2024-2025學(xué)年新教材高中化學(xué)第2章化學(xué)反應(yīng)速率與化學(xué)平衡第2節(jié)微專題3化學(xué)平衡常數(shù)的應(yīng)用方向教案新人教版選擇性必修第一冊

PAGE3-微專題3化學(xué)平衡常數(shù)的應(yīng)用方向[微點(diǎn)突破]1．考查化學(xué)平衡常數(shù)(K)的計算方法——三段式法三段式法就是依據(jù)化學(xué)方程式列出各物質(zhì)的起始量、變更量和平衡量，然后依據(jù)已知條件建立代數(shù)等式而進(jìn)行解題的一種方法。這是解答化學(xué)平衡計算題的一種“萬能方法”，只要已知起始量和轉(zhuǎn)化率就可用平衡模式法解題。對于反應(yīng)前后氣體體積變更的反應(yīng)，假如已知反應(yīng)前氣體的總物質(zhì)的量與反應(yīng)后氣體的總物質(zhì)的量的差值，也可用差量法解題?！镜淅?】在1.5L的密閉容器中通入2molN2和3molH2，混合氣體在肯定溫度下發(fā)生反應(yīng)。達(dá)到平衡時，容器內(nèi)壓強(qiáng)為反應(yīng)起先時的0.8，則該反應(yīng)的化學(xué)平衡常數(shù)約為()A．0.34 B．0.64C．0.44 D．0.54C[定T、V的狀況下，壓強(qiáng)之比等于物質(zhì)的量之比，設(shè)N2轉(zhuǎn)化xmol，則N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)起始量/mol2 30轉(zhuǎn)化量/molx 3x2x平衡量/mol2－x 3－3x2xeq\f(p平,p始)＝eq\f(n平,n始)＝eq\f(5－2x,5)＝eq\f(0.8,1)，解得x＝0.5，則K＝eq\f(c2NH3,cN2·c3H2)＝eq\f(\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,1.5)))eq\s\up12(2),\f(1.5,1.5)×\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1.5,1.5)))eq\s\up12(3))＝eq\f(4,9)≈0.44。]2．考查利用K值變更推斷反應(yīng)的熱效應(yīng)其他條件不變時，若正反應(yīng)是吸熱反應(yīng)，由于上升(或降低)溫度時平衡向正(或逆)反應(yīng)方向移動，K值增大(或減小)；若正反應(yīng)是放熱反應(yīng)，由于上升(或降低)溫度時平衡向逆(或正)反應(yīng)方向移動，K值減小(或增加)；所以溫度上升時平衡常數(shù)可能增大，也可能減小，但不會不變?！镜淅?】高爐煉鐵過程中發(fā)生的主要反應(yīng)為eq\f(1,3)Fe2O3(s)＋CO(g)eq\f(2,3)Fe(s)＋CO2(g)。已知該反應(yīng)在不同溫度下的平衡常數(shù)如下：溫度/℃100011501300平衡常數(shù)4.03.73.5該反應(yīng)的平衡常數(shù)表達(dá)式K＝__________，ΔH________0(填“＞”“＜”或“＝”)。[解析]因Fe和Fe2O3都為固體，不能代入平衡常數(shù)的表達(dá)式，所以K＝eq\f(cCO2,cCO)，由表中數(shù)據(jù)知，溫度上升，平衡常數(shù)減小，說明平衡向左移動，故ΔH＜0。[答案]eq\f(cCO2,cCO)＜3．考查可逆反應(yīng)是否達(dá)到平衡狀態(tài)及反應(yīng)方向的推斷在溫度肯定的條件下，推斷一個化學(xué)反應(yīng)是否達(dá)到平衡的依據(jù)是：計算出來某一時刻該反應(yīng)的濃度商Q，將其與平衡常數(shù)K進(jìn)行比較，假如二者相等，則說明反應(yīng)已達(dá)到平衡狀態(tài)，否則該反應(yīng)處于非平衡狀態(tài)。假如反應(yīng)中有固體或純液體參與，則它們的濃度不列入平衡常數(shù)表達(dá)式中，一般步驟為設(shè)任一時刻的濃度商(即同樣應(yīng)用K的計算式，但為某一時刻的)為Q，若Q＝K，說明反應(yīng)平衡；Q>K，說明反應(yīng)向逆向進(jìn)行；Q<K，說明反應(yīng)向正向進(jìn)行。【典例3】在肯定體積的密閉容器中，進(jìn)行如下化學(xué)反應(yīng)：CO2(g)＋H2(g)CO(g)＋H2O(g)，其化學(xué)平衡常數(shù)K和溫度t的關(guān)系如表所示：t/℃70080083010001200K0.60.91.01.72.6在800℃時，發(fā)生上述反應(yīng)，某一時刻測得容器內(nèi)各物質(zhì)的濃度分別為c(CO2)為2mol·L－1，c(H2)為1.5mol·L－1，c(CO)為1mol·L－1，c(H2O)為3mol·L－1，則下一時刻，反應(yīng)向________(填“正向”或“逆向”)進(jìn)行。