《化学反应的限度第一课时》导学案3

化学反应的限度第一课时化学反应的限度第一课时 导学案导学案 要点先知要点先知 1 化学平衡常数的数值与温度和化学方程式的书写方式有关 2 化学平衡常数K的数值越大 说明反应进行的越完全 3 浓度商 Q Q K时 反应达到平衡状态 Q K时 反应向正反应方向进行 Q K时 反应向逆反应方向进行 4 根据化学平衡常数可以计算反应混合物中各物质的平衡浓度及反应物的平衡转化率 知识总结知识总结 一 化学平衡常数 知识填空 1 定义 在一定 当一个可逆反应达到化学平衡状态时 的系数次幂之积与 的系数次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 简称常数 用符号 表示 2 表达式 对于某一个可逆反应 mA g nB g pC g qD g 在一定温度下其平衡常数 表达式为K 3 应用 1 判断反应进行的限度 K105 反应程度 2 判断反应状态 时反应达到平衡状态 时反应向正反应方向进行 时反应向逆反应方向进行 参考答案 1 温度下 生成物平衡浓度 反应物平衡浓度 K 2 C p D q A m B n 3 1 很难进行 反应可逆 进行完全 2 Q K QK 疑难总结 1 平衡常数表达式与化学方程式的书写方式有关 对于同一化学反应 由于书写方式 不同 各反应物 生成物的系数不同 平衡常数的表达式就不同 平衡常数的单位与化学 方程式的表示形式一一对应 2 对于纯固体或纯液体参加的反应 它们不列入平衡常数的表达式中 因为纯固体或 纯液体浓度不发生变化 3 对于给定的化学反应 正 逆反应的平衡常数互为倒数 4 对于某一可逆反应 平衡常数只受温度影响 与反应物或生成物的起始浓度变化无 关 升温 吸热反应的平衡常数增大 放热反应的平衡常数减小 例1 反应C s H2O g CO g H2 g 的平衡常数表达式为 A K B K CO H2 C H2O C H2O CO H2 C K D K CO H2 H2O H2O CO H2 解析 平衡常数是生成物浓度幂之积与反应物浓度幂之积的比值 固体和纯液体不出 现在平衡常数表达式中 答案 C 二 平衡转化率 知识填空 1 表达式 对于化学反应aA bB cC dD反应物A的平衡转化率可表示为 A 100 其中 和 分别表示A的初始浓度和A的平衡浓度 c0 A A c0 A 2 影响因素 1 初始浓度和平衡浓度 2 多种反应物参加反应时 提高某一种反应物的浓度 可以 其他反应物的转 化率 而该物质本身转化率会 参考答案 1 c0 A A 2 2 提高 降低 疑难总结 1 一个已标明化学方程式的化学反应 在温度一定的条件下达到平衡 其平衡常数只 有一个 但不同反应物的平衡转化率可能不同 2 多种反应物参加反应时 提高一种反应物的浓度 可以提高其他物质的平衡转化率 一定条件下的平衡转化率能表示在一定温度下反应进行的限度 它是在该条件下的最大 转化率 3 可逆反应达到平衡后各物质浓度的变化关系 反应物 平衡浓度 起始浓度 转化浓度 生成物 平衡浓度 起始浓度 转化浓度 各物质的转化浓度之比等于它们在化学方程式中相应的系数之比 4 同一个反应用不同的反应物来表示的平衡转化率不一定相等 当起始量之比等于方 程式中系数比时 各反应物的平衡转化率才相等 例2 将2 00 mol SO2和2 00 mol O2通入1 00 L的密闭容器中 在1 500 K时反应达 到平衡 测得SO3的物质的量浓度为0 64 mol L 1 计算平衡时SO2的转化率 解析 设平衡时转化的SO2的浓度为x 2SO2 g O2 g 2SO3 g 初始浓度 mol L 1 2 00 2 00 0 转化浓度 mol L 1 x x x 2 平衡浓度 mol L 1 2 00 x2 00 x x 2 则x 0 64 mol L 1 SO2 1 36 mol L 1 SO2 100 100 32 c0 SO2 SO2 c0 SO2 2 00 mol L 1 1 36 mol L 1 2 00 mol L 1 答案 32 