鲁科版选修4 第2章 第2节 第1课时　化学平衡常数　平衡转化率 学案.doc

第2节化学反应的限度第1课时化学平衡常数平衡转化率学习目标：1.进一步认识化学平衡状态的特征，能够描述平衡的建立过程。2.了解化学平衡常数的定义。3.能正确书写给定反应的平衡常数表达式，并能进行相应的简单计算。(重点)4.理解化学平衡常数的应用及意义。(难点)自 主 预 习探 新 知1化学平衡常数(1)定义：在一定温度下，当一个可逆反应达到化学平衡状态时，生成物浓度的系数次幂之积与反应物浓度的系数次幂之积的比值，用符号k表示。(2)表达式以化学反应aabbccdd为例：k，单位：(moll1)(cd)(ab)。(3)意义平衡常数的大小反映了化学反应可能进行的程度；平衡常数的数值越大，说明反应可以进行得越完全。(4)影响因素内因：反应物的本身性质。外因：反应体系的温度。(5)应用判断反应可能进行的程度。k值105105105105反应程度很难进行反应可逆进行完全判断反应是否达到平衡状态。对化学反应aabbccdd的任意状态有浓度商：q。判断反应的热效应。a升高温度b降低温度2平衡转化率(1)表达式对于化学反应aabbccdd，反应物a的平衡转化率可以表示为(a)100%100%100%。(2)规律同一反应的不同反应物，其转化率可能不同；当按照反应系数之比投入反应物时，反应物转化率相同。多种反应物参加反应时，提高一种反应物的浓度，可以提高其他反应物的转化率，而该反应物本身的转化率会降低。基础自测1判断对错(对的在括号内打“”，错的在括号内打“”。)(1)在任何条件下，化学平衡常数都是一个恒定值。()(2)改变反应物浓度或反应产物浓度都会改变平衡常数k。()(3)平衡常数k既与温度、反应物本身的性质有关，也与反应物浓度、压强有关。()(4)从平衡常数k的大小可以推断一个反应进行的程度。()(5)n23h22nh3和n2h2nh3的平衡常数表达式相同。()提示(1)不同温度下，化学平衡常数不同。(2)平衡常数只受温度的影响。(3)平衡常数与浓度、压强无关。(4)(5)化学平衡常数表达式与方程式的系数有关。2下列数据是一些反应的平衡常数的数值，表示反应物转化率最大的是 () 【导学号：41722075】ak1bk101ck1010dk1010ck值越大说明正反应程度越大，反应物转化率越大。3在恒温恒容下，当反应容器内总压强不随时间变化时，下列可逆反应一定达到平衡的是()aa(g)b(g)c(g)ba(g)2b(g)3c(g)ca(g)b(g)c(g)d(g)d以上都达到平衡a在恒温恒容下，对于反应前后气体系数不相等的反应，当反应容器内总压强不变时，可逆反应达到平衡。合 作 探 究攻 重 难化学平衡状态的判断在恒温恒容条件下，三个容器内分别发生如下反应：容器反应n2(g)3h2(g) 2nh3(g)h2(g)i2(g) 2hi(g)ni(s)h2o(g) nio(s)h2(g)思考交流1当容器中气体的密度不变时，上述哪个可逆反应达到平衡状态？提示反应。2当容器中气体的压强不变时，上述哪个可逆反应达到平衡状态？提示反应。3当容器中气体的平均相对分子质量不变时，上述哪个可逆反应达到平衡状态？提示反应。对点训练1在1 l定容的密闭容器中，可以证明可逆反应n2(g)3h2(g)2nh3(g)已达到平衡状态的是()ac(n2)c(h2)c(nh3)132b一个nn键断裂的同时，有3个hh键生成c其他条件不变时，混合气体的密度不再改变d2v正(n2)3v逆(nh3)ba项，c(n2)c(h2)c(nh3)132不能说明各物质的浓度不变，因而不能说明反应达到平衡，错误；b项，一个nn键断裂的同时，有3个hh键生成，能说明正、逆反应速率相等，正确；c项，混合气体的密度不再改变，不能说明达到反应平衡，错误；d项，2v正(n2)v逆(nh3)时，正、逆反应速率才相等，才达到平衡，错误。