【学案导学设计】高中化学 2.2.2 平衡转化率学案 鲁科版选修4.doc

第2课时平衡转化率学习目标定位1.知道平衡转化率的含义。2.学会平衡浓度的求算。3.能根据化学平衡计算的方法思路，进行平衡常数、平衡转化率的计算。1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，回答下列问题：(1)该反应的平衡常数表达式是_。(2)其平衡常数k值是_。答案(1)k(2)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平衡量(mol) 1x 2x x x由题意可知，解得x0.8k。2pcl5的热分解反应如下：pcl5(g)pcl3(g)cl2(g)(1)写出反应的平衡常数表达式_。(2)已知某温度下，该反应的平衡常数k0.45 moll1。若此温度下，在容积为10.0 l的密闭容器中充入一定量的pcl5，达到平衡后，测得容器内pcl3的浓度为0.150 moll1。pcl5的起始浓度是_。答案(1)k(2)0.2 moll1k moll10.45 moll1，x0.2 moll1。3平衡常数越大，表示反应进行得越彻底，各个化学反应的平衡常数的大小相差很大。一般说来，如果一个反应的平衡常数大于105，通常认为反应可以进行的较完全；相反，如果一个反应的平衡常数小于105，则认为这个反应很难进行。探究点一平衡转化率的概念及其计算1平衡转化率的概念：平衡时已转化了的某反应物的量(物质的量或浓度)与转化前该反应物的量之比。平衡转化率可描述化学反应的限度。2平衡转化率计算公式对反应aa(g)bb(g)cc(g)dd(g)a的平衡转化率(a)100%b的平衡转化率(b)100%3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转化浓度(moll1) 0.01x 0.01x 0.02x平衡浓度(moll1) 0.010.01x 0.010.01x 0.02xk0.25解得x20%。4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)起始物质的量(mol) 2 8 0转化物质的量(mol) 2/3 2 4/3平衡物质的量(mol) 4/3 6 4/3所以平衡时氮气的体积分数15.4%。归纳总结化学平衡的计算模式及解题思路1计算模式ma(g)nb(g)pc(g)qd(g)起始量 a b 0 0变化量 mx nx px qx平衡量 amx bnx px qx(1)对于反应物：平衡时的相关量起始量变化量(2)对于生成物：平衡时的相关量起始量变化量2基本解题思路(1)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。(2)确定三个量：根据反应物、生成物及变化量三者的关系，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。(3)解答题设问题：明确了“始”、“变”、“平”三个量的具体数值，再根据相应关系求反应物转化率、平衡时某成分的浓度、平衡常数、平均相对分子质量等，给出题目答案。活学活用1在某温度下，将h2和i2各0.10 mol的气态混合物充入10 l 的密闭容器中充分反应，达到平衡后，测得h20.008 0 moll1。(1)求该反应的平衡常数。(2)求i2的平衡转化率。答案(1)0.25(2)20%解析本题是已知初始浓度和某物质的平衡浓度，求平衡常数和平衡转化率。k0.25。(2)(i2)100%20%。2反应so2(g)no2(g)so3(g)no(g)，若在一定温度下，将物质的量浓度均为2 moll1的so2(g)和no2(g)注入一密闭容器中，当达到平衡状态时，测得容器中so2(g)的转化率为50%，试求在该温度下：(1)此反应的平衡常数。(2)在上述温度下，若so2(g)的初始浓度增大到3 moll1，no2(g)的初始浓度仍为2 moll1，试求达到化学平衡时各物质的浓度。答案(1)1(2)so3no moll1，so2 moll1，no2 moll1解析本题是已知初始浓度和平衡转化率，求平衡常数和平衡浓度。