人教版选修4 第2章第3节 化学平衡（第4课时） 学案.doc

第4课时化学平衡常数学习目标定位1.知道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。一化学平衡常数1.no2、n2o4的相互转化是一个可逆反应：2no2(g)n2o4(g)。在25 时，如果用不同起始浓度的no2或n2o4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请总结归纳平衡时反应物和生成物的物质的量浓度之间的定量关系：在一定温度下，生成物平衡浓度与反应物平衡浓度的平方之比近似为一常数。(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，ma(g)nb(g)pc(g)qd(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。3.下表为n2(g)3h2(g)2nh3(g)的平衡常数与温度的关系：t/k373473573673773k3.351091.001072.451051.881042.99103由上表数据分析可知：(1)温度升高，k值减小，则正反应为放热反应(填“吸热”或“放热”)。(2)温度升高，k值增大，则正反应为吸热反应(填“吸热”或“放热”)。归纳总结1.化学平衡常数表达式的书写(1)在平衡常数表达式中，水(液态)的浓度、固体物质的浓度不写。c(s)h2o(g)co(g)h2(g)k；feo(s)co(g)fe(s)co2(g)k。(2)化学平衡常数表达式与化学方程式的书写方式有关。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。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。2.化学平衡常数的应用(1)判断反应进行的方向qck反应逆向进行。(2)判断反应的热效应3.化学平衡常数的影响因素对于给定的反应，化学平衡常数只受温度影响，与反应物或生成物的浓度变化无关。1.对于反应c(s)h2o(g)co(g)h2(g)h0，下列有关说法正确的是()a.平衡常数表达式为kb.增大体系压强，平衡常数k不发生变化c.升高体系温度，平衡常数k减小d.增加c(s)的量，平衡正向移动答案b解析固态浓度为“常数”，视为“1”，不需写入平衡常数表达式，a项错误；k只与温度有关，因此增大体系压强，平衡常数k不发生变化，b项正确；升温该反应正向进行，k增大，c项错误；增加c(s)的量，平衡不移动，d项错误。2.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()a.kb.kc.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，其浓度可视为常数，在平衡常数表达式中不写，故a错误，b正确；化学平衡常数只与温度有关，而与反应物、生成物的浓度变化无关，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。二化学平衡常数的有关计算1.已知可逆反应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x0.8。k。2.已知某个指定反应物的转化率为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 平衡时(mol) 6 所以平衡时氮气的体积分数100%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、生成物及变化量的三者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，得出题目答案。3.某温度下，向容积为1 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()a.8.0102 b.1.6103 c.3.2103 d.4.0102答案b解析设生成的o2的物质的量为x mol， 2so3(g)2so2(g)o2(g)起始(mol) 0.10 0 0平衡(mol) 0.102x 2x x100%20%x0.01 molk所以逆反应的平衡常数为1 600，b正确。4.在830 k时，在密闭容器中发生下列可逆反应：co(g)h2o(g)co2(g)h2(g)h0。试回答下列问题：(1)若起始时c(co)2 moll1，c(h2o)3 moll1,4 s后达到平衡，此时co的转化率为60%，则在该温度下，该反应的平衡常数k_。