化学平衡常数

第六讲  化学平衡常数

主备人:邱庆华   副备人:熊琼玖

(第1课时)

集体备课

个人备课

【教学目标】:

1、化学平衡常数的概念

2、运用化学平衡常数对化学反应进行的程度判断

3、运用化学平衡常数进行计算,转化率的计算

【教学重点】化学平衡常数的计算

【教学难点】运用化学平衡常数对化学反应进行的程度判断


【教学过程】:

【问题设计】有反应:H2g+ I2g2HIg),在457.6℃时,按不同的投料方式进行实验,达到平衡时各物质的尝试如下表,分别求c2(HI)/[c(H2)·c(I2)]的值,填写下表中:

起始时各物质的浓度(mol/L)平衡时各物质的浓度(mol/L)c2(HI)/[c(H2)·c(I2)]H2(×10-2)【来I2(×10-2)【来.源:HI(×10-2)【来.源:H2(×10-3)I2(×10-3)【来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 

结论;在一定温度时同一个反应达到化学平衡时各物质的浓度之间满足一定的函数关系。

一、化学平衡常数的概念和表达式

1、定义:在一定温度下,当一个可逆反应达到平衡状态时,生成物浓度以系数为指数的幂的乘积与反应物浓度以系数为指数的幂的乘积的比值是一个常数。这个常数就是该反应的化学平衡常数(简称平衡常数)

2、表达式:对于一般的可逆反应,mAg+ nBg全品高考网欢迎您!!!请登录:     http://gk.canpoint.cn                        全品中考网欢迎您!!!请登录:     http://zk.canpoint.cn  pCg+ qDg

当在一定温度下达到平衡时,K==cp(C)·cq(D)/cm(A)·cn(B)

3、使用平衡常数应注意的几个问题:

1)、化学平衡常数只与        有关,与反应物或生成物的浓度无关。

2)、在平衡常数表达式中:水(液态)的浓度、固体物质的浓度不写

   C(s)+H2O(g)全品高考网欢迎您!!!请登录:     http://gk.canpoint.cn                        全品中考网欢迎您!!!请登录:     http://zk.canpoint.cn  CO(g)+H2(g)K=c(CO)·c(H2)/c(H2O)

   Fe(s)+CO(g)全品高考网欢迎您!!!请登录:     http://gk.canpoint.cn                        全品中考网欢迎您!!!请登录:     http://zk.canpoint.cn  Fe(s)+CO2(g)K=c(CO­2)/c(CO)

3)、化学平衡常数表达式与化学方程式的书写有关

例如:N2(g)+3H2(g)全品高考网欢迎您!!!请登录:     http://gk.canpoint.cn                        全品中考网欢迎您!!!请登录:     http://zk.canpoint.cn  2NH3(g)的平衡常数为K11/2N2(g)+3/2H2(g)全品高考网欢迎您!!!请登录:     http://gk.canpoint.cn                        全品中考网欢迎您!!!请登录:     http://zk.canpoint.cn  NH3(g)的平衡常数为K2NH3(g)全品高考网欢迎您!!!请登录:     http://gk.canpoint.cn                        全品中考网欢迎您!!!请登录:     http://zk.canpoint.cn  1/2N2(g)+3/2H2(g)的平衡常数为K3

写出K1K2的关系式:  K1=K22 

  写出K2K3的关系式:  K2·K3=1 

  写出K1K3的关系式:  K1·K32=1  

二、化学平衡常数的意义和应用

1平衡常数的大小反映了化学反应进行的  程度     (也叫    反应的限度       )。

K值越大,表示反应进行得  越完全     ,反应物转化率    越大    

K值越小,表示反应进行得  越不完全 ,反应物转化率  越小   

2)判断正在进行的可逆是否平衡及反应向何方向进行:

对于可逆反应:mA(g)+ nB(g)全品高考网欢迎您!!!请登录:     http://gk.canpoint.cn                        全品中考网欢迎您!!!请登录:     http://zk.canpoint.cn  pC(g)+ qD(g),在一定的温度下的任意时刻,反应物的浓度和生成物的浓度有如下关系:Qc=Cp(C)·Cq(D)/Cm(A)·Cn(B),叫该反应的浓度商。

