高中化学 专题2 第二单元 第3课时 化学平衡常数学案 苏教版选修4.doc

第3课时化学平衡常数学习目标定位1.了解化学平衡常数的含义，会根据化学反应书写化学平衡常数表达式。2.能够利用化学平衡常数进行简单的计算。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 mol so2和3 mol o2，当反应达到平衡时，有3 mol so2发生了反应，则：(1)生成了_mol so3，so2的转化率为_。(2)平衡时容器内气体的总物质的量为_。(3)平衡时so2的浓度是_，o2的浓度是_，so3的浓度是_。答案(1)360%(2)6.5 mol(3)0.2 moll1015 moll10.3 moll1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：2no2(g)n2o4(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/moll1平衡浓度/moll1平衡浓度关系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)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)bb(g)cc(g)dd(g)，当在一定温度下达到平衡时，k。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kf2h22hf6.51095cl2h22hcl2.571033br2h22hbr1.911019i2h22hi8.67102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)nb(g)pc(g)qd(g)，在一定的温度下的任意时刻。k，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)h2o(g)co(g)h2(g)k；feo(s)co(g)fe(s)co2(g)k。(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)3h2(g)2nh3(g)的平衡常数为k1n2(g)h2(g)nh3(g)的平衡常数为k2nh3(g)n2(g)h2(g)的平衡常数为k3；写出k1和k2的关系式：k1k。写出k2和k3的关系式：k2k31。写出k1和k3的关系式：k1k1。活学活用1对于反应3fe(s)4h2o(g)fe3o4(s)4h2(g)的平衡常数，下列说法正确的是()akbkc增大c(h2o)或减小c(h2)，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(h2o)或减小c(h2)，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础知识，关键是根据表中数据(0.10.05)(0.20.05)(0.10)132推导出：x3y2z。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100%(1)在某温度下，将h2和i2各0.10 mol的气体混合物充入10 l的密闭容器中，充分反应，达到下列平衡：h2(g)i2(g)2hi(g)，k0.25。则氢气的转化率是20%。解析设氢气的转化率为x。 h2(g)i2(g) 2hi(g)起始浓度(moll1) 0.01 0.01 0变化浓度(moll1) 0.01x 0.01x 0.02x平衡浓度(moll1) 0.010.01x 0.010.01x 0.02xk0.25x20%。(2)在容积可变的密闭容器中，2 mol n2和8 mol h2在一定条件下发生反应，达到平衡时，h2的转化率为25%，则平衡时氮气的体积分数是15.4%。解析n2(g)3h2(g)2nh3(g)起始量(mol) 2 8 0转化量(mol) 2/3 2 4/3平衡时(mol) 4/3 6 4/3所以平衡时氮气的体积分数15.4%。2可逆反应no2(g)so2(g)so3(g)no(g)h0。在一定条件下，将no2与so2以体积比12置于密闭容器中发生上述反应，达平衡时no2与so2的体积比为16，则平衡常数k是。解析设no2的物质的量为1 mol，则so2的物质的量为2 mol，参加反应的no2的物质的量为x mol。no2(g)so2(g)so3(g)no(g)起始量(mol) 1 2 0 0转化量(mol) x x x x平衡时(mol) 1x 2x x x由题意可知，解得x0.8k。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) bb(g)cc(g)dd(g)c(初)(moll1) n1 n2 0 0c(moll1) n1x n1x n1x n1xc(平)(moll1) n1(1x) n2n1x n1x n1x(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)h2o(g)co2(g)h2(g)。在500 时，平衡常数k9。若反应开始时，一氧化碳和水蒸气的浓度都是0.02 moll1，试求此条件下co的转化率。答案75%解析已知500 时，k9，起始时c(co)c(h2o)0.02 moll1，设平衡时co2的浓度为x moll1co(g)h2o(g)h2(g)co2(g)起始浓度(moll1) 0.02 0.02 0 0平衡浓度(moll1) 0.02x 0.02x x xk9，解得x0.015所以，co的转化率100%75%。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。恒容时，温度升高，h2浓度减小。下列说法正确的是()a该反应的焓变为正值b恒温恒容下，增大压强，h2浓度一定减小c升高温度，逆反应速率减小d该反应的化学方程式为coh2oco2h2答案a解析由平衡常数k，可知反应为co2(g)h2(g)co(g)h2o(g)，d错误；温度升高时h2浓度减小，说明在恒容时平衡正向移动，h0，a正确；恒容时增大压强，h2的浓度不变，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)co2(g)2co(g)，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。4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)，其化学平衡常数k和温度t的关系如下表所示：t/7008008301 0001 200k0.60.91.01.72.6回答下列问题：(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(co2)c(h2)c(co)c(h2o)，试判断此时的温度为_。