【名师导学】高中化学 专题二 化学反应速率与化学平衡（含解析）苏教版选修4.doc

第一单元化学反应速率第一课时化学反应速率的表示方法课堂导学 新课引入烟花的燃烧瞬间完成,反应速率快。煤、石油的形成则需要很长时间,反应速率慢。食物变质,反应速率是快还是慢呢? 目标导学(见学生用书第22页)化学反应速率的概念及其定量表示方法化学反应速率通常用单位时间内反应物浓度的减少或生成物浓度的增加来表示。即v=。理解的关键:(1) 浓度变化;(2) 为正值;(3) 不用纯固体或纯液体表示;(4) 是平均速率;(5) 单位。例题1发展低碳经济,构建低碳社会。科学家们提出利用以工业废气中的co2为原料,以cuo与zno混合物为催化剂,其反应为co2+3h2ch3oh+h2o。某温度下,在体积为1 l的密闭容器中充入1 mol co2和4 mol h2,测得co2和ch3oh(g)的浓度随时间变化如下图所示。从反应开始到平衡,甲醇的平均反应速率v(ch3oh)=;氢气的转化率为。解析v(ch3oh)=0.075 moll-1min-1,氢气的转化率为100%=56.25%。答案 0.075 moll-1min-156.25%同一反应中不同物质间反应速率的规律同一反应用不同物质来表示反应速率时,其数值不一定相等;它们的比值等于化学方程式的计量数之比。对于在一个容器中的一般反应 aa+bbcc+dd来说有,v(a)v(b)v(c)v(d)=c(a)c(b)c(c)c(d)=n(a)n(b)n(c)n(d)=abcd。例题2在一定条件下,在体积为v l的密闭容器中发生反应:ma+nbpc。t s末,a减少了1 mol,b减少了1.25 mol,c增加了0.5 mol。则mnp应为()a. 45 2b. 254c. 132d. 321解析物质的变化量之比等于化学计量数之比。答案a化学反应速率的测量方法1. 化学反应速率测定的基本思路: 化学反应速率是通过实验测定的。要测定不同反应时刻反应物或生成物的浓度,可通过观察和测量体系中的某一物质(反应物或生成物)的相关性质,再进行适当的转换和计算。2. 化学反应速率的测定方法:向锥形瓶中放入5 g大理石,再加入20 ml 1 moll-1盐酸。每隔10 s观察一次注射器中气体的体积,记录实验数据,并绘制v(co2)t曲线图。(1) 实验现象:大理石表面有气泡生成,注射器活塞向外移动。(2) 实验结论:可通过测量每隔一定时间产生气体的体积来测定反应速率。随着反应物浓度的降低,反应速率逐渐减小(忽略其他因素的影响)。例题3某研究小组拟用定量方法测量al和fe分别与酸反应的快慢,设计了如下图所示的装置:(1) 检查上图所示装置气密性的方法是。(2) 若要比较产生气体的快慢,可以测量相同时间内产生气体的体积,也可以测量。答案(1) 用手捂住锥形瓶,观察乙中长导管内液面是否上升(2) 产生相同体积的气体所需的时间 备讲例题 1. 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见下表(t1t2):反应时间/minn(co)/moln(h2)/mol01.200t10.80at20.800.40下列说法不正确的是()a. a=0.40b. 反应在t1 min内的平均速率为v(co)= moll-1min-1c. 反应在t2 min内的平均速率为v(h2)=moll-1min-1d. 反应在t1t2 min内的净速率为0解析b项,没有考虑到容器的容积为2 l,错用co物质的量的变化来代替物质的量浓度的变化。答案b 课堂评价(见学生用书第2223页) 1. 化合物bilirubin在一定波长的光照射下发生分解反应,反应物浓度随反应时间变化如下图所示,计算反应48 min间的平均反应速率和推测第16 min 反应物的浓度,结果应是()a. 2.5 moll-1min-1和2.0 moll-1b. 2.5 moll-1min-1和2.5 moll-1c. 3.0 moll-1min-1和3.0 moll-1d. 5.0 moll-1min-1和3.0 moll-1解析第8 min与第4 min时反应物浓度差c为10 moll-1,t为4 min,所以在48 min间的平均反应速率为2.5 moll-1min-1,可以排除c、d两个答案;图中从08 min,反应物浓度降低了4倍,根据这一幅度,可以推测从816 min也降低4倍,即由10 moll-1降低到2.5 moll-1,因此推测第16 min反应物的浓度为2.5 moll-1,所以可以排除a而选b。