2018-2019版高中化學(xué) 專題2 化學(xué)反應(yīng)速率與化學(xué)平衡 第二單元 化學(xué)反應(yīng)的方向和限度 第3課時學(xué)案 蘇教版選修4.doc

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第3課時化學(xué)平衡常數(shù)學(xué)習目標定位1.了解化學(xué)平衡常數(shù)的含義，會根據(jù)化學(xué)反應(yīng)書寫化學(xué)平衡常數(shù)表達式。2.能夠利用化學(xué)平衡常數(shù)進行簡單的計算。一、化學(xué)平衡常數(shù)1.數(shù)據(jù)分析(1)NO2、N2O4的相互轉(zhuǎn)化是一個可逆反應(yīng)：2NO2(g)N2O4(g)。在25 時，如果用不同起始濃度的NO2或N2O4進行反應(yīng)，平衡后得到以下實驗數(shù)據(jù)。請根據(jù)表中已知數(shù)據(jù)填寫空格：起始濃度/molL1平衡濃度/molL1平衡濃度關(guān)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(2)根據(jù)上表數(shù)據(jù)，判斷正誤(正確的打“”，錯誤的打“”)一定濃度下，N2O4和NO2的平衡濃度相等()一定濃度下，N2O4與NO2的平衡濃度之比相等()一定濃度下，平衡時近似相等()2.化學(xué)平衡常數(shù)的概念與表達式(1)概念在一定溫度下，當一個可逆反應(yīng)達到化學(xué)平衡時，生成物濃度冪之積與反應(yīng)物濃度冪之積的比值是一個常數(shù)(簡稱平衡常數(shù))，用K表示。(2)表達式：對于一般的可逆反應(yīng)，mA(g)nB(g)pC(g)qD(g)，當在一定溫度下達到平衡時，K。(3)在平衡常數(shù)表達式中，水(液態(tài))的濃度、固體物質(zhì)的濃度不寫。例如：C(s)H2O(g)CO(g)H2(g)，K。FeO(s)CO(g)Fe(s)CO2(g)，K。(4)化學(xué)平衡常數(shù)表達式與化學(xué)方程式的書寫有關(guān)如：N2(g)3H2(g)2NH3(g)的平衡常數(shù)為K1；N2(g)H2(g)NH3(g)的平衡常數(shù)為K2；NH3(g)N2(g)H2(g)的平衡常數(shù)為K3。寫出K1和K2的關(guān)系式：K1K。寫出K2和K3的關(guān)系式：K2K31。寫出K1和K3的關(guān)系式：K1K1。3.化學(xué)平衡常數(shù)的意義已知：25 時，鹵化氫生成反應(yīng)的平衡常數(shù)：化學(xué)方程式平衡常數(shù)KF2H22HF6.51095Cl2H22HCl2.571033Br2H22HBr1.911019I2H22HI8.67102請比較表中K值的相對大小，說明平衡常數(shù)的意義：平衡常數(shù)的大小反映了化學(xué)反應(yīng)進行的程度(也叫反應(yīng)的限度)。K值越大，表示反應(yīng)進行得越完全，反應(yīng)物轉(zhuǎn)化率越大；K值越小，表示反應(yīng)進行得越不完全，反應(yīng)物轉(zhuǎn)化率越小。4.化學(xué)平衡常數(shù)的影響因素及應(yīng)用已知：N2(g)3H2(g)2NH3(g)HQ，平衡向正反應(yīng)方向移動，A項正確。例2在一定體積的密閉容器中，進行如下化學(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/7008008301 0001 200K0.60.91.01.72.6回答下列問題：(1)該反應(yīng)的化學(xué)平衡常數(shù)表達式為K_。(2)該反應(yīng)為_(填“吸熱”或“放熱”)反應(yīng)。(3)某溫度下，平衡濃度符合下式：c(CO2)c(H2)c(CO)c(H2O)，試判斷此時的溫度為_。該溫度下加入1 mol CO2(g)和1 mol H2(g)，充分反應(yīng)，達到平衡時，CO2的轉(zhuǎn)化率為_。(4)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2 molL1，c(H2)為1.5 molL1，c(CO)為1 molL1，c(H2O)為3 molL1，則反應(yīng)_(填“正向進行”“逆向進行”或“處于平衡狀態(tài)”)。