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        化學平衡常數

        第六講  化學平衡常數

        主備人:邱慶華   副備人:熊瓊玖

        (第1課時)

        集體備課

        個人備課

        【教學目標】:

        1、化學平衡常數的概念

        2、運用化學平衡常數對化學反應進行的程度判斷

        3、運用化學平衡常數進行計算,轉化率的計算

        【教學重點】化學平衡常數的計算

        【教學難點】運用化學平衡常數對化學反應進行的程度判斷


        【教學過程】:

        【問題設計】有反應:H2g+ I2g2HIg),在457.6℃時,按不同的投料方式進行實驗,達到平衡時各物質的嘗試如下表,分別求c2(HI)/[c(H2)·c(I2)]的值,填寫下表中:

        起始時各物質的濃度(mol/L)平衡時各物質的濃度(mol/L)c2(HI)/[c(H2)·c(I2)]H2(×10-2)【來I2(×10-2)【來.源:HI(×10-2)【來.源:H2(×10-3)I2(×10-3)【來HI(×10-2)1.2288.96403.8411.5241.587 1.2018.40304.5800.97331.486 001.5201.6961.6961.181 003.7774.2134.2132.934 c2(HI)/[c(H2)·c(I2)]    的平均值 

        結論;在一定溫度時同一個反應達到化學平衡時各物質的濃度之間滿足一定的函數關系。

        一、化學平衡常數的概念和表達式

        1、定義:在一定溫度下,當一個可逆反應達到平衡狀態時,生成物濃度以系數為指數的冪的乘積與反應物濃度以系數為指數的冪的乘積的比值是一個常數。這個常數就是該反應的化學平衡常數(簡稱平衡常數)

        2、表達式:對于一般的可逆反應,mAg+ nBg全品高考網歡迎您?。?!請登錄:     http://gk.canpoint.cn                        全品中考網歡迎您?。?!請登錄:     http://zk.canpoint.cn  pCg+ qDg

        當在一定溫度下達到平衡時,K==cp(C)·cq(D)/cm(A)·cn(B)

        3、使用平衡常數應注意的幾個問題:

        1)、化學平衡常數只與        有關,與反應物或生成物的濃度無關。

        2)、在平衡常數表達式中:水(液態)的濃度、固體物質的濃度不寫

           C(s)+H2O(g)全品高考網歡迎您?。?!請登錄:     http://gk.canpoint.cn                        全品中考網歡迎您?。?!請登錄:     http://zk.canpoint.cn  CO(g)+H2(g),K=c(CO)·c(H2)/c(H2O)

           Fe(s)+CO(g)全品高考網歡迎您?。?!請登錄:     http://gk.canpoint.cn                        全品中考網歡迎您?。?!請登錄:     http://zk.canpoint.cn  Fe(s)+CO2(g),K=c(CO-2)/c(CO)

        3)、化學平衡常數表達式與化學方程式的書寫有關

        例如:N2(g)+3H2(g)全品高考網歡迎您?。?!請登錄:     http://gk.canpoint.cn                        全品中考網歡迎您?。?!請登錄:     http://zk.canpoint.cn  2NH3(g)的平衡常數為K1,1/2N2(g)+3/2H2(g)全品高考網歡迎您?。?!請登錄:     http://gk.canpoint.cn                        全品中考網歡迎您?。?!請登錄:     http://zk.canpoint.cn  NH3(g)的平衡常數為K2,NH3(g)全品高考網歡迎您?。?!請登錄:     http://gk.canpoint.cn                        全品中考網歡迎您?。?!請登錄:     http://zk.canpoint.cn  1/2N2(g)+3/2H2(g)的平衡常數為K3;

        寫出K1K2的關系式:  K1=K22  。

          寫出K2K3的關系式:  K2·K3=1  。

          寫出K1K3的關系式:  K1·K32=1  。

        二、化學平衡常數的意義和應用

        1平衡常數的大小反映了化學反應進行的  程度     (也叫    反應的限度       )。

        K值越大,表示反應進行得  越完全     ,反應物轉化率    越大     ;

