高中化学-选修四-第二章-第三节-第三课时-化学平衡常数-课件-新人教版

第3课时化学平衡常数基础自主学案自主学习一、含义在一定温度下，当一个可逆反应达到________状态时，生成物___________与反应物____________的比值是一个常数(简称________)，用符号“__”表示。化学平衡浓度幂之积浓度幂之积平衡常数KcpC·cqDcmA·cnB二、表达式对于一般的可逆反应：mA(g)＋nB(g)pC(g)＋qD(g)，当在一定温度下达到化学平衡状态时，平衡常数的表达式为：K＝___________________。思考感悟1．怎样理解“化学平衡常数与反应物、生成物的浓度无关”？【提示】化学平衡常数是指在一定温度下，可逆反应无论从正反应开始，还是从逆反应开始，也无论反应物起始的浓度是大还是小，最后都能达到平衡，这时各生成物浓度幂的乘积除以各反应物浓度幂的乘积所得的比值是个常数，用K表示。例如：mA＋nBpC＋qD，K＝cpC·cqDcmA·cnB(式中各浓度均为平衡浓度)。化学平衡常数是一个常数，只要温度不变，一个具体的可逆反应就对应一个具体的常数值。三、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_____；反之就越不完全，转化率就_____。(2)K只受_____影响，与反应物或生成物的_____变化无关。四、反应物的转化率某指定反应物的转化率＝Δnn始×100%＝Δcc始×100%。越大越小温度浓度思考感悟2．升高温度，K值一定增大吗？【提示】不一定，K只受温度影响，当温度不变时，K值不变；温度升高时，对ΔH0的反应，K值变小；ΔH0的反应，K值增大。如果由于浓度、压强的改变而引起化学平衡的移动，但温度恒定，则K值一定不变。自主体验1．写出下列各反应的平衡常数表达式。(1)2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g)(2)CaCO3(s)CO2(g)＋CaO(s)(3)FeCl3(aq)＋3KSCN(aq)Fe(SCN)3(aq)＋3KCl(aq)解析：反应物或生成物中有固体或纯液体时，其浓度可看作“1”，不代入公式，只代入气体或溶液中溶质的浓度。答案：(1)K＝c2SO3c2SO2·cO2(2)K＝c(CO2)(3)K＝c3KCl·c[FeSCN3]c3KSCN·cFeCl32．对于反应mA(g)＋nB(g)pC(g)＋qD(g)随温度的升高其反应的平衡常数有以下变化，则Ⅰ和Ⅱ两种情况________是吸热，________是放热(填“Ⅰ”或“Ⅱ”)。解析：Ⅰ中曲线走势表明：随着温度的升高，平衡常数逐渐增大，说明正反应进行的程度越大，即反应向正方向移动，正反应是吸热反应，同理可得Ⅱ为放热。答案：ⅠⅡ3．(2011年河北秦皇岛高二检测)2000K时，反应CO(g)＋12O22(g)的平衡常数为K，则相同温度下反应2CO2＋O2(g)的平衡常数K′为()A.1KB．K2C.1K2D.121K解析：选C。CO(g)＋12O2(g)CO2(g)平衡常数K＝2122(CO)(CO)(O)ccc反应2CO2(g)2CO(g)＋O2(g)的平衡常数K′＝c2CO·cO2c2CO2＝[cCO·c12O2cCO2]2＝[1K]2＝1K2。课堂互动讲练化学平衡常数使用注意事项及应用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变化无关。(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＋3H23K＝a则有：2NH32＋3H2K′＝1/a12N2＋32H23K″＝a122．化学平衡常数的应用(1)判断反应进行的程度K值越大，说明平衡体系中生成物所占的比例越大，正向反应进行的程度越大，即该反应进行得越完全，反应物转化率越大；反之，就越不完全，转化率就越小。