答案b 2. 反应a(g)+3b(g)2c(g)+2d(g),在不同情况下测得反应速率,其中反应速率最快的是()a. v(d)=0.4 moll-1s-1b. v(b)=0.6 moll-1s-1c. v(c)=0.5 moll-1s-1d. v(a)=0.15 moll-1s-1解析根据速率之比等于化学计量数之比求解。答案c 3. 在一定条件下,将8 mol a和25.7 mol b两种气体通入体积为w l的密闭容器中发生反应:ma(g)+nb(g)2c(g)。t s后,a、b、c的物质的量分别为7.5 mol、23.7 mol、1 mol。则m与n值应是()a. m=2,n=1b. m=1,n=3c. m=1,n=4d. m=3,n=1解析t s后,a、b、c的物质的量变化分别为0.5 mol、2 mol、1 mol,用a、b、c分别表示的反应速率之比为142,所以c项正确。答案c 4. 将4 mol a气体和2 mol b气体在2 l的容器中混合,并在一定条件下发生如下反应:2a(g)+b(g)2c(g)。若经2 s后测得c的浓度为0.6 moll-1,下列说法正确的是()用物质a表示的反应的平均速率为0.3 moll-1s-1用物质b表示的反应的平均速率为0.6 moll-1s-12 s时物质a的转化率为70%2 s时物质b的浓度为0.7 moll-1a. b. c. d. 解析根据题意,2 s时,c的浓度为0.6 moll-1,利用化学方程式中的化学计量数之比,则b的浓度变化为0.3 moll-1,进而确定2 s时物质b的浓度为1 moll-1-0.3 moll-1=0.7 moll-1;a的转化浓度为0.6 moll-1,则a的转化率为30%;由c表示的反应速率,可推知v(a)=0.3 moll-1s-1,v(b)=0.15 moll-1s-1。答案b趁热打铁,事半功倍。请老师布置同学们完成练习本第2021页中的练习。第二课时影响化学反应速率的因素课堂导学 新课引入生活中有很多的反应需要加快反应速率(如爆炸),也有很多反应需要减慢反应速率(如食物的腐败),也就是说有很多反应需要控制反应速率。那么,如何控制呢? 目标导学(见学生用书第2426页)影响化学反应速率的因素例题1某校化学小组用实验的方法利用cu、fe、mg和不同浓度的硫酸(0.5 moll-1、2 moll-1、18.4 moll-1)来研究影响反应速率的因素。甲同学研究的实验报告如下表:实验步骤现象结论分别取等体积的2 moll-1硫酸于试管中反应速率:mgfe,cu不反应金属的性质越活泼,反应速率越快(1) 甲同学表中实验步骤为。(2) 甲同学的实验目的是;要得出正确的实验结论,还需控制的实验条件是。乙同学为了更精确地研究浓度对反应速率的影响,利用下图所示装置进行定量实验:(3) 乙同学在实验中应该测定的数据是。(4) 乙同学完成该实验应选用的实验药品是。该实验中不选用某浓度的硫酸,理由是。解析本题通过实验,对影响化学反应速率的因素进行了探究。决定反应速率的内因是反应物的性质,控制实验条件是实验的灵魂。答案(1) 分别投入大小、形状相同的cu、fe、mg(2) 研究金属(或反应物)本身的性质与反应速率的关系温度相同(3) 一定时间内产生气体的体积(或产生一定体积的气体所需时间)(4) mg(或fe)和0.5 moll-1硫酸和2 moll-1硫酸常温下mg与18.4 moll-1硫酸反应生成so2;fe在18.4 moll-1硫酸中钝化浓度对反应速率的影响浓度对反应速率的影响规律及其微观解释影响规律其他条件相同时,增大反应物的浓度,反应速率增大;减小反应物的浓度,反应速率减小微观解释在其他条件不变时,对某一反应而言,反应物分子中活化分子百分数是一定的,即活化分子浓度与反应物浓度成正比。