2020版高中化学 第2章 化学反应速率和化学平衡 第3节 化学平衡 课时3 化学平衡常数课件 新人

第二章化学反应速率和化学平衡第三节化学平衡课时3化学平衡常数2目标与素养：1.知道化学平衡常数的含义，能利用化学平衡常数进行简单计算。(证据推理与模型认知)2.了解化学平衡的调控在生活、生产和科学研究领域中的重要作用。(科学精神与社会责任)3.了解平衡图像及应用。(宏观辨识与平衡思想)3自主预习探新知4一、化学平衡常数1．定义在一定_____下，当一个可逆反应达到化学平衡时，___________________与_________________的比值是一个常数，这个常数就是该反应的化学平衡常数，通常用符号____表示。2．表达式对于一般的可逆反应，mA(g)＋nB(g)pC(g)＋qD(g)，平衡常数的表达式为K＝______________。温度生成物浓度幂之积反应物浓度幂之积KcpC·cqDcmA·cnB53．特点K值只受_____影响，与反应物或生成物的浓度变化无关。4．意义K值越大→平衡体系中生成物所占的比例_____→正向反应进行的程度_____→反应进行得越_____→反应物的转化率_____；反之，就越_______，转化率就越小。当_______时，该反应进行得就基本完全了。温度越大越大完全越大不完全K1056二、平衡转化率(α)1．表达式对于反应：aA＋bBcC＋dD，反应物A的转化率可以表示为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%＝反应物转化的物质的量或浓度、体积反应物起始的物质的量或浓度、体积×100%。72．影响因素(以N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)ΔH0为例)(1)增大N2浓度，α(N2)_____，α(H2)_____。(2)升高温度，α(N2)_____。(3)增大压强，α(N2)_____。减小增大减小增大8[答案]不一定。平衡向正反应方向移动，反应物的转化率是否一定增大？91．判断正误(正确的打“√”，错误的打“×”)(1)在平衡常数表达式中，反应物浓度用起始浓度，生成物浓度用平衡浓度。()(2)对于一个可逆反应，平衡正向移动时，平衡常数一定增大。()10[答案](1)×(2)×(3)×(4)√(3)某反应为N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)，其平衡常数表达式为K＝cNH3cN2·cH2。()(4)平衡常数的大小只与温度有关，而与浓度、压强、催化剂等无关。()11[答案]A2．高温下，某反应达到平衡，平衡常数K＝cCO·cH2OcCO2·cH2。恒容时，温度升高，H2浓度减小。下列说法正确的是()A．该反应的焓变为正值B．恒温恒容下，增大压强，H2浓度一定减小C．升高温度，逆反应速率减小D．该反应的化学方程式为CO＋H2O(g)催化剂高温CO2＋H212[答案]0.2520%3．T℃，将H2和I2(g)各0.20mol的气态混合物充入10L的密闭容器中，充分反应后，测得c(H2)＝0.016mol·L－1，则该反应[H2(g)＋I2(g)2HI(g)]的K为______，H2的转化率为________。13核心突破攻重难14化学平衡常数及其应用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。15(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，二者互为倒数。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′＝1/a。12N2＋32H2NH3，K″＝a。162．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17(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。18【典例1】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：t/℃70080083010001200K0.60.91.01.72.6回答下列问题：(1)该反应为________(填“吸热”或“放热”)反应。19(2)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________℃。(3)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－1，c(H2)为1.5mol·L－1，c(CO)为1mol·L－1，c(H2O)为3mol·L－1，则下一时刻，反应将________(填“正向”或“逆向”)进行，此时v正________v逆(填“”“”或“＝”)。20[解析](1)通过表中K和t的关系可知，温度越高，K值越大，反应正向进行的程度越大，说明正向反应为吸热反应。(2)当c(CO2)·c(H2)＝c(CO)·c(H2O)时，K＝1，此时温度由表中数据可知为830℃。(3)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－1×3mol·L－12mol·L－1×1.5mol·L－1＝10.9，所以反应向逆反应方向进行，v正v逆。[答案](1)吸热(2)830(3)逆向21[答案]1.67700℃时，CO(g)＋H2O(g)CO2(g)＋H2(g)的K′＝________。221．