視頻標簽：化學平衡常數

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視頻課題：選修4化學反應原理第二章第三節化學平衡常數_廣東省 - 汕頭

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選修4化學反應原理第二章第三節化學平衡常數_廣東省 - 汕頭

學平衡常數（教案） 
 
教學目標：1、知道化學平衡常數的涵義 
2、運用化學平衡常數對化學反應進行的程度判斷 3、運用化學平衡常數進行計算，轉化率的計算 
教學重點：理解影響化學平衡常數的因素，平衡常數表達式的書寫 教學難點：運用“三段式”進行化學平衡常數計算，轉化率的計算 
【引入】在上節課的學習當中，我們知道一個可逆反應在同一物質正逆速率相等的時候就能達到一個動態平衡，這樣的平衡狀態在化學世界里隨處可見，科學家就利用以甲醇為原料的可逆反應來生產汽油，這個反應的平衡常數很大，你知道化學平衡常數有什么作用嗎？怎樣才能讓一個平衡朝我們希望的方向去移動？ 環節一： 【問題情境】 知識信息： 
備受國內煤化工產業界關注的第一套15萬噸/年低壓聯醇裝置已順利建成投產。該套裝置由于采用了具有自主知識產權的多項專利技術，具有運行穩定、化學平衡常數大等特點。 
【設計意圖】創設問題情境，引發學生思考，并引入本節課的內容，和最后結尾的問題解決相互呼應。 環節二： 【分析問題】 一，什么是平衡常數？ 
【設計意圖】拋出問題一，讓學生根據所觀察的結果，自行得出結論，并拓展平衡常數的內涵，完成平衡常數表達式的提出。 
【學生活動1】觀察分析P29圖表中的實驗數據，你能得出哪些結論？ 
  (1) 溫度不變時，C2
(HI)/ C(H2) ·C(I2)為 一個常數              ，用K表示。 (2) 常數K與反應的起始 濃度大小               無關。                        (3) 常數K 與正向建立平衡還是逆向建立平衡             無關。 【教師活動】提問學生，全班性回答問題。[來源:學科網ZXXK]
 
1、平衡常數的定義和公式：     
（1）定義：在一定溫度時，當一個可逆反應達到平衡狀態時，  生成物濃度冪之積                 與   反應物濃度冪之積的  比值是一個常數，這個常數稱為化學平衡常數簡稱平衡常數。 
 
                    
             
                    
                            （2）表達式：                            （以aA(g)+bB(g)    cC(g)+ dD(g)為例） 
單位：各物質的濃度單位為mol·L-1
時，K稱為標準平衡常數，可不寫單位。 
【過渡】教師引導：那平衡常數在書寫的時候有什么規則需要遵守的嗎？在速率的影響因素中，我們學過，純液體和純固體的濃度其實在反應中并不會發生變化，因而在平衡常數的表達中，我們也能發現這樣的規律。 （3）平衡常數的書寫： 
規則1：  如果反應中有 純液體或純固體                  參加或生成，它們的濃度（可看作“1”）不寫在平衡關系式中。 
【過渡】現在我們來練習以下三道可逆反應在平衡時的平衡常數表達式。 練習1寫出下表中各反應的平衡常數表達式 
  化學反應 
K表達式 
1 1/2N2(g)+ 3/2H2(g)     NH3(g) K1= 2 N2(g)+ 3 H2(g)    2NH3(g) K2= 3 
 2NH3(g)     N2(g)+ 3H2 (g) 
K3= 
【引導】學生寫出K后就會發現其中存在一定的規律，趁熱打鐵讓學生回答它們之間的關系。 
規則2:  同一化學反應，可以用不同的化學反應方程式來表示，每個化學方程式都有自己的化學計量數及相應的  平衡常數              。 
【過渡】那學習了平衡常數之后，對我們學習一個平衡反應的本質有什么指導意義呢？ 二，平衡常數有何作用？ 
【活動2】分析鹵化氫生成的平衡常數，結合它們反應的難度，得出結論。 
             化學方程式              平衡常數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 
2、意義：K值越大，表示反應進行得越  完全 ；K值越小，表示反應進行得越 不 完全 【設計意圖】通過實際數據，結合元素周期律的知識，學生能自行得到知識，從感性數據認知上升到理性知識歸納。 
 
