苏教版选修4 专题2第二单元 化学反应的方向与限度（第2课时） 学案.doc

第2课时化学平衡1什么叫可逆反应？提示：在相同条件下既可以向正反应方向进行，又可以向逆反应方向进行的反应。2什么是化学平衡状态？提示：可逆反应在一定条件下进行到一定程度时，正反应速率和逆反应速率相等，反应物和生成物的浓度不再发生变化的状态。新知探究探究1可逆反应与化学平衡状态(1)可逆反应：(2)以n23h22nh3为例，了解化学平衡的建立，并填写表中空格。 变化时刻物质浓度反应速率反应物生成物正反应逆反应开始时最大0最大0进行中减小增大减小增大平衡时不变不变v(正)v(逆)表示上述过程的浓度时间图像和速率时间图像分别为：(3)化学平衡状态：一定条件下的可逆反应中，正反应速率与逆反应速率相等时，反应体系中所有反应物和生成物的浓度保持不变的状态。探究2化学平衡状态的特点成功体验1(好题共享选自人教版教材p32t5)一定温度下，对可逆反应a(g)2b(g)3c(g)的下列叙述中，能说明反应已达到平衡的是()ac生成的速率与c分解的速率相等b单位时间内消耗a mol a，同时生成3a mol cc容器内的压强不再变化d混合气体的物质的量不再变化解析：选ab项所述的a消耗和c生成为同向反应，所以无法说明反应是否达到平衡；因该反应前后气体体积不变，所以无论反应是否达到平衡，容器内压强都不变，故c、d项也不正确。2已知汽车尾气无害化处理反应为2no(g)2co(g)n2(g)2co2(g)。下列说法不正确的是()a达到化学平衡时正、逆反应速率都为0b使用高效催化剂可有效提高正反应速率c反应达到平衡后，no的反应速率保持恒定d单位时间内消耗co和co2的物质的量相等时，反应达到平衡解析：选a化学平衡是动态平衡，反应并未停止，a选项错误，b选项正确。反应达到平衡后，正反应速率和逆反应速率相等，因此c、d选项都是正确的。新知探究探究1化学平衡常数(1)概念：在一定温度下，一个可逆反应达到化学平衡时，生成物浓度幂之积与反应物浓度幂之积的比值是一个常数，用符号k表示。(2)表达式：对反应aa(g)bb(g)cc(g)dd(g)在一定温度下达到平衡时k。(3)意义： (4)影响因素：k只与温度有关，与反应物或生成物的浓度无关，只要温度一定，则平衡常数一定。探究2平衡转化率(1)概念：可逆反应达到化学平衡时已转化的量与该物质开始时的量的比值。(2)表达式：。(3)意义：表示在一定温度和一定起始浓度下反应进行的限度。必记结论1使用化学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)反应物或生成物中有固体和纯液体存在时，由于其浓度可看做“1”而不代入公式。(3)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。若方程式中各物质的化学计量数等倍扩大或缩小，尽管是同一反应，平衡常数也会改变。如n23h22nh3ka则有2nh3n23h2k1/an2h2nh3k2化学平衡常数的意义化学平衡常数的数值越大，说明反应可以进行得越完全。若k数值在105左右，通常认为反应进行得较完全，若k数值在105左右，则认为这个反应很难进行。成功体验3判断正误(正确的打“”；错误的打“”)。(1)随着化学反应的进行，v(正)逐渐减小，最后为零，v(逆)逐渐增大。()(2)化学平衡常数与反应物的浓度有关。()(3)可逆反应的化学平衡常数互为倒数。()(4)同一个化学反应，化学方程式的写法不同则平衡常数不同。()(5)压强不变可以作为化学平衡状态的标志。()解析：(1)化学平衡为动态平衡，v(正)不会为零；(2)k只与温度有关；(3)可逆反应的化学平衡常数互为倒数关系；(4)即使同一个化学反应，当写法不同时，平衡常数表达式不同，单位也可能不同；(5)对于在固定容积的容器中进行的反应前后气体体积不变的反应，压强始终不变。答案：(1)(2)(3)(4)(5)4(好题共享选自鲁科版教材p52t3)在557 密闭容器中进行反应：co(g)h2o(g)co2(g)h2(g)，若co起始浓度为2.0 moll1，水蒸气起始浓度为3.0 moll1，达到平衡后，测得co2浓度为1.2 moll1，求反应的平衡常数及co(g)和h2o(g)的平衡转化率。