反应物浓度增大单位体积内活化分子数增多单位时间内有效碰撞的次数增多化学反应速率加快注意事项一般情况下,在一定温度下固体或纯液体的浓度是常数,因此改变其物质的量,对速率无影响;固体物质的反应速率与接触面积有关,颗粒越小,表面积越大,反应速率越快例题2在相同温度下,相同规格的铁片与下列不同浓度的酸反应生成氢气的速率最快的是()a. 3 moll-1盐酸b. 2 moll-1硫酸c. 2 moll-1醋酸d. 2 moll-1硝酸解析同温度、相同规格的铁片与酸反应生成氢气的速率取决于氢离子的浓度,浓度大反应速率快,b答案中的氢离子浓度最大,浓硫酸和硝酸与铁不能生成氢气,答案选b。答案b压强对反应速率的影响1. 改变压强,对化学反应速率产生影响的根本原因是引起浓度改变。所以在讨论压强对反应速率的影响时,应区分引起压强改变的原因。(1) 对于没有气体参与的化学反应,由于改变压强时,反应物浓度变化很小,可忽略不计,因此对化学反应速率无影响。(2) 对于有气体参与的化学反应,有以下几种情况:恒温时,压缩体积压强增大反应物浓度增大反应速率加快。恒温时,对于恒容密闭容器:a. 充入气体反应物:总压强增大反应物浓度增加反应速率加快。b. 充入“惰性气体”:总压强增大反应物浓度未改变反应速率不变。恒温、恒压时:充入“惰性气体”体积增大气体反应物浓度减小反应速率减小。2. 压强对反应速率的影响规律及其微观解释影响规律对气体反应而言,增大压强(减少容器容积),相当于增大反应物的浓度,反应速率增大;减小压强(增大容器容积),相当于减小反应物的浓度,反应速率减小微观解释增大压强单位体积内活化分子数增多有效碰撞次数增多化学反应速率加快;反之,化学反应速率减慢注意事项若是参加反应的物质是固体、液体或溶液,由于压强的变化对它们的浓度几乎无影响,可以认为反应速率不变例题3在一密闭容器中充入1 mol h2和1 mol i2,压强为p(pa),并在一定温度下使其发生反应h2(g)+i2(g)2hi(g)hcba(4) 0.11 moll-1(5) 随着c(h2o2)减小,反应速率减慢 2. 某活动小组以酸性kmno4溶液和h2c2o4(草酸)溶液为反应物进行了下列三组实验,反应的化学方程式为2kmno4+5h2c2o4+3h2so4k2so4+2mnso4+10co2+8h2o。实验编号kmno4h2c2o4(草酸)加入的其他物质体积/ml浓度/moll-1体积/ml浓度/moll-140.0120.140.0120.240.0120.1mnso4固体 根据以上实验,下列说法不正确的是()a. 实验和可探究浓度对该反应速率的影响b. 实验和可探究催化剂对该反应速率的影响c. 实验和可探究催化剂对该反应速率的影响d. 实验中开始反应较慢,一段时间后变快,其原因是生成的mnso4有自催化作用解析对比实验和,可以发现变量有两个:h2c2o4浓度不同和加与不加mnso4固体,所以无法确定影响反应速率的因素,c项不正确。答案c 课堂评价(见学生用书第26页) 1. fe与稀硫酸反应制取氢气时,下列措施一定能使生成氢气的速率加快的是()a. 增加铁的量b. 增大硫酸的浓度c. 加热d. 增大压强解析错选a的误区是混淆了外界条件对反应速率影响的关系,浓度增大,反应速率加快,但铁为固体,增加铁的量,其浓度并没有改变;错选b的误区是把反应物的性质发生改变与反应发生改变混淆了,当h2so4浓度增大时,可能转变为浓硫酸,浓硫酸与铁常温下会发生钝化,无氢气生成;错选d的误区是把增大反应物浓度与增大物质的浓度的关系混淆了,增大压强,只改变了氢气的浓度,而氢气是生成物,并没有改变反应物的浓度。答案c 2. 下列措施能减慢化学反应速率的是()a. 将煤块粉碎后燃烧b. 将食物贮藏在冰箱中c. 用过氧化氢溶液制氧气时添加少量二氧化锰粉末d. 用粗锌替代纯锌与同浓度同体积的盐酸反应制氢气解析将固体粉碎、加入催化剂、形成原电池反应都能加快反应速率,a、c、d项错;b项正确。答案b 3. 下列有关化学反应速率的说法正确的是()a. 