        K值越小,表示反應進行得  越不完全 ,反應物轉化率  越小   。

        2)判斷正在進行的可逆是否平衡及反應向何方向進行:

        對于可逆反應:mA(g)+ nB(g)全品高考網歡迎您?。?!請登錄:     http://gk.canpoint.cn                        全品中考網歡迎您?。?!請登錄:     http://zk.canpoint.cn  pC(g)+ qD(g),在一定的溫度下的任意時刻,反應物的濃度和生成物的濃度有如下關系:Qc=Cp(C)·Cq(D)/Cm(A)·Cn(B),叫該反應的濃度商。

        QcK ,反應向   正反應方向   進行

        QcK ,反應處于平衡狀態

        QcK ,反應向   逆反應方向   進行

        3)利用K可判斷反應的熱效應

        若升高溫度,K值增大,則正反應為  吸熱 反應(吸熱放熱”)。

        若升高溫度,K值減小,則正反應為  放熱 反應(吸熱放熱”)。

        三、有關化學平衡常數的簡單計算:

        閱讀29頁例1和例2,然后再做一遍,注意格式。


        【課堂鞏固練習】

        1、下列化學平衡常數的說法正確的是:

        A.化學平衡發生移動,平衡常數必發生變化

        B平衡常數發生變化,化學平衡必發生移動

        C改變溫度,平衡常數一定改變

        D.催化劑改變達到平衡的時間,必引起平衡常數的改變

        2、在某溫度下,可逆反應mA(g) + nB(g)    pC(g) + qD(g)的平衡常數為K,下列說法正確的是:

        AK值越小,達到平衡時,反應物的轉化率越大

        BK值越大,達到平衡時,生成物的含量越大

        C.反應物的轉化率越大,達到平衡時,K值越大

        D.溫度越高,達到平衡時,K值越大

        3、25℃時反應N2(g)+O2(g)    2NO(g)K=1×10-30,下列說法正確的是:

        A.由于反應速率太慢,25℃時,幾乎不發生反應

        B25℃N2O2基本上沒有進行反應

        C.平衡時NO實際上幾乎全部分解為N2O2。

        D.可以研究選擇適當的催化劑,在該條件下利用此反應固定氮氣

        4、某溫度下,在一體積固定的密閉容器中,反應2A(g)+B(g) 2C(g),達到平衡時,A、B、C的物質的量分別為4mol、2mol、4mol。保持溫度不變,對平衡化合物中三者的物質的量做如下調整,通過計算平衡常數分析平衡向哪個方向移動?

        1)均加倍                        2)均減半                     

        3)均減少1mol                       4)均增加1mol                 


         

         

        化學平衡常數(第2課時)

        集體備課

        個人備課

        【教學目標】:

        1、運用化學平衡常數進行計算,轉化率的計算

        【教學重點】化學平衡常數的計算

        【教學難點】運用化學平衡常數對化學反應進行的程度判斷


        【教學過程】:

        四.依據平衡常數的幾種拓展計算

        1.依據化學平衡常數計算平衡轉化率

        某個指定反應物的轉化率=全品高考網歡迎您?。?!請登錄:     http://gk.canpoint.cn                        全品中考網歡迎您?。?!請登錄:     http://zk.canpoint.cn  ×100%

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        轉化率越大,反應越完全!

        1、設在某溫度時,在容積為1L的密閉容器內,把氮氣和氫氣兩種氣體混合,反應后生成氨氣。實驗測得,當達到平衡時,氮氣和氫氣的濃度各為2mol/L,生成氨氣的濃度為3mol/L,求這個反應在該溫度下的平衡常數和氮氣、氫氣在反應開始時的濃度。

        (答案:K=0.5625   氮氣、氫氣在反應開始時的濃度分別為3.5mol/L6.5mol/L)

         

        2、現有一定溫度下的密閉容器中存在如下反應:CO(g)+H2O(g)全品高考網歡迎您?。?!請登錄:     http://gk.canpoint.cn                        全品中考網歡迎您?。?!請登錄:     http://zk.canpoint.cn  CO2(g)+H2(g),知COH2O的起始濃度均為2mol/L經測定該反應在該溫度下的平衡常數K=2.60,試判斷,

        1)當CO轉化率為50%時,該反應是否達到平衡狀態,若未達到,哪個方向進行?