2一定温度下，反应n2o4(g)2no2(g)的焓变为h。现将1 mol n2o4充入一恒压密闭容器中，下列示意图能说明反应达到平衡状态的是()abcdd因反应容器保持恒压，且反应前后气体分子数不相等，所以达到平衡前容器体积随反应进行而不断变化，结合m/v可知，若气体密度不再变化，说明容器体积不再变化，即气体的物质的量不再变化，反应达到平衡状态，符合题意；无论是否达到平衡，反应的h都不变，不符合题意；反应开始时，加入1 mol n2o4，随着反应的进行，n2o4的浓度逐渐变小，故v正(n2o4)逐渐变小，直至达到平衡，而图像与之不符，不符合题意；n2o4的转化率不再变化，说明n2o4的物质的量不再变化，反应达到平衡状态，符合题意。综上所述，d项正确。判断平衡状态的方法“逆向相等，变量不变”(1)“逆向相等”：反应速率必须一个是正反应的速率，一个是逆反应的速率，且经过换算后同一种物质的减少速率和生成速率相等。(2)“变量不变”：如果一个量是随反应进行而改变的，当不变时为平衡状态；一个随反应的进行保持不变的量，不能作为是否是平衡状态的判断依据。化学平衡常数与转化率的计算相同温度下，在体积为1 l的两个恒容密闭容器中发生可逆反应：n2(g)3h2(g)2nh3(g)h92.4 kjmol1实验测得起始、平衡时的有关数据如下表：编号起始时各物质物质的量/mol平衡时反应中的能量变化n2h2nh3130放出热量a kj230放出热量b kj思考交流1容器中反应物n2的转化率是多少？提示1 mol n2完全反应时放出的热量为92.4 kj，中反应物n2的转化率为a/92.4。2容器中反应的化学平衡常数的计算式如何表示？提示 n2 3h2 2nh3初始浓度(moll1) 1 3 0转化浓度(moll1) a/92.4 3a/92.4 2a/92.4平衡浓度(moll1) 1a/92.4 33a/92.4 2a/92.4k3两个容器中合成氨反应的平衡常数有什么关系？提示相等。4比较两个容器中n2、h2的转化率的大小。提示n2的转化率：h2的转化率：。5化学平衡常数与平衡转化率有何关系？提示平衡常数和平衡转化率都可以表示可逆反应进行的程度，但是平衡转化率随着反应物初始浓度的不同而变化，而平衡常数却不受影响，因此平衡常数更能反映出其本质。平衡常数与平衡转化率之间是可以相互求算的。对点训练1在一定温度下的密闭容器中，加入1 mol co和1 mol h2o发生反应co(g)h2o(g)co2(g)h2(g)，达到平衡时测得n(h2)0.5 mol，下列说法不正确的是() 【导学号：41722076】a在该温度下，反应的平衡常数k1b平衡常数与反应温度无关cco的平衡转化率为50%d平衡时n(h2o)0.5 molbco(g)h2o(g)co2(g)h2(g)起始/mol 1 1 0 0转化/mol 0.5 0.5 0.5 0.5平衡/mol 0.5 0.5 0.5 0.5由方程式及以上数据判断可得，a、c、d项正确。平衡常数与反应温度有关，b项错误。2x、y、z为三种气体，把a mol x和b mol y充入一密闭容器中，发生反应x(g)2y(g)2z(g)。达到平衡时，若三者的物质的量满足n(x)n(y)n(z)，则y的转化率为()a(ab)/5100%b2(ab)/(5b)100%c2(ab)/5100%d(ab)/(5b)100%b设参加反应的y的物质的量为n mol，则 x(g)2y(g)2z(g)起始/mol a b 0平衡/mol an/2 bn n由于平衡时n(x)n(y)n(z)，则有(an/2)(bn)n，解得n2(ab)/5，所以y的转化率为2(ab)/5/b100%2(ab)/(5b)100%。