【步步高】2014-2015学年高中化学 专题2 化学反应速率与化学平衡学案（打包8套）苏教版选修4
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【步步高】2014-2015学年高中化学 专题2 化学反应速率与化学平衡学案（打包8套）苏教版选修4,步步高,学年,高中化学,专题,化学反应,速率,化学平衡,打包,苏教版,选修
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1 第 3 课时 化学平衡常数 学习目标定位 根据化学反应书写化学平衡常数表达式。 1已建立化学平衡的可逆反应，当改变条件使化学反应向正反应方向移动时，下列有关叙述中，正确的是 。 生成物的质量分数一定增加 生成物的产量一定增加 反应物的转化率一定增大 反应物的浓度一定降低 正反应速率一定大于逆反应速率 使用了合适的催化剂 2一定温度下，在 10 L 密闭容器中加入 5 2，当反应达到平衡时，有 3 ： (1)生成了 _。 (2)平衡时容器内气体的总物质的量为 _。 (3)平衡时 _， _， _。 答案 (1)3 60% (2)6.5 3)0.2 1 0 15 1 0.3 1 探究点一 化学平衡常数 1二氧化氮、四氧化二氮的相互转化是一个可逆反应： 2O4(g)，在 25 ，如果用不同起始浓度的二氧化氮或四氧化二氮进行反应，平衡后得到以下实验数据。 (1)请根据表中已知数据填写空格： 起始浓度 / 1 平衡浓度 / 1 平衡浓度关系 c(c(c(c(c 20 2 0 0 3 0 3 0 2 10 2 0 0 3 0 2 0 2 2 0 0 2 0 3 0 2 0 2 0 0 2 0 2 0 2 (2)化学平衡常数 概念：在一定温度下，当一个可逆反应达到平衡状态时， 生成物浓度以化学计量数为指数的幂的乘积与反应物浓度以化学计量数为指数的幂的乘积 的比值是一个常数。这个常数就是该反 应的化学平衡常数 (简称平衡常数，用 K 表示 )。 表达式：对于一般的可逆反应， aA(g) b cC(g) dD(g)，当在一定温度下达到平衡时， K cc 2下表为 25 时，卤化氢生成反应的平衡常数： 化学方程式 平衡常数 K 0 95 0 33 0 19 0 2 请比较表中 K 值的相对大小，说明平 衡常数的意义： (1)平衡常数的大小反映了化学反应进行的 程度 (也叫 反应的限度 )。 K 值越大，表示反应进行得 越完全 ，反应物转化率 越大 ； K 值越小，表示反应进行得 越不完全 ，反应物转化率 越小 。 (2)判断正在进行的可逆反应是否平衡及反应向何方向进行： 对于可逆反应： mA(g) n pC(g) qD(g)，在一定的温度下的任意时刻。 cp ，反应向 逆反应方向 进行 归纳总结 使用平衡常数应注意的问题 (1)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。 (2)在平衡常数表达式中，水 (液态 )的浓度、固体物质的浓度不写。 例如： C(s) H2(g) K c c 2O； 3 s) g) K c O 。 (3)化学平衡常数表达式 与化学方程式的书写有关 例如： N2(g) 3(g)的平衡常数为 2N2(g)32(g)的平衡常数为 2N2(g) 32H2(g)的平衡常数为 写出 2的关系式： 写出 3的关系式： 1。 写出 3的关系式： 1。 活学活用 1对于反应 3Fe(s) 4O4(s) 4H2(g)的平衡常数，下列说法正确的是 ( ) A K c 3 B K C增大 c(减小 c(会使该反应平衡常数减小 D改变反应的温度，平衡常数不一定变化 答案 B 解析 固体反应物或生成物，其浓度可看作 1，在平衡常数表达式中不写，故 A 错误， B 正确；化学平衡常数是反应的特性常数，只与温度有关，而与反应物、生成物的浓度无关，故增大 c(减小 c(该反应的平衡常数不变，但温度改变，平衡常数一定改变，故 C、D 错误。 2在 25 时，密闭容器中 X、 Y、 Z 三种气体的初始浓度和平衡浓度如下表： 物 质 X Y Z 初始浓度 / 1 平衡浓度 / 1 列说法错误的是 ( ) A反应达到平衡时， X 的转化率为 50% B反应可表示为 X ，其平衡常数为 1 600 C增大压强使平衡向生成 Z 的方向移动，平衡常数增大 D改变温度可以改变此反应的平衡常数 答案 C 解析 C 选项错误，增大压强不可能使平衡常数增大。