高中魯科版化學2.2 《化學反應的限度》課件 第1課時選修4

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歡迎進入化學課堂 第2節(jié)化學反應的限度第1課時化學平衡常數平衡轉化率 1 了解平衡常數的含義 表達式及影響因素 2 了解平衡轉化率的含義 3 利用平衡常數進行簡單計算 4 能夠利用化學平衡常數判斷化學平衡移動的方向 課程標準導航 一 化學平衡常數1 定義在一定 下 當一個可逆反應達到化學平衡狀態(tài)時 濃度冪之積與 濃度冪之積的比值 用符號K表示 溫度 生成物 反應物 mol L 1 c d a b 3 意義平衡常數的大小反映化學反應可能進行的 平衡常數的數值越大 說明 程度 反應可以進行得越完全 想一想1 化學平衡常數有統(tǒng)一的固定單位嗎 提示 由平衡常數的表達式知 其單位決定于可逆反應中反應物和產物的種類及化學方程式中對應系數的大小 故化學平衡常數沒有統(tǒng)一的固定單位 4 影響因素 1 內因 反應物的 2 外因 反應體系的 本身性質 溫度 5 應用 1 判斷反應進行的限度 K 105時可認為反應可以進行得較完全 K 10 5時認為反應很難進行 10 5 K 105時 認為該反應為可逆反應 逆向進行 達到平衡狀態(tài) 正向進行 c0 A 2 影響因素 1 初始濃度和平衡濃度 2 多種反應物參加反應時 提高一種物質的濃度 可以提高 而本身轉化率會降低 其他物質的轉化率 想一想2 對于一個給定的可逆反應 其正反應和逆反應的平衡常數之間有什么關系 提示 由平衡常數的表達式可以判斷 正反應和逆反應的平衡常數之間互為倒數關系 A 將C s 的表面積增大B 增大體系壓強C 升高體系溫度D 使用合適的催化劑解析 選C 化學平衡常數只與溫度 化學反應的特點及反應物本身的性質有關 解析 選C 純固體或溶劑的濃度視為常數 不寫入表達式中 A B不符合要求 D為逆反應的化學平衡常數 3 關于平衡常數K 下列說法中正確的是 A K越大 反應速率越大B 對任一給定的可逆反應 溫度升高 K值增大C 對可逆反應 K值越大 反應物的轉化率越高D 加入催化劑或增大反應物濃度 K值將增大 解析 選C K值反映出了化學反應正向進行的程度 只與溫度有關 但不一定升溫就增大 探究導引1化學平衡常數與什么物理量有關 提示 化學平衡常數的大小與溫度有關 對于放熱反應 升高溫度平衡常數減小 對于吸熱反應 升高溫度 平衡常數變大 要點歸納1 平衡常數的書寫 1 平衡常數表達式中各物質的濃度是化學反應達到平衡狀態(tài)時的濃度 2 固體或純液體物質不出現在平衡常數表達式中 3 化學平衡常數表達式對應某一具體反應 若反應方向改變 則平衡常數改變 若反應方程式中各物質的系數等倍擴大或縮小 平衡常數表達式也要相應改變 4 對于給定的可逆反應 正 逆反應的平衡常數互為倒數 2 平衡常數的應用 1 應用平衡常數時 應明確平衡只受溫度影響 對于給定的可逆反應 溫度不變 K值不變 溫度不同 K值不同 2 判斷反應進行的程度K值越大 說明平衡體系中生成物所占的比例越大 它的正向反應進行的程度越大 即該反應進行得越完全 反應物平衡轉化率越大 反之 就越不完全 平衡轉化率就越小 3 利用K判斷反應的熱效應若升高溫度 K值增大 則正反應為吸熱反應 若升高溫度 K值減小 則正反應為放熱反應 4 判斷反應是否處于化學平衡狀態(tài)及反應進行的方向 5 計算轉化率 即時應用 回答下列問題 1 該反應的化學平衡常數表達式為 2 該反應為 填 吸熱 或 放熱 反應 3 能判斷該反應是否達到化學平衡狀態(tài)的依據是 A 容器中壓強不變B 混合氣體中c CO 不變C v正 H2 v逆 H2O D c CO2 c CO 4 某溫度下 平衡濃度符合下式 CO2 H2 CO H2O 則此時的溫度為 3 該反應為氣體物質的物質的量不變的反應 反應過程中壓強始終不變 與是否平衡無關 D項中c CO2 c CO 不能判斷反應是否達到平衡狀態(tài) 只是表示某時刻CO2與CO的濃度相等 4 當 CO2 H2 CO H2O 時 K 1 0 此時的溫度由表中數據可知為830 探究導引2平衡轉化率與平衡常數有何關系 提示 平衡常數和平衡轉化率都可以表示可逆反應進行的程度 但是平衡轉化率隨著反應物初始濃度的不同而變化 而平衡常數卻不受濃度影響 因此平衡常數更能反映出本質 平衡常數與平衡轉化率之間是可以相互求算的 探究導引3平衡轉化率與起始反應物的濃度有什么關系 提示 當增大一種反應物的濃度時 該反應物的平衡轉化率降低 而其他反應物的平衡轉化率升高 要點歸納1 可逆反應達到平衡后各物質濃度的變化關系 1 反應物 平衡濃度 起始濃度 轉化濃度 2 生成物 平衡濃度 起始濃度 轉化濃度 3 各物質的轉化濃度之比等于它們在化學方程式中相應的化學計量數之比 即時應用 2 若反應溫度升高 M的平衡轉化率 填 增大 減小 或 不變 3 若反應溫度不變 反應物的初始濃度分別為c M 4mol L 1 c N amol L 1 