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2019-2020年人教版高中化學選修四 2-3-3 化學平衡常數 教案2
【課標要求】
1．知道化學平衡常數的涵義。
2．能利用化學平衡常數計算反應物的轉化率。
【課標解讀】
1.了解化學平衡常數的涵義。
2．了解影響化學平衡常數的因子。
3．掌握有關化學平衡常數的計算。
【教學地位】
本課時介紹了化學平衡常數的含義，能夠利用化學平衡常數進行簡單的計算。了解化學反應速率和化學平衡的調控在生活、生產和科學研究領域中的重要作用。
【新課導入建議】
備受國內煤化工產業(yè)界關注的第一套15萬噸/年低壓聯(lián)醇裝置已順利建成投產。該套裝置由于采用了具有自主知識產權的多項專利技術，具有運行穩(wěn)定、化學平衡常數大等特點。你知道化學平衡常數有什么作用嗎？
【提示】 化學平衡常數是表征反應限度的一個確定的數學關系、定量關系，是反應限度的最根本的表現。對判斷化學平衡移動方向提供了科學的依據。
【教學流程設計】
課前預習安排：看教材P29頁，完成【課前自主導學】，并完成【思考交流】；?步驟1：導入新課、分析本課時的教材地位。?步驟2：建議對【思考交流】多提問幾個學生，使80%以上的學生都能掌握該內容，以利于下一步對該重點知識的探究。?步驟3：師生互動完成“探究1，化學平衡常數及應用”可利用【問題導思】所設置的問題，由淺入深地進行師生互動。
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步驟7：教師通過【例2】的講解對探究2中的內容進行總結。?步驟6：師生互動完成“探究2，化學平衡的計算”，可利用【問題導思】所設置的問題，師生互動?？墒褂谩窘處焸湔n資源】為您提供的例題，拓展學生的思路。?步驟5：在老師指導下由學生自主完成【變式訓練1】和【當堂雙基達標】中的1、2、4三題，驗證學生對化學平衡常數的理解。?步驟4：教師通過【例1】和教材P29頁的講解，對“探究1”中的特點進行總結。
步驟8：在老師指導下由學生自主完成【變式訓練2】和【當堂雙基達標】中的3、5兩題，驗證學生對探究點的掌握情況。?步驟9：先讓學生自主總結本課時學習的主要知識，然后對照【課堂小結】以明確掌握已學的內容，并課下完成【課后知能檢測】。
課 標 解 讀
重 點 難 點
1.了解化學平衡常數的概念。
2.理解化學平衡常數對化學反應進行的程度判斷。
3.掌握有關化學平衡常數等的計算。
1.知道影響化學平衡常數的因素—溫度。(重點)
2.注意化學平衡常數表達式書寫的注意事項。(重點)
3.運用“三段式”進行化學平衡常數、轉化率等的計算。(重難點)
1．化學平衡常數
(1)定義
在一定溫度下，當一個可逆反應達到化學平衡時，生成物濃度冪之積與反應物濃度冪之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，通常用符號K表示。
(2)表達式
對于一般的可逆反應mA(g)＋nB(g)pC(g)＋qD(g)，平衡常數的表達式為K＝。
(3)意義及影響因素
①K值越大，說明正反應進行的程度越大，反應物的轉化率越大。
②K只受溫度影響，與反應物或生成物的濃度變化無關。
2．平衡轉化率
某指定反應物的轉化率＝100%＝100%。
其Δn表示已轉化的物質的量。
n始表示該物質起始時的物質的量
Δc表示消耗的該物質的濃度
c始表示起始時該物質的濃度。
1．對反應N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)在密閉容器中達平衡后，再充入一定量N2(體積不變)，平衡正移，平衡常數變大，對嗎？
2．升高溫度、平衡常數就增大嗎？
【提示】 1.不對，K只受溫度影響。
2．不一定，若正反應為吸熱反應，則K增大，反之減小。
化學平衡常數及其應用
【問題導思】
對反應Fe2O3(s)＋3CO(g)高溫，2Fe(s)＋3CO2(g) ΔH>0。
寫出其平衡常數的表達式，并思考注意問題？
【提示】 K＝
若增大CO的量，平衡常數變嗎？若升溫呢？
【提示】 增大CO的量K不變；升溫，K變大。
1．化學平衡常數