(1)设平衡时so2的浓度为x moll1由题意可知100%50%，x1，k1。(2)设达平衡时no的浓度为y moll1因为温度不变，平衡常数不变，k1则1，y平衡浓度：so23 moll1 moll1 moll1no22 moll1 moll1 moll1so3no moll1。探究点二平衡转化率的影响因素1在1 200 时测得反应co2(g)h2(g)co(g)h2o(g)达平衡时，k2.25。试计算co2(g)和h2(g)的初始浓度分别为下列三种情况下的co2、h2的平衡转化率，填写下表：初始浓度co2(moll1)h2(moll1)(h2)(co2)0.010 00.010 060%60%0.010 00.012 054%65%0.010 00.008 066%53%2.分析上表计算结果，可得出的结论是(1)同一化学反应，不同物质的平衡转化率可能相同，也可能不同。(2)增大h2的浓度，co2转化率的变化是增大，h2转化率的变化是减小。(3)减小h2的浓度，co2转化率的变化是减小，h2转化率的变化是增大。归纳总结(1)平衡常数和平衡转化率都能定量表示化学反应的限度。平衡常数只与温度有关，而平衡转化率的影响因素有温度、浓度、压强等。(2)对某一个具体反应，在温度一定时，只有一个化学平衡常数；但不同反应物的平衡转化率可能不同。故必须指明是哪一反应物的平衡转化率。(3)对任意化学反应aa(g)bb(g)cc(g)dd(g)若a、b的起始浓度之比为ab，则(a)(b)。活学活用3相同体积的四个密闭容器中，进行同样的四个可逆反应，2a(g)b(g)3c(g)2d(g)。起始时各容器中所装a、b的物质的量分别是甲容器乙容器丙容器丁容器a2 mol1 mol2 mol1 molb1 mol1 mol2 mol2 mol在相同的温度下建立平衡时，有关a、b转化率的说法正确的是()a的转化率为甲丙乙丁a的转化率为甲乙丙乙丙丁b的转化率为丁乙丙甲a b c d答案a解析根据转化率的变化规律：丁中a的转化率最大，甲中a的转化率最小，丙容器比乙容器物质的量大，相当于丙中的压强大于乙中的压强，因该反应是一个气体体积增大的反应，所以乙中a的转化率大于丙中a的转化率，即丁乙丙甲；b的转化率用同样的方法确定为甲乙丙丁。1在密闭容器中把co和h2o的混合物加热到800 ，有下列平衡：co(g)h2o(g)co2(g)h2(g)，且平衡常数k1。若在2 l的密闭容器中充入1 mol co和1 mol h2o相互混合并加热到800 ，则co的转化率为()a40% b50% c60% d83.3%答案b2在甲、乙两容器中各盛一定量的碳和二氧化碳(甲：12 g c,22 g co2；乙：20 g c,22 g co2)，在同温同压下进行反应，达到平衡时，两容器中二氧化碳的转化率的关系()a甲乙 b甲乙b平衡后的各物质浓度甲乙d平衡nh3的体积分数甲co2答案c解析改变反应体系中任一物质的浓度，平衡常数不变，a项错误；反应物h2o的浓度增大，其转化率减小，co转化率增大，b项错误；由于原平衡中co1h2o1，二者在反应方程式中的计量数相等，故新平衡体系中，二者浓度依然相等，c项正确；对于放热反应，升高温度，平衡常数减小，平衡左移，故d项错误。7在298 k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，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。8某温度下，在一个2 l的密闭容器中，加入4 mol a和2 mol b进行如下反应：3a(g)2b(g)4c(s)2d(g)，反应一段时间后达到平衡，测得生成1.6 mol c，则下列说法正确的是()a该反应的化学平衡常数表达式是kb此时，b的平衡转化率是40%c增大该体系的压强，平衡向右移动，化学平衡常数增大d增加b，平衡向右移动，b的平衡转化率增大答案b解析化学平衡常数的表达式中不能出现固体或纯液体，而物质c是固体，a错误；根据化学方程式可知，平衡时减少的b的物质的量是1.6 mol0.50.8 mol，所以b的转化率为40%，b正确；增大压强时平衡右移，但平衡常数不变，平衡常数只与温度有关，c错误；增加b后平衡右移，a的转化率增大，而b的转化率减小，d错误。