稀盐酸与锌反应时,加入适量的氯化钠溶液,生成氢气的速率减慢b. 用铁片和稀硫酸反应制取氢气,若改用铁片和浓硫酸可以加快产生氢气的速率c. 二氧化硫的催化氧化是放热反应,升高温度,反应速率减慢d. 合成氨中,增大压强,反应速率加快解析选项a中,加入氯化钠溶液,相当于对盐酸稀释,浓度降低,反应速率减慢;选项b中,改用铁片与浓硫酸反应时,若常温则发生钝化,若加热则反应生成二氧化硫气体,得不到氢气;选项c中,不论该化学反应是放热反应还是吸热反应,升温,化学反应速率必然加快;选项d中,对有气体参与的反应,增大压强,气体的浓度增大,反应速率加快。答案ad 4. 下列说法正确的是()a. 等体积0.1 moll-1 hno3和0.1 moll-1 h2so4分别与等体积2 moll-1 naoh溶液反应的速率相同b. 等质量的锌粒和锌粉分别同0.1 moll-1盐酸反应,速率相同c. 增大压强,反应速率一定加快d. 升高温度,反应速率一定加快解析0.1 moll-1 hno3和0.1 moll-1 h2so4中 c(h+)不同,所以反应速率不同,a项错;固体形状(固体反应物的表面积)对反应速率有影响,相同条件下,粉状比块状速率快,b项错;对于非气体反应,增加压强不能加快反应速率,c项错。答案d趁热打铁,事半功倍。请老师布置同学们完成练习本第2223页中的练习。第二单元化学反应进行的方向和限度第一课时化学反应的方向课堂导学 新课引入汽车尾气中的主要污染物是一氧化氮以及燃料不完全燃烧所产生的一氧化碳,它们是现代城市中的大气污染物。为了减轻大气污染,人们提出通过以下反应来处理汽车尾气:2no(g)+2co(g)n2(g)+2co2(g)。你能否判断这一方案是否可行?理论依据是什么? 目标导学(见学生用书第2728页)自发过程和自发反应1. 自发过程:在一定条件下,不需要外力作用就能自动进行的过程。特点:(1) 体系趋向于从高能状态转变为低能状态。(2) 在密闭条件下,体系趋向于从有序状态转变为无序状态。2. 自发反应:在给定条件下,能自发地进行到显著程度的反应。3. 非自发反应:不能自发地进行,必须借助某种外力才能进行的反应。例题1过程的自发性的作用是()a. 判断过程的方向b. 确定过程是否一定会发生c. 判断过程发生的速率d. 判断过程的热效应解析反应过程的自发性用于判断反应过程的方向。答案a反应方向的焓判据焓判据:放热反应过程中体系能量降低,因此具有自发进行的倾向。但有些吸热反应也可以自发进行,故只用焓变判断反应的方向不全面。例题2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唯一判据解析多数能自发进行的反应都是放热反应,并不是所有能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”。答案c反应方向的熵判据1. 熵:量度体系混乱(或有序)的程度的物理量,符号为s(同一物质,三种状态下熵值:气态液态固态)。2. 熵判据:如果发生变化后体系的混乱度增大(即熵增),s0,反应有自发进行的倾向,化学反应的s越大,越有利于反应自发进行;但有些熵减反应也可以自发进行,故只用熵判据判断反应的方向也不全面。例题3下列关于化学反应的熵变的叙述正确的是()a. 化学反应的熵变与反应的方向无关b. 化学反应的熵变直接决定了反应的方向c. 熵值增大的反应都是混乱度增大的反应d. 熵值增大的反应都能自发进行解析熵值增大的反应,即s0的反应容易自发进行,所以熵变与反应的方向有关,a项错;熵变是反应能否自发进行的一个因素,但不是唯一因素,b项错;自发反应不一定s0,d项错。答案c焓变与熵变对反应方向的共同影响h-ts0,不能自发进行。具体的几种情况如下:焓变(h)熵变(s)反应的自发性0任何温度下都能自发进行000高温下能自发进行00任何温度下都不能自发进行注意:过程的自发性只能用于判断反应进行的方向,不能确定过程是否一定会发生和过程发生的速率。