化学反应的方向和限度学案

1 / 39 化学反应的方向和限度学案 本资料为 WoRD文档，请点击下载地址下载全文下载地址 m 第二单元化学反应的方向和限度 第 1 课时 化学反应的方向 目标要求 1.了解自发过程和化学反应的自发性。 2.通过“ 有序 ” 和 “ 无序 ” 的对比，了解熵和熵变的概念。 3.初步了解焓变和熵变对化学反应方向的影响，能用焓变和熵变说明化学反应的方向。 一、化学反应的方向 1化学反应具有方向性，许多化学反应的正反应能自发进行，而其逆反应无法 自发进行。 2自发反应：在一定条件下无需外界帮助就能自动进行的反应。 二、判断化学反应方向的依据 1能量判据 自然界中的自发过程，都有由能量较高状态向能量较低状态转化的倾向；绝大多数放热反应都能自发进行，且反应放出的热量越多，体系能量降低得也越多，反应越完全。 反应的焓变是制约化学反应能否自发进行的因素之一。 2 / 39 2熵判据 (1)熵 用来度量体系混乱程度的物理量。熵值越大，混乱程度越大。符号为 S。单位： jmol 1k 1。 (2)熵值大小的比较 同一种物质不 同状态时熵值大小为 S(g) S(l) S(s)。 (3)熵变：反应前后体系熵的变化，符号为 S 。 若发生变化后体系的混乱度增大，该过程的 S0 ，反之， S0 ，反应自发进行； S0 ，反应不能进行。化学反应的 S 越大，越有利于反应自发进行。 3复合判据 体系能量降低 (H0) 都有促使反应自发进行的倾向，判断反应的自发性必须综合考虑反应的焓变和熵变。在恒温、恒压时： (1)当 H0 时，反应自发进行。 (2)当 H0 ， S0 时，反应不能自发进行。 (3)当 H0 ， S0 ， S0 时，反应在较高温度下自发进行。 知识点一 能量判据 3 / 39 1实验证明，多数能自发进行的反应都是放热反应。对此说法的理解正确的是 ( ) A所有的放热反应都是自发进行的 B所有的自发反应都是放热的 c焓变是影响反应是否具有自发性的一个重要因素 D焓变是决定反应是否 具有自发性的惟一判据 答案 c 解析 多数能自发进行的反应都是放热反应，并不是所有自发进行的反应都是放热反应，既然说 “ 多数 ” ，必定存在特例，所以只能说 “ 焓变是影响反应是否具有自发性的一个重要因素，但不是唯一因素 ” 。 2下列自发反应可用焓判据来解释的是 ( ) A 2N2o5(g)=4No2(g) o2(g)H mol 1 B (NH4)2co3(s)=NH4Hco3(s) NH3(g)H mol 1 c 2H2(g) o2(g)=2H2o(l) H 286kjmol 1 D caco3(s)=cao(s) co2(g)H mol 1 答案 c 解析 从焓变的角度分析，化学反应有由高能状态向低能状态转化、使体系能量降低的趋势，表现为放热反应较易进行。 知识点二 熵判据 4 / 39 3碳酸铵 (NH4)2co3 在室温下就能自发的分解产生氨气，对其说法正确的是 ( ) A碳酸铵分解是因为生成了易挥发的气体，使体系的熵增大 B碳酸铵分解是因为外界给予了能量 c碳酸铵分解是吸热反应，根据能量判据不能自发分解 D碳酸盐都不稳定，都能自发分解 答案 A 解析 (NH4)2co3 的分解为吸热反应，而吸热反应不易自发进行；根据焓变与熵变对化学反应的共同影响，该反应熵值一定增大。 4摩尔熵是单位物质的量的物质在一定条件下所具有的熵。试比较下列两组物质摩尔熵的大小顺序。 (1)相同条件下的气态甲醇、乙醇、丙醇。 (2)气态苯、液态苯、固态苯。 答案 (1)S(气态甲醇 )S(气态乙醇 )S(液态苯 )S(固态苯 ) 解析 一般来讲，组成物质的原子 种类相同时，一个分子中的原子数目越多，其混乱度就越大，熵值也越大；对于同一种物质， S(g)S(l)S(s)。根据以上的规律可知，对于 (1)， S(气态甲醇 )S(气态乙醇 )S(液态苯 )S(固态苯 )。 