第2章 第2节 第1课时 化学平衡状态化学平衡常数(Word教参)-【优化指导】2022-2023学年新教材高中化学选择性必修1（人教版2019）

第二节　化学平衡 第1课时　化学平衡状态　化学平衡常数 课程标准 核心素养目标 1.知道可逆反应在一定条件下能达到化学平衡状态。能描述化学平衡状态，判断化学反应是否达到平衡。 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。 结合化学平衡状态的建立，初步建构变化观和平衡观，从定性和定量角度理解平衡常数，建立认识模型。(证据推理与模型认知) 深化对化学平衡状态的理解，知道化学变化需要一定的条件，并遵循一定规律。(变化观念与平衡思想) 知识点一　化学平衡状态 1.化学平衡状态的建立 在一定条件下的容积不变的密闭容器中，合成氨反应如下：N2＋3H22NH3。 正向建立 逆向建立 变化示意图 过程分析 N2与H2随着反应的进行，其浓度逐渐减小，v正逐渐减小，而c(NH3)逐渐增大，v逆逐渐增大，t1时刻，它们的浓度不再改变，v正＝v逆，反应达到平衡 随着NH3的分解，其浓度逐渐减小，v逆逐渐减小，而c(N2)、c(H2)逐渐增大，v正逐渐增大，t2时刻起，它们的浓度不再改变，v正＝v逆，反应达到平衡 结论 通过上述两例说明，化学平衡的建立与建立的途径无关 2.化学平衡状态的概念 (1)在一定条件下，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，即体系的组成不随时间而改变，这表明该反应中物质的转化达到了“限度”，这时的状态我们称之为化学平衡状态，简称化学平衡。 (2)化学平衡是一种动态平衡。 化学平衡状态的特征 知识点二　化学平衡常数 1.一定温度下，处于平衡体系中的物质的浓度之间关系(数据分析) 分析教材中表2­1，457.6 ℃时反应体系H2(g)＋I2(g)⇌2HI(g)中各物质的浓度，可以得出以下规律： (1)一定温度下，无论该反应从正向开始还是从逆向开始，达到平衡状态时，的值近似相等。 (2)一定温度下，无论反应物或生成物的浓度如何改变，达到平衡状态时，的值近似相等。 2．化学平衡常数 (1)概念 在一定温度下，当一个可逆反应达到化学平衡时，生成物浓度幂之积与反应物浓度幂之积的比值是一个常数，这个常数就是该反应的化学平衡常数，简称平衡常数，用符号K表示。 例如，反应H2(g)＋I2(g)⇌2HI(g)的化学平衡常数表达式为K＝。 (2)意义 ①化学平衡常数是表明化学反应限度的一个特征值，通常情况下只受温度影响，与反应物和生成物的浓度变化无关。 ②通常，K越大，说明平衡体系中生成物所占的比例越大，正反应进行的程度越大，即该反应进行得越完全，平衡时反应物的转化率越大。反之，K越小，表示反应进行得越不完全，平衡时反应物的转化率越小。 ③一般来说，K>105时，该反应就进行得基本完全了。 3．浓度商 (1)概念 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，即Q＝。 (2)浓度商与平衡常数的关系 当反应中有关物质的浓度商等于平衡常数时，表明反应达到限度，即达到化学平衡状态。 探究一　化学平衡状态及判断 ►情境探究 钢铁生产是17世纪从英国开始的第一次产业革命的两大产业之一。炼制1 t生铁所需焦炭的实际用量，远高于按照化学方程式计算所需的量，且从高炉中出来的气体中含有没有利用的CO(g)，炼铁工程师设法增加高炉的高度，高炉尾气中CO的比例竟然没有改变，这成了炼铁技术的科学悬念。直到19世纪下半叶，人们才认识到CO还原Fe2O3的反应是可逆反应，这一谜底才得以揭开。 [问题设计] 恒容条件下进行反应Fe2O3(s)＋3CO(g)⇌2Fe(s)＋3CO2(g)，试写出四个能反映该反应达到平衡状态的依据。 提示：①CO或CO2的浓度保持不变；②混合气体的密度保持不变；③n(CO)或n(CO2)保持不变；④Fe2O3(s)的质量不变等。 ►归纳拓展 1．基于可逆反应的特征，抓住“两个标志”，突破化学平衡状态的判断 2．根据“总压强、混合气体的密度或平均摩尔质量”判断化学平衡状态 (1)恒温恒容：根据“总压强、平均摩尔质量”判断平衡状态时，要特别关注反应前后气体分子总数的变化，如： mA(g)＋nB(g)⇌pC(g)＋qD(g) 是否平衡 压强 当m＋n≠p＋q时，总压强一定(其他条件一定) 是 当m＋n＝p＋q时，总压强一定(其他条件一定) 不一定 混合气体的平均 摩尔质量() 当m＋n≠p＋q时，一定 是 当m＋n＝p＋q时，一定 不一定 (2)恒温恒容：根据“混合气体的密度”判断平衡状态时，要特别关注反应前后是否有非气态物质参与反应，如 关注各物质的状态 是否平衡 密度(ρ) C(s)＋CO2(g)⇌2CO(g)(ρ一定) 是 N2(g)＋3H2(g)