人教版選修4 第2章第3節(jié) 化學平衡（第4課時） 學案.doc

第4課時化學平衡常數學習目標定位1.知道化學平衡常數的含義，會根據化學反應書寫化學平衡常數表達式。2.能夠利用化學平衡常數進行簡單的計算。一化學平衡常數1.no2、n2o4的相互轉化是一個可逆反應：2no2(g)n2o4(g)。在25 時，如果用不同起始濃度的no2或n2o4進行反應，平衡后得到以下實驗數據。(1)請根據表中已知數據填寫空格：起始濃度/moll1平衡濃度/moll1平衡濃度關系c(no2)c(n2o4)c(no2)c(n2o4)2.0010206.321036.841031.081.711023.0010208.001031.101021.381.7210202.001029.461031.531021.621.7110200.1002.281028.861023.891.70102請總結歸納平衡時反應物和生成物的物質的量濃度之間的定量關系：在一定溫度下，生成物平衡濃度與反應物平衡濃度的平方之比近似為一常數。(2)化學平衡常數概念：在一定溫度下，當一個可逆反應達到平衡狀態(tài)時，生成物濃度以化學計量數為指數的冪的乘積與反應物濃度以化學計量數為指數的冪的乘積的比值是一個常數。這個常數就是該反應的化學平衡常數(簡稱平衡常數，用k表示)。表達式：對于一般的可逆反應，ma(g)nb(g)pc(g)qd(g)，當在一定溫度下達到平衡時，k。2.下表為25 時，鹵化氫生成反應的平衡常數：化學方程式平衡常數kf2h22hf6.51095cl2h22hcl2.571033br2h22hbr1.911019i2h22hi8.67102請比較表中k值的相對大小，說明平衡常數的意義：(1)平衡常數的大小反映了化學反應進行的程度(也叫反應的限度)。k值越大，表示反應進行得越完全，反應物轉化率越大；k值越小，表示反應進行得越不完全，反應物轉化率越小。(2)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：ma(g)nb(g)pc(g)qd(g)，在一定的溫度下的任意時刻：k，反應向逆反應方向進行。3.下表為n2(g)3h2(g)2nh3(g)的平衡常數與溫度的關系：t/k373473573673773k3.351091.001072.451051.881042.99103由上表數據分析可知：(1)溫度升高，k值減小，則正反應為放熱反應(填“吸熱”或“放熱”)。(2)溫度升高，k值增大，則正反應為吸熱反應(填“吸熱”或“放熱”)。歸納總結1.化學平衡常數表達式的書寫(1)在平衡常數表達式中，水(液態(tài))的濃度、固體物質的濃度不寫。c(s)h2o(g)co(g)h2(g)k；feo(s)co(g)fe(s)co2(g)k。(2)化學平衡常數表達式與化學方程式的書寫方式有關。例如：n2(g)3h2(g)2nh3(g)的平衡常數為k1，n2(g)h2(g)nh3(g)的平衡常數為k2，nh3(g)n2(g)h2(g)的平衡常數為k3。寫出k1和k2的關系式：k1k；寫出k2和k3的關系式：k2k31；寫出k1和k3的關系式：k1k1。2.化學平衡常數的應用(1)判斷反應進行的方向qck反應逆向進行。(2)判斷反應的熱效應3.化學平衡常數的影響因素對于給定的反應，化學平衡常數只受溫度影響，與反應物或生成物的濃度變化無關。1.對于反應c(s)h2o(g)co(g)h2(g)h0，下列有關說法正確的是()a.平衡常數表達式為kb.增大體系壓強，平衡常數k不發(fā)生變化c.升高體系溫度，平衡常數k減小d.增加c(s)的量，平衡正向移動答案b解析固態(tài)濃度為“常數”，視為“1”，不需寫入平衡常數表達式，a項錯誤；k只與溫度有關，因此增大體系壓強，平衡常數k不發(fā)生變化，b項正確；升溫該反應正向進行，k增大，c項錯誤；增加c(s)的量，平衡不移動，d項錯誤。2.對于反應3fe(s)4h2o(g)fe3o4(s)4h2(g)的平衡常數，下列說法正確的是()a.kb.kc.增大c(h2o)或減小c(h2)，會使該反應平衡常數減小d.改變反應的溫度，平衡常數不一定變化答案b解析固體反應物或生成物，其濃度可視為常數，在平衡常數表達式中不寫，故a錯誤，b正確；化學平衡常數只與溫度有關，而與反應物、生成物的濃度變化無關，故增大c(h2o)或減小c(h2)，該反應的平衡常數不變，但溫度改變，平衡常數一定改變，故c、d錯誤。