人教版选修4 第2章第3节 化学平衡（第3课时） 学案.doc

第3课时化学平衡常数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。如计算物质的平衡浓度、转化率等。 细读教材记主干1概念在一定温度下，当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，这个常数就是该反应的化学平衡常数，用符号k 表示。2表达式对于可逆反应：ma(g)nb(g)pc(g)qd(g)k。3意义(1)k值越大，反应物的转化率越大，正反应进行的程度越大。(2)k只受温度影响，与反应物或生成物的浓度变化无关。新知探究1写出反应h2(g)i2(g) 2hi(g)的平衡常数的表达式，k1_，反应h2(g)i2(g) hi(g)的平衡常数的表达式，k2 _；反应2hi(g)h2(g)i2(g)的平衡常数的表达式，k3 _。答案：2k1 与k2 、k3有什么关系？若反应的h10，升高温度k1 如何变化？向反应中通入h2，平衡向哪个方向移动，达到平衡后(温度不变)，k3如何变化？答案：k1k，k1；升高温度k1减小；通入h2，平衡向逆反应方向移动，k3不变名师点拨使用平衡常数的注意事项(1)各物质的浓度指平衡时的物质的量浓度，指数为该物质的化学计量数。同一化学反应，由于化学方程式书写不同，平衡常数的表达式不同。(2)反应物或生成物中有固体或纯液体存在时，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。若化学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n2(g)3h2(g)2nh3(g)，ka则有：2nh3(g)n2(g)3h2(g)，k。n2(g)h2(g)nh3(g)，ka。对点演练1在一定条件下，已达平衡的可逆反应：2a(g)b(g) 2c(g)，下列说法中正确的是()a平衡时，此反应的平衡常数k与各物质的浓度有如下关系：kb改变条件后，该反应的平衡常数k一定不变c如果改变压强并加入催化剂，平衡常数会随之变化d若平衡时增加a和b的浓度，则平衡常数会减小解析k只随温度的改变而改变，除改变温度外，改变其他条件都不会引起平衡常数的改变。答案a 名师点拨(1)判断反应进行的程度k值越大，说明平衡体系中生成物所占的比例越大，正向反应进行的程度越大，即该反应进行得越完全，反应物转化率越大；反之，就越不完全，转化率就越小。(2)判断反应的热效应若升高温度，k值增大，则正反应为吸热反应；若升高温度，k值减小，则正反应为放热反应。(3)判断平衡移动方向利用平衡常数可从定量的角度解释恒温下浓度、压强对化学平衡移动的影响。对于可逆反应ma(g)nb(g)pc(g)qd(g)在任意状态下，生成物的浓度和反应物的浓度之间的关系用q表示，则：当qk时，反应处于平衡状态，v正v逆；当qv逆；当qk时，反应向逆反应方向进行，v正0.9，所以v正v逆。答案(1)(2)吸热(3)83050%(4)名师点拨1分析三个量即起始量、变化量、平衡量。2明确三个关系(1)对于同一反应物，起始量变化量平衡量。(2)对于同一生成物，起始量变化量平衡量。(3)各转化量之比等于各反应物的化学计量数之比。3计算方法：三段式法化学平衡计算模式：对以下反应：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 b 0 0变化(mol) mx nx px qx平衡(mol) amx bnx px qx则有：(1)k。(2)c平(a) mol/l。(3)(a)平100%。(4)(a)100%。(5)。(6)(混) g/l。(7) g/mol。对点演练3将等物质的量的ch4和h2o(g)充入1 l恒容密闭反应器，发生反应：ch4(g)h2o(g)co(g)3h2(g)，某温度下反应达平衡，平衡常数k27，此时测得co的物质的量为0.10 mol，求ch4的平衡转化率(计算结果保留两位有效数字)。解析ch4(g)h2o(g) co(g)3h2(g)起始(mol/l): c c 0 0转化(mol/l): 0.1 0.1 0.1 0.3平衡(mol/l): c0.1 c0.1 0.1 0.3k27，c0.11 mol/l。转化率100%91%。