其他选项均为平衡中的基础计算和基 4 础知识，关键是根据表中数据 ( ( 0) 132 推导出： X 。 探究点二 平衡转化率及化学平衡的有关计算 1除化学平衡常数外，还可以用平衡转化率表示一定温度下某反应的限度。某一反应物的转化率等于该物质在反应中已经转化的量与该物质总量的比值，可逆反应在一定条件下达到平衡时某一反应物的平衡转化率可表示为 该反应物的起始浓度该反应物的平衡浓 度该反应物的起始浓度 100% (1)在某温度下，将 2各 气体混合物充入 10 L 的密闭容器中，充分反应，达到下列平衡： H2(g) K 氢气的转化率是 20%。 解析 设氢气的转化率为 x。 H2(g) 2HI(g) 起始浓度 ( 1) 0 变化浓度 ( 1) 衡浓度 ( 1) c 2 x 2 x 20%。 (2)在容积可变的密闭容器中， 2 2和 8 2在一定条件下发生反应，达到平衡时，5%，则平衡时氮气的体积分数是 解析 N2(g) 3(g) 起始量 ( 2 8 0 转化量 ( 2/3 2 4/3 平衡时 ( 4/3 6 4/3 所以平衡时氮气的体积分数 4/36 8/3 2可逆反应 g) (g) NO(g) H0。在一定条件下，将 2 置于密闭容器中发生上述反应，达平衡时 6 ，则平衡常数K 是 83。 解析 设 加反应的 x g) g) g) NO(g) 起始量 ( 1 2 0 0 转化量 ( x x x x 5 平衡时 ( 1 x 2 x x x 由题意可知 1 x 16， 解得 x c 3 c 2 83。 归纳总结 化学平衡的计算模式及解题思路 (1)计算模式 aA(g) b cC(g) dD(g) c(初 )( 1) 0 0 c( 1) c(平 )( 1) x) 2)解题思路 巧设未知数：具体题目要具体分析，灵活设立，一般设某物质的转化量为 x。 确定三个量：根据反应物、生成物及变化量三者之间的关系，代入未知数确定平衡体系中各物质的起始量、变化量、平衡量并 按 (1)中 “ 模式 ” 列表。 解题设问题：明确了 “ 始 ” 、 “ 变 ” 、 “ 平 ” 三个量的具体数值，再根据相应关系求平衡时某成分的浓度、反应物转化率等，求出题目答案。 活学活用 3在密闭容器中，给一氧化碳和水蒸气的气体混合物加热，在催化剂存在下发生反应： CO(g) (g) H2(g)。在 500 时，平衡常数 K 9。若反应开始时，一氧化碳和水蒸气的浓度都是 1，试求此条件下 转化率。 答案 75% 解析 已知 500 时， K 9，起始时 c( c( 1，设平衡时 x 1 CO(g) g) H2(g) g) 起始浓度 ( 1) 0 0 平衡浓度 ( 1) x x x x K c c O c x x 9， 解得 x 以， 转化率 1 100% 75%。 6 1下列关于某一化学反应的平衡常数的说法中，正确的是 ( ) A与该反应的压强有关 B与反应的温度有关，还与反应本身有关 C与化学反应本身和温度有关，并且会受到起始浓度的影响 D只与化学反应本身有关，与其他任何条件无关的一个不变的常数 答案 B 解析 K 与反应温度有关，也与方程式有关，但与起始浓度无 关。 2高温下，某反应达到平衡，平衡常数 K c c 2c2 c 2。恒容时，温度升高， 列说法正确的是 ( ) A该反应的焓变为正值 B恒温恒容下，增大压强， C升高温度，逆反应速率减小 D该反应的化学方程式为 化剂 高温 案 A 解析 由平衡常数 K c c 2c2 c 2，可知反应为 g) g)， 度升高时 明在恒容时平衡正向移动， H0， A 正确；恒容时增大压强， B 错误；升高温度， v 正 和 v 逆 都增大， C 错误。 3对于可逆反应： C(s) 在一定温度下，其平衡常数为 K，下列条件的变化中，能使 K 发生变化的是 ( ) A将 C(s)的表面积增大 B增大体系的压强 C升高体系的温度 D使用合适的催化剂 答案 C 解析 K 只与体系的温度有关，与反应物、生成物的起始浓度无关。 7 4在 一定体积的密闭容器中，进行如下化学反应： g) g)，其化学平衡常数 K 和温度 T 的关系如下表所示： T/ 700 800 830 1 000 1 200 K 答下列问题： (1)该反应的化学平衡常数表达式为 K _。 (2)某温度下，平衡浓度符合下式： c( c( c( c(试判断此时的温度为_ 。 答案 (1)c c 2c2 c 2(2)830 解析 (2)当 c( c( c( c(， K 时的温度由表中数据可知为830 。 