2020化学新素养同步鲁教选修4（课件+讲义+素养练）：第2章第2节　化学反应的限度 第2课时.ppt

1、1 完成课前学习 探究核心任务 第第2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 学业要求学业要求 素养对接素养对接 1.能书写平衡常数表达式能书写平衡常数表达式，能进行平衡能进行平衡 常数常数、转化率的计算转化率的计算。 2.能利用平衡常数和浓度商判断平衡和能利用平衡常数和浓度商判断平衡和 移动方向移动方向。 1.模型认知：化学平衡常数模型建构模型认知：化学平衡常数模型建构。 2.平衡思想：平衡的判断依据和平衡移平衡思想：平衡的判断依据和平衡移 动的方向动的方向。 2 完成课前学习 探究核心任务 知知 识识 梳梳 理理 知识点一知识点一、化学平衡常数化学平衡常数 1.定义定义

2、在一定温度下在一定温度下，当一个可逆反应达到当一个可逆反应达到_时时，生成物生成物_与与 反应物反应物_的比值是一个常数的比值是一个常数，这个常数就是该反应的化学平衡常这个常数就是该反应的化学平衡常 数数(简称平衡常数简称平衡常数)，符号用符号用“_”表示表示。 平衡状态平衡状态 浓度幂之积浓度幂之积 浓度幂之积浓度幂之积 K 3 完成课前学习 探究核心任务 2.表达式表达式 对反应：对反应：aA(g)bB(g) cC(g)dD(g)， KC cDd AaBb。 。 例如，一定温度下，反应例如，一定温度下，反应 H2(g)I2(g)2HI(g)达平衡时的化学平衡常数达平衡时的化学平衡常数 K

3、_。 3.意义意义 K值越大值越大，反应进行的程度反应进行的程度_，反应物转化率反应物转化率_。一般地一般地，K105 时时，认为该反应进行得就基本完全了认为该反应进行得就基本完全了。 4.影响因素影响因素 K只受只受_影响影响，与反应物和生成物的浓度无关与反应物和生成物的浓度无关。 HI2 H2I2 越大越大 越大越大 温度温度 4 完成课前学习 探究核心任务 知识点二知识点二、平衡转化率平衡转化率 1.定义定义 平衡转化率是指平衡时已转化了的某反应物的量与转化前该反应物的量之比平衡转化率是指平衡时已转化了的某反应物的量与转化前该反应物的量之比。 2.表达式表达式 对于反应：对于反应：aAb

4、BcCdD，反应物，反应物 A 的转化率可以表示为的转化率可以表示为 (A)A的初始浓度 的初始浓度A的的平衡浓度平衡浓度 A的初始浓度的初始浓度 100% c0（A）A c0（A） 100%反应物转化的物质的量（或浓度、体积） 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）反应物起始的物质的量（或浓度、体积） 100%。 5 完成课前学习 探究核心任务 1.化学平衡常数表达式中化学平衡常数表达式中，各物质的浓度是平衡浓度各物质的浓度是平衡浓度，还是某时刻的浓度还是某时刻的浓度？ 答案答案 是平衡浓度是平衡浓度。 自自 我我 检检 测测 6 完成课前学习 探究核心任

5、务 2.写出下列各可逆反应在一定温度下达到平衡时的平衡常数表达式：写出下列各可逆反应在一定温度下达到平衡时的平衡常数表达式： (1)mA(g)nB(g)pC(g)qD(g) 答案答案 K CpDq AmBn (2)C(s)H2O(g)CO(g)H2(g) 答案答案 KCOH2 H2O (3)FeO(s)CO(g)Fe(s)CO2(g) 答案答案 KCO2 CO 7 完成课前学习 探究核心任务 3.书写下列两组可逆反应的化学平衡常数表达式书写下列两组可逆反应的化学平衡常数表达式，并判断其关系并判断其关系。 (1)H2(g)I2(g) 2HI(g) K1 2HI(g) H2(g)I2(g) K2