答案(1)(2)吸熱(3)83050%(4)逆向進行解析(2)溫度越高，K值越大，說明升溫平衡正向移動，正反應(yīng)為吸熱反應(yīng)。(3)由題意可得K1，查表可知溫度為830 。設(shè)反應(yīng)的CO2為x mol，則消耗掉的H2為x mol，生成的CO和H2O均是x mol(設(shè)體積為V L)，則K1，整理得x0.5。則CO2的轉(zhuǎn)化率為50%。(4)Q10.9，則反應(yīng)逆向進行。考點化學(xué)平衡常數(shù)的概念及其應(yīng)用題點化學(xué)平衡常數(shù)的影響因素及應(yīng)用特別提醒利用Q和K的相對大小判斷反應(yīng)進行的方向Qv逆QK反應(yīng)處于平衡v正v逆QK反應(yīng)逆向進行v正”“解析對于反應(yīng) H2S(g)CO2(g)COS(g)H2O(g)初始(mol) 0.40 0.10 0 0轉(zhuǎn)化(mol) x x x x平衡(mol) 0.40x 0.10x x x反應(yīng)平衡后水的物質(zhì)的量分數(shù)為0.02，則0.02，x0.01。H2S的平衡轉(zhuǎn)化率1100%2.5%鋼瓶的體積為2.5 L，則平衡時各物質(zhì)的濃度分別為c(H2S)0.156 molL1，c(CO2)0.036 molL1，c(COS)c(H2O)0.004 molL1，則K0.002 85。根據(jù)題目提供的數(shù)據(jù)可知溫度由610 K升高到620 K時，化學(xué)反應(yīng)達到平衡后水的物質(zhì)的量分數(shù)由0.02變?yōu)?.03，所以H2S的轉(zhuǎn)化率增大，21；根據(jù)題意可知：升高溫度，化學(xué)平衡向正反應(yīng)方向移動，所以該反應(yīng)的正反應(yīng)為吸熱反應(yīng)，故H0?？键c化學(xué)平衡常數(shù)的概念及其應(yīng)用題點化學(xué)平衡常數(shù)的綜合對點訓(xùn)練題組一化學(xué)平衡常數(shù)及其影響因素1.只改變一個影響因素，平衡常數(shù)K與化學(xué)平衡移動的關(guān)系敘述正確的是()A.K值不變，平衡不可能移動B.平衡向右移動時，K值一定增大C.K值有變化，平衡一定移動D.相同條件下，同一個反應(yīng)，其化學(xué)方程式的計量數(shù)增大2倍，K值也增大兩倍答案C解析平衡常數(shù)K是溫度的函數(shù)，只與溫度有關(guān)，溫度一定，平衡常數(shù)K值一定，溫度發(fā)生變化，平衡常數(shù)K值也發(fā)生變化?？键c化學(xué)平衡常數(shù)的概念及其應(yīng)用題點化學(xué)平衡常數(shù)的影響因素及應(yīng)用2.2 000 K時，反應(yīng)CO(g)O2(g)CO2(g)的平衡常數(shù)為K，則相同溫度下反應(yīng)2CO2(g)2CO(g)O2(g)的平衡常數(shù)K為()A. B.K2 C. D. 答案C解析平衡常數(shù)與化學(xué)方程式的寫法有關(guān)，對于以上兩個反應(yīng)：K，K，所以K。考點化學(xué)平衡常數(shù)的概念及其應(yīng)用題點化學(xué)平衡常數(shù)表達形式3.當把晶體N2O4放入密閉容器中氣化，并建立了N2O4(g)2NO2(g)平衡后，保持溫度不變，再通入若干N2O4氣體，待反應(yīng)達到新的平衡時，則新平衡與舊平衡相比，其值()A.變大 B.不變C.變小 D.無法確定答案B解析溫度不變，K值不變?？键c化學(xué)平衡常數(shù)的概念及其應(yīng)用題點化學(xué)平衡常數(shù)的影響因素及應(yīng)用4.某可逆反應(yīng)aAbBcC在某溫度下的平衡常數(shù)為K(K1)，反應(yīng)熱為H。保持溫度不變，將方程式的書寫作如下改變，則H和K數(shù)值的相應(yīng)變化為()A.寫成2aA2bB2cC，H值、K值均擴大了一倍B.寫成2aA2bB2cC，H值擴大了一倍，K值保持不變C.寫成cCaAbB，H值、K值變?yōu)樵瓉淼南喾磾?shù)D.寫成cCaAbB，H值變?yōu)樵瓉淼南喾磾?shù)，K值變?yōu)樵瓉淼牡箶?shù)答案D解析A項、B項H值擴大一倍，K變?yōu)樵瓉淼钠椒?。