导学案初稿选修四第三章第三节三课时.docx
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导学案初稿选修四第三章第三节三课时
2.3化学平衡第3课时化学平衡常数（人教版选修4）
【高效学习指导案】
【分层学习目标】
A级：
.了解化学平衡常数和平衡转化率的涵义
B级：
能利用平衡常数计算反应物的平衡转化率；能够利用化学平衡常数判断化学反应的方向
C级：
通过对“化学平衡常数”等问题的研讨，培养分析问题、处理实验数据的能力，以及从数据中获取信息、总结规律的能力。
自我确定目标：
（级别），理由：
，学习方式。
【重点学习内容】化学平衡常数的含义及应用
【难点问题预设】利用平衡常数进行计算
【高效预习探究案】
1什么叫化学平衡？
2化学平衡的特征有哪些？
3、对于密闭容器中的气体来说，在保持温度不变时，把容器的体积压缩为原来的一半时，气体的压强将变成原来的多少倍？
如果把容器的体积扩大为原来的两倍呢？
4、假设反应N2（g）+O2（g）
2NO（g）已经达到平衡状态，若保持温度不变，将容器的体积压缩为原来的一半或增加到原来的两倍时，试分析化学平衡将如何移动。
5．对于一个给定的可逆反应，其正反应和逆反应的平衡常数之间有什么关系？
化学平衡常数有统一的固定单位吗？
【预习思考选题】
1．化学平衡常数
（1）定义：
在________________下，当一个可逆反应达到______________时，生成物________________与反应物________________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____表示。
（2）表示式：
对于一般的可逆反应，mA（g）＋nB（g）
pC（g）＋qD（g），在一定温度下，K＝________________________________。
（3）特点：
K只受________影响，与反应物或生成物的________________无关。
（4）意义
K值越大，说明平衡体系中生成物所占的比例________，它的正向反应进行的程度________，即该反应进行得越________，反应物转化率________；反之，就越__________，转化率就________。
一般地说，____________时，该反应进行得就基本完全了。
2．对于3Fe（s）＋4H2O（g）
Fe3O4（s）＋4H2（g），反应的化学平衡常数的表达式为（ ）
A．K＝
B．K＝
C．K＝
D．K＝
3．对于反应aA＋b
cC＋dD，反应物A的平衡转化率＝_______________。
4．平衡向正反应方向移动，反应物的转化率是否一定增大？
【重难点合作探究】
在必修Ⅱ学过了化学平衡的有关知识，可逆反应达到平衡状态时达到最大反应的限度。
那么我们如何来定量地描述化学反应的限度呢？
反应H2（g）+I2（g）
2HI（g）在698.6K时各物质的初始浓度和平衡浓度的测量结果如下表1。
初始浓度/moL·L-1
平衡浓度/moL·L-1
[HI]2/
[H2][I2]
C0（H2）
C0（I2）
C0（HI）
[H2]
[I2]
[HI]
0.01067
0.01196
0
0.001831
0.003129
0.01767
0.01135
0.009044
0
0.003560
0.001250
0.01559
0.01134
0.007151
0
0.004565
0.0007378
0.01354
0
0
0.004489
0.0004798
0.0004798
0.003531
0
0
0.010690
0.001141
0.001141
0.008410
化学平衡常数平均值
1.请根据表中的试验数据计算平衡时的值[HI]2/[H2][I2]值，将计算结果填入表中
初始浓度/moL·L-1
平衡浓度/moL·L-1
[HI]2/
[H2][I2]
C0（H2）
C0（I2）
C0（HI）
[H2]
[I2]
[HI]
0.01197
0.006944
0
0.005617
0.0005936
0.01270
48.38
0.01228
0.009964
0
0.003841
0.001524
0.01687
48.61
0.01201