解析：co(g)h2o(g)co2(g)h2(g)起始浓度(moll1): 2 3 0 0转化浓度(moll1): 1.2 1.2 1.2 1.2平衡浓度(moll1): 0.8 1.8 1.2 1.2k1。(co)100%60%(h2o)100%40%答案：平衡常数是1；co(g)、h2o(g)的平衡转化率分别为60%、40%关键语句小结1可逆反应“两特点”：(1)正、逆两个反应是同一条件下同时进行的；(2)可逆反应中反应物、生成物共存，反应物转化率小于100%。2化学平衡“五特征”：逆、等、动、定、变。3化学平衡状态判断“两依据”：(1)根本依据：v(正)v(逆)；(2)直接依据：各组分的浓度保持不变。4化学平衡计算“两公式”：(1)平衡常数k等于平衡时生成物浓度的幂之积与反应物浓度的幂之积之比；(2)反应物的转化率100%。例1在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0.1 moll1、0.3 moll1、0.2 moll1，在一定条件下，当反应达到平衡时，各物质的浓度有可能是()az为0.3 moll1by2为0.4 moll1cx2为0.2 moll1dz为0.4 moll1解析：选a本题可用“一边倒”法来判断： x2y22z最多的生成物/moll1 00.2 0.4全部为反应物/moll1 0.20.4 0即可得各物质浓度的取值范围：0c(x2)0.2 moll1；02 moll1c(y2)0.4 moll1；0c(z)0。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)1 moll1，c(n)2.4 moll1；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)4 moll1，c(n)a moll1；达到平衡后，c(p)2 moll1，a_；(4)若反应温度不变，反应物的起始浓度为：c(m)c(n)b moll1，达到平衡后，m的转化率为_。解析：(1)根据反应：m(g)n(g)p(g)q(g)起始浓度/moll1: 1 2.4 0 0转化浓度/moll1: 0.6 0.6 0.6 0.6平衡浓度/moll1: 0.4 1.8 0.6 0.6(n)100%25%。(2)因为该反应的h0，是吸热反应，所以升高温度，平衡向正反应方向移动，m的转化率增大。(3)根据反应：m(g)n(g)p(g)q(g)起始浓度/moll1: 4 a 0 0转化浓度/moll1: 2 2 2 2平衡浓度/moll1: 2 (a2) 2 2根据温度不变，平衡常数不变的特点得：k0.5，解得a6 moll1。(4)同理：m(g)n(g)p(g)q(g)起始浓度/moll1: b b 0 0转化浓度/moll1: x x x x平衡浓度/moll1: (bx) (bx) x x根据温度不变，平衡常数不变的特点得：k0.5，解得x0.41 b moll1(m)(0.41 b/b)100%41%。答案：(1)25%(2)增大(3)6(4)41%用化学平衡常数计算时，应注意代入的是平衡时各物质的浓度，而平衡转化率则是用转化了的量比初始时的量(可以是物质的量，也可以是物质的量浓度)。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/moll10.10.20.0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x(g)3y(g)2z(g)，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解析：选cx浓度变化是0.05 moll1，所以达到化学平衡时，x的转化率为0.050.1100%50%，选项a正确；y的浓度变化是0.15 moll1，z的浓度变化是0.1 moll1，故该反应的化学方程式为x3y2z，平衡常数k1 600，b正确；平衡常数与浓度、压强无关，只与温度有关，故选项c错误、d正确。