江苏省江阴市成化高级中学高中化学 专题2 化学平衡状态及化学平衡常数教案 苏教版选修4.doc

第二单元 化学反应的方向和限度化学平衡状态及化学平衡常数教学目标：1了解可逆反应，掌握化学平衡状态的建立。2化学平衡常数的概念、，运用化学平衡常数进行计算，转化率的计算教学重点：化学平衡状态的建立，运用化学平衡常数对化学反应进行的程度判断。教学难点：化学平衡状态的建立教学过程：化学平衡状态1、可逆反应定义：在相同条件下同时向正、反两个方向进行的反应称可逆反应。例：下列说法是否正确：（1）氢气在氧气中燃烧生成水，水在电解时生成氢气和氧气，h2+o2=h2o是可逆反应。（2）硫酸铜晶体加热变成白色粉末，冷却又变成蓝色，所以无水硫酸铜结合结晶水的反应是可逆反应。（3）氯化铵加热变成氨气和氯化氢气体，两种气体又自发变成氯化铵，氯化铵的分解是可逆反应。可逆反应的特点：（1）不能进行到底，有一定限度（2）正反两个方向的反应在同时进行（3）一定条件下，正逆反应达平衡可逆反应在反应过程中的速率变化：反应开始 v正 v逆反应过程中 v正减小, v逆增大到一定时间 v正v逆02化学平衡定义：在一定条件下可逆反应进行到一定程度时，正反应速率和逆反应速率相等，反应物和生成物的浓度不再发生变化，这种状态称为化学平衡状态，简称化学平衡。要点： 对象可逆反应 条件一定条件下，v正=v逆 特征各成份的浓度不再变化特点：动化学平衡是一种动态平衡 v正v逆0； 定反应混合物中各组成的浓度保持不变；变当外界条件（c、p、t）改变时，v正v逆 ，平衡发生改变 化学平衡状态的标志:（1）等速标志，正 = 逆 （本质特征） 同一种物质：该物质的生成速率等于它的消耗速率。 不同的物质：速率之比等于方程式中各物质的计量数之比，但必须是不同方向的速率。（2）恒浓标志，反应混合物中各组成成分的浓度保持不变（外部表现）：各组成成分的质量、物质的量、分子数、体积（气体）、物质的量浓度均保持不变。 各组成成分的质量分数、物质的量分数、气体的体积分数均保持不变。 若反应前后的物质都是气体，且总体积不等，则气体的总物质的量、总压强（恒温、恒容）、平均摩尔质量、混合气体的密度（恒温、恒压）均保持不变。 反应物的转化率、产物的产率保持不变。判断化学平衡状态的方法项目m a(g) + n b (g) p c (g) +q d (g) 是否平衡混合体系中各组分的含量各物质的物质的量或物质的量的分数一定平衡各物质的质量或质量分数一定平衡各气体的体积或体积分数一定平衡总压强、总体积、总物质的量一定不一定正、逆反应速率关系在单位时间内消耗了mmola的同时生成了mmola平衡 在单位时间内消耗了nmolb的同时消耗了pmolc平衡 在单位时间内生成了nmolb的同时消耗了qmold（均指逆 ）不一定(a) (b) (c) (d) = m n p q，正不一定等于逆不一定压强当m + np + q 时，总压力一定（其它条件一定）平衡当m + n =p + q时，总压力一定（其它条件一定）不一定混合气体的平均m当 m + n p + q 时，m一定平衡当 m + n = p + q 时，m一定不一定密度c（s）+co2（g）2co（g）（一定）平衡n2（g）+3h2（g）2nh3（g）（一定）不一定h2（g）+i2（g）2hi（g）（一定）不一定等效平衡是指在一定条件下（恒温、恒容或恒温、恒压），对同一可逆反应，只要起始时加入物质的物质的量不同，而达到化学平衡时，同种物质的含量相同的平衡状态。规律 （1）在恒温恒容(t,v)下，若反应前后气体物质的总体积不相等：只改变起始时加入物质的物质的量，如果根据反应方程式中的计量数换算成等号同一边的物质的物质的量，只要对应物质的物质的量相等就可达到同一平衡状态。此时，混合物中各物质的质量（物质的量）百分含量与已知的平衡状态相同，物质的量、浓度、甚至总压强、总物质的量也相同。 （2）在恒温恒容(t,v)下，若反应前后气体物质的总体积相等：只改变起始时加入物质的物质的量，如根据可逆反应方程式的计量数换算成等号同一边的物质的物质的量，对应物质的物质的量之比相等，各组分的百分含量与已知的平衡状态相同。但各组分的物质的量及浓度不一定相同。 （3）在恒温恒压(t,p)下：只改变起始时加入物质的物质的量，如根据可逆反应方程式的计量数换算成等号同一边的物质的物质的量，对应物质的物质的量之比相等，各组分的百分含量与已知的平衡状态相同。但各组分的物质的量不一定相同。 化学平衡常数一、化学平衡常数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，ma（g）+ nb（g）pc（g）+ qd（g）当在一定温度下达到平衡时，k=cp(c)cq(d)/cm(a)cn(b)阅读45页表2-7，你能得出什么结论？3平衡常数的意义：（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)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）利用可判断反应的热效应若升高温度，值增大，则正反应为 吸热 反应(填“吸热”或“放热”)。若升高温度，值减小，则正反应为 放热 反应(填“吸热”或“放热”)。阅读45页表2-8、2-9，你能得出哪些结论？二、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)co(g)+h2(g)，k=c(co)c(h2)/c(h2o) fe(s)+co(g)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)2nh3(g)的平衡常数为k1，1/2n2(g)+3/2h2(g)nh3(g)的平衡常数为k2，nh3(g)1/2n2(g)+3/2h2(g)的平衡常数为k3；写出k1和k2的关系式： k1=k22 。 写出k2和k3的关系式： k2k3=1 。 写出k1和k3的关系式： k1k32=1 。三、某个指定反应物的转化率=100%或者=100%或者=100%转化率越大，反应越完全！四、有关化学平衡常数的计算：阅读46页例1和例2。完成47页问题解决。【课堂练习】：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/l和6.5mol/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)co2(g)+h2(g)，知co和h2o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/l，h2o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,（2）61.7% （3）86.5%)3在一定体积的密闭容器中，进行如下反应：co2(g)+h2(g)co(g)+h2o(g)，其化学平衡常数k和温度t的关系如下表所示：t70080083010001200k0.60.91.01.72.6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”