1、化学反应的限度第1课时 教学目标1.证据推理：通过化学平衡状态时的浓度数据分析，认识化学平衡常数的概念，并能分析推测其相关应用。2.模型认知：建立化学平衡状态判断方法及平衡常数表达式书写的思维模型。 教学重难点重点：化学平衡常数表达式的书写、化学平衡常数的含义难点：化学平衡常数的应用 教学过程【导入新课】【视频】如需使用此资源，请插入资源 “化学反应的限度”。【讲授新课】一、化学平衡状态的特征及判断1.化学平衡在一定条件下可逆反应进行到一定程度时，反应物和生成物的组成(浓度、百分含量)不再随时间的延续而变化，正反应速率和逆反应速率相等的状态。2.化学平衡状态的特征(1)只有可逆反应才存在平衡状
2、态()(2)化学平衡状态是一定条件下可逆反应进行到最大限度的结果()(3)化学反应达到化学平衡状态时，正逆反应的速率都为0，反应处于停止状态()(4)化学反应达到化学平衡状态时反应物和生成物的浓度相等()(5)N2(g)3H2(g) 2NH3(g)的反应中，为提高反应物的转化程度，可通过延长反应时间来实现()答案(1)(2)(3)(4)(5)1已知反应：2NO2(红棕色) N2O4(无色)，在100 时，将0.40 mol NO2气体充入2 L密闭容器中，每隔一段时间对该容器的物质进行测量，得到的数据如下表：时间/sn/mol020406080100n(NO2)0.40a0.26cden(N2
3、O4)0.000.05b0.080.080.08(1)上表中a、b、d的数值分别是_、_、_。(2)在该反应条件下，判断60 s后反应处于平衡状态的理由是_。(3)该反应条件下，20 s、40 s、100 s时，混合气体的密度分别是_ gL1，_ gL1，_ gL1。(4)该反应条件下，0 s、20 s、70 s、100 s时，混合气的平均摩尔质量分别是_ gmol1，_ gmol1，_ gmol1，_ gmol1。(5)能说明反应2NO2(红棕色) N2O4(无色)达平衡的是_(填字母)。A体系的颜色不变B恒容条件下，混合气体的密度不随时间延续改变C2v正(NO2)v逆(N2O4)D混合气体
4、的平均摩尔质量不随时间延续改变E恒容条件下，混合气体的压强不随时间延续改变答案(1)0.300.070.24(2)NO2、N2O4的浓度不随时间的延续而改变(3)9.29.29.2(4)4652657.557.5(5)ADE解析(5)平衡逆向移动颜色加深，正向移动颜色变浅，故颜色不变时说明反应达到平衡，故A项正确；恒容条件下气体总体积不变，总质量不变，故密度一直不变，故B项错误；反应达到平衡时v正(NO2)v逆(NO2)，v逆(NO2)2v逆(N2O4)，所以2v正(NO2)v逆(N2O4)不能说明反应达到平衡，故C项错误；混合气体的总质量不变，正向进行气体物质的量减少，平均摩尔质量增大，只有
5、平衡状态时，气体物质的量才不变，故D正确；容器容积一定，反应正向进行气体的物质的量减小，压强减小，只有平衡状态时，气体的分子数才不变，故E项正确。2在恒温恒容条件下，能说明2HI(g) H2(g)I2(g)达到平衡状态的标志是_(填序号)。混合气体的颜色不再变化容器中压强不再变化混合气体的平均相对分子质量不再变化混合气体的密度不再变化混合气体中，HI物质的量的百分数不再变化答案 判断可逆反应是否达到平衡状态的方法(1)直接判据v正v逆。反应混合物中各组分质量和浓度保持不变。(2)间接判据常用物理量：气体总的物质的量、压强、混合气体的平均密度( )、平均摩尔质量()。判断方法：“变量不变即为平”
6、，即假设反应向正反应方向进行时，该物理量若发生变化，则某时刻该物理量不再改变时，即认为达到平衡状态。若该物理量为一直不变的量，则无法用于判断。二、化学平衡常数1.化学平衡常数是定量描述化学反应限度的物理量。2.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。注意化学平衡常数表达式中各物质的浓度必须是平衡时的浓度，且固体、纯液体不写入平衡常数表达式。(1)H2(g)I2(g)2HI(g)，K。(2)C(s)H2O(g)CO(g)H2(g)，K。(3)FeO(s)CO(g)Fe(s)CO2(g)，K。(4)Cl2(aq)H2O(l)H(aq)Cl(aq)
7、HClO(aq)，K。3.特点K只受温度影响，与反应物或生成物的浓度变化无关。4.平衡常数的意义及应用(1)判断可逆反应进行的程度平衡常数的大小反映了化学反应可能进行的程度(即反应限度)。(2)判断可逆反应是否达到化学平衡状态及反应进行的方向对于可逆反应mA(g)nB(g)pC(g)qD(g)，在一定温度下的任意状态，反应物与生成物浓度有如下关系：浓度商Q，Q(3)判断可逆反应的反应热若升高温度，K值增大，则正反应为吸热反应；若升高温度，K值减小，则正反应为放热反应。(1)对于可逆反应，平衡常数就是生成物的总浓度与反应物总浓度的比值()(2)K值越大，表明可逆反应正向进行的程度越大()(3)K