考点把握考点把握 一 化学平衡常数及其应用 例1 在一定体积的密闭容器中 进行如下化学反应 CO2 g H2 g CO g H2O g 其化学平衡常数K和温度T的关系如表 T 70080083010001200 K0 60 91 01 72 6 回答下列问题 1 该反应的化学平衡常数表达式为 2 该反应为 填 吸热 或 放热 反应 3 能判断该反应是否达到化学平衡状态的依据是 A 容器中压强不变B 混合气体中c CO 不变 C v正 H2 v逆 H2O D c CO2 c CO 4 某温度下 平衡浓度符合下式 CO2 H2 CO H2O 则此时的温度为 解析 1 根据化学平衡常数的定义即可写出该反应的平衡常数表达式K CO H2O CO2 H2 2 由表中数据可以看出温度越高 平衡常数值越大 升温吸热反应的平衡常数增大 正反应为吸热反应 3 该反应为气体物质的物质的量不变的反应 反应过程中压强始终不变 与是否平衡 无关 D项中c CO2 c CO 不能判断反应是否达到平衡状态 只是表示某时刻CO2与CO的 浓度相等 4 当 CO2 H2 CO H2O 时 K 1 0 此时的温度由表中数据可知为830 答案 1 K 2 吸热 3 BC 4 830 CO H2O CO2 H2 规律总结 1 化学平衡常数有单位 同一反应写法不同K的单位不同 将浓度的单位代入平衡常 数表达式可得平衡常数的单位 2 化学方程式中各物质的系数等倍扩大或缩小 平衡常数表达式也要相应改变 K值 不同 3 对于一个可逆反应 当化学方程式逆向书写时 其平衡常数为原反应的倒数 当化 学方程式相加减时 其平衡常数相乘除 4 利用平衡常数和Q的关系可判断可逆反应是否平衡 利用K与温度的变化关系可判 断反应是吸热反应还是放热反应 变式 高炉炼铁中发生的基本反应之一如下 FeO s CO g Fe s CO2 g H 0 其平衡常数可表示为K 已知1100 时 K 0 263 化学平衡常数只与温度有 CO2 CO 关 不随浓度和压强的变化而变化 1 当温度升高后 该反应的平衡常数将 选填 增大 减小 或 不变 2 1100 时测得高炉中c CO2 0 025 mol L 1 c CO 0 1 mol L 1 在这种情况下 该反应是否处于化学平衡状态 选填 是 或 否 此时 化学反应速率是v正 v逆 选填 大于 小于 或 等于 解析 1 该反应 H 0 是放热反应 所以温度升高K将减小 2 此时反应的Q 0 25v c CO2 c CO 逆 答案 1 减小 2 否 大于 二 平衡转化率 例2 已知可逆反应 M g N g P g Q g H 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 mol L 1 c N 2 4 mol L 1 达到平衡后 M的转化率为60 此时N的转化率为 2 若反应温度不变 反应物的起始浓度分别为 c M 4 mol L 1 c N a mol L 1 达到平衡后 c P 2 mol L 1 a 3 若反应温度不变 反应物的起始浓度为 c M c N b mol L 1 达到平衡后 M 的转化率为 解析 1 M的转化率为60 则参加反应的M为0 6 mol L 1 同时消耗N 0 6 mol L 1 因此N的转化率为 100 25 0 6 mol L 1 2 4 mol L 1 2 根据反应方程式 M g N g P g Q g 起始浓度mol L 1 12 4 0 0 转化浓度mol L 10 60 60 60 6 平衡浓度mol L 10 41 80 60 6 则K P Q M N 0 6 mol L 1 0 6 mol L 1 0 4 mol L 1 1 8 mol L 1 1 2 由于温度不变 K不变 因此 M g N g P g Q g 起始浓度mol L 1 4 a 0 0 平衡浓度mol L 14 2a 2 2 2 则有K P Q M N 2 mol L 1 2 mol L 1 2 mol L 1 a 2 mol L 1 1 2 解之得 