1、-1-第第1 1课时课时化学平衡常数化学平衡常数平衡转化率平衡转化率知识铺垫必备知识正误判断1.化学平衡研究的对象可逆反应 2.化学平衡状态(1)定义:一定条件下的可逆反应,当反应进行到一定程度时,正反应速率和逆反应速率,反应物的浓度和生成物的浓度,我们称为化学平衡状态,简称化学平衡。正反应逆反应同时小于相等不再改变知识铺垫必备知识正误判断(2)建立过程:在一定条件下,把某一可逆反应的反应物加入固定容积的密闭容器中。反应过程如下:以上过程可用下图表示:最大逐渐减小逐渐增大=知识铺垫必备知识正误判断(3)平衡特点:可逆=浓度或百分含量知识铺垫必备知识正误判断一、化学平衡常数1.定义:在一定温度下
2、,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.表达式对反应:aA(g)+bB(g)cC(g)+dD(g),平衡常数K=。例如,一定温度下反应H2(g)+I2(g)2HI(g)的化学平衡常数K=。3.意义:K值越大,表示反应进行的程度,反应物转化率。一般地,K105(或106)时,认为该反应进行得较完全了。4.影响因素:平衡常数K只受影响,与反应物和生成物的浓度无关。平衡状态浓度幂之积浓度幂之积K 越大越大温度知识铺垫必备知识正误判断二、平衡转化率1.定义:平衡转化率是指平衡时已转化了的某反应物的物质的量与转化前该反应物的物
3、质的量之比。2.表达式:对于反应aA(g)+bB(g)cC(g)+dD(g),反应物A的平衡转化率可以表示为知识铺垫必备知识正误判断判断下列说法是否正确,正确的打“”,错误的打“”。(1)平衡常数表达式中,可以是物质的任一浓度。()(2)催化剂既能改变速率常数,也能改变化学平衡常数。()(3)对于同一可逆反应,升高温度,则化学平衡常数增大。()(4)增大反应物的浓度,平衡正向移动,化学平衡常数增大。()(5)可逆反应中反应物的转化率不能达到100%。() 探究一探究二探究三素养脉络随堂检测化学平衡状态的判断标志化学平衡状态的判断标志问题探究问题探究1.化学反应达到平衡时,反应是否停止了?2.若
4、反应体系的总压强不变,该可逆反应一定达平衡了吗?3.若某可逆反应体系的气体密度不变,该可逆反应达平衡了吗?提示:化学平衡是动态平衡,化学反应达到平衡时反应仍在进行,此时正、逆反应速率相等,但是不等于零。提示:不一定。对反应前后气体体积相等的反应,压强不变不能作为反应达到平衡的判据。提示:不一定。若该可逆反应体系中的物质都是气体,且容器体积不变,则密度始终不变,因此密度不变不能作为反应达到平衡的判据。探究一探究二探究三素养脉络随堂检测深化拓展深化拓展化学平衡状态的判断探究一探究二探究三素养脉络随堂检测探究一探究二探究三素养脉络随堂检测探究一探究二探究三素养脉络随堂检测素能应用素能应用典例典例1可
5、逆反应2NO2(g)2NO(g)+O2(g)在恒容的密闭容器中进行,该反应达到平衡状态的标志是 ()单位时间内生成nmolO2的同时生成2nmolNO2单位时间内生成nmolO2的同时生成2nmolNO用NO2、NO、O2表示的反应速率之比为2 2 1的状态混合气体的颜色不再改变的状态混合气体的密度不再改变的状态混合气体的压强不再改变的状态混合气体的平均相对分子质量不再改变的状态A.B.C.D.全部探究一探究二探究三素养脉络随堂检测答案:A解析:依据v(正)=v(逆)0判断:单位时间内生成nmolO2的同时必消耗2nmolNO2,则同时生成2nmolNO2能说明反应已达到平衡;描述的均是正反应
