教学设计

班级 　高二 科目 化学　 上课时间 　 执教者 高二备课组 课题 第4课时　化学平衡常数 教学

目标 知识与技能：

（1）、知道化学平衡常数的意义及表示方法。

（2）、能知道平衡转化率

（3）能运用化学平衡常数进行简单的计算。

过程与方法：

（1） 、通过对书中表格的数据分析，培养学生利用各种图表分析、处理数据的能力

（2）、通过对获取的大量事实和数据等信息进行加工、分析，培养学生归纳、概括能力、口头表达能力和交流能力。

情感态度价值观：

（1）、通过对本章知识的学习，让学生体会化学对人类生活、科学研究和社会的贡献。培养学生将化学知识运用于生产、生活实践的意识。 教学

重难点 教学重点：化学平衡常数的意义、表示方法及简单的计算。

教学难点：化学平衡常数的简单的计算 教学过程 一　化学平衡常数

1.NO2、N2O4的相互转化是一个可逆反应：2NO2(g)N2O4(g)。在25 ℃时，如果用不同起始浓度的NO2或N2O4进行反应，平衡后得到以下实验数据。

(1)请根据表中已知数据填写空格：

起始浓度/mol·L－1 平衡浓度/mol·L－1 平衡浓度关系 c(NO2) c(N2O4) c(NO2) c(N2O4) 2.00×10－2 0 6.32×10－3 6.84×10－3 1.08 1.71×102 3.00×10－2 0 8.00×10－3 1.10×10－2 1.38 1.72×102 0 2.00×10－2 9.46×10－3 1.53×10－2 1.62 1.71×102 0 0.100 2.28×10－2 8.86×10－2 3.89 1.70×102 请总结归纳平衡时反应物和生成物的物质的量浓度之间的定量关系：在一定温度下，生成物平衡浓度与反应物平衡浓度的平方之比近似为一常数。

(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平衡状态时，生成物浓度以化学计量数为指数的幂的乘积与反应物浓度以化学计量数为指数的幂的乘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K表示)。

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＝。

2.下表为25 ℃时，卤化氢生成反应的平衡常数：

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 请比较表中K值的相对大小，说明平衡常数的意义：

(1)平衡常数的大小反映了化学反应进行的程度(也叫反应的限度)。

K值越大，表示反应进行得越完全，反应物转化率越大；

K值越小，表示反应进行得越不完全，反应物转化率越小。

(2)判断正在进行的可逆反应是否平衡及反应向何方向进行：

对于可逆反应：mA(g)＋nB(g)pC(g)＋qD(g)，在一定的温度下的任意时刻：

＝K，反应处于平衡状态；

>K，反应向逆反应方向进行。

3.下表为N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)的平衡常数与温度的关系：

T/K 373 473 573 673 773 K 3.35×109 1.00×107 2.45×105 1.88×104 2.99×103 由上表数据分析可知：

(1)温度升高，K值减小，则正反应为放热反应(填"吸热"或"放热")。

(2)温度升高，K值增大，则正反应为吸热反应(填"吸热"或"放热")。

归纳总结

1.化学平衡常数表达式的书写

(1)在平衡常数表达式中，水(液态)的浓度、固体物质的浓度不写。

C(s)＋H2O(g)CO(g)＋H2(g)

K＝；

FeO(s)＋CO(g)Fe(s)＋CO2(g)　K＝。

(2)化学平衡常数表达式与化学方程式的书写方式有关。

例如：N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)的平衡常数为K1，N2(g)＋H2(g)NH3(g)的平衡常数为K2，NH3(g)N2(g)＋H2(g)的平衡常数为K3。

写出K1和K2的关系式：K1＝K；

写出K2和K3的关系式：K2·K3＝1；

写出K1和K3的关系式：K1·K＝1。

2.化学平衡常数的应用

(1)判断反应进行的方向

①Qc

②Qc＝K　反应处于平衡；

③Qc>K　反应逆向进行。

(2)判断反应的热效应

3.化学平衡常数的影响因素

对于给定的反应，化学平衡常数只受温度影响，与反应物或生成物的浓度变化无关。

1.对于反应C(s)＋H2O(g)CO(g)＋H2(g)　ΔH>0，下列有关说法正确的是(　　)