5 / 39 知识点三 复合判据 5某反应： A=B c 在室温下不能自发进行，在高温下能自发进行，对该反应过程 H 、 S 的判断正确的是 ( ) A H 0、 S 0B H 0、 S 0 c H 0、 S 0D H 0、 S 0 答案 D 解析 由题意知：该反应在室温下不能自发反应，而高温下能自发进行。根据 H 和 S 对反应方向的共同影响可推知：H0 ， S0 。 6下列反应中，常温常压下一定不能自发进行的是 ( ) A 2kclo3(s)=2kcl(s) 3o2(g) H mol 1 S 1110jmol 1k 1 B co(g)=c(s，石墨 ) 12o2(g) H mol 1 S mol 1k 1 c 4Fe(oH)2(s) 2H2o(l) o2(g)=4Fe(oH)3(s) H mol 1 S mol 1k 1 D NH4Hco3(s) cH3cooH(aq)=co2(g) cH3cooNH4(aq) H2o(l) H mol 1 6 / 39 S mol 1k 1 答案 B 练基础落实 1下列说法中正确的是 ( ) A凡是放热反应都是自发的，吸热反应都是非自发的 B自发反应一定是熵增大，非自发反应一定是熵减小或不变的反应 c自发反应在恰当的条件下才能实现 D自发反应在任何条件下都能实现 答案 c 解析 放热反应常常是容易进行的过程，吸热反应有些也是自发的；自发反应的熵不一定增大，可能减小，也可能不变；过程的自发性只能用于判断过程的方向，是否能实现还要看具体的条件，能量判据和熵判据要综合考虑利用，不能简单地单一使用。故选 c。 2下列对熵的理解不正确的是 ( ) A 同种物质气态时熵值最大，固态时熵值最小 B体系越有序，熵值越小；越混乱，熵值越大 c与外界隔离的体系，自发过程将导致体系的熵减小 D 25 、 105Pa 时， 2N2o5(g)=4No2(g) o2(g)是熵增7 / 39 的反应 答案 c 解析 体系都有从有序自发转变为无序的倾向，此过程为熵增过程，故 c 错误。 3.在图中 A、 B 两容器里，分别收集着两种互不作用的理想气体。若将中间活塞打开 (如图所示 )，两种气体分子立即都分布在两个容器中。这是一个不伴随能量变化的自发过程。关于此过程的下列说法不正确的是 ( ) A此过程为混乱程度小的向混乱程度大的方向变化的过程，即熵增大的过程 B此过程为自发过程，而且没有热量的吸收或放出 c此过程从有序到无序，混乱度增大 D此过程是自发可逆的 答案 D 解析 根据题意 H 0， S 0，由 H TS 推知该过程能自发进行，气体扩散为熵增过程，而其逆过程不能自发进行。 4已知在等温条件下，化学反应方向的判据为： H TS0 ，反应能逆向自发进行。 8 / 39 (其中 H 为焓变， S 为熵变， T 为热力学温度，单位为k) 设反应 A(s)=D(g) E(g) H TS ( 450011T)jmol 1，要防止反应发生，温度必须 ( ) A高于 409k B低于 136k c高于 136k而且低于 409k D低于 409k 答案 A 5 25 和 105Pa 时，反应 2N2o5(g)=4No2(g) o2(g) H /mol，自发进行的原因是 ( ) A是吸热反应 B是放热反应 c是熵减少的反应 D熵增大效应大于能量效应 答案 D 练方法技巧 6石墨、金刚石燃烧的热化学方程式分别为 c(石墨 ) o2(g)=co2(g)H mol 1 c(金刚石 ) o2(g)=co2(g)H mol 1 关于金刚石和石墨的相互转化，下列说法正确的是 ( ) A石墨转化成金刚石是自发进行的过程 B金刚石转化成石墨是自发进行的过程 c金刚石比石墨更稳定 9 / 39 D金刚石比石墨能量低 答案 B 解析 由热化学方程式可知，石墨比金刚石能量低， 1mol石墨转化为 1mol 金刚石 需吸收的热量，金刚石转化为石墨是放热反应，因此金刚石转化为石墨是自发进行的过程。