化學平衡常數是指在一定溫度下，可逆反應無論從正反應開始，還是從逆反應開始，也無論反應物起始濃度的大小，最后都能達到平衡，此時生成物濃度冪之積與反應物濃度冪之積的比值是一個常數，用K表示。如對反應mA(g)＋nB (g)pC(g)＋qD(g)
K＝
式中c(A)、c(B)、c(C)、c(D)是各物質處于化學平衡時的濃度。
(1)對于在稀溶液中進行的反應，溶劑的濃度是一個常數，此常數可歸并到平衡常數中，在K的表達式中不出現溶劑的濃度。
(2)當反應中有固體物質時，因固體的濃度可以看作是常數，因此在K的表達式中不出現固體的濃度。
(3)平衡常數的表達式與化學方程式的書寫形式有關。同一個化學反應，化學方程式書寫不同，平衡常數不同。在相同溫度下，對于給定的化學反應，正、逆反應的平衡常數互為倒數。
2．化學平衡常數的意義
化學平衡常數的大小反映了化學反應可能進行的程度。
K值越大，正反應進行程度越大，反應物轉化率越高越小，正反應進行程度越小，反應物轉化率越低
3．化學平衡常數的應用
(1)判斷可逆反應是否達到平衡及不平衡時反應進行的方向
如對于可逆反應：mA(g)＋nB(g)pC(g)＋qD(g)在一定溫度時的任意時刻，反應物與生成物濃度有如下關系： Qc＝
當Qc
K時，反應向逆反應方向進行。
(2)利用K可判斷反應的熱效應
如：對于可逆反應mA(g)＋nB(g)pC(g)＋qD(g)
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。
1．化學平衡表達式中各物質的濃度必須是平衡時的濃度。
2．化學反應速率快，化學平衡常數不一定大。
3．K的單位一般不作要求。
(Ⅰ)已知在448 ℃時，反應H2(g)＋I2(g)2HI(g)的平衡常數K1為49，則該溫度下反應2HI(g)H2(g)＋I2(g)的平衡常數K2為________；反應H2(g)＋I2(g)HI(g)的平衡常數K3為____________。
(Ⅱ)在一定體積的密閉容器中進行如下化學反應：CO2(g)＋H2(g)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/℃
700
800
830
1 000
1 200
K
0.6
0.9
1.0
1.7
2.6
回答下列問題：
(1)該反應的化學平衡常數表達式為K＝________。
(2)該反應為________(填“吸熱”或“放熱”)反應。
(3)能判斷該反應達到化學平衡狀態(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：c(CO2)c(H2)＝c(CO)c(H2O)，試判斷此時的溫度為________℃。
(5)在800 ℃時，發(fā)生上述反應，某一時刻測得容器內各物質的濃度分別為c(CO2)為2 molL－1，c(H2)為1.5 molL－1，c(CO)為1 molL－1，c(H2O)為3 molL－1，則下一時刻，反應向________(填“正向”或“逆向”)進行。
【解析】 (Ⅰ)第2個反應與第1個反應互為正逆反應，平衡常數互為倒數關系，第3個反應的化學計量數與第1個相比，縮小為一半，平衡常數也會發(fā)生變化，得K3＝。
(Ⅱ)通過表中K和t的關系可知，溫度越高，K值越大，反應向正向進行的程度越大，說明正向反應為吸熱方向。當c(CO2)c(H2)＝c(CO)c(H2O)時，K＝1，此時溫度由表中數據可知為830 ℃。判斷反應進行的方向時，可根據Q與K的大小關系判斷，此時刻下，Q＝＝＝1>0.9，所以反應向逆反應方向進行。
【答案】 (Ⅰ) 7
(Ⅱ)(1) (2)吸熱 (3)BC
(4)830 (5)逆向
平衡常數K的考查點
(1)K表達式的書寫。①找準反應物、生成物及其化學計量數；②同時注意狀態(tài)，固體或純液體不能出現在表達式中；③同一反應，不同方程式，K值不同。正逆反應的K互為倒數。
(2)K的意義：K值越大，說明正反應進行程度越大。
(3)根據K求轉化率，K表達式中的濃度一定是平衡時的濃度。
1．(xx常德實驗中學高二月考)高溫下，某反應達到平衡，平衡常數K＝。恒容時，溫度升高，H2的濃度減小。下列說法正確的是( )
A．該反應的焓變?yōu)檎?
