第2章 第2节 第1课时 化学平衡状态 化学平衡常数-2020-2021学年新教材高中化学选择性必修第一册【名师导航】同步Word教参(人教版)

第二节　化学平衡 第1课时　化学平衡状态　化学平衡常数 发展目标 体系构建 1.通过化学平衡状态的建立过程，知道化学平衡是一种动态平衡，理解并会判断化学平衡状态的标志。 2.认识化学平衡常数是表征反应限度的物理量，知道化学平衡常数的含义。 3.了解浓度商和化学平衡常数的相对大小与反应方向间的联系。 一、化学平衡状态 1．化学平衡状态的概念 在一定条件下的可逆反应体系中，当正、逆反应的速率相等时，反应物和生成物的浓度均保持不变，这表明该反应中物质的转化达到了“限度”，这时的状态称为化学平衡状态，简称化学平衡。 2．化学平衡的特征 化学平衡的特征可以概括为逆、等、动、定、变，即： (1)逆：研究的对象是可逆反应。 (2)等：化学平衡的条件是v正和v逆相等。 (3)动：化学平衡是一种动态平衡，此时反应并未停止。 (4)定：当可逆反应达到平衡时，各组分的质量(或浓度)为一定值。 (5)变：若外界条件改变，平衡可能发生改变，并在新条件下建立新的平衡。 二、化学平衡常数 1．浓度商 对于一般的可逆反应mA(g)＋nB(g)pC(g)＋qD(g)，在任意时刻的称为浓度商，常用Q表示。 2．化学平衡常数 (1)表达式 对于一般的可逆反应mA(g)＋nB(g)pC(g)＋qD(g)，平衡常数的表达式为K＝。 (2)注意事项 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。 ②反应物或生成物中有固体或纯液体存在时，由于其浓度可看作“1”而不代入公式。 ③化学平衡常数是指某一具体反应的平衡常数，由于化学方程式的书写不同，平衡常数的表达式不同，如N2＋3H22NH3，K＝a则有：2NH3N2＋3H2，K′＝ H2N2＋。NH3，K″＝。 (3)意义 K值越大→平衡体系中生成物所占的比例越大→正向反应进行的程度越大→反应进行得越完全→反应物的转化率越大；反之，就越不完全，转化率就越小。当K>105时，该反应就进行得基本完全了。 　对于可逆反应：N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)，其平衡常数K的表达式是什么？若保持其他条件不变，分别增大压强、增大N2浓度，平衡如何移动？平衡常数K如何变化？ 提示：K＝；增大压强，增大N2的浓度，平衡均正向移动，但平衡常数K不变。 3．利用浓度商、化学平衡常数判断反应方向 Q＜K，反应向正反应方向进行； Q＝K，反应处于平衡状态； Q＞K，反应向逆反应方向进行。 1．判断正误(正确的打“√”，错误的打“×”)。 (1)平衡常数表达式中，可以是物质的任一浓度。 (×) (2)催化剂既能改变速率常数，也能改变化学平衡常数。 (×) (3)对于同一可逆反应，升高温度，则化学平衡常数增大。 (×) (4)增大反应物的浓度，平衡正向移动，化学平衡常数增大。 (×) 2．在一定条件下，使SO2和O2在一密闭容器中进行反应，下列说法中不正确的是(　　) A．随着反应的进行，正反应速率逐渐减小，最后为零 B．随着反应的进行，正反应速率逐渐减小，最后不变 C．随着反应的进行，逆反应速率逐渐增大，最后不变 D．反应开始时，正反应速率最大，逆反应速率为零 A　[根据化学平衡的建立过程可知：反应从正反应方向开始，v正最大，v逆＝0，最后达平衡时，v正＝v逆≠0。] 3．反应3Fe(s)＋4H2O(g)Fe3O4(s)＋4H2(g)的平衡常数的表达式K＝______________。 [答案]　 化学平衡状态的判断方法 (素养养成——宏观辨识与微观探析) 德国化学家哈伯(F.Haber,1868～1934)从1902年开始研究由氮气和氢气直接合成氨。于1908年申请专利，即“循环法”，在此基础上，他继续研究，于1909年改进了合成工艺，氨的产率达到8%。这是工业普遍采用的直接合成法。合成氨反应式如下：N2＋3H22NH3，假设该反应在体积不变的密闭容器中发生反应，分析思考下列问题： 合成氨合成塔 [问题1]　容器内混合气体的密度不随时间变化时，该反应是否达到平衡状态？ 提示：因容器的体积不变，而混合气体的总质量不改变，则无论平衡与否，混合气体的密度均不变，不能判断反应是否达到平衡状态。 [问题2]　根据问题1分析哪些物理量能够作为合成氨反应达到平衡的标志？ 提示：压强、浓度等随着反应进行而变化的物理量，如果不再变化，说明化学反应已达平衡状态。 [问题3]　单位时间内生成2a mol NH3，同时消耗a mol N2时，该反应是否达到平衡状态？ 提示：两反应速率均表示正反应速率，反应进行的任何阶段均成比例，不能判断反应是否达到平衡状态。 化学平衡状态的判断标志 (1)直接标志——“正、逆相等” ①v正＝v逆 a．同一种物质的生成速率等于消耗速率； b．在化学方程式同一边的不同物质的生成速率或消耗速率之比等于化学计量数