第二单元 化学反应的方向与限度 第3课时（教学课件） 化学苏教版2019选择性必修1

该高中化学课件聚焦化学平衡常数，系统涵盖概念、表达式、意义及应用，还包括化学平衡转化率与相关计算。通过“平衡时反应物转化程度及浓度关系”问题导入，衔接化学平衡状态定性认识，搭建从定性到定量的学习支架。 其亮点是以数据探究为核心，如NO₂与N₂O₄平衡浓度表格分析，引导学生归纳平衡常数概念，培养科学探究与实践能力。结合卤化氢生成反应K值比较、三段式计算模型，发展科学思维中的证据推理与模型认知，助学生形成定量化学观念，教师使用可高效落实核心素养教学。

专题2 化学反应速率与化学平衡 第二单元 化学反应的方向与限度 第3课时 化学平衡常数 苏教版2019选择性必修1 性质 2 化学平衡常数 1 知识导航 3 化学平衡转化率 化学平衡的相关计算 知识导航 明·学习目标 1.知道化学平衡常数的含义，会写化学平衡常数表达式。 能运用化学平衡常数进行简单计算。 2.准确书写不同可逆反应的平衡常数表达式，运用化学平衡常数判断反应进行的程度。 3.通过对平衡常数的探究，培养严谨、科学的态度和数据分析能力；认识化学平衡常数在工业生产中的重要意义，增强运用化学知识服务社会、提高生产效益的责任意识。 引·新课导入 请你说说！ 当一个可逆反应达到化学平衡状态时，有多少反应物转化成了生成物？ 反应物和生成物的浓度之间又有怎样的定量关系？ 化学平衡状态是在一定条件下可逆反应进行的最大限度。 01 化学平衡常数 探·知识奥秘 一、化学平衡常数 【交流讨论】二氧化氮、四氧化二氮的相互转化是一个可逆反应： 2NO2 N2O4 起始浓度/(mol·L－1) 平衡浓度/(mol·L－1) 平衡时浓度关系 c(NO2) c(N2O4) c(NO2) c(N2O4) 2.00×10-2 0 6.32×10-3 6.84×10-3 3.00×10-2 0 8.00×10-3 1.10×10-2 0 2.00×10-2 9.46×10-3 1.52×10-2 0 0.100 2.28×10-2 8.86×10-2 请根据表2-6中的已知数据填写空格，并总结归纳平衡时反应物和生成物的物质的量浓度之间的关系。 探·知识奥秘 一、化学平衡常数 【交流讨论】二氧化氮、四氧化二氮的相互转化是一个可逆反应： 2NO2 N2O4 起始浓度/(mol·L－1) 平衡浓度/(mol·L－1) 平衡时浓度关系 c(NO2) c(N2O4) c(NO2) c(N2O4) 2.00×10-2 0 6.32×10-3 6.84×10-3 3.00×10-2 0 8.00×10-3 1.10×10-2 0 2.00×10-2 9.46×10-3 1.52×10-2 0 0.100 2.28×10-2 8.86×10-2 1.08 1.71×102 1.38 1.72×102 1.61 1.70×102 3.89 1.70×102 结论：25℃，不同起始浓度，反应平衡后的近似相等。 总结归纳平衡时反应物和生成物的物质的量浓度之间的关系。 探·知识奥秘 一、化学平衡常数 大量实验事实表明，对于如下可逆反应： aA + bB cC + dD cc(C)·cd(D) ca(A)·cb(B) K= 1.认识平衡常数 ①这个常数与反应的起始浓度大小无关。 ②这个常数与正向建立还是逆向建立平衡无关，即与平衡建立的过程无关。 在一定温度下，无论反应物的起始浓度如何，反应达到平衡状态后，将各物质的物质的量浓度代入以下表达式，得到的结果是一个定值。 我们把这个定值称为该反应的化学平衡常数，简称平衡常数 探·知识奥秘 1.认识平衡常数 一、化学平衡常数 (2)表达式 对于一般的可逆反应，mA(g)＋nB(g) pC(g)＋qD(g)，当在一定温度下达到 平衡时，K＝ 。 (1)概念 一定温度下，达到化学平衡的可逆反应，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(简称平衡常数)，用符号K表示。 