《化学平衡常数转化率(教学设计)-2017届高三化学一轮复习.pdf》由会员分享，可在线阅读，更多相关《化学平衡常数转化率(教学设计)-2017届高三化学一轮复习.pdf（6页珍藏版）》请在三一文库上搜索。
1、第七章化学反应速率与化学平衡 课题第四课时化学平衡常数转化率 复习目标 （1）理解化学平衡常数的定义并能进行简单计算。 （2）了解转化率的含义并能进行简单计算。 教学重点化学平衡常数的定义及计算。 教学难点化学平衡常数的应用 教学过程 【知识精讲】 1、化学平衡常数 （ 1）概念 在一定温度下，当一个可逆反应达到化学平衡时，生成物浓度幂之积与反应物浓度幂之积的比值是 一个常数，用符号K 表示。 （ 2）表达式 对于反应 mA(g) nB(g)pC(g)qD(g)， K c p? cq(D) c m(A) c n(B)(固体和纯液体的浓度视为常数，通常不计入平衡常数表达式中)。 （ 3）意义 K
2、 值越大，反应物的转化率越大，正反应进行的程度越大。 K 只受温度影响，与反应物或生成物的浓度变化无关。 化学平衡常数是指某一具体反应的平衡常数。 （ 4）化学平衡常数的三大应用 判断、比较可逆反应进行的程度： 一般来说，一定温度下的一个具体的可逆反应： K 值 正反应进 行的程度 平衡时生 成物浓度 平衡时反 应物浓度 反应物转 化率 越大越大越大越小越高 越小越小越小越大越低 判断正在进行的可逆反应是否达到平衡或反应进行的方向： 对于可逆反应aA(g) bB(g)cC(g)dD(g)，在一定温度下的任意时刻，反应物与生成物浓度有 如下关系： c c(C) c d(D) c a(A) c b
3、(B) Qc，称为浓度商。 将 Qc和 K 作比较可判断可逆反应所处的状态。 Qc v逆 K反应处于化学平衡状态，v正v逆 K反应向逆反应方向进行，v正v逆 判断可逆反应的反应热： 升高温度，若K 值增大，则正反应为吸热反应；若K 值减小，则正反应为放热反应。 2、转化率 转化率 反应物转化的物质的量或浓度、体积 反应物起始的物质的量或浓度、体积 100%。 【注意】 同一化学反应，如果不改变温度，改变反应物的起始浓度，达到和新平衡后，化学平衡常数不变， 反应物的转化率可能改变。 【方法精讲】 1、化学平衡的相关计算 “ 三段式法 ” 是有效解答化学平衡计算题的“ 万能钥匙 ” 。解题时， 要
4、注意清楚条理地列出起始量、转化量、 平衡量，按题目要求进行计算，同时还要注意单位的统一。 （1）思维模式 看条件 条件影响平衡、条件改变平衡可能移动， 进而影响转化率 找关系 起始量、变化量、平衡量、转化率的关系 写式子 写出平衡常数表达式 求未知 列出相关方程式，求解 （2）解题步骤 写出涉及的可逆反应的化学方程式。 找出起始量、转化量和平衡量中哪些是已知量，哪些是未知量，按“ 三段式 ” 列出。 根据问题建立相应的关系式进行计算。 （3）具体方法 分析三个量：即起始量、变化量、平衡量。 明确三个关系： A、对于同一反应物，起始量变化量平衡量。 B、对于同一生成物，起始量变化量平衡量。 C、
5、各转化量之比等于各反应物的化学计量数之比。 计算模式： 对于反应： mA(g) nB(g)pC(g) qD(g)，令 A、B 起始物质的量 (mol)分别为 a、b，达到平 衡后， A 的消耗量为mx，容器容积为V L。 mA(g) nB(g)pC(g)qD(g) 起始 (mol)ab00 变化 (mol) mxnxpxqx 平衡 (mol)amxbnxpxqx 则有：平衡常数：K px V pqx V q amx V m bnx V n A 的平衡浓度： c平(A) amx V (mol L 1)。 A 的转化率： (A)平 mx a 100%， (A) (B) mx a nx b mb n
