成才之路 化學(xué),路漫漫其修遠(yuǎn)兮 吾將上下而求索,人教版 選修,化學(xué)反應(yīng)速率和化學(xué)平衡,第二章,第三節(jié) 化學(xué)平衡,第二章,第3課時 化學(xué)平衡常數(shù),該反應(yīng)在一定條件下不可能進(jìn)行完全，即存在一定的限度。而反應(yīng)限度的大小對于生產(chǎn)和生活實(shí)際有著直接影響。因此還需關(guān)注化學(xué)反應(yīng)的限度。那么怎樣才能定量地描述化學(xué)反應(yīng)的限度呢！化學(xué)反應(yīng)中，反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化程度會受到哪些因素的影響呢！ 研究表明，可逆反應(yīng)進(jìn)行一段時間后，一定會達(dá)到化學(xué)平衡狀態(tài)。此時，正反應(yīng)速率和逆反應(yīng)速率相等，反應(yīng)體系的組成不再隨時間的延續(xù)而變化，反應(yīng)達(dá)到一定的限度。在研究了大量實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，人們發(fā)現(xiàn)可以用化學(xué)平衡常數(shù)來定量描述化學(xué)反應(yīng)的限度。,你知道化學(xué)平衡常數(shù)是如何測定的嗎？ 一是可用化學(xué)方法：通過化學(xué)分析方法測定反應(yīng)平衡時各物質(zhì)的濃度。但必須防止因測定過程中加入化學(xué)試劑而干擾了化學(xué)平衡。因此在進(jìn)行化學(xué)分析之前必須使化學(xué)平衡“凍結(jié)”在原來的平衡狀態(tài)。二是可用物理方法：利用物質(zhì)物理性質(zhì)的變化測定平衡時各物質(zhì)濃度的變化，如通過測定物質(zhì)的折光率、導(dǎo)電程度、顏色、壓強(qiáng)或容積的改變來測定物質(zhì)的濃度。物理方法的優(yōu)點(diǎn)是在測定時不會干擾或破壞體系的平衡狀態(tài)。你對化學(xué)平衡常數(shù)了解多少？請讓我們一起走進(jìn)教材：化學(xué)平衡常數(shù)。,新知導(dǎo)學(xué),在一定溫度下，當(dāng)一個可逆反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)時，生成物濃度以系數(shù)為指數(shù)的冪的乘積與反應(yīng)物濃度以系數(shù)為指數(shù)的冪的乘積的比值,Kcp(C)cq(D)/cm(A)cn(B),溫度,濃度,程度,反應(yīng)的限度,越完全,越大,越不完全,越小,吸熱,放熱,K2K31,同一,含量(體積分?jǐn)?shù)、質(zhì)量分?jǐn)?shù)或物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)),全等效,相似等效,1化學(xué)平衡常數(shù)的作用是什么？ 提示：化學(xué)平衡常數(shù)是表征反應(yīng)限度的一個確定的數(shù)學(xué)關(guān)系、定量關(guān)系，是反應(yīng)限度的最根本的表現(xiàn)。對判斷化學(xué)平衡移動方向提供了科學(xué)的依據(jù)。,自主探究,2平衡向正反應(yīng)方向移動，反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率是否一定增大？,提示：不會。化學(xué)平衡常數(shù)是溫度的函數(shù)，只有溫度變化，平衡常數(shù)才會改變。,4化學(xué)平衡狀態(tài)的建立，與反應(yīng)途徑有沒有關(guān)系？ 