QcK ,反应向   正反应方向   进行

QcK ,反应处于平衡状态

QcK ,反应向   逆反应方向   进行

3)利用K可判断反应的热效应

若升高温度,K值增大,则正反应为  吸热 反应(吸热放热”)

若升高温度,K值减小,则正反应为  放热 反应(吸热放热”)

三、有关化学平衡常数的简单计算:

阅读29页例1和例2,然后再做一遍,注意格式。


【课堂巩固练习】

1、下列化学平衡常数的说法正确的是:

A.化学平衡发生移动,平衡常数必发生变化

B平衡常数发生变化,化学平衡必发生移动

C改变温度,平衡常数一定改变

D.催化剂改变达到平衡的时间,必引起平衡常数的改变

2、在某温度下,可逆反应mA(g) + nB(g)    pC(g) + qD(g)的平衡常数为K,下列说法正确的是:

AK值越小,达到平衡时,反应物的转化率越大

BK值越大,达到平衡时,生成物的含量越大

C.反应物的转化率越大,达到平衡时,K值越大

D.温度越高,达到平衡时,K值越大

325℃时反应N2(g)+O2(g)    2NO(g)K=1×10-30,下列说法正确的是:

A.由于反应速率太慢,25℃时,几乎不发生反应

B25℃N2O2基本上没有进行反应

C.平衡时NO实际上几乎全部分解为N2O2

D.可以研究选择适当的催化剂,在该条件下利用此反应固定氮气

4某温度下,在一体积固定的密闭容器中,反应2A(g)+B(g) 2C(g),达到平衡时,ABC的物质的量分别为4mol2mol4mol。保持温度不变,对平衡化合物中三者的物质的量做如下调整,通过计算平衡常数分析平衡向哪个方向移动?

1)均加倍                        2)均减半                     

3)均减少1mol                       4)均增加1mol                 


 

 

化学平衡常数(第2课时)

集体备课

个人备课

【教学目标】:

1、运用化学平衡常数进行计算,转化率的计算

【教学重点】化学平衡常数的计算

【教学难点】运用化学平衡常数对化学反应进行的程度判断


【教学过程】:

四.依据平衡常数的几种拓展计算

1.依据化学平衡常数计算平衡转化率

某个指定反应物的转化率=全品高考网欢迎您!!!请登录:     http://gk.canpoint.cn                        全品中考网欢迎您!!!请登录:     http://zk.canpoint.cn  ×100%

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转化率越大,反应越完全!

1、设在某温度时,在容积为1L的密闭容器内,把氮气和氢气两种气体混合,反应后生成氨气。实验测得,当达到平衡时,氮气和氢气的浓度各为2mol/L,生成氨气的浓度为3mol/L,求这个反应在该温度下的平衡常数和氮气、氢气在反应开始时的浓度。

(答案:K=0.5625   氮气、氢气在反应开始时的浓度分别为3.5mol/L6.5mol/L)

 

2、现有一定温度下的密闭容器中存在如下反应:CO(g)+H2O(g)全品高考网欢迎您!!!请登录:     http://gk.canpoint.cn                        全品中考网欢迎您!!!请登录:     http://zk.canpoint.cn  CO2(g)+H2(g),知COH2O的起始浓度均为2mol/L经测定该反应在该温度下的平衡常数K=2.60,试判断,

1)当CO转化率为50%时,该反应是否达到平衡状态,若未达到,哪个方向进行?

2)达平衡状态时,CO的转化率应为多少?

3)当CO的起始浓度仍为2mol/LH2O的起始浓度为6mol/L时,CO的转化率为多少?

(答案:1)不平衡,反应向正方向进行,261.7%   386.5%)

 

3、在一定体积的密闭容器中,进行如下反应:CO2(g)+H2(g)全品高考网欢迎您!!!请登录:     http://gk.canpoint.cn                        全品中考网欢迎您!!!请登录:     http://zk.canpoint.cn  CO(g)+H2O(g),其化学平衡常数K和温度t的关系如下表所示:

t℃70080083010001200K0.60.91.01.72.6

回答下列问题:

该反应化学平衡常数的表达式:K=  c(CO)·c(H2O)/c(CO2)·c(H2

该反应为   吸热     (填吸热放热)反应;