        2)達平衡狀態時,CO的轉化率應為多少?

        3)當CO的起始濃度仍為2mol/L,H2O的起始濃度為6mol/L時,CO的轉化率為多少?

        (答案:1)不平衡,反應向正方向進行,261.7%   386.5%)

         

        3、在一定體積的密閉容器中,進行如下反應:CO2(g)+H2(g)全品高考網歡迎您?。?!請登錄:     http://gk.canpoint.cn                        全品中考網歡迎您?。?!請登錄:     http://zk.canpoint.cn  CO(g)+H2O(g),其化學平衡常數K和溫度t的關系如下表所示:

        t℃70080083010001200K0.60.91.01.72.6

        回答下列問題:

        該反應化學平衡常數的表達式:K=  c(CO)·c(H2O)/c(CO2)·c(H2;

        該反應為   吸熱     (填吸熱放熱)反應;

        下列說法中能說明該反應達平衡狀態的是   B      

        A、容器中壓強不變         B、混合氣體中c(CO)不變

        C、混合氣體的密度不變     D、c(CO) = c(CO2)

        E、化學平衡常數K不變      F、單位時間內生成CO的分子數與生成H2O的分子數相等

        某溫度下,各物質的平衡濃度符合下式:c(CO2)×c(H2)=c(CO)×c(H2O),試判此時的溫度為 830℃ 。

        2.依據幾個已知反應的平衡常數計算未知反應的常數

        4 工業生產硝酸的第一步反應是氨的催化氧化反應,已知下列3個熱化學方程式(K為平衡常數):

                4NH3(g)+3O2(g) http://www.zhongkaoti.com/files/down/test/up/pic/282/1540782.png2N2(g)+6H2O(g) ΔH1=-1 266.8   kJ·mol-1 K1

        N2(g)+O2(g) http://www.zhongkaoti.com/files/down/test/up/pic/282/1540782.png2NO(g) ΔH2=180.5 kJ·mol-1 K2

        4NH3(g)+5O2(g) http://www.zhongkaoti.com/files/down/test/up/pic/279/1540779.png4NO(g)+6H2O(g) ΔH3 K3

        則ΔH3=      ,K3=      (K1、K2表示)。

         


        【課堂鞏固練習】

        1、在一定溫度下,可逆反應達到平衡時,生成物平衡濃度的系數次方的乘積與反應物平衡濃度的系數次方的乘積之比是一個常數,該常數就叫做化學平衡常數,用符號K表示。在一定溫度下的密閉容器中存在如下反應:2SO2(g )O2(g)  2SO3(g),已知c(SO2)始=0.4 mol?L1,c(O2)始=1mol?L1經測定該反應在該溫度下的平衡常數K19,則此反應中SO2的轉化量為                 

         A0.24 mol?L1   B0.28 mol?LC0.32 mol?L1      D0.26 mol?L1

        2、對于3Fe(s)4H2O(g) Fe3O4(s)4H2(g),反應的化學平衡常數的表達式為  (  )
         
          AKc(Fe3O4)?c(H2)   ·c(Fe)?c(H2O)
         
          BKc(Fe3O4)?[c(H2)]4·c(Fe)?[c(H2O)]4
          CK[c(H2O)]4·[c(H2)]4
         
          DK[c(H2)]4·[c(H2O)]4

        3、一定條件下,有下列分子數相同的可逆反應,其平衡常數K值分別是
         
         ?、?/span>H2F2    2HF K1047      ?、?/span>H2Cl2     2HCl K1017
         
         ?、?/span>H2Br2  2HBr K109      ?、?/span>H2I2  2HI   Kl
         
          比較K值大小,可知各反應的正反應進行的程度由大到小的順序是   (  )
         
          A.①②③④        B.④②③①  C.①④③②      D.無法確定

         


         

         

         

         

         

         

         

         

        專題二 化學平衡的有關計算

        (第1課時)