                    
             
                    
                            【深化】因而，選擇一個平衡常數大的反應，對我們的工業生產可是非常重要的。那對于一個可逆反應來說，平衡常數會不會發生改變呢？我們通過下面表格的數據來看一看吧。 三，平衡常數一般受什么因素的影響？ 
【活動3】分析下列數據，你覺得平衡常數一般受什么因素的影響？是如何影響的？ 已知：N2O4(g)     2NO2（g） △Ｈ> 0（吸熱反應），為探究化學平衡常數的影響因素，科學家設計并進行了嚴密的實驗，在298K、333K時分別測得下表中的數據： 分析表中數據，說明K值 會隨溫度的改變而改變。                                        【設計意圖】學生通過數據能直觀得出 3、影響因素： 
（1）化學平衡常數隨溫度 改變     
（2）化學平衡常數只是  溫度      的函數，溫度不變，化學平衡常數  不變       。 四，平衡常數如何用三段式計算？ 
【活動4】例1、在某溫度下，將H2和I2各0.10mol的氣態混合物充入10L的密閉容器中，充分反應達到平衡后，測得C（H2）=0.008mol/L （1）求該反應的平衡常數。 
（2）在上述溫度下，該容器中若通入H2和I2各0.2mol，試求達到平衡時各物質的濃度。         
例2、在密閉容器中，將2.0molCO和10molH2O混合加熱到800℃，達到下列平衡： 
溫度（K）
[來源學科網]
 
初始濃度（mol/L） 平衡濃度（mol/L） 
K
[來源:Z#xx#k.Com]
 
c0(N2O4) c0(NO2) C(N2O4) C(NO2) 298 0.050 0 0.02175 0.05650 0.15  333 
0.050 
0 
0.00488 
0.0901 
1.67  
 
                    
             
                    
                                    CO(g) +H2O(g)      CO2 (g) +H2 (g)     K=1.0    求CO轉化為CO2的轉化率。     
【練習2】298K時，向某密閉容器中充入N2、O2發生反應 N2(g) + O2(g)       2NO(g) 達到平衡。 
①寫出該反應的平衡常數表達式              ； 
②若298K時，K=1×10-30，若保持溫度不變，測得某一時刻，N2、O2、NO濃度分別為10mol/L、10mol/L、1×10-5mol/L，此時該反應是否達到平衡狀態？若要達到平衡，反應應向       方向進行，為什么？ 
四、如何從平衡常數看出反應方向？ 
判斷正在進行的可逆反應是否平衡及反應向何方向進行：對于可逆反應：            m A(g)+ n B(g)       p C(g)+ q D(g)， 
在一定溫度下的任意時刻，反應物的濃度和生成物的濃度有如下關系： Qc=Cp(C)·Cq(D)/Cm(A)·Cn(B)       該反應的濃度商 
    Qc＜K ，反應向                   進行；     Qc＝K ，反應處于平衡狀態； 
    Qc＞K ，反應向                   進行。 
五、根據上面所學關系，你能嘗試讓一個達到平衡的可逆反應再次發生移動嗎？ 【活動5】展開討論，把你能想到的讓一個平衡移動的方法寫下來。   
___________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________ 【解決問題】 
當我們希望反應移動往正反應方向的時候，我們應該如何去做？ 1，K越__________越好。 
2，反應物濃度_________________ 
3，對應生成物濃度_________________________ 4，如果有氣體參與，還可以___________ 
5，針對具體反應的熱效應，還可以______________ 【鞏固練習】 
 
                    
             
