2013年高中化学 第二章 第三节第2课时化学平衡常数精品课件 新人教版选修4.ppt

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1、第第2课时课时化学平衡常数化学平衡常数新新知知初初探探自自学学导导引引自主学习自主学习化学平衡常数化学平衡常数对对于一般的可逆反于一般的可逆反应应：mA(g)nB(g)pC(g)qD(g)1定定义义：在在一一定定温温度度下下，当当一一个个可可逆逆反反应应达达到到_时时，_与与_的比的比值值。化学平衡化学平衡生成物生成物浓浓度度幂幂之之积积反反应应物物浓浓度度幂幂之之积积2表达式：表达式：_。3特特点点：K值值只只受受_影影响响，与与反反应应物物或生成物的或生成物的浓浓度度变变化无关。化无关。4意意义义：K值值越大越大平衡体系中生成物所占平衡体系中生成物所占的比例的比例_正向反正向反应进应进行的

2、程度行的程度_反反应进应进行得越行得越_反反应应物的物的转转化率化率_;反之，就越反之，就越_，转转化率就越小。化率就越小。当当_时时，该该反反应进应进行得就基本完全了。行得就基本完全了。温度温度越大越大越大越大完全完全越大越大不完全不完全K105想一想想一想怎怎样样理理解解“化化学学平平衡衡常常数数与与反反应应物物、生生成成物物的的浓浓度无关度无关”？提示：提示：化学平衡常数是指在一定温度下，可化学平衡常数是指在一定温度下，可逆反逆反应应无无论论从正反从正反应应开始，开始，还还是从逆反是从逆反应应开开始，也无始，也无论论反反应应物起始的物起始的浓浓度是大度是大还还是小，是小，最后都能达到平衡

3、，最后都能达到平衡，这时这时各生成物各生成物浓浓度度幂幂的的乘乘积积除以各反除以各反应应物物浓浓度度幂幂的乘的乘积积所得的比所得的比值值是个常数，用是个常数，用K表示。表示。自主体验自主体验判断正误判断正误1化学平衡常数等于某一时刻生成物浓度化学平衡常数等于某一时刻生成物浓度幂之积与反应物浓度幂之积的比值。幂之积与反应物浓度幂之积的比值。()2化学平衡常数与浓度有关化学平衡常数与浓度有关,与温度无关。与温度无关。()3温度一定，对于给定的化学反应，正、温度一定，对于给定的化学反应，正、逆反应的平衡常数互为倒数。逆反应的平衡常数互为倒数。()4对于一个可逆反应，平衡正向移动时，对于一个可逆反应，

4、平衡正向移动时，平衡常数一定增大。平衡常数一定增大。()5升高温度，升高温度，K值增大，则正反应为放热反值增大，则正反应为放热反应。应。()答案：答案：1.2.3.4.5.要要点点突突破破讲讲练练互互动动 要点要点1 1化学平衡常数的理解及化学平衡常数的理解及应用应用(2)因为平衡常数因为平衡常数K仅仅是温度的函数，所以仅仅是温度的函数，所以温度一定时，不随反应物或生成物的浓度变温度一定时，不随反应物或生成物的浓度变化而变化，故增大化而变化，故增大c(H2O)，K不变；又因为不变；又因为该可逆反应的正反应为吸热反应，故升高温该可逆反应的正反应为吸热反应，故升高温度时，平衡正向移动，度时，平衡正

5、向移动，c(CO)和和c(H2)增大，增大，c(H2O)减少，所以减少，所以K增大。增大。要点归纳要点归纳(1)平衡常数平衡常数K仅仅是温度的函数，与反应物仅仅是温度的函数，与反应物或生成物的浓度变化无关。只要温度一定，或生成物的浓度变化无关。只要温度一定，即便外界条件改变引起了化学平衡的移动，即便外界条件改变引起了化学平衡的移动，K也不变；只要温度变化，平衡一定发生移也不变；只要温度变化，平衡一定发生移动，则动，则K就变化。就变化。(2)c(A)、c(B)、c(C)、c(D)是指化学平衡状态是指化学平衡状态时的浓度，不是初始浓度，又因为固体或纯时的浓度，不是初始浓度，又因为固体或纯液体的浓度

