高中化学 第2章 第3节 第3课时 化学平衡常数课件 新人教版选修4.ppt

成才之路 化学 路漫漫其修远兮吾将上下而求索 人教版 选修4 化学反应速率和化学平衡 第二章 第三节化学平衡 第二章 第3课时化学平衡常数 第二章 该反应在一定条件下不可能进行完全 即存在一定的限度 而反应浓度的大小对于生产和生活实际有着直接影响 因此还需关注化学反应的限度 那么怎样才能定量地描述化学反应的限度呢 化学反应中 反应物的转化程度会受到哪些因素的影响呢 研究表明 可逆反应进行一段时间后 一定会达到化学平衡状态 此时 正反应速率和逆反应速率相等 反应体系的组成不再随时间的延续而变化 反应达到一定的限度 在研究了大量实验的基础上 人们发现可以用化学平衡常数来定量描述化学反应的限度 你知道化学平衡常数是如何测定的吗 一是可用化学方法 通过化学分析方法测定反应平衡时各物质的浓度 但必须防止因测定过程中加入化学试剂而干扰了化学平衡 因此在进行化学分析之前必须使化学平衡 冻结 在原来的平衡状态 二是可用物理方法 利用物质物理性质的变化测定平衡时各物质浓度的变化 如通过测定物质的折光率 导电程度 颜色 压强或容积的改变来测定物质的浓度 物理方法的优点是在测定时不会干扰或破坏体系的平衡状态 你对化学平衡常数了解多少 请让我们一起走进教材 化学平衡常数 新知导学 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 温度 浓度 2 平衡常数的大小反应了化学反应进行的 也叫 k值越大 表示反应进行的 反应物转化率 k值越小 表示反应进行得 反应物转化率 若升高温度 k值增大 则正反应为 反应 填 吸热 或 放热 下同 若升高温度 k值减小 则正反应为 反应 程度 反应的限度 越完全 越大 越不完全 越小 吸热 放热 4 等效平衡相同条件下 可逆反应体系 不管从正反应开始 还是从逆反应开始 达到平衡时 任何相同物质的 都相同的化学平衡互称等效平衡 可分为 平衡和 平衡 同一 含量 体积 分数 质量分数或物质的量分数 全等效 相似等效 自主探究 1 化学平衡常数的作用是什么 温馨提示 化学平衡常数是表征反应限度的一个确定的数学关系 定量关系 是反应限度的最根本的表现 对判断化学平衡移动方向提供了科学的依据 2 平衡向正反应方向移动 反应物的转化率是否一定增大 温馨提示 不会 化学平衡常数是温度的函数 只有温度变化 平衡常数才会改变 温馨提示 增加某种反应物的浓度其自身的转化率降低 其它反应物转化率则升高 5 化学平衡状态的建立 与反应途径有没有关系 温馨提示 化学平衡状态的建立与反应途径无关 无论可逆反应是从正反应方向开始 还是从逆反应方向开始 或从中间状态开始 只要起始投入的物质的量相当 则均可达到等效平衡状态 化学平衡常数 教材点拨 温馨提示 在一定温度下 可逆反应无论从正反应开始 还是从逆反应开始 也无论反应物起始的浓度大还是小 最后都能达到平衡 这时各生成物浓度幂的乘积除以各反应物浓度幂的乘积所得的比值是个常数 用k表示 化学平衡常数是一个常数 只要温度不变 一个具体的可逆反应就对应一个具体的常数值 2 使用化学平衡常数应注意的问题 1 化学平衡常数只与温度有关 与反应物或生成物的浓度无关 与压强 催化剂无关 2 反应物与生成物中有固体和纯液体存在时 其浓度可看做 1 而不代入公式 联想化学反应速率一节固体和纯液体的处理 3 化学平衡常数是指某一具体反应的平衡常数 与反应方程式的书写有关 若反应方向改变 则平衡常数改变 若化学方程式中各物质的化学计量数等倍扩大或缩小 尽管是同一反应 平衡常数也会改变 3 化学平衡常数的应用 1 判断反应进行的程度化学平衡常数值的大小是可逆反应进行程度的标志 它能够表示出可逆反应进行的完全程度 一个可逆反应的k值越大 说明平衡时生成物的浓度越大 反应物转化率也越大 可以说 化学平衡常数是一定温度下一个可逆反应本身固有的内在性质的定量体现 2 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 若升高温度 k值减小 则正反应为放热反应 3 计算转化率依据起始浓度 或平衡浓度 和平衡常数可以计算平衡浓度 或起始浓度 从而计算反应物的转化率 4 判断平衡移动方向利用平衡常数可从定量的角度解释恒温下浓度 压强对化学平衡移动的影响 温馨提示 1 化学平衡常数表达式中各物质的浓度必须是平衡状态下的浓度 不能用任一时刻的浓度值 2 化学平衡常数不表示反应的快慢 即化学反应速率快 k值不一定大 3 使用化学平衡常数数值时 必须注明对应的温度 4 反应物或生成物中有固体或纯液体存在时 其浓度不写入表达式 5 k的单位一般不作要求 6 化学平衡发生移动 k不一定变化 化学平衡不发生移动 k一定不变化 k变化 则化学平衡一定发生移动 7 使用催化剂 只能改变化学反应速率 化学平衡不发生移动 k不发生变化 典例透析 1 2014 上海卷 只改变一个影响因素 平衡常数k与化学平衡移动的关系叙述错误的是 a k值不变 平衡可能移动b k值变化 平衡一定移动c 