73化学平衡常数及反应进行的方向教学设计.docx

1、73化学平衡常数及反应进行的方向教学设计第七章 化学反应速率与化学平衡第3讲化学平衡常数及反应进行的方向主备人：一、复习内容及时间分配 本节课要学的内容是化学平衡常数及反应进行的方向，指的是在了解化学平衡常数含义的基础上，能够利用化学平衡常数进行简单计算，另外本节内容还需要学生掌握化学反应进行方向的判据并会进行简单计算。本讲计划用7节课进行复习，其中复习课5节课，作业及讲评2节课。二、教学目标1.了解化学平衡常数的含义，并能进行简单计算。2.了解化学反应的方向与化学反应的焓变与熵变的关系。3.掌握化学反应在一定条件下能否自发进行的判断依据，能够利用化学反应的焓变和熵变判断化学反应的方向。三、教

2、学重难点1、化学平衡及应用2、有关化学平衡的计算3、化学反应进行的方向四、教学过程设计第一部分、自学1、作业讲评2、考纲展示-学生用书P157（1）.了解化学平衡常数的含义，并能进行简单计算。（2）.了解化学反应的方向与化学反应的焓变与熵变的关系。（3）.掌握化学反应在一定条件下能否自发进行的判断依据，能够利用化学反应的焓变和熵变判断化学反应的方向。3、教材梳理（1）化学平衡及应用-学生用书P157（2）有关化学平衡的计算-学生用书P159（3）化学反应进行的方向-学生用书P1604、学生发现问题及相互探讨第二部分 本讲学习考 点 一化学平衡常数及应用问题一：化学平衡常数如何具体应用【设计意图

3、】让学生在了解化学平衡常数含义的基础上，能够利用化学平衡常数进行简单计算小问题1：化学平衡常数如何定义？一、化学平衡常数的概念在一定温度下，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，用符号K表示。小问题2：化学平衡常数的表达式？二、化学平衡常数的表达式对于反应mA(g)nB(g) pC(g)qD(g)，K(固体和纯液体的浓度视为常数，通常不计入平衡常数表达式中)。小问题3：化学平衡常数的意义？三、化学平衡常数的意义1K值越大，反应物的转化率越大，正反应进行的程度越大。2K只受温度影响，与反应物或生成物的浓度变化无关。3化学平衡常数是指某一具体反应的平衡常

4、数。小问题4：化学平衡常数有哪些应用？四、化学平衡常数的应用1判断、比较可逆反应进行的程度一般来说，一定温度下的一个具体的可逆反应：K值正反应进行的程度平衡时生成物浓度平衡时反应物浓度反应物转化率越大越大越大越小越高越小越小越小越大越低2.判断正在进行的可逆反应是否达到平衡或反应进行的方向对于可逆反应：mA(g)nB(g) pC(g)qD(g)，若浓度商Qc，则将浓度商和平衡常数作比较可判断可逆反应所处的状态。3判断可逆反应的热效应名师点拨(1)关于H2O的浓度问题稀水溶液中进行的反应，虽然H2O参与反应，但是H2O只作为溶剂，不能带入平衡常数表达式。如NH4ClH2O NH3H2OHCl的平

5、衡常数表达式为K。H2O的状态不是液态而是气态时，则需要带入平衡常数表达式。(2)K的大小只与温度有关，与反应物或生成物的起始浓度的大小无关。(3)带入平衡常数表达式的是平衡浓度，而不是任意时刻的浓度，更不能将物质的量带入。(4)同一化学反应，可以用不同的化学方程式表示，每个化学方程式都有自己的平衡常数表达式及相应的平衡常数。因此，要注意使用与反应方程式相对应的平衡常数。(2014高考海南卷)硝基苯甲酸乙酯在OH存在下发生水解反应：O2NC6H4COOC2H5OHO2NC6H4COOC2H5OH，两种反应物的初始浓度均为0.050 mol/L，15 C时测得：O2NC6H4COOC2H5的转化

6、率随时间变化的数据如表所示。回答下列问题：t/s0120180240330530600700800/%033.041.848.858.069.070.471.071.0(1)列式计算该反应在120180 s与180240 s区间的平均反应速率_、_；比较两者大小可得到的结论是_。(2)列式计算15 C时该反应的平衡常数：_。(3)为提高O2NC6H4COOC2H5的平衡转化率，除可适当控制反应温度外，还可以采取的措施有_(要求写出两条)。解析首先要清楚化学反应速率和化学平衡常数的定义、计算方法、影响化学反应平衡移动的因素，还会对题目提供的数据进行分析，找出规律，然后加以利用。(1)根据题意结合