下列说法中能说明该反应达平衡状态的是   B      

A、容器中压强不变         B、混合气体中c(CO)不变

C、混合气体的密度不变     Dc(CO) = c(CO2)

E、化学平衡常数K不变      F、单位时间内生成CO的分子数与生成H2O的分子数相等

某温度下,各物质的平衡浓度符合下式:c(CO2)×c(H2)=c(CO)×c(H2O),试判此时的温度为 830℃

2.依据几个已知反应的平衡常数计算未知反应的常数

4 工业生产硝酸的第一步反应是氨的催化氧化反应,已知下列3个热化学方程式(K为平衡常数):

        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

则ΔH3=      ,K3=      (K1K2表示)

 


【课堂巩固练习】

1、在一定温度下,可逆反应达到平衡时,生成物平衡浓度的系数次方的乘积与反应物平衡浓度的系数次方的乘积之比是一个常数,该常数就叫做化学平衡常数,用符号K表示。在一定温度下的密闭容器中存在如下反应:2SO2(g )O2(g)  2SO3(g),已知c(SO2)始=0.4 mol•L1c(O2)始=1mol•L1经测定该反应在该温度下的平衡常数K19,则此反应中SO2的转化量为                 

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

2、对于3Fe(s)4H2O(g) Fe3O4(s)4H2(g),反应的化学平衡常数的表达式为  (  )
 
  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

3一定条件下,有下列分子数相同的可逆反应,其平衡常数K值分别是
 
  ①H2F2    2HF K1047       ②H2Cl2     2HCl K1017
 
  ③H2Br2  2HBr K109       ④H2I2  2HI   Kl
 
  比较K值大小,可知各反应的正反应进行的程度由大到小的顺序是   (  )
 
  A.①②③④        B.④②③①  C.①④③②      D.无法确定

 


 

 

 

 

 

 

 

 

专题二 化学平衡的有关计算

(第1课时)

集体备课

个人备课

【知识与技能】       掌握平衡计算的基本方法

【重 点】         平衡问题的处理主要是定性法、半定量法

【难 点】         极端假设、等效假设、过程假设


【教学过程】

有关化学平衡的计算,有浓度(起始浓度、转化浓度、平衡浓度)、转化率、产率、平衡时各组分的含量以及气体的平均相对分子质量,气体体积、密度、压强、物质的量等。其常用的关系有:

一、物质浓度的变化关系

反应物:平衡浓度== 起始浓度转化浓度

生成物:平衡浓度 == 起始浓度+转化浓度

各物质的转化浓度之比等于它们在化学方程式中物质的化学计量数之比。

二、反应物的转化率

转化率 ==

三、产品的产率

产率 ==

四、计算模式:

aA(g) + bB(g)  cC(g) + dD(g)

起始量  m      n           0      0

变化量 ax        bx           cx     dx

平衡量 m-ax      n-bx        cx      dx

在这里我们要注意的是,各量的单位必须统一,转化量与计量数成比例时,转化量可以是物质的量,物质的量浓度或速率,但不能是质量

1、在一定条件下,某密闭容器中发生了如下反应:2SO2 (g) + O2(g) 2SO3(g)+Q,反应达到平衡后,SO2O2SO3的物质的量之比为325,保持其他条件不变,升温达到新的平衡时,SO2O2的物质的量分别是1.4 mol 0.9 mol ,此时容器内SO3的物质的量为______

由题意可知,温度升高,平衡向逆反应方向移动

  2SO2 (g) + O2(g) 2SO3(g)+Q

起始量 3x      2x          5x

变化量 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、恒温下A mol N2B   mol H2的混合气体通入一个固定容积的密闭容器中发生如下反应N2(g)+3H2 (g) 2 NH3(g)

(1) 若反应进行到某时刻T时,氮气的物质的量为13 mol ,氨气的物质的量为6 mol A== ____

(2) 反应达到平衡时,混合气体体积为716.8L(标准状况下),其中NH3的含量(体积分数)25%,计算氨气的物质的量

(3) 原混合气体与平衡时混合气体的总物质的量之比为______

(4) 原混合气体中,AB==_____

(5) 达到平衡时,N2H2的转化率之比_____

(6) 平衡混合气体中,n(N2):n(H2):n(NH3)==   _______

解:(1) N2(g)+3H2 (g) 2 NH3(g)