6、(2)2SO2O22SO3 K1 SO21 2O2 SO3 K2 答案答案 (1)K1 HI2 H2I2 K2 H2I2 HI2 K1 1 K2 (2)K1 SO32 SO22O2 K2 SO3 SO2O21 2 K1K2 2 8 完成课前学习 探究核心任务 4.对于可逆反应在任意状态时对于可逆反应在任意状态时，生成物浓度幂之积与反应物浓度幂之积的比值称为生成物浓度幂之积与反应物浓度幂之积的比值称为 浓度商浓度商Q，怎样根据怎样根据Q与与K的关系判断化学反应进行的方向的关系判断化学反应进行的方向？ 答案答案 QK，反应向正反应方向进行；反应向正反应方向进行； QK，反应处于化学平衡状态；反应处

7、于化学平衡状态； QK，反应向逆反应方向进行反应向逆反应方向进行。 5.K只受温度的影响只受温度的影响，怎样根据怎样根据K的变化的变化，判断焓变判断焓变？ 答案答案 (1)若升高温度若升高温度，K值增大值增大，则正反应则正反应H0，逆反应逆反应H0；K值减小值减小， 则正反应则正反应H0，逆反应逆反应H0。 (2)若降低温度若降低温度，K值增大值增大，则正反应则正反应H0，逆反应逆反应H0；K值减小值减小，则正反则正反 应应H0，逆反应逆反应H0。 9 完成课前学习 探究核心任务 (2)在容积可变的密闭容器中在容积可变的密闭容器中，2 mol N2和和8 mol H2在一定条件下发生反应在一定

8、条件下发生反应，达到达到 平衡时平衡时，H2的转化率为的转化率为25%，则平衡时氮气的体积分数是则平衡时氮气的体积分数是_。 6.(1)在某温度下， 将在某温度下， 将 H2和和 I2各各 0.10 mol 的气体混合的气体混合物充入物充入 10 L 的密闭容器中， 充的密闭容器中， 充 分反应，达到下列平衡：分反应，达到下列平衡：H2(g)I2(g)2HI(g)，K0.25。则氢气的转化率是。则氢气的转化率是 _。 10 完成课前学习 探究核心任务 解析解析 (1)设氢气的转化率为设氢气的转化率为 x。 H2(g) I2(g) 2HI(g) 起始浓度起始浓度(mol L 1) 0.01 0.

9、01 0 转化浓度转化浓度(mol L 1) 0.01x 0.01x 0.02x 平衡浓度平衡浓度(mol L 1) 0.01 0.01x 0.010.01x 0.02x K HI2 H2I2 （0.02x mol L 1） ）2 （0.01 mol L 1 0.01x mol L 1） ）2 0.25 解得解得 x20%。 11 完成课前学习 探究核心任务 答案答案 (1)20% (2)15.4% (2) N2(g)3H2(g)2NH3(g) 起始物质的量起始物质的量(mol) 2 8 0 转化物质的量转化物质的量(mol) 2/3 2 4/3 平衡物质的量平衡物质的量(mol) 4/3 6

10、 4/3 所以平衡时氮气的体积分数所以平衡时氮气的体积分数 4/3 68/3 100%15.4%。 12 完成课前学习 探究核心任务 学习任务一学习任务一、有关平衡常数的应用有关平衡常数的应用 【合作交流合作交流】 反应反应 1：可逆反应：可逆反应 N23H22NH3是工业上合成氨的重要反应。该反应正向是工业上合成氨的重要反应。该反应正向 为放热反应。反应过程中，反应物和产物均为气态。为放热反应。反应过程中，反应物和产物均为气态。 反应反应 2：H2(g)I2(g)2HI(g)。该反应前后气体分子数不发生改变。该反应前后气体分子数不发生改变。 反应反应 3：可逆反应：可逆反应：C(s)H2O(

