化学平衡常数的妙用

化学平衡常数的妙用化学平衡常数统领化学平衡移动的结果分析，堪称化学平衡的精灵，是高考试题的宠儿。纵观各地高考试题，放在一起，经过排序之后，发现很美妙的一件事情，平衡常数的不同层面像一首美妙的歌曲呈现在考试题中。教学目标：知识与技能：化学平衡常数的计算和运用过程与方法：（1）学生存在的问题就是我们教学的优质资源，展示思维过程，在同学挑错中体验思维的逻辑。（2）错误思维过程展示与正确思维过程展示，通过学生对比，提高思维能力。情感态度价值观：（1）展示错误，大家挑错，惊醒自己，共同提高。陈述困惑，请求帮助，解惑思错。（2）“伤其十指不如断其一指”，将同一内容中的信息放在一节课中，由浅入深，组织学生积极参与，利用“兵教兵”的方法将“纠错”和“究错”落实到每一个学生身上。这样在纠正其他学生的错误时，能站在一定的高度审视命题的意图，及时发现命题的陷阱，同时克服一个教师辅导面较窄的问题。教学过程：教师活动学生活动目的教师提前将习题印刷出来。一、序曲---化学平衡常数的常规考查1、全体学生解题，学生的错误让学生展示在黑板上。2、面对正确和错误的展示，让错误的学生讲述解法，其他学生挑错和点评。学情分析：此题是一道基础试题，60%的学生可以顺利解出，一部分学困生做题速度较慢，面对陌

1、前奏---化学平衡常数的常规计算教室巡视，发现错误解法，让学生将错误解法展示到黑板上。同时找一名书写规范的学生展示到前面黑板。例1(2014・重庆理综化学卷，T11节选)氢能是最重要的新能源。储氢作为氢能利用的关键技术，是当前关注的热点之一。储氢可借助有机物，如利用环已烷和苯之间的可逆反应来实现脱氢和加氢。O FeSO4/Al2O3.◎(g)一 (g)+3H2(g)高温 2在某温度下向恒容容器中加人环己烷，其起始浓度为例。「1-1,平衡时本的浓度为bmol•L-i,该反应的平衡常数K= 解析：利用三段式解题O FeSO4/Al2O3.◎(g)=高温 (g)+3H2(g)高■温起始(mol/L) a 0 0转化(mol/L) b b 3b平衡(山。14) a-b b 3b[3b33.h化学平衡常数K= a-b= mol3/L3;学生错误 忽略了H2前的化学计量数是3生信息不知如何下手？操作目的：1、巩固复习平衡常数的表达式。2、在黑板上充分展示错误解法，给中等学生挑错和点评的机会。教室巡视，寻找错误解法，将错误展示到黑板上，同时找一名书写规范的学生将思维过程展示到前面黑板。2、小插曲一-固体物质在平衡常数表达式中处理的技巧例2.(2014・福建理综化学卷，T24节选)铁及其化合物与生产、生活关系密切。全体学生解题，教师巡视时，将学生的错误让学生展示在黑板上。正确解析：根据反应FeO(s)+CO(g)Fe(s)+CO2(g),平衡常数K为0.25,因为固体的浓度为1,则k=c(CO2)/c(CO)=0.25,体积相同,所以反应达到平衡时口90)：口《。2)=4：1,若在1L密闭容器中加入0.02molFeO(s),并通人*印。£0,1℃时反应达到平衡。此时FeO(s)转化率为率为50%,学情分析：此题涉及到平衡常数表达式中固体物质的处理技巧，难度增加，50%的学生会出现错误解法。操作目的：