6、可看作常数，所以固体或纯液体液体的浓度可看作常数，所以固体或纯液体不代入公式。不代入公式。(3)当同一化学反应，其方程式的化学计量数当同一化学反应，其方程式的化学计量数等倍扩大或缩小时，则等倍扩大或缩小时，则K值会发生改变。值会发生改变。2化学平衡常数的应用化学平衡常数的应用(1)判断平衡移动的方向判断平衡移动的方向对于上述可逆反应在任意状态时，生成物与对于上述可逆反应在任意状态时，生成物与反应物的浓度幂之积之比称为浓度商反应物的浓度幂之积之比称为浓度商Qc，(2)判断反应的热效应判断反应的热效应(3)计算反应物的转化率计算反应物的转化率依据起始浓度依据起始浓度(或平衡浓度或平衡浓度)和平衡常

7、数可以和平衡常数可以计算平衡浓度计算平衡浓度(或起始浓度或起始浓度)，从而计算反应，从而计算反应物的转化率。物的转化率。特别提醒特别提醒(1)化学平衡常数不表示化学反应速率，能表化学平衡常数不表示化学反应速率，能表示化学反应限度。示化学反应限度。K值越大，反应进行的越值越大，反应进行的越完全，但无法描述反应速率。完全，但无法描述反应速率。(2)化学平衡常数只与温度有关，与浓度、压化学平衡常数只与温度有关，与浓度、压强、催化剂等无关。强、催化剂等无关。即时应用即时应用1在煤化工中常需研究不同温度下反应的在煤化工中常需研究不同温度下反应的平衡常数，投料比及反应热等问题。平衡常数，投料比及反应热等问

8、题。已知：可逆反应已知：可逆反应CO(g)H2O(g)H2(g)CO2(g)的平衡常数随温度的变化如下表所的平衡常数随温度的变化如下表所示：示：试回答下列问题。试回答下列问题。(1)上述正反应是上述正反应是_(填填“放热放热”或或“吸热吸热”)反应。反应。(2)已知在一定温度下发生如下反应：已知在一定温度下发生如下反应：温度温度/400500800平衡常数平衡常数/K9.9491C(s)CO2(g)2CO(g)，平衡常数为，平衡常数为K；C(s)H2O(g)CO(g)H2(g)，平衡常数，平衡常数为为K1；CO(g)H2O(g)H2(g)CO2(g)，平衡常，平衡常数为数为K2。则则K、K1、

9、K2之间的关系是之间的关系是_。(3)在在500时，若起始时时，若起始时CO、H2O的浓度均的浓度均为为0.02molL1，在该条件下达到平衡时，在该条件下达到平衡时，CO的转化率为的转化率为_。(4)向向VL密闭容器中通入密闭容器中通入10molCO和和10mol水蒸气，在水蒸气，在T时达到平衡，然后迅速除去时达到平衡，然后迅速除去水蒸气水蒸气(除去水蒸气时其他物质的物质的量不除去水蒸气时其他物质的物质的量不变变)，将混合气体点燃，测得放出的热量为，将混合气体点燃，测得放出的热量为2842kJ(已知已知CO的燃烧热为的燃烧热为283kJmol1，H2的燃烧热为的燃烧热为286kJmol1)，

10、则，则T时的平时的平衡常数衡常数K_。(3)CO(g)H2O(g)H2(g)CO2(g)起始量起始量/molL1:0.020.0200平衡量平衡量/molL1:0.02x0.02xxxx2/(0.02x)29，x0.015，所所以以CO的的转转化化率率为为：0015/0.02100%75%。(4)设设有有xmolCO发发生反生反应应，则则(10 x)283286x2842，解得：，解得：x4。所以平衡。所以平衡时时CO、H2O、H2、CO2的的浓浓度依次度依次为为6/VmolL1、6/VmolL1、4/VmolL1、4/VmolL1，K4/90.44。答案：答案：(1)放放热热(2)KK1/K

11、2(3)75%(4)0.44探究导引探究导引2等效平衡中的不同情况其等效程度等效平衡中的不同情况其等效程度有什么区别？有什么区别？提提示示：一一种种所所达达到到的的等等效效平平衡衡状状态态，反反应应混混合合物物中中各各组组分分的的浓浓度度、物物质质的的量量、质质量量分分数数(或或气气体体的的体体积积分分数数)均均相相同同，类类似似于于几几何何学学上上的的全全等等图图形。形。要点要点2 2等效平衡等效平衡另一种所达到的等效平衡状另一种所达到的等效平衡状态态，反，反应应混合物混合物中各中各组组分的百分含量相同，各成分的物分的百分含量相同，各成分的物质质的的量与原平衡成比例，量与原平衡成比例，类类似