7、表格的数据可知在120180 s内的反应速率是v7.3105 mol/(Ls)。在180240 s内的反应速率是v5.8105mol/(Ls)由反应速率的数值可以看出：随着反应的进行，反应物的浓度降低，反应速率减慢。(2)在15 C时该反应的平衡常数是K6.0。(3)为提高O2NC6H4COOC2H5的平衡转化率，除可适当控制反应温度外，还可以采取的措施有增加其它反应物浓度或减小生成物浓度。因此对该反应来说，可采取增大OH的浓度或移去产物的方法。答案(1)v 7.3105 mol/(Ls)；v5.8105mol/(Ls)随着反应的进行，反应物的浓度降低，反应速率减慢(2)K6.0(或K6.0)

8、(3)增加OH的浓度；移去产物对于化学反应：aA(g)bB(g) cC(g)dD(g)的任意状态，浓度商Qc。若QcK，则该反应向逆反应方向进行，v(正)v(逆)；若QK则该反应达平衡，v(正)v(逆)，若Qcv(逆)。1.(2015北京西城高三模拟)已知A(g)B(g) C(g)D(g)反应的平衡常数和温度的关系如下：温度/7008008301 0001 200平衡常数1.71.11.00.60.4回答下列问题：(1)该反应的平衡常数表达式K_，H_0(填“”或“”)；(2)830 时，向一个5 L的密闭容器中充入0.20 mol 的A和0.80 mol 的B，如反应初始6 s内A的平均反应

9、速率v(A)0.003 molL1s1，则6 s时c(A)_ molL1，C的物质的量为_mol；若反应经一段时间后，达到平衡时A的转化率为_，如果这时向该密闭容器中再充入1 mol 氩气，平衡时A的转化率为_；(3)判断该反应是否达到平衡的依据为_(填正确选项前的字母)；a压强不随时间改变b气体的密度不随时间改变cc(A)不随时间改变d单位时间里生成C和D的物质的量相等(4)1 200 时反应C(g)D(g) A(g)B(g)的平衡常数的值为_。解析：(1)由表中数据可知平衡常数随温度的升高而减小，因而H0。(2)6 s时，c(A)0.003 molL1s16 s0.022 molL1；根据

10、“三段式”及平衡常数K1.0，计算可得平衡时A的转化率；因反应前后气体的体积不变且容器容积固定，故加入的氩气不引起各物质浓度发生变化，平衡不移动，因而平衡时A的转化率不变。(4)1 200 时，反应C(g)D(g) A(g)B(g)的平衡常数K2.5。答案：(1)(2)0.0220.0980%80%(3)c(4)2.5【师生活动】1、教师引导学生解决问题，巡视了解学生对问题的解决情况2、学生对问题先进行独立思考，再合作探究，最后小组推出代表发言，小组内其它同学可以补充，其它小组同学可以反驳质疑反思归纳应用化学平衡常数时应注意的四个问题1化学平衡常数是在一定温度下一个反应本身固有的内在性质的定量

11、体现。2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。3反应物或生成物中有固体和纯液体存在时，其浓度可看作一个常数，而不计入平衡常数表达式中。4化学平衡常数是指某一具体反应的平衡常数。若反应方向改变，则平衡常数改变；若化学方程式中各物质的化学计量数等倍扩大或缩小，尽管是同一反应，平衡常数也会改变。考 点 二有关化学平衡的计算问题二：化学平衡计算有哪些方法和注意事项？【设计意图】让学生在了解化学平衡计算方法的基础上，能够进行简单计算小问题1：化学平衡计算中各量的关系？1分析三个量：起始量、变化量、平衡量。2明确三个关系(1)对于同一反应物，起始量变化量平衡量。(2)对于同一生成物，起始量

12、变化量平衡量。(3)各转化量之比等于各反应物的化学计量数之比。小问题2：化学平衡计算的方法？3计算方法：三段式法化学平衡计算模式：对以下反应mA(g)nB(g) pC(g)qD(g)，令A、B起始物质的量(mol)分别为a、b，达到平衡后，A的变化量为mx，容器容积为V L。mA(g)nB(g) pC(g)qD(g)起始量(mol) a b 0 0变化量(mol) mx nx px qx平衡量(mol) amx bnx px qx则有：(1)K。(2)c平(A) mol/L。(3)平(A)100%，平(A)平(B)。(4)(A)100%。(5)。(6) 混 g/L。(7) g/mol。名师点拨

