高二化学教案-知识讲解_化学平衡常数与平衡转化率(提高).doc

化学平衡常数与平衡转化率编稿：宋杰 审稿:张灿丽【学习目标】1、了解化学平衡建立的过程，知道化学平衡常数的含义；2、理解化学平衡常数的含义，能利用化学平衡常数计算反应物的转化率。【要点梳理】要点一、化学平衡常数 【高清课堂：化学平衡状态#化学平衡常数】对于可逆反应：aA+bBcC+dD，达到平衡状态时，各反应产物物质的量浓度的化学计量数次方的乘积比上反应物的浓度的化学计量数次方的乘积，在温度一定时是一个常数，表示为，K就是化学平衡常数，简称“平衡常数”。要点诠释：在网校资源中，习题或者部分知识讲解未再特别区分c(B)、B、c0(B)三个浓度表达方法，仅用文字说明。 理解平衡常数应注意以下几个方面 1K与T（温度）的关系。 温度一定时，平衡常数一定；温度改变时，平衡常数改变。因此平衡常数是温度的函数，K随温度的变化而变化。 2K（平衡常数）表达式与化学方程式的关系。 同一化学反应（可逆反应）在温度一定时，K为定值，但其数值随化学方程式的形式改变而变化。例如aA+bB cC+dD的平衡常数表示为：，而的，但K与K表示的意义是相同的。 3平衡常数（K）与浓度商Q的关系。 对可逆反应aA+bBcC+dD来说，与（任意状态的浓度商）的相对大小，决定平衡移动的方向。 （1）当QK时，反应要达到平衡，必须减小c（C）和c（D），增大c（A）和c（B），所以反应逆向进行达到平衡，即v（逆）v（正）。 （2）当QK时，反应即为平衡状态，平衡不移动。 （3）当QK时，反应要达到平衡，必须增大c（C）、c（D），而减小c（A）、c（B），所以反应要正向进行达到平衡，即v（正）v（逆）。 通过（1）（2）（3），可以判断浓度改变时，平衡是否发生移动以及反应进行的方向。 4K表达式与物质聚集状态的关系。 在K表达式中，只有溶液和气体的浓度，而纯固体和纯液体的浓度看作1，不计入表达式中。 如CaCO3（s）CO2(g)+CaO（s）的平衡表达式为K=CO2=p（CO2）。要点二、平衡转化率及有关化学平衡的计算 1平衡转化率的计算。 某反应物的平衡转化率（）可用下式表示： 对于反应混合物为气态的气相反应和反应混合物均为液态的液相反应，由于体系的体积就是各物质的体积之和，从而衍生得下式： 。 说明 （1）平衡转化率是可逆反应达到化学平衡状态时，平衡体系中反应物的转化率。 （2）反应体系中，气态物质的转化率常用浓度的变化来计算，而对于固态物质的转化率，只能通过物质的量的变化来计算。 （3）反应物的初始物质的量之比与反应式中系数之比相同时，它们的平衡转化率相等；与系数之比不相同时它们的平衡转化率不相等。 2化学平衡的计算三段法。 （1）确定反应物或生成物的起始加入量。 （2）确定反应过程的变化量。 （3）确定平衡量。 （4）依据题干中的条件，建立等量关系进行计算。如 aA(g)+ bB(g) cC(g)+ dD(g)起始物质的量（mol） m n 0 0 转化物质的量（mo1） ax bx cx dx 平衡物质的量（mo1） max nbx cx dx要点诠释：化学反应过程中，三个主要量的关系容易弄错，一是起始量，二是转化量，三是平衡量。 （1）对于反应物：平衡浓度起始浓度转化浓度； 对于生成物：平衡浓度起始浓度转化浓度。（2）各物质转化浓度之比等于化学方程式中各物质的系数之比，但达到平衡时各组分物质的量的比不一定等于方程式中的系数之比。【典型例题】类型一、平衡常数的计算及应用例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的关系如下表：T（）7008001000K0.61.01.7 回答下列问题： （1）该反应的化学平衡常数表达式为K=_。 （2）正反应为_（填“吸热”或“放热”）反应。（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 cv正 (H2)=v逆 (H2O) dc (CO2)=c (CO) （4）某温度下，各物质的平衡浓度符合下式：c (CO2)·c (H2)=c (CO)·c (H2O)，试判断此时的温度为_。 【思路点拨】本题考查化学平衡常数的概念，涉及到平衡常数的简单应用。【答案】（1）。（2）吸热 （3）b、c （4）800 【解析】（2）由表中数据可以看出T升高，K增大。所以判断出正反应为吸热反应。 （3）由于该反应是一个反应前后气体物质化学计量数之和相等的反应，所以在恒容时，容器内的压强一直不变，不能用作平衡状态的判断；c (CO2)=c (CO)并不代表着它们的浓度就不发生变化，所以也不能判断是否达到平衡；b、c可以。 （4）根据c (CO2)·c (H2)=c (CO)·c (H2O)，所以K=1.0，对应表中温度为800。【总结升华】理解好平衡常数K的含义，就可以理解好化学平衡状态，一定要熟练掌握T与K的关系以及平衡常数的表达式的书写。 例2（2014 贵州贵阳期中）在某温度下，将H2和I2各0.10 mol的气态混合物充入10 L的密闭容器中，充分反应，达到平衡后，测得c (H2)=0.0080 mol·L1。 （1）求该反应的平衡常数。 （2）在上述温度下，该容器中若通入H2和I2蒸气各0.20 mol，试求达到化学平衡状态时各物质的浓度。 【思路点拨】本题考查化学平衡常数的概念，涉及到平衡常数的简单应用。 【答案】（1）平衡常数为0.25。（2）c (H2)=c (I2)=0.016 mol/L，c (HI)=0.0080 mol/L。 【解析】（1）依题意可知： 平衡时c (H2)=0.0080 mol·L1， 消耗c (H2)=0.0020 mol·L1， 生成c (HI)=0.0040 mol·L1。 H2 (g) + I2 (g)2HI (g) 起始浓度mol·L1 0.010 0.010 0 平衡浓度mol·L1 0.0080 0.0080 0.0040 （2）依题意可知，c (H2)=0.0200 mol·L1，c (I2)=0.0200 mol·L1，设H2的消耗浓度为x。则： H2 (g) + I2 (g) 2HI (g) 平衡浓度mol·L1 0.0200x 0.0200x 2x因为K不随浓度发生变化， 解得x=0.0040 mol·L1。 平衡时c (H2)=c (I2)=0.0160 mol·L1，c (HI)=0.0080 mol·L1。【总结升华】理解好平衡常数K的含义，就可以理解好化学平衡状态，一定要熟练掌握T与K的关系以及平衡常数的表达式的书写。举一反三：【变式1】（2015 山东济南期中）一定温度下，反应N2 (g)+3H2 (g)2NH3 (g)的反应热和化学平衡常数分别为H和K，则相同温度时反应4NH3 (g) 2N2 (g)+6H2 (g)的反应热和化学平衡常数为（ ）。A2H和2K B-2H和K2 C-2H和K-2 D2H和-2K 【答案】C【解析】由题意可知，2N2 (g)+6H2 (g)4NH3 (g)的反应热和化学平衡常数分别为2H和K2，将反应方程式反向后，反应热为-2H，化学平衡常数为K-2。类型二、有关平衡转化率的计算 例3、将6 mol A、3 mol B充入容积为0.5 L的密闭容器中，进行如下反应：2A (g)+B (g)2C (g)，经60 s后反应达到平衡状态，平衡时容器内压强为起始时压强的0.8倍，则用A表示的反应速率为_，B的转化率为_，平衡时C的物质的量浓度为_。 【思路点拨】本题考查转化率的计算。注意平衡时各浓度的计算方法及转化率表达式数值的代入。 【答案】0.12mol(L·S) 60 7.2 mol/L 【解析】设反应开始到达平衡时消耗B的物质的量为n mol，则 2A (g) + B(g) 2C (g) 起始物质的量mol 6 3 0 转化物质的量mol 2n n 2n 平衡物质的量mol 62n 3n 2n 根据阿伏加德罗定律，温度一定时，气体的体积比与压强比相等，有，即n=1.8。 则用A表示的反应速率为 ，B的转化率，C的平衡浓度=。【总结升华】解答这类问题时，通常将反应物的转化量设为n，结合反应的化学方程式，各物质的平衡浓度用含n的表达式表示出来，通过相应的平衡常数表达式列出方程，解方程得n的值，从而求得某反应物的平衡转化率。举一反三： 【变式1】在1 L密闭容器中，把1 mol A和1 mol B混合发生如下反应：3A (g)+B (g)xC (g)+2D (g)，当反应达到平衡时，生成0.4 mol D，并测得C的平衡浓度为0.4 mol·L1，下列叙述中正确的是（ ）。 Ax的值为2 BA的转化率为40CB的平衡浓度为0.8 mol·L1 DD的体积分数为25【答案】A、C 【解析】 3A (g) + B (g) xC (g) + 2D (g)起始浓度 / (mol·L1) 1 1 0 0转化浓度 / (mol·L1) 0.6 0.2 0.4 0.4平衡浓度 / (mol·L1) 0.4 0.8 0.4 0.4由反应物的转化浓度与方程式中物质前系数成正比可知：x=2；。