2.2.2 化學(xué)平衡常數(shù)與平衡轉(zhuǎn)化率 教學(xué)課件 高中化學(xué)人教版選修一

2.2.2化學(xué)平衡常數(shù)與平衡轉(zhuǎn)化率核心素養(yǎng)目標1.宏觀辨識與微觀探析：宏觀層面：通過分析不同起始濃度下反應(yīng)達到平衡時各物質(zhì)濃度的關(guān)系，歸納出平衡常數(shù)的宏觀規(guī)律，建立“濃度比值恒定→平衡特征”的認知關(guān)聯(lián)。微觀層面：從正逆反應(yīng)速率相等的動態(tài)平衡本質(zhì)出發(fā)，理解平衡常數(shù)是微觀粒子有效碰撞頻率在宏觀上的定量體現(xiàn)，形成“微觀速率平衡→宏觀濃度常數(shù)”的分析路徑。2.變化觀念與平衡思想：定量平衡觀念：認識平衡常數(shù)（K）是溫度的函數(shù)，理解

K

值大小反映反應(yīng)進行的程度，建立“溫度改變→K

改變→平衡移動”的動態(tài)思維。守恒與轉(zhuǎn)化思想：通過平衡轉(zhuǎn)化率（α）的計算，體會“物質(zhì)轉(zhuǎn)化遵循質(zhì)量守恒”的規(guī)律，結(jié)合

K

與α的相互換算，構(gòu)建“平衡常數(shù)→轉(zhuǎn)化率→生產(chǎn)效率”的應(yīng)用模型。3.科學(xué)態(tài)度與社會責任：數(shù)據(jù)分析能力：在處理平衡濃度數(shù)據(jù)時，培養(yǎng)嚴謹?shù)挠嬎懔?xí)慣和誤差分析能力，通過

K

的實驗測定體驗“理論推導(dǎo)→實驗驗證”的科學(xué)方法。學(xué)習(xí)重難點學(xué)習(xí)重點?1.化學(xué)平衡常數(shù)的表達式與意義：掌握

K

的書寫規(guī)則，理解

K

只受溫度影響，能通過

K

判斷反應(yīng)進行的程度和方向。2.平衡轉(zhuǎn)化率的計算：能根據(jù)平衡濃度計算

α，理解

α

與起始濃度、溫度、壓強的關(guān)系。學(xué)習(xí)難點?1.平衡常數(shù)的溫度依賴性：從焓變（ΔH）角度理解“吸熱反應(yīng)升溫

K

增大，放熱反應(yīng)升溫

K

減小”的本質(zhì)，突破“K

與濃度無關(guān)”的認知障礙。2.K

與

α

的綜合應(yīng)用：能結(jié)合

K

進行復(fù)雜體系的轉(zhuǎn)化率計算，避免混淆“K

的數(shù)值”與“轉(zhuǎn)化率的百分數(shù)”?；瘜W(xué)平衡常數(shù)PART011.濃度商的概念與表達式在一定溫度下，化學(xué)平衡體系中反應(yīng)物濃度與生成物濃度之間有什么關(guān)系呢？在457.6℃時反應(yīng)體系I2(g)+H2(g)2HI(g)中各物質(zhì)的濃度如圖所示序號起始時濃度mol/L平衡時濃度mol/L平衡時c0(H2)c0(I2)c0(HI)c(H2)c(I2)c(HI)10.011970.00694400.0056170.00059360.0127048.3720.012280.00996400.0038410.001250.0168748.6230.012010.0084030.00.0045800.00097330.0148649.544000.015200.0016960.0016960.0118148.495000.012870.0014330.0014330.0100048.706000.037770.0042130.0042130.0293448.50平均值48.70從正反應(yīng)開始從逆反應(yīng)開始計算公式幾乎相等（1）無論該反應(yīng)從正向進行還是從逆向進行，平衡時只要溫度一定，

的值

。1.濃度商的概念與表達式化學(xué)平衡狀態(tài)時濃度數(shù)據(jù)分析：（2）無論反應(yīng)物或生成物的濃度如何改變，平衡時只要溫度一定，

的值也

。近似相等近似相等（3）分析上表數(shù)據(jù)可知，該反應(yīng)在457.6℃達到平衡時，

是一個

。常數(shù)1.濃度商的概念與表達式（1）濃度商的概念在任意時刻，生成物濃度冪之積與反應(yīng)物濃度冪之積的比值，稱為濃度商，常用Qc表示。（2）濃度商的表達式對于可逆反應(yīng)：

mA(g)+nB(g)

pC(g)+qD(g)濃度商Qc＝2.化學(xué)平衡常數(shù)的定義及表達式定義：在一定溫度下，當可逆反應(yīng)達到平衡狀態(tài)時，生成物濃度化學(xué)計量數(shù)次冪之積與反應(yīng)物濃度化學(xué)計量數(shù)次冪之積的比值是一個常數(shù)，稱為化學(xué)平衡常數(shù)（簡稱平衡常數(shù)），用符號K表示。表達式：對于一般的可逆反應(yīng)