a 6 3 设反应达到平衡后M的转化率为x 因此有 K 解之得x 41 bx bx b bx b bx 1 2 答案 1 25 2 6 3 41 规律总结 有关化学平衡的计算可采用 三段式 计算模式 其基本解题思路 1 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 2 确定三个量 根据反应物 生成物及转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 转化量 平衡量 并按例2 2 中 模式 列出 3 解答题设问题 明确了 始 转 平 三个量的具体数值 再根据相应关系求反应 物转化率 混合气体的密度 平均相对分子质量等 给出题目答案 变式 1 若第 1 题中c N 1 mol L 1 则N的转化率为 2 若在该温度下M的转化率为50 则N的转化率 50 填 大于 等于 小 于 或 无法判断 提示 1 若c N 1 mol L 1 则M与N的物质的量浓度之比等于化学方程式中系数之 比 二者的转化率相等 都为60 2 M的转化率为50 转化量M与N相等 但N的起始量大小不能确定 因此N的转化 率的大小无法判断 答案 1 60 2 无法判断 课堂练习课堂练习 1 在某温度下 可逆反应mA nB pC qD的平衡常数为K 下列说法正确的是 A K越大 达到平衡时 反应进行的程度越小 B K越小 达到平衡时 反应物的转化率越大 C K随反应物浓度的改变而改变 D K随温度的改变而改变 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 A K1 K2B K1 K2 C K1 K2D K1 K2 3 X 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 2Y 2Z 达到平衡时 若它们的物质的量满足 n X n Y n Z 则Y的转化率为 A 100 B 100 a b 5 2 a b 5b C 100 D 100 2 a b 5 a b 5a 4 在1000 K时 已知反应Ni s H2O g NiO s H2 g 的平衡常数K 0 059 当水蒸气和氢气的物质的量浓度相等时 此反应 A 已达平衡状态 B 未达平衡状态 反应正向进行 C 未达平衡状态 反应逆向进行 D 无法确定 5 在某温度下 将H2和I2各0 10 mol的气态混合物充入10 L的密闭容器中 充分反应 达到平衡后 测得 H2 0 0080 mol L 1 1 H2的转化率为 反应的平衡常数为 2 在上述温度下 该容器中若通入H2和I2各0 20 mol的气态混合物 则达到化学平衡 状态时HI的物质的量浓度为 H2的转化率为 参考答案 1 D 解析 平衡常数与温度有关 对于给定的可逆反应 温度一定时 平衡常数为定值 2 D 解析 反应 的平衡常数表达式为K K1 O2 H2S H2 SO2 O2 SO2 H2S H2 1 K2 3 B 解析 设参加反应的X为n mol 则 X 2Y 2Z 起始物质的量 mol a b 0 平衡物质的量 mola nb 2n2n 据题意 a n b 2n 2n 解得n a b 5 故Y的转化率为 100 2 a b 5b 4 C 解析 该反应的K 0 059 当水蒸气和氢气的物质的量浓度相等时 其浓度商Q 1 0 059 所以反应逆向进行 c H2 c H2O 5 1 20 0 25 2 0 0080 mol L 1 20 解析 1 根据题意 H2 g I2 g 2HI g 起始浓度 mol L 1 0 01000 0100 转化浓度 mol L 1 0 00200 00200 0040 平衡浓度 mol L 1 0 00800 00800 0040 H2 0 002 0 mol L 1 0 010 mol L 1 100 20 K 0 25 HI 2 H2 I2 0 004 0 mol L 1 2 0 008 0 mol L 1 0 008 0 mol L 1 2 设转化的H