1、第第 2 节节 化学反应的限度化学反应的限度 第 1 课时 化学平衡常数 平衡转化率 目标导航 预习导引 1.知道化学平衡常数的概念。 2.运用化学平衡常数对化学反应进行的程度判断。 3.运用化学平衡常数进行浓度及转化率的计算 1.利用化学平衡常数判断化学反应进行的方向及化学反应 的程度。 2.理解化学平衡常数并能运用于对化学反应程度的判断 目标导航 预习导引 一 二 一、化学平衡常数 1.对于化学反应:aA+bBcC+dD K=C D AB。 在温度一定时,K为常数,称为化学平衡常数,简称平衡常数,上式 称为该反应的化学平衡常数表达式。 平衡常数的大小反映了化学反应可能进行的程度,即反应限度
2、, 平衡常数的数值越大,说明反应可以进行得越完全。 对于有纯固体或溶剂参加的反应,它们的浓度为定值,不列入平 衡常数的表达式中。 2.平衡常数表达式与化学方程式的书写方式有关。对于同一化 学反应,由于书写方式不同,各反应物、生成物的系数不同,平衡常 数的表达式就不同。对于给定的化学反应,正、逆反应的平衡常数 互为倒数。平衡常数的单位也与 化学方程式的表示形式一一对应。 目标导航 预习导引 一 二 3.借助平衡常数,可以判断一个化学反应是否达到化学平衡状态。 人们可以通过实测数据计算出反应在某一时刻的浓度商(Q),将其 与平衡常数(K)进行比较,如果二者相等,则说明该反应已经达到平 衡状态。 目
3、标导航 一 二 预习导引 二、平衡转化率 1.用平衡常数表示反应限度有时不够直观,因此在实际应用中,常 用平衡转化率来表示反应限度。对于化学反应:aA+bB cC+dD。 反应物A的转化率可以表示为 也可以用同样的方法表示反应物B的转化率。 2.一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 体的反应物谈化学反应的平衡转化率是没有意义的。反应的平衡 转化率表示在一定温度和一定起始浓度下反应进行的限度。 (A)=A 的初始浓度-A 的平衡浓度 A 的初始浓度 100%=0(A)-A 0(A) 100% 目标导航 一 二 预习导引
4、 预习交流 对于反应aA+bB cC+dD,化学平衡状态与化学平衡常数有 何关系? 答案：化学平衡状态与化学平衡常数的关系:一个确定反应在同 一温度下可有不同的化学平衡状态,但其平衡常数只有一个。 问题导学 即时检测 一 二 一、化学平衡常数 活动与探究 请完成I2(g)+H2(g) 2HI(g)反应的数据表格,并分析其中的规律。 初始浓度/(mol L-1) 平衡浓度/(mol L-1) HI2 H2I2 c0(H2) c0(I2) c0(HI) H2 I2 HI 0.010 67 0.011 96 0 0.001 831 0.003 129 0.017 67 0.011 35 0.009
5、044 0 0.003 560 0.001 250 0.015 59 0.011 34 0.007 510 0 0.004 565 0.000 737 8 0.013 54 0 0 0.004 489 0.000 479 8 0.000 479 8 0.003 531 0 0 0.010 69 0.001 141 0.001 141 0.008 410 54.50 54.62 54.43 54.16 54.33 问题导学 即时检测 一 二 温度不变时, HI2 H2I2为常数;常数 HI2 H2I2与反应的起始浓度大 小无关;常数 HI2 H2I2与正向建立还是逆向建立平衡无关,即与平衡 建立
6、的过程无关。 问题导学 即时检测 一 二 迁移与应用 例1写出下列反应的平衡常数表达式: (1)H2(g)+Br2(g)2HBr(g) (2)NH3(g) 1 2N2(g)+ 3 2H2(g) (3)C(s)+CO2(g)2CO(g) (4)NH4 +(aq)+H2O(l) NH3 H2O(aq)+H+(aq) (5)CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g) 思路点拨书写规范、正确的平衡常数表达式是分析平衡问题的 基础。 对于纯液体、固体或溶剂参加的反应,其浓度不列入平衡常数表 达式中。 依据 aA+bBcC+dD K=C D AB 问题导学 即时检测 一 二 解析：对于反应(2)注意
7、按化学方程式的计量数书写,(3)(4)中 C(s)、H2O(l)不应出现在平衡常数表达式中。 答案：(1)K= HBr2 H2Br2 (2)K= N2 1 2H2 3 2 NH3 (3)K=CO 2 CO2 (4)K= NH3 H2OH+ NH4 + (5)K=CO2H2 COH2O 温馨提示：(1)平衡常数中带入的物质的浓度为平衡浓度,规范书 写用“ ”而不用“c”。 (2)当H2O为气态时,应具有某一浓度,应在平衡常数表达式中出现, 如例1(5);若为液态,其浓度为常数,不在表达式中出现,如例1(4)。 问题导学 即时检测 一 二 迁移训练1写出下列反应的平衡常数表达式: (1)Fe3+(