在一定溫度下達到平衡常數(shù)時，mA(g)+nB(g)

pC(g)+qD(g)cp(C)·cq(D)cm(A)·cn(B)平衡常數(shù)

K=PS：固體或液體純物質(zhì)一般不列入濃度商和平衡常數(shù)。液態(tài)水不能代入平衡常數(shù)表達式；氣態(tài)水需要代入平衡常數(shù)表達式。3.化學(xué)平衡常數(shù)表達式和任意時刻濃度熵的區(qū)別K=mA(g)+nB(g)?pC(g)+qD(g)化學(xué)平衡常數(shù)：濃度商：c為平衡濃度c為任一時刻濃度①在任意時刻，生成物濃度冪之積與反應(yīng)物濃度冪之積的比值，都為濃度商，而化學(xué)平衡常數(shù)，是在一定溫度下，可逆反應(yīng)達到平衡時的濃度商。②當反應(yīng)中有關(guān)物質(zhì)的濃度商等于平衡常數(shù)時，表明該反應(yīng)已達到化學(xué)平衡狀態(tài)。4.化學(xué)平衡常數(shù)與化學(xué)方程式書寫方式的關(guān)系（1）若化學(xué)方程式中各物質(zhì)的化學(xué)計量數(shù)同時擴大為原來的n倍或縮小為原來的1/n，則平衡常數(shù)會變?yōu)樵瓉淼膎或1/n次冪。如：合成氨反應(yīng)，若寫成N2(g)+3H2(g)?2NH3(g)，則平衡常數(shù)K=若寫成1/2N2(g)+3/2H2(g)?NH3(g)，則平衡常數(shù)K1=這里K=K12c2(NH3)c(N2)·c3(H2)c(NH3)c1/2(N2)·c3/2(H2)（2）對于同一可逆反應(yīng)，正、逆反應(yīng)的平衡常數(shù)互為倒數(shù)，即K正=1/K逆（3）兩個反應(yīng)的化學(xué)方程式相加或相減得到的新化學(xué)方程式，其平衡常數(shù)是兩個反應(yīng)的平衡常數(shù)的乘積或商。4.影響化學(xué)平衡常數(shù)的因素化學(xué)方程式平衡常數(shù)

(K)6.5×10952.57×10331.91×10198.67×102結(jié)論：平衡常數(shù)的大小，與反應(yīng)中物質(zhì)的性質(zhì)有關(guān)。（內(nèi)因）25℃時，生成鹵化氫反應(yīng)的平衡常數(shù)4.影響化學(xué)平衡常數(shù)的因素序號起始濃度(×10-2mol·L-1)不同溫度下的平衡常數(shù)(K)c(H2)c(I2)c(HI)457.6℃425.6℃25℃11.1970.694048.3854.5186721.2280.996048.6154.6286731.2010.840049.5454.218674001.52048.4854.108675001.28748.7154.42867H2(g)+I2(g)2HI(g)在容積不變的密閉容器中發(fā)生反應(yīng)：結(jié)論：平衡常數(shù)不受濃度的影響，受溫度影響。（外因）5.化學(xué)平衡常數(shù)的意義化學(xué)平衡常數(shù)是表明化學(xué)反應(yīng)限度的一個特征值?；瘜W(xué)平衡常數(shù)只反映化學(xué)反應(yīng)可能進行的程度，不表示化學(xué)反應(yīng)速率，即K越大，化學(xué)反應(yīng)速率不一定越大。（1）K值越大，表示反應(yīng)進行得越完全，平衡時反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率越大。一般來說，對于同類型的化學(xué)反應(yīng)，K≥105時可認為該反應(yīng)進行得基本完全了。（2）K值越小，表示反應(yīng)進行得越不完全，平衡時反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率越小。同樣地，K≤10-5則認為這個反應(yīng)很難進行。6.化學(xué)平衡常數(shù)的應(yīng)用對于一般的可逆反應(yīng)

，在任意時刻的濃度商Q為：mA(g)+nB(g)

pC(g)+qD(g)Q＜K

，反應(yīng)向正方向進行Q＝K，反應(yīng)處于平衡狀態(tài)Q＞K，反應(yīng)向逆方向進行（1）判斷反應(yīng)進行的方向6.化學(xué)平衡常數(shù)的應(yīng)用（2）判斷可逆反應(yīng)的熱效應(yīng)在化學(xué)方程式一定的情況下，K只受溫度影響。與壓強、起始濃度、起始反方向均無關(guān)。若升高溫度，K增大，正反應(yīng)是吸熱反應(yīng)；