考點化學(xué)平衡常數(shù)的概念及其應(yīng)用題點化學(xué)平衡常數(shù)表達形式與意義題組二化學(xué)平衡常數(shù)與轉(zhuǎn)化率的基本計算5.將固體NH4I置于密閉容器中，在一定溫度下發(fā)生下列反應(yīng)：NH4I(s)NH3(g)HI(g)；2HI(g)H2(g)I2(g)。達到平衡時，c(H2)0.5 molL1，c(HI)4 molL1，則此溫度下反應(yīng)的平衡常數(shù)為()A.9 B.16C.20 D.25答案C解析平衡時c(HI)4 molL1，HI分解生成H2的濃度為0.5 molL1，NH4I分解生成的HI的濃度為4 molL120.5 molL15 molL1，所以NH4I分解生成的NH3的濃度為c(NH3)5 molL1，所以反應(yīng)的平衡常數(shù)為Kc(NH3)c(HI)5420?？键c化學(xué)平衡常數(shù)的有關(guān)計算題點求算化學(xué)平衡常數(shù)6.在一定溫度下，反應(yīng)H2(g)X2(g)HX(g)的平衡常數(shù)為10。若將1.0 mol的HX(g)通入體積為1.0 L的密閉容器中，在該溫度時HX(g)的最大分解率接近于()A.5% B.17% C.25% D.33%答案B解析由題中的反應(yīng)和數(shù)據(jù)可知：HX(g)H2(g)X2(g)的平衡常數(shù)K0.1。設(shè)在該溫度下HX(g)的分解反應(yīng)達平衡后其減小的濃度為x molL1，則平衡時HX、H2、X2的濃度分別為(1.0x) molL1、0.5x molL1、0.5x molL1，代入K的表達式有0.1，解得x0.17，故可知HX的分解率為100%17%?？键c化學(xué)平衡常數(shù)的有關(guān)計算題點平衡常數(shù)與轉(zhuǎn)化率計算的綜合7.(2017啟東中學(xué)高二期中)在2 L的密閉容器中，起始時均投入2 mol CO，在不同條件下發(fā)生反應(yīng)：CO(g) 2H2(g)CH3OH(g)H0。有關(guān)信息如圖所示，下列說法正確的是()A.T1T2B.T1時該反應(yīng)的平衡常數(shù)為4.0C.同一溫度下，n(H2)/n(CO)越大，平衡常數(shù)也越大D.同條件下，n(H2)/n(CO)越大，CO和H2的轉(zhuǎn)化率也越大答案B解析此反應(yīng)是放熱反應(yīng)，降低溫度，平衡向正反應(yīng)方向移動，CO的轉(zhuǎn)化率增大，即T1T2，A項錯誤； CO(g) 2H2(g)CH3OH(g)起始(mol): 2 3 0變化(mol): 1 2 1平衡(mol): 1 1 1根據(jù)化學(xué)平衡常數(shù)的定義，K，代入數(shù)值，得出K4，B項正確；化學(xué)平衡常數(shù)只受溫度的影響，溫度不變，則化學(xué)平衡常數(shù)不變，C項錯誤；同條件下，n(H2)/n(CO)越大，可以認為n(H2)增大，n(CO)不變，即氫氣的轉(zhuǎn)化率降低，CO的轉(zhuǎn)化率增大，D項錯誤。題組三化學(xué)平衡常數(shù)的綜合考查8.化學(xué)平衡常數(shù)K的數(shù)值大小是衡量化學(xué)反應(yīng)進行程度的標志，在常溫下，下列反應(yīng)的平衡常數(shù)的數(shù)值如下：2NO(g)N2(g)O2(g)K1110302H2(g)O2(g)2H2O(g)K2210812CO2(g)2CO(g)O2(g)K341092以下說法正確的是()A.常溫下，NO分解產(chǎn)生O2的反應(yīng)的平衡常數(shù)表達式為K1c(N2)c(O2)B.常溫下，2H2O(g)=2H2(g)O2(g)，此時平衡常數(shù)的數(shù)值約為51082C.常溫下，NO、H2O、CO2三種物質(zhì)分解放出O2的傾向由大到小的順序為H2ONOCO2D.以上說法都不正確答案B解析A項，K1；B項，K51082，正確；C項，平衡常數(shù)越大，放出O2的傾向越大，所以大小順序為NOH2OCO2。9.溫度為T時，在體積為10 L的真空容器中通入1.00 mol氫氣和1.00 mol碘蒸氣，20 min后，反應(yīng)達到平衡，此時測得碘蒸氣的濃度為0.020 molL1。涉及的反應(yīng)可以用下面的兩個化學(xué)方程式表示：H2(g)I2(g)2HI(g)2H2(g)2I2(g)4HI(g)下列說法正確的是()A.反應(yīng)速率用HI表示時，v(HI)0.008 molL1min1B.