答案(1)(2)830解析(2)当c(co2)c(h2)c(co)c(h2o)时，k1.0，此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()ak越大，反应物的转化率越小bk与反应物的浓度有关ck与生成物的浓度有关dk与温度有关答案d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)nb(g)pc(g)的平衡常数为k，下列对k的说法正确的是()ak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mnp，则k1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mnp，无法判断k的大小。4当把晶体n2o4放入密闭容器中气化，并建立了n2o4(g)2no2(g)平衡后，保持温度不变，再通入若干n2o4气体，待反应达到新的平衡时，则新平衡与旧平衡相比，其值()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 mol so2与2 mol o2放入4 l的密闭容器中，在一定条件下反应达到平衡：2so2o22so3，测得平衡时so3的浓度为0.5 moll1。则此条件下的平衡常数k为()a4 b0.25 c0.4 d0.2答案a解析2so2o22so3初(mol): 4 2 0转(mol): 2 1 2平(mol): 2 1 2平衡时各自的浓度c(so2)0.5 moll1，c(o2)0.25 moll1，c(so3)0.5 moll1k4。6在一定温度下，反应h2(g)x2(g)hx(g)的平衡常数为10。若将1.0 mol的hx(g)通入体积为1.0 l的密闭容器中，在该温度时hx(g)的最大分解率接近于()a5% b17% c25% d33%答案b解析由题中的反应和数据可知：hx(g)h2(g)x2(g)的平衡常数k0.1。设在该温度下hx(g)的分解反应达平衡后其减小的浓度为x moll1，则平衡时hx、h2、x2的浓度分别为(1.0x) moll1、0.5x moll1、0.5x moll1，代入k的表达式有0.1，解得x0.17，故可知hx的转化率为100%17%。三、化学平衡常数的综合应用7在淀粉ki溶液中存在下列平衡：i2(aq)i(aq)i(aq)。测得不同温度下该反应的平衡常数k如表所示：t/515253550k1 100841689533409下列说法正确的是()a反应i2(aq)i(aq)i(aq)的h0b其他条件不变，升高温度，溶液中c(i)减小c该反应的平衡常数表达式为kd25 时，向溶液中加入少量ki固体，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，h0，a错；其他条件不变，升高温度，平衡向逆反应方向移动，溶液中c(i)减小，b对；该反应的平衡常数表达式为k，c错；平衡常数只与温度有关，25 时，向溶液中加入少量ki固体，虽然平衡向正方向移动，但平衡常数不变，d错。8已知反应：co(g)cuo(s)co2(g)cu(s)和反应：h2(g)cuo(s)cu(s)h2o(g)在相同的某温度下的平衡常数分别为k1和k2，该温度下反应：co(g)h2o(g)co2(g)h2(g)的平衡常数为k。则下列说法正确的是()a反应的平衡常数k1b反应的平衡常数kc对于反应，恒容时，温度升高，h2浓度减小，则该反应的焓变为正值d对于反应，恒温恒容下，增大压强，h2浓度一定减小答案b解析在书写平衡常数表达式时，纯固体不能表示在平衡常数表达式中，a错误；由于反应反应反应，因此平衡常数k，b正确；反应中，温度升高，h2浓度减小，则平衡左移，即逆反应为吸热反应，正反应为放热反应，因此h0，c错误；对于反应，在恒温恒容下，增大压强，如充入惰性气体，则平衡不移动，h2的浓度不变，d错误。能力提升9温度为t 时，在体积为10 l的真空容器中通入1.00 mol氢气和1.00 mol碘蒸气，20 min后，反应达到平衡，此时测得碘蒸气的浓度为0.020 moll1。涉及的反应可以用下面的两个化学方程式表示：h2(g)i2(g)2hi(g)2h2(g)2i2(g)4hi(g)下列说法正确的是()a反应速率用hi表示时，v(hi)0.008 moll1min1b两个化学方程式的意义相同，但其平衡常数表达式不同，不过计算所得数值相同c氢气在两个反应方程式中的转化率不同d第二个反应中，增大压强平衡向生成hi的方向移动答案a解析h2(g)i2(g)2hi(g)初始浓度(moll1) 0.100 0.100 0转化浓度(moll1) 0.080 0.080 0.160平衡浓度(moll1) 0.020 0.020 0.160所以，v(hi)0.160 moll120 min0.008 moll1min1，a正确；k64，而kk6424 096，b错；两个化学方程式表示的是同一个反应，反应达到平衡时，氢气的浓度相同，故其转化率相同，c错；两个反应相同，只是表达形式不同，压强大小对平衡的移动没有影响，d错。参考下列信息，回答1012题。已知在其他条件相同时，增大反应物的浓度或减小生成物的浓度，可以使化学平衡向着正反应方向移动，减小反应物的浓度或增大生成物的浓度，可以使化学平衡向着逆反应方向移动；升高温度可以使化学平衡向着吸热反应方向移动，降低温度可以使化学平衡向着放热反应方向移动；增大压强可以使化学平衡向着气体体积减小的方向移动，减小压强可以使化学平衡向着气体体积增大的方向移动。10已知尿酸是一种有机酸(以hur表示)，能溶于水。关节炎的原因归结于在关节滑液中形成了尿酸钠晶体(naur)。发生的反应如下：hururhur(aq)na(aq)naur(s)(1)关节炎大都是阴冷天气时发作，这说明反应是_反应(填“放热”或“吸热”)。简述你得出该结论的理由：_。(2)当温度升高时，反应的化学平衡常数_(填“增大”、“减小”或“不变”)。(3)写出反应的平衡常数表达式k_。答案(1)放热阴冷天气易发病，说明温度降低，反应平衡右移，有利于naur结晶，说明该反应为放热反应(2)减小(3)解析(1)阴冷天气易发病，说明温度降低，利于生成naur晶体，说明该反应为放热反应。(2)升温，有利于平衡向着吸热方向移动，k值应减小。(3)naur是固体，不写入表达式中。11工业合成氨n2(g)3h2(g)2nh3(g)反应过程中的能量变化如图所示，据图回答下列问题：(1)该反应通常用活性铁作催化剂，加活性铁会使图中b点升高还是降低_，理由是_。(2)该反应平衡常数表达式为k_。(3)450 时该反应的平衡常数_500 时的平衡常数(填“”或“”)。(4)一定条件下的密闭容器中，该反应达到平衡，要提高h2的转化率，可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n2的浓度d增加h2的浓度e分离出nh3答案(1)降低催化剂能降低反应活化能(2)(3)(4)ce解析(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，45