13、有关化学平衡计算的三点注意事项(1)注意反应物和生成物的浓度关系：反应物：c(平)c(始)c(变)；生成物：c(平)c(始)c(变)。(2)利用混和r计算时要注意m总应为气体的质量，V应为反应容器的体积，n总应为气体的物质的量。(3)起始浓度、平衡浓度不一定呈现化学计量数之比，但物质之间是按化学计量数之比反应和生成的，故各物质的浓度变化之比一定等于化学计量数之比，这是计算的关键。(2015高考天津卷)某温度下，在2 L的密闭容器中，加入1 mol X(g)和2 mol Y(g)发生反应：X(g)mY(g)3Z(g)平衡时，X、Y、Z的体积分数分别为30%、60%、10%。在此平衡体系中加入1

14、mol Z(g)，再次达到平衡后，X、Y、Z的体积分数不变。下列叙述不正确的是()Am2B两次平衡的平衡常数相同CX与Y的平衡转化率之比为11D第二次平衡时，Z的浓度为0.4 molL1解析A根据再次加入1 mol Z(g)，平衡后，X、Y、Z的体积分数不变，可知该反应是一个反应前后气体分子数相等的反应，因此m2。B.由于温度没有变化，故两次平衡的平衡常数不变。C.因为是按照化学方程式中化学计量数之比充入的反应物，因此二者的平衡转化率相等。D.该反应前后气体分子数不变，因此反应后气体的物质的量与反应前一样，都为4 mol，而平衡后Z的体积分数为10%，故平衡时Z的物质的量为4 mol10%0.

15、4 mol，容器体积为2 L，则Z的浓度为0.2 molL1。答案D 2.在某温度下，向一个容积不变(设为V L)的密闭容器中通入2.5 mol CO和7.5 mol H2，发生CO(g)2H2(g) CH3OH(g)，达到平衡时CO的转化率为90%，则：此时容器内的压强为开始时的_倍；平衡常数为_。解析：CO(g) 2H2(g) CH3OH(g)始态(mol): 2.5 7.5 0反应(mol): 2.590% 2.590%2 2.590%终态(mol): 0.25 3 2.25压强之比等于气体的物质的量之比：0.55；KV2。答案：0.55V2【师生活动】1、教师引导学生解决问题，巡视了解

16、学生对问题的解决情况2、学生对问题先进行独立思考，再合作探究，最后小组推出代表发言，小组内其它同学可以补充，其它小组同学可以反驳质疑反思归纳1有关化学平衡的常见计算是化学平衡常数、物质的平衡浓度和平衡转化率之间的相关计算。2在进行有关化学平衡的“三段式”计算时，要注意，各物质的起始量、平衡量和转化量三者单位的统一。3凡是气体的压强变化、密度变化均必须转化为物质的量的变化或气体的体积变化才能进行相关计算。考 点 三化学反应进行的方向问题三：化学反应的方向如何判断？【设计意图】让学生在了解自发反应的基础上，能够进行简单判断小问题1：什么是自发过程？一、自发过程1含义在一定条件下，不需要借助外力作用

17、就能自动进行的过程。小问题2：自发过程有哪些特点？2特点(1)体系趋向于从高能状态转变为低能状态(体系对外部做功或放出热量)；(2)在密闭条件下，体系有从有序转变为无序的倾向性(无序体系更加稳定)。小问题3：如何判断化学反应进行的方向？二、化学反应方向的判据1焓判据放热过程中体系能量降低，HS(l)S(s)；反应前无气体，反应后有气体产生的过程；反应前后都有气体，但气体的物质的量增加的反应；(3)熵判据：体系的混乱度增大，S0，反应有自发进行的倾向。但有些熵减的过程也能自发进行，故只用熵变来判断反应方向也不全面。三、焓变、熵变与反应方向 在温度、压强一定的条件下，化学反应方向是反应的焓变和熵变

18、共同影响的结果，反应方向的复合判据为GHTS。当GHTS名师点拨(1)反应能否自发进行需综合考虑焓变和熵变对反应的影响。(2)化学反应方向的判据指出的仅仅是在一定条件下化学反应自发进行的趋势，并不能说明在该条件下反应一定能实际发生，还要考虑化学反应的快慢问题。(2015最新改编题)下列反应中，一定不能自发进行的是()A2KClO3(s)=2KCl(s)3O2(g)H78.03 kJ/molS1 110 J/(molK)BCO(g)=C(石墨，s)1/2O2(g)H110.5(kJ/mol)S89.36 C4Fe(OH)2(s)2H2O(l)O2(g)=4Fe(OH)3(s)HS280.1 DN