B．恒溫恒容下，增大壓強，H2的濃度一定減小
C．升高溫度，逆反應速率減小
D．該反應的化學方程式為CO＋H2OCO2＋H2
【解析】 由平衡常數K＝，可知反應為：CO2(g)＋H2(g)CO(g)＋H2O(g)，溫度升高時H2濃度減小，說明在恒容時平衡正向移動，ΔH＞0，A正確。恒容時增大壓強， H2的濃度不變，升高溫度，v正和v逆都增大。故正確答案為A。
【答案】 A
【教師備課資源】
若：N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)的平衡常數為K，N2 (g)＋H2(g)NH3(g)的平衡常數為K2，NH3(g)N2(g)＋H2(g)的平衡常數為K3；指出K1、K2、K3之間的關系。
【答案】 K1和K2的關系式：K1＝(K2)2。K2和K3的關系式：K2K3＝1。K1和K3的關系式：K1(K3)2＝1。
有關化學平衡的計算
【問題導思】
對于反應aA(g)＋bB(g)cC(g)＋dD(g)。
①若改變條件平衡正移，各物質平衡時的濃度如何求算？
【提示】 c(A)平＝c(A)始－c(A)變，B同樣。
c(C)平＝c(C)始＋c(C)變，D一樣。
②如何利用“三段式”進行相關計算？
【提示】 見要點闡述
化學平衡的計算模式及解題思路
1．化學平衡計算的基本模式——“三段式法”
mA?。BpC?。D
起始： a b 0 0
轉化： mx nx px qx
平衡： a－mx b－nx px qx
(1)轉化量與化學方程式中各物質系數成比例。
(2)這里a、b可指物質的量、濃度、體積等。
2．解題思路
(1)巧設未知數
具體題目要具體分析，靈活設立，一般設某物質的轉化量為x。
(2)確定三個量
根據反應物、生成物及變化量的三者關系代入未知數確定平衡體系中各物質的起始量、變化量、平衡量并按(1)中“模式”列表。
(3)解題設問題
明確了“始”、“變”、“平”三個量的具體數值，再根據相應關系求平衡時某成分的濃度、反應物轉化率等，求出題目答案。
3．反應物的轉化率
轉化率＝100%。
某溫度下H2(g)＋I2(g)2HI(g)的平衡常數是50，在這個溫度下使H2與I2(g)發(fā)生反應，反應開始時，碘蒸氣的濃度是1 mol/L，當達到平衡時，c(HI)＝0.9 mol/L，求H2的轉化率。
【解析】 設H2的起始濃度為x mol/L，H2的平衡濃度為y mol/L。
H2(g)?。2(g)2HI(g)
起始濃度(mol/L) x 1 0
轉化濃度 (mol/L) 0.45 0.45 0.9
平衡濃度(mol/L) y 0.55 0.9
K＝＝＝50。
解得y≈0.03。x＝0.03＋0.45＝0. 48，
則H2的轉化率＝100%≈93.8%。
【答案】 93.8%
改變反應物用量對轉化率(用α表示)的影響
(1)反應物不止一種時，如：mA(g)＋nB(g)pC(g)＋qD(g)
①只增大一種反應物的濃度，該物質本身轉化率減小，其他反應物轉化率增大。如增大c(A)，則平衡正向移動，α(A)減小，α(B)增大。
②若同等比例同倍數增大c(A)、c(B)，則平衡正向移動，其影響結果相當于增大壓強。
當m＋n＝p＋q時，α(A)，α(B)不變
當m＋n>p＋q時，α(A)，α(B)增大
當m＋nb＋c，α(A)增大
若a”或“<”)。
(2)在2 min末時，B的平衡濃度為________，D的平均反應速率為________。
(3)若溫度不變，縮小容器容積，則A的轉化率______(填“增大”“減小”或“不變”)，原因是_______________________________________________________________________。
(4)如果在相同的條件下，上述反應從逆反應方向進行，開始時加入C、D各mol。若使平衡時各物質的物質的量濃度與原平衡相同，則還應該加入B______mol。
【解析】 (1)溫度越高，K越大，則說明升溫平衡正向移動，即正反應為吸熱反應，ΔH>0。(2)生成0.8 mol D，則反應掉0.4 mol B，剩余1.6 mol B，c(B)＝1.6 mol/2 L＝0.8 mol/L。v(B)＝＝0.1 mol/(Lmin)，由化學計量數知，D的反應速率應為B的2倍，故v(D)＝2v(B)＝20.1 mol/(Lmin)＝0.2 mol/(Lmin)。(3)該反應為等體積變化，加壓平衡不移動，故A的轉化率不變。(4)將C、D的量折算成A、B的量，則相當于加入2 mol A和 mol B，容器體積固定，若濃度相同，則說明起始時物質的量相等，故B還應加入2 mol－ mol＝ mol。
【答案】 (1) >
(2)0.8 mol/L 0.2 mol/(Lmin)
(3)不變 反應前后氣體體積不變，壓強對平衡無影響
(4)
【教師備課資源】
往一真空密閉容器中通入一定量的氣體A，在一定條件下，發(fā)生如下反應：2A(g)B(g)＋xC(g)反應達平衡時，測得容器內壓強增大了p%，若此時A的轉化率為a%，下列關系正確的是( )
①若x＝1，則p>a ②若x＝2，則pa
A．②③ B．①④
C．②③④ D．②④
【解析】 由于容器內壓強增大，故1＋x>2，x>1；設A的物質的量為1 mol，則當x＝2時，
2A(g)B(g)＋2C(g)
起始量(mol) 1 0 0
轉化量(mol) a% a% a%
平衡量(mol) 1－a% a% a%
n總＝1＋a%
∴＝＝。
故a%＝2p%，a＝2p。
同理，當x＝3時，n總＝1＋a%，此時a%＝p%，a＝p；
當x＝4時，n總＝1＋a%，此時3a%＝2p%，a
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2019-2020年人教版高中化學選修四
2-3-3
化學平衡常數
教案2
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