人教版高中化学选修4 化学反应原理 第二章 第三节 化学平衡(第3课时)

1、2022-3-20江西省鹰潭市第一中学 桂耀荣1江西省教育信息技术研究江西省教育信息技术研究“十二五十二五”规规划划20122012年度课题年度课题基于网络的高中化学基于网络的高中化学课件库的建设与应用研究课件库的建设与应用研究（课题编号：（课题编号：GDK-2012-G-72883） 主持人：桂耀荣主持人：桂耀荣2022-3-20江西省鹰潭市第一中学 桂耀荣2第二章第二章 化学反应速率和化学平衡化学反应速率和化学平衡第三节第三节 化学平衡化学平衡第第3 3课时课时新课标人教版高中化学课件系列新课标人教版高中化学课件系列选修选修4 4 化学反应原理化学反应原理2022-3-20江西省鹰潭市第一

2、中学 桂耀荣3教学目标教学目标知道化学平衡常数的涵义知道化学平衡常数的涵义学会利用化学平衡常数进行简单计算学会利用化学平衡常数进行简单计算教学重点教学重点化学平衡常数的简单计算化学平衡常数的简单计算教学难点教学难点化学平衡常数的简单计算化学平衡常数的简单计算化学平衡常数化学平衡常数2022-3-20江西省鹰潭市第一中学 桂耀荣4 在一定温度下在一定温度下,可逆反应无论从正反应可逆反应无论从正反应开始开始,还是从逆反应开始还是从逆反应开始,也无论反应物起始也无论反应物起始浓度的大小浓度的大小,最后达到平衡时最后达到平衡时,尽管每种物质尽管每种物质的浓度在各个体系中并不一致，但各种生的浓度在各个体

3、系中并不一致，但各种生成物浓度的系数次方的乘积除以各反应物成物浓度的系数次方的乘积除以各反应物浓度的系数次方的乘积所得的之比却是恒浓度的系数次方的乘积所得的之比却是恒定值。定值。请仔细阅读教材请仔细阅读教材P29表格，从中你能获得表格，从中你能获得什么信息？什么信息？化学平衡常数化学平衡常数2022-3-20江西省鹰潭市第一中学 桂耀荣5 K实验测得，同一反应（如：实验测得，同一反应（如：aA+bB cC+dD）在）在某温度下达到的化学平衡状态，平衡体系中各物质的某温度下达到的化学平衡状态，平衡体系中各物质的浓度满足下面关系：浓度满足下面关系：其中其中c为各组分的平衡浓度为各组分的平衡浓度，温

4、度一定，温度一定，K为定值。即化为定值。即化学平衡常数只与温度有关，而与反应物或生成物的浓度无学平衡常数只与温度有关，而与反应物或生成物的浓度无关。关。)()()()(BcAcDcCcKbadc一定温度下，可逆反应处于平衡状态时，生成物浓一定温度下，可逆反应处于平衡状态时，生成物浓度的系数次方的乘积与反应物浓度系数次方的乘积度的系数次方的乘积与反应物浓度系数次方的乘积之比为一常数之比为一常数化学平衡常数化学平衡常数2022-3-20江西省鹰潭市第一中学 桂耀荣6化学平衡常数值的大小是可逆反应进行程度的标志。化学平衡常数值的大小是可逆反应进行程度的标志。 表示在一定温度下，可逆反应达到平衡时该反

5、应进表示在一定温度下，可逆反应达到平衡时该反应进行的程度（反应的限度）。行的程度（反应的限度）。（1）K值越大，值越大，说明平衡时生成物的浓度越大，反应说明平衡时生成物的浓度越大，反应物的浓度越小，物的浓度越小，反应程度越大，反应程度越大，反应物转化率也越大反应物转化率也越大；反之则转化率越低。反之则转化率越低。（2）K值与浓度无关，随温度变化而变化。值与浓度无关，随温度变化而变化。 化学平衡化学平衡常数是一定温度下一个反应本身固有的内在性质的定常数是一定温度下一个反应本身固有的内在性质的定量体现。量体现。反应物的起始浓度应物的平衡浓度反应物的起始浓度反转化率100)()()()()(BcAc

6、DcCcKbadc平衡常数的单位平衡常数的单位浓度的单位为浓度的单位为molL-1K的单位为的单位为(molL-1) n；化学平衡常数化学平衡常数2022-3-20江西省鹰潭市第一中学 桂耀荣7（1）必须指明温度，反应必须达到平衡状态）必须指明温度，反应必须达到平衡状态（2）平衡常数表示反应进行的程度，不表示反应的快慢，）平衡常数表示反应进行的程度，不表示反应的快慢，即速率大，即速率大，K值不一定大值不一定大（3）在进行）在进行K值的计算时，值的计算时，反应物或生成物中有固体和反应物或生成物中有固体和纯液体存在时，由于其浓度可看做常数纯液体存在时，由于其浓度可看做常数“1”而不代入而不代入公式