二化學平衡常數的有關計算1.已知可逆反應no2(g)so2(g)so3(g)no(g)h0。在一定條件下，將no2與so2以體積比12置于密閉容器中發(fā)生上述反應，達平衡時no2與so2的體積比為16，則平衡常數k是。解析設no2的物質的量為1 mol，則so2的物質的量為2 mol，參加反應的no2的物質的量為x mol。 no2(g)so2(g)so3(g)no(g)起始量(mol) 1 2 0 0轉化量(mol) x x x x平衡時(mol) 1x 2x x x由題意可知，解得x0.8。k。2.已知某個指定反應物的轉化率為100%(1)在某溫度下，將h2和i2各0.10 mol的氣體混合物充入10 l的密閉容器中，充分反應，達到下列平衡：h2(g)i2(g)2hi(g)，k0.25。則氫氣的轉化率是20%。解析設氫氣的轉化率為x。 h2(g) i2(g)2hi(g)起始濃度(moll1) 0.01 0.01 0變化濃度(moll1) 0.01x 0.01x 0.02x平衡濃度(moll1) 0.010.01x 0.010.01x 0.02xk0.25x20%。(2)在容積可變的密閉容器中，2 mol n2和8 mol h2在一定條件下發(fā)生反應，達到平衡時，h2的轉化率為25%，則平衡時氮氣的體積分數是15.4%。解析n2(g)3h2(g)2nh3(g)起始量(mol) 2 8 0轉化量(mol) 2 平衡時(mol) 6 所以平衡時氮氣的體積分數100%15.4%。歸納總結化學平衡的計算模式及解題思路(1)計算模式aa(g) bb(g) cc(g)dd(g)c(初)(moll1) n1 n2 0 0c(moll1) n1x n1x n1x n1xc(平)(moll1) n1(1x) n2n1x n1x n1x(2)解題思路巧設未知數：具體題目要具體分析，靈活設立，一般設某物質的轉化量為x。確定三個量：根據反應物、生成物及變化量的三者關系代入未知數確定平衡體系中各物質的起始量、變化量、平衡量并按(1)中“模式”列表。解題設問題：明確了“始”、“變”、“平”三個量的具體數值，再根據相應關系求平衡時某成分的濃度、反應物轉化率等，得出題目答案。3.某溫度下，向容積為1 l的密閉反應器中充入0.10 mol so3，當反應器中的氣體壓強不再變化時測得so3的轉化率為20%，則該溫度下反應2so2(g)o2(g)2so3(g)的平衡常數為()a.8.0102 b.1.6103 c.3.2103 d.4.0102答案b解析設生成的o2的物質的量為x mol， 2so3(g)2so2(g)o2(g)起始(mol) 0.10 0 0平衡(mol) 0.102x 2x x100%20%x0.01 molk所以逆反應的平衡常數為1 600，b正確。4.在830 k時，在密閉容器中發(fā)生下列可逆反應：co(g)h2o(g)co2(g)h2(g)h0。試回答下列問題：(1)若起始時c(co)2 moll1，c(h2o)3 moll1,4 s后達到平衡，此時co的轉化率為60%，則在該溫度下，該反應的平衡常數k_。用h2o表示的化學反應速率為_。(2)在相同溫度下，若起始時c(co)1 moll1，c(h2o)2 moll1，反應進行一段時間后，測得h2的濃度為0.5 moll1，則此時該反應是否達到平衡狀態(tài)_(填“是”或“否”)，此時v正_v逆(填“大于”、“小于”或“等于”)。(3)若降低溫度，該反應的k值將_。答案(1)10.3 moll1s1(2)否大于(3)增大解析(1) co(g)h2o(g)co2(g)h2(g)起始濃度(moll1)230 0變化濃度(moll1) 1.2 1.2 1.2 1.2平衡濃度(moll1) 0.8 1.8 1.2 1.2該反應的平衡常數k1，v(h2o)0.3 moll1s1。(2)反應進行到某時刻時，c(h2)c(co2)0.5 moll1，c(co)0.5 moll1，c(h2o)1.5 moll1，q0b.其他條件不變，升高溫度，溶液中c(i)減小c.該反應的平衡常數表達式為kd.25 時，向溶液中加入少量ki固體，平衡常數k大于689答案b解析根據題中提供的數據知溫度升高，平衡常數減小，則平衡向逆反應方向移動，逆反應為吸熱反應，故正反應為放熱反應，h0，a錯；其他條件不變，升高溫度，平衡向逆反應方向移動，溶液中c(i)減小，b對；該反應的平衡常數表達式為k，c錯；平衡常數只與溫度有關，25 時，向溶液中加入少量ki固體，雖然平衡向正方向移動，但平衡常數不變，d錯。