11、g)CO(g)H2(g)。这是利用碳单质制取水煤。这是利用碳单质制取水煤 气的重要反应。气的重要反应。 13 完成课前学习 探究核心任务 1.对于反应对于反应1，若保持其他条件不变若保持其他条件不变，分别升高温度分别升高温度、增大增大N2的浓度的浓度，平衡如何移平衡如何移 动动？平衡常数平衡常数K如何变化如何变化？ 提示提示 升高温度升高温度，平衡向逆反应方向移动平衡向逆反应方向移动，K减小；增大减小；增大N2的浓度的浓度，平衡向正反平衡向正反 应方向移动应方向移动，但但K保持不变保持不变。 2.对于反应对于反应1，若保持其他条件不变若保持其他条件不变，加入催化剂加入催化剂，反应速率如何变化反

12、应速率如何变化？平衡如何平衡如何 移动移动？平衡常数平衡常数K如何变化如何变化？ 提示提示 加入催化剂加入催化剂，反应速率加快反应速率加快，平衡不移动平衡不移动，K不变不变。 14 完成课前学习 探究核心任务 4.反应反应3的平衡常数表达式是什么的平衡常数表达式是什么？对于反应对于反应3，若保持其他条件不变若保持其他条件不变，升高温度升高温度， K值增大值增大，该反应是吸热反应还是放热反应该反应是吸热反应还是放热反应？ 3.反应反应 2 的平衡的平衡常数是常数是 K， 则反应， 则反应 2HI(g)H2(g)I2(g)的平衡常数为多少？反应的平衡常数为多少？反应 1 2H2(g) 1 2I2(

13、g) HI(g)的平衡常数为多少？的平衡常数为多少？ 提示提示 反应反应 2HI(g)H2(g)I2(g)的平衡常数为的平衡常数为 1 K， ，1 2H2(g) 1 2I2(g) HI(g) 的平衡常数为的平衡常数为 K。 提示提示 KCO H2 H2O ；升高温度；升高温度 K 值增大，说明化学平衡向正反应方向移动，则值增大，说明化学平衡向正反应方向移动，则 该反应为吸热反应。该反应为吸热反应。 15 完成课前学习 探究核心任务 【名师点拨名师点拨】 根据浓度商与根据浓度商与K的关系的关系，判断判断v正 正、 、v逆 逆大小的方法 大小的方法 QK，v正 正 v逆 逆 QK，v正 正 v逆

14、逆 QK，v正 正 v逆 逆 16 完成课前学习 探究核心任务 回答下列问题：回答下列问题： (1)该反应的化学平衡常数表达式为该反应的化学平衡常数表达式为K_。 (2)该反应为该反应为_反应反应(填填“吸热吸热”或或“放热放热”)。 (3)某温度下某温度下，平衡浓度符合下式：平衡浓度符合下式：c(CO2) c(H2)c(CO) c(H2O)，试判断此时的试判断此时的 温度为温度为_。 【典例【典例 1】 在一定体积的密闭容器中， 进行如下化学反应：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，其化学平衡常数 K 和温度和温度 T

15、的关系如表所示：的关系如表所示： T/ 700 800 830 1 000 1 200 K 0.6 0.9 1.0 1.7 2.6 17 完成课前学习 探究核心任务 (4)在在800 时时，发生上述反应发生上述反应，某一时刻测得容器内各物质的浓度分别为某一时刻测得容器内各物质的浓度分别为CO2 为为2 mol L 1， ，H2为为1.5 mol L 1， ，CO为为1 mol L 1， ，H2O为为3 mol L 1， ，则正则正 、逆反应速率的比较为逆反应速率的比较为v(正正)_(填填“”、“”或或“”)v(逆逆)。 解析解析 (2)温度越高，温度越高，K 值越大，说明升温平衡正向移动，正向

