化学平衡常数学案.docx

个性化学案化学平衡常数适用学科化学适用年级高二适用区域天津课时时长（分钟）60知识点化学平衡常数的定义影响平衡常数的因素学习目标1、 化学平衡常数的概念2、 化学平衡常数表达式3、 影响化学平衡常数的因素学习重点1、 化学平衡常数的概念2、 化学平衡常数的表达式学习难点1、 化学平衡常数表达式学习过程一、复习预习平衡常数表达式及其意义对于化学反应 mA+nB pC+qD在一定温度下达到化学平衡时，其平衡常数表达式为：二、知识讲解 考点1、平衡常数的书写 在应用平衡常数表达式时，稀溶液中的水分子浓度可不写。因为稀溶液的密度接近于1 gmL。水的物质的量浓度为55.6 molL。在化学变化过程中，水量的改变对水的浓度变化影响极小，所以水的浓度是一个常数，此常数可归并到平衡常数中去。例如：平衡常数表达式为：对于非水溶液中的反应，溶剂的浓度同样是常数。考点2、含有固体物质的平衡常数书写 当反应中有固体物质参加时，分子间的碰撞只能在固体表面进行，固体的物质的量浓度对反应速率和平衡没有影响，因此，固体的“浓度”作为常数，在平衡常数表达式中，就不写固体的浓度。例如，赤热的四氧化三铁与氢气的反应：平衡常数Kc(CO2)考点3、系数为分数的平衡常数书写化学平衡常数表达式与化学方程式的书写方式有关。同一个化学反应，由于书写的方式不同，各反应物、生成物的化学计量数不同，平衡常数就不同。但是这些平衡常数可以相互换算。例如：氨的合成反应，如写成三、例题精析【例题1】【题干】下列说法正确的是()A凡是放热反应都是自发的，因为吸热反应都是非自发的B自发反应的熵一定增大，非自发反应的熵一定减小C常温下，反应C(s)CO2(g)2CO(g)不能自发进行，则该反应的H0D反应2Mg(s)CO2(g)=C(s)2MgO(s)能自发进行，则该反应的H0【答案】C【解析】反应的自发性是由熵变和焓变共同决定的。若H0，S0，则一定自发，若H0，S0，则一定不能自发，若H0，S0或H0，S0，反应能否自发，和温度有关，A、B错误；C项中反应的S0，若H0，则一定自发，现常温下不自发，说明H0，正确；D项中反应的S0，能自发，说明H0，错误。【例题2】【题干】反应Fe(s)CO2(g)=FeO(s)CO(g)，700 时平衡常数为1.47,900 时平衡常数为2.15。下列说法正确的是()A升高温度该反应的正反应速率增大，逆反应速率减小B该反应的化学平衡常数表达式为KC该反应的正反应是吸热反应D增大CO2浓度，平衡常数增大【答案】C。【解析】A项，升温，正、逆反应速率均增大，不正确；B项，该化学平衡常数表达式为；C项，升温，平衡常数增大，表明平衡向正反应方向移动，即正反应为吸热反应，故正确；D项，增大反应物浓度，平衡常数不变，故不正确。【例题3】【题干】加热N2O5，依次发生的分解反应为N2O5(g)=N2O3(g)O2(g)，N2O3(g)=N2O(g)O2(g)。在容积为2 L的密闭容器中充入8 mol N2O5，加热到t ，达到平衡状态后O2为9 mol，N2O3为3.4 mol，则t 时反应的平衡常数为()A10.7 B8.5 C9.6 D10.2【答案】B【解析】N2O5=N2O3O2起始/mol 8 0 0平衡/mol 8x x x 起始/mol x 0 0平衡/mol xy y y，则所以K()8.5，B正确。【例题4】【题干】某温度下，将2 mol A和3 mol B充入一密闭容器中，发生反应：aA(g)B(g)C(g)D(g)，5 min后达到平衡，已知该温度下其平衡常数K1，若温度不变时将容器的体积扩大为原来的10倍，A的转化率不发生变化，则()Aa3 Ba2CB的转化率为40% DB的转化率为60%【答案】C【解析】选C温度不变，扩大容器体积(相当于减小压强)时，A的转化率不变，说明反应前后气体的体积不变，即a1，A、B错误；设达到平衡时，B的转化量为x mol，则A、B、C、D的平衡量分别为(2x) mol、(3x) mol、x mol、x mol，设容器体积为1 L，则平衡常数K1，解得x1.2，B的转化率1.23100%40%，所以C正确，D错误。