例题4下列关于h-ts的说法正确的是()a. h-ts可用于判断所有条件下的反应能否自发进行b. h-ts只用于判断温度、体积一定的反应能否自发进行c. h-ts只用于判断温度、压强一定的反应能否自发进行d. h-ts0的反应,在该条件下一定剧烈反应解析h-ts判据只适用判断一定温度和压强下的反应能否自发进行,a、b项错误,c项正确;h-ts0,该反应一定不能自发进行c. 如果某一反应的正反应能自发进行,则其逆反应无法自发进行d. 向fe(no3)2溶液中加入稀硫酸,可观察到有红棕色气体生成,说明hno3不稳定易分解解析并非所有自发进行的化学反应都是放热的,有些吸热反应也能自发进行,b项在高温条件下能自发进行,b项错误;红棕色气体的生成是fe2+与h+和n作用的结果,d项错误。答案ac 2. 下列说法正确的是()a. 电解质溶于水发生电离的过程中,熵值增大b. 已知反应so2(g)+h2o(g)h2so3(l),该过程熵值增大c. 右图可表示爆炸反应的能量变化曲线d. 同温同压下,h2(g)+cl2(g)2hcl(g)在光照和点燃条件下的h不同解析通常情况下,三种状态下熵值:气态液态固态,所以b选项是一个熵值减小的反应,错误;同一反应在不同条件下发生,其h相同,d选项错误。答案ac 课堂评价(见学生用书第28页) 1. 符合下列条件的化学反应一定能自发进行的是()a. h0,s0b. h0c. h0,s0d. h0,s0解析根据h-ts0反应能自发进行可知,h0的化学反应一定能自发进行。答案b 2. 对于化学反应方向的确定,下列说法正确的是()a. 反应的焓变是决定反应能否自发进行的唯一因素b. 温度、压强一定时,放热反应能自发进行c. 在温度、压强一定的条件下,焓因素和熵因素共同决定一个化学反应的方向d. 固体的溶解过程与焓变无关解析焓因素和熵因素共同决定一个化学反应的方向,a项错、c项正确;放热反应,若s0,在低温时能自发进行,高温时不能自发进行,b项错;固体的溶解也有焓变,d项错。答案c3. 已知反应2co(g)2c(s)+o2(g)的h为正值,s为负值。设h和s不随温度而变,下列说法正确的是()a. 低温下能自发进行b. 高温下能自发进行c. 低温下不能自发进行,高温下能自发进行d. 任何温度下都不能自发进行解析根据复合判据h-ts0时反应不能自发进行,又因为h0,s0,故h-ts0,此反应任何温度下都不能自发进行。答案d趁热打铁,事半功倍。请老师布置同学们完成练习本第2425页中的练习。第二课时化学平衡状态课堂导学 新课引入19世纪后期,人们发现高炉炼铁所排出的高炉气中含有相当量的co,有些工程师认为这是由于co和铁矿石的接触时间不长所造成的,于是耗资建造了一个高大的炼铁高炉,以增加co和铁矿石的接触时间。可是后来发现用这个高炉炼铁,所排出的高炉气中co的含量并没有减少。你知道为什么吗? 目标导学(见学生用书第29页)可逆反应与不可逆反应1. 定义:在同一条件下,既能发生反应物转变为生成物的正向反应,又能发生生成物转变为反应物的逆向反应。2. 特点:反应物与生成物同时存在;转化率小于100%。3. 表示:用“”表示。例题1向平衡体系co(g)+h2o(g)co2(g)+h2(g)中加入18o和 2h组成的h2o(g),当再次达到平衡时,下列判断正确的是()a. 含18o的物质只有一种b. 含2h的物质有两种c. 含18o和含2h的物质各有两种d. 既含有2h又含有18o的物质只有一种解析本题考查了可逆反应的本质任何时刻反应物和生成物都是共存的。答案bd化学平衡状态的特征和标志1. 化学平衡状态的特征2. 化学平衡状态的标志反应特点ma(g)+nb(g)pc(g)+qd(g)m+n=p+qm+np+q无条件判据v(正)=v(逆)平衡平衡各组分百分含量不变平衡平衡各组分浓度不变平衡平衡有条件判据压强不变不一定平衡平衡混合气体平均相对分子质量不变不一定平衡平衡混合气体密度不变不一定平衡恒压时平衡温度不变绝热体系平衡绝热体系平衡颜色不变有有色分子参与反应时平衡有有色分子参与反应时平衡总体积不一定平衡恒压时平衡总物质的量不变不一定平衡平衡例题2在一定温度下,不能判断可逆反应a(g)+3b(g)2c(g)达到平衡的标志是()c的生成速率与c的分解速率相等单位时间内生成a mol a,同时生成3a mol ba、b、c的浓度不再变化体积不变的密闭容器中混合气体的总压强不再变化混合气体的物质的量不再变化单位时间内消耗a mol a,同时生成3a mol ba、b、c的分子数目比为1 3 2a. b. c. d. 