12、于几何学上的相似似于几何学上的相似图图形。形。要点归纳要点归纳1等效平衡等效平衡化学平衡状态与条件息息相关，而与建立平衡化学平衡状态与条件息息相关，而与建立平衡的途径无关。对于同一可逆反应，在一定条件的途径无关。对于同一可逆反应，在一定条件(恒温恒容或恒温恒压恒温恒容或恒温恒压)下，以不同投料方式下，以不同投料方式(即即从正反应、逆反应或从中间状态开始从正反应、逆反应或从中间状态开始)进行反应，进行反应，只要达到平衡时各物质的百分含量只要达到平衡时各物质的百分含量(体积分数、体积分数、物质的量分数或质量分数物质的量分数或质量分数)相等，这样的化学平相等，这样的化学平衡即互称为等效平衡。衡即互称

13、为等效平衡。2分类与规律分类与规律规规律律分分类类判断方法判断方法类类型型非非等等体体反反应应恒恒温温恒恒容容如果按照方程如果按照方程式的化学式的化学计计量量数关系数关系转转化化为为方程式同一方程式同一边边的物的物质质，其物，其物质质的量与的量与对应对应组组分的起始加分的起始加入量相同，入量相同，则则建立的化学平建立的化学平衡状衡状态态是等效是等效的的例如：恒温、恒容下的可逆反例如：恒温、恒容下的可逆反应应：2SO2O22SO32mol1mol0mol0mol0mol2mol0.5mol0.25mol1.5mol上述三种配比，按方程式的上述三种配比，按方程式的计计量关系均量关系均转转化化为为反

14、反应应物，物，则则SO2均均为为2mol、O2均均为为1mol，三者建立的平衡状三者建立的平衡状态态完全相同完全相同规规律律分分类类判断方法判断方法类类型型非非等等体体反反应应恒恒温温恒恒压压如果按方程式如果按方程式的化学的化学计计量关量关系系转转化化为为方程方程式同一式同一边边的物的物质质，其物，其物质质的的量比与量比与对应组对应组分的起始加入分的起始加入量比相同，量比相同，则则建立的化学平建立的化学平衡是等效的衡是等效的例如：恒温、恒例如：恒温、恒压压条件下，条件下，对对于于可逆反可逆反应应：N23H22NH31mol3mol0mol2mol6mol1mol0mol0mol0.5mol上述

15、三种配比，按方程式中化学上述三种配比，按方程式中化学计计量关系均量关系均转转化化为为反反应应物，三种物，三种情况下，情况下，N2与与H2的物的物质质的量比的量比均均为为13，因此上述三种情况建，因此上述三种情况建立的化学平衡状立的化学平衡状态态是等效的是等效的规规律律分分类类判断方法判断方法类类型型等等体体反反应应恒恒温温恒恒容容如果按方程式如果按方程式的化学的化学计计量关量关系系转转化化为为方程方程式同一式同一边边的物的物质质，其物，其物质质的的量比与量比与对应组对应组分的起始加入分的起始加入量比相同，量比相同，则则建立的化学平建立的化学平衡是等效的衡是等效的例如：恒温、恒容条件下，例如：恒

16、温、恒容条件下，对对于于可逆反可逆反应应：H2(g)I2(g)2HI(g)1mol1mol0mol2mol2mol1mol上述两种配比，按方程式中化学上述两种配比，按方程式中化学计计量关系均量关系均转转化化为为反反应应物，两种物，两种情况下情况下H2(g)与与I2(g)的物的物质质的量的量比均比均为为11，因此上述两种情况，因此上述两种情况建立的化学平衡状建立的化学平衡状态态是等效的是等效的特别提醒特别提醒运用等效平衡原理解题的关键是：运用等效平衡原理解题的关键是：(1)准确判断两种平衡状态是等效平衡的。准确判断两种平衡状态是等效平衡的。(2)分清是恒温、恒容条件下的等效平衡还是分清是恒温、恒

17、容条件下的等效平衡还是恒温、恒压条件下的等效平衡。恒温、恒压条件下的等效平衡。即时应用即时应用2(2012合肥高二检测合肥高二检测)在密闭容器中，保在密闭容器中，保持一定温度进行如下反应持一定温度进行如下反应N2(g)3H2(g)2NH3(g)，已知加入，已知加入1molN2和和3molH2，在恒，在恒压条件下达到平衡时生成压条件下达到平衡时生成amolNH3，在恒容，在恒容条件下达到平衡时生成条件下达到平衡时生成bmolNH3(见下表中见下表中编号编号的一行的一行)。若相同条件下，达到平衡时。若相同条件下，达到平衡时混合物中各组分的百分含量不变。回答下列混合物中各组分的百分含量不变。回答下列