16、为吸热反应。值越大，说明升温平衡正向移动，正向为吸热反应。 (3)由题意可得由题意可得 K1，查表可知温度为，查表可知温度为 830 。 (4)QCO H2O CO2 H2 13 21.5 10.9，所以，所以 v(正正)v(逆逆)。 答案答案 (1)COH2O CO2H2 (2)吸热吸热 (3)830 (4) 18 完成课前学习 探究核心任务 变式训练变式训练 1 在在 0.5 L 的密闭容器中，一定量的氮气与氢气进行如下反应：的密闭容器中，一定量的氮气与氢气进行如下反应：N2(g) 3H2(g)2NH3(g) Ha kJ mol 1 ，其化学平衡常数 ，其化学平衡常数 K 与温度的关系如下

17、。与温度的关系如下。 温度温度/ 200 300 400 K/mol 2 L2 1.0 0.86 0.5 请回答下列问题：请回答下列问题： (1)写出该反应的化学平衡常数表达式：写出该反应的化学平衡常数表达式：_， a_(填填“大于大于”、“小于小于”或或“等于等于”)0。 (2)400 时，时， 2NH3(g)N2(g)3H2(g)的化学平衡常数为的化学平衡常数为_， 测得氨气、， 测得氨气、 氮气、 氢气的物质的量分别为氮气、 氢气的物质的量分别为 3 mol、 2 mol、 1 mol 时， 该反应的时， 该反应的 v正 正(N2)_(填填 “大于大于”、“小于小于”或或“等于等于”)v

18、逆 逆(N2)。 19 完成课前学习 探究核心任务 解析解析 (1)根据平衡常数的定义可写根据平衡常数的定义可写出该反应的平衡常数表达式为出该反应的平衡常数表达式为 K NH32 N2H23。由 。由 表中数据可知， 温度升高， 平衡常数减小， 即平衡逆向移动， 故正反应为放热反应，表中数据可知， 温度升高， 平衡常数减小， 即平衡逆向移动， 故正反应为放热反应， 所以所以 a0。 (2)N2(g)3H2(g)2NH3(g)与与 2NH3(g) N2(g)3H2(g)的平衡常数互为倒数，的平衡常数互为倒数， 故故 400 时时 2NH3(g) N2(g)3H2(g)的化学的化学平衡常数平衡常数

19、 K1/0.52。当氨气、氮。当氨气、氮 气、 氢气的物质的量分别为气、 氢气的物质的量分别为 3 mol、 2 mol、 1 mol 时， 三者的浓度分别为时， 三者的浓度分别为 6 mol L 1、 、 4 mol L 1、 、2 mol L 1，此时的浓度商 ，此时的浓度商 Q4 23 62 8 9 K，所以反应正向进行，所以反应正向进行，v正 正(N2) v逆 逆(N2)。 答案答案 (1)K NH32 N2H23 小于 小于 (2)2 大于大于 20 完成课前学习 探究核心任务 学习任务二学习任务二、有关化学平衡常数的计算有关化学平衡常数的计算 【合作交流合作交流】 1.若达到平衡后

20、若达到平衡后，M的转化率为的转化率为60%，此时此时N的转化率为多少的转化率为多少？ 已知在密闭容器中发生可逆反应：已知在密闭容器中发生可逆反应：M(g)N(g)P(g)Q(g) H0。某温度。某温度 下，下，反应物的起始浓度分别为：反应物的起始浓度分别为：M2 mol L 1， ，N4.8 mol L 1。 。 提示提示 N 的转化率的转化率2 mol L 1 60% 4.8 mol L 1100%25%。 21 完成课前学习 探究核心任务 2.增大压强增大压强(缩小体积缩小体积)，该反应的平衡发生移动吗该反应的平衡发生移动吗？反应物的转化率变化吗反应物的转化率变化吗？ 提示提示 该反应是前

21、后分子数不发生改变的反应该反应是前后分子数不发生改变的反应。增大压强增大压强，平衡不移动平衡不移动，反应物反应物 的转化率也不变的转化率也不变。 3.若反应温度升高若反应温度升高，该反应的平衡移动吗该反应的平衡移动吗？M的转化率变化吗的转化率变化吗？若加入一定量的若加入一定量的N， M的转化率变化吗的转化率变化吗？ 提示提示 该反应为吸热反应该反应为吸热反应，升高温度升高温度，化学平衡向正反应方向移动化学平衡向正反应方向移动，M的转化率的转化率 增大；若加入一定量的增大；若加入一定量的N，化学平衡向正反应方向移动化学平衡向正反应方向移动，M的转化率增大的转化率增大。 22 完成课前学习 探究核