325 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所示：物质xyz初始浓度/(moll1)0.10.20.0平衡浓度/(moll1)0.050.050.1下列说法错误的是() 【导学号：41722077】a反应达到平衡时，x的转化率为50%b该反应可表示为x(g)3y(g)2z(g)，其平衡常数为1 600(moll1)2c增大压强，平衡常数增大d改变温度可以改变该反应的平衡常数cx的浓度变化了0.05 moll1，所以达到化学平衡时，x的转化率为0.05 moll10.1 moll1100%50%，a项正确；y的浓度变化了0.15 moll1，z的浓度变化了0.1 moll1，故该反应的化学方程式为x(g)3y(g)2z(g)，其平衡常数k1 600(moll1)2，b项正确；对于一个确定的可逆反应，平衡常数与浓度、压强无关，只与温度有关，故c项错误，d项正确。教师备选某硫酸厂的基本反应是：2so2(g)o2(g)2so3(g)，现将0.05 mol so2(g)和0.03 mol o2注入体积为1.0 l的密闭容器中，并置于某较高温度的恒温环境中，达化学平衡后，测得反应器中有0.04 mol so3(g)，求：(1)该温度下反应的平衡常数？(2)so2、o2的平衡转化率？解析2so2(g)o2(g)2so3(g)初始浓度/moll1 0.05 0.03 0浓度变化/moll1 0.04 0.02 0.04平衡浓度/moll1 0.01 0.01 0.04(1)k1 600(moll1)1(2)(so2)100%100%80%(o2)100%100%66.7%答案(1)1 600(moll1)1(2)80%66.7%有关化学平衡计算的解题模板(1)模式三段式 ma(g)nb(g)pc(g)qd(g)起始量(moll1) a b 0 0转化量(moll1) mx nx px qx平衡量(moll1) amx bnx px qx(2)物质浓度的变化关系反应物：平衡浓度初始浓度转化浓度；反应产物：平衡浓度初始浓度转化浓度；转化浓度之比等于化学方程式中各物质系数之比。当 堂 达 标固 双 基1一定条件下，反应2no(g)o2(g)2no2(g)在容积不变的密闭容器中发生，下列对该反应达到平衡状态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d该反应为气体分子数改变的反应，恒容条件下，该可逆反应在建立平衡的过程中会有压强的改变、气体总分子数的改变、颜色的改变，一旦这些可变量不变了，则证明反应达到平衡了，而混合气体的总质量在任何情况下都不发生变化。2一定温度下，已知反应：h2(g)s(s)h2s(g)k1，s(s)o2(g)so2(g)k2，则相同温度下，反应h2(g)so2(g)h2s(g)o2(g)的平衡常数k等于() 【导学号：41722078】ak1k2bk1k2ck1k2 dd由可得反应h2(g)so2(g)h2s(g)o2(g)，k1，k2，k，所以k。教师备选1 000 k下，反应c(s)2h2(g)ch4(g)的平衡常数k8.28107(moll1)1。当各气体的物质的量浓度分别为h2：0.7 moll1，ch4：0.2 moll1时，上述反应()a正向进行b逆向进行c达到平衡d无法确定aq0.41(moll1)1k，故反应正向进行，a项正确。3一定温度下，反应h2(g)x2(g)hx(g)的平衡常数为10。若将1.0 mol hx(g)通入体积为1.0 l的密闭容器中，则该温度下hx(g)的最大分解率为()a5%b16.7%c25%d33%b考查“始、变、平”模式和平衡常数。 h2(g)x2(g)hx(g)始/(moll1) 0 0 1.0变/(moll1) x x 2x平/(moll1) x x 1.02