用h2o表示的化学反应速率为_。(2)在相同温度下，若起始时c(co)1 moll1，c(h2o)2 moll1，反应进行一段时间后，测得h2的浓度为0.5 moll1，则此时该反应是否达到平衡状态_(填“是”或“否”)，此时v正_v逆(填“大于”、“小于”或“等于”)。(3)若降低温度，该反应的k值将_。答案(1)10.3 moll1s1(2)否大于(3)增大解析(1) co(g)h2o(g)co2(g)h2(g)起始浓度(moll1)230 0变化浓度(moll1) 1.2 1.2 1.2 1.2平衡浓度(moll1) 0.8 1.8 1.2 1.2该反应的平衡常数k1，v(h2o)0.3 moll1s1。(2)反应进行到某时刻时，c(h2)c(co2)0.5 moll1，c(co)0.5 moll1，c(h2o)1.5 moll1，q0b.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kd.25 时，向溶液中加入少量ki固体，平衡常数k大于689答案b解析根据题中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。5.硫酸生产中，so2催化氧化生成so3：2so2(g)o2(g)2so3(g)h”、“0b.恒温恒容条件下，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解析根据平衡常数表达式可得出该反应的化学方程式为co2h2高温,coh2o；升高温度，v正、v逆均增大，升高温度，h2浓度减小，平衡正向移动，说明正反应是吸热反应，h0；在恒温恒容下，增大压强的方法有多种，h2浓度变化不确定。题组2化学平衡常数及转化率的计算6.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 解析平衡常数只与温度有关，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。7.设反应fe(s)co2(g)feo(s)co(g)平衡常数为k1；fe(s)h2o(g)feo(s)h2(g)平衡常数为k2。测得在不同温度下，k1、k2值如下：温度/k1k25001.003.157001.472.269002.401.60根据以上信息判断下列说法不正确的是()a.若500 时进行反应，则co2转化率为50%b.900 进行反应h2(g)co2(g)h2o(g)co(g)，其平衡常数k31.50c.反应的焓变h0，反应的焓变h0.060答案c解析根据各物质的化学反应速率之比等于化学计量数之比，v(n)v(m)1.0103 moll1min1，a项错误；实验中 x(g)y(g)m(g)n(g)c起始/moll1 0.01 0.040 0c转化/moll1 0.008 0.008 0.008 0.008c平衡/moll1 0.002 0.032 0.008 0.008求得k1.0，b项错误；根据温度相同，则k相等；实验x(g)y(g) m(g) n(g)c起始/moll1 0.020.0300c转化/moll1 c平衡/moll1 0.02 0.03 k1.0。求得a0.120，则x的转化率100%60%，c项正确；实验a0.120.0602，若的温度为800 ，此时与为等效平衡，b0.060，但的温度为900 ，则平衡逆向移动，b0.060，d项错误。9.某温度下，在2 l的密闭容器中，加入1 mol x(g)和2 mol y(g)发生反应：x(g)my(g)3z(g)。平衡时，x、y、z的体积分数分别为30%、60%、10%。在此平衡体系中加入1 mol z(g)，再次达到平衡后，x、y、z的体积分数不变。下列叙述不正确的是()a.m2b.两次平衡的平衡常数相同c.x与y的平衡转化率之比为11d.第二次平衡时，z的浓度为0.4 moll1答案d解析在2 l的密闭容器中，反应达平衡时，各物质的体积分数之比等于各物质的物质的量之比，即平衡时，n(x)n(y)n(z)30%60%10%361。设第一次平衡时x消耗的物质的量为x，则x(g)my(g)3z(g)初始1 mol 2 mol 0转化x mx 3x平衡 1 molx 2 molmx 3x则(1 molx)(2 molmx)3x361解得x0.1 mol、m2，由此可得，a项、c项正确；同理可得第二次平衡时，z的浓度为0.2 moll1，d项不正确；平衡常数只与温度有关，两次平衡反应温度相同，故平衡常数相同，b项正确。10.