6、a 。 A 的体积分数： (A) amx abpqmnx 100%。 平衡与起始压强之比： p平 p始 abpqmnx ab 。 混合气体的平均密度：(混)a M Ab MB V (g L 1)。 混合气体的平均摩尔质量：M a MAb MB abpqmnx (g mol 1 )。 【特别提醒】 （1）反应起始时，反应物和生成物可能同时存在。 （2）不同物质的起始浓度之比不一定是化学计量数比。若反应物起始浓度之比等于化学计量 数比，则反应物的转化率相等，平衡时反应物的浓度之比也等于计量数之比。 （3）起始浓度、平衡浓度之比不一定等于化学计量数之比，但物质之间是按化学计量数反应 和生成的，故各物
7、质的浓度变化之比一定等于化学计量数比，这是计算的关键。 2、理解化学平衡常数的三种关系 （ 1）与化学方程式书写形式的关系： 对于同一可逆反应，正反应的平衡常数等于逆反应的平衡常数的倒数，即：K正 1 K逆。若化学方程 式中的化学计量数等倍扩大或缩小，尽管是同一反应，平衡常数也会发生改变。 （ 2）与反应热的关系： 若正反应吸热，升温时，K 值增大，若正反应放热，升温时，K 值减小。 （ 3）与物质状态的关系： 由于固体或纯液体的浓度视为常数，所以在平衡常数表达式中不再写出。 在稀溶液中进行的反应，如有水参加，由于水的浓度视为常数而不必出现在表达式中。 在非水溶液中进行的反应，若有水参加或生成
8、，则应出现在表达式中。如： CH3COOH(l) CH3CH2OH(l)CH3COOCH2CH3(l)H2O(l) 【典例精讲】 【例 1】下列有关平衡常数的说法中，正确的是（） A改变条件，反应物的转化率增大，平衡常数也一定增大 B反应 2NO2（g）N2O4（g） H0，升高温度该反应平衡常数增大 C对于给定可逆反应，温度一定时，其正、逆反应的平衡常数相等 D平衡常数为的反应，化学方程式为CO2+H2 催化剂 加热 CO+H2O 【答案】 D 【解析】 A、改变条件，反应物的转化率增大，如果温度不变，平衡常数不变，故A 错误； B、正反应是放 热反应，温度升高K 变小，故B 错误； C、对
9、于给定可逆反应，温度一定时，因K正 K逆=1，只有平 衡常数等于1 时，其正、逆反应的平衡常数才相等，故C 错误； D、CO2+H 2 催化剂 加热 CO+H2O 的平衡 常数表达式为，故 D 正确；答案为D。 【例 2】已知 A(g)+B(g) C(g)+D(g) 反应的平衡常数和温度的关系如下： 温度 / 700 800 830 1000 1200 平衡常数1.7 1.1 1.0 0.6 0.4 830时，向一个2 L 的密闭容器中充入0.2mol 的 A 和 0.8mol 的 B，反应初始4 s 内 A 的平均反应速 率 v(A)=0 005 mol/(L s)。下列说法正确的是（） A
10、4 s时 c(B)为 0.76 mol/L B830达平衡时， A 的转化率为80% C反应达平衡后，升高温度，平衡正向移动 D1200时反应C(g)+D(g) A(g)+B(g) 的平衡常数的值为0.4 【答案】 B 【解析】 A、反应初始4s 内 A 的平均反应速率v（A）=0.005mol/ （L?s） ，速率之比等于化学计量数之比， 所以 v（B）=v（A）=0.005mol/（L?s） ，则 4s 内 c（B）=0.0055mol/ （L?s） 4s=0.02mol/L ，B 的起始 浓度为 0.8mol 2L=0.4mol/L ，故 4s 时 c（B）=0.4mol/L-0.02m