22、心任务 【名师点拨名师点拨】 有关化学平衡的计算模式及解题思路有关化学平衡的计算模式及解题思路 (1)计算模式计算模式 aA(g) bB(g) cC(g) dD(g) 起始浓度起始浓度(mol L 1) c 1 c2 0 0 转化浓度转化浓度(mol L 1) c 1x b ac1x c ac1x d ac1x 平衡浓度平衡浓度(mol L 1) c 1(1 x) c2b ac1x c ac1x d ac1x 23 完成课前学习 探究核心任务 (2)解题思路解题思路 巧设未知数：具体题目要具体分析巧设未知数：具体题目要具体分析，灵活设立灵活设立，一般设某物质的转化量为一般设某物质的转化量为x。

23、 确定三个量：根据反应物确定三个量：根据反应物、生成物及变化量的三者关系代入未知数确定平衡体生成物及变化量的三者关系代入未知数确定平衡体 系中各物质的起始量系中各物质的起始量、变化量变化量、平衡量并按平衡量并按(1)中中“模式模式”列表列表。 解题设问题：明确了解题设问题：明确了“始始”、“变变”、“平平”三个量的具体数值三个量的具体数值，再根据相应再根据相应 关系求平衡时某成分的浓度关系求平衡时某成分的浓度、反应物转化率等反应物转化率等，得出题目答案得出题目答案。 24 完成课前学习 探究核心任务 (1)当当CO和和H2O的起始浓度均为的起始浓度均为2 mol L 1时 时，CO的转化率为的

24、转化率为_。 (2)当当CO的起始浓度仍为的起始浓度仍为2 mol L 1， ，H2O的起始浓度为的起始浓度为6 mol L 1时 时，CO的转化的转化 率为率为_。 【典例【典例 2】 可逆反应可逆反应 CO(g)H2O(g)CO2(g)H2(g)在密闭容器中建立了平在密闭容器中建立了平 衡。当温度为衡。当温度为 749 K 时，时，K9 4，则： ，则： 25 完成课前学习 探究核心任务 解析解析 (1)设设CO转化量为转化量为x： K x2 （2x）2 9 4解得： 解得：x1.2。 CO 的转化率：的转化率：1.2 mol L 1 2 mol L 1100%60%。 26 完成课前学习

25、 探究核心任务 答案答案 (1)60% (2)85% (2)设设 CO 转化量为转化量为 y， CO(g) H2O(g)CO2(g)H2(g) 起起始始(mol L 1) 2 6 0 0 转化转化(mol L 1) y y y y 平衡平衡(mol L 1) 2 y 6y y y K y2 （2y）（）（6y） 9 4解得： 解得：y1.7 CO 的转化率：的转化率：1.7 mol L 1 2 mol L 1100%85%。 27 完成课前学习 探究核心任务 A.20 mol、25% B.20 mol、75% C.40 mol、30% D.10 mol、50% 答案答案 B 变式训练变式训练 2 在一真空容器中，充入在一真空容器中，充入 10 mol N2和和 30 mol H2，发生反应：，发生反应：N2(g) 3H2(g)2NH3(g)，在一定条件下达到平衡时，在一定条件下达到平衡时，N2的转化率为的转化率为 25%。若在同。若在同 一容器中，在相同温度下，向容器中充入一容器中，在相同温度下，向容器中充入 NH3，欲使达到平衡时，各成分的体积，欲使达到平衡时，各成分的体积 分数与上述平衡相同，则起始时分数与上述平衡相同，则起始时 NH3的物质的量和达到平衡时的物质的量和达到平衡时 NH3的转化率为的转化率为 ( ) 28 本节内容结束