0.008403
0
0.004580
0.0009733
0.01486
49.54
0
0
0.01520
0.001696
0.001696
0.01181
48.48
0
0
0.01287
0.001433
0.001433
0.01000
48.71
化学平衡常数平均值
48.73
2.请分析计算所得数据，寻找其中的规律。
[结论]：
。
反应H2（g）+I2（g）
2HI（g）在730.6K时各物质的初始浓度和平衡浓度的测量结果如下表2。
对比分析上述两个表，又可以得出什么结论？
[结论]：
。
化学平衡常数
[知识点1]化学平衡常数
1、定义：
。
[思考1]如果我们将其推广到任意的一个可逆反应：
aA+bB
cC+dD，当温度一定时，其平衡常数K的表达式怎样写？
可以相互讨论讨论。
2、表达式：
[练习]接下来让我们做几个练习，请写出这几个反应的平衡常数表达式及其单位。
化学反应
K
单位
1
1/2N2（g）+3/2H2（g）
NH3（g）
（moL·L-1）-1
2
N2（g）+3H2（g）
2NH3（g）
（moL·L-1）-2
3
2NH3（g）
N2（g）+3H2（g）
（moL·L-1）2
4
NH3·H2O（ag）
NH4+（ag）+OH-（ag）
5
FeO（s）+CO（g）
Fe（s）+CO2（g）
6
AgCl（s）
Ag+（ag）+Cl-（ag）
[思考2]你通过书写，发现了什么问题？
你分析问题能得到什么结论？
讨论讨论。
[结论]
（1）；
（2）。
（①化学平衡常数的表达式及其单位与化学方程式的书写有关系②正、逆反应的平衡常数互为倒数。
）
第4个与第6个不是一个化学反应，而分别是电离平衡和溶解平衡，因此我们可以发现化学平衡常数K并不仅仅适用于化学反应，可以应用于任何的化学动态平衡。
[思考3]纯固体或溶剂的浓度不列入化学平衡常数的表达式。
依据我们已有的数学知识对化学平衡常数表达式进行分析，如果K越大，你能从中发现什么问题？
（说明分子越大，分母越小，说明生成物浓度高，反应物浓度越低，反应进行得越完全，越彻底。
平衡常数K的大小反映了化学反应可能进行的程度（即反应限度））
[思考4]由前面的知识我们已经知道，K越大，反应越完全，那么什么程度我们可以认为反应比较彻底了呢？
例如：
化学反应
K
反应程度
2NO（g）+2CO（g）
N2（g）+2CO2（g）（570K）
约为1059moL·L-1
正反应可接近完全
PCl3（g）+Cl2（g）
PCl5（g）（470K）
约为1moL·L-1
正、逆反应相当
2HCl（g）
H2（g）+Cl2（g）（300k）
10－17
正反应几乎不发生
[知识点2]化学平衡常数的特点
由上述讨论总结归纳化学平衡常数的特点
（1）；
（2）；
（3）；
（4）。
（化学平衡常数数值的大小是可逆反应进行程度的标志；K值越大，说明反应进行的越完全，反应物的转化率越大；K只受温度影响，与反应物或生成物的浓度无关；对于只有固体、水参加或生成的反应来说，固体、水的浓度视为“1”。
）
[知识点3]化学平衡常数的应用
1、利用K判定平衡状态
前面我们已经学习了化学平衡常数，是指该反应达到平衡状态时的情况，那么对于任意的一个反应：
aA+bB
cC+dD在任意状态时的浓度系数次方之积的比，称为浓度商。
任意状态浓度商（Q）=c（C）cc（D）d/c（A）ac（B）b
平衡状态是任意状态时的一种特例，我们可以借助浓度商与平衡常数K比较，判别一个反应是否达到化学平衡状态，那么同学们考虑一下什么情况下反应达到平衡呢？
，同学们可以讨论一下当Q≠K时是什么结果呢？
[结论]Q＜K，反应向方向进行
Q=K，反应向方向进行
Q＞K，反应向方向进行
二、平衡转化率
1、平衡转化率的表达式:
α=
[例1]在557℃密闭容器中进行反应CO（g）+H2O（g）
CO2（g）+H2（g），若CO起始浓度为2mol·L-1，水蒸气起始浓度为3mol·L-1，达到平衡后，测得CO2浓度为1.2mol·L-1，求：
⑴557℃时该反应的平衡常数；⑵CO和H2O的平衡转化率
例2、在密闭容器中，将2.0mol·L-1CO（g）与10mol·L-1H2O（g）混合加热到800℃，达到下列平衡：
CO（g）+H2O（g）
CO2（g）+H2（g）K＝1.0求：