11、ol/L=0.38mol/L，A 错误； B、设平衡时A 的浓度变化量为x，则： A（g）+B（g）C（g）+D （g） 起始浓度（ mol/L ）0.1 0.4 0 0 变化浓度（ mol/L ）x x x x 平衡浓度（ mol/L ）0.1-x 0.4-x x x 故 2 x 1 (0.1x) (0.4x) 解得 x=0.08 所以平衡时A 的转化率为 0.08mol/ L 0.1mol/ L 100%=80%，B 正确； C、由表格可知，温度升高，化学平衡常数减小，平衡逆向移动，不是正向移动，C 错误； D、1200 时反应 A（g）+B（ g）C（g）+D（g）的平衡常数值为0.4，
12、所以 1200时反应C（g）+D（ g）A （g）+B（g）的平衡常数的值为1 0.42.5，D 错误，答案选B。 【考题精练】 1 一定条件下，可逆反应的平衡常数可以用平衡浓度计算，也可以用平衡分压代替平衡浓度计算，分压= 总压 X 物质的量分数。在恒温恒压条件下，总压不变，用平衡分压计算平衡常数更方便。下列说法不 正确的是（） A对于 C2H4(g) + H2O(g) = C2H5OH(g) ，在一定条件下达到平衡状态时，体系的总压强为P，其中 C2H4(g)、H2O(g)、C2H5OH(g) 均为 1 mol，则用分压表示的平衡常数Kp = 3/P B恒温恒压下，在一容积可变的容器中，反
13、应2A(g)+B(g) = 2C(g)达到平衡时， A、B 和 C 的物质的 量分别为4mol、2mol 和 4mol，若此时A、B 和 C 均增加 1 mol，平衡正向移动 C恒温恒压下，在一容积可变的容器中，N2(g) + 3H2(g) = 2NH3(g)达到平衡状态时，N2、H2、NH3各 1mol，若此时再充人3mol N2，则平衡正向移动 D对于一定条件下的某一可逆反应，用平衡浓度表示的平衡常数和用平衡分压表示的平衡常数，其 数值不同，但意义相同，都只与温度有关 【答案】 C 【解析】 A平衡时C2H4(g)、H2O(g)、C2H5OH(g) 均为 1 mol ，则三者的分压均为 1
14、/3p，故用分压表示的平 衡常数 Kp =1/3p （ 1/3p 1/3p）=3/P，故 A 正确； B如 A、B 和 C 的物质的量之比按照2：1：2 的比 值增加，则平衡不移动，而“ 均增加1mol” 时相当于在原来的基础上多加了B，则平衡向右移动，故B 正确； CN 2(g) + 3H2(g) = 2NH3(g) 达到平衡状态时，N2、H2、NH3各 1mol ，三者的分压均为 1/3p， 此时用分压表示的平衡常数为Kp=(1/3p) 2/(1/3p) (1/3p)3=9/p2，若再充入 3molN2，此时N2的分压为 2/3p，NH3和 H2均为 1/6p，此时用分压表示的 Qp =(
15、1/6p) 2/(2/3p) (1/6p) 3=9/p2=Kp，平衡不移动，故 C 错误； D同一可逆反应，在相同条件下用平衡浓度表示的平衡常数和用平衡分压表示的平衡常数， 其数值不同，但意义相同，且都只与温度有关，故D 正确，答案为C。 2维持体系总压强p 恒定，在温度T时，物质的量为n、体积为V 的 A(g)B(g)C(g)反应。已知A 的平衡转化率为 ，则在该温度下反应的平衡常数K 为(用 等符号表示 )。（） A n 2/(1 - ) V Bn 2/(1 2) V Cn 2/(1+ 2) V D n 2/(1 + ) 2V 【答案】 B 【解析】A(g)B(g)C(g) 起始量（ mol）n 0 0 转化量（ mol）na na na 平衡量（ mol）n-na na na 压强不变，则平衡时容器的容积是（1a）V，所以该温度下的平衡常数是 )1( )( )()( 2 2 aV na VaV nan VaV na VaV na K ，答案选 B。