物质所具有的能量越低越稳定。 点拨：那些不用借助外力就可以自动进行的自发过程的共同特点是：体系趋于从高能状态转变为低能状态 (这时体系会对外部做功或释放热量 )，这就是所谓的能量判据。但是自动进行的自发反应不一定都是由高能状态到低能状态的过程，例如，硝酸铵溶于水。因而只使用能量判据来确定变化过程的方向是片面的。对具体反应需应用能量判据和熵判据综合进行分析，即凡是能够使体系能量降低、熵增大的方向就是化学反应容易进行的方向。 7汽 车尾气 (含烃类、 co、 No与 So2等 )是城市主要污染源之一，治理的办法之一是在汽车排气管上装催化转化器，它使 No与 co反应生成可参与大气生态循环的无毒气体，其反应原理是： 2No(g) 2co(g)=N2(g) 2co2(g)，在 298k、100kPa 下， H 113kjmol 1 ， S 145jmol 1k 1。下列说法中错误的是( ) A该反应中反应物总能量高于生成物的总能量 10 / 39 B该反应常温下不能自发进行，因此需要高温和催化剂条件 c该反应常温 下能自发进行，高温和催化剂条件只是加快反应的速率 D汽车尾气中的这两种气体会与人体血红蛋白结合而使人中毒 思路点拨：解答本题要注意以下两点： (1)利用 G H TS 判断反应的方向。 (2)注意反应发生的条件。 答案 B 解析 因为 2No(g) 2co(g)=N2(g) 2co2(g)， 298k 时，H 113kj/mol， S 145jmol 1k1，说明该反应为放热反应，且是熵减的反应，生成物的总能量低于反应物的总能量。常温时 G H TS 113kjmol 1 298k( 14510 3kjmol 1k 1) mol 1p2，则此正反应为_(填 “ 吸热 ” 或 “ 放热 ”) 反应，也是一个气体分子数 _(填 “ 减少 ” 或 “ 增大 ”) 的反应，由此判断，此反应自发进行，必须满足的条件是 _。 (2)在图象反应 中， T1_T2(填 “” 、 “T2，则该反应能否自发进行？ 答案 (1)放热 减少 低温 (2) 放热 (3)能自发进行 解析 本题涉及 图象的分析及化学平衡的移动和反应进行的方向等知识点。反应 中恒压下温度升高， (A) 减小，即升高温度平衡向左移动，则正反应为放热反应， Hp2 知恒定温度时压强越大， (A) 越大，即增大压强平衡向右移动，说明此反应为气体分子数减少的反应 (abc)，即为熵减反应， ST2；温度越高，平衡时 c 的物质的量越小，即升高温度平衡 12 / 39 向左移动，则正反应为放热反应， HT2，恒压下温度越高 (A)越小，说明升高温度平衡向左移动，正反应为放热反应，H0 ，则 H TS0 ，反应能自发进行。 9已知，一个可逆反应，若正反应为自发过程，则其逆反应为非自发过程，反之，亦然。 (1)已知 2co(g)co2(g) c(s)， T 980k时 H TS 0。当体系温度低于 980k时，估计 H TS_0( 填 “ 大于 ” 、“ 小于 ” 或 “ 等于 ” ，下同 )；当体系温度高于 980k 时，估计 H TS_0 。 (2)电子工业中清洗硅片上的 Sio2(s)的反应为 Sio2(s) 4HF(g)=SiF4(g) 2H2o(g) H() mol 1 S() mol 1k 1，设 H 和 S 不随温 度 而 变 化 ， 则 此 反 应 自 发 进 行 的 温 度 是_。 答案 (1)小于 大于 (2)小于 1240k 解析 (1)c(s) co2(g) 2co(g)的反应为吸热反应， H 0，则 2co(g) co2(g) c(s)为放热反应， H 0，且13 / 39 该反应 S 0，则当 T 980k时， H TS0 ， T 980k时， H TS 0。 (2)由题给信息，要使反应能自发进行，须有 H TS0 ， 即 mol 1 T( mol 1k1)10 3kjj 10 则 Tmol mol 1k 110 3kjj 1 103k 。 10在 298k时，下列反应的 H 依次为： c2H5oH(l) 3o2(g)=2co2(g) 3H2o(l)H1 mol 1 c(石墨 ) o2(g)=co2(g) H2 mol 1 H2(g) 1/2o2(g)=H2o(l) H3 mol 1 乙醇 (c2H5oH)、氢气、石墨和氧气的熵值分别为： 161 0jmol 1k 1、 mol 1k 1 、mol 1k 1、 mol 1k 1，则 298k 时，由单质生成 1mol乙醇的 H 、 S 及 H TS 分别为多少？ 答案 mol 1 molL 1k 1 mol 1 解析 H 2H2 3H3 H1 2( mol 1) 3( mol 1) (mol 1) mol 1 14 / 39 S mol 1k 1 3mol 1k 12mol 1k 1 1/2mol 1k 1 /(molk) G H TS mol 1 298k( 10 3kjmol1k 1) mol 1 第 2 课时 化学平衡状态 目标要求 1.了解化学反应的可逆性，了解可逆反应的概念、特点。 2.理解化学平衡建立的过程。 3.理解化学平衡的特 征。 一、可逆反应 1概念 在一定条件下，既能向正反应方向进行，同时又能向逆反应方向进行的反应。如： N2 3H22NH3。 2特点 (1)同一条件下，正反应和逆反应同时发生、同时存在。 (2)反应不能进行到底，反应物不能实现完全转化。 (3)反应体系中，与化学反应有关的各种物质同存于同一反应体系。 (4)反应达到限度时，反应仍在进行，没有停止。 15 / 39 二、化学平衡状态 1含义 在一定条件下，当正、逆两个方向的反应速率相等时，反应体系中所有参加反应的物质的质量或浓度可以保持恒 定。 2特征 逆：可逆反应 等： v 正 v 逆 定：物质恒定 动：动态平衡，反应没停止 变：条件变，平衡移动 三、化学平衡状态的判断 1看 v(正 )与 v(逆 )是否相等。 2看体系中的各物质是否保持恒定。 知识点一 可逆反应 1下列反应属于可逆反应的是 ( ) A H2 和 o2 点燃生成 H2o 的反应与 H2o 电解生成 H2 和 o2的反应 B cuSo4吸水形成晶体蓝矾与蓝矾加热失去水分生成 cuSo4 c cl2溶于水 D Na2o溶于水 答案 c 解析 A、 B 项的反应不是在同一条件下进行，不属于可逆反应； D 项反应能进行到底，不属于可逆反应；同一条件下，cl2与水反应生成 Hcl和 Hclo，同时， Hcl和 Hclo反应生成16 / 39 cl2与水，属于可逆反应。 2在密闭容器中进行如下反应： X2(g) y2(g)2Z(g)，已知X2、 y2、 Z 的起始浓度分别为 L 1、 L 1、L 1，在一定条件下，当反应达到平衡时，各物质的浓度有可能是 ( ) A Z 为 L 1 B X2为 L 1 c y2为 L 1 D c(X2) c(y2) c(Z) L 1 答案 A 解析 可逆反应中，反应体系中各物质一定共存，如果 B、c 选项中的数据存在，则 Z 的浓度为 0，这是不可能的， A 选项符合题意；又因为该反应是总体积不变的反应，达到平衡时，不论 X2、 y2、 Z 怎么变化，总物质的量不会改变，总浓度也不会改变，即： c(X2) c(y2) c(Z) L 1。 