平衡移动 k值可能不变d 平衡移动 k值一定变化 变式训练 解析 本题考查化学平衡常数及平衡移动原理 意在考查考生对化学平衡常数和平衡移动原理的理解能力 k只与温度有关 当温度不变时 改变其他外界条件使平衡移动 k值不变 a项正确 k值变化 则温度一定发生变化 平衡一定移动 b项正确 改变除温度外的其他外界条件 平衡发生移动时 k值不变 c项正确 d项错误 答案 d点评 平衡常数只与温度有关 只有温度改变 平衡常数才发生改变 当温度不变时 改变其他外界条件 无论平衡是否移动 平衡常数一定不变 等效平衡 教材点拨 2 分类与规律 1 恒温恒容条件下的等效平衡第一类 恒温恒容时 对于反应物前后气体分子数不等的可逆反应 只改变起始物质的加入情况 只要通过可逆反应的化学计量数比换算成同一半边的物质 其平衡物质的量与原平衡相同 即 一边倒 简称为 恒温恒容量相等 第二类 恒温恒容时 对于反应前后气体分子数不变的可逆反应 不同的投料方式 如果根据化学方程式中化学计量数比换算成同一边物质时 只要反应物 或生成物 中各组分的物质的量的比例相同 即互为等效平衡 平衡时各组分的百分含量相同 但各组分的浓度不一定相同 b c配比经转化后 都满足n h2 n i2 1 1 则a b c互为等效平衡 2 对于恒温恒压下的可逆反应如果根据方程式中化学计量数比换算到同一边时 只要反应物 或生成物 中各组分的物质的量比例相同 即为等效平衡 归纳为 恒温恒压比相同 温馨提示 分析等效平衡的关键是分清全等平衡和等比平衡 分析化学平衡有关问题时常用以下两种方法 1 极限思维法 任何可逆反应均可以看成完全不反应和完全反应的中间状态 我们在求某一物质在平衡状态的浓度取值范围时 常采用极限思维法 让正反应 或逆反应 完全进行 可以求得其取值范围或极值 2 虚拟法 任何一个可逆反应体系 在相同条件下从不同的状态开始 只要达到平衡时的条件 温度 压强 浓度 完全相同 则可以形成等效平衡 我们在解题中若遇到将两个状态进行比较这类问题 可以 虚拟 一个中间过程 如一个容器 一个隔板等 然后再进行比较 3 等效平衡原理的应用 1 判断同一可逆反应在相同的反应条件下是否为相同的平衡状态 2 求要达到等效平衡 两种不同状态下起始量之间的关系式 3 求属于等效平衡状态下的反应方程式的化学计量数 温馨提示 两种情况下所达到的等效平衡及其等效程度的区别 一种所达到的等效平衡状态 反应混合物中各组分的浓度 物质的量 质量分数 或气体的体积分数 均相同 类似于几何学上的全等图形 另一种所达到的等效平衡状态 反应混合物中各组分的百分含量相同 各成分的物质的量与原平衡成比例 类似于几何学上的相似图形 典例透析 上述四种情况达到平衡后 n co 的大小顺序是 a 乙 丁 丙 甲b 乙 丁 甲 丙c 丁 乙 丙 甲d 丁 丙 乙 甲 解析 解题时应注意该反应及反应的特点 即反应前后气体体积不变 同时要明确等效平衡的条件 把丙中amolco和amolh2o按化学计量数转成co2和h2也分别为amol 则甲与丙是等量等效 则达平衡时 n co 应相等 把丁中amolco和amolh2o按化学计量数转成co2和h2 则起始时丁中co2为2amol h2为amol 则与乙等量等效 到达平衡时n co 相等 乙与甲相比相当于在甲的平衡中又加入amol的co2 导致平衡正移 则平衡时n co 乙 n co 甲 故选a 答案 a 变式训练 d 3molc 1molde 1mola 0 5molb 1 5molc 0 5mold 2 若将题中 维持容器体积和温度不变 改为 维持容器压强和温度不变 则c的百分含量为a的是 3 若将可逆反应中d g 改为d s 则c的百分含量为a的是 解析 恒温恒容下的非等体积反应 把加入的物质转化成起始状态形式 与起始状态时各物质的物质的量分别相同 即建立相同的平衡状态 恒温恒压下 比值相同即可建立等效的平衡状态 而等体积反应无论是恒温恒容还是恒温恒压 按方程式中化学计量数转换后 只要与起始状态各物质的比值相同即可建立等效的平衡状态 答案 1 de 2 abde 3 abde 1 2014 经典习题选萃 对于可逆反应 下列说法正确的是 a 化学平衡常数只与温度有关b 升高温度 化学平衡常数一定增大c 正反应的化学平衡常数与逆反应的化学平衡常数一定不相等d 增大反应物浓度 化学平衡常数可能增大 解析 b项 如果正反应是放热反应 升温则平衡常数减小 b错 c项 正 逆反应的化学平衡常数互为倒数 但不一定不相等 可以同时等于1 c错 d项 化学平衡常数与浓度无关 d错 答案 a 解析 该反应为气体计量数减小的放热反应 升高温度 平衡逆向移动 生成物浓度减小 反应物浓度增大 平衡常数减小 a项错误 同理 升高温度 平衡逆向移动 co的转化率减小 b项错误 平衡常数只与温度有关 与物质的量无关 c项正确 增加氮气的物质的量 平衡逆向移动 no的转化率减小 d项错误 答案 c 回答下列问题 1 该反应的化学平衡常数表达式为k 2 正反应为 填 吸热 或 放热 反应 3 能判断该反应达到化学平衡状态的依据是 a 容器中压强不