18、问题：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，K_。(2)平衡常数平衡常数K值越大，表明建立平衡时值越大，表明建立平衡时_(填字母序号填字母序号)。AN2的转化率越高的转化率越高BNH3的产量越大的产量越大C正反应进行得越彻底正反应进行得越彻底D化学反应速度越快化学反应速度越快(3)a与与b的关系是：的关系是：a_b(填填“”、“b。(4)此此时为时为等温等容条件下且反等温等容条件下且反应应前后气体分前后气体分子数子数发发生改生改变变的反的反应应，故只要完全，故只要完全转转化到方程化到方程式的左式的左侧侧n(N2)1mol,n(H2)3mol即可。即可。答案

19、：答案：(1)c2(NH3)/c(N2)c3(H2)(2)AC(3)(4)20.750.5探究导引探究导引3什么是什么是“三段式三段式”分析法？分析法？提示：提示：三段式法就是依据化学方程式列出各物三段式法就是依据化学方程式列出各物质质的起始量、的起始量、变变化量和平衡量，然后根据已知化量和平衡量，然后根据已知条件建立代数等式而条件建立代数等式而进进行解行解题题的一种方法，的一种方法，这这是解答化学平衡是解答化学平衡计计算算题题的一种的一种“万能方法万能方法”。要点要点3 3化化学学平平衡衡的的计计算算“三三段段式式”分析法分析法要点归纳要点归纳关系：反应物：关系：反应物：c(平平)c(初初)

20、c生成物：生成物：c(平平)c(初初)c2解题思路解题思路特别提醒特别提醒即时应用即时应用3已知可逆反应：已知可逆反应：M(g)N(g)P(g)Q(g)H0，请回答下列问题：，请回答下列问题：(1)在某温度下，反应物的起始浓度分别为：在某温度下，反应物的起始浓度分别为：c(M)1molL1，c(N)2.4molL1。达到。达到平衡后，平衡后，M的转化率为的转化率为60%，此时，此时N的转化的转化率为率为_；(2)若反应温度升高，若反应温度升高，M的转化率的转化率_(填填“增大增大”、“减小减小”或或“不变不变”)；(3)若反应温度不变，反应物的起始浓度分别若反应温度不变，反应物的起始浓度分别为

21、：为：c(M)4molL1，c(N)amolL1；达到平衡后，达到平衡后，c(P)2molL1，a_；答案：答案：(1)25%(2)增大增大(3)6题题型型探探究究权权威威预预测测 题型题型1 1化学平衡常数及其应用化学平衡常数及其应用例例例例1 1(2012北北京京朝朝阳阳区区高高二二测测试试)()已已知知在在448时时，反反应应H2(g)I2(g)2HI(g)的的平衡常数平衡常数K1为为49，t/70080083010001200K0.60.91.01.72.6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(

22、填填“吸热吸热”或或“放热放热”)。(3)能判断该反应达到化学平衡状态的依据是能判断该反应达到化学平衡状态的依据是_。A容器中压强不变容器中压强不变B混合气体中混合气体中c(CO)不变不变Cv(H2)正正v(H2O)逆逆Dc(CO2)c(CO)(4)某温度下，平衡浓度符合下式：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，试判断此时的温度为_。(5)在在800时，发生上述反应，某一时刻测时，发生上述反应，某一时刻测得容器内各物质的浓度分别为得容器内各物质的浓度分别为c(CO2)为为2mol/L，c(H2)为为1.5mol/L，c(CO)为为1mo

23、l/L,c(H2O)为为3mol/L，则下一时刻，反应向，则下一时刻，反应向_(填填“正向正向”或或“逆向逆向”)进行。进行。【思路点思路点拨拨】解答本解答本题题要注意以下两点：要注意以下两点：(1)根根据据反反应应方方向向以以及及方方程程式式中中化化学学计计量量数数的的变变化确定平衡常数的化确定平衡常数的变变化。化。(2)根根据据K随随温温度度的的变变化化判判断断反反应应特特点点，根根据据Qc与与K的大小判断反的大小判断反应应方向。方向。题型题型2 2平衡常数与转化率的相关计算平衡常数与转化率的相关计算例例例例2 2起始起始浓浓度度甲甲乙乙丙丙c(H2)(mol/L)0.0100.0200.