知识点二 化学平衡状态的判定 3能够说明一个可逆反应 H2(g) I2(g)2HI(g)已达到平衡状态的是 ( ) A 1molH H 键 断裂的同时有 1molH I 键形成 B 1molH H 键断裂的同时有 2molH I 键形成 c 1molI I 键断裂的同时有 2molHI 键形成 D 1molH H 键断裂的同时有 1molI I 键形成 17 / 39 答案 D 解析 断裂反应物的化学键和形成生成物的化学键都表示正反应，断裂生成物的化学键和形成反应物的化学键都表示逆反应，只要抓住反应方向相反和物质的生成和消耗量符合反应方程式，问题便可解决。 4在一定条件下，反应： 2No o22No2 在定容容器中发生，对该反应达到平衡的标志的描述中，错误的是 ( ) A混合气体的总分子数不再变化 B混合气体的颜色不再变化 c容器的总压强不再变化 D混合气体的总质量不再变化 答案 D 解析 该反应为物质的量改变的反应，在定容容器中，建立平衡的过程会有压强的改变、总分子数的改变、颜色的改变，一旦这些可变量不变了，则证明平衡建立了，而总质量在任何情况下都不发生变化。 5在一定温度下，反应 A2(g) B2(g)2AB(g)达到平衡的标志是 ( ) A单位时间生成 nmol的 A2，同时生成 nmol的 AB B容器内的总压强不随时间的变化而变化 c单位 时间生成 2nmol的 AB同时生成 nmol的 B2 D平均相对分子质量不随时间变化而变化 18 / 39 答案 c 解析 该反应是等体积反应，压强不随时间变化，不能证明为平衡状态。平均式量不随时间变化也不能证明为平衡状态。如果不是等体积反应，则这两种情况都能证明为平衡状态。 练基础落实 1在密闭容器中，充入 So2 和 18o 原子组成的氧气，在一定条件下开始反应，在达到平衡后， 18o存在于 ( ) A只存在于氧气中 B只存在于 So3中 c只存在于 So2和 So3中 D So2、 So3、 o2 中都存在 答案 D 解析 该反应是可逆反应，正反应、逆反应同时存在；化学平衡是动态平衡，正反应发生时， 18o 存在于 So3 中，逆反应发生时， So3中的 18o又可以转化到 So2中。 2可逆反应 aA(g) bB(g)cc(g)的正、逆反应速率可用各反应物或生成物浓度的变化来表示。下列各关系式中能说明反应已达到平衡状态的是 ( ) A av正 (A) bv 正 (B)B bv正 (A) av逆 (B) 19 / 39 c av正 (c) cv 正 (A)D av正 (A) bv逆 (B) 答案 B 解析 当正反应速率等于逆反应速率时，可逆反应达到平衡状态。正、逆反应速率相等有以下几种表现形式：若用同一物质表示： v 正 v 逆；若用不同物质表示 v 逆 v 正化学方程式中的化学计量数之比。根据化学方程式中 A、 B、 c 间的计量关系，可知上述四个选项中，只有 bv正 (A) av逆 (B)表示正、逆反应速率相等。 3可逆反应 2HI(g)H2(g) I2(g)在密闭容器中进行，下列能说明该反应已达到平衡状态的是 ( ) A容器内压强不随时间变化而变化 B混合气体总分子数不随时间变化而变化 c混合气体的颜色不再 改变 D c(H2)与 c(I2)保持相等 答案 c 解析 该反应为体积不变的反应，总分子数不变、压强不变不证明平衡已建立， H2、 I2都是生成物且计量数相等，二者浓度相等也不能证明平衡已建立。 4可逆反应： 2No22No o2 在恒容密闭容器中进行，达到平衡状态的标志是 ( ) 单位时间内生成 nmolo2的同时生成 2nmolNo2 单位时间内生成 nmolo2的同时生成 2nmolNo 用 No2、 No、 o2的20 / 39 物质的量浓度变化表示的反应速率之比为 221 的状态 混合气体的颜色不再改变的状态 混 合气体的密度不再改变的状态 混合气体的平均相对分子质量不再改变的状态 A B c D 答案 A 5 3molH2 和 1molN2 放入密闭容器中，使用催化剂发生反应： N2 3H22NH3，从反应开始到平衡过程中，不可能出现的是 ( ) A 2molNH3B c H2和 NH3物质的量相等 答案 A 解析 可逆反应不可能进行到底。