(2)利用K可判断反应的热效应若升高温度，K值增大，则正反应为吸热反应；若升高温度，K值减小，则正反应为放热反应。(3)计算转化率依据起始浓度(或平衡浓度)和平衡常数可以计算平衡浓度(或起始浓度)，从而计算反应物的转化率。(4)判断平衡移动方向利用平衡常数可从定量的角度解释恒温下浓度、压强对化学平衡移动的影响。对于可逆反应mA(g)＋npC(g)＋qD(g)在任意状态下，生成物的浓度和反应物的浓度之间的关系用Qc＝cpC·cqDcmA·cnB表示，则：当Qc＝K时，反应处于平衡状态；当Qc＜K时，反应向正反应方向进行；当Qc＞K时，反应向逆反应方向进行。特别提醒：(1)化学平衡常数表达式中各物质的浓度必须是平衡状态下的浓度，不能用任一时刻的浓度值。(2)化学平衡常数不表示反应的快慢，即化学反应速率快，K值不一定大。(3)使用催化剂能改变化学反应速率，但不会改变化学平衡常数。例1(2011年北京朝阳区模拟)(Ⅰ)已知在448℃时，反应H2(g)＋I2的平衡常数K1为49，则该温度下反应2(g)＋I2(g)的平衡常数K2为________；反应12H2(g)＋12I2的平衡常数K3为________。(Ⅱ)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的关系如下表所示：t/℃70080083010001200K0.60.91.01.72.6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________反应(填“吸热”或“放热”)。(3)能判断该反应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(H2)正＝v(H2O)逆D．c(CO2)＝c(CO)(4)某温度下，平衡浓度符合下式：c(CO2)·c(H2)＝c(CO)·c(H2O)，试判断此时的温度为________℃。(5)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)为2mol/L，c(H2)为1.5mol/L，c(CO)为1mol/L，c(H2O)为3mol/L，则下一时刻，反应向________(填“正向”或“逆向”)进行。【思路点拨】解答本题要注意以下两点：(1)根据反应方向以及方程式中化学计量数的变化确定平衡常数的变化。(2)根据K随温度的变化判断反应特点，根据Qc与K的大小判断反应方向。【解析】(Ⅰ)第2个反应与第1个反应互为正逆反应，平衡常数互为倒数关系，第3个反应的化学计量数与第1个反应相比，缩小为一半，平衡常数也会发生变化，得K3＝121K。(Ⅱ)通过表中K和温度t的关系可知，温度越高，K值越大，反应向正向进行的程度越大，说明正向反应为吸热反应。当c(CO2)·c(H2)＝c(CO)·c(H2O)时，K＝1.0，此时温度由表中数据可知为830℃。判断反应进行的方向时，可根据Qc与K的大小关系判断，此时刻下，Qc＝cCO·cH2OcCO2·cH2＝1mol/L×3mol/L2mol/L×1.5mol/L＝1＞0.9，所以反应向逆反应方向进行。【答案】(Ⅰ)1497(Ⅱ)(1)cCO·cH2OcCO2·cH2(2)吸热(3)BC(4)830(5)逆向变式训练1碘钨灯比白炽灯使用寿命长。灯管内封存的少量碘与使用过程中沉积在管壁上的钨可以发生反应：W(s)＋I2(g)T1T2WI2(g)ΔH0(温度T1T2)。下列说法正确的是(双选)()A．灯管工作时，扩散到灯丝附近高温区的WI2(g)会分解出W，W重新沉积到灯丝上B．灯丝附近温度越高，WI2(g)的转化率越低C．该反应的平衡常数表达式是K＝cW·cI2cWI2D．利用该反应原理可以提纯钨解析：选AD。本题考查了化学平衡中的平衡移动、转化率及化学平衡常数。