课堂双基落实1下列关于化学反应限度的说法中正确的是()a一个可逆反应达到的平衡状态就是这个反应在该条件下所能达到的限度b当一个可逆反应达到平衡状态时，正反应速率和逆反应速率相等都等于0c平衡状态是一种静止的状态，因为反应物和生成物的浓度已经不再改变d化学反应的限度不可以通过改变条件而改变解析：选a可逆反应达到平衡状态后，虽v正v逆，但均不为0，是动态平衡，b、c错；k与温度有关，通过改变温度就可以改变化学反应的限度，d错。2对于3fe(s)4h2o(g)fe3o4(s)4h2(g)，反应的化学平衡常数的表达式为()akbkckdk解析：选d由于在反应中fe、fe3o4均为固体，根据化学平衡常数的定义可得出平衡常数k。3在一定温度下，向a l密闭容器中加入1 mol x气体和2 mol y气体，发生如下反应：x(g)2y(g)2z(g)，此反应达到平衡的标志是()a容器内密度不随时间变化b容器内各物质的浓度不随时间变化c容器内x、y、z的浓度之比为122d单位时间消耗0.1 mol x同时生成0.2 mol z解析：选b该反应是一个反应前后气体体积减小的化学反应，达到化学平衡状态时，同一物质的正逆反应速率相等，各种物质的含量不变。如果容器的体积不变，其密度始终不变，a项错误；容器内各种物质的浓度不变即达到平衡状态，b项正确；各种物质的浓度之比与反应初始量和转化率有关，c项错误；无论反应是否达到平衡状态，都是单位时间消耗0.1 mol x同时生成0.2 mol z，d项错误。4(2015重庆高考)羰基硫(cos)可作为一种粮食熏蒸剂，能防止某些昆虫、线虫和真菌的危害。在恒容密闭容器中，将co和h2s混合加热并达到下列平衡：co(g)h2s(g)cos(g)h2(g)k0.1反应前co物质的量为10 mol，平衡后co物质的量为8 mol。下列说法正确的是()a升高温度，h2s浓度增加，表明该反应是吸热反应b通入co后，正反应速率逐渐增大c反应前h2s物质的量为7 moldco的平衡转化率为80%解析：选c升高温度，h2s浓度增大，说明平衡向逆反应方向移动，逆反应为吸热反应，则该反应正反应为放热反应，故a不正确；通入co后，正反应速率瞬间增大，之后化学平衡发生移动，正反应速率逐渐减小，逆反应速率逐渐增大，当正反应速率和逆反应速率相等时，反应达到新的化学平衡状态，故b不正确；设反应前h2s的物质的量为a mol，容器的容积为1 l，列“三段式”进行解题： co(g)h2s(g)cos(g)h2(g)起始物质的量浓度(moll1) 10 a 0 0转化物质的量浓度(moll1) 2 2 2 2平衡物质的量浓度(moll1) 8 a2 2 2化学平衡常数k0.1，解得a7，故c正确；co的平衡转化率为100%20%，故d不正确。5酸雨被称为“空中死神”，20世纪全球so2的排放量增加了6倍，导致酸雨降落范围日益扩大，其酸度不断上升。据报道欧洲酸雨酸度每年增加10%，酸雨使土壤酸化，使林木死亡，造成湖泊中大量鱼类死亡。so2虽然是大气污染物，但也是重要的化工原料，综合的治理和应用so2会造福人类。例如：在h2so4生产中，so2催化氧化生成so3：2so2(g)o2(g) 2so3(g)某温度下，将2.0 mol so2和1.0 mol o2置于10 l密闭容器中，体系在不同压强下达到平衡时，so2的转化率()与体系的压强(p)的关系如图所示，根据图示回答问题：(1)反应体系达到平衡后，体系的总压强为0.1 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“大于”“小于”或“等于”)。解析：(1)由图示可知：当p0.1 mpa时，0.80。平衡时so2消耗了2 mol0.81.6 mol。 2so2(g)o2(g) 2so3(g) 0.2 0.1 0 0.16 0.08 0.16 0.04 0.02 0.16k800(2)平衡状态由a变到b时，温度不变，则k(a)k(b)答案：(1)800(2)等于1在一定温度下的某容积不变的密闭容器中，建立下列化学平衡：c(s)h2o(g)co(g)h2(g)不能确定上述可逆反应在一定条件下已达到化学平衡状态的是()a体系的压强不再发生变化bv正(co)v逆(h2o)c生成n mol co的同时生成n mol h2d1 mol hh键断裂的同时断裂2 mol ho键解析：选c不论反应达到平衡，还是未达到平衡，生成n mol co的同时都会生成n mol h2。