当生成 2molNH3 时， N2和 H2的物质的量均为 0，这种情况不可能出现。 练方法技巧 6在一定温度下的刚性密闭 容器中，当下列哪些物质量不再发生变化时，表明下述反应： A(s) 2B(g)c(g) D(g)已达到平衡状态 ( ) 混合气体的压强 混合气体的密度 B 的物质的量浓度 气体的总物质的量 混合气体的平均相对分子质量 物质 c 的百分含量 各气体的物质的量 21 / 39 A B c D 思路点拨：解答本题需要注意以下两点： (1)判断反应达到平衡状态的根本标志是 v(正 ) v(逆 )和反应混合物中各组成成分的百分含量不变。 (2)物质的状态及反应前后 气体的化学计量数之间的关系。 答案 A 解析 A(s) 2B(s)c(g) D(g)是反应前后气体体积相等的反应，不管是否平衡，混合气体的压强始终不变，气体的总物质的量也不变，不是判断是否达到平衡的标志。 7某体积可变的密闭容器，盛有适量的 A 和 B 的混合气体，在一定条件下发生反应： A 3B2c。若维持温度和压强不变，当达到平衡时容器的体积为 VL，其中 c 气体的体积占 10%。下列推断正确的是 ( ) 原混合气体的体积为 原混合气体的体积为 反应达到平衡时气体 A 消耗掉 反应达平衡时气体 B 消耗掉 A B c D 答案 A 解析 设起始 A 和 B 的体积分别为 a、 b A 3B 2c 起始的体积 (L)ab0 转化的体积 (L)%V 22 / 39 平衡时体积 (L)a %V a b 10%V V a b 8已知汽车尾气无害化处理反应为 2No(g) 2co(g)N2(g) 2co2(g) H0 下列说法不正确的是 ( ) A升高温度可使该反应的逆反应速率降低 B反应达平衡后， co的反应速率保持不变 c使用 高效催化剂可有效提高正、逆反应速率 D单位时间内消耗 co和 N2的物质的量之比为 21 时，反应达到平衡 答案 A 解析 此反应的正反应是放热反应，升高温度，正、逆反应速率都增大，但平衡逆移，故 A 错；加入催化剂，能同等程度地提高正、逆反应速率，故 c 正确；平衡时，各成分的反应速率保持不变，但不为 0，故 B 正确；消耗 co 为 v(正 )，消耗 N2为 v(逆 )，当单位时间内消耗 co和 N2的物质的量之比为 21 时，均换算为 co的反应速率，得 v(正 ) v(逆 )，达平衡，故 D 正确。 练综合拓展 9在 200 时，将 amolH2(g)和 bmolI2(g)充入到体积为 VL的密闭容器中，发生反应： I2(g) H2(g)2HI(g)。 23 / 39 (1)反应刚开始时，由于 c(H2) _， c(I2) _，而 c(HI) _，所以化学反应速率 _最大，而 _最小 (为零 )； (2)随着反应的进行，反应混合物中各组分浓度的变化趋势为 c(H2)_， c(I2)_，而 c(HI)_，从而化学反应速率 v 正 _，而 v 逆 _； (3)当反应进行到 v 正与 v 逆 _时，此可逆反应就达到了平衡，若保持外界条件不变时，反应混合物中各组分的物质的量、物质的量浓度、质量分数、体积分数、反应物的转化率和生成物的产率及体系的总压强 (或各组分的分压 )都将 _。 答案 (1)aVmolL 1 bVmolL 1 0 v正 v 逆 (2)减小 减小 增大 减小 增大 (3)相等 保持不变 10有 A、 B、 c 三种气体，若起始时取 1molA与 2molB发生反应： A 2B2c，达到平衡时 ， c(A)、 c(B)、 c(c)之比等于v(A)、 v(B)、 v(c)之比，则达到平衡时 A 的物质的量是_。 