A.平衡常数表达式为K＝

B.增大体系压强，平衡常数K不发生变化

C.升高体系温度，平衡常数K减小

D.增加C(s)的量，平衡正向移动

答案　B

解析　固态浓度为"常数"，视为"1"，不需写入平衡常数表达式，A项错误；K只与温度有关，因此增大体系压强，平衡常数K不发生变化，B项正确；升温该反应正向进行，K增大，C项错误；增加C(s)的量，平衡不移动，D项错误。

2.对于反应3Fe(s)＋4H2O(g)Fe3O4(s)＋4H2(g)的平衡常数，下列说法正确的是(　　)

A.K＝

B.K＝

C.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，其浓度可视为常数，在平衡常数表达式中不写，故A错误，B正确；化学平衡常数只与温度有关，而与反应物、生成物的浓度变化无关，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错误。

二　化学平衡常数的有关计算

1.已知可逆反应NO2(g)＋SO2(g)SO3(g)＋NO(g)　ΔH>0。在一定条件下，将NO2与SO2以体积比1∶2置于密闭容器中发生上述反应，达平衡时NO2与SO2的体积比为1∶6，则平衡常数K是。

解析　设NO2的物质的量为1 mol，则SO2的物质的量为2 mol，参加反应的NO2的物质的量为x mol。

　　　　 NO2(g)＋SO2(g)SO3(g)＋NO(g)

起始量(mol) 1 2 0 0

转化量(mol) x x x x

平衡时(mol) 1－x 2－x x x

由题意可知＝，解得x＝0.8。

K＝＝＝。

2.已知某个指定反应物的转化率为

×100%

(1)在某温度下，将H2和I2各0.10 mol的气体混合物充入10 L的密闭容器中，充分反应，达到下列平衡：H2(g)＋I2(g)2HI(g)，K＝0.25。则氢气的转化率是20%。

解析　设氢气的转化率为x。

　　　　　　　 　H2(g)　＋　 I2(g)　　2HI(g)

起始浓度(mol·L－1) 0.01 0.01 0

变化浓度(mol·L－1) 0.01x 0.01x 0.02x

平衡浓度(mol·L－1) 0.01－0.01x 0.01－0.01x 0.02x

K＝＝＝0.25

x＝20%。

(2)在容积可变的密闭容器中，2 mol N2和8 mol H2在一定条件下发生反应，达到平衡时，H2的转化率为25%，则平衡时氮气的体积分数是15.4%。

解析　　　　　N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)

起始量(mol) 2 8 0

转化量(mol) 2

平衡时(mol) 6

所以平衡时氮气的体积分数＝×100%＝15.4%。

归纳总结

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。

3.某温度下，向容积为1 L的密闭反应器中充入0.10 mol SO3，当反应器中的气体压强不再变化时测得SO3的转化率为20%，则该温度下反应2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g)的平衡常数为(　　)

A.8.0×102 B.1.6×103 C.3.2×103 D.4.0×102

答案　B

解析　设生成的O2的物质的量为x mol，

　　　　　 2SO3(g)2SO2(g)＋O2(g)

起始(mol) 0.10 0 0

平衡(mol) 0.10－2x 2x x

×100%＝20%　x＝0.01 mol

K＝＝＝

所以逆反应的平衡常数为1 600，B正确。

4.在830 K时，在密闭容器中发生下列可逆反应：

CO(g)＋H2O(g)CO2(g)＋H2(g)　ΔH<0。

试回答下列问题：

(1)若起始时c(CO)＝2 mol·L－1，c(H2O)＝3 mol·L－1,4 s后达到平衡，此时CO的转化率为60%，则在该温度下，该反应的平衡常数K＝_____。用H2O表示的化学反应速率为______。

(2)在相同温度下，若起始时c(CO)＝1 mol·L－1，c(H2O)＝2 mol·L－1，反应进行一段时间后，测得H2的浓度为0.5 mol·L－1，则此时该反应是否达到平衡状态________(填"是"或"否")，此时v正________v逆(填"大于"、"小于"或"等于")。