2可逆反应：2no2(g)2no(g)o2(g)，在容积固定的密闭容器中达到平衡状态的标志是()单位时间内生成n mol o2的同时生成2n mol no2单位时间内生成n mol o2的同时生成2n mol no用no2、no、o2表示的反应速率的比为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压强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只有b只有c只有 d全部解析：选a中单位时间内生成n mol o2的同时生成2n mol no2，能说明反应达到平衡，单位时间内生成n mol o2必生成2n mol no，不能说明反应达到平衡状态。中无论达到平衡与否，用各物质表示的化学反应速率之比都等于化学计量数之比。有色气体的颜色不变，则表示物质的浓度不再变化，说明反应已达到平衡。气体体积固定、质量反应前后守恒，密度始终不变。反应前后v(g)0，压强不变，意味着各物质的含量不再变化。由于气体的质量不变，气体的平均相对分子质量不变时，说明气体中各物质的物质的量不变，反应达到平衡。3一定温度下，在体积一定的密闭容器中进行的可逆反应：c(s)co2(g)2co(g)，不能判断反应已经达到化学平衡状态的是()a容器中总压强不变bv(co2)v(co)c容器中混合气体的密度不变d容器中co的体积分数不变解析：选b可逆反应达到平衡状态时，正反应速率逆反应速率，混合体系中各组分的浓度保持不变。c(s)co2(g)2co(g)反应为正反应是气体体积增大的非等体积反应；在体积一定的密闭容器中若达到平衡状态，容器内的气体的量保持不变，即总压强不变，a正确；达到平衡状态后，正、逆反应速率相等，但v(co2)与v(co)不相等，且未标明反应方向，b错；混合气体的密度表示方法为：，对于有固体参加的非等体积可逆反应来说，当达到平衡时，气体的总物质的量不变，气体的质量也不会改变，所以，平衡后气体的密度将保持不变，c正确；d正确，平衡后，体系内各组分的浓度保持不变，体积分数不变。4某温度下，向容积为2 l的密闭反应器中充入0.10 mol so3，当反应器中的气体压强不再变化时测得so3的转化率为20%，则该温度下反应2so2(g)o2(g)2so3(g)的平衡常数为()a3.2103 b1.6103c8.0102 d4.0102解析：选a 2so2(g)o2(g)2so3(g)c(始)/moll1 0 0 0.05c(变)/moll1 0.01 0.005 0.01c(平)/moll1 0.01 0.005 0.04k3.2103。5一定条件下，将3 mol a和1 mol b两种气体混合于固定容积为2 l的密闭容器中，发生如下反应：3a(g)b(g)xc(g)2d(s)。2 min末该反应达到平衡，生成 0.8 mol d，并测得c的浓度为 0.2 moll1。下列判断正确的是()a该条件下此反应的化学平衡常数约为0.91ba的平均反应速率为0.3 mol(ls)1cb的转化率为60%d若混合气体的密度不再改变时，该反应不一定达到平衡状态解析：选an(d)0.8 mol，则n(a)1.2 mol，故v(a)0.3 mol(lmin)1，b错；b转化的物质的量n(b)n(d)0.4 mol，则b的转化率为100%40%，c错；由于平衡时c(c)c(d)0.2 moll10.4 moll1x2，则x1，平衡时a、b、c的浓度分别为0.9 moll1、0.3 moll1、0.2 moll1，则平衡常数k0.91，a对；该反应前后气体分子数不相等，且气体质量也不相等，因此混合气体的密度不再改变时，该反应一定达到平衡状态，d错。6一定条件下，对于可逆反应x(g)3y(g)2z(g)，若x、y、z的起始浓度分别为c1、c2、c3(均不为零)，达到平衡时，x、y、z的浓度分别为0.1 moll1、0.3 moll1、0.08 moll1，则下列判断正确的是()ac1c231b平衡时，y和z的生成速率之比为23cx、y的转化率不相等dc1的取值范围为0 moll1c10.14 moll1解析：选d平衡时x、y的浓度之比为13，变化的量之比等于方程式中物质的化学计量数比(13)，故c1c213，a项错误；平衡时，同一物质v(正)v(逆)，不同物质不同方向的速率等于方程式中物质的化学计量数比也能作为达平衡的标志，y和z的生成速率之比为32时为达平衡的标志，b项错；x、y的初始量等于方程式中的计量数比，故x、y转化率相等，c项错误。