兩個化學(xué)方程式的意義相同，但其平衡常數(shù)表達式不同，不過計算所得數(shù)值相同C.氫氣在兩個反應(yīng)方程式中的轉(zhuǎn)化率不同D.第二個反應(yīng)中，增大壓強K增大答案A解析H2(g) I2(g)2HI(g)初始濃度(molL1) 0.100 0.100 0轉(zhuǎn)化濃度(molL1) 0.080 0.080 0.160平衡濃度(molL1) 0.020 0.020 0.160所以，v(HI)0.160 molL120 min0.008 molL1min1，A正確；K64，而KK6424 096，B錯；兩個化學(xué)方程式表示的是同一個反應(yīng)，反應(yīng)達到平衡時，氫氣的濃度相同，故其轉(zhuǎn)化率相同，C錯；壓強大小對化學(xué)平衡常數(shù)沒有影響，D錯。10.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(zhì)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(yīng)達到平衡時，X的轉(zhuǎn)化率為50%B.該反應(yīng)可表示為X(g)3Y(g)2Z(g)，其平衡常數(shù)為1 600C.增大壓強使平衡向生成Z的方向移動，平衡常數(shù)增大D.改變溫度可以改變該反應(yīng)的平衡常數(shù)答案C11.已知某化學(xué)反應(yīng)的平衡常數(shù)表達式為K，在不同的溫度下該反應(yīng)的平衡常數(shù)如表所示：t/7008008301 0001 200K1.671.111.000.600.38下列有關(guān)敘述不正確的是()A.該反應(yīng)的化學(xué)方程式是CO(g)H2O(g)CO2(g)H2(g)B.上述反應(yīng)的正反應(yīng)是放熱反應(yīng)C.若在1 L的密閉容器中通入CO2和H2各1 mol,5 min后溫度升高到830 ，此時測得CO為0.4 mol，則該反應(yīng)達到平衡狀態(tài)D.若平衡濃度符合下列關(guān)系式：，則此時的溫度為1 000 答案C解析由平衡常數(shù)表達式可判斷反應(yīng)的化學(xué)方程式是CO(g)H2O(g)CO2(g)H2(g)，A正確；分析表中數(shù)據(jù)，平衡常數(shù)隨溫度升高而減小，說明升溫平衡逆向移動，逆反應(yīng)是吸熱反應(yīng)，正反應(yīng)是放熱反應(yīng)，B正確；依據(jù)化學(xué)平衡三段式： CO(g)H2O(g)CO2(g)H2(g)起始物質(zhì)的量/mol 0 0 1 1變化物質(zhì)的量/mol 0.4 0.4 0.4 0.45 min末物質(zhì)的量/mol 0.4 0.4 0.6 0.6反應(yīng)前后氣體總物質(zhì)的量不變，可以用其物質(zhì)的量代替濃度計算濃度商，Q2.251.00，此時反應(yīng)沒有達到平衡狀態(tài)，C錯誤；依據(jù)平衡常數(shù)表達式和平衡常數(shù)數(shù)值計算分析，溫度為1 000 時平衡常數(shù)K0.60，若平衡濃度符合下列關(guān)系式：，說明反應(yīng)達到平衡狀態(tài)，D正確?？键c化學(xué)平衡常數(shù)的概念及其應(yīng)用題點化學(xué)平衡常數(shù)的綜合綜合強化12.工業(yè)合成氨N2(g)3H2(g)2NH3(g)反應(yīng)過程中的能量變化如圖所示，據(jù)圖回答下列問題：(1)該反應(yīng)通常用活性鐵作催化劑，加活性鐵會使圖中B點_(填“升高”或“降低”)，理由是_。(2)當某時刻_(填“”或“”)K時，反應(yīng)向右進行。答案(1)降低催化劑能降低反應(yīng)的活化能(2)13.在一體積為1 L的密閉容器中，通入一定量的CO和H2O，在850 發(fā)生如下反應(yīng)：CO(g)H2O(g)CO2(g)H2(g)H0。CO和H2O濃度變化如下圖：(1)04 min的平均反應(yīng)速率v(CO)_ molL1min1。(2)850 時，平衡常數(shù)K_。(3)850 時，若向該容器中充入1.0 mol CO、3.0 mol H2O，則CO的平衡轉(zhuǎn)化率為_。(4)能判斷該反應(yīng)達到化學(xué)平衡狀態(tài)的依據(jù)是_(填字母)。