答案 解析 根据反应的化学方程式知， v(A)v(B)v(c) 122 ，则 c(A)c(B)c(c) 122 ，此时可判断 c(B)24 / 39 c(c)，因为此反应中 B 的消耗量等于 c 的生成量，又等于B 的剩余量，则 B 消耗了原来的一半，即 1mol，同时 A 消耗了。 11将一定量的 So2和含氧气的空气 (忽略 co2)放入一定体积的密闭容器中， 550 时，在催化剂作用下发生反应： 2So2 o22So3(正反应放热 )。反应达到平衡后，将容器中的混合气体通过过量 NaoH 溶液，气体体积减少了；再将剩余气体通过焦性没食子酸的碱性溶液吸收 o2，气体的体积又减少了(以上气体体积均为标准状况下的体积 )。 (计算结果保留一位小数 ) 请回答下列问题： (1)判断该反应达到平衡状态的标志是 _。 (填字母 ) a So2和 So3浓度相等 b So2百分含量保持不变 c容器中气体的压强不变 d So3的生成速率与 So2的消耗速率相等 e容器中混合气体的密度保持不变 (2)欲提高 So2的转化 率，下列措施可行的是 _。 (填字母 ) a向装置中再充入 N2 25 / 39 b向装置中再充入 o2 c改变反应的催化剂 d升高温度 (3)求该反应达到平衡时 So2的转化率 (用百分数表示 )。 (4)若将平衡混合气体的 5%通入过量的 Bacl2溶液，生成沉淀多少克？ 答案 (1)bc (2)b (3)消耗氧气的物质的量： 0 7mol mol 1 反应的 n(So2) 2 ，生成的 n(So3) So2和 So3的物质的量之和： mol 1 反应前 So2的物质的量为： So2的转化率： 100% % (4)在给定条件下溶液呈强酸性，不会产生 BaSo3 沉淀，因此 m(BaSo4) 5%233gmol 1 解析 (1)由定义判断 b 正确；由于恒温恒容下的非等体积反应，压强不变说明气体的总物质的量不变，反应达平衡，c 正确；由 mV 中 m 和 V 都是定值，故 也始终不变，无法判断是否达到平衡， e 错误； So2 和 So3 的浓度 大小关系不能作为平衡判定标志， a 错； d 中 So3的生成速率和 So2的消耗速率任意时间点都相等， d 错。 (2)由化学平衡的影响因素可知：恒容下充入 N2不改变反应混合物各成分浓度，平衡不移动；充入 o2 则增大了反应物26 / 39 o2的浓度，提高了 So2的转化率；催化剂不改变平衡，无法影响 So2 的转化率；升高温度会使平衡逆向移动，降低 So2的转化率。 (3)由信息知消耗氧气的物质的量： mol 1； 反应达平衡时 So2 和 So3 的总物质的量为： mol 1，因为 So2 和 So3 的消耗和生成关系为 1 1，所以初始So2 的总量也是； 反应的 n(So2) 2 ，生成的 n(So3)。 所以 (So2) 100% %。 (4)在给定条件下，溶液呈强酸性， BaSo3 不会沉淀，因此m(BaSo4) 5%233gmol 1。 第 3 课时 化学平衡常数 目标要求 1.知道化学平衡常数的含义。 2.能运用化学平衡常数对化学反应进行程度的判断。 3.能利用化学平衡常数计算反应物的转化率。 一、化学平衡常数 1表达式 对于一般 的可逆反应： aA(g) bB(g)cc(g) dD(g)，当在一定温度下达到化学平衡状态时，平衡常数的表达式为： k27 / 39 ccccdDcaAcbB。 2意义 (1)k 值越大，说明正反应进行的程度越大，反应物的转化率越大；反之就转化越不完全，转化率就越小。 (2)k只受温度影响，与反应物或生成物的浓度变化无关。 二、反应物的平衡转化率 1定义 物 质在反应中转化量与起始量的比值。 2表达式 nn 始 100% cc 始 100% 。 3意义 反应物的平衡转化率表示在一定温度和一定起始浓度下反应进行的限度。 