7在300 ml的密闭容器中，放入镍粉并充入一定量的co气体，一定条件下发生反应：ni(s)4co(g)ni(co)4(g)，已知该反应平衡常数与温度的关系如下表：温度/2580230平衡常数510421.9105下列说法正确的是()a上述生成ni(co)4(g)的反应为吸热反应b25 时反应ni(co)4(g)ni(s)4co(g)的平衡常数为0.5(moll1)3c在某条件下达到平衡，测得ni(co)4、co浓度均为0.5 mol/l，则此时温度高于80 d80 达到平衡时，保持体积不变，往体系中充入一定量的co，再次达到平衡后co的体积分数减小解析：选da项，升高温度平衡常数减小，说明该反应为放热反应；b项，相同温度下可逆反应正反应和逆反应的平衡常数互为倒数关系；c项，浓度商为8，温度应在2580 之间；d项，相当于压缩气体平衡正向移动，再次达到平衡后co的体积分数减小。8在1 000 k恒温下，在密闭容器中放入一定量的a、b气体使之发生反应：a(g)3b(g)2c(g)，并达到平衡。测得其平衡时的浓度分别为c(a)2 moll1，c(b)5 moll1，c(c)3 moll1：填写下列空白：(1)起始时：a的物质的量浓度_，b的物质的量浓度_。(2)a的转化率_。(3)1 000 k时，上述反应的平衡常数_。解析：a(g)3b(g)2c(g)起 3.5 9.5 0转 1.5 4.5 3平25 3c(a)始3.5 moll1，c(b)始9.5 moll1。则a的转化率为100%42.9%。k(或0.036)。答案：(1)3.5 moll19.5 moll1(2)42.9%(3)(或0.036)9在20 l恒容的密闭容器中，加入3 mol so3(g)和1 mol 氧气，在某温度下进行反应，反应至4 min时，氧气的浓度为0.06 moll1，当反应至8 min时，反应到达平衡。(1)04 min内生成o2的平均速率：v(o2)_mol(lmin)1。(2)整个过程中，各物质的浓度随时间的变化如图所示，则该温度下的平衡常数k_。(3)物质的浓度不再改变标志着该反应已达平衡，下列还可以说明该反应已达平衡的是_(填序号)。体系内压强不再改变容器内气体的密度不再改变混合气体的平均相对分子质量不再改变v正(so3)2v逆(o2)n(so3)n(o2)n(so2)212解析：分析图像得出，(1)该反应为2so3(g)2so2(g)o2(g)，由此得出v(o2)0.002 5 mol(lmin)1。(2)根据平衡常数公式：k0.4。(3)根据反应：2so3(g)2so2(g)o2(g)，中体系压强不变，说明反应已达平衡状态；中容器的体积不变，混合气体的质量不变，则反应过程中密度始终不变，密度不变不能说明反应已达平衡状态；中混合气体的总质量不变，但反应过程中混合气体的总物质的量改变，若平均相对分子质量不变，说明反应已达平衡状态；表示v正v逆，说明反应已达平衡状态；中三者的物质的量之比等于化学计量数之比，不能说明反应已达平衡状态。答案：(1)0.0025(2)0.4(3)10(海南高考)已知a(g)b(g)c(g)d(g) 反应的平衡常数和温度的关系 如下：温度/7008008301 0001 200平衡常数1.71.11.00.60.4回答下列问题：(1)该反应的平衡常数表达式k_，h_0(填“”或“”)；(2)830 时，向一个5 l的密闭容器中充入0.20 mol的a和0.80 mol的b，如反应初始6 s内a的平均反应速度v(a)0.003 moll1s1，则6 s时c(a)_moll1，c的物质的量为_ mol；若反应经一段时间后，达到平衡时a的转化率为_，如果这时向该密闭容器中再充入1 mol氩气，平衡时a的转化率为_；(3)判断该反应是否达到平衡的依据为_(填正确选项前的字母)；a压强不随时间改变b气体的密度不