7、公式，表达式中不需表达，表达式中不需表达)()(2424HcOHcK 一定温度下一定温度下如：如：)()()(2722242OCrcHcCrOcK一定温度下一定温度下Cr2O72- + H2O 2CrO42- + 2H+Fe3O4(s) + 4H2(g) 高温高温3Fe(s) + 4H2O(g) 但：但：化学平衡常数化学平衡常数2022-3-20江西省鹰潭市第一中学 桂耀荣8（4）平衡常数的表达式与方程式的书写有关）平衡常数的表达式与方程式的书写有关)()()(232321HcNcNHcK)NH(c)H(c)N(cK322322)H(c)N(c)NH(cK/22322133K1 = 1/K2

8、= K32某温度下某温度下化学平衡常数是指某一具体反应的平衡常数。若反应方化学平衡常数是指某一具体反应的平衡常数。若反应方向改变，则平衡常数改变。若方程式中各物质的系数等向改变，则平衡常数改变。若方程式中各物质的系数等倍扩大或缩小，尽管是同一个反应，平衡常数也会改变。倍扩大或缩小，尽管是同一个反应，平衡常数也会改变。N2+3H2 2NH32NH3 N2+3H21/2N2+3/2H2 NH3化学平衡常数化学平衡常数2022-3-20江西省鹰潭市第一中学 桂耀荣9（5）多重平衡规则多重平衡规则：若干方程式相加若干方程式相加(减减)，则总反，则总反应的平衡常数等于分步平衡常数之乘积应的平衡常数等于分

9、步平衡常数之乘积(商商)例如例如: 2NO(g) + O2(g) 2NO2(g) K1 2NO2(g) N2O4 (g) K2 2NO(g) +O2(g) N2O4 (g) K 3 K 3 = K1 K2化学平衡常数化学平衡常数2022-3-20江西省鹰潭市第一中学 桂耀荣10（6）利用）利用K值可判断某状态是否处于平衡状态值可判断某状态是否处于平衡状态如某温度下，可逆反应如某温度下，可逆反应mA(g) + nB(g) pC(g) + qD(g)平衡常数为平衡常数为K，若某时刻时，反应物和生成物的浓度关系如下：，若某时刻时，反应物和生成物的浓度关系如下：)()()()(cBcAcDcCcQnm

10、qp QcK ，V正正V逆逆，反应向正方向进行，反应向正方向进行QcK ，V正正V逆逆，反应处于平衡状态，反应处于平衡状态QcK ，V正正V逆逆，反应向逆方向进行，反应向逆方向进行则：则：化学平衡常数化学平衡常数2022-3-20江西省鹰潭市第一中学 桂耀荣11现有一定温度下的密闭容器中存在如下反应：现有一定温度下的密闭容器中存在如下反应：2SO2+O2 2SO3知知c(SO2)始始=0.4mol/L，c(O2)始始=1mol/L经测定该反经测定该反应在该温度下的平衡常数应在该温度下的平衡常数K19，试判断，试判断，（1）当）当SO2转化率为转化率为50时，该反应是否达到平衡时，该反应是否达到

11、平衡状态，若未达到，哪个方向进行？状态，若未达到，哪个方向进行？（2）达平衡状态时，）达平衡状态时， SO2的转化率应为多少？的转化率应为多少？化学平衡常数化学平衡常数2022-3-20江西省鹰潭市第一中学 桂耀荣12(7)利用可判断反应的热效应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若升高温度，值增大，则正反应为吸热反应若升高温度，值减小，则正反应为放热反应若升高温度，值减小，则正反应为放热反应 根据某反应的平衡常数根据某反应的平衡常数K随温度变化的情况，随温度变化的情况，可判断该反应是放热反应还是吸热反应。可判断该反应是放热反应还是吸热反应。化学平衡常数化学平衡常数20

12、22-3-20江西省鹰潭市第一中学 桂耀荣13四、有关化学平衡的计算：四、有关化学平衡的计算：起始量、变化量、平衡量的计算关系起始量、变化量、平衡量的计算关系在反应在反应aA(g)+bB (g) cC (g)+ dD (g)中，计算关系为：中，计算关系为：aA(g)+ bB (g) cC (g)+ dD (g)起起变变平平n1n200 ax bxcxdxn1-ax n2-bxcxdx单位单位统一统一已知条件已知条件计量系数之比计量系数之比加、减计算加、减计算化学平衡常数化学平衡常数2022-3-20江西省鹰潭市第一中学 桂耀荣14、物质浓度的变化关系：、物质浓度的变化关系：、反应物：平衡浓度、

13、反应物：平衡浓度 起始浓度变化浓度起始浓度变化浓度、生成物：平衡浓度、生成物：平衡浓度 起始浓度变化浓度起始浓度变化浓度、各物质的变化浓度之比、各物质的变化浓度之比 化学计量系数之比化学计量系数之比、反应物的转化率：反应物转化为生成物的百分率、反应物的转化率：反应物转化为生成物的百分率反应物转化率反应物转化率 =反应物变化量反应物变化量反应物起始量反应物起始量100%化学平衡常数化学平衡常数2022-3-20江西省鹰潭市第一中学 桂耀荣15平衡转化率：平衡转化率：对于可逆反应对于可逆反应: mA(g)+nB (g) pC(g)+qD(g)反应物反应物A的平衡转化率（该条件最大转化率）可表示：的