已知1℃时，反应FeO(s)+CO(g)，一Fe(s)+CO2(g)的平衡常数K—0.25。①1℃时，反应达到平衡时n(CO)：n(CO2)= 。②若在1L密闭容器中加入0.02molFeO(s),并通入*田0屋0,1℃时反应达到平衡。此时FeO(s)转化率为50%,则x= 。FeO(s)+CO(g) Fe(s)+CO2(g)起始 0.02x 0 0变化 0.01 0.01 0.01 0.01平衡时0.01 x-0.01 0.01 0.01因为温度不变，所以平衡常数K=0.25得：0.01/(x—0.01)=0.25解得x=0.05学生错误：k=c(CO2)c(Fe)/c(CO)c(FeO)=0.25,因c(Fe)与c(FeO)不知如何处理，导致此题不会解。1、考查当物质为固体或纯液体时，平衡常数如何表达。2、此题的第二问，利用逆向思维给平衡常数，求物质的量。3、一般情况卜，平衡常数的表达式中将固体或纯液体看做1,而此问恰恰给出FeO(s)转化率为50%,给学生解题造成困惑。二、深入考查——化学平衡常数与平衡移动因素的辩证思维教室内巡视，倾听发现优秀小组的解法，准备让优秀小组点评。1、平衡移动因素与化学平衡常数的辩证关系例3.(2014・上海单科化学卷，T14)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。平衡移动，K值可能不变 0.平衡移动，K值一定变化自己思考，小组讨论，将两个小组讨论的思维过程展示在前后黑板上。优秀小组准备点评。正确解析:A、K值代表化学平衡常数，平衡常数只与温度有关系，K值不变只能说明温度不改变，但是其他条件也可能发生改变，平衡也可能发生移动，A正确；B、K值变化，说明反应的温度一定发生了变化，因此平衡一定移动，B正确；口平衡移动，温度可能不变，因此K值可能不变，C正确；0、平衡移动，温度可能不变，因此K值不一定变化，D错误。所以，答案为D。学情分析：此题难度较大，30%的学生可以思路清晰解答，大部分学生思路混乱。操作目的：1、学生经常将平衡移动结果与平衡常数挂钩，导致思维混乱，此类题只有学生进行辩论，将自己的思路清晰展示出来，才能融会贯通。