5.硫酸生產中，so2催化氧化生成so3：2so2(g)o2(g)2so3(g)h”、“0b.恒溫恒容條件下，增大壓強，h2濃度一定減小c.升高溫度，逆反應速率減小d.該反應的化學方程式為coh2oco2h2答案a解析根據平衡常數表達式可得出該反應的化學方程式為co2h2高溫,coh2o；升高溫度，v正、v逆均增大，升高溫度，h2濃度減小，平衡正向移動，說明正反應是吸熱反應，h0；在恒溫恒容下，增大壓強的方法有多種，h2濃度變化不確定。題組2化學平衡常數及轉化率的計算6.在25 時，密閉容器中x、y、z三種氣體的初始濃度和平衡濃度如下表：物質xyz初始濃度/moll10.10.20平衡濃度/moll10.050.050.1下列說法錯誤的是()a.反應達到平衡時，x的轉化率為50%b.反應可表示為x3y2z，其平衡常數為1 600c.增大壓強使平衡向生成z的方向移動，平衡常數增大d.改變溫度可以改變此反應的平衡常數答案c 解析平衡常數只與溫度有關，增大壓強不可能使平衡常數增大。其他選項均為平衡中的基礎計算和基礎知識，關鍵是根據表中數據(0.10.05)(0.20.05)(0.10)132推導出：x3y2z。7.設反應fe(s)co2(g)feo(s)co(g)平衡常數為k1；fe(s)h2o(g)feo(s)h2(g)平衡常數為k2。測得在不同溫度下，k1、k2值如下：溫度/k1k25001.003.157001.472.269002.401.60根據以上信息判斷下列說法不正確的是()a.若500 時進行反應，則co2轉化率為50%b.900 進行反應h2(g)co2(g)h2o(g)co(g)，其平衡常數k31.50c.反應的焓變h0，反應的焓變h0.060答案c解析根據各物質的化學反應速率之比等于化學計量數之比，v(n)v(m)1.0103 moll1min1，a項錯誤；實驗中 x(g)y(g)m(g)n(g)c起始/moll1 0.01 0.040 0c轉化/moll1 0.008 0.008 0.008 0.008c平衡/moll1 0.002 0.032 0.008 0.008求得k1.0，b項錯誤；根據溫度相同，則k相等；實驗x(g)y(g) m(g) n(g)c起始/moll1 0.020.0300c轉化/moll1 c平衡/moll1 0.02 0.03 k1.0。求得a0.120，則x的轉化率100%60%，c項正確；實驗a0.120.0602，若的溫度為800 ，此時與為等效平衡，b0.060，但的溫度為900 ，則平衡逆向移動，b0.060，d項錯誤。9.某溫度下，在2 l的密閉容器中，加入1 mol x(g)和2 mol y(g)發(fā)生反應：x(g)my(g)3z(g)。平衡時，x、y、z的體積分數分別為30%、60%、10%。在此平衡體系中加入1 mol z(g)，再次達到平衡后，x、y、z的體積分數不變。下列敘述不正確的是()a.m2b.兩次平衡的平衡常數相同c.x與y的平衡轉化率之比為11d.第二次平衡時，z的濃度為0.4 moll1答案d解析在2 l的密閉容器中，反應達平衡時，各物質的體積分數之比等于各物質的物質的量之比，即平衡時，n(x)n(y)n(z)30%60%10%361。設第一次平衡時x消耗的物質的量為x，則x(g)my(g)3z(g)初始1 mol 2 mol 0轉化x mx 3x平衡 1 molx 2 molmx 3x則(1 molx)(2 molmx)3x361解得x0.1 mol、m2，由此可得，a項、c項正確；同理可得第二次平衡時，z的濃度為0.2 moll1，d項不正確；平衡常數只與溫度有關，兩次平衡反應溫度相同，故平衡常數相同，b項正確。10.在恒容密閉容器中，將co和h2s混合加熱并達到下列平衡：co(g)h2s(g)cos(g)h2(g)k0.1，反應前co物質的量為10 mol，平衡后co物質的量為8 mol。下列說法正確的是()a.升高溫度，h2s濃度增加，表明該反應為吸熱反應b.通入co后，正反應速率逐漸增大c.