達到平衡后 c P 2mol L 1 a 4 若反應溫度不變 反應物的初始濃度為 c M c N bmol L 1 達到平衡后 M的平衡轉化率為 4 由于溫度不變 則化學平衡常數值不變 設平衡時 M的轉化濃度為xmol L 1 M g N g P g Q g 初始濃度 mol L 1 bb00轉化濃度 mol L 1 xxxx平衡濃度 mol L 1 b xb xxx 答案 1 25 2 增大 3 6 4 41 2012 北京東城區(qū)高二質檢 H2 g I2 g 2HI g 已經達到平衡狀態(tài)的標志是 c H2 c I2 c HI c H2 c I2 c HI 1 1 2 c H2 c I2 c HI 不再隨時間而改變 單位時間內生成nmolH2的同時生成2nmolHI 單位時間內生成nmolH2的同時生成nmolI2 反應速率v H2 v I2 1 2v HI 一個H H鍵斷裂的同時有兩個H I鍵斷裂 溫度和體積一定時 容器內壓強不再變化 溫度和體積一定時 混合氣體的顏色不再變化溫度和壓強一定時 混合氣體的密度不再變化 條件一定 混合氣體的平均摩爾質量不再變化A B C D 思路點撥 解答本題要注意以下兩點 1 平衡的標志 v 正 v 逆 各組分的含量不變 2 該反應的特點 反應前后氣體分子數不變 I2為紫色蒸氣 解析 的濃度與起始時投入物質的量有關 故不正確 各組分的濃度不變 說明已達平衡 正確 體現v 正 v 逆 正確 未體現v 正 v 逆 不正確 反應速率始終v H2 v I2 1 2v HI 不正確 體現v 正 v 逆 正確 壓強始終相等 不正確 顏色不變化 說明c I2 不變 正確 答案 C 提示 1 能 達平衡后 v 正 v 逆 絕熱條件下 不進行熱交換 故溫度不變 2 I2為固態(tài) 則氣體的質量變化 故可作為平衡標志 因前后氣體的體系不等 則壓強可作為平衡標志 能體現v 正 v 逆 則符合條件的有 中I2為固態(tài) 氣相中始終無色 故不能作判據 中氣相的質量 體積都變 故不一定 氣相的質量增加時 其物質的量也增加 故不一定 互動探究 1 若題干中的反應在一絕熱密閉容器中進行 溫度不變時 能否說明反應一定達到平衡狀態(tài) 2 若僅I2的氣態(tài)改變?yōu)楣虘B(tài) 即I2 s H2 g 2HI g 則 中能說明達平衡狀態(tài)的有哪些 2 同種物質表示的反應速率判斷生成速率與消耗速率相等時 達平衡 3 用氣體的平均摩爾質量判斷若反應中全是氣體物質 反應前后氣體體積不變 不能用平均摩爾質量判斷 反應前后氣體體積改變 摩爾質量恒定時 達平衡 4 用反應現象 如顏色 溫度 溶解等 判斷 當反應現象一定時 達平衡 已知反應CO g H2O g CO2 g H2 g 的平衡常數K與溫度的關系如下表 1 該反應的 H 0 選填 或 2 500 時 若CO和H2O的起始濃度均為0 060mol L 則在該條件下 CO的最大轉化率為 思路點撥 解答本題要注意以下兩點 1 明確平衡常數K與溫度的變化關系 2 學會用 三段式 進行轉化率的有關計算 解析 1 由表格中數據可知 溫度越高 平衡常數K越小 說明溫度升高 反應逆向進行 正反應為放熱反應 H 0 答案 1 2 75 轉化mxnxpxqx平衡a mxb nxpxqx解題時把握好以下幾點 1 轉化量與方程式中各物質的系數成比例 2 式子中a b可指物質的量 濃度 體積等 但單位必須統(tǒng)一 3 對反應物 平衡量 起始量 轉化量 對生成物 平衡量 起始量 轉化量 1 設H2和CO的起始物質的量之比為m 平衡時CO的轉化率為 平衡混合物中甲醇的體積分數為y 試推斷m y三者之間的相互關系 并以y f m 的函數表達式表示出來 寫出計算過程 2 將表中已知數據代入導出的表達式中進行計算 把計算結果填入表中有關的空格中 3 根據表中數據判斷用CO和H2合成甲醇時 H2和CO的最佳體積比是 并簡述判斷依據 4 若升高溫度 該反應的平衡常數K將 填 增大 減小 不變 或 無法確定 下同 該反應中CO的平衡轉化率將 5 據研究 反應過程中起催化作用的為Cu2O 反應體系中含少量CO2 有利于維持催化劑Cu2O的量不變 原因是 用化學方程式表示 解析 本題的突破口在于確定 起 變 平 三個量 然后根據體積分數求出函數表達式 解題中假設CO的起始量為1mol 然后根據比例關系確定H2的起始量 再根據各方關系確定各物質轉化量 平衡量 從而使題目中的抽象數據具體化 為函數表達式的求出打下基礎 2 3 兩問由 1 中的表達式可分析求出 第 4 題 由于反應 H 0 故升高溫度 K值減小 反應進行程度減小 答案 1 設起始時CO的物質的量n CO 1mol 因n H2 n CO m 則H2的物質的量n H2 mmol CO g 2H2 g CH3OH g 起始量 mol 1m0 2 3 1 2m 2時 平衡混合物中甲醇的體積分數最高 4 減小減小 5 Cu2O CO2Cu CO2 同學們 來學校和回家的路上要注意安全 同學們 來學校和回家的路上要注意安全