[解析]推斷反應(yīng)進(jìn)行的方向時，可依據(jù)Q與K的大小關(guān)系進(jìn)行推斷，此時刻下，Q＝eq\f(cCO·cH2O,cCO2·cH2)＝eq\f(1mol·L－1×3mol·L－1,2mol·L－1×1.5mol·L－1)＝1>0.9，所以反應(yīng)向逆反應(yīng)方向進(jìn)行。[答案]逆向4．考查利用K計算平衡濃度和反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率依據(jù)起始濃度(或平衡濃度)和平衡常數(shù)可以計算平衡濃度(或起始濃度)，從而計算反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率。對于反應(yīng)：aA＋bBcC＋dD，反應(yīng)物A的轉(zhuǎn)化率可以表示為α(A)＝eq\f(A的初始濃度－A的平衡濃度,A的初始濃度)×100%＝eq\f(c0A－cA,c0A)×100%＝eq\f(反應(yīng)物轉(zhuǎn)化的物質(zhì)的量或濃度,反應(yīng)物起始的物質(zhì)的量或濃度)×100%。【典例4】可逆反應(yīng)CO(g)＋H2O(g)CO2(g)＋H2(g)在密閉容器中建立了平衡。當(dāng)溫度為749K時，K＝eq\f(9,4)，問：(1)當(dāng)CO和H2O的起始濃度為2mol·L－1時，CO的轉(zhuǎn)化率為________。(2)當(dāng)CO的起始濃度仍為2mol·L－1，H2O的起始濃度為6mol·L－1時，CO的轉(zhuǎn)化率為________。[解析](1)設(shè)CO的轉(zhuǎn)化量為x，CO(g)＋H2O(g)CO2(g)＋H2(g)起始/(mol·L－1)2 2 0 0轉(zhuǎn)化/(mol·L－1)x x x x平衡/(mol·L－1)2－x 2－x x xK＝eq\f(x2,2－x2)＝eq\f(9,4)＝解得：x＝1.2，CO的轉(zhuǎn)化率：eq\f(1.2mol·L－1,2mol·L－1)×100%＝60%。(2)設(shè)CO的轉(zhuǎn)化量為y，CO(g)＋H2O(g)CO2(g)＋H2(g)起始/(mol·L－1)2 6 0 0轉(zhuǎn)化/(mol·L－1)y y y y平衡/(mol·L－1)2－y 6－y y yK＝eq\f(y2,2－y6－y)＝eq\f(9,4)，解得：y≈1.7CO的轉(zhuǎn)化率：eq\f(1.7mol·L－1,2mol·L－1)×100%＝85%。[答案](1)60%(2)85%[專題對練]1．某溫度下，向容積為2L的密閉反應(yīng)器中充入0.10molSO3，當(dāng)反應(yīng)器中的氣體壓強(qiáng)不再變更時，測得SO3的轉(zhuǎn)化率為20%，則該溫度下反應(yīng)2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g)的平衡常數(shù)為()A．3.2×103 B．1.6×103C．8.0×102 D．4.0×102A[2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g)c(始)/(mol·L－1)0 0 0.05c(變)/(mol·L－1)0.01 0.005 0.01c(平)/(mol·L－1)0.01 0.005 0.04K＝eq\f(c2SO3,c2SO2·cO2)＝3.2×103。]2．肯定條件下，將3molA和1molB兩種氣體混合于固定容積為2L的密閉容器中，發(fā)生如下反應(yīng)：3A(g)＋B(g)xC(g)＋2D(s)。2min末該反應(yīng)達(dá)到平衡，生成0.8molD，并測得C的濃度為0.2mol·L－1。下列推斷正確的是()A．該條件下此反應(yīng)的化學(xué)平衡常數(shù)約為0.91B．A的平均反應(yīng)速率為0.3mol·L－1·s－1C．B的轉(zhuǎn)化率為60%D．若混合氣體的密度不再變更時，該反應(yīng)不肯定達(dá)到平衡狀態(tài)A[平衡時，n(C)＝0.2mol·L－1×2L＝0.4mol，n(D)＝0.8mol，故n(C)∶n(D)＝1∶2，所以x＝1；平衡時A、B、C的濃度分別為0.9mol·L－1、0.3mol·L－1、0.2mol·L－1，則平衡常數(shù)K＝eq\f(0.2,0.93×0.3)≈0.91，A對；v(C)＝eq\f(0.2mol·L－1,2min)＝0.1mol·L－1·min