CO和H20（g）的平衡转化率
[思考]对于一定条件下的某一化学反应，有人宣称找到了超过平衡转化率的实验方法。
对这种说法你怎么看？
[交流·研讨]分析上表中的有关数据，你能得出什么结论？
【预习探究自我评价】
1．化学平衡常数应用中的注意事项
对于化学反应：
aA（g）＋bB（g）
cC（g）＋dD（g）
K＝
（1）上式中c（A）、c（B）、c（C）、c（D）是各物质处于________________时的浓度
（2）对于在溶液中进行的反应，溶剂的浓度是一个常数，此常数可归并到平衡常数中去，在K的表达式中不出现溶剂的浓度项，如CO
＋H2OHCO
＋OH－，K＝________。
（3）当反应中有固体物质时，因固体的浓度可以看作常数，在K的表达式中不出现固体的浓度项，如
CaCO3（s）
CaO（s）＋CO2（g），K＝________________________________________。
（4）可逆反应的平衡常数并不随反应物或生成物浓度的改变而改变，但随温度的改变而改变。
①规律：
对于吸热反应：
T增大，K________；对于放热反应：
T减小，K________。
②应用：
利用温度改变时K的变化来判断反应的热效应：
若升高温度，K值增大，则正反应为________反应；
若升高温度，K值减小，则正反应为________反应。
如某一化学反应在298K时平衡常数为32.4，在398K时为46.1，那么该反应的正反应为吸热反应。
2. 二氧化硫和氮的氧化物是常用的化工原料，但也是大气的主要污染物。
综合治理其污染是环境化学当前的重要研究内容之一。
硫酸生产中，SO2催化氧化生成SO3：
2SO2（g）＋O2（g）
2SO3（g）
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）将2.0molSO2和1.0molO2置于10L的密闭容器中，反应达平衡后，体系总压强为0.10MPa。
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）______K（B）（填“>”、“<”或“＝”）。
3.化学反应2SO2（g）+O2（g）
2SO3（g）是硫酸制造工业的基本反应。
0.050molSO2（g）和0.030molO2（g）注入体积为1.0L的密闭反应器，并置于温度为850K的恒温环境中，达化学平衡后，测得反应器中有0.044molSO3（g），求850K时该反应的平衡常数及SO2、O2平衡转化率。
4.1200℃时测得反应H2（g）+CO2（g）
H2O（g）+CO（g）的平衡常数K为2.25。
若反应从H2（g）和CO2（g）开始，且H2（g）和CO2（g）的初始浓度均为0.0100mol·L-1时，计算各物质的平衡浓度及H2和CO2的平衡转化率。
自我小结：
质疑问难：
【高效练习拓展案】
【拓展训练】
一．化学平衡常数
1. 一定条件下，下列反应呈平衡状态时的平衡常数：
3H2（g）＋
N2（g）
2NH3（g） K1
2NH3（g）
3H2（g）＋N2（g） K2
则K1与K2的关系为（ ）
A．K1＝K2B．K2＝1/K1
C．K1/2＝K2D．无法确定
2. 放热反应：
CO（g）＋H2O（g）
CO2（g）＋H2（g）在温度t1时达到平衡，c（CO）1＝c（H2O）1＝1.0mol·L－1，其平衡常数为K1。
其他条件不变升高反应体系的温度至t2时，反应物的平衡浓度分别为c（CO）2和c（H2O）2，平衡常数为K2，则（ ）
A．若增大CO浓度，K2和K1都增大
B．K2＞K1
C．c（CO）2＝c（H2O）2
D．c（CO）1＞c（CO）2
二．平衡转化率
1．化学平衡常数与平衡转化率都可以表示反应进行的________。
2．平衡转化率随着反应物初始浓度的不同而变化，而平衡常数不受______________影响，只受________影响。
3. 在一密闭容器中，CO和H2O混合加热到800℃达到下列平衡：
CO（g）＋H2O（g）
CO2（g）＋H2（g），K＝1.0，若反应开始时CO和H2O的浓度分别为0.20mol·L－1和1.00mol·L－1，则CO转化为CO2的转化率为（ ）
A．80%B．83%
C．75%D．91%