探·知识奥秘 一、化学平衡常数 ① Cr2O72-(aq) +H2O(l) 2CrO42-(aq) + 2H+(aq) c2(CrO42-)·c2(H+) c(Cr2O72-) K= ② Fe3O4(s) +4H2(g) 3Fe(s) + 4H2O(g) c4(H2O) c4(H2) K= 【练一练】以下反应的化学平衡常数： 注意：书写平衡常数表达式时，固体、纯液体、水溶液中水的浓度可视为定值，一般不列入平衡常数表达式中。对于在非水溶液中进行的反应，若有水参与或生成，则水应列入平衡常数表达式中。 探·知识奥秘 一、化学平衡常数 化学方程式 平衡常数表达式 ①2NO2 N2O4 ②N2O4 2NO2 ③NO2 N2O4 ④2Fe3＋＋Fe 3Fe2＋ ⑤Br2＋H2O H＋＋Br -＋HBrO 同一化学反应，K正、K逆互为倒数 K与化学方程式书写形式有关 K K K 纯液体其浓度可看作1不代入公式 固体浓度可看作1不代入公式 写出课本图2-9表中各反应的平衡常数表达式 【练一练】 探·知识奥秘 2.平衡常数的意义 一、化学平衡常数 K值越大，表示反应进行得越完全， K值越小，表示反应进行得越不完全。 K的大小反映了化学反应进行的程度(也叫反应的限度)。 1 2 Lorem ipsum dolor sit amet, consectetur adipiscing elit. K值越大，表示反应进行得越完全； K值越小，表示反应进行得越不完全。 Lorem ipsum dolor sit amet, consectetur adipiscing elit. 一般地，K＞10-5时，认为该反应进行得就基本完全了。 当K<10－5时，该正反应很难发生。 探·知识奥秘 2.平衡常数的意义 一、化学平衡常数 图2-7为25℃，卤化氢生成反应的平衡常数，根据表中数据，分析K值有怎样的变化规律，哪个反应进行的最为完全？ 化学方程式 平衡常数K F2+H2 2HF 6.5×1095 Cl2+H2 2HCl 2.57×1033 Br2+H2 2HBr 1.91×1019 I2+H2 2HI 8.67×102 K值从上到下依次减小，反应进行的程度也依次减小。 在上述反应中，生成氟化氢的反应进行得最为完全。 K值最大 结论：平衡常数的大小，与反应中物质的性质有关。 探·知识奥秘 3.影响平衡常数的因素 一、化学平衡常数 结论：平衡常数随反应温度的变化而变化，在使用平衡常数时应注明温度。 影响因素： （1）内因：反应物本身的性质； （2）外因：平衡常数K只受温度影响，与反应物或生成物的浓度、压强以及是否使用催化剂等无关。 探·知识奥秘 3.影响平衡常数的因素 一、化学平衡常数 序号 起始浓度 （×10－2 mol·L-1） 不同温度下的平衡常数(K ) c(H2) c(I2) c(HI) 457.6 ℃ 425.6 ℃ 25 ℃ 1 1.197 0.694 0 48.38 54.51 867 2 1.228 0.996 0 48.61 54.62 867 3 1.201 0.840 0 49.54 54.21 867 4 0 0 1.520 48.48 54.10 867 5 0 0 1.287 48.71 54.42 867 H2(g) + I2(g) 2HI(g)不同条件下的平衡常数 ①K只受温度影响，与反应物或生成物的浓度变化无关。②平衡常数数值大小，只能大致反映一个可逆反应的正向反应进行的最大程度，并不能预示反应达到平衡所需要的时间。与反应速率无关。 探·知识奥秘 一、化学平衡常数 4.平衡常数的应用 已知：N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)　ΔH<0的平衡常数与温度的关系如下： T/K 373 473 573 673 773 K 3.35×109 1.00×107 2.45×105 1.88×104 2.99×103 ①放热反应，温度升高，K值　　　； ②吸热反应，温度升高，K值　　　。 减小 增大 探·知识奥秘 4.平衡常数的应用 一、化学平衡常数 判断可逆反应的热效应 在化学方程式一定的情况下，K只受温度影响。与压强、起始浓度、起始反方向均无关。 若升高温度，K增大，正反应是吸热反应； 若升高温度，K减小，正反应是放热反应。 例：不同温度时，反应:H2(g)+I2(g)2HI(g)的平衡常数与温度的关系如表所示，可以判断该可逆反应的正方向是______反应。 