2019高中化学第二章第三节化学平衡第3课时化学平衡常数教案新人教版必修4.docx

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。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) molL1。(3)(A)平100%。(4)(A)100%。(5)。(6)(混) gL1。(7) gmol1。 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(molL1): c c 0 0转化(molL1): 0.1 0.1 0.1 0.3平衡(molL1): c0.1 c0.1 0.1 0.3K27，c0.11 molL1。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对于反应2A(g)B(s)C(g)D(g)H0其平衡常数可表示为K，已知1 100时K0.263。化学平衡常数只与温度有关，不随浓度和压强的变化而变化。(1)温度升高，化学平衡移动后达到新的平衡，高炉内CO2和CO的体积比_，平衡常数K_(以上均填“增大”“减小”或“不变”)。(2)1 100 时测得高炉中c(CO2)0.025 molL1、c(CO)0.1 molL1，在这种情况下，该反应是否处于化学平衡状态：_(填“是”或“否”)，此时的化学反应速率v正_v逆(填“大于”“小于”或“等于”)，其原因是_。解析：若生成物的浓度幂之积与反应物的浓度幂之积的比值QK，则可逆反应达到平衡状态；若QK，反应正在向左进行。(1)FeO(s)CO(g)Fe(s)CO2(g)H0，正反应是吸热反应，升高温度，平衡向吸热反应方向移动，即平衡正向移动，增大，则增大，平衡常数增大。(2)1 100 时测得高炉中c(CO2)0.025 molL1，c(CO)0.1 molL1，Qc0.25v逆。答案：(1)增大增大(2)否大于0.250)，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 molL1，则c(CO2)0.026 3 molL1B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 molL1，则 c(CO2)0.026 3 molL1，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。4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CA项，升高温度，H2S浓度增加，说明平衡逆向移动，则该反应是放热反应，错误；B项，通入CO后，正反应速率瞬间增大，又逐渐减小，错误；C项，根据 CO(g)H2S(g)COS(g)H2(g)K0.1起始物质的量 10 mol n mol 0 0变化物质的量 2 mol 2 mol 2 mol 2 mol平衡物质的量 8 mol (n2) mol 2 mol 2 mol设该容器的体积为V，根据K0.1，列关系式得0.1，解得n7，正确；D项，根据上述数据CO的平衡转化率为100%20%，错误。5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 molL1min1DM点的反应体系从300 升高到500 ，达到平衡时 减小解析：选AC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) molL1min1，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。6汽车尾气净化中的一个反应如下：NO(g)CO(g)N2(g)CO2(g) H373.4 kJmol1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。7.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。8如图所示表示两个常见的固氮反应：N23H22NH3和N2O22NO的平衡常数的对数(lg K)与温度的关系，根据图中的数据判断下列说法正确的是()A反应为放热反应B常温下，反应的反应速率很大，而反应的反应速率很小C升高温度，反应的反应速率增大，反应的反应速率减小D在常温下，利用反应固氮和利用反应固氮反应程度相差很大解析：选D温度升高，反应的lg K增大，说明反应是吸热反应，A错误； K值的大小只表示反应进行的程度，与反应速率无关，B错误； 不论反应是放热还是吸热，升高温度，反应速率均增大，C错误。二、非选择题9工业合成氨N2(g)3H2(g)2NH3(g)反应过程中的能量变化如图所示，据图回答下列问题：(1)该反应通常用活性铁作催化剂，加活性铁会使图中B点升高还是降低_，理由是_。(2)该反应平衡常数表达式为K_，当浓度商Q_K(填“”或“”)时，反应向右进行。(3)450 时该反应的平衡常数_500 时的平衡常数(填“”或“”)。(4)一定条件下的密闭容器中，该反应达到平衡，要提高H2的转化率，可以采取的合理措施有_(填字母代号)。a高温高压 b加入催化剂c增加N2的浓度d增加H2的浓度e分离出NH3解析：(1)催化剂降低反应的活化能。(2)反应向右进行，说明QK。(3)该反应正向反应为放热反应，低温利于平衡正向移动，450 时反应正向进行的程度大，即450 对应的平衡常数K大。(4)高温使化学平衡逆向移动，H2转化率降低，a不合理；催化剂对平衡无影响，b不合理；增加N2的浓度可以提高H2的转化率，c可以；d降低H2的转化率；分离出NH3，有利于平衡右移，e可以。答案：(1)降低催化剂能降低反应活化能 (2)(4)ce10在一定温度下，将3 mol CO2和2 mol H2混合于2 L的密闭容器中，发生如下反应：CO2(g)H2(g)CO(g)H2O(g)。(1)该反应的化学平衡常数表达式K_。(2)已知在700 时，该反应的平衡常数K10.5，则该温度下反应CO(g)H2O(g) CO2(g)H2(g)的平衡常数K2_，反应 CO2(g)H2(g)CO(g)H2O(g)的平衡常数K3_。(3)已知在1 000 时，该反应的平衡常数K41.0，则该反应为_反应(填“吸热”或“放热”)。(4)在1 000 下，某时刻CO2的物质的量为2 mol，则此时v(正)_v(逆)(填“”“”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：3 2 00变化/mol: 1 1 1 1某时刻/mol: 2 1 1 1所以c(CO)0.5 molL1，c(H2O)0.5 molL1，c(CO2)1 molL1，c(H2)0.5 molL1，故Qcv(逆)。答案：(1)(2)2(3)吸热(4)能力提升11()已知在448时，反应H2(g)I2(g)2HI(g)的平衡常数K1为49，则该温度下反应2HI(g)H2(g)I2(g)的平衡常数K2为_；反应H2(g)I2(g)HI(g)的平衡常数K3为_。()在一定容积的密闭容器中，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的关系如下表所示：t/7008008301 0001 200K0.60.91.01.72.6回答下列问题：(1)该反应的化学平衡常数表达式为K_。(2)该反应为_反应(填“吸热”或“放热”)。(3)能判断该反应达到化学平衡状态的依据是_(填字母)。A容器中压强不变B混合气体中c(CO)不变Cv正(H2)v逆(H2O)Dc(CO2)c(CO)(4)某温度下，平衡浓度符合下式：c(CO2)c(H2)c(CO)c(H2O)，试判断此时的温度为_。(5)在800时，发生上述反应，某一时刻测得容器内各物质的浓度分别为c(CO2)2 molL1、c(H2)1.5 molL1、c(CO)1 molL1、c(H2O)3 molL1，则下一时刻，反应向_(填“正反应”或“逆反应”)方向进行。解析：()第2个反应与第1个反应互为正、逆反应，平衡常数互为倒数关系，即K2；第3个反应的化学计量数与第1个相比，缩小为一半，则平衡常数K3。()(2)通过表中K和温度t的关系可知，温度越高，K值越大，反应正向进行的程度越大，说明正反应为吸热反应。(3)该反应为气体体积不变的反应，反应前后压强始终不变，A不符合题意；混合气体中c(CO)不变，反应达到平衡状态，B项符合题意；v正(H2)v逆(H2O)时，正、逆反应速率相等，反应达到平衡状态，C项符合题意；c(CO2)c(CO)时，浓度不一定不再变化，反应不一定达到平衡状态，D项不符合题意。(4)当c(CO2)c(H2)c(CO)c(H2O)时，K1，此时温度由表中数据可知为830 。(5)判断反应进行的方向时，可根据Qc与K的大小关系判断，此时刻下，Qc10.9，所以反应向逆反应方向进