起始量 A    B           0

变化量

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

变化量 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


随堂练习

1某温度下密闭容器内发生如下反应2 M(g)+N(g)  2E(g)。若开始时只充入2 mol E(g),达到平衡时,混合气体压强比起始时增大了20%,若开始时,只充入2 mol M1 mol N的混合气体,则达到平衡时M的转化率为________

2、在一个真空固定体积的密闭容器内,充入10molN230molH2,发生合成氨反应:N23H22NH3,在一定温度下达到平衡,H2的转化率为25%。若在同一容器中充入NH3,欲达到平衡时的各成份的百分含量与上述平衡时相同,则起始时充入的NH3的物质的量和达到平衡时NH3的转化率是(   

A15mol     25%      B20mol   50%  

C20mol    75%      D40mol   80%


专题二 化学平衡的有关计算

(第2课时)

集体备课

个人备课

【知识与技能】       掌握平衡计算的基本方法

【重 点】         平衡问题的处理主要是定性法、半定量法

【难 点】         极端假设、等效假设、过程假设


【教学过程】

一、平均相对分子质量的变化规律

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

气体平均摩尔质量M ==

平衡前后 m不变,则:

m+n == p+q M不变

m+n > p+q ,平衡正向移动,则n减小,M增大

m+n < p+q ,平衡正向移动,则n增大,M减小

我们要注意的是,有固体、液体参加的反应,平衡前后总质量和总物质的量都发生变化,则M有可能增大也有可能减小。

二、气体密度的变化规律

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

若恒容条件,则密度不变

若恒压条件,则体积增大,密度减小

我们要注意的是,当混合气体在平衡移动前后总质量发生变化,且恒容时,密度与m成正比。若m变化,且恒压时,PM成正比。

【小结】解化学平衡计算的重要思维方法是极值法、差量法、守恒法。对于可逆反应,可利用不归零原则,一般可用 极限分析法推断:即假设反应不可逆,则最多生成产物多少,有无反应物剩余,余多少。极值点不可达到的,可以用来确定范围。也称之为一边倒原则

 

 


【课堂巩固练习】

1、平均相对分子质量的变化规律:

可逆反应3A(g) -13B(?)+C(?),H>0,随着温度的升高,气体平均相对分子质量有变小的趋势,则下列判断中正确的是(     )

     ABC可能都是固体                BBC一定是气体    

C、若C为固体,则B一定是气体       DBC可能都是气体

2、极限法

在一定条件下,将1molCO和水蒸气通入容器中发生下述反应:CO +H2O -1CO2 +H2   ,达到平衡后,测得CO2 0.6mol,再通入4mol水蒸气,又达到平衡后,CO2 的物质的量为 (      )

     A 等于0.6mol              B 等于1mol    

C 大于0.6 mol 小于1mol    D 大于1mol

3、假设法(过渡态方法)

一定量混合气体在密闭容器中发生如下反应:x A(g) +y B(g)-1z C(g).该反应达到平衡后,测得A气体的浓度为0.5mol/L。在恒温下将密闭容器扩大到原来的2倍,再次达到平衡后,测得A的浓度为0.3mol/L ,则下列叙述正确的是(  )

A、平衡向正反应方向移动     Bx+y>z   

CC的体积分数降低         DB的转化率提高

4、守恒法

温度一定,在一个密闭容器内,发生合成氨反应:N23H22NH3。若充入1molN23molH2,反应达到平衡时NH3的体积百分含量为W%。若改变开始时投入原料的量,加入amolN2bmolH2cmolNH3,反应达到平衡时,NH3的体积百分含量仍为W%,则:

  若温度、容器体积恒定a=b=0   c=        若温度、压强恒定ab=0 c        

  若温度、容器体积恒定a=0.75b=      c=        若温度、压强恒定a=0.75b     c        

  若温度、压强恒定,则 abc之间必须满足的关系是                        

5、一边倒原则:  

 ABCDH2613.55N22011.5NH30421

温度、催化剂不变,向某一固定体积的密闭容器内按下列各组物质的量加入H2N2NH3,反应达平衡时;氨气浓度最大的一组是[       ]

 


 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 


2017年9月21日 01:10