高中化學 第2章 化學反應速率和化學平衡 第3節(jié) 化學平衡（第3課時）化學平衡常數(shù)課件 新人教版選修4.ppt

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成才之路 化學,路漫漫其修遠兮 吾將上下而求索,人教版 選修④,化學反應速率和化學平衡,第二章,第三節(jié) 化學平衡,第二章,第3課時 化學平衡常數(shù),該反應在一定條件下不可能進行完全，即存在一定的限度。而反應限度的大小對于生產和生活實際有著直接影響。因此還需關注化學反應的限度。那么怎樣才能定量地描述化學反應的限度呢！化學反應中，反應物的轉化程度會受到哪些因素的影響呢！ 研究表明，可逆反應進行一段時間后，一定會達到化學平衡狀態(tài)。此時，正反應速率和逆反應速率相等，反應體系的組成不再隨時間的延續(xù)而變化，反應達到一定的限度。在研究了大量實驗的基礎上，人們發(fā)現(xiàn)可以用化學平衡常數(shù)來定量描述化學反應的限度。,你知道化學平衡常數(shù)是如何測定的嗎？ 一是可用化學方法：通過化學分析方法測定反應平衡時各物質的濃度。但必須防止因測定過程中加入化學試劑而干擾了化學平衡。因此在進行化學分析之前必須使化學平衡“凍結”在原來的平衡狀態(tài)。二是可用物理方法：利用物質物理性質的變化測定平衡時各物質濃度的變化，如通過測定物質的折光率、導電程度、顏色、壓強或容積的改變來測定物質的濃度。物理方法的優(yōu)點是在測定時不會干擾或破壞體系的平衡狀態(tài)。你對化學平衡常數(shù)了解多少？請讓我們一起走進教材：化學平衡常數(shù)。,●新知導學,在一定溫度下，當一個可逆反應達到平衡狀態(tài)時，生成物濃度以系數(shù)為指數(shù)的冪的乘積與反應物濃度以系數(shù)為指數(shù)的冪的乘積的比值,K＝cp(C)cq(D)/cm(A)cn(B),溫度,濃度,程度,反應的限度,越完全,越大,越不完全,越小,吸熱,放熱,K2K3＝1,同一,含量(體積分數(shù)、質量分數(shù)或物質的量分數(shù)),全等效,相似等效,1．化學平衡常數(shù)的作用是什么？ 提示：化學平衡常數(shù)是表征反應限度的一個確定的數(shù)學關系、定量關系，是反應限度的最根本的表現(xiàn)。對判斷化學平衡移動方向提供了科學的依據(jù)。,●自主探究,2．平衡向正反應方向移動，反應物的轉化率是否一定增大？,提示：不會?；瘜W平衡常數(shù)是溫度的函數(shù)，只有溫度變化，平衡常數(shù)才會改變。,4．化學平衡狀態(tài)的建立，與反應途徑有沒有關系？ 提示：化學平衡狀態(tài)的建立與反應途徑無關。無論可逆反應是從正反應方向開始，還是從逆反應方向開始，或從中間狀態(tài)開始，只要起始投入的物質的量相當，則均可達到等效平衡狀態(tài)。,1．化學平衡常數(shù)的理解 (1)定義 在一定溫度下，當一個可逆反應達到化學平衡時，生成物濃度以系數(shù)為指數(shù)的冪之積與反應物濃度以系數(shù)為指數(shù)的冪之積的比值是一個常數(shù)，這個常數(shù)就是該反應的化學平衡常數(shù)。通常用符號K表示。,化學平衡常數(shù),●教材點撥,2．使用化學平衡常數(shù)應注意的問題 (1)化學平衡常數(shù)只與溫度有關，與反應物或生成物的濃度無關，與壓強、催化劑無關。 (2)反應物與生成物中有固體和純液體存在時，其濃度可看做“1”而不代入公式(聯(lián)想化學反應速率一節(jié)固體和純液體的處理)。,3．化學平衡常數(shù)的應用 (1)判斷反應進行的程度 化學平衡常數(shù)值的大小是可逆反應進行程度的標志。它能夠表示出可逆反應進行的完全程度。