24、020c(CO2)(mol/L)0.0100.0100.020下列判断不正确的是下列判断不正确的是()A平衡时，乙中平衡时，乙中CO2的转化率大于的转化率大于60%B平衡时，甲中和丙中平衡时，甲中和丙中H2的转化率均是的转化率均是60%C平衡时，丙中平衡时，丙中c(CO2)是甲中的是甲中的2倍，是倍，是0.012mol/LD反应开始时，丙中的反应速率最快，甲反应开始时，丙中的反应速率最快，甲中的反应速率最慢中的反应速率最慢【解析解析】本本题题考考查查化学平衡常数及化学平衡常数及转转化率化率的的计计算，意在考算，意在考查查考生考生对对数据的分析数据的分析处处理能理能力。力。设设平衡平衡时时甲中甲

25、中CO2的的转转化化浓浓度度为为xmol/L,则则平衡平衡时时H2、CO2、H2O、CO的的浓浓度分度分别为别为(0.01x)mol/L、(0.01x)mol/L、xmol/L、xmol/L，B项项正正确确；平平衡衡时时甲甲中中c(CO2)0.010.0060.004(mol/L)，丙丙中中c(CO2)0.020.0120.008(mol/L)，C项项错错误误；反反应应开开始始时时，丙丙中中反反应应物物浓浓度度最最大大，反反应应速速率率最最快快，甲甲中中反反应应物物浓浓度最小，反度最小，反应应速率最慢，速率最慢，D项项正确。正确。【答案答案】C(2010高考四川卷高考四川卷)反应反应aM(g)

26、bN(g)cP(g)dQ(g)达到平衡时，达到平衡时，M的体的体积分数积分数y(M)与反应条件的关系如图所示。其与反应条件的关系如图所示。其中中z表示反应开始时表示反应开始时N的物质的量与的物质的量与M的物质的物质的量之比。下列说法正确的是的量之比。下列说法正确的是()题型题型3 3等效平衡等效平衡例例例例3 3上述四种情况达到平衡后，上述四种情况达到平衡后，n(CO)的大小顺的大小顺序是序是()A乙丁乙丁丙甲丙甲B乙乙丁丁甲甲丙丙C丁丁乙乙丙甲丙甲D丁丁丙丙乙乙甲甲【解析解析】解解题时应题时应注意注意该该反反应应及反及反应应的特的特点点，即即反反应应前前后后气气体体体体积积不不变变，同同时时

27、要要明明确确等等效效平平衡衡的的条条件件。把把丙丙中中amolCO和和amolH2O按化学按化学计计量数量数转转成成CO2和和H2也分也分别为别为amol，则则甲甲与与丙丙是是等等量量等等效效，则则达达平平衡衡时时，n(CO)应应相相等等；把把丁丁中中amolCO和和amolH2O按按化化学学计计量量数数转转成成CO2和和H2，则则起起始始时时丁丁中中CO2为为2amol，H2为为amol，则则与与乙乙等等量量等等效效，到到达达平平衡衡时时n(CO)相相等等。乙乙与与甲甲相相比比相相当当于于在在甲甲的的平平衡衡中中又又加加入入了了amol的的CO2，导导致致平平衡衡正正移移，则则平平衡衡时时n

28、(CO)乙乙n(CO)甲甲，故，故选选A。【答案答案】A【规规律律方方法法】分分析析等等效效平平衡衡的的关关键键是是分分清清全全等等平平衡衡和和等等比比平平衡衡，分分析析化化学学平平衡衡有有关关问问题时题时常用以下两种方法：常用以下两种方法：(1)极极限限思思维维法法。我我们们在在求求某某一一物物质质在在平平衡衡状状态态的的浓浓度度取取值值范范围围时时，常常采采用用极极限限思思维维法法，让让正正反反应应(或或逆逆反反应应)完完全全进进行行，可可以以求求得得其其取取值值范范围围或取或取值值。(2)虚虚拟拟法法。我我们们在在解解题题中中若若遇遇到到将将两两个个状状态态进进行行比比较较这这类类问问题

29、题，可可以以“虚虚拟拟”一一个个中中间间过过程程，如如一一个个容容器器、一一个个隔隔板板等等，然然后后再再进进行比行比较较。平衡常数的应用平衡常数的应用平衡理论作为一个相对独立的知识体系是高平衡理论作为一个相对独立的知识体系是高考必考的考点，利用化学平衡常数可以判断考必考的考点，利用化学平衡常数可以判断是否是平衡状态，平衡移动的方向，反应的是否是平衡状态，平衡移动的方向，反应的热效应，反应的限度大小等，因此成为高考热效应，反应的限度大小等，因此成为高考中本部分的突破口和切入点。中本部分的突破口和切入点。热热点点示示例例思思维维拓拓展展(1)通过分析上图，该反应的正反应为通过分析上图，该反应的正反应为_反应反应(填填“吸热吸热”或或“放热放热”)。(2)在在T1、D状态时，状态时，v(正正)_v(逆逆)(填填“”、“”或或“”)。