【例题5】【题干】一定温度下 ，在容积为2 L的密闭容器中发生反应CO(g)H2O(g)CO2(g)H2(g)，部分数据如表所示(表中t2t1)。反应时间(min)n(CO)(mol)n(H2O)(mol)n(CO2)(mol)n(H2)(mol)01.200.6000t10.80t20.20下列说法正确的是()A反应在t1 min内的反应速率为v(H2) mol/(Lmin)B平衡时CO的转化率为66.67%C该温度下反应的平衡常数为1D其他条件不变，若起始时n(CO)0.60 mol，n(H2O)1.20 mol，则平衡时n(CO2)0.20 mol【答案】C【解析】选C根据化学方程式可知在t1 min内生成0.40 mol H2，因此在t1 min内的反应速率为v(H2) mol/(Lmin)，A错误；根据化学方程式可知t1、t2时刻均有n(CO)0.80 mol，n(H2O)0.20 mol，n(CO2)n(H2)0.40 mol，故表格中t1、t2时的数据均为平衡时的物质的量。据此可求出CO的平衡转化率为100%33.33%，B错误；由于该反应是一个气体体积不变的反应，将平衡时的物质的量代入平衡常数表达式，可计算出反应的平衡常数为1，C正确；根据平衡常数值可计算出D选项中平衡时n(CO2)0.40 mol，D错误。 四、课堂运用【基础】1、用CO合成甲醇(CH3OH)的化学方程式为CO(g)2H2(g) CH3OH(g)H0，按照相同的物质的量投料，测得CO在不同温度下的平衡转化率与压强的关系如图所示。下列说法正确的是()A温度：T1T2T3B正反应速率：v(a)v(c)v(b)v(d)C平衡常数：K(a)K(c)K(b)K(d)D平均摩尔质量：M(a)M(c)M(b)M(d)2、700 时，向容积为2 L的密闭容器中充入一定量的CO和H2O，发生反应CO(g)H2O(g) CO2(g)H2(g)反应过程中测定的部分数据如表所示(表中t2t1)：反应时间/minn(CO)/moln(H2O)/mol01.200.60t10.80t20.20下列说法正确的是()A反应在t1 min 内的平均速率为v(H2) mol/(Lmin)B保持其他条件不变，起始时向容器中充入0.60 mol CO和1.20 mol H2O，达到平衡时n(CO2)0.40 molC保持其他条件不变，向平衡体系中再通入0.20 mol H2O，与原平衡相比，达到新平衡时CO转化率增大，H2O 的体积分数减小D温度升高至800 ，上述反应平衡常数为0.64，则正反应为吸热反应3、在300 mL的密闭容器中，放入镍粉并充入一定量的CO气体，一定条件下发生反应：Ni(s)4CO(g)=Ni(CO)4(g)，已知该反应的平衡常数与温度的关系如下表：温度/2580230平衡常数510421.9105下列说法不正确的是()A上述生成Ni(CO)4的反应为放热反应B25 时反应Ni(CO)4(g)=Ni(s)4CO(g)的平衡常数为2105C在80 时，测得某时刻Ni(CO)4、CO的浓度均为0.5 molL1，则此时v正v逆D80 达到平衡时，测得n(CO)0.3 mol，则Ni(CO)4的平衡浓度为2 molL14、已知可逆反应X(g)2Y(g)=Z(g)H0，一定温度下，在体积为2 L的密闭容器中加入4 mol Y和一定量的X后，X的浓度随时间的变化情况如图所示，则下列说法正确的是 ()Aa点正反应速率大于逆反应速率B增大X的浓度，X的转化率增大C容器中压强恒定时，不能说明反应已达平衡状态D保持温度和密闭容器的容积不变，再充入1 mol X和2 mol Y，再次达到平衡时n(Z)/n(X)的值会变小5、甲醇可通过将煤气化过程中生成的CO和H2在一定条件下，发生如下反应制得：CO(g)2H2(g) CH3OH(g)。请根据图示回答下列问题：(1)从反应开始到平衡，用H2浓度变化表示平均反应速率v(H2)_，CO的转化率为_。(2)该反应的平衡常数表达式为_，温度升高，平衡常数_(填“增大”、“减小”或“不变”)。