(3)若降低温度，该反应的K值将________。

答案　(1)1　0.3 mol·L－1·s－1　(2)否　大于　(3)增大

解析　(1)　　　　　 CO(g)＋H2O(g)CO2(g)＋H2(g)

起始浓度(mol·L－1)　　2　　　3　　　　0　　　 0

变化浓度(mol·L－1) 1.2 1.2 1.2 1.2

平衡浓度(mol·L－1) 0.8 1.8 1.2 1.2

该反应的平衡常数K＝＝＝1，

v(H2O)＝＝0.3 mol·L－1·s－1。

(2)反应进行到某时刻时，c(H2)＝c(CO2)＝0.5 mol·L－1，c(CO)＝0.5 mol·L－1，c(H2O)＝1.5 mol·L－1，Q＝＝＝

(3)降低温度，平衡向正反应方向移动，K值增大。

1.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　D

解析　一个确定的化学反应，其化学平衡常数只与反应体系的温度有关。

2.某温度时，反应SO2(g)＋O2(g)SO3(g)的平衡常数K＝50。在同一温度下，反应2SO3(g)2SO2(g)＋O2(g)的平衡常数K1应为(　　)

A.2 500 B.100 C.4×10－4 D.2×10－2

答案　C

解析　K＝，K1＝，K1＝＝4×10－4。

3.汽车尾气净化中的一个反应如下：NO(g)＋CO(g)N2(g)＋CO2(g)　ΔH＝－373.4 kJ·mol－1，在恒容的密闭容器中，反应达平衡后，改变某一条件，下列示意图正确的是(　　)

答案　C

解析　该反应的正方向为气体分子数减小的放热反应，升高温度，平衡逆向移动，生成物浓度减小，反应物浓度增大，平衡常数减小，A选项错误；同理升高温度，平衡逆向移动，CO的转化率减小，B选项错误；平衡常数只与温度有关，C选项正确；增加氮气的物质的量，平衡逆向移动，NO的转化率减小，D选项错误。

4.在淀粉­KI溶液中存在下列平衡：I2(aq)＋I－(aq)I(aq)。测得不同温度下该反应的平衡常数K如表所示：

T/℃ 5 15 25 35 50 K 1 100 841 689 533 409 下列说法正确的是(　　)

A.反应I2(aq)＋I－(aq)I(aq)的ΔH>0

B.其他条件不变，升高温度，溶液中c(I)减小

C.该反应的平衡常数表达式为K＝

D.25 ℃时，向溶液中加入少量KI固体，平衡常数K大于689

答案　B

解析　根据题中提供的数据知温度升高，平衡常数减小，则平衡向逆反应方向移动，逆反应为吸热反应，故正反应为放热反应，ΔH<0，A错；其他条件不变，升高温度，平衡向逆反应方向移动，溶液中c(I)减小，B对；该反应的平衡常数表达式为K＝，C错；平衡常数只与温度有关，25 ℃时，向溶液中加入少量KI固体，虽然平衡向正方向移动，但平衡常数不变，D错。

5.硫酸生产中，SO2催化氧化生成SO3：2SO2(g)＋O2(g)催化剂△2SO3(g)　ΔH<0。某温度下，SO2的平衡转化率(α)与体系总压强(p)的关系如图所示。根据图示回答下列问题：

(1)反应达到平衡时，平衡常数表达式K＝________，升高温度，K值________(填"增大"、"减小"或"不变")。

(2)①将2.0 mol SO2和1.0 mol O2置于10 L密闭容器中，反应达到平衡后，体系总压强为0.10 MPa。该反应的平衡常数等于________。

②平衡状态由A变到B时，平衡常数K(A)________(填">"、"<"或"＝")K(B)。

答案　(1)　减小　(2)①800　②＝

解析　(1)升高温度，平衡向吸热反应方向移动，即平衡向左移动，故K值减小。

(2)①由图可知，0.10 MPa时：c(SO2)＝2.0 mol×(1－0.80)÷10 L＝0.04 mol·L－1，c(O2)＝(1.0 mol－1.6 mol×)÷10 L＝0.02 mol·L－1，c(SO3)＝1.6 mol÷10 L＝0.16 mol·L－1，K＝＝＝800。

②由A到B，温度不变，只增大压强，K值不变。