若升高溫度，K減小，正反應(yīng)是放熱反應(yīng)。

溫度623K698K763K平衡常數(shù)66.954.445.9放熱化學(xué)平衡常數(shù)的有關(guān)計算PART021.平衡轉(zhuǎn)化率例：在某溫度下，將H2和I2各0.10mol氣態(tài)混合物充入10L的密閉容器中，充分反應(yīng)，達到平衡后，測得c(H2)=0.0080mol/L(1)求該反應(yīng)的平衡常數(shù)和H2的轉(zhuǎn)化率；(2)在上述溫度下，該容器中若通入H2和I2蒸氣各0.20mol，試求達到化學(xué)平衡狀態(tài)時各物質(zhì)的濃度和H2的轉(zhuǎn)化率。已知初始濃度和平衡濃度求平衡常數(shù)和平衡轉(zhuǎn)化率知平衡常數(shù)和初始濃度求平衡濃度及轉(zhuǎn)化率巧設(shè)未知數(shù)：具體題目要具體分析，靈活設(shè)立，一般設(shè)某物質(zhì)的轉(zhuǎn)化量n或c為x。1.平衡轉(zhuǎn)化率用平衡常數(shù)來表示反應(yīng)的限度有時不夠直觀，常用平衡轉(zhuǎn)化率α來表示反應(yīng)限度。對于可逆反應(yīng):mA(g)+nB(g)pC(g)+qD(g)平衡時已轉(zhuǎn)化的某反應(yīng)物A的量與轉(zhuǎn)化前（初始時）該反應(yīng)物的量之比，為A的平衡轉(zhuǎn)化率（該條件最大轉(zhuǎn)化率），可表示為：1.平衡轉(zhuǎn)化率平衡時A的體積分數(shù)：φ(A)＝

1.平衡轉(zhuǎn)化率K值越大，表示反應(yīng)進行的程度越大，反應(yīng)物轉(zhuǎn)化率也越大K=生成物濃度冪之積反應(yīng)物濃度冪之積化學(xué)方程式平衡常數(shù)KF2+H2

===2HF6.5×1095Cl2+H2

===2HCl2.57×1033Br2+H2

===2HBr1.91×1019I2+H2

?2HI8.67×102K值越大，說明平衡體系中生成物的比例越大，正反應(yīng)進行的程度越大

，即該反應(yīng)進行得越完全，反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率越大。2.壓強平衡常數(shù)Kp一定溫度下，氣相反應(yīng)：aA(g)＋bB(g)

cC(g)＋dD(g)達平衡時，氣態(tài)生成物分壓冪之積與氣態(tài)反應(yīng)物分壓冪之積的比值為一個常數(shù)，稱為該反應(yīng)的壓強平衡常數(shù)，用符號Kp表示。

分壓定律：混合氣體的總壓等于相同溫度下各組分氣體的分壓之和，即p總＝pA＋pB＋pC＋…隨堂測試1.在相同的溫度下，已知反應(yīng)：①N2(g)+O2(g)?2NO(g)K=3.84×10-31②2SO2(g)+O2(g)?2SO3K=3.1×1026則在該溫度下，兩個化學(xué)反應(yīng)的反應(yīng)程度之間的關(guān)系為（）A.①＞②

B.①＜②C.①＝②D.不能確定B隨堂測試2.已知450℃時，反應(yīng)H2(g)+I2(g)?2HI(g)的K=50，由此推測在450℃時，反應(yīng)2HI(g)?

H2(g)+I2(g)的化學(xué)平衡常數(shù)為（）A.50B.0.02C.100D.無法確定B隨堂測試3．對于下列反應(yīng)，其反應(yīng)過程的能量變化示意圖如下：編號反應(yīng)平衡常數(shù)反應(yīng)熱反應(yīng)①K1ΔH1反應(yīng)②K2ΔH2反應(yīng)③K3ΔH3下列說法正確的是(

)A．K3＝K1＋K2B．ΔH3＝ΔH1＋ΔH2C．加催化劑，反應(yīng)①的反應(yīng)熱降低，反應(yīng)速率加快D．增大壓強，K1減小，K2增大，K3不變B隨堂測試4.五氯化磷(PCl5)是有機合成中重要的氯化劑，可以由三氯化磷(PCl3)氯化得到：PCl3(g)+Cl2(g)?PCl5(g)△H=-93.0kJ/mol。某溫度下，在2.0L密閉容器中充入1.