                    
                            1、下列關于化學平衡常數的說法中錯誤的是   
A．某特定反應的平衡常數僅是溫度的函數    B．催化劑不能改變平衡常數的大小 C．平衡常數發生變化，化學平衡必發生移動  D．化學平衡移動時，平衡常數必改變 2、下列數據是一些反應的平衡常數，試判斷那個反應進行的最接近完全              A．K=1              B．K=1010            C．K=10ˉ1                 D．K=10ˉ7 3、已知一氧化碳與水蒸氣的反應為CO  + H2O(g) 
 CO2  +  H2  
在427℃時的平衡常數是9.4。如果反應開始時，一氧化碳和水蒸氣的濃度都是0.01mol/L，計算一氧化碳在此反應條件下的轉化率。    
4、對于反應2SO2(g)+ O2(g) 
 2SO3(g) ,若在一定溫度下，將初始濃度為0.4mol/L的
SO2(g)和1.0mol /L的O2(g)混合注入一密閉容器中，當達到平衡狀態時，測得容器中SO2(g)的轉化率為80%，試求在該溫度下，（1）此反應的平衡常數（2）求SO2(g)、O2(g)、 SO3(g)的平衡濃度。
化學平衡常數（學案）

教學目標：1、知道化學平衡常數的涵義

2、運用化學平衡常數對化學反應進行的程度判斷

3、運用化學平衡常數進行計算，轉化率的計算

教學重點：理解影響化學平衡常數的因素，平衡常數表達式的

書寫

教學難點：運用“三段式”進行化學平衡常數計算，轉化率的計算

【問題情境】
知識信息：
備受國內煤化工產業界關注的第一套15萬噸/年低壓聯醇裝置已順利建成投產。該套裝置由于采用了具有自主知識產權的多項專利技術，具有運行穩定、化學平衡常數大等特點。你知道化學平衡常數有什么作用嗎？怎樣才能讓一個平衡發生移動呢？
【分析問題】
一，什么是平衡常數？
【活動1】觀察分析P₂₉圖表中的實驗數據，你能得出哪些結論？
  (1) 溫度不變時，C²(HI)/ C(H₂) ·C(I₂)為               ，用K表示。
(2) 常數K與反應的起始                無關。                      
(3) 常數K與平衡建立的              無關。[來源:學科網ZXXK]
1、平衡常數的定義和公式：   
（1）定義：在一定溫度時，當一個可逆反應達到平衡狀態時，                   與         
                   比值是一個常數，這個常數稱為化學平衡常數簡稱平衡常數。
（2）表達式：                            （以aA(g)+bB(g)    cC(g)+ dD(g)為例）
單位：各物質的濃度單位為mol·L^-1時，K稱為標準平衡常數，可不寫單位。
（3）平衡常數的書寫：
規則1：  如果反應中有                   參加或生成，它們的濃度（可看作“1”）不寫在平衡關系式中。
練習1寫出下表中各反應的平衡常數表達式
 
 

	化學反應	K表達式
1	1/2N2(g)+ 3/2H2(g)     NH3(g)	K1=
2	N2(g)+ 3 H2(g)    2NH3(g)	K2=
3	2NH3(g)     N2(g)+ 3H2 (g) (g)H2(g)	K3=

總結：  ①K₁與K₂的關系：         ；（填寫表達式，下同）
②K₃與K₂的關系：          。
規則2:  同一化學反應，可以用不同的化學反應方程式來表示，每個化學方程式都有自己的化學計量數及相應的                。
二，平衡常數有何作用？
【活動2】析鹵化氫生成的平衡常數，結合它們反應的難度，得出結論。

化學方程式	平衡常數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

2、意義：K值越大，表示反應進行得越         ；K值越小，表示反應進行得越     完全三，平衡常數一般受什么因素的影響？
【活動3】分析下列數據，你覺得平衡常數一般受什么因素的影響？是如何影響的？
已知：N₂O₄(g)     2NO₂（g） △Ｈ> 0（吸熱反應），為探究化學平衡常數的影響因素，科學家設計并進行了嚴密的實驗，在298K、333K時分別測得下表中的數據：

溫度（K）[來源:學科網]	初始濃度（mol/L）		平衡濃度（mol/L）		K[來源:Z#xx#k.Com]
	c0(N2O4)	c0(NO2)	C(N2O4)	C(NO2)
298	0.050	0	0.02175	0.05650	0.15
333	0.050	0	0.00488	0.0901	1.67

