2024_2025学年新教材高中化学专题2化学反应速率与化学平衡第2单元基次时13化学平衡常数学案苏教版选择性必修1.docVIP

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化学平衡常数

学习任务

1．通过了解化学平衡常数的概念，会写化学平衡常数的表达式，培育变更观念与平衡思想的化学核心素养。

2．通过了解平衡转化率的含义，学会运用平衡常数进行相关的计算，培育证据推理与模型认知的化学核心素养。

一、化学平衡常数

1．化学平衡状态时的浓度数据分析

NO2、N2O4的相互转化是一个可逆反应：2NO2(g)N2O4(g)。在25℃时，假如用不同起始浓度的NO2或N2O4进行反应，平衡后得到以下试验数据。请依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

1.52×10－2

1.61

1.70×102

0

0.100

2.28×10－2

8.86×10－2

3.89

1.70×102

依据上表数据，推断正误(正确的打“√”，错误的打“×”)

①确定温度下，N2O4和NO2的平衡浓度相等 (×)

②确定温度下，N2O4与NO2的平衡浓度之比相等 (×)

③确定温度下，平衡时近似相等 (√)

2．化学平衡常数的概念与表达式

(1)概念

在确定温度下，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(简称平衡常数)，用符号K表示。

(2)表达式

对于一般的可逆反应：aA＋bBcC＋dD，在确定温度下达到平衡时K＝eq\f(cc?C?cd?D?,ca?A?cb?B?)。

部分可逆反应的平衡常数表达式

化学方程式

平衡常数表达式

2NO2N2O4

K＝eq\f(c?N2O4?,c2?NO2?)

NO2eq\f(1,2)N2O4

K＝eq\f(c\f(1,2)?N2O4?,c?NO2?)

2Fe3＋＋Fe3Fe2＋

K＝eq\f(c3?Fe2＋?,c2?Fe3＋?)

Br2＋H2OH＋＋Br－＋HBrO

K＝eq\f(c?H＋?·c?Br－?·c?HBrO?,c?Br2?)

3．化学平衡常数的意义

平衡常数K的大小能说明反应进行的程度(也叫反应的限度)，K值越大，表示反应进行得越完全；K值越小，表示反应进行得越不完全。

例如：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＋H22HF

6.5×1095

Cl2＋H22HCl

2.57×1033

Br2＋H22HBr

1.91×1019

I2＋H22HI

8.67×102

由表中的数据可知，生成卤化氢的平衡常数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。

4．化学平衡常数的影响因素

(1)对于指定反应，平衡常数只受温度影响。

(2)固体、水溶液中的水浓度可视为定值，其浓度不列入平衡常数表达式中。

(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，生成物浓度用平衡浓度 (×)

(2)催化剂能变更更学反应速率，也能变更平衡常数 (×)

(3)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 (√)

(4)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

(√)

二、平衡转化率

1．定义

物质在反应中已转化的量与该物质总量的比值。

2．表达式

平衡转化率

α＝eq\f(该反应物的起始浓度－该反应物的平衡浓度,该反应物的起始浓度)×100%

对于反应aA＋bBcC＋dD，反应物A的平衡转化率为：α(A)＝eq\f(c0?A?－c?A?,c0?A?)×100%，式中c0(A)和c(A)分别表示A的初始浓度和A的平衡浓度。

3．意义

反应的平衡转化率能表示在确定温度和确定起始浓度下反应进行的限度。

化学平衡常数的表达式及应用

确定温度下，有下列三个可逆反应：

①C(s)＋H2O(g)CO(g)＋H2(g)K1

②CO(g)＋H2(g)C(s)＋H2O(g)K2

③2C(s)＋2H2O(g)2CO(g)＋2H2(g)K3

[问题1]分析①、②两式的平衡常数表达式，总结可逆反应中正、逆反应的平衡常数有何关系？

[提示]互为倒数关系，即K1＝eq\f(1,K2)。

[问题2]分析①、③两式的平衡常数表达式，总结若方程式中各物质的化学计量数等倍扩大或缩小，平衡常数如何变更？

[提示]成倍数次幂增大或减小。即K3＝Keq\o\al(2,1)。

[问题3]对于反应③，若保持其他条件不变，上升温度，K3值增大，该反应是吸热反应还是