解析a、b的生成指的都是逆反应速率,错;分子数目比等于化学计量数比不能说明达到平衡状态,错。答案选c。答案c 备讲例题 1. 密闭容器中进行的反应为x(g)+3y(g)2z(g),x、y、z 的起始浓度依次为0.1 moll-1、0.3 moll-1、0.2 moll-1,当反应达平衡时,各物质的浓度可能是()a. x=0.2 moll-1b. y=0.5 moll-1c. z=0.3 moll-1d. z=0.4 moll-1解析可逆反应中,反应体系中各物质一定共存,如果a选项中的数据存在,则z的浓度为0;如果d选项中的数据存在,则x、y的浓度为0,这是不可能的,故a、d选项错误。答案bc 2. 2so2(g)+o2(g)2so3(g)h=-196.6 kjmol-1是制备硫酸的重要反应。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. 在体积不变的容器中,气体的压强不变d. so3的生成速率与so2的消耗速率相等e. 在体积不变的容器中混合气体的密度保持不变 f. so2、o2、so3的浓度保持不变解析可逆反应达到平衡状态有两个核心的判断依据:(1) 正、逆反应速率相等;(2) 反应混合物中各组成成分的百分含量保持不变。只要抓住这两个特征就可确定是否达到平衡状态,对于随反应的发生而发生变化的物理量如果不变了,即说明可逆反应达到了平衡状态。答案bcf 课堂评价(见学生用书第29页) 1. 甲醇来源丰富、价格低廉、运输贮存方便,是一种重要的化工原料,有着重要的用途和应用前景。若在恒温恒容的容器内进行反应co2(g)+3h2(g)ch3oh(g)+h2o(g),下列表示该反应达到平衡状态的标志是()a. 容器中混合气体的密度不再变化b. co2百分含量保持不变c. 容器中混合气体的质量不再变化d. 有1个hh键生成的同时有 3个ch键生成解析反应前后都是气体,质量不变,又是恒容容器,密度也不变,a、c项错;co2百分含量会随着反应的进行发生变化,待其不变了说明达到了平衡状态,b项正确;有3个hh键生成的同时有 3个ch键生成才能说明达到平衡状态,d项错。答案b 2. 在2no2n2o4的可逆反应中,下列状态属于平衡状态的是()a. v正=v逆0时的状态b. no2全部转变成n2o4的状态c. c(no2)=c(n2o4)的状态d. 体系的颜色不再发生变化的状态解析化学平衡状态的本质特征是正、逆反应速率相等,宏观表现是各组成成分的百分含量保持不变等。用这条原理可分析题中各种说法:a项,v正=v逆0时的状态显然是平衡状态;b项,由于2no2n2o4是可逆反应,no2不可能全部转化为n2o4;c项,平衡时no2、n2o4的百分含量保持不变,但不一定存在c(no2)=c(n2o4)的关系;d项,对于反应2no2n2o4来讲,只有no2呈红棕色,n2o4无色,体系的颜色不变说明no2的浓度不变,反应处于平衡状态。答案ad 3. 下列说法可以证明反应n2+3h22nh3已达到平衡状态的是()a. 1个nn键断裂的同时,有3个hh键形成b. 1个nn键断裂的同时,有3个hh键断裂c. 1个nn键断裂的同时,有6个nh键断裂d. 1个nn键断裂的同时,有6个hh键形成解析这是化学键与化学平衡综合的题目。nn键断裂与hh键断裂表示的都是正反应,b项错;1个nn键断裂的同时有6个hh键形成,虽然分别代表正、逆反应速率,v正(n2)=6v逆(h2),但是正、逆反应速率不等,d项错。答案ac 4. 一定温度下在容积恒定的密闭容器中,进行反应2a(s)+3b(g)c(g)+2d(g),当下列物理量不发生变化时,能作为该反应已达到化学平衡状态的标志是()混合气体的密度容器内气体的压强混合气体总物质的量b的物质的量浓度a. b. c. d. 