2.2 第1课时 化学平衡常数　平衡转化率 学案 2023-2024学年高二上学期化学鲁科版（2019）选择性必修1

2.2 第1课时　化学平衡常数　平衡转化率

【学习目标】

1.通过“H2(g)+I2(g)2HI(g)”体会化学平衡常数模型构建过程,能书写化学平衡常数表达式;能进行平衡常数、转化率的简单计算。培养证据推理与模型认知的化学核心素养。

2.能多角度、动态地分析化学变化,运用化学反应原理解决简单的实际问题,培养创新意识与科学探究的学科素养。

【自主预习】

一、化学平衡常数

1.定义

在一定　　　　下,当一个可逆反应达到化学平衡状态时,　　　　浓度的幂之积与　　　　浓度的幂之积的比值,称为化学平衡常数,用K表示。 

2.表达式

以化学反应mA(g)+nB(g)pC(g)+qD(g)为例,K=(纯固体和纯液体的浓度视为常数,通常不计入平衡常数表达式中)。

3.意义

平衡常数的大小反映化学反应可能进行的　　　　;平衡常数的数值越大,说明反应进行的程度　　　　。 

4.影响因素

(1)内因:　　　　　　。 

(2)外因:反应体系的　　　　。 

5.应用

(1)判断反应进行的程度:

 

(2)判断反应物转化率的大小。K值越大,表示平衡时反应产物浓度与反应物浓度的比值越大,即反应进行得越完全,反应物的转化率越高;反之,转化率就越低。

(3)判断可逆反应是否达到平衡。对于某一时刻的反应mA+nBpC+qD,测得各组分的浓度,将所得数据代入=Q求出Q值,若Q=K,说明反应已经达到平衡;若Q≠K,说明反应没有达到平衡。

(4)判断某一时刻正、逆反应速率的相对大小。如上所述,若Q>K,说明此时逆反应趋势较强,v正<v逆;若Q<K,说明此时正反应趋势较强,v正>v逆。

二、平衡转化率

1.表达式:对于化学反应aA+bBcC+dD,反应物A的平衡转化率可以表示为α(A)=×100%=×100%=×100%=×100%。

2.规律

(1)同一反应的不同反应物,其转化率可能不同;当按照反应化学计量数之比投入反应物时,反应物的转化率相同。

(2)多种反应物参加反应时,提高一种反应物的浓度,可以　　　　其他反应物的转化率,而该反应物本身的转化率会　　　　。 

【参考答案】

一、1.温度　反应产物　反应物　3.程度　越大

4.(1)反应物本身的性质　(2)温度

二、提高　降低

 

【效果检测】

1.判断正误(正确的打“√”,错误的打“×”)。

(1)在平衡常数表达式中,反应物浓度用起始浓度,反应产物浓度用平衡浓度。 (　　)

(2)从平衡常数的大小可以推断一个反应的进行程度。 (　　)

(3)在任何条件下,化学平衡常数都是一个恒定值。 (　　)

(4)两种物质反应,不管怎样书写化学方程式,平衡常数都不变。 (　　)

(5)温度一定时,对于给定的化学反应,正、逆反应的平衡常数互为倒数。 (　　)

(6)化学平衡常数K越大,反应物的转化率越小。 (　　)

(7)平衡常数的大小只与温度有关,而与浓度、压强、催化剂等无关。 (　　)

　　【答案】(1)×　(2)√　(3)×　(4)×　(5)√　(6)×　(7)√

2.同一反应的不同反应物,其转化率一定不同吗?

【答案】不一定;当按照反应化学计量数之比投入反应物时,反应物的转化率相同。

【合作探究】

 任务1：化学平衡常数的概念和意义

情境导入　

 

痛风性关节炎是嘌呤代谢紊乱、尿酸排泄减少所引起的一种尿酸盐沉积所致的晶体相关性关节炎。人体血液中98%的尿酸以钠盐形式存在,当尿酸产生过多或排泄过少时,容易引起血尿酸升高。男性血尿酸超过420 μmol·L-1,女性血尿酸超过357 μmol·L-1称为高尿酸血症。高尿酸血症极易导致尿酸盐结晶沉积在关节内外组织。发生的反应如下[已知尿酸是一种有机酸(用HUr表示),能溶于水]:HUrUr-+H+①;Ur-(aq)+Na+(aq)NaUr(s)②。

问题生成

1.关节炎大都是阴冷天气时发作,这说明反应②是吸热反应还是放热反应?简述你得出该结论的理由。

【答案】放热反应;阴冷天气易发病,说明温度降低有利于NaUr结晶,因此该反应为放热反应。

2.写出反应②的化学平衡常数表达式并说明温度对此反应平衡常数的影响。

【答案】K=。该反应为放热反应,温度升高,平衡常数K减小;温度降低,平衡常数K增大。

3.稀溶液中的水分子和有固体物质参与或生成的反应,H2O和固体在平衡常数表达式中应如何处理?

【答案】其浓度可视为常数,在平衡常数表达式中不写出。

【核心归纳】

1.化学平衡常数与化学方程式书写形式的关系

(1)正、逆反应的平衡常数互为倒数。

(2)若化学方程式中各物质的化学计量数都扩大至原来的n倍或缩小至原来的,则化学平衡常数变为原来的n次幂或次幂。

(3)两方程式相加得到新的化学方程式,其化学平衡常数是两反应平衡常数的乘积。

(4)关于H2O的浓度问题

①稀溶液中进行的反应,虽然H2O参与反应,但是H2O只作为溶剂,不能代入平衡常数表达式。如NH4Cl+H2ONH3·H2O+HCl的平衡常数表达式为K=。②H2O的状态不是液态而是气态时,则需要代入平衡常数表达式。

(5)代入平衡常数表达式的是平衡浓度,而不是任意时刻的浓度,更不能将物质的量代入。

(6)对于同一化学反应,可以用不同的化学方程式表示,每个化学方程式都有自己的平衡常数表达式及相应的平衡常数。因此,要注意使用与化学方程式相对应的平衡常数。

2.化学平衡常数的应用

(1)判断反应进行的程度

 

(2)判断反应是否达到平衡状态

化学反应aA(g)+bB(g)cC(g)+dD(g)的任意状态时,浓度商Q=。

①若Q>K,说明反应向逆反应方向进行;