(3)若在一体积可变的密闭容器中充入1 mol CO、2 mol H2和1 mol CH3OH，达到平衡时测得混合气体的密度是同温同压下起始的1.6倍，则加入各物质后该反应向_(填“正”或“逆”)反应方向移动，理由是_。【巩固】1、(2011浙江高考节选)某研究小组在实验室探究氨基甲酸铵(NH2COONH4)分解反应平衡常数的测定。将一定量纯净的氨基甲酸铵固体置于特制的密闭真空容器中(假设容器体积不变，固体试样体积忽略不计)，在恒定温度下使其达到分解平衡：NH2COONH4(s) 2NH3(g)CO2(g)。实验测得不同温度下的平衡数据如表所示：温度/平衡总压强/kPa平衡气体总浓度(mol/L)15.05.72.410320.08.33.410325.012.04.810330.017.16.810335.024.09.4103(1)根据表中数据，列式计算25.0 时的分解平衡常数：_。(2)取一定量的氨基甲酸铵固体放在一个带活塞的密闭真空容器中，在25.0 下达到分解平衡。若在恒温下压缩容器体积，氨基甲酸铵固体的质量将_(填“增加”、“减少”或“不变”)。2、一定温度下，在容积为2 L的密闭容器中发生反应CO(g)H2O(g)=CO2(g)H2(g)，部分数据见下表(表中t2t1)。反应时间/minn(CO) /moln(H2O) /moln(CO2) /moln(H2) /mol01.200.6000t10.80t20.20下列说法正确的是()A反应在t1 min内的反应速率为v(H2) molL1min1B平衡时CO的转化率为66.67%C该温度下反应的平衡常数为1D其他条件不变，若起始时n(CO)0.60 mol，n(H2O)1.20 mol，则平衡时n(CO2)0.20 mol3、用CO合成甲醇(CH3OH)的化学方程式为CO(g)2H2(g)=CH3OH(g)H0，按照相同的物质的量投料，测得CO在不同温度下的平衡转化率与压强的关系如右图所示。下列说法正确的是 ()A温度：T1T2T3B正反应速率：v(a)v(c)v(b)v(d)C平衡常数：K(a)K(c)K(b)K(d)D平均摩尔质量：M(a)M(c)M(b)M(d)4、已知：3A(g)B(g)2C(g)，在不同温度和压强时A的转化率如表所示。由此可知，下列图像正确的是()p1(MPa)p2(MPa)200 89.776.3600 83.871.65、二氧化碳捕集、存储和转化是当今化学研究的热点问题之一。(1)用钌的配合物作催化剂，一定条件下可直接光催化分解CO2，发生反应：2CO2(g)=2CO(g)O2(g)，该反应的H_0，S_0(选填“”、“”或“”)，在低温下，该反应_(填“能”或“不能”)自发进行。(2)CO2转化途径之一是利用太阳能或生物质能分解水制H2，然后将H2与CO2转化为甲醇或其他化学品。你认为该方法需要解决的技术问题有_。a开发高效光催化剂b将光催化制取的氢气从反应体系中有效分离，并与CO2发生催化转化c二氧化碳及水资源的供应【拔高】1、活性炭可用于处理大气污染物NO。在1 L密闭容器中加入NO和活性炭(无杂质)，生成气体E和F。当温度分别在T1 和T2 时，测得平衡时各物质的物质的量如下表： 物质n/molT/活性炭NOEF初始2.0300.10000T12.0000.0400.0300.030T22.0050.0500.0250.025(1)请结合上表数据，写出NO与活性炭反应的化学方程式：_。(2)上述反应在T1 时的平衡常数为K1，在T2 时的平衡常数为K2。计算K1_。根据上述信息判断，T1和T2的关系是_。aT1T2 bT1T2c无法比较(3)在T1 下反应达到平衡后，下列措施不能改变NO的转化率的是_(填序号)。a增大c(NO) b增大压强c升高温度 d移去部分F2、在恒温恒容条件下，将一定量NO2和N2O4的混合气体通入容积为2 L的密闭容器中发生反应：N2O4(g)=2NO2(g)H0，反应过程中各物质的物质的量浓度(c)随时间(t)的变化曲线如图所示。(1)该温度下，该反应的平衡常数为_，若温度升高，K值将_(填“增大”、“减小”或“不变”)。