6、速率,无法判断;无法说明反应达到平衡;NO2(红棕色)为有颜色的气体,颜色不变能说明反应体系中NO2的浓度不变,说明反应已达到平衡;根据=,反应前后的m、V均不变,则也不变,因此密度不变不能说明反应达到平衡;题给反应是一个反应前后气体分子数发生改变的反应,则压强不变、相对分子质量不变均能说明反应已达平衡。探究一探究二探究三素养脉络随堂检测规律方法规律方法 判断化学平衡状态的方法“正逆相等,变量不变”探究一探究二探究三素养脉络随堂检测变式训练变式训练1下列说法可以证明反应H2(g)+I2(g)2HI(g)已达平衡状态的是(填序号)。单位时间内生成nmolH2的同时,生成nmolHI一个HH键断裂
7、的同时有两个HI键断裂百分含量w(HI)=w(I2)反应速率v(H2)=v(I2)=v(HI)c(HI) c(H2) c(I2)=2 1 1体积一定时,某一生成物浓度不再变化温度和体积一定时,容器内压强不再变化条件一定,混合气体的平均相对分子质量不再变化温度和体积一定时,混合气体颜色不再变化压强一定时,混合气体的密度不再变化答案:解析:对于反应前后气体分子总数相等的可逆反应,可从化学反应速率、化学键断裂、物质的量浓度、转化率、颜色、温度等方面判断反应是否达到平衡状态。探究一探究二探究三素养脉络随堂检测化学平衡常数表达式的书写与应用化学平衡常数表达式的书写与应用问题探究问题探究化学平衡常数与化学
8、方程式书写形式有什么关系?提示:(1)正、逆反应的平衡常数互为倒数。(2)若化学方程式中各物质的化学式前的系数都扩大至原来的n倍,则化学平衡常数变为原来的n次幂。(3)两个化学方程式相加得到新的化学方程式,新化学方程式对应反应的化学平衡常数是原来两个化学方程式对应反应平衡常数的乘积。探究一探究二探究三素养脉络随堂检测深化拓展深化拓展1.化学平衡常数表达式的书写及注意事项探究一探究二探究三素养脉络随堂检测(2)化学平衡常数是指某一具体反应的平衡常数,化学反应方向改变或化学式前的系数改变,化学平衡常数均发生改变。举例如下:(3)注意事项。K值越大,反应物的转化率越高,正反应进行的程度越大。K只受温
9、度影响,与反应物或生成物的浓度变化无关。催化剂能加快化学反应速率,但对化学平衡常数无影响。探究一探究二探究三素养脉络随堂检测2.化学平衡常数的应用(1)判断可逆反应进行的程度。K值大,说明反应进行的程度大,反应物的转化率高;K值小,说明反应进行的程度小,反应物的转化率低。(2)判断化学反应进行的方向。探究一探究二探究三素养脉络随堂检测(3)判断可逆反应的热效应。探究一探究二探究三素养脉络随堂检测素能应用素能应用典例典例2在一定温度下,在1L的密闭容器中发生反应:C(s)+H2O(g)CO(g)+H2(g),平衡时测得C、H2O、CO、H2的物质的量都为0.1mol。(1)该反应的平衡常数K=。
10、(2)若升高平衡体系的温度,该反应的平衡常数会增大,则该反应的H(填“”或“(3)向逆反应方向进行向正反应方向进行探究一探究二探究三素养脉络随堂检测变式训练变式训练2在一定体积的密闭容器中,进行如下化学反应:CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g),其化学平衡常数K和温度T的关系如表所示:回答下列问题:(1)该反应的化学平衡常数表达式为K=。(2)该反应为(填“吸热”或“放热”)反应。(3)某温度下,平衡浓度符合下式:c平(CO2)c平(H2)=c平(CO)c平(H2O),试判断此时的温度为。(4)在800时,发生上述反应,某一时刻测得容器内各物质的浓度分别为c(CO2)=2molL-
11、1,c(H2)=1.5molL-1,c(CO)=1molL-1,c(H2O)=3molL-1,则正、逆反应速率的比较为v(正)(填“”“0。某温度下,反应物的初始浓度分别为:c始(M)=2molL-1,c始(N)=4.8molL-1。1.若达到平衡后,M的转化率为60%,此时N的转化率为多少?该反应的平衡常数为多少?探究一探究二探究三素养脉络随堂检测2.若升高反应温度,该反应的平衡移动吗?M的转化率变化吗?若在温度不变时加入一定量的N,M的转化率变化吗?K如何变化?提示:该反应为吸热反应,升高温度,化学平衡向正反应方向移动,M的转化率增大;若加入一定量的N,化学平衡向正反应方向移动,M的转化率