一個可逆反應的K值越大，說明平衡時生成物的濃度越大，反應物轉化率也越大?？梢哉f，化學平衡常數(shù)是一定溫度下一個可逆反應本身固有的內在性質的定量體現(xiàn)。,(2)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； (3)計算轉化率 依據(jù)起始濃度(或平衡濃度)和平衡常數(shù)可以計算平衡濃度(或起始濃度)，從而計算反應物的轉化率。,溫馨提示：(1)化學平衡常數(shù)表達式中各物質的濃度必須是平衡狀態(tài)下的濃度，不能用任一時刻的濃度值。 (2)化學平衡常數(shù)不表示反應的快慢，即化學反應速率快，K值不一定大。 (3)使用化學平衡常數(shù)數(shù)值時，必須注明對應的溫度。 (4)反應物或生成物中有固體或純液體存在時，其濃度不寫入表達式。,(5)K的單位一般不作要求。 (6)化學平衡發(fā)生移動，K不一定變化；化學平衡不發(fā)生移動，K一定不變化；K變化，則化學平衡一定發(fā)生移動。 (7)使用催化劑，只能改變化學反應速率，化學平衡不發(fā)生移動，K不發(fā)生變化。,(2015經典習題選萃)關于化學平衡常數(shù)的敘述正確的是( ) A．溫度一定，一個化學反應的平衡常數(shù)不是一個常數(shù) B．兩種物質反應，不管怎樣書寫化學方程式，平衡常數(shù)都不變 C．溫度一定時，對于給定的化學反應，正、逆反應的平衡常數(shù)互為倒數(shù) D．濃度商QcK時，v(正)v(逆),●典例透析,【答案】 C,1．(2014上海卷)只改變一個影響因素，平衡常數(shù)K與化學平衡移動的關系敘述錯誤的是( ) A．K值不變，平衡可能移動 B．K值變化，平衡一定移動 C．平衡移動，K值可能不變 D．平衡移動，K值一定變化,●變式訓練,解析：本題考查化學平衡常數(shù)及平衡移動原理，意在考查考生對化學平衡常數(shù)和平衡移動原理的理解能力。K只與溫度有關，當溫度不變時，改變其他外界條件使平衡移動，K值不變，A項正確；K值變化，則溫度一定發(fā)生變化，平衡一定移動，B項正確；改變除溫度外的其他外界條件，平衡發(fā)生移動時，K值不變，C項正確、D項錯誤。 答案：D 點評：平衡常數(shù)只與溫度有關，只有溫度改變，平衡常數(shù)才發(fā)生改變，當溫度不變時，改變其他外界條件，無論平衡是否移動，平衡常數(shù)一定不變。,1．等效平衡 化學平衡狀態(tài)與條件息息相關，而與建立平衡的途徑無關。對于同一可逆反應，在一定條件(恒溫恒容或恒溫恒壓)下，以不同投料方式(即從正反應、逆反應或從中間狀態(tài)開始)進行反應，只要達到平衡時各物質的百分含量(體積分數(shù)、物質的量分數(shù)或質量分數(shù))相等，這樣的化學平衡即互稱為等效平衡。,等效平衡,●教材點撥,上述三種配比，按方程式的計量關系均轉化為反應物的物質的量，則b和c SO2均為2 mol 、O2均為1 mol，三者建立的平衡狀態(tài)完全相同。 第二類：恒溫恒容時，對于反應前后氣體分子數(shù)不變的可逆反應，不同的投料方式，如果根據(jù)化學方程式中化學計量數(shù)比換算成同一邊物質時，只要反應物(或生成物)中各組分的物質的量的比例相同，即互為等效平衡。平衡時各組分的百分含量相同，但各組分的濃度不一定相同。,溫馨提示：分析等效平衡的關鍵是分清全等平衡和等比平衡，分析化學平衡有關問題時常用以下兩種方法： (1)“極限思維法”： 任何可逆反應均可以看成完全不反應和完全反應的中間狀態(tài)。我們在求某一物質在平衡狀態(tài)的濃度取值范圍時，常采用極限思維法，讓正反應(或逆反應)完全進行，可以求得其取值范圍或極值。