(2)a、b、c、d四个点中，表示化学反应处于平衡状态的是_点。从起点开始首次达到平衡时，以NO2表示的反应速率为_。(3)25 min时，加入了_(填加入物质的化学式及加入的物质的量)，使平衡发生了移动。(4)d点对应NO2的物质的量浓度_(填“大于”、“小于”或“等于”)0.8 molL1，理由是_。3、在0.5 L的密闭容器中，一定量的氮气与氢气进行如下反应：N2(g)3H2(g)=2NH3(g)Ha kJmol1，其化学平衡常数K与温度的关系如下。温度/200300400K1.00.860.5请回答下列问题。(1)写出该反应的化学平衡常数表达式：_，a_(填“大于”、“小于”或“等于”)0。(2)400 时，2NH3(g)=N2(g)3H2(g)的化学平衡常数为_，测得氨气、氮气、氢气的物质的量分别为3 mol、2 mol、1 mol时，该反应的v正(N2)_(填“大于”、“小于”或“等于”)v逆(N2)。4、甲醇(CH3OH)是一种重要的化工原料，合成甲醇的主要反应为CO(g)2H2(g)=CH3OH(g)，反应过程中的能量变化如图所示。(1)CO(g)2H2(g)=CH3OH(g)H_0(填“”、“”或“”)。(2)在一定条件下，上述反应在一密闭容器中达到平衡。该反应平衡常数的表达式为_；结合该表达式分析，在保证H2浓度不变的情况下，增大容器的压强，平衡_(填字母)。A向正反应方向移动B向逆反应方向移动C不移动(3)如图表示该反应在某一时间段中反应速率与时间的关系(t2、t4、t5时刻改变的条件都只有一个，且各不相同)。各阶段对应的平衡常数如表所示：t1t2t3t4t4t5t6t7K1K2K3K4请判断各平衡常数之间的大小关系为_(用“”、“”或“”连接)。(4)原料气的加工过程中常常混有一定量CO2，为了研究不同温度下CO2对该反应的影响，以CO2、CO和H2的混合气体为原料在一定条件下进行实验，结果表明，原料气各组分含量不同时，反应生成甲醇和副产物甲烷的碳转化率都是不相同的。实验数据见下表：由上表数据可得出多个结论。结论一：在一定条件下，反应温度越高，生成甲醇的碳转化率_。结论二：_。5、反应NO2(g)SO2(g)SO3(g)NO(g)。一定条件下，将NO2与SO2以体积比12置于密闭容器中发生上述反应，下列能说明反应达到平衡状态的是()A体系压强保持不变B混合气体颜色保持不变CSO3和NO的体积比保持不变D每消耗1 mol SO3的同时生成1 mol NO2课程小结不同的化学平衡体系，其平衡常数不一样。平衡常数大，说明生成物的平衡浓度较大，反应物的平衡浓度相对较小，即表明反应进行得较完全。因此，平衡常数的大小可以表示反应进行的程度。课后作业【基础】1、一定温度下，在容积恒定的密闭容器中，进行如下可逆反应：A(s)2B(g)=C(g)D(g)，当下列物理量不发生变化时，能表明该反应已达到平衡状态的是()混合气体的密度容器内气体的压强混合气体的总物质的量B的物质的量浓度混合气体的摩尔质量ABC D只有2、向2 L固定容积的密闭容器中加入一定量的NH3、H2和N2三种气体。一定条件下发生反应2NH3=N23H2，能证明反应达到平衡状态的是()A容器内压强不再发生变化B生成1 mol N2同时生成3 mol H2C容器内气体质量不再发生变化D容器内气体密度不再发生变化3、在一定温度下，向2 L体积固定的密闭容器中加入1 mol HI，2HIH2I2H0，H2的物质的量随时间的变化如右图所示，下列说法正确的是()A该温度下，反应的平衡常数是B02 min内的HI的平均反应速率为0.05 molL1min1C恒压下向该体系中加入N2，平衡不移动，反应速率不变D升高温度，平衡向正反应方向移动，只有正反应速率加快4、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XYZ初始浓度/molL10.10.20平衡浓度/molL10.050.050.1下列说法错误的是()A反应达到平衡时，X的转化率为50%B反应可表示为X3Y2Z，其平衡常数为1 600C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5、在100 时，把0.5 mol N2O4通入体积为5 L的真空密闭容器中，立即出现红棕色。