温度 623K 698K 763K 平衡常数 66.9 54.4 45.9 放热 探·知识奥秘 注意事项： 一、化学平衡常数 1. K只是温度的函数，与浓度、压强、催化剂无关； 2. 反应未达到平衡，K无意义，计算K时，浓度是指平衡浓度； 3. 固体和纯液体其浓度可看作“1”不代入公式； 4. 化学平衡常数是指某一具体反应的平衡常数。 ①若反应方向改变，则新K与原K互为倒数关系。 如：N2(g)+3H2(g) 2NH3(g) K1； 2NH3(g) N2(g)+3H2(g) K2， 则K1∙K2=1。 ②若方程式中各物质的化学计量数均扩大n倍，平衡常数变为原来的n次方倍 即K2=K1n。 A．CH≡CH B．CH2=CH2 C．CH≡C-CH3 D．CH2=C(CH3)2 析·典型范例 1、在某温度下，可逆反应：mA(g)+nB(g) pC(g) + qD(g)的平衡常数为K，下列说法正确的是（　　） A. K越大，达到平衡时，反应进行的程度越大。 B. K越小，达到平衡时，反应物的转化率越大。 C. K随反应物浓度改变而改变。 D. K随浓度改变而改变。 A A．CH≡CH B．CH2=CH2 C．CH≡C-CH3 D．CH2=C(CH3)2 析·典型范例 2. 将固体NH4I置于密闭容器中，在一定温度下发生下列反应： ①NH4I(s) NH3(g)＋HI(g)； ②2HI(g) H2(g)＋I2(g)。 达到平衡时，c(H2)＝0.5 mol/L，c(HI)＝4 mol/L，下列说法错误的是(　) A.①的平衡常数为20 B.②的平衡常数为 C.同温时H2(g)＋I2(g) 2HI(g)和②的平衡常数互为倒数 D.温度升高，反应①②的平衡常数可以保持不变 D A．CH≡CH B．CH2=CH2 C．CH≡C-CH3 D．CH2=C(CH3)2 析·典型范例 3、在一定体积的密闭容器中，进行如下化学反应： CO2(g) + H2(g) ⇌CO(g) +H2O(g)，其化学平衡常数K和温度t的关系如下表： 回答下列问题： （1）该反应的化学平衡常数表达式K= 。 （2）该反应为 反应（选填“吸热”、“放热”）。 （3）能判断该反应是否达到化学平衡状态的依据是 。 A. 容器中压强不变 B. 混合气体中c(CO)不变 C. v正(H2)=v逆(H2O) D. c(CO2)=c(CO) （4）某温度下，平衡浓度符合下式： c(CO2)·c(H2) = c(CO)·c(H2O)，试判断此时的温度为 ℃。 吸热 BC 830 02 化学平衡转化率 探·知识奥秘 学科提炼 化学平衡—化学反应研究的“参照系” 一定温度下 正向反应 逆向反应 同时存在 平衡时各物质的量或浓度不再改变，反应物转为生成物的量达最大值。 v(正)＝v(逆)≠0 化学平衡常数 m A(g) + n B(g) p C(g) + q D(g) 定量描述 K 温度改变 改变平衡状态 提高或降低反应物转为产物的程度 探·知识奥秘 （1）定义：某一反应物的平衡转化率等于该物质在反应中已转化的量(如物质的量、物质的量浓度等)与该物质起始总量的比值。 （2）表示:α × 100% 或α （3）意义：在一定温度和一定起始浓度下，α越大，说明反应进行的程度越大。 二、化学平衡转化率 1、转化率 注意：转化量和起始量可以使用浓度数据， 也可使用物质的量等数据，但必须一致。 探·知识奥秘 二、化学平衡转化率 K越大 K越小 正反应进行的程度越大 K = 生成物浓度幂之积 反应物浓度幂之积 化学方程式 平衡常数 K F2+H2 === 2HF 6.5×1095 Cl2+H2 === 2HCl 2.57×1033 Br2+H2 === 2HBr 1.91×1019 I2+H2 ⇋ 2HI 8.67×102 平衡时反应物的转化率越大 正反应进行的程度越小 平衡时反应物的转化率越小 2、平衡常数与转化率的关系 探·知识奥秘 二、化学平衡转化率 多种反应物参加反应时，可通过增加一种反应物的浓度来提高另一种反应物的平衡转化率，而其本身的平衡转化率会降低。 在一定温度下，一个具体的化学反应，只有一个平衡常数，但不同反应物的平衡转化率可能不同。 