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，表明该反应为吸热反应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 mold.co的平衡转化率为80%答案c解析co(g)h2s(g)cos(g)h2(g)起始10 molx mol0 0转化 2 mol 2 mol 2 mol 2 mol平衡 8 mol (x2) mol 2 mol 2 mol设容器体积为v l，由k0.1可得k0.1，解得x7，c项正确；co的转化率为100%20%；通入co后c(co)增大，v(co)增大之后逐渐减小，故b项不正确；升高温度，c(h2s)增大，说明平衡向左移动，正反应为放热反应，a项不正确。能力提升题11.(1)已知反应fe(s)co2(g)feo(s)co(g)h1，平衡常数为k1；反应fe(s)h2o(g)feo(s)h2(g)h2，平衡常数为k2。在不同温度时k1、k2的值如下表：700 900 k11.472.15k22.381.67反应co2(g)h2(g)co(g)h2o(g)h，平衡常数为k，则h_(用h1和h2表示)，k_(用k1和k2表示)，且由上述计算可知，反应co2(g)h2(g)co(g)h2o(g)是_反应(填“吸热”或“放热”)。(2)一定温度下，向某密闭容器中加入足量铁粉并充入一定量的co2气体，发生反应fe(s)co2(g)feo(s)co(g)h0，co2的浓度与时间的关系如图所示：该条件下反应的平衡常数为_；若铁粉足量，co2的起始浓度为2.0 mol l1，则平衡时co的浓度为_moll1。下列措施中能使平衡时增大的是_(填字母)。a.升高温度 b.增大压强c.再充入一定量的co2 d.再加入一定量铁粉答案(1)h1h2吸热(2)2.0a解析(1)目标反应可由上述两个反应相减得到，即hh1h2，k，随温度升高，k1增大，k2减小，所以增大，平衡正向移动，正反应为吸热反应。(2)平衡时c(co2)0.5 moll1，c(co)1 moll1，k2.0。设平衡时c(co)a moll1，则平衡时c(co2)(2.0a)moll1，则k2.0，解得a。升高温度，平衡正向移动，a正确；增大压强，平衡不移动，b错误；充入一定量的co2，其k值不变，值不变，c错误；加入铁粉不影响平衡的移动，d错误。12.在某温度下，将h2和i2各0.1 mol的气态混合物充入10 l的密闭容器中，发生反应h2(g)i2(g)2hi(g)，连续测定c(i2)的变化，5 s 时测定c(i2)0.008 0 moll1并保持不变。则：(1)反应的平衡常数的表达式是k_。(2)此温度下，平衡常数值为_。(3)若在此温度下，在10 l的密闭容器充入0.2 mol hi气体，达到平衡时，hi的转化率为_。答案(1)(2)0.25(3)80%解析(2)c(i2)0.008 0 moll1c(h2)0.008 0 moll1c(hi)0.004 0 moll1k0.25。(3)设生成的h2的浓度为x moll1， 2hi(g)h2(g)i2(g)起始(moll1) 0.02 0 0平衡(moll1) 0.022x x xkx0.008(hi)100%80%。13.已知下列两个反应：反应i2iih1反应ii2ih2反应的化学平衡常数k1与温度的关系如表所示。t/515253550k11 100841689533409请回答下列问题：(1)若反应的化学平衡常数为k2，在相同温度下，k1k2_。(2)反应的h1_0(填“”、“”或“”)，若采用升温，则i2的溶解速率会_(填“加快”、“减慢”或“不变”)。(3)能判断反应已达到平衡的依据是_(填字母)。a.容器中的压强不再改变b.溶液的颜色不再改变c.i浓度不再变化d.正逆反应速率均为0(4)某温度下，反应的化学平衡常数为800。在该温度下，向甲、乙、丙三个容积相同的容器中分别加入i2和i，这两种物质的起始浓度如下。起始浓度(moll1)甲乙丙c(i2)0.10.20.2c(i)0.20.10.2反应速率最快的是_(填“甲”、“乙”或“丙”，下同)，平衡时i2的转化率最大的是_。答案(1)1(2)加快(3)bc(4)丙甲解析(1)正逆反应的平衡常数的乘积为1。(2)由表格可知，升温化学平衡常数减小，则正反应为放热反应，即h10，升温i2的溶解速率会加快。(3)因为反应是在溶液中进行的，故其化学平衡不受压强影响；溶液中只有i2有颜色，故颜色不再改变时反应达到平衡；i浓度不再变化，则为平衡状态；达到化学平衡时正逆反应速率相等，但不等于0，故选bc。(4)浓度越大，化学反应速率越快，则丙最快；因为增大一种反应物浓度可