答案91%1下列关于平衡常数的说法中，正确的是()a在平衡常数表达式中，反应物浓度用起始浓度表示，生成物浓度用平衡浓度表示b化学平衡常数较大的可逆反应，所有反应物的转化率一定大c可以用化学平衡常数来定量描述化学反应的限度d平衡常数的大小与温度、浓度、压强、催化剂有关解析：选c平衡常数中的浓度都是平衡浓度，它仅受温度的影响，a、d错误；其大小可以描述反应的限度，c正确；转化率不但受平衡常数的影响，而且还受自身起始浓度及其他物质浓度的影响，b错误。2对于可逆反应：c(s)co2(g)2co(g)，在一定温度下其平衡常数为k，下列条件的变化中能使k发生变化的是()a将c(s)的表面积增大b增大体系压强c升高体系温度d使用合适的催化剂解析：选c平衡常数k只与温度有关，与浓度、压强、是否使用催化剂无关。3当把晶体n2o4放入密闭容器中气化，并建立了n2o42no2平衡后，保持温度不变，再通入若干n2o4气体，待反应达到新的平衡时，则新平衡与旧平衡相比，其 值()a变大b不变c变小 d无法确定解析：选bk，温度不变，k不变。4在高温、催化剂条件下，某反应达到平衡，平衡常数k。恒容时，温度升高，h2浓度减小。下列说法正确的是()a该反应的焓变为正值b恒温恒容下，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解析：选a因为该可逆反应的化学平衡常数k，可得出该反应的化学方程式为 co2(g)h2(g)co(g)h2o(g)，d项错误；由于恒容时，温度升高，氢气浓度减小，说明平衡向正反应方向移动，故正反应为吸热反应，即焓变为正值，a项正确；该反应为反应前后气体分子数不变的反应，恒温恒容下，如充入惰性气体使压强增大，h2浓度不变，b项错误；升高温度，正、逆反应速率都增大，c项错误。5写出下列各反应的平衡常数表达式：(1)co(g)h2o(g)co2(g)h2(g)_；(2)3fe(s)4h2o(g)fe3o4(s)4h2(g)_；(3)n2(g)3h2(g)2nh3(g)_。解析：反应物或生成物中有固体或纯液体时，其浓度可看做“1”，不代入公式，只代入气体或溶液中溶质的浓度。答案：(1)k(2)k (3)k6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，h2的转化率为_。解析：设氢气的转化率为x。h2(g) i2(g)2hi(g)起始浓度(mol/l)0.010.01 0变化浓度(mol/l) 0.01x 0.01x 0.02x平衡浓度(mol/l) 0.010.01x 0.010.01x 0.02xk0.25，x20%。答案：20%一、选择题1将4 mol so2(g)与2 mol o2(g)放入4 l的密闭容器中，在一定条件下反应达到平衡：2so2(g)o2(g)2so3(g)，测得平衡时so3的浓度为0.5 mol/l。则此条件下的平衡常数k为()a4b0.25c0.4d0.2解析：选a2so2(g)o2(g)2so3(g)初始(mol): 4 2 0转化(mol): 2 1 2平衡(mol): 2 1 2平衡时各物质的浓度：c(so2)0.5 mol/l，c(o2)0.25 mol/l，c(so3)0.5 mol/l，k4。2已知下列反应的平衡常数：h2(g)s(s) h2s(g)，k1；s(s)o2(g)so2(g)，k2；则反应h2(g)so2(g)o2(g)h2s(g)的平衡常数是()ak1k2bk1k2ck1k2 d.解析：选dk1，k2，第三个反应的平衡常数k3k1。3某温度下反应h2(g)i2(g)2hi(g)的平衡常数k57.0，现向此温度下的真空容器中充入0.2 mol/l h2(g)、0.5 mol/l i2(g)及0.3 mol/l hi(g)，则下列说法中正确的是()a反应正好达平衡b反应向左进行c反应向某方向进行一段时间后k57.0d反应向某方向进行一段时间后c(h2)0.2 mol/l解析：选d此时的浓度商为qc0.90)，该温度下k0.263，下列有关该反应的说法正确的是()a达到化学平衡状态时，若c(co)0.100 mol/l，则c(co2)0.026 3 mol/lb若要提高co的转化率，则可以加入过量feoc若容器内压强不随时间变化，则可以判断该反应已达到化学平衡状态d若生成56 g fe，则吸收的热量小于a kj解析：选a1 100 时反应的平衡常数k 0.263，故达到平衡时，若c(co)0.100 mol/l，则 c(co2)0.026 3 mol/l，a正确；加入feo对平衡移动无影响，b错误；因反应前后气体的物质的量不变，故反应过程中，容器内压强始终保持不变，c错误；根据热化学方程式意义可知：若生成56 g fe，则吸收的热量为a kj，d错误。