知识点一 化学平衡常数 1关于化学平衡常数的叙述，正确的是 ( ) A只与化学反应方程式本身和温度有关 B只与反应的温度有关 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 28 / 39 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 A 解析 大量 实验证明，化学平衡常数决定于两个方面的因素：化学反应的本身和反应体系的温度，与起始浓度等其他外界条件没有任何关系。 2 1000k时反应 c(s) 2H2(g)cH4(g)的 k 107 ，当各气体物质的量浓度分别为 L 1、 L 1 时，上述反应 ( ) A正向移动 B逆向移动 c达到平衡 D不一定 答案 A 解析 Q 2 Qv逆。 知识点二 转化率 3在某温度下，将 2molA 和 3molB 充 入一密闭容器中发生反应： aA(g) B(g)c(g) D(g)， 5min 后达平衡。已知各物质 的 平 衡 浓 度 关 系 为 c(A)ac(B) c(c)c(D)。若在温度不变的情况下，将容器的容积扩大为原来的 10 倍， A 的转化率不发生变化，则 B 的转化率为 ( ) A 60%B 24%c 12%D 40% 答案 D 29 / 39 4在一定条件下， So2 和 o2 发生如下反应： 2So2(g)o2(g)2So3(g) H0 ，请回答下列问题： (1)在某温 度下，反应物的起始浓度分别为： c(m)1molL 1， c(N) L 1。达到平衡后， m 的转化率为 60%，此时 N 的转化率为 _； (2)若反应温度升高， m的转化率 _(填 “ 增大 ” 、 “ 减小 ” 或 “ 不变 ”) ； (3)若反应温度不变，反应物的起始浓度分别为： c(m)4molL 1， c(N) amolL 1；达到平衡后，c(P) 2molL 1， a _。 (4)若反应温度不变，反应物的起始浓度为： c(m) c(N)bmolL 1，达到平衡后， m 的转化率为 _。 思路点拨：解答本题要把握以下两点： (1)运用三段式求出平衡转化率。 (2)温度不变平衡常数不变。 答案 (1)25% (2)增大 (3)6 (4)% 解析 m(g) N(g)P(g) Q(g) 34 / 39 起始浓度 molL 1 1 0 0 转化浓度 molL 1 160% 160% 160% 160% 平衡浓度 molL 1 N 的转化率为 L L 1100% 25%。 (2)由于该反应正反应吸热，温度升高， k 增大，平衡右移，则 m 的转化率增大。 (3)温度不变，平衡常数不变， k 224 2a 2 12， a 6。 (4)根据 (3)的结果，设 m 的转化率为 x，则 kbxbxb1 xbɦ 80;1 x 12，则 x1 x 12， x %。 6某温度下，将 H2 和 I2 各的气态混合物充入 10L 的密闭容器中，充分反应达到平衡后，测得 c(H2) L 1。 (1)求该反应的平衡常数。 (2)在上述温度下，该容器中若通入 H2 和 I2 蒸气各，试求达到化学平衡状态时各物质的浓度。 答案 (1)平衡常数为 (2)c(H2) c(I2) L 1， c(HI) L 1 解析 (1)依题意可知，平衡时 c(H2) L 1，消耗c(H2) L 1，生成 c(HI) L 1 35 / 39 H2 I2 2HI 起始时各物质浓度 (molL 1) 0 平衡时各物质浓度 (molL 1) k c2HIcH2cI2 22。 (2)依题意可知， c(H2) L 1， c(I2) L 1。 设 H2的消耗浓度为 x，则： H2 I2 2HI 平衡时物质浓度 (molL 1) x x 2x 因为 k 不随浓度发生变化，只与温度有关，则有： k c2HIcH2cH2 2x2 x2， 解得 x L 1。 平衡时 c(H2) c(I2) L 1， c(HI) L 1。 7合成氨反应 N2(g)