4. 在容积为1L的密闭容器中，加入5molA物质，在一定条件下同时发生下列两个反应：
（1）2A（g）
2B（g）＋C（g）；
（2）A（g）
C（g）＋D（g）。
当达到平衡时，测得c（A）＝2.5mol·L－1，c（C）＝2.0mol·L－1。
则下列说法中正确的是（ ）
A．达到平衡时A的总转化率为40%
B．达到平衡时c（B）为1.0mol·L－1
C．达到平衡时c（B）＝2c（D）
D．达到平衡时c（D）＝2c（B）
三．化学平衡的有关计算——“三段式”分析法
1．模式 mA（g）＋nB（g）
pC（g）＋qD（g）
起始量ab00
变化量mxnxpxqx
平衡量a－mxb－nxpxqx
对于反应物：
平衡时的相关量＝起始量－变化量，n（平）＝n（始）－n（变）
对于生成物：
平衡时的相关量＝起始量＋变化量，n（平）＝n（始）＋n（变）
2．基本解题思路
（1）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）解答题设问题：
明确了“始”、“变”、“平”三个量的具体数值，再根据相应关系求反应物转化率、混合气体的密度、平均相对分子质量等，给出题目答案。
1. 在常压和500℃时把O2和SO2按1∶2体积比混合，如果混合前O2为10mol，平衡混合气体中SO3占总体积的91%。
求：
（1）平衡时有多少摩尔O2?
（2）混合气体中SO2占总体积的体积分数是多少？
（3）SO2的转化率是多少？
2. 在某温度下，将H2和I2各0.10mol的气态混合物充入10L的密闭容器中充分反应，达到平衡后，测得c（H2）＝0.0080mol·L－1。
（1）求该反应的平衡常数。
（2）在上述温度下，该容器中若通入H2和I2蒸气各0.20mol，试求达到化学平衡状态时各物质的浓度及H2的转化率。
【达标自测】
1．关于平衡常数K，下列说法中正确的是（ ）
A．K越大，反应速率越大
B．对任一给定的可逆反应，温度升高，K值增大
C．对可逆反应，K值越大，反应物的转化率越高
D．加入催化剂或增大反应物浓度，K值将增大
2．关于化学平衡常数的叙述中，正确的是（ ）
A．只与化学反应本身和温度有关
B．只与反应的温度有关
C．与化学反应本身和温度有关，并且会受到起始浓度的影响
D．只与化学反应本身有关，与其他任何条件无关的一个不变的常数
3．2000K时，反应CO（g）＋
O2（g）
CO2（g）的平衡常数为K，则相同温度下反应2CO2（g）
2CO（g）＋O2（g）的平衡常数K′为（ ）
A.
B．K2C.
D.
4．在相同的温度下，已知反应：
①N2（g）＋O2（g）
2NO（g）的平衡常数K＝3.84×10－31；②2SO2（g）＋O2（g）
2SO3（g）的平衡常数K＝3.10×1026L·mol－1。
则在该温度下，两个化学反应的反应程度之间的关系为（ ）
A．①>②B．①<②
C．①＝②D．不能确定
5．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）＝0.5mol·L－1，c（HI）＝4mol·L－1，则此温度下反应①的平衡常数（单位：
mol2·L－2）为（ ）
A．9B．16C．20D．25
6．已知448℃反应H2（g）＋I2（g）
2HI（g）的平衡常数是49，则
H2（g）＋
I2（g）
HI（g）在该温度下的平衡常数是（ ）
A．1/49B．2401C．7D．1/7
7．1000K时反应C（s）＋2H2（g）
CH4（g）的K＝8.28×107L·mol－1，当各气体物质的量浓度分别为H2：
0.7mol·L－1，CH4：
0.2mol·L－1时，上述反应（ ）
A．正向移动B．逆向移动
C．达到平衡D．不一定
8．在一定温度下，反应
H2（g）＋
X2（g）
HX（g）的平衡常数为10。
若将1.0mol的HX（g）通入体积为1.0L的密闭容器中，在该温度时HX（g）的最大分解率接近于（ ）
A．5%B．17%C．25%D．33%
9．一定条件下，合成氨反应达到平衡时，测得混合气体中氨气的体积分数为20.0%，与反应前的体积相比，反应后体积缩小的百分率是（ ）
A．16.7%B．20.0%
C．80.0%D．83.3%