反應前h2s物質的量為7 mold.co的平衡轉化率為80%答案c解析co(g)h2s(g)cos(g)h2(g)起始10 molx mol0 0轉化 2 mol 2 mol 2 mol 2 mol平衡 8 mol (x2) mol 2 mol 2 mol設容器體積為v l，由k0.1可得k0.1，解得x7，c項正確；co的轉化率為100%20%；通入co后c(co)增大，v(co)增大之后逐漸減小，故b項不正確；升高溫度，c(h2s)增大，說明平衡向左移動，正反應為放熱反應，a項不正確。能力提升題11.(1)已知反應fe(s)co2(g)feo(s)co(g)h1，平衡常數為k1；反應fe(s)h2o(g)feo(s)h2(g)h2，平衡常數為k2。在不同溫度時k1、k2的值如下表：700 900 k11.472.15k22.381.67反應co2(g)h2(g)co(g)h2o(g)h，平衡常數為k，則h_(用h1和h2表示)，k_(用k1和k2表示)，且由上述計算可知，反應co2(g)h2(g)co(g)h2o(g)是_反應(填“吸熱”或“放熱”)。(2)一定溫度下，向某密閉容器中加入足量鐵粉并充入一定量的co2氣體，發(fā)生反應fe(s)co2(g)feo(s)co(g)h0，co2的濃度與時間的關系如圖所示：該條件下反應的平衡常數為_；若鐵粉足量，co2的起始濃度為2.0 mol l1，則平衡時co的濃度為_moll1。下列措施中能使平衡時增大的是_(填字母)。a.升高溫度 b.增大壓強c.再充入一定量的co2 d.再加入一定量鐵粉答案(1)h1h2吸熱(2)2.0a解析(1)目標反應可由上述兩個反應相減得到，即hh1h2，k，隨溫度升高，k1增大，k2減小，所以增大，平衡正向移動，正反應為吸熱反應。(2)平衡時c(co2)0.5 moll1，c(co)1 moll1，k2.0。設平衡時c(co)a moll1，則平衡時c(co2)(2.0a)moll1，則k2.0，解得a。升高溫度，平衡正向移動，a正確；增大壓強，平衡不移動，b錯誤；充入一定量的co2，其k值不變，值不變，c錯誤；加入鐵粉不影響平衡的移動，d錯誤。12.在某溫度下，將h2和i2各0.1 mol的氣態(tài)混合物充入10 l的密閉容器中，發(fā)生反應h2(g)i2(g)2hi(g)，連續(xù)測定c(i2)的變化，5 s 時測定c(i2)0.008 0 moll1并保持不變。則：(1)反應的平衡常數的表達式是k_。(2)此溫度下，平衡常數值為_。(3)若在此溫度下，在10 l的密閉容器充入0.2 mol hi氣體，達到平衡時，hi的轉化率為_。答案(1)(2)0.25(3)80%解析(2)c(i2)0.008 0 moll1c(h2)0.008 0 moll1c(hi)0.004 0 moll1k0.25。(3)設生成的h2的濃度為x moll1， 2hi(g)h2(g)i2(g)起始(moll1) 0.02 0 0平衡(moll1) 0.022x x xkx0.008(hi)100%80%。13.已知下列兩個反應：反應i2iih1反應ii2ih2反應的化學平衡常數k1與溫度的關系如表所示。t/515253550k11 100841689533409請回答下列問題：(1)若反應的化學平衡常數為k2，在相同溫度下，k1k2_。(2)反應的h1_0(填“”、“”或“”)，若采用升溫，則i2的溶解速率會_(填“加快”、“減慢”或“不變”)。(3)能判斷反應已達到平衡的依據是_(填字母)。a.容器中的壓強不再改變b.溶液的顏色不再改變c.i濃度不再變化d.正逆反應速率均為0(4)某溫度下，反應的化學平衡常數為800。在該溫度下，向甲、乙、丙三個容積相同的容器中分別加入i2和i，這兩種物質的起始濃度如下。起始濃度(moll1)甲乙丙c(i2)0.10.20.2c(i)0.20.10.2反應速率最快的是_(填“甲”、“乙”或“丙”，下同)，平衡時i2的轉化率最大的是_。答案(1)1(2)加快(3)bc(4)丙甲解析(1)正逆反應的平衡常數的乘積為1。(2)由表格可知，升溫化學平衡常數減小，則正反應為放熱反應，即h10，升溫i2的溶解速率會加快。(3)因為反應是在溶液中進行的，故其化學平衡不受壓強影響；溶液中只有i2有顏色，故顏色不再改變時反應達到平衡；i濃度不再變化，則為平衡狀態(tài)；達到化學平衡時正逆反應速率相等，但不等于0，故選bc。(4)濃度越大，化學反應速率越快，則丙最快；因為增大一種反應物濃度可