14、平衡转化率（该条件最大转化率）可表示：%100)()()(%100)%(00AcAcAcAAAA平的初始浓度的平衡浓度的初始浓度%100%100)%(始平始初始的物质的量的平衡物质的量初始的物质的量nnnAAAA化学平衡常数化学平衡常数2022-3-20江西省鹰潭市第一中学 桂耀荣16例例1、将、将6mol A气体和气体和5mol B气体混合放入气体混合放入4L密密闭容器中，发生下列反应：闭容器中，发生下列反应：3A (g) + B (g) 2C (g) + xD (g) ，经过，经过5min达到化学平衡，此时生达到化学平衡，此时生成成C为为2mol，测得，测得D的反应速率为的反应速率为0.1

15、mol/Lmin，计算：、计算：、x的值；的值；、平衡时、平衡时B的转化率；、的转化率；、A的平衡浓度的平衡浓度。化学平衡常数化学平衡常数2022-3-20江西省鹰潭市第一中学 桂耀荣173A (g) + B (g) 2C (g) + xD (g)解：解：起起变变平平mol650020.154133422、 2 : x 2 : (0.154) x 2 、2010051100 起变BBBnn LmolLmolnCAA75.043V、平化学平衡常数化学平衡常数2022-3-20江西省鹰潭市第一中学 桂耀荣18例例2、加热、加热N2O5时，发生下列两个分解反应：时，发生下列两个分解反应： N2O5

16、N2O3O2 ， N2O3 N2OO2；在；在1L密闭容器中加热密闭容器中加热4mol N2O5达到化学平衡时达到化学平衡时O2的浓度为的浓度为4.50 mol/L， N2O3的浓度为的浓度为1.62 mol/L，求其他各物质的平衡浓度。，求其他各物质的平衡浓度。化学平衡常数化学平衡常数2022-3-20江西省鹰潭市第一中学 桂耀荣19解析：这是一个连续平衡的计算，计算思路为：第一个反应的解析：这是一个连续平衡的计算，计算思路为：第一个反应的平衡量作为第二个反应的起始量平衡量作为第二个反应的起始量解：解： N2O5 N2O3O2N2O3 N2OO2起起变变平平4 mol00 x x x4 mo

17、l - x x x x 0 xyyy x - yy x +y x y = 1.62 x +y = 4.50解得：解得： x = 3.06 mol y = 1.44 mol 故：故：c （N2O5） = (4 3.06) mol / 1L=0.94 mol/L c （N2O ） = 1.44 mol / 1L=1.44 mol/L 化学平衡常数化学平衡常数2022-3-20江西省鹰潭市第一中学 桂耀荣20例例3、在密闭容器中，用等物质的量的、在密闭容器中，用等物质的量的A和和B发生发生下列反应：下列反应： A (g) + 2B (g) 2C (g) 反应达到反应达到平衡时，若混合气体中平衡时，若

18、混合气体中A 和和B的物质的量之和与的物质的量之和与C的物质的量相等，求的物质的量相等，求B的转化率的转化率化学平衡常数化学平衡常数2022-3-20江西省鹰潭市第一中学 桂耀荣21解：解：A (g) + 2B (g) 2C (g)起起变变平平 n n0 x 2x 2x n - x n - 2x 2x由题意可知：由题意可知： n - x + n - 2x = 2 x x = 0.4n%80%1008.0%100 nnnnB起变 解题的一般步骤：解题的一般步骤： 列出三栏数据列出三栏数据根据题意列方程根据题意列方程求解求解气体反应计算时经常使用的推论：气体反应计算时经常使用的推论：2121 nn

19、PP ：、恒温恒容时2121 nnVV ：、恒温恒压时总总nmM 、总总Vm 、化学平衡常数化学平衡常数2022-3-20江西省鹰潭市第一中学 桂耀荣22例例4 教材教材P29例例1(3)计算计算(1)、 (2)问条件下问条件下H2、I2的转化率，通过比较你有的转化率，通过比较你有什么想法？什么想法？不同的起始条件能达到相同的平衡状态。不同的起始条件能达到相同的平衡状态。(4)在上述温度下，该容器中若通入在上述温度下，该容器中若通入0.1molH2、0.2molI2，试计算试计算H2、I2的转化率，通过分别与的转化率，通过分别与(1)、 (2)的转化率比较，你能得出什么结论？的转化率比较，你能得出什么结论？增加反应物之一的浓度，可以提高其他反应物的转化率，增加反应物之一的浓度，可以提高其他反应物的转化率，而自身的转化率降低。而自身的转化率降低。化学平衡常数化学平衡常数2022-3