12、增大,K不变。探究一探究二探究三素养脉络随堂检测深化拓展深化拓展1.常用解题模式“三段式”如反应aA(g)+bB(g)cC(g)+dD(g),若A、B起始物质的量浓度分别为amolL-1、bmolL-1,达到平衡后消耗A的物质的量浓度为axmolL-1。aA(g)+bB(g)cC(g)+dD(g)初始浓度/(molL-1)ab00转化浓度/(molL-1)axbx cxdx平衡浓度/(molL-1)a-axb-bxcxdx探究一探究二探究三素养脉络随堂检测2.明确三个量的关系(1)三个量:起始量、变化量、平衡量。(2)三个关系:对于同一反应物,起始量-变化量=平衡量。对于同一生成物,起始量+变
13、化量=平衡量。各物质的转化量之比等于化学方程式中各物质的化学式前面的系数之比。探究一探究二探究三素养脉络随堂检测3.掌握四个公式 探究一探究二探究三素养脉络随堂检测素能应用素能应用典例典例3氢气是一种清洁能源。可由CO和水蒸气反应制备,其能量变化如下图所示。(1)上述反应为可逆反应。在800时,若CO的起始浓度为2.0molL-1,水蒸气的起始浓度为3.0molL-1,达到化学平衡状态后,测得CO2的浓度为1.2molL-1,则此反应的平衡常数为,随着温度升高,该反应的化学平衡常数的变化趋势是。探究一探究二探究三素养脉络随堂检测(2)某温度下,上述反应的平衡常数为K=。该温度下在甲、乙、丙三个
14、恒容密闭容器中投入H2O(g)和CO(g),其起始浓度如下表所示。下列判断不正确的是(填字母)。A.反应开始时,丙中的反应速率最快,甲中的反应速率最慢B.平衡时,甲中和丙中H2O的转化率均是25%C.平衡时,丙中c平(CO2)是甲中的2倍,是0.015molL-1D.平衡时,乙中H2O的转化率大于25%探究一探究二探究三素养脉络随堂检测答案:(1)1减小(2)CD解析:(1)根据“三段式”分析:由于该反应为放热反应,升高温度时平衡常数减小。探究一探究二探究三素养脉络随堂检测(2)甲容器中反应物的浓度最小,丙容器中反应物的浓度最大,A正确;设平衡时甲中H2O的转化率为x,丙相当于甲中压强增大一倍
15、,平衡不移动,因而丙中H2O的转化率仍为25%,B正确;丙中c平(CO2)=0.01molL-125%2=0.005molL-1,C错误;乙相当于在甲的基础上增大水蒸气的浓度,平衡正向移动,CO的转化率增大,但H2O的转化率减小,因而其转化率小于25%,D错误。探究一探究二探究三素养脉络随堂检测规律方法规律方法 有关平衡常数(K)、转化率的解题思路(1)巧设未知数:具体题目要具体分析,灵活设立,一般设某物质的转化量为x。(2)确定三个量:列出各物质的起始量、转化量及平衡量。(3)解决各问题:明确了“始”“变”“平”三个量的具体数值,再根据相应关系求平衡时某成分的浓度、反应物的转化率等。探究一探
16、究二探究三素养脉络随堂检测变式训练变式训练3H2S与CO2在高温下发生反应:H2S(g)+CO2(g)COS(g)+H2O(g)。在610K时,将0.10molCO2与0.40molH2S充入2.5L的空钢瓶中,反应达到平衡后水的物质的量分数为0.02。(1)H2S的平衡转化率1=%,该反应平衡常数K=。(2)在620K重复实验,平衡后水的物质的量分数为0.03,H2S的转化率21,该反应的H(填“”“(3)B解析:(1)设平衡时转化的H2S的物质的量为x,根据“三段式”分析:探究一探究二探究三素养脉络随堂检测(2)升高温度后水的物质的量分数增大,H2S的转化率增大,平衡右移,则题给反应是吸热