2、再次强化，当方程式确定后，平衡常数只与温度有关系。3、再强调-—一温度与化学平衡常数的关系教室巡视，倾听发现学生清晰的思维过程，准备让思路清晰的学生展示。例4.(2014•北京理综化学卷，T26节选)NH3经一系列反应可以得到HNO3,2NO(g)+O2^—2NO2(g)。在其他条件相同时，分别测得NO的平衡转化率在不同压强(P1、P2)下温度变化的曲线(如图)。§60 p14n g20| 1HJ^I0 200400600 80C1、比较P1、p2的大小关系： 。2、随温度升高，该反应平衡常数变化的趋势是 。自己思考、小组讨论，小组代表展示思维过程。解析：1、控制单一变量，可以选取6。。℃,看纵坐标，P2对应的纵坐标大于P1对应的纵坐标，纵坐标为NO的平衡转化率，即P2时NO的平衡转化率大于P1时NO的平衡转化率。分析反应的特点由2NO(g)+O2(g)2NO2(g)可知该反应为气体体积减小的反应，温度相同，增大压强，平衡正向移动，NO的平衡转化率增大，所以，P1<P2。2、再看同一压强线，温度升高，NO的平衡转化率降低，平衡向逆反应方向移动，则正反应为放热反应，温度升高，平衡常数减小。学情分析：此题根据图像变化判断平衡常数的变化，50%学生可以解答。操作目的：1、从语言表述题到图像题，考查学生对图像的分析能力。2、检验学生单一变量法掌握情况。3、考查温度与平衡常数的关系。自己思考、优自己思考、优秀代表展示思维过程。学情分析：此题是一种特殊情况，5%的学生可以顺利解答。操作目的：1、缩小容器的体积，氧气的压强增大；平衡逆向移动，氧气的压强减小，一般情况下，我们多次强调“体积变化影响大，移动平衡影响小”一般学生会回答氧气的压强增大。此题是体系中只有一种气体的特殊情况。当用平衡移动原理解释相互矛盾时，平衡常数的妙用教室巡视，寻找正确、清晰的思维过程，准备让思路清晰的学生展示。例5(2014•海南单科化学卷，T12)将8@02放入密闭真空容器中，反应2BaO2(s)=2BaO(s)+O2(g)达到平衡，保持温度不变，缩小容器容积，体系重新达到平衡，下列说法正确的是()鼠平衡常数减小 B、BaO量不变C、氧气压强不变 D、BaO2量增加解析：A、化学平衡常数只与温度有关，温度不变，化学平衡常数不改变，A错误；B、由于该反应2BaO2(s) 2BaO(s)+O2(g)的正反应是气体体积增大的反应，当温度保持不变时，缩小容器体积(相当于加压)，平衡会向体积减小的方向即逆方向移动，所以BaO量减小，B错误；C、温度不变，则化学平衡常数(k=c(O))不变，所以c(O)不变，所以氧气压强不变，2 2C正确；D、由于该反应2BaO2(s) 2BaO(s)+O2(g)的正反应是体积增大的反应，当温度保持不变时，缩小容器体积(相当于加压)，平衡会向体积减小的方向即逆方向移动，所以BaO2量增加，D正确。【答案】CD学学情分析：此题并不难，往往是学生不进行过程处理，一部分学生想当然认为是“减法”。操作目的：将正确的思维过程和错误的思维过程通过对比的形式展示在黑板上，让学生对比讨论，得出正三、平衡常数在盖斯定律运用中的华丽变形教室巡视，寻找正确的思维过程和错误的解题过程各一个，展示在黑板上。例6.(2014•山东理综化学卷，T29节选)研究氮氧化物与悬浮在大气中海盐粒子的相互作用时，涉及如下反应：2NO2(g)+NaCl(s) NaNO3(s)+C1NO(g) K1 AH<0①2NO(g)+C12(g)2C1NO(g) K2 AH<0②自己思考，将思维过程展示在笔记本上，大家看黑板上两组思维过程，小组讨论分析哪一组正确？解析：⑴①X2-②即可得到4NO2(g)+2NaCl(s) 2NaNO3(s)+2N0(g)+Cl2(g)。此方程式的平衡常数表达式为k总二c(C1)・c(NO)2/c(NO2)4请看平衡常数的变形过程：如果①X2,则方程式变为4NO2(g)+2NaCl(s)2NaNO3(s)+2C1NO(1)4NO2(g)+2NaCl(s)，一2NaNO3(s)+2NO(g)+C12④的平衡常数K= (用％、%表示)。(g),此时的平衡常数变为 ，方程式②2NO(g)+Cl2(g) 2C1NO(g)的K2=c(C1N0)2/c(N0)2。C(Cl2),由K和K2相比，‘ 斗L K2可得到K总，所以平衡常数K=衣」；2学生错误：K=K12-K2确的思维过程。四、高潮——丰富多彩的化学平衡常数表达方式变形1、教师引领学生复习：在一定条件下，气体的压强之比等于气体的物质的量之比。2、教室巡视，观察学生能解答到何种程度。例7(2014•全国理综I化学卷，T28节选)乙醇是重要的有机化工原料，可由乙烯气相直接水合法或间接水合法生产。回答下列问题：下图为气相直接水合法乙烯的平衡转化率与温度、压强的关系(其中n:n=1:1)(H2O)(C2H4)学生试着解此题，看能做到什么程度。解析：A点乙烯的平衡转化率是20%。根据反应：CH2—CH2+H2O催化剂gC2H5OH起始 1mol 1mol 0转化 0.2mol 0.2mol 0.2mol平衡 0.8mol 0.8mol 0.2mol则平衡时乙烯的分压：P(C2Hp=7.85MpaX0.8mol/1.8mol=7.85Mpa>4/9水蒸气的分压：P(H2O)=7.85MpaX0.8mol/1.8mol=7.85MpaX4/9学情分析：学生熟悉用浓度表示平衡常数，而此类题用压强表示，学生很不习惯，虽然题中有提示：(用平衡分压代替平衡浓度计算，分压=总压X物质的量分数)，学生几乎全军覆没。操作目的：1,2013年和2014年高考题中多次出现用压强表示平衡常数，这是将理论上的平衡常数用工业上常见的压强平衡常数来考查学生的自学能力，应该引起我们的重