10.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：
t℃
700
800
830
1000
1200
K
0.6
0.9
1.0
1.7
2.6
回答下列问题：
（1）该反应的化学平衡常数表达式为K＝______________________________________。
（2）该反应为__________反应（选填“吸热”、“放热”）。
（3）能判断该反应已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________℃。
11．下列反应在210℃时达到平衡：
①PCl5（g）
PCl3（g）＋Cl2（g） ΔH>0，K＝1mol·L－1
②CO（g）＋Cl2（g）
COCl2（g） ΔH<0，K＝5×104L·mol－1
③COCl2（g）
CO（g）＋Cl2（g）
（1）根据反应①的平衡常数K的表达式，下列等式必定成立的是________。
A．c（PCl5）＝c（PCl3）＝c（Cl2）＝1
B．c（PCl5）＝c（PCl3）c（Cl2）＝1
C．c（PCl5）＝c（PCl3）c（Cl2）
反应②和反应③的平衡常数K表达式________（填“相同”或“不同”）。
（2）降低Cl2浓度，反应③的K值________（填“增大”、“减小”或“不变”）。
（3）要使反应①和反应②的K值相等，应采取的措施是________。
A．反应①、②同时升温
B．反应①、②同时降温
C．反应①降温，反应②维持210℃
12．对可逆反应aA（g）＋bB（g）
cC（g）＋dD（g），达到平衡时，各物质的物质的量浓度应满足以下关系：
＝K，K为一常数，称为化学平衡常数，其反应的K值只与温度有关，现有反应：
CO（g）＋H2O（g）
CO2（g）＋H2（g） ΔH<0，在850℃时，K＝1。
（1）若升高温度到950℃，达到平衡K________（填“大于”、“小于”或“等于”）1。
（2）850℃时，若向一容积可变的密闭容器中同时充入1.0molCO,3.0molH2O,1.0molCO2和xmolH2，则：
①当x＝5.0时，上述平衡向________（填“正反应”或“逆反应”）方向移动。
②若要使上述反应开始时向正反应方向进行，则x应满足的条件是__________。
13．高炉炼铁中发生的基本反应之一如下：
FeO（s）＋CO（g）
Fe（s）＋CO2（g） ΔH>0
其平衡常数可表示为K＝c（CO2）/c（CO），已知1100℃时K＝0.263，且化学平衡常数只与温度有关，不随浓度和压强的变化而变化。
（1）温度升高，化学平衡移动后达到新的平衡，高炉内CO2和CO的体积比值________________，平衡常数K值______________（均填“增大”、“减小”或“不变”）。
（2）1100℃时测得高炉中c（CO2）＝0.025mol·L－1，c（CO）＝0.1mol·L－1，在这种情况下，该反应是否处于化学平衡状态________（填“是”或“否”）。
此时，化学反应速率是v正__________v逆（填“大于”、“小于”或“等于”），其原因是___________________。
14．在一个容积为500mL的密闭容器中，充入5molH2和2molCO。
在一定温度和一定压强下，发生如下反应：
2H2（g）＋CO（g）
CH3OH（g），经过5min后达到平衡状态。
若此时测得CH3OH蒸气的浓度为2mol·L－1，求：
（1）以H2的浓度变化表示的该反应的速率。
（2）达平衡时CO的转化率。
（3）该温度下的K。
参考答案
【预习思考选题】
1．
（1）一定温度 化学平衡 浓度幂之积 浓度幂之积 K
（2）
（3）温度 浓度变化 （4）越大 越大 完全 越大 不完全 越小 K>105
2．D [平衡常数是生成物浓度幂之积与反应物浓度幂之积的比值，但固体浓度视为1，不写入常数计算式中。
]
3.
×100%
4．不一定。
平衡正向移动时反应物的转化率如何变化，要根据具体反应及引起平衡移动的原因而定。
如对于反应N2（g）＋3H2（g）
2NH3（g），若增大压强，平衡正向移动，反应物转化率都增大，若
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