提示：化學(xué)平衡狀態(tài)的建立與反應(yīng)途徑無關(guān)。無論可逆反應(yīng)是從正反應(yīng)方向開始，還是從逆反應(yīng)方向開始，或從中間狀態(tài)開始，只要起始投入的物質(zhì)的量相當(dāng)，則均可達(dá)到等效平衡狀態(tài)。,1化學(xué)平衡常數(shù)的理解 (1)定義 在一定溫度下，當(dāng)一個可逆反應(yīng)達(dá)到化學(xué)平衡時，生成物濃度以系數(shù)為指數(shù)的冪之積與反應(yīng)物濃度以系數(shù)為指數(shù)的冪之積的比值是一個常數(shù)，這個常數(shù)就是該反應(yīng)的化學(xué)平衡常數(shù)。通常用符號K表示。,化學(xué)平衡常數(shù),教材點(diǎn)撥,2使用化學(xué)平衡常數(shù)應(yīng)注意的問題 (1)化學(xué)平衡常數(shù)只與溫度有關(guān)，與反應(yīng)物或生成物的濃度無關(guān)，與壓強(qiáng)、催化劑無關(guān)。 (2)反應(yīng)物與生成物中有固體和純液體存在時，其濃度可看做“1”而不代入公式(聯(lián)想化學(xué)反應(yīng)速率一節(jié)固體和純液體的處理)。,3化學(xué)平衡常數(shù)的應(yīng)用 (1)判斷反應(yīng)進(jìn)行的程度 化學(xué)平衡常數(shù)值的大小是可逆反應(yīng)進(jìn)行程度的標(biāo)志。它能夠表示出可逆反應(yīng)進(jìn)行的完全程度。一個可逆反應(yīng)的K值越大，說明平衡時生成物的濃度越大，反應(yīng)物轉(zhuǎn)化率也越大?？梢哉f，化學(xué)平衡常數(shù)是一定溫度下一個可逆反應(yīng)本身固有的內(nèi)在性質(zhì)的定量體現(xiàn)。,(2)判斷反應(yīng)的熱效應(yīng) 若升高溫度，K值增大，則正反應(yīng)為吸熱反應(yīng)； 若升高溫度，K值減小，則正反應(yīng)為放熱反應(yīng)； (3)計算轉(zhuǎn)化率 依據(jù)起始濃度(或平衡濃度)和平衡常數(shù)可以計算平衡濃度(或起始濃度)，從而計算反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率。,溫馨提示：(1)化學(xué)平衡常數(shù)表達(dá)式中各物質(zhì)的濃度必須是平衡狀態(tài)下的濃度，不能用任一時刻的濃度值。 (2)化學(xué)平衡常數(shù)不表示反應(yīng)的快慢，即化學(xué)反應(yīng)速率快，K值不一定大。 (3)使用化學(xué)平衡常數(shù)數(shù)值時，必須注明對應(yīng)的溫度。 (4)反應(yīng)物或生成物中有固體或純液體存在時，其濃度不寫入表達(dá)式。,(5)K的單位一般不作要求。 (6)化學(xué)平衡發(fā)生移動，K不一定變化；化學(xué)平衡不發(fā)生移動，K一定不變化；K變化，則化學(xué)平衡一定發(fā)生移動。 (7)使用催化劑，只能改變化學(xué)反應(yīng)速率，化學(xué)平衡不發(fā)生移動，K不發(fā)生變化。,(2015經(jīng)典習(xí)題選萃)關(guān)于化學(xué)平衡常數(shù)的敘述正確的是( ) A溫度一定，一個化學(xué)反應(yīng)的平衡常數(shù)不是一個常數(shù) B兩種物質(zhì)反應(yīng)，不管怎樣書寫化學(xué)方程式，平衡常數(shù)都不變 C溫度一定時，對于給定的化學(xué)反應(yīng)，正、逆反應(yīng)的平衡常數(shù)互為倒數(shù) D濃度商QcK時，v(正)v(逆),典例透析,【答案】 C,1(2014上海卷)只改變一個影響因素，平衡常數(shù)K與化學(xué)平衡移動的關(guān)系敘述錯誤的是( ) AK值不變，平衡可能移動 BK值變化，平衡一定移動 C平衡移動，K值可能不變 D平衡移動，K值一定變化,變式訓(xùn)練,解析：本題考查化學(xué)平衡常數(shù)及平衡移動原理，意在考查考生對化學(xué)平衡常數(shù)和平衡移動原理的理解能力。