解析变化的量不变了说明达到了平衡状态,气体的质量会随着反应的进行发生变化,密度也会随着变化,b的物质的量浓度也会随着反应的进行发生变化,正确;混合气体总物质的量、压强一直不变,不能作为平衡的标志,错误。答案a趁热打铁,事半功倍。请老师布置同学们完成练习本第2627页中的练习。第三课时化学平衡常数课堂导学 新课引入同一个可逆反应,外界条件不同,反应进行的限度就不同;不同反应在相同外界条件下进行的程度也不同。化学上如何来衡量一个化学反应进行的限度大小呢? 目标导学(见学生用书第3031页)化学平衡常数对于反应aa(g)+bb(g)cc(g)+dd(g),k=(固体和纯液体的浓度为常数,通常不计入平衡常数表达式中)。注意:(1) 对于同一反应,温度不同时,k值越大,反应物的转化率越高,正反应进行的程度越大。(2) 对于一个可逆反应,其k值仅随温度的改变而改变,即温度一定、k值一定,不随其他外界条件的改变而改变。(3) k值的大小只能大致说明一个可逆反应的正向反应所进行的最大限度,并不能预示反应达到平衡所需要的时间。如298 k时,2so2(g)+o22so3(g) 的k(=3.61024)很大,但由于速率太慢,常温时,几乎不发生反应。(4) 化学平衡常数是指某一具体反应的平衡常数。若反应方向改变,则平衡常数改变。正、逆反应的平衡常数互为倒数;若化学方程式中各物质的计量数等倍扩大或缩小,平衡常数也会改变。例如n2(g)+3h2(g)2nh3(g)的平衡常数为k1,n2(g)+h2(g)nh3(g)的平衡常数为k2,nh3(g)n2(g)+h2(g)的平衡常数为k3,则k1和k2的关系式为k1=,k2和k3的关系式为k2=。例题1298 k时,各反应的平衡常数如下:n2(g)+o2(g)2no(g)k=110302h2(g)+o2(g)2h2o(g)k=210812co2(g)2co(g)+o2(g)k=410-92则常温下,no、h2o、co2这三种化合物分解放氧的倾向最大的是()a. b. c. d. 无法判断解析要判断no、h2o、co2这三种化合物分解放氧的倾向,则必须求出各个分解放氧反应的平衡常数,然后比较大小即可。由计算可知:2no(g)n2(g)+o2(g)k=110-302h2o(g)2h2(g)+o2(g)k=510-822co2(g)2co(g)+o2(g)k=410-92平衡常数越大,表示反应进行得越彻底,因此反应即no分解放氧的倾向最大。答案a有关化学平衡常数的计算对化学反应:aa(g)+bb(g)cc(g)+dd(g)k=(注意要用各物质的平衡浓度代入而不能仅用物质的量代入)例题2在容积为1 l的恒容容器中,合成甲醇的热化学方程式:co(g)+2h2(g)ch3oh(g)h1=-116 kjmol-1,当温度分别为230 、250 和270 时,co的转化率与的起始组成比的关系如下图所示。起始时co的物质的量均为1 mol。利用图中a点对应的数据,计算该反应在对应温度下的平衡常数k(写出计算过程)。答案根据图像可知a点对应的co的转化率为50%,h2的物质的量为1.5 mol。co(g)+2h2(g)ch3oh(g)起始浓度/moll-111.50转化浓度/moll-10.510.5平衡浓度/moll-10.50.50.5k=4有关化学平衡的计算有关化学平衡的计算一般涉及各组分的物质的量、浓度、转化率、百分含量、气体混合物的密度、平均摩尔质量、压强等。通常的思路是写出平衡式,列出相关量(起始量、变化量、平衡量),确定各量之间的关系,列出比例式、等式或依据平衡常数求解。如以下反应:ma(g)+nb(g)pc(g)+qd(g),令a、b起始物质的量(mol)分别为a、b,达到平衡后,a的消耗量为mx,容器容积为v l。 ma(g)+nb(g)pc(g)+qd(g)起始/mol:a b00变化/mol:mx nx pxqx平衡/mol:a-mxb-nxpxqx则有:(1) k=(2) 对于反应物:n(平)=n(始)-n(变);对于生成物:n(平)=n(始)+n(变)。(3) c平(a)=(4) (a)平=100%,(a)(b)=(5) (a)=100%(6) =(7) (混)= gl-1(8) = gmol-1例题3已知:2ch3oh(g)ch3och3(g)+h2o(g)h=-25 kjmol-1,某温度下的平衡常数为400。