,(2)“虛擬法”： 任何一個可逆反應體系，在相同條件下從不同的狀態(tài)開始，只要達到平衡時的條件(溫度、壓強、濃度)完全相同，則可以形成等效平衡。我們在解題中若遇到將兩個狀態(tài)進行比較這類問題，可以“虛擬”一個中間過程，如一個容器、一個隔板等，然后再進行比較。,3．等效平衡原理的應用 (1)判斷同一可逆反應在相同的反應條件下是否為相同的平衡狀態(tài)。 (2)求要達到等效平衡，兩種不同狀態(tài)下起始量之間的關系式。 (3)求屬于等效平衡狀態(tài)下的反應方程式的化學計量數(shù)。,溫馨提示：兩種情況下所達到的等效平衡及其等效程度的區(qū)別： 一種所達到的等效平衡狀態(tài)，反應混合物中各組分的濃度、物質的量、質量分數(shù)(或氣體的體積分數(shù))均相同，類似于幾何學上的全等圖形。 另一種所達到的等效平衡狀態(tài)，反應混合物中各組分的百分含量相同，各成分的物質的量與原平衡成比例，類似于幾何學上的相似圖形。,●典例透析,,,上述四種情況達到平衡后，n(CO)的大小順序是( ) A．乙＝丁丙＝甲 B．乙丁甲丙 C．丁乙丙＝甲 D．丁丙乙甲 【解析】 解題時應注意該反應及反應的特點，即反應前后氣體體積不變，同時要明確等效平衡的條件。把丙中a mol CO和a mol H2O按化學計量數(shù)轉成CO2和H2也分別為a mol，則甲與丙是等量等效，則達平衡時，n(CO)應相等；,把丁中a mol CO和a mol H2O按化學計量數(shù)轉成CO2和H2，則起始時丁中CO2為2a mol，H2為a mol，則與乙等量等效，到達平衡時n(CO)相等。乙與甲相比相當于在甲的平衡中又加入a mol的CO2，導致平衡正移，則平衡時n(CO)乙n(CO)甲，故選A。 【答案】 A,●變式訓練,(2)若將題中“維持容器體積和溫度不變”改為“維持容器壓強和溫度不變”，則C的百分含量為a的是____________。 (3)若將可逆反應中D(g)改為D(s)，則C的百分含量為a的是____________。 解析：恒溫恒容下的非等體積反應，把加入的物質轉化成起始狀態(tài)形式，與起始狀態(tài)時各物質的物質的量分別相同，即建立相同的平衡狀態(tài)；恒溫恒壓下，比值相同即可建立等效的平衡狀態(tài)；而等體積反應無論是恒溫恒容還是恒溫恒壓，按方程式中化學計量數(shù)轉換后，只要與起始狀態(tài)各物質的比值相同即可建立等效的平衡狀態(tài)。 答案：(1)DE (2)ABDE (3)ABDE,1．(2015經典習題選萃)對于可逆反應，下列說法正確的是( ) A．化學平衡常數(shù)只與溫度有關 B．升高溫度，化學平衡常數(shù)一定增大 C．正反應的化學平衡常數(shù)與逆反應的化學平衡常數(shù)一定不相等 D．增大反應物濃度，化學平衡常數(shù)可能增大,解析：B項，如果正反應是放熱反應，升溫則平衡常數(shù)減小，B錯；C項，正、逆反應的化學平衡常數(shù)互為倒數(shù)，但不一定不相等，可以同時等于1，C錯；D項，化學平衡常數(shù)與濃度無關，D錯。 答案：A,,解析：該反應為氣體計量數(shù)減小的放熱反應，升高溫度，平衡逆向移動，生成物濃度減小，反應物濃度增大，平衡常數(shù)減小，A項錯誤；同理，升高溫度，平衡逆向移動，CO的轉化率減小，B項錯誤；平衡常數(shù)只與溫度有關，與物質的量無關，C項正確；增加氮氣的物質的量，平衡逆向移動，NO的轉化率減小，D項錯誤。 答案：C,答案：A,答案：(1)60% (2)85%,(3)若將容器的體積壓縮為1 L，平衡向______方向移動，K__________(填“增大”、“減小”或“不變”)。 (4)在500℃，從反應開始到平衡，C的平均反應速率v(C)＝________________。,,【解析】,