反应进行到2 s时，NO2的浓度为0.02 molL1。在60 s时，体系已达平衡，此时容器内压强为开始时的1.6倍。下列说法正确的是()A前2 s以N2O4的浓度变化表示的反应速率为0.01 molL1s1B在2 s时体系内的压强为开始时的1.1倍C在平衡时体系内含N2O4 0.25 molD平衡时，N2O4的转化率为40%【巩固】1、t 时，某一气态平衡体系中含有X(g)、Y(g)、Z(g)、W(g)四种物质，此温度下该反应的平衡常数表达式为K，有关该平衡体系的说法正确的是()A升高温度，平衡常数K一定增大B增大压强，W(g)质量分数增加C该反应的化学反应方程式为X2Y=2Z2WD增大X(g)浓度，平衡向逆反应方向移动2、(2013惠州模拟)温度一定时，在密闭容器中发生可逆反应：mA(g)nB(g)=pC(g)，达到平衡后，若将混合气体的体积压缩到原来的，当再次达到平衡时，C的浓度为原平衡时C的浓度的1.9倍，则下列叙述中，正确的是()A平衡向逆反应方向移动 BC气体的体积分数增大C气体A的转化率升高 Dmnp3、某温度下，将2 mol A和3 mol B充入一密闭容器中，发生反应：aA(g)B(g)=C(g)D(g)，5 min后达到平衡。已知该温度下其平衡常数K1，若温度不变时将容器的体积扩大为原来的10倍，A的转化率不发生变化，则()Aa1 Ba2CB的转化率为40% DB的转化率为60%4、某温度下，H2(g)CO2(g)=H2O(g)CO(g)的平衡常数K9/4，该温度下在甲、乙、丙三个恒容密闭容器中，投入H2(g)和CO2(g)，其起始浓度如表所示：起始浓度甲乙丙c(H2)/molL10.0100.0200.020c(CO2)/molL10.0100.0100.020下列判断不正确的是()A平衡时，乙中CO2的转化率大于60%B平衡时，甲中和丙中H2的转化率均是60%C平衡时，丙中c(CO2)是甲中的2倍，是0.012 molL1D反应开始时，丙中的反应速率最慢，甲中的反应速率最快5、放热反应CO(g)H2O(g)=CO2(g)H2(g)在温度t1时达到平衡，c1(CO)c1(H2O)1.0 mol/L，其平衡常数为K1。升高反应体系的温度至t2时，反应物的平衡浓度分别为c2(CO)和c2(H2O)，平衡常数为K2，则()AK2和K1的单位均为mol/LBK2K1Cc2(CO)c2(H2O)Dc1(CO)c2(CO)【拔高】1、在一定体积的密闭容器中，进行如下化学反应：CO2(g)H2(g)CO(g)H2O(g)Ha kJmol1其化学平衡常数K和温度t的关系如下表：t/7008008301 0001 200K0.60.91.01.72.6下列说法中正确的是()A该反应的正反应为吸热反应，即a0B当v正(H2)v正(H2O)时该反应达到化学平衡状态C当其他条件不变时，若缩小容器的体积，则有利于该反应平衡正向移动D当平衡浓度符合c(CO2)c(H2)c(CO)c(H2O)时的温度为830 2、(2013惠州调研)甲醇是一种可再生能源，具有开发和应用的广阔前景，工业上采用如下反应合成甲醇：CO(g)2H2(g)CH3OH(g)，现模拟并分析该反应：(1)能够说明该反应已达到平衡的是_(填字母)。a恒温、恒容时，容器内的压强不再变化b恒温、恒容时，容器内混合气体的密度不再变化c一定条件下，CO、H2和CH3OH的浓度保持不变d一定条件下，单位时间内消耗2 mol H2的同时生成1 mol CH3OH(2)下图是该反应在不同温度下CO转化率随时间的变化曲线。该反应的H_(填“”、“”或“”)0。T1和T2温度下的平衡常数：K1_(填“”、“”或“”)K2。3、已知：反应Fe(s)CO2(g)=FeO(s)CO(g)的平衡常数为K1；反应Fe(s)H2O(g)=FeO(s)H2(g)的平衡常数为K2，不同温度下K1、K2的值如下表所示：温度K1K2973