此温度下,在1 l的密闭容器中加入ch3oh,反应到某时刻测得各组分的物质的量浓度如下表,下列说法正确的是()物质ch3ohch3och3h2oc/moll-10.81.241.24a. 平衡后升高温度,平衡常数不变b. 平衡时,c(ch3och3)=1.6 moll-1c. 平衡时,反应混合物的总能量减少40 kjd. 平衡时,再加入与起始等量的ch3oh,达新平衡后平衡常数变大解析升高温度平衡常数发生变化,选项a错误;2ch3oh(g)ch3och3(g)+h2o(g);某时刻量/moll-10.81.241.24变化量/moll-12xxx平衡量/moll-10.8-2x1.24+x1.24+x=400,解得x=0.36 moll-1,平衡时,c(ch3och3)=1.24+x =1.6 moll-1,所有ch3och3(g)都是生成的量,故e=n(ch3och3)25 kjmol-1=1.6 mol25 kjmol-1=40 kj,选项b、c正确;平衡常数与浓度无关,选项d错误。答案bc 备讲例题 1. 25 时,在含有pb2+、sn2+的某溶液中,加入过量金属锡(sn),发生反应sn(s)+pb2+(aq)sn2+(aq)+pb(s),体系中c(pb2+)和c(sn2+)用变化关系如下图所示。下列判断正确的是()a. k=b. 往平衡体系中加入少量sn(no3)2固体,此时正、逆反应速率都增大c. 25 时,该反应的平衡常数k1=2.2d. 25 时,sn2+(aq)+pb(s)sn(s)+pb2+(aq)的平衡常数为k2,则k1k2=1解析固体不列入平衡常数的表达式,a项错误;加入sn(no3)2固体瞬间,c(sn2+)增大,c(pb2+)不变,所以,逆反应速率增大,正反应速率不变,b项错误;由图可知,平衡时c(sn2+)=0.22 moll-1,c(pb2+)=0.10 moll-1,所以平衡常数k=2.2,c项正确;在同一温度下,同一反应的正、逆反应平衡常数互为倒数,d项正确。答案cd 课堂评价(见学生用书第3132页) 1. 用于净化汽车尾气的反应:2no(g)+2co(g)2co2(g)+n2(g),已知该反应速率极慢,570 k时平衡常数为11059。下列说法正确的是()a. 装有尾气净化装置的汽车排出的气体中一定不再含有no或cob. 因为反应的平衡常数极大,所以反应速率极快,达到平衡所需的时间很短c. 加入高效催化剂,可以提高反应的速率,但平衡常数不变d. 570 k时该反应正向进行的程度很大,故使用催化剂并无实际意义解析在一个可逆反应中,反应物不可能全部转化为生成物,故排出的气体中一定还含有no和co,a项错;平衡常数为11059,表明在570 k时,绝大部分的反应物能转化为生成物,但是反应速率慢,仍然需要使用催化剂,b、d项错;平衡常数仅和温度有关,加入催化剂可以加快反应速率,平衡常数不变,c项正确。答案c 2. 2 000 k时,反应co(g)+o2(g)co2(g)的平衡常数为k,则相同温度下反应 2co2(g)2co(g)+o2(g)的平衡常数k为()a. b. k2c. d. 解析平衡常数与化学方程式的写法有关,对于以上两个反应:k=、k=,所以k=。答案c 3. 某温度下,反应2ch3oh(g)ch3och3(g)+h2o(g)的平衡常数为400,此温度下,在容积一定的密闭容器中加入ch3oh,反应到某时刻测得各组分的浓度如下:物 质ch3ohch3och3h2o浓度/moll-10.440.60.6下列说法正确的是()a. ch3oh的起始浓度为1.04 moll-1b. 此时逆反应速率大于正反应速率c. 平衡时ch3oh的浓度为0.04 moll-1d. 平衡时ch3oh的转化率小于80%解析根据某一时刻各物质的浓度判断,起始ch3oh的浓度为0.44 moll-1+0.6 moll-12=1.64 moll-1,a项不正确;设该温度下达平衡时,ch3och3的浓度为x moll-1,则c(