19、H4HCO3(s)CH3COOH(aq)=CO2(g)CH3COONH4(aq)H2O(l)H37.301 kJ/molS184.05 J/(molK)解析根据GHTS。当H0时，G0，S0，反应一定不能自发进行。答案B HSHTS反应情况永远是负值在任何温度下过程均自发进行永远是正值在任何温度下过程均非自发进行低温为正；高温为负低温时非自发；高温时自发低温为负；高温为正低温时自发；高温时非自发3.下列有关说法正确的是()ASO2(g)H2O(g)=H2SO3(l)，该过程熵值增大BSO2(g)=S(s)O2(g)H0，S0，该反应能自发进行CSO2(g)2H2S(g)=3S(s)2H2O(l

20、)H0，S0不能自发进行；C中是一个H0，S0的反应，由HTS可知，低温下能自发进行，C正确；D中K。【师生活动】1、教师引导学生解决问题，巡视了解学生对问题的解决情况2、学生对问题先进行独立思考，再合作探究，最后小组推出代表发言，小组内其它同学可以补充，其它小组同学可以反驳质疑反思归纳焓判据和熵判据能作为反应自发进行的一般判据，而由焓判据和熵判据组成的复合判据才是反应是否自发进行的根本判据：反应是否自发与温度有关，一般低温时焓变影响为主；高温时熵变影响为主。根据HTS可准确判断反应进行的方向。六、课后小结本讲重点考查：化学平衡的计算及化学反应进行的方向的判断。化学平衡的计算问题是近几年高考热

21、点内容，预测2016年的高考，结合化工生产综合考察化学平衡的计算会有所体现。第三部分 检学七、目标检测题组训练P305P306P308-P3091(2014高考上海卷)只改变一个影响因素，平衡常数K与化学平衡移动的关系叙述错误的是()AK值不变，平衡可能移动 BK值变化，平衡一定移动C平衡移动，K值可能不变 D平衡移动，K值一定变化解析：选D。平衡常数只与温度有关，但影响化学平衡的因素很多，温度、浓度、压强的改变均可以改变平衡状态。只要正逆反应速率不再相等，平衡状态就被破坏，从而达到新的平衡状态，温度不变平衡也可能发生移动，则K值不变，平衡可能移动，A正确；B.K值变化，说明反应的温度一定发生

22、了变化，由于任何反应均伴随能量变化，因此平衡一定移动，B正确；C.平衡移动，温度可能不变，因此K值可能不变，C正确；D.平衡移动，温度可能不变，因此K值不一定变化，D不正确，答案选D。2(2013高考重庆卷)将E和F加入密闭容器中，在一定条件下发生反应：E(g)F(s) 2G(g)。忽略固体体积，平衡时G的体积分数(%)随温度和压强的变化如下表所示：压强/MPa体积分数/%温度/1.02.03.081054.0ab915c75.0d1 000ef83.0bf915 、2.0 MPa时E的转化率为60%该反应的S0 K(1 000 )K(810 )上述中正确的有()A4个 B3个C2个 D1个解

23、析：选A。反应E(g)F(s) 2G(g)是气体分子数增大的反应，压强增大平衡逆向移动，故b75.0，故b0，正确。因为该反应正向吸热，升高温度平衡正向移动，平衡常数增大，故正确。3(2014高考山东卷节选)研究氮氧化物与悬浮在大气中海盐粒子的相互作用时，涉及如下反应：2NO2(g)NaCl(s) NaNO3(s)ClNO(g)K1H10()2NO(g)Cl2(g) 2ClNO(g)K2H2”、“1；平衡常数只是温度的函数，故由恒容条件改为恒压条件时平衡常数不变；要使平衡常数减小，平衡应逆向移动，因为反应()是放热反应，故应升高温度。答案：(1)(2)2.510275%不变升高温度4(2014高考新课标全国卷)在容积为1.00 L的容器中，通入一定量的N2O4，发生反应N2O4(g) 2NO2(g)，随温度升高，混合气体的颜色变深。回答下列问题：(1)反应的H_0(填“大于”或“小于”)；100 时，体系中各物质浓度随时间变化如上图所示。在060 s时段，反应速率v(N2O4)为_molL1s1；反应的平衡常数K1为_。(2)100 时达平衡后，改变反应温度为T，c(N2O4)以0.002 0 molL1s1的平均速率降低，经10 s又达到平衡。a：T1