新授课
第二章 化学反应速率与化学平衡
第7课时 化学平衡常数
【学习目标】
1.理解化学平衡常数的含义和意义。 2.了解平衡转化率的含义,能够进行有关平常常数及平衡转化率的简单计算。
【学习活动】
学习任务
目标一：理解化学平衡常数的含义和意义。 任务：表中所列为测量反应H2(g)＋I2(g) 2HI(g)在457.6 ℃时各物质的初始浓度和平衡浓度所获得的数据。 初始浓度/(mol·L－1)平衡浓度/(mol·L－1)平衡时c(H2)c(I2)c(HI)c(H2)c(I2)c(HI)1.197×10－26.944×10－305.617×10－35.936×10－41.270×10－248.371.228×10－29.964×10－303.841×10－31.524×10－31.687×10－248.621.201×10－28.403×10－304.580×10－39.733×10－41.486×10－249.54001.520×10－21.696×10－31.696×10－31.181×10－248.49001.287×10－21.433×10－31.433×10－31.000×10－248.70003.777×10－24.213×10－34.213×10－32.934×10－248.50002.574×10－22.866×10－32.866×10－32.000×10－2平均值
1.根据表中的实验数据计算平衡时的值，将计算结果填入表中(计算结果均保留2位小数)，并计算其平均值。分析上表数据，你有何发现。 参考答案：达到平衡时≈48.70。 平均值：48.70。 该反应在457.6 ℃达到平衡时，是一个常数。 【概念生成】 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，即Q=（任意时刻浓度） 2．化学平衡常数 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。 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＝（平衡时刻浓度） 2．在温度一定的条件下(457.6 ℃)，改变反应体系中各反应物的浓度，达到平衡时对于的值有何影响？ 参考答案：在同一温度下（457.6 ℃），不管反应是从正反应或逆反应开始进行，不管如何改变反应体系中各物质的起始浓度，达到平衡时对于的值无影响。 3.已知反应： ①H2(g)＋I2(g) 2HI(g)，K1； ②2HI(g) H2(g)＋I2(g)，K2； ③2H2(g)＋2I2(g) 4HI(g)，K3。 写出它们平衡常数的表达式，试着找找它们的关系。 参考答案：K1＝ , K2＝ , K3＝ ； K1=, K3=K。 【知识小结】 关于平衡常数的注意事项 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′＝。N2＋H2NH3，K″＝。 4.化学平衡常数K反映了可逆反应在一定温度下达到平衡状态时，各物质的浓度间的定量关系，K值的大小体现什么意义？ 参考答案：K值越大说明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，平衡时反应物的转化率越大；反之，K值越小，该反应进行的越不完全，转化率就越小。当K>105时，该反应就进行得基本完全了。
目标二：了解平衡转化率的含义,能够进行有关平衡常数及平衡转化率的简单计算。 任务1：工厂利用甲烷与氯气的反应原理制取氯甲烷，为妥善处理氯甲烷生产企业的副产物CCl4，以减少其对臭氧层的破坏。化学家研究在催化条件下，通过下列反应：CCl4(g)＋H2(g) CHCl3(g)＋HCl(g)，使CCl4转化为重要的化工原料氯仿(CHCl3)(不考虑副反应)。在固定容积为2 L的密闭容器中，该反应达到平衡后，测得如下数据： 实验序号温度/℃初始n(CCl4)/mol初始n(H2)/mol平衡n(CHCl3)/mol11100.81.221102213100110.6
(1)计算此反应在110 ℃时的平衡常数。 参考答案：由表中数据可知，110 ℃时，c(CHCl3)＝＝0.5 mol·L－1，由题知： 则平衡常数K＝＝＝1。 (2)计算实验1中，CCl4的转化率。 参考答案：由表中数据可知，实验1和实验2温度相同，则二者的化学平衡常数也相同，由题知：初始c(CCl4)＝＝0.4 mol·L－1，c(H2)＝＝0.6 mol·L－1。设CCl4的转化率为a，则： 则平衡常数＝＝1，解得：a＝0.6。 【方法导引】 1.化学平衡的计算模式及解题思路 (1)计算模式 aA(g) ＋ bB(g) cC(g) ＋ dD(g) c(初)/(mol·L－1) n1 n2 0 0 Δc/(mol·L－1) n1x n1x n1x n1x c(平)/(mol·L－1)n1(1－x) n2－n1x n1x n1x (2)解题思路 ①巧设未知数：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。 ②确定三个量：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、平衡量并按(1)中“模式”列表。 ③解题设问题：明确了“始”“变”“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。 2．反应物的转化率＝×100%。 【针对训练】已知在密闭容器中发生可逆反应：M(g)＋N(g)P(g)＋Q(g) ΔH>0。某温度下，反应物的起始浓度分别为c(M)＝1 mol·L－1，c(N)＝2.4 mol·L－1。 （1）若达到平衡后，M的转化率为60%，此时N的平衡浓度是多少？ 参考答案： M(g) ＋ N(g) P(g) ＋ Q(g) 超始浓度/(mol·L－1) 1 2.4 0 0 变化浓度/(mol·L－1) 1×60% 1×60% 1×60% 1×60% 平衡浓度/(mol·L－1)0.4 1.8 0.6 0.6 由三段式得N的平衡浓度为1.8 mol·L－1。 （2）若反应温度不变，反应物的起始浓度分别为c(M)＝4 mol·L－1，c(N)＝a mol·L－1；达到平衡后，c(P)＝2 mol·L－1，则反应物N的起始浓度为多少？ 参考答案：温度不变，平衡常数不变，K＝＝＝，解得a＝6，即反应物N的起始浓度为6 mol·L－1。
【学习总结】
回顾本课所学，画出思维导图
2新授课
第二章 化学反应速率与化学平衡
第7课时 化学平衡常数
【学习目标】
1.理解化学平衡常数的含义和意义。 2.了解平衡转化率的含义,能够进行有关平常常数及平衡转化率的简单计算。
【学习活动】
学习任务
目标一：理解化学平衡常数的含义和意义。 任务：表中所列为测量反应H2(g)＋I2(g) 2HI(g)在457.6 ℃时各物质的初始浓度和平衡浓度所获得的数据。 初始浓度/(mol·L－1)平衡浓度/(mol·L－1)平衡时c(H2)c(I2)c(HI)c(H2)c(I2)c(HI)1.197×10－26.944×10－305.617×10－35.936×10－41.270×10－248.371.228×10－29.964×10－303.841×10－31.524×10－31.687×10－248.621.201×10－28.403×10－304.580×10－39.733×10－41.486×10－249.54001.520×10－21.696×10－31.696×10－31.181×10－248.49001.287×10－21.433×10－31.433×10－31.000×10－248.70003.777×10－24.213×10－34.213×10－32.934×10－248.50002.574×10－22.866×10－32.866×10－32.000×10－2平均值
1.根据表中的实验数据计算平衡时的值，将计算结果填入表中(计算结果均保留2位小数)，并计算其平均值。分析上表数据，你有何发现。 【概念生成】 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，即Q=（任意时刻浓度） 2．化学平衡常数 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。 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＝（平衡时刻浓度） 2．在温度一定的条件下(457.6 ℃)，改变反应体系中各反应物的浓度，达到平衡时对于的值有何影响？ 3.已知反应： ①H2(g)＋I2(g) 2HI(g)，K1； ②2HI(g) H2(g)＋I2(g)，K2； ③2H2(g)＋2I2(g) 4HI(g)，K3。 写出它们平衡常数的表达式，试着找找它们的关系。 【知识小结】 关于平衡常数的注意事项 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′＝。N2＋H2NH3，K″＝。 4.化学平衡常数K反映了可逆反应在一定温度下达到平衡状态时，各物质的浓度间的定量关系，K值的大小体现什么意义？
目标二：了解平衡转化率的含义,能够进行有关平衡常数及平衡转化率的简单计算。 任务1：工厂利用甲烷与氯气的反应原理制取氯甲烷，为妥善处理氯甲烷生产企业的副产物CCl4，以减少其对臭氧层的破坏。化学家研究在催化条件下，通过下列反应：CCl4(g)＋H2(g) CHCl3(g)＋HCl(g)，使CCl4转化为重要的化工原料氯仿(CHCl3)(不考虑副反应)。在固定容积为2 L的密闭容器中，该反应达到平衡后，测得如下数据： 实验序号温度/℃初始n(CCl4)/mol初始n(H2)/mol平衡n(CHCl3)/mol11100.81.221102213100110.6
(1)计算此反应在110 ℃时的平衡常数。 (2)计算实验1中，CCl4的转化率。 【针对训练】已知在密闭容器中发生可逆反应：M(g)＋N(g)P(g)＋Q(g) ΔH>0。某温度下，反应物的起始浓度分别为c(M)＝1 mol·L－1，c(N)＝2.4 mol·L－1。 （1）若达到平衡后，M的转化率为60%，此时N的平衡浓度是多少？ （2）若反应温度不变，反应物的起始浓度分别为c(M)＝4 mol·L－1，c(N)＝a mol·L－1；达到平衡后，c(P)＝2 mol·L－1，则反应物N的起始浓度为多少？
【学习总结】
回顾本课所学，画出思维导图
2