探·知识奥秘 二、化学平衡转化率 观察思考： 分析下列两则例题，请归纳解题思路和关键步骤。 【例1】某温度下，向10 L真空容器中注入1.00 mol H2 (g)和1.00mol I2(g)， 反应达平衡状态后I2(g)的浓度为0.020 0 mol·L－1。试求该温度下 H2(g)＋I2(g) 2HI(g)的平衡常数。 解：依据题意可知，起始时c (H2) = c (I2) =0.100 mol·L－1，平衡时c (H2) = c (I2) = 0.020 0 mol·L－1，生成的c (HI) = 0.160 mol·L－1。 H2(g) ＋I 2(g) 2HI(g) 探·知识奥秘 二、化学平衡转化率 【例2】在一密闭容器中，CO与H2O混合加热到800 °C达到下列平衡： CO(g)＋H2O(g) CO2 (g)＋H2(g) K = 1.00 若反应开始时CO和H2O的浓度均为0.200 mol·L－1，求达到平衡时CO转化为CO2的转化率。 解：设达到平衡时被转化的CO的物质的量浓度为x mol·L－1。 探·知识奥秘 二、化学平衡转化率 【例2】在一密闭容器中，CO与H2O混合加热到800 °C达到下列平衡： CO(g)＋H2O(g) CO2 (g)＋H2(g) K = 1.00 若反应开始时CO和H2O的浓度均为0.200 mol·L－1，求达到平衡时CO转化为CO2的转化率。 解：设达到平衡时被转化的CO的物质的量浓度为x mol·L－1。 03 化学平衡 的相关计算 探·知识奥秘 计算思路： 根据反应物、生成物及变化量的三者关系代入未知数确定平衡体系中各物质的起始量、变化量、平衡量列表。 明确“始”、“转”、“平”三个量的具体数值，再根据相应关系求平衡时某成分的浓度、反应物转化率等，得出题目答案。 确定三个量 具体题目要具体分析，灵活设立，一般设某物质的转化量为x。 巧设未知数 解题设问题 三、化学平衡的相关计算 探·知识奥秘 三、化学平衡的相关计算 计算模型——三段式法 　aA(g) ＋ bB(g)⇌ cC(g)＋dD(g) n1 n2 0 0 c(初)/(mol·L－1) Δc/(mol·L－1) c(平)/(mol·L－1) b a c a n1－x n2－ x x x x x x x A．CH≡CH B．CH2=CH2 C．CH≡C-CH3 D．CH2=C(CH3)2 析·典型范例 起始浓度/(mol·L-1 ) 0.01 0.01 0 0 变化浓度/(mol·L-1 ) 0.005 平衡浓度/(mol·L-1 ) 0.005 1．将0.1 mol CO与0.1 mol H2O气体混合充入10 L密闭容器中，加热到800 ℃ ，充分反应达到平衡后，测得CO的浓度为0.005 mol·L-1 。求该反应的平衡常数及平衡时CO的转化率。 列出三段式： CO(g) + H2O(g) ⇌ CO2(g) + H2(g) α(CO) K 解析： 析·典型范例 2．可逆反应：2A(g)＋3B(g) 4C(g)＋D(g)，已知起始浓度c(A)＝4 mol·L－1，c(B)＝3 mol·L－1，C、D浓度均等于0，反应开始2 s后达到平衡状态，此时D的平衡浓度为0.5 mol·L－1，则下列说法不正确的是( ) A．反应速率v(C)＝1 mol·L－1·s－1 B．C的平衡浓度为4 mol·L－1 C．A的转化率为25% D．B的平衡浓度为1.5 mol·L－1 解析 2A(g)＋3B(g) 4C(g)＋D(g) c(起始)/mol·L－1 4 3 0   0 c(转化)/mol·L－1 1 1.5 2 0.5 c(平衡)/mol·L－1 3 1.5 2 0.5 B 析·典型范例 3.在某温度下，将含有H2和I2各0.10 mol 的气态混合物充入10 L的密闭容器中，充分反应并达到平衡后，测得c(H2)＝0.0080 mol·L－1。 （1）计算该反应的平衡常数。 （2）在上述温度下，若起始时向该容器中通入H2和I2(g)各0.20 mol ，试求达到化学平衡时各物质的浓度。 K=0.25 c(H2)＝c(I2)＝0.016 mol·L－1 c(HI)＝0.0080 mol·L－1 感谢 您的聆听 THANKS 苏教版2019选择性必修1 K＝ $