乙醇的分压：P(CM&H)=7.85MpaX0.2mol/1.8mol=7.85MpaXl/925则平衡常数视。视。2、解此题的关键是：如何由三段式法中物质的量关系迁移到平衡分压。①列式计算乙烯水合制乙醇反应（CH2=CH2+H2O催化剂'C2H5OH）在图中A点（对应的转化率为2。%）的平衡常数Kp=（用平衡分压代替平衡浓度计算，分压二总压X物质的量分数）。课堂总结：1、熟悉平衡表达式的表示方式和注意固体物质或纯液体的处理方式。2、能正确辨析平衡移动与平衡常数的关系。3、能从平衡常数的浓度表达式向压强表达式的迁移。4、运用盖斯定律时注意平衡常数的关系。课后反思：1、本节课按照（1）平衡常数的基本知识。（2）平衡常数表达式中固体的处理技巧。（3）平衡常数和平衡移动的辩证分析。（4）加强温度与平衡常数的关系分析。（5）再到从平衡常数的浓度表达式向压强表达式的迁移，步步为营，逐渐深入的复习过程，既照顾了基础知识的复习，又与高考方向紧密结合，复习效果还可以。2、本节课是高三复习课，本节课将教师引导、学生思考、小组讨论、展示交流、教师讲解结合起来，学生全体参与，效果还可以。3、本节课处理有效的关键是（1）学生展示的节奏和学生讨论的节奏控制好。（2）基础知识的展示：学生展示到黑板上不必讲解点评，一般学生通过对比可以迅速解决，小组讨论可以解决其他人的个性错误。（3）第四部分是难点，学生稍作思考后，教师引导讲解，学生熟练模仿即可。在第二课时或课下作业中强化训练。4、本节课不足的地方是1、将最难的部分放到了最后边处理，有点虎头蛇尾的感觉，可以将第四部分在第二课时再处理效果会更好。2、准备的课堂练习没用上，可以在第二课时练习用。1.课堂巩固练习：1.（2014•广东理综化学卷，T31）（16分）用CaSOq代替。2与燃料0。反应，既可提高燃烧效率，又能得到高纯CO,是一种高效、清洁、经济的新型燃烧技术，反应①为主反应，反应②和③为副反应。1①WCaSC)4(s)+C0(g)1尸S（s）+C。"）-47.3kJ-mol-i②CaS04(s)+C0(g)CaO(s)+CO1①WCaSC)4(s)+C0(g)1尸S（s）+C。"）-47.3kJ-mol-i②CaS04(s)+C0(g)CaO(s)+CO2(g)+SO2(g)AH2=+210.5kJ•moit③CO(g)15c(S)+12C°2(g)AH3=-86.2kJ-mol-i(1)反应2CaSC)4(s)+7C0(g)CaS(s)+CaO(s)+6CO2(g)+C(s)+SO2(g)B^AH=（用A%禾口A%表示）⑵反应①-③的平衡常数的对数IgK随反应温度T的变化曲线见图18,结合各反应的AH,归纳IgK-T曲线变化规律：；b)；b)【解析】（1）【解析】（1）根据盖斯定律，①X4+②+③X2得：2CaS（）4（s）+7C0（g）CaS(s)+CaO(s)+6CO2(g)+C(s)+SO2(g),WUAH=4AHX+AH2+2AH3；（2）结合图像及反应的AH可知，反应①③为放热反应，温度升高K值减小，IgK也减小，反应②为吸热反应，温度升高K值增大，IgK也增大。（2）a）反应②为吸热反应，温度升高K值增大，lgK也增大（2分）b）反应①③为放热反应，温度升高K值减b）反应①③为放热反应，温度升高K值减小，lgK也减小（2分）0.1202.(2014•全0.1000.0so0.0600.040b002。SO时间为NOb国理综II化学卷，T26节选）在容积为100L的容器中，通入一定量的N2O4,发生反应N204g）2N02（g）,随温度升高，混合气体的颜色变深。回答下列问题：(1)反应的△H0(填“大于”或“小于”)；100℃时，体系中各物质浓度随时间变化如上图所示。在0~60s时段，反应速率v(NO)为mo「L-1•s7；反应的平2 4衡常数%为。(2)1。。℃时达平衡后，改变反应温度为T,以c(NO)以0.0020mo「L-1•s-1的平均速率降低，经10s又达到平衡。24①T100℃(填“大于”或“小于”)，判断理由是。②列式计算温度T时反应的平衡常数K2。乙

【答案】(1)大于0.0010 0.36mol-L-i(2)①大于反应正方向吸热，反应向吸热方向进行，故温度升高②平衡时，c(N02)=0.120mol-L-i+0.0020mol•M-s-ix10sX2=0.16mol-c(N204)=0.040mol-L-i-0.0020mol-L-i-s-ix10s=0.020molLt,(0.16molL1)2

0.020molLi=1.3mol-L-i；mol-L-i-s-ix10s=0.020molLt,(0.16molL1)2

0.020molLi=1.3mol-L-i；【解析】(1)根据题目提供的信息：随温度升高，混合气体的颜色变深(NO2浓度增大)，说明平衡N204g)=2NO2(g)向正方向移动，则说明正反应是吸热反应，AH>0。根据图像可知，0~60s时间段内，NO2的物质的量浓度变化量是0.120mo「Lt，所以 =0.0020mo「L-1・s-1，根据各物质的化学反应速率之比等于化学计量数之比，所以1-、 , 、 (0.120moll1)2TOC\o"1-5"\h\zv(NO)=—v(NOJ=0.0010 mo「L-i •s-i ；由图像可知，100℃达到平衡时，c(NOJ= 0.120mol・H, c(N9OJ= 0.040mol・H,所以化学平衡