a.v正(H2)v逆(H2O)b.c(CO2)c(CO)c.容器中氣體密度不變答案(1)0.03(2)1(3)75%(4)a解析(1)04 min的平均反應(yīng)速率v(CO)0.03 molL1min1。(2)850 時，平衡時各物質(zhì)的濃度為c(CO)0.08 molL1，c(H2O)0.18 molL1，c(CO2)0.12 molL1，c(H2)0.12 molL1，所以平衡常數(shù)K1。(3) CO(g)H2O(g)CO2(g)H2(g)起始/molL1 1.0 3.0 0 0變化/molL1 x x x x平衡/molL1 1.0x 3.0x x x850 時，反應(yīng)的平衡常數(shù)是1，有(1.0x)(3.0x)xx，解得x0.75，則CO的平衡轉(zhuǎn)化率為0.75/1100%75%。(4)該反應(yīng)是在固定容積的密閉容器中進行的反應(yīng)，且反應(yīng)前后氣體的物質(zhì)的量不變，密度不變不能作為平衡的標志；c(CO2)c(CO)是一特定的狀態(tài)，不一定達到平衡。14.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(yīng)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(yīng)的平衡常數(shù)的表達式是K_。(2)此溫度下，平衡常數(shù)值為_。(3)若在此溫度下，在10 L的密閉容器中充入0.2 mol HI氣體，達到平衡時，HI的轉(zhuǎn)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(shè)生成的H2的濃度為x molL1， 2HI(g)H2(g)I2(g)起始/molL1 0.02 0 0轉(zhuǎn)化/molL1 2x x x平衡/molL1 0.022x x xKx0.008(HI)100%80%?？键c化學(xué)平衡常數(shù)的有關(guān)計算題點平衡常數(shù)與轉(zhuǎn)化率計算的綜合15.已知下列兩個反應(yīng)：反應(yīng)I2IIH1反應(yīng)II2IH2反應(yīng)的化學(xué)平衡常數(shù)K1與溫度的關(guān)系如表所示。T/515253550K11 100841689533409請回答下列問題：(1)若反應(yīng)的化學(xué)平衡常數(shù)為K2，在相同溫度下，K1K2_。(2)反應(yīng)的H1_(填“”“”或“”)0，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(yīng)已達到平衡的依據(jù)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(yīng)速率均為0(4)某溫度下，反應(yīng)的化學(xué)平衡常數(shù)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(zhì)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(yīng)速率最快的是_(填“甲”“乙”或“丙”，下同)，平衡時I2的轉(zhuǎn)化率最大的是_。答案(1)1(2)加快(3)BC(4)丙甲解析(1)相同溫度下，正、逆反應(yīng)的平衡常數(shù)的乘積為1。(2)由表格可知，升溫化學(xué)平衡常數(shù)減小，則正反應(yīng)為放熱反應(yīng)，即H10，升溫I2的溶解速率會加快。(3)因為反應(yīng)是在溶液中進行的，故其化學(xué)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(yīng)達到平衡；I濃度不再變化，則為平衡狀態(tài)；達到化學(xué)平衡時正、逆反應(yīng)速率相等，但不等于0，故選BC。(4)濃度越大，化學(xué)反應(yīng)速率越快，則丙最快；因為增大一種反應(yīng)物濃度可以提高另一反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率，而自身的轉(zhuǎn)化率降低，則平衡時I2的轉(zhuǎn)化率最大的是甲。考點化學(xué)平衡常數(shù)的概念及其應(yīng)用題點化學(xué)平衡常數(shù)的綜合