第2章 第2节 第1课时 化学平衡常数 平衡转化率. 讲义-(2019)新鲁科版高中化学选择性必修第一册.DOC
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1、第2节化学反应的限度第1课时化学平衡常数平衡转化率发 展 目 标体 系 构 建1.通过“H2(g)I2(g)2HI(g)”体会化学平衡常数模型构建过程,能书写化学平衡常数表达式;能进行平衡常数、转化率的简单计算。2能利用平衡常数和浓度商的关系判断化学反应是否达到平衡状态及平衡移动的方向。一、化学平衡常数1平衡常数表达式以化学反应aAbBcCdD为例:K,单位:(molL1)(cd)(ab)。微点拨:纯固体或纯液体不列入平衡常数表达式中。2意义对于同类型反应,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。3影响因素(1)内因:反应物的本身
2、性质。(2)外因:反应体系的温度。4应用(1)判断反应可能进行的程度K值105(或106)105105(或106106)105(或106)反应程度很难进行反应可逆进行较完全(2)判断反应是否达到平衡状态对化学反应aAbBcCdD的任意状态有浓度商:Q。(3)判断反应的热效应二、平衡转化率1表达式对于化学反应aAbBcCdD,反应物A的平衡转化率可以表示为(A)100%100%100%。2规律(1)同一反应的不同反应物,其转化率可能不同;当按照反应系数之比投入反应物时,反应物转化率相同。(2)多种反应物参加反应时,提高一种反应物的物质的量,可以提高其他反应物的转化率,而该反应物本身的转化率会降低
3、。微点拨:若求某一时刻的转化率,只要把平衡时的反应物物质的量改为某一时刻的反应物物质的量即可。1判断对错(对的在括号内打“”,错的在括号内打“”。)(1)在任何条件下,化学平衡常数都是一个恒定值。()(2)改变反应物浓度或反应产物浓度都会改变平衡常数K。()(3)平衡常数K既与温度、反应物本身的性质有关,也与反应物浓度、压强有关。()(4)从平衡常数K的大小可以推断一个反应进行的程度。()(5)N2(g)3H2(g)2NH3(g)和N2(g)H2(g)NH3(g)的平衡常数表达式相同。()提示:(1)不同温度下,化学平衡常数不同。(2)平衡常数只受温度的影响。(3)平衡常数与浓度、压强无关。(
4、4)(5)化学平衡常数表达式与方程式的系数有关。2对于可逆反应3Fe(s)4H2O(g)Fe3O4(s)4H2(g),其化学平衡常数的表达式为()AKBKCKDKD对于有纯固体或纯液体参与的反应,纯固体或纯液体不列入平衡常数的表达式中计算。3实验室用4 mol SO2与2 mol O2进行下列反应:2SO2(g)O2(g)2SO3(g)H196.64 kJmol1,当放出314.624 kJ热量时,SO2的转化率为()A40%B50% C80%D90%C根据放出314.624 kJ的热量可知参加反应的SO2的物质的量为23.2 mol,故SO2的转化率为100%80%。化学平衡常数的理解与应用
5、(素养养成变化观念与平衡思想)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/7008008301 0001 200K0.60.91.01.72.61该反应的化学平衡常数K的表示式是什么?提示:K。2该反应H0还是H0?提示:H0,该反应为吸热反应,因K随温度升高而增大。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2 molL1、c(H2)为1.5 molL1、c(CO)为1 molL1、c(H2O)为3 molL1,则下一时刻,反应向哪个方向进行?提示:向逆反应方向