分析表中數據，說明K值隨溫度的變化關系：                                       
實驗探究：N₂(g)+ 3 H₂(g)     2NH₃(g)，△Ｈ< 0（放熱反應）的平衡常數

T/K	373	473	573	673	773
平衡常數K	3.35×109	1.00×107	2.45×105	1.88×104	2.99×103

分析表中數據，說明K值隨溫度的變化關系：                                       
3、影響因素：
（1）化學平衡常數隨溫度變化的規律：吸熱反應：              放熱反應：               
（2）化學平衡常數只是        的函數，溫度不變，化學平衡常數         。
四，平衡常數如何用三段式計算？
【活動4】例1、在某溫度下，將H₂和I₂各0.10mol的氣態混合物充入10L的密閉容器中，充分反應達到平衡后，測得C（H₂）=0.008mol/L
（1）求該反應的平衡常數。
（2）在上述溫度下，該容器中若通入H₂和I₂各0.2mol，試求達到平衡時各物質的濃度。
 
 
 
 
 
 
 
 
例2、在密閉容器中，將2.0molCO和10molH₂O混合加熱到800℃，達到下列平衡：
        CO(g) +H₂O(g)      CO₂ (g) +H₂ (g)     K=1.0
   求CO轉化為CO₂的轉化率。
 
 
 
 
【練習2】298K時，向某密閉容器中充入N₂、O₂發生反應 N₂(g) + O₂(g)       2NO(g) 達到平衡。
①寫出該反應的平衡常數表達式              ；
②若298K時，K=1×10^-30，若保持溫度不變，測得某一時刻，N₂、O₂、NO濃度分別為10mol/L、10mol/L、1×10^-5mol/L，此時該反應是否達到平衡狀態？若要達到平衡，反應應向       方向進行，為什么？
四、如何從平衡常數看出反應方向？
判斷正在進行的可逆反應是否平衡及反應向何方向進行：對于可逆反應：
           m A(g)+ n B(g)       p C(g)+ q D(g)，
在一定溫度下的任意時刻，反應物的濃度和生成物的濃度有如下關系：
Qc=C^p(C)·C^q(D)/C^m(A)·Cⁿ(B)     
該反應的濃度商
    Qc＜K ，反應向                   進行；
    Qc＝K ，反應處于平衡狀態；
    Qc＞K ，反應向                   進行。
五、根據上面所學關系，你能嘗試讓一個達到平衡的可逆反應再次發生移動嗎？
【活動5】展開討論，把你能想到的讓一個平衡移動的方法寫下來。
 
 
___________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
【解決問題】
當我們希望反應移動往正反應方向的時候，我們應該如何去做？
1，K越__________越好。
2，反應物濃度_________________
3，對應生成物濃度_________________________
4，如果有氣體參與，還可以___________
5，針對具體反應的熱效應，還可以______________
【鞏固練習】
1、下列關于化學平衡常數的說法中錯誤的是 
A．某特定反應的平衡常數僅是溫度的函數    B．催化劑不能改變平衡常數的大小
C．平衡常數發生變化，化學平衡必發生移動 　D．化學平衡移動時，平衡常數必改變
2、下列數據是一些反應的平衡常數，試判斷那個反應進行的最接近完全            
A．K=1              B．K=10¹⁰            C．K=10ˉ¹                 D．K=10ˉ⁷
3、已知一氧化碳與水蒸氣的反應為CO  + H₂O(g)  CO₂  +  H₂
在427℃時的平衡常數是9.4。如果反應開始時，一氧化碳和水蒸氣的濃度都是0.01mol/L，計算一氧化碳在此反應條件下的轉化率。
4、對于反應2SO₂(g)+ O₂(g)  2SO₃(g) ,若在一定溫度下，將初始濃度為0.4mol/L的SO₂(g)和1.0mol /L的O₂(g)混合注入一密閉容器中，當達到平衡狀態時，測得容器中SO₂(g)的轉化率為80%，試求在該溫度下，（1）此反應的平衡常數（2）求SO₂(g)、O₂(g)、 SO₃(g)的平衡濃度。
 

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