8、值越大，该可逆反应的速率越快()(4)任何情况下，可逆反应的平衡常数都相同()(5)化学方程式中的固态或纯液态物质不能代入平衡常数表达式()(6)平衡常数是个比值，因而它没有单位()(7)升高温度，可逆反应的平衡常数增大()答案(1)(2)(3)(4)(5)(6)(7)1写出下列反应的化学平衡常数表达式及单位。(1)N2(g)3H2(g)2NH3(g)K1，单位：(molL1)2或mol2L2。(2)N2(g)H2(g)NH3(g)K2 ，单位：(molL1)1或mol1L。(3)2NH3(g)N2(g)3H2(g)K3，单位：(molL1)2或mol2L2。(4)由K1、K3可知正向反应和逆
9、向反应的平衡常数互为倒数(或K1K31)，由K1、K2可知化学方程式的化学计量数变为原来的倍，化学平衡常数K2。2某温度下：已知CH4(g)H2O(g)CO(g)3H2(g)，K1；CH4(g)CO2(g)2CO(g)2H2(g)，K2；CH4(g)2H2O(g)CO2(g)4H2(g)，K3。则K3_(用含K1、K2的式子表示)。答案3在一定体积的密闭容器中进行化学反应：CO2(g)H2(g)CO(g)H2O(g)，其化学平衡常数和温度的关系如下表所示：t/7008008301 0001 200K0.60.91.01.72.6回答下列问题：(1)该反应的化学平衡常数表达式为K_。(2)该反应
10、为_(填“吸热”或“放热”)反应。(3)某温度下，平衡浓度符合下式c平(CO2)c平(H2)c平(CO)c平(H2O)，试判断此时的温度为_。(4)在800 时，发生上述反应，某一时刻测得容器内各物质的浓度分别为c(CO2)2 molL1，c(H2)1.5 molL1，c(CO)1 molL1，c(H2O)3 molL1，则下一时刻，反应_(填“正向”或“逆向”)进行。答案(1)(2)吸热(3)830(4)逆向解析(2)由表中数据可知温度升高，K增大，故升高温度，平衡正向移动，则正反应为吸热反应。(3)当c平(CO2)c平(H2)c平(CO)c平(H2O)时，即K1，对应表中温度为830 。(
11、4)Q10.9，QK，反应逆向进行。(1)化学平衡常数与化学方程式的关系正向反应、逆向反应的平衡常数互为倒数，系数变为原来的n倍，平衡常数变为原来的n次方。方程式相加，平衡常数相乘，方程式相减，平衡常数相除。(2)根据Q与K的关系，判断v正、v逆相对大小的方法QK，v正v逆；QK，v正v逆；QK，v正v逆。【课堂小结】【课堂检测】1一定温度下在一容器不变的密闭容器中发生可逆反应2X(g)Y(g)Z(s)，以下不能说明该反应达到化学平衡状态的是()A混合气体的密度不再变化B反应容器中Y的质量分数不变CX的分解速率与Y的消耗速率相等D单位时间内生成1 mol Y的同时生成2 mol X答案C解析X
12、的分解速率与Y的消耗速率之比为21时，才能说明反应达到平衡状态。故C项说明反应未达到平衡状态。2已知N2O4(g)2NO2(g)H0，现将1 mol N2O4充入一恒压密闭容器中，下列示意图不能说明t1时刻反应达到平衡状态的是()答案B解析B项，对于一个特定反应，H固定不变，不能作为判断反应是否达到平衡状态的依据。3下列关于化学平衡常数的叙述正确的是()A化学平衡常数表示反应进行的程度，与温度无关B两种物质反应，不管怎样书写化学方程式，平衡常数均不变C化学平衡常数等于某一时刻生成物浓度幂之积与反应物浓度幂之积的比值D温度一定，对于给定的化学反应，正、逆反应的平衡常数互为倒数答案D4对于反应3F
13、e(s)4H2O(g)Fe3O4(s)4H2(g)的平衡常数，下列说法正确的是()AKBKC增大c(H2O)或减小c(H2)，会使该反应平衡常数减小D改变反应的温度，平衡常数不一定变化答案B解析固体反应物或生成物，其浓度可看作1，在平衡常数表达式中不写，故A项错误，B项正确；化学平衡常数只与温度有关，而与反应物、生成物的浓度无关，故增大c(H2O)或减小c(H2)，该反应的平衡常数不变，但温度改变，平衡常数一定改变，故C、D项错误。5在0.5 L的密闭容器中，一定量的氮气与氢气进行如下反应：N2(g)3H2(g)2NH3(g)Ha kJmol1，其化学平衡常数K与温度的关系如下。温度/2003
14、00400K/mol2L21.00.860.5请回答下列问题：(1)写出该反应的化学平衡常数表达式：_，a_(填“大于”“小于”或“等于”)0。(2)400 时，2NH3(g)N2(g)3H2(g)的化学平衡常数为_，测得氨气、氮气、氢气的物质的量分别为3 mol、2 mol、1 mol时，该反应的v正(N2)_(填“大于”“小于”或“等于”)v逆(N2)。答案(1)K小于(2)2大于解析(1)根据平衡常数的定义可写出该反应的平衡常数表达式为K。由表中数据可知，温度升高，平衡常数减小，即平衡逆向移动，故正反应为放热反应，所以a0。(2)N2(g)3H2(g)2NH3(g)与2NH3(g)N2(g)3H2(g)的平衡常数互为倒数，故400 时2NH3(g)N2(g)3H2(g)的化学平衡常数K mol2L22 mol2L2。当氨气、氮气、氢气的物质的量分别为3 mol、2 mol、1 mol时，三者的浓度分别为6 molL1、4 molL1、2 molL1，此时的浓度商Q mol2L2 mol2L2K，所以反应正向进行，v正(N2)v逆(N2)。 10 / 10