17、反应,H0。(3)两种反应物,增大一种反应物浓度,平衡右移,自身转化率减小,另一反应物转化率增大。探究一探究二探究三素养脉络随堂检测探究一探究二探究三素养脉络随堂检测1.下列关于某一化学反应的平衡常数的说法中,正确的是 ()A.与该反应的压强有关B.与反应的温度有关,还与反应本身有关C.与化学反应本身和温度有关,并且会受到起始浓度的影响D.只与化学反应本身有关,与其他条件都无关答案:B解析:平衡常数与反应温度、方程式的书写等有关,但与起始浓度、压强无关。探究一探究二探究三素养脉络随堂检测2.在相同的温度下,已知反应:N2(g)+O2(g)2NO(g)的平衡常数为3.8410-11;2SO2+O
18、22SO3的平衡常数为3.101026(molL-1)-1。则在该温度下,两个化学反应的反应程度之间的关系为()A.B.C.=D.不能确定答案:B解析:平衡常数的大小能表示化学反应可能进行的程度(即反应限度),平衡常数越大,表示反应进行得越彻底。题中给出的两个化学反应,反应进行的程度很小,而反应进行的程度很大。因此,B项正确。探究一探究二探究三素养脉络随堂检测3.在一个6L的密闭容器中放入3molX和2molY,在一定条件下发生反应4X(g)+3Y(g)2Q(g)+nR(g),达到平衡后,容器内的压强比原来增加5%,X浓度减小,则该反应化学方程式中的n值是()A.3B.4C.5D.6答案:D解
19、析:平衡体系存在于一个恒容的容器中,根据阿伏加德罗定律可知气体的物质的量之比等于压强之比。压强比原来增加5%,说明物质的量比原来增加5%,初始时有3molX和2molY,X浓度减小,说明反应中消耗X的物质的量为1mol,根据方程式由差量法可知,当消耗4molX时,气体物质的量增加(2mol+nmol)-(4mol+3mol)=(n-5)mol,所以=(2+3)5%,解得n=6。探究一探究二探究三素养脉络随堂检测4.工业合成氨的反应为N2(g)+3H2(g)2NH3(g),设在容积为2.0L的密闭容器中充入0.60molN2(g)和1.60molH2(g),反应在一定条件下达到平衡时,NH3的物
20、质的量分数(NH3的物质的量与反应体系中总的物质的量之比)为。计算:(1)该条件下N2的平衡转化率为。(2)该条件下反应2NH3(g)N2(g)+3H2(g)的平衡常数为。答案:(1)66.7%(2)0.005mol2L-2探究一探究二探究三素养脉络随堂检测解析:设平衡时N2转化的物质的量浓度为xmolL-1,根据“三段式”分析:探究一探究二探究三素养脉络随堂检测5.已知反应SO2(g)+NO2(g)SO3(g)+NO(g),若在一定温度下,将物质的量浓度均为2molL-1的SO2(g)和NO2(g)注入一密闭容器中,当反应达到平衡状态时,测得容器中SO2(g)的转化率为50%,试求:(1)在
21、上述温度下该反应的平衡常数。(2)在上述温度下,若SO2(g)的初始浓度增大到3molL-1,NO2(g)的初始浓度仍为2molL-1,试求达到新化学平衡时各物质的浓度。探究一探究二探究三素养脉络随堂检测答案:(1)1(2)c平(SO3)=c平(NO)=1.2molL-1,c平(SO2)=1.8molL-1,c平(NO2)=0.8molL-1解析:(1)设平衡时SO2的浓度为xmolL-1,则:探究一探究二探究三素养脉络随堂检测(2)设达新平衡时NO的浓度为ymolL-1,则:平衡时各物质的浓度:c平(SO2)=3molL-1-1.2molL-1=1.8molL-1,c平(NO2)=2molL-1-1.2molL-1=0.8molL-1,c平(SO3)=c平(NO)=1.2molL-1。