能力提升9二氧化硫和氮的氧化物是常用的化工原料，但也是大气的主要污染物。综合治理其污染是环境化学当前的重要研究内容之一。硫酸生产中，so2催化氧化生成so3：2so2(g)o2(g)2so3(g)某温度下，so2的平衡转化率()与体系总压强(p)的关系如图所示。根据图示回答下列问题：(1)将2.0 mol so2和1.0 mol o2置于10 l的密闭容器中，反应达平衡后，体系总压强为0.10 mpa。该反应的平衡常数等于_。(2)平衡状态由a变到b时，平衡常数k(a)_k(b)(填“”、“”或“”)。答案(1)800 lmol1(2)解析(1)从图示可知，当p0.10 mpa时，0.8。k lmol1800 lmol1。(2)平衡状态由a变到b时，温度不变，平衡常数不变，故k(a)k(b)。10在常压和500 时把o2和so2按12体积比混合，如果混合前o2为10 mol，反应达平衡时混合气体中so3占总体积的91%。求：(1)平衡时o2的物质的量是_。(2)混合气体中so2占总体积的体积分数是_。(3)so2的转化率是_。答案(1)0.62 mol(2)6.0%(3)93.8%解析设有物质的量为x的o2转化2so2(g)o2(g)2so3(g)起始 20 mol 10 mol 0转化 2x x 2x平衡 20 mol2x 10 molx 2x则100%91%解得x9.38 mol。(1)n(o2)平10 mol9.38 mol0.62 mol。(2)100%6.0%。(3)(so2)100%93.8%。11煤化工中常需研究不同温度下平衡常数、投料比及产率等问题。已知co(g)h2o(g)h2(g)co2(g)的平衡常数随温度的变化如下表：温度/4005008301 000平衡常数k10910.6试回答下列问题：(1)上述反应的正反应是_反应(填“放热”或“吸热”)。(2)某温度下，上述反应达到平衡后，保持容器体积不变升高温度，正反应速率_(填“增大”、“减小”或“不变”)，容器内混合气体的压强_(填“增大”、“减小”或“不变”)。(3)830 时，在恒容反应器中发生上述反应，按下表中的物质的量投入反应混合物，其中向正反应方向进行的有_(选填字母)投料abcdn(co2)/mol3101n(h2)/mol2101n(co)/mol1230.5n(h2o)/mol5232(4)在830 时，在2 l的密闭容器中加入4 mol co(g)和 6 mol h2o(g)达到平衡时，co的转化率是_。答案(1)放热(2)增大增大(3)bc(4)60%解析(1)由表格可知，升温，化学平衡常数减小，故正反应为放热反应。(2)升高温度，正、逆反应速率均增大；容器体积不变的情况下，升高温度，则容器内混合气体的压强增大。(3)830 时，化学平衡常数为1，即若n(co2)n(h2)n(co)n(h2o)，则反应向正反应方向进行，符合此要求的是b、c。(4)830 时，化学平衡常数为1，平衡常数k1，解得x1.2，则co的转化率100%60%。拓展探究12联氨(n2h4)及其衍生物是一类重要的火箭燃料。n2h4与n2o4反应能放出大量的热。(1)已知：2no2(g)n2o4(g)h57.20 kjmol1。一定温度下，在密闭容器中反应2no2(g)n2o4(g)达到平衡。其他条件不变时，下列措施一定能提高no2转化率的是_。(填字母序号)a减小no2的浓度b降低温度c保持压强不变，充入n2d升高温度(2)298 k时，1.00 g n2h4(l)与足量n2o4(l)完全反应生成n2(g)和h2o(l)，放出19.14 kj的热量。则反应2n2h4(l)n2o4(l)=3n2(g)4h2o(l)的h_kjmol1。(3)290 k、1.00105 pa，密闭容器中n2o4和no2的混合气体达到平衡时，no20.030 0 moll1、n2o40.012 0 moll1。则反应2no2(g)n2o4(g)的平衡常数k_。(4)现用一定量的cu与足量的浓hno3反应，制得1.00 l已达到平衡的n2o4和no2的混合气体(290 k、1.00105 pa)，理论上至少需消耗cu_g。答案(1)b(2)1 224.