基础过关 一、化学平衡常数的含义 1关于化学平衡常数的叙述正确的是 ( ) A温度一定，一个化学反应的平衡常数不是一个常数 B两种物质反应，不管怎样书写化学方程式，平衡常数不变 C温度一定时，对于给定的化学反应，正、逆反应的平衡常数互为倒数 D当 生成物浓度幂之积与反应物浓度幂之积比值小于 K 时， v 正 v 逆 。 2化学平衡常数可以用 K 来表示，下列关于化学平衡常数的 说法中正确的是 ( ) A K 越大，反应物的转化率越小 B K 与反应物的浓度有关 C K 与生成物的浓度有关 D K 与温度有关 答案 D 8 解析 一个确定的化学反应，其化学平衡常数只与反应体系的温度有关。 3某温度下，可逆反应 mA(g) n pC(g)的平衡常数为 K，下列对 K 的说法正确的是( ) A K 值越大，表明该反应越有利于 C 的生成，反应物的转化率越大 B若缩小反应器的容积，能使平衡正向移动，则 K 增大 C温度越高， K 一定越大 D如果 m n p，则 K 1 答案 A 解析 K 越大，该反应正向 进行的程度越大，反应物的转化率越大， A 正确；对于一个确定的化学反应， K 只是温度的函数，温度一定， K 一定，与压强无关， B 错误；因该反应的热效应不确定，故 C 项错误； K 故由 m n p，无法判断 K 的大小。 4当把晶体 建立了 (g)平衡后，保持温度不变，再通入若干 反应达到新的平衡时，则新平衡与旧平衡相比，其 ( ) A变大 B不变 C 变小 D无法确定 答案 B 解析 温度不变， K 不变。 二、化学平衡常数、平衡转化率的计算 5将 4 2放入 4 L 的密闭容器中，在一定条件下反应达到平衡： 22 3，测得平衡时 .5 1。则此条件下的平衡常数 K 为 ( ) A 4 B C D 案 A 解析 2 初 ( 4 2 0 转 ( 2 1 2 平 ( 2 1 2 平衡时各 自的浓度 c( 0.5 1， c( 1， c( 0.5 1 K 4。 6在一定温度下，反应 12H2(g) 12平衡常数为 10。若将 1.0 HX(g)通入体积为 的密闭容器中，在该温度时 HX(g)的最大分解率接近于 ( ) A 5% B 17% C 25% D 33% 9 答案 B 解析 由题中的反应和数据可知： 2H2(g) 12X2(g)的平衡常数 K 在该温度下 HX(g)的分解反应达平衡后其减小的浓度为 x 1，则平衡时 x) 1 、 1 、 1 ，代入 K 的表达式有x 12 x x 得 x 可知 11.0 1 100% 17%。 三、化学平衡常数的综合应用 7在淀粉 液中存在下列平衡： I2( I 3 (测得不同温度下该反应的平衡常数 K 如表所示： T/ 5 15 25 35 50 K 1 100 841 689 533 409 下列说法正确的是 ( ) A反应 I2( I 3 ( H0 B其他条件不变，升高温度，溶液中 c(I3 )减小 C该反应的平衡常数表达式为 K c 2 cc 3 D 25 时，向溶液中加入少量 体，平衡常数 K 小于 689 答案 B 解析 根据题中的表提供的数据知温度升高，平衡常数减小，则平衡向逆反应方向移动，逆反应为吸热反应，故正反应为放热反应， H” 或 “ ”) 。 (4)一定条件下的密闭容器中，该反应达到平衡，要提高 以采取的合理措施有 _(填字母代号 )。 a高温高压 b加入催化剂 c增加 d增加 e分离出 案 (1)降低 催化剂能降低反应活化能 (2) (3) (4)析 (1)催化剂能降低反应的活化能。 (3)该反应正向反应为放热反应，低温利于平衡正向移动， 450 时反应正向进行的程度大，即 450 对应的平衡常数 K 大。 12 (4)高温使化学平衡逆向移动， a 不合理；催化剂对平衡无影响， b 不合理；增加 2的转化率， c 合理； d 增加 2的转化率，不合理 ；分离出 利于平衡右移， e 合理。 拓展探究 12某温度下，在一密闭容器中充入一定量 加入足量铁粉，发生反应： Fe(s) CO(g)，测得 O 浓度随时间的变化如图所示： (1)0 8 v( _ 1 1。 (2)下列措施中，能够改变平衡时 c(c(比值的是 _(填序号 )。 A温度 B铁粉的量 (足量 ) C压强 D 量 (3)已知：反应 Fe(s) CO(g)的平衡常数为 应 Fe(s) H2(g)的平衡常数为 同温度时 温度 /K 2 973 173 据表中数据，计算反应 g) g)的
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