        集體備課

        個人備課

        【知識與技能】       掌握平衡計算的基本方法

        【重 點】         平衡問題的處理主要是定性法、半定量法

        【難 點】         極端假設、等效假設、過程假設


        【教學過程】

        有關化學平衡的計算,有濃度(起始濃度、轉化濃度、平衡濃度)、轉化率、產率、平衡時各組分的含量以及氣體的平均相對分子質量,氣體體積、密度、壓強、物質的量等。其常用的關系有:

        一、物質濃度的變化關系

        反應物:平衡濃度== 起始濃度轉化濃度

        生成物:平衡濃度 == 起始濃度+轉化濃度

        各物質的轉化濃度之比等于它們在化學方程式中物質的化學計量數之比。

        二、反應物的轉化率

        轉化率 ==

        三、產品的產率

        產率 ==

        四、計算模式:

        aA(g) + bB(g)  cC(g) + dD(g)

        起始量  m      n           0      0

        變化量 ax        bx           cx     dx

        平衡量 m-ax      n-bx        cx      dx

        在這里我們要注意的是,各量的單位必須統一,轉化量與計量數成比例時,轉化量可以是物質的量,物質的量濃度或速率,但不能是質量

        1、在一定條件下,某密閉容器中發生了如下反應:2SO2 (g) + O2(g) 2SO3(g)+Q,反應達到平衡后,SO2、O2、SO3的物質的量之比為325,保持其他條件不變,升溫達到新的平衡時,SO2O2的物質的量分別是1.4 mol 0.9 mol ,此時容器內SO3的物質的量為______

        由題意可知,溫度升高,平衡向逆反應方向移動

          2SO2 (g) + O2(g) 2SO3(g)+Q,

        起始量 3x      2x          5x

        變化量 2y      y           2y

        平衡量 3x+2y   2x+y         5x-2y

        3x+2y== 1.4  2x+y == 0.9

        X= 0.4    y =   0.1

        n(SO3)= 5x-2y== 1.8 mol

        2、恒溫下,A mol N2B   mol H2的混合氣體通入一個固定容積的密閉容器中,發生如下反應N2(g)+3H2 (g) 2 NH3(g)

        (1) 若反應進行到某時刻T時,氮氣的物質的量為13 mol ,氨氣的物質的量為6 mol A== ____

        (2) 反應達到平衡時,混合氣體體積為716.8L,(標準狀況下),其中NH3的含量(體積分數)25%,計算氨氣的物質的量

        (3) 原混合氣體與平衡時混合氣體的總物質的量之比為______

        (4) 原混合氣體中,AB==_____

        (5) 達到平衡時,N2H2的轉化率之比_____

        (6) 平衡混合氣體中,n(N2):n(H2):n(NH3)==   _______

        解:(1) N2(g)+3H2 (g) 2 NH3(g)

        起始量 A    B           0

        變化量

        平衡值 13               6

            A= 16 mol

        (2) n == 716.8/22.4 == 32 mol

         n(NH3   )== 32*25% == 8 mol

        (3)    N2(g) + 3H2 (g) 2 NH3(g)

        起始量 A      B           0

        變化量 X      3X         2X

        平衡值 A-3X    B-3X       2X==8

             X== 4

        A-3X+B-3X+2X== 32

        A+B==40    32:40==4:5

        (4) B= 24  A:B==   2:3

        (5) α(N2)==   x/A

           α(H2 ) == 3x/B

          α(N2): α(H2 ) ==1:2

        (6) (a-x):(b-3x):2x ==   12:12:8== 3:2:2


        隨堂練習

        1、某溫度下,密閉容器內發生如下反應2 M(g)+N(g)  2E(g)。若開始時只充入2 mol E(g),達到平衡時,混合氣體壓強比起始時增大了20%,若開始時,只充入2 mol M1 mol N的混合氣體,則達到平衡時M的轉化率為________

        2、在一個真空固定體積的密閉容器內,充入10molN230molH2,發生合成氨反應:N23H22NH3,在一定溫度下達到平衡,H2的轉化率為25%。若在同一容器中充入NH3,欲達到平衡時的各成份的百分含量與上述平衡時相同,則起始時充入的NH3的物質的量和達到平衡時NH3的轉化率是(   