K只與溫度有關(guān)，當(dāng)溫度不變時，改變其他外界條件使平衡移動，K值不變，A項(xiàng)正確；K值變化，則溫度一定發(fā)生變化，平衡一定移動，B項(xiàng)正確；改變除溫度外的其他外界條件，平衡發(fā)生移動時，K值不變，C項(xiàng)正確、D項(xiàng)錯誤。 答案：D 點(diǎn)評：平衡常數(shù)只與溫度有關(guān)，只有溫度改變，平衡常數(shù)才發(fā)生改變，當(dāng)溫度不變時，改變其他外界條件，無論平衡是否移動，平衡常數(shù)一定不變。,1等效平衡 化學(xué)平衡狀態(tài)與條件息息相關(guān)，而與建立平衡的途徑無關(guān)。對于同一可逆反應(yīng)，在一定條件(恒溫恒容或恒溫恒壓)下，以不同投料方式(即從正反應(yīng)、逆反應(yīng)或從中間狀態(tài)開始)進(jìn)行反應(yīng)，只要達(dá)到平衡時各物質(zhì)的百分含量(體積分?jǐn)?shù)、物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)或質(zhì)量分?jǐn)?shù))相等，這樣的化學(xué)平衡即互稱為等效平衡。,等效平衡,教材點(diǎn)撥,上述三種配比，按方程式的計量關(guān)系均轉(zhuǎn)化為反應(yīng)物的物質(zhì)的量，則b和c SO2均為2 mol 、O2均為1 mol，三者建立的平衡狀態(tài)完全相同。 第二類：恒溫恒容時，對于反應(yīng)前后氣體分子數(shù)不變的可逆反應(yīng)，不同的投料方式，如果根據(jù)化學(xué)方程式中化學(xué)計量數(shù)比換算成同一邊物質(zhì)時，只要反應(yīng)物(或生成物)中各組分的物質(zhì)的量的比例相同，即互為等效平衡。平衡時各組分的百分含量相同，但各組分的濃度不一定相同。,溫馨提示：分析等效平衡的關(guān)鍵是分清全等平衡和等比平衡，分析化學(xué)平衡有關(guān)問題時常用以下兩種方法： (1)“極限思維法”： 任何可逆反應(yīng)均可以看成完全不反應(yīng)和完全反應(yīng)的中間狀態(tài)。我們在求某一物質(zhì)在平衡狀態(tài)的濃度取值范圍時，常采用極限思維法，讓正反應(yīng)(或逆反應(yīng))完全進(jìn)行，可以求得其取值范圍或極值。,(2)“虛擬法”： 任何一個可逆反應(yīng)體系，在相同條件下從不同的狀態(tài)開始，只要達(dá)到平衡時的條件(溫度、壓強(qiáng)、濃度)完全相同，則可以形成等效平衡。我們在解題中若遇到將兩個狀態(tài)進(jìn)行比較這類問題，可以“虛擬”一個中間過程，如一個容器、一個隔板等，然后再進(jìn)行比較。,3等效平衡原理的應(yīng)用 (1)判斷同一可逆反應(yīng)在相同的反應(yīng)條件下是否為相同的平衡狀態(tài)。 (2)求要達(dá)到等效平衡，兩種不同狀態(tài)下起始量之間的關(guān)系式。 (3)求屬于等效平衡狀態(tài)下的反應(yīng)方程式的化學(xué)計量數(shù)。,溫馨提示：兩種情況下所達(dá)到的等效平衡及其等效程度的區(qū)別： 一種所達(dá)到的等效平衡狀態(tài)，反應(yīng)混合物中各組分的濃度、物質(zhì)的量、質(zhì)量分?jǐn)?shù)(或氣體的體積分?jǐn)?shù))均相同，類似于幾何學(xué)上的全等圖形。 