8、aq)+3H2O(l)Fe(OH)3(s)+3H+(aq) (2)S(s)+O2(g)SO2(g) 答案：(1)K= H+3 Fe3+ (2)K=SO2 O2 思考与交流 对于化学反应aA+bBc C+dD在温度一定的条件下达到化学 平衡状态时,其化学平衡常数如何表示?化学平衡常数有怎样的物 理意义?用它怎样判断化学平衡的移动? 答案：化学平衡常数:K=C D AB。 问题导学 即时检测 一 二 平衡常数的大小反映了化学反应可能进行的程度(即反应限度); 平衡常数的数值越大,说明反应可以进行得越完全。 可以利用平衡常数的值作标准,判断正在进行的可逆反应是否平 衡及不平衡时反应向何方向进行。如:
9、对于可逆反应aA(g)+bB(g) cC(g)+dD(g),在一定温度的任意时刻,反应物与生成物的浓度有如 下关系 ,Q叫该反应的浓度商。比较浓度商Q和平衡 常数K的大小即可判断反应进行的方向。当Q=K时,反应处于平 衡状态;当QK时,反应逆向进行。 Q= (C)(D) (A)(B) 问题导学 即时检测 一 二 迁移与应用 例2已知:2CH3OH(g) CH3OCH3(g)+H2O(g) H=-25 kJ mol- 1某温度下的平衡常数为400。此温度下,在1 L的密闭容器中加入 CH3OH,反应到某时刻测得各组分的物质的量浓度如下: (导学号 52160032) 物质 CH3OH CH3OC
10、H3 H2O c/(mol L-1) 0.8 1.24 1.24 下列说法正确的是( ) A.该反应已达平衡状态 B.该反应未达平衡状态,且向正反应方向进行 C.该反应的平衡常数表达式为: D.增大反应物的起始浓度平衡常数会改变 K=CH3OCH3 CH3OH2 问题导学 即时检测 一 二 解析：该反应中 H2O 为气体,其平衡常数表达式 为:K=CH3OCH3H2O CH3OH2 ,且 K只受温度影响。所以 C、D 都不正确。据 题设条件此时浓度商 Q=(H2)(CH3H3) (CH3)2 = 1.242 0.82 =2.4Q时反应正向进 行,K=Q反应处于平衡状态,KQ时反应逆向进行。正、
11、逆反应的平 衡常数数值互为倒数。K值变化,则反应温度变化,平衡一定移动。 由以上分析可知选项C错误。 答案：C 问题导学 即时检测 1 2 3 4 3.在一定体积的密闭容器中,进行如下化学反应:CO2(g)+H2(g) H2O(g)+CO(g),其化学平衡常数K和温度t的关系如下表: (导学号 52160034) 完成下列问题: (1)该反应的化学平衡常数表达式为K= 。 (2)该反应为 反应(填“吸热”或“放热”)。 (3)能判断该反应是否达到化学平衡状态的依据是 。 A.容器中压强不变 B.混合气体中c(CO)不变 C. v正(H2)=v逆(H2O) D.CO2=CO (4)某温度下,平衡
12、浓度符合下式:CO2H2=COH2O,试判断此时 的温度为 。 t/ 700 800 830 1 000 1 200 K 0.6 0.9 1.0 1.7 2.6 问题导学 即时检测 1 2 3 4 解析：(1)根据化学平衡常数的定义式即可写出K= 。 (2)由表中数据可以看出温度越高,平衡常数越大,说明反应混合物 中CO或水蒸气的浓度越大,即升温平衡向右移动,正反应为吸热反 应。 (3)该反应为物质的量不变的反应,反应过程中压强始终不变,故压 强不变与平衡与否无关。 (4)当CO2H2=COH2O时,K=1,此时的温度由表中数据可知为 830 。 答案：(1) (2)吸热 (3)BC (4)8
13、30 COH2O CO2H2 COH2O CO2H2 问题导学 即时检测 1 2 3 4 4.在密闭容器中,将NO2加热到某温度时,可进行如下反应: (导学号 52160035) 2NO2 2NO+O2,在平衡时各物质的浓度分别是NO2=0.06 mol L-1,NO=0.24 mol L-1,O2=0.12 mol L-1。 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。 解析：(1)平衡时各物质的浓度分别是NO2=0.06 mol L- 1,NO=0.24 mol L-1,O2=0.12 mol L-1,故该温度下反应的平衡常数 为K= NO2O2
14、 NO22 = (0.24mol L-1)20.12mol L-1 (0.06mol L-1)2 =1.92 mol L-1。 问题导学 即时检测 1 2 3 4 (2)设发生反应的NO2的物质的量浓度为c,根据题意知: 2NO2 2NO + O2 转化量:c 0.24 mol L-1 0.12 mol L-1 c=0.24 mol L-1 则开始时NO2的物质的量浓度为0.06 mol L-1+0.24 mol L-1=0.30 mol L-1。 答案：(1)1.92 mol L-1 (2)0.30 mol L-1 (3)80% (3)NO2的转化率= 0(NO2) 100%= 0.24mol L-1 0.30mol L-1 100%=80%。