高温时，平衡左移，WI2分解，温度越高，分解越充分，故A正确B错误；选项C给出的平衡常数表达式中不应出现W，因其是固体，且方向也错，C错误。等效平衡规律及应用1．等效规律在一定条件下(恒温恒容或恒温恒压)，对同一可逆反应，起始时加入物质的物质的量不同，达到平衡时的状态规律如下表：条件等效条件结果恒温恒容〔Δn(g)≠0〕投料换算成相同物质表示时量相同两次平衡时各组分百分量、n、c均相同恒温恒容〔Δn(g)＝0〕投料换算成相同物质表示时等比例两次平衡时各组分百分量相同，n、c同比例变化恒温恒压投料换算成相同物质表示时等比例两次平衡时各组分百分量、c相同，n同比例变化2．等效平衡原理的应用(1)判断同一可逆反应在相同的反应条件下是否为相同的平衡状态。(2)求要达到等效平衡，两种不同状态下起始量之间的关系式。(3)求属于等效平衡状态下的反应方程式的化学计量数。特别提醒：两种情况下所达到的等效平衡及其等效程度的区别：(1)恒温恒容下所达到的等效平衡状态，反应混合物中各组分的浓度、物质的量、质量分数(或气体的体积分数)均相同，类似于几何学上的全等图形。(2)恒温恒压下所达到的等效平衡状态，反应混合物中各成分的百分含量相同，各成分的物质的量与原平衡成比例，类似于几何学上的相似图形。例2(2011年上海调研)将3molA和1molB混合于一体积可变的密闭容器P中，以此时的温度、压强和体积作为起始条件，发生如下反应：3A(g)＋B(g)2C(g)＋D(g)，达到平衡时C的浓度为wmol/L。回答下面问题：(1)保持温度和压强不变，按下列四种配比充入容器P中有关物质，平衡后C的浓度仍为wmol/L的是________。A．6molA＋2molBB．3molA＋1molB＋2molCC．2molC＋1molB＋1molDD．1molC＋2molD(2)保持原起始温度和体积不变，要使平衡后C的浓度仍为wmol/L，应按下列哪种配比向容器Q中充入有关物质________。A．3molA＋1molBB．4molC＋2molDC．1.5molA＋0.5molB＋1molC＋0.5molDD．无法判断(3)保持原起始温度和体积不变，若仍按3molA和1molB配比在容器Q中发生反应，则平衡时C的浓度和wmol/L的关系是________。A．大于wmol/LB．小于wmol/LC．等于wmol/LD．无法比较(4)将2molC和2molD按起始温度和压强充入容器Q中，保持温度和体积不变，平衡时C的浓度为vmol/L，则v和w的关系是________。A．vwB．vwC．v＝wD．无法比较(5)维持原起始温度和体积不变，按下列哪种配比充入容器Q可使平衡时C的浓度为vmol/L________。A．1molC＋0.5molDB．3molA＋2molBC．3molA＋1molB＋1molDD．以上均不能满足条件【解析】(1)在恒温恒压下，只要n(A)∶n(B)＝3∶1或n(C)∶n(D)＝2∶1，达到平衡时就均为同一平衡状态，即满足等效平衡的条件。答案为A。(2)因容器P的体积可变，且正反应是体积缩小的反应，故相当于加压。而现在容器Q体积不变，条件不同了，不属于等效平衡，无法判断。答案为D。(3)本题所述条件相当于减压，平衡向逆反应方向移动，C的浓度降低。答案为B。(4)温度、体积不变时，2molC和1molD反应与3molA和1molB相当，属等效平衡。再加1molD时平衡将向左移动，vw。答案为B。(5)恒温恒容下，n(A)＝3mol和n(B)＝1mol时与n(C)＝2mol和n(D)＝1mol时属于等效平衡，答案为C。【答案】(1)A(2)D(3)B(4)B(5)C【规律方法】分析等效平衡的关键是分清全等平衡和等比平衡。分析化学平衡有关问题时常用以下两种方法：(1)“极限思维法”任何可逆反应均可以看成完全不反应和完全反应的中间状态。我们在求某一物质在平衡状态的浓度取值范围时，常采用极限思维法，让正反应(或逆反应)完全进行，可以