对于反应C(s)＋H2O(g)CO(g)＋H2(g)ΔH0，下列有关说法正确的是()A．平衡常数表达式为K＝cCO·cH2cC·cH2OB．增大体系压强，平衡常数K不发生变化C．升高体系温度，平衡常数K减小D．增加C(s)的量，平衡正向移动23B[固态浓度为“常数”，视为“1”，不需写入平衡常数表达式，A项错误；K只与温度有关，因此增大体系压强，平衡常数K不发生变化，B项正确；升温该反应正向进行，K增大，C项错误；增加C(s)的量，平衡不移动，D项错误。]242．已知反应①：CO(g)＋CuO(s)CO2(g)＋Cu(s)和反应②：H2(g)＋CuO(s)Cu(s)＋H2O(g)在相同的某温度下的平衡常数分别为K1和K2，该温度下反应③：CO(g)＋H2O(g)CO2(g)＋H2(g)的平衡常数为K。则下列说法正确的是()A．反应①的平衡常数K1＝cCO2·cCucCO·cCuOB．反应③的平衡常数K＝K1K2C．对于反应③，恒容时，温度升高，H2浓度减小，则该反应的焓变为正值D．对于反应③，恒温恒容下，增大压强，H2浓度一定减小25B[在书写平衡常数表达式时，纯固体不写，A错误；由于反应③＝反应①－反应②，因此平衡常数K＝K1K2，B正确；反应③中，温度升高，H2浓度减小，则平衡左移，即逆反应为吸热反应，正反应为放热反应，因此ΔH0，C错误；对于反应③，在恒温恒容下，增大压强，如充入惰性气体，则平衡不移动，H2的浓度不变，D错误。]26[答案]2大于3．已知400℃时，N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)ΔH0的K＝12。则400℃时，2NH3(g)N2(g)＋3H2(g)的化学平衡常数为________，测得0.5L的密闭容器中氨气、氮气、氢气的物质的量分别为3mol、2mol、1mol时，该反应的v正(N2)________(填“大于”“小于”或“等于”)v逆(N2)。27化学平衡常数和转化率的综合计算证据推理与模型认知：化学平衡的计算模板对以下反应：mA(g)＋nB(g)pC(g)＋qD(g)，令A、B起始物质的量(mol)分别为a、b，达到平衡后，A的消耗量为mx，容器容积为VL。28mA(g)＋nB(g)pC(g)＋qD(g)起始/molab00变化/molmxnxpxqx平衡/mola－mxb－nxpxqx则有：(1)K＝pxVp·qxVqa－mxVm·b－nxVn。29(2)c平(A)＝a－mxVmol·L－1。(3)α(A)平＝mxa×100%。(4)φ(A)＝a－mxa＋b＋p＋q－m－nx×100%。(5)p平p始＝a＋b＋p＋q－m－nxa＋b。30【典例2】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47。试计算：(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________。31[解析]设N2转化的物质的量浓度为xmol·L－1，N2＋3H22NH3起始浓度/mol·L－10.30.80转化浓度/mol·L－1x3x2x平衡浓度/mol·L－10.3－x0.8－3x2x所以2x0.3－x＋0.8－3x＋2x＝47，32[答案](1)66.7%(2)0.005解得x＝0.2，N2的转化率为0.2mol·L－10.3mol·L－1×100%≈66.7%。反应2NH3(g)N2(g)＋3H2(g)的平衡常数K＝c3H2·cN2c2NH3＝0.8－3×0.23×0.3－0.22×0.22＝0.005。33[答案]75%27(或0.286)该条件下，H2的转化率为________，H2的物质的量分数为________。344．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见下表：物质XYZ初始浓度/(mol·L－1)0.10.20平衡浓度/(mol·L－1)0.050.050.135C[C选项错误，增大压强不可能使平衡常数增大。其他选项均为平衡中的基础计算和基础知识，关键是根据表中数据(0.1－0.05)∶(0.2－0.05)∶(0.1－0)＝1∶3∶2推导出：X＋3Y2Z。]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．增大压强使平衡向生成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365．在一定温度下，反应12H2(g)＋12X2(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)的最大分解率接近于()A．5%B．17%C．25%D．33%37B[考查“始、变、平”模式和平衡常数。设氢气的转化浓度为xmol/L。12H2(g)＋12X2(g)HX(g)c始(mol/L)001c变(mol/L)xx2xc平(mol/L)xx1－2x1－2xx·x＝10解得x＝112，得出HX的分解率为2x1＝16≈17%。]38系列微专题3：化学平衡图像的分类突破39一、思路分析看图像→一看面纵、横坐标的意义二看线线的走向和变化趋势三看点起点、拐点、终点四看辅助线如等温线、等压线、平衡线五看量的变化如浓度变化、温度变化想规律→联想平衡移动原理，分析条件对反应速率、化学平衡移动的影响作判断→利用原理，结合图像，分析图像中代表反应速率变化或化学平衡的线，作出判断40二、分类突破1．速率—压强(或温度)图像曲线的意义是外界条件(如温度、压强等)对正、逆反应速率影响的变化趋势及变化幅度。图中交点是平衡状态，压强或温度增大，正反应速率增大得快，平衡正向移动。41