另一種所達(dá)到的等效平衡狀態(tài)，反應(yīng)混合物中各組分的百分含量相同，各成分的物質(zhì)的量與原平衡成比例，類似于幾何學(xué)上的相似圖形。,典例透析,上述四種情況達(dá)到平衡后，n(CO)的大小順序是( ) A乙丁丙甲 B乙丁甲丙 C丁乙丙甲 D丁丙乙甲 【解析】 解題時應(yīng)注意該反應(yīng)及反應(yīng)的特點(diǎn)，即反應(yīng)前后氣體體積不變，同時要明確等效平衡的條件。把丙中a mol CO和a mol H2O按化學(xué)計量數(shù)轉(zhuǎn)成CO2和H2也分別為a mol，則甲與丙是等量等效，則達(dá)平衡時，n(CO)應(yīng)相等；,把丁中a mol CO和a mol H2O按化學(xué)計量數(shù)轉(zhuǎn)成CO2和H2，則起始時丁中CO2為2a mol，H2為a mol，則與乙等量等效，到達(dá)平衡時n(CO)相等。乙與甲相比相當(dāng)于在甲的平衡中又加入a mol的CO2，導(dǎo)致平衡正移，則平衡時n(CO)乙n(CO)甲，故選A。 【答案】 A,變式訓(xùn)練,(2)若將題中“維持容器體積和溫度不變”改為“維持容器壓強(qiáng)和溫度不變”，則C的百分含量為a的是_。 (3)若將可逆反應(yīng)中D(g)改為D(s)，則C的百分含量為a的是_。 解析：恒溫恒容下的非等體積反應(yīng)，把加入的物質(zhì)轉(zhuǎn)化成起始狀態(tài)形式，與起始狀態(tài)時各物質(zhì)的物質(zhì)的量分別相同，即建立相同的平衡狀態(tài)；恒溫恒壓下，比值相同即可建立等效的平衡狀態(tài)；而等體積反應(yīng)無論是恒溫恒容還是恒溫恒壓，按方程式中化學(xué)計量數(shù)轉(zhuǎn)換后，只要與起始狀態(tài)各物質(zhì)的比值相同即可建立等效的平衡狀態(tài)。 答案：(1)DE (2)ABDE (3)ABDE,1(2015經(jīng)典習(xí)題選萃)對于可逆反應(yīng)，下列說法正確的是( ) A化學(xué)平衡常數(shù)只與溫度有關(guān) B升高溫度，化學(xué)平衡常數(shù)一定增大 C正反應(yīng)的化學(xué)平衡常數(shù)與逆反應(yīng)的化學(xué)平衡常數(shù)一定不相等 D增大反應(yīng)物濃度，化學(xué)平衡常數(shù)可能增大,解析：B項(xiàng)，如果正反應(yīng)是放熱反應(yīng)，升溫則平衡常數(shù)減小，B錯；C項(xiàng)，正、逆反應(yīng)的化學(xué)平衡常數(shù)互為倒數(shù)，但不一定不相等，可以同時等于1，C錯；D項(xiàng)，化學(xué)平衡常數(shù)與濃度無關(guān)，D錯。 答案：A,解析：該反應(yīng)為氣體計量數(shù)減小的放熱反應(yīng)，升高溫度，平衡逆向移動，生成物濃度減小，反應(yīng)物濃度增大，平衡常數(shù)減小，A項(xiàng)錯誤；同理，升高溫度，平衡逆向移動，CO的轉(zhuǎn)化率減小，B項(xiàng)錯誤；平衡常數(shù)只與溫度有關(guān)，與物質(zhì)的量無關(guān)，C項(xiàng)正確；增加氮?dú)獾奈镔|(zhì)的量，平衡逆向移動，NO的轉(zhuǎn)化率減小，D項(xiàng)錯誤。 答案：C,答案：A,答案：(1)60% (2)85%,(3)若將容器的體積壓縮為1 L，平衡向_方向移動，K_(填“增大”、“減小”或“不變”)。 (4)在500，從反應(yīng)開始到平衡，C的平均反應(yīng)速率v(C)_。,【解析】,