应物的起始浓度×100%〖课堂预习交流〗----知识问题化一、化学平衡常数（1）温度不变时，c2(HI)/c(H2)·c(I2)为常数，用K值为表示，K=48.74（2）平衡常数K与反应的起始浓度大小无关（3）平衡常数K与正向建立还是逆向建立平衡无关，即与平衡建立的过程无关。二、使用化学平衡平衡常数应注意的事项1、c[CO(g)]·c[H2(g)]/c[H2O(g)]c3[CO2(g)]/c3[CO(g)]2、c2[NH3(g)]/c[N2(g)]×c3[H2(g)]c[NH3(g)]/c1/2[N2(g)]×c3/2[H2(g)]c1/2[N2(g)]×c3/2[H2(g)]/c[NH3(g)]【问题思考】不相同K2=1/K3三、化学平衡常数的应用1、正反应方向逆反应方向2、吸热放热【问题思考】放热〖课程达标检测〗——能力具体化1、解析：A项，X的转化率=[（0.1-0.05）mol/L]/0.1mol/L×100%=50%，A正确；根据表中数据（0.1－0.05）∶(0.2－0.05)∶(0.1－0)=1∶3∶2，可推导出反应式为X+3Y2Z，金太阳新课标资源网wx.jtyjy.com第6页共6页金太阳新课标资源网wx.jtyjy.com将表格的数据代入平衡常数公式进行计算，可知B正确。C项，平衡常数只受温度影响，与浓度或压强无关，C错。答案：C2．解析：（1）此时体系的QC=c2(NH3)/c(N2).c3(H2)=42/4×23=0.5=K1，故反应处于化学平衡状态，得V(N2)正=V(N2)逆。（2）此反应的平衡常数公式K=c(CH3OH)/c(CO).c2(H2)，H2浓度不变时，增大容器的体积，CH3OH、CO的浓度减小的倍数相同，故K不变，化学平衡不移动，故答案选C。答案：（1）=（2）C3、解析：1/2H2(g)+1/2X2(g)HX(g)的平衡常数K1为10，则HX(g)1/2H2(g)+1/2X2(g)的平衡常数K2为1/10，设HX(g)分解xmol/L，HX(g)1/2H2(g)+1/2X2(g)起始量：100变化量：x1/2x1/2x平衡量：1—x1/2x1/2x则K3=[1/2x·1/2x]/(1—x)=0．1，得x=0．17，故该温度时HX(g)达到平衡的转化率约为17%．