5在5 l的密闭容器中充入2 mol a气体和1 mol b气体，在一定条件下发生反应：2a(g)b(g) 2c(g)，达到平衡时，在相同温度下测得容器内混合气体的压强是反应前的 ，则a的转化率为()a67%b50%c25%d5%解析：选b在同温度、同容积时，反应前后的压强之比等于反应前后气体的物质的量之比，所以反应后气体的总物质的量为：(2 mol1 mol)2.5 mol，设a转化了x mol。 2a(g)b(g) 2c(g)初始/mol 2 1 0转化/mol x x平衡/mol 2x 1 x(2x)mol(1)molx mol2.5 mol，得x1，因此转化率(a)100%50%。6双选在容积为2 l的密闭容器中进行反应：co(g)2h2(g) ch3oh(g)，其他条件不变，在300 和 500 时，物质的量n(ch3oh)随着反应时间t的变化曲线如图所示，下列说法正确的是()a该反应的h0b其他条件不变，升高温度反应的平衡常数增大c300 时，0t1 min内ch3oh的平均生成速率为 mol/(lmin)da点的反应体系从300 升高到500 ，达到平衡时 减小解析：选a、c由图像可知，温度越高，平衡时ch3oh的物质的量越小，故升高温度平衡向逆反应方向移动，平衡常数减小该反应正反应是放热反应，即h0，a正确，b错误；根据反应速率的计算公式及题给数据计算，300 时，0t1 min内v(ch3oh) mol/(lmin)，c正确；d项，温度升高，平衡向逆反应方向移动，h2的物质的量增大，ch3oh的物质的量减小，故达到平衡时 增大，错误。7汽车尾气净化中的一个反应如下：no(g)co(g) n2(g)co2(g)h373.4 kj/mol在恒容的密闭容器中，反应达到平衡后，改变某一条件，下列示意图正确的是()解析：选c该反应为放热反应，升高温度，平衡逆向移动，生成物浓度减小，反应物浓度增大，平衡常数减小，a项错误；同理，co的转化率减小，b项错误；平衡常数只与温度有关，与物质的量无关，c项正确；增加n2的物质的量，平衡逆向移动，no的转化率减小，d项错误。8在密闭容器中，反应x2(g)y2(g)2xy(g)h0达到甲平衡，仅改变某一条件后，达到乙平衡。对此过程的分析正确的是()a可能是减小了反应物的浓度，反应物x2转化率一定减小b可能是加入了催化剂，反应物x2的百分含量(x2%)将增大c可能是缩小了容器的体积，但该反应的平衡常数保持不变d可能是升高了温度，该反应的平衡常数一定减小解析：选d根据图像可知，乙达到平衡所用的时间比甲短，因此乙的反应速率比甲快，因此不可能减小了反应物的浓度，a错误；催化剂只能改变反应速率，不能使平衡发生移动，xy的百分含量不变，b错误；该反应是一个体积不变的反应，故缩小容器的体积，平衡不移动，xy%不变，c错误；升高温度平衡向左移动，该反应的平衡常数减小，d正确。9i2在ki溶液中存在下列平衡：i2(aq)i(aq)i(aq)。测得不同温度下该反应的平衡常数如表所示：t/515253550k1 100841680533409下列说法正确的是()a反应i2(aq)i(aq)i(aq)的h0b利用该反应可以除去硫粉中少量的碘单质c在上述平衡体系中加入苯，平衡不移动d25 时，向溶液中加入少量ki固体，平衡常数k小于680解析：选b根据表中数据，温度升高时，平衡常数减小，说明升温平衡向逆反应方向移动，则逆反应为吸热反应，正反应为放热反应，即h0.1k，反应向逆反应方向进行；容积为1 l，则h2o、co、h2的初始浓度分别为0.2 mol/l、0.1 mol/l、0.1 mol/l，qc0.05”、“”或“”)。解析：(1)根据化学平衡常数的概念k。(2)k22，k3k1。(3)由于升高温度，该反应的平衡常数增大，故该反应为吸热反应。(4) co2(g)h2(g)co(g)h2o(g)起始/mol：32 00变化/mol: 1 1 1 1某时刻/mol: 2 1 1 1所以c(co)0.5 mol/l，c(h2o)0.5 mol/l，c(co2)1 mol/l，c(h2)0.5 mol/l，故qcv(逆)。答案：(1)(2)2(3)吸热(4)13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表所示：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_(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_。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