6、进行。判断反应进行的方向时,可根据Q与K的大小关系判断,此时刻下,Q10.9,所以反应向逆反应方向进行。1化学平衡常数应用中的注意事项(1)化学平衡常数只与温度有关,与反应物或反应产物的浓度、压强、催化剂无关。(2)反应物或反应产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,若反应方向改变,则平衡常数变为倒数。若同一反应方程式中各物质的系数等倍扩大或缩小,平衡常数也会改变。2化学平衡常数的应用(1)判断反应进行程度的大小。(2)判断反应是否平衡及不平衡时的反应方向。(3)判断反应的热效应。【例1】已知某化学反应的平衡常数表达式为K,
7、在不同的温度下该反应的平衡常数如表所示:t/7008008301 0001 200K1.671.111.000.600.38下列有关叙述不正确的是()A该反应的化学方程式是CO(g)H2O(g)CO2(g)H2(g)B上述反应的正反应是放热反应C若在1 L的密闭容器中通入CO2和H2各1 mol,5 min后温度升高到830 ,此时测得CO为0.4 mol,则该反应达到平衡状态D若平衡浓度符合下列关系式:,则此时的温度为1 000 C由平衡常数表达式可判断该反应的化学方程式是CO(g)H2O(g)CO2(g)H2(g),A正确;分析表中数据,平衡常数随温度的升高而减小,说明升温平衡逆向移动,逆
8、反应是吸热反应,正反应是放热反应,B正确;依据化学平衡三段式列式计算浓度商,并与该温度下的平衡常数进行比较:CO(g)H2O(g)CO2(g)H2(g)初始量/mol 0 0 1 1变化量/mol 0.4 0.4 0.4 0.45 min末量/mol 0.4 0.4 0.6 0.6反应前后气体总物质的量不变,可以用其物质的量代替浓度计算浓度商,Q2.251.00,此时反应没有达到平衡状态,C错误;依据平衡常数表达式和平衡常数数值计算分析,若平衡浓度符合,则0.60K,反应达到平衡状态,说明此时温度为1 000 ,D正确。1下列关于平衡常数K的说法中,正确的是()A在任何条件下,化学平衡常数K都
9、是一个恒定值B平衡常数K只与温度有关,与反应物浓度、压强无关C从平衡常数K的大小不能推断一个反应进行的程度D对于可逆反应C(s)H2O(g)CO(g)H2(g)在一定温度下达到平衡时,其平衡常数表达式为KB化学平衡常数随温度的改变而改变,故A错误;平衡常数K只与温度有关,与反应物浓度、压强无关,故B正确;从平衡常数K的大小可以推断一个反应进行的程度,平衡常数越大,反应进行得越彻底,故C错误;对于可逆反应C(s)H2O(g)CO(g)H2(g)在一定温度下达到平衡时,其平衡常数表达式为K,故D错误。2已知反应2CH3OH(g)CH3OCH3(g)H2O(g)在某温度下的平衡常数为400。此温度下
10、,在密闭容器中加入CH3OH,反应进行到某时刻测得各组分的浓度如下:物质CH3OHCH3OCH3H2O浓度/(molL1)0.440.60.6下列叙述中正确的是()A该反应的平衡常数表达式为KB该时刻正、逆反应速率的大小:v正v逆C平衡时,c平(CH3OH)0.04 molL1D若加入CH3OH后,经10 min反应达到平衡,该时间内反应速率v(CH3OH)1.6 molL1min1C该反应的平衡常数表达式为K,A错误;用所给浓度求得浓度商Q1.86400,故反应向正反应方向进行,正反应速率大于逆反应速率,即v正v逆,B错误;由表中数据可知,CH3OH初始浓度为0.44 molL120.6 m
11、olL11.64 molL1,设平衡时CH3OCH3的浓度为x molL1,则列三段式为2CH3OH(g)=CH3OCH3(g)H2O(g)初始浓度/(molL1) 1.64 0 0转化浓度/(molL1) 2x x x平衡浓度/(molL1) 1.642x x xK400,解得x0.8,故平衡时c平(CH3OH)1.64 molL10.8 molL120.04 molL1,C正确;v(CH3OH)0.16 molL1min1,D错误。有关化学平衡常数及平衡转化率的计算(素养养成变化观念与平衡思想)平衡常数、转化率与浓度之间的关系1一种物质的平衡浓度、初始浓度、转化浓度三者之间有什么关系?提示
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