        A、15mol     25%      B、20mol   50%  

        C、20mol    75%      D、40mol   80%


        專題二 化學平衡的有關計算

        (第2課時)

        集體備課

        個人備課

        【知識與技能】       掌握平衡計算的基本方法

        【重 點】         平衡問題的處理主要是定性法、半定量法

        【難 點】         極端假設、等效假設、過程假設


        【教學過程】

        一、平均相對分子質量的變化規律

        mA(g) + nB(g) pC(g) + qD(g)

        氣體平均摩爾質量M ==

        平衡前后 ,m不變,則:

        m+n == p+q M不變

        m+n > p+q ,平衡正向移動,則n減小,M增大

        m+n < p+q ,平衡正向移動,則n增大,M減小

        我們要注意的是,有固體、液體參加的反應,平衡前后總質量和總物質的量都發生變化,則M有可能增大也有可能減小。

        二、氣體密度的變化規律

        mA(g) + nB(g) pC(g) + qD(g)

        若恒容條件,則密度不變

        若恒壓條件,則體積增大,密度減小

        我們要注意的是,當混合氣體在平衡移動前后總質量發生變化,且恒容時,密度與m成正比。若m變化,且恒壓時,PM成正比。

        【小結】解化學平衡計算的重要思維方法是極值法、差量法、守恒法。對于可逆反應,可利用不歸零原則,一般可用 極限分析法推斷:即假設反應不可逆,則最多生成產物多少,有無反應物剩余,余多少。極值點不可達到的,可以用來確定范圍。也稱之為一邊倒原則

         

         


        【課堂鞏固練習】

        1、平均相對分子質量的變化規律:

        可逆反應3A(g) -13B(?)+C(?),H>0,隨著溫度的升高,氣體平均相對分子質量有變小的趨勢,則下列判斷中正確的是(     )

             A、BC可能都是固體                B、BC一定是氣體    

        C、若C為固體,則B一定是氣體       D、BC可能都是氣體

        2、極限法

        在一定條件下,將1molCO和水蒸氣通入容器中發生下述反應:CO +H2O -1CO2 +H2   ,達到平衡后,測得CO2 0.6mol,再通入4mol水蒸氣,又達到平衡后,CO2 的物質的量為 (      )

             A 等于0.6mol              B 等于1mol    

        C 大于0.6 mol 小于1mol    D 大于1mol

        3、假設法(過渡態方法)

        一定量混合氣體在密閉容器中發生如下反應:x A(g) +y B(g)-1z C(g).該反應達到平衡后,測得A氣體的濃度為0.5mol/L。在恒溫下將密閉容器擴大到原來的2倍,再次達到平衡后,測得A的濃度為0.3mol/L ,則下列敘述正確的是(  )

        A、平衡向正反應方向移動     B、x+y>z   

        C、C的體積分數降低         D、B的轉化率提高

        4、守恒法

        溫度一定,在一個密閉容器內,發生合成氨反應:N23H22NH3。若充入1molN23molH2,反應達到平衡時NH3的體積百分含量為W%。若改變開始時投入原料的量,加入amolN2,bmolH2,cmolNH3,反應達到平衡時,NH3的體積百分含量仍為W%,則:

          若溫度、容器體積恒定a=b=0,   c=        若溫度、壓強恒定ab=0, c        

          若溫度、容器體積恒定a=0.75,b=      ,c=        若溫度、壓強恒定a=0.75,b     ,c        

          若溫度、壓強恒定,則 a、b、c之間必須滿足的關系是                        

        5、一邊倒原則:  

         ABCDH2613.55N22011.5NH30421

        溫度、催化劑不變,向某一固定體積的密閉容器內按下列各組物質的量加入H2、N2、NH3,反應達平衡時;氨氣濃度最大的一組是[       ]

         


         

         

         

         

         

         

         

         

         

         

         

         

         

         

         

         

         

         


        2017年9月21日 01:10
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