高中化学2.3化学平衡第3课时课堂探究素材新人教版选修420200629159

化学平衡课堂探究探究一化学平衡常数问题导引反应1：可逆反应N23H22NH3是工业上合成氨的重要反应。该反应正向为放热反应。反应过程中，反应物和产物均为气态。反应2：H2(g)I2(g) 2HI(g)。该反应前后气体分子数不发生改变。反应3：可逆反应：C(s)H2O(g) CO(g)H2(g)。这是利用碳单质制取水煤气的重要反应。1对于反应1，若保持其他条件不变，分别升高温度、增大N2的浓度，平衡如何移动？平衡常数K如何变化？提示：升高温度，平衡向逆反应方向移动，K减小；增大N2的浓度，平衡向正反应方向移动，但K保持不变。2对于反应1，若保持其他条件不变，加入催化剂，反应速率如何变化？平衡如何移动？平衡常数K如何变化？提示：加入催化剂，反应速率加快，平衡不移动，K不变。3反应2的平衡常数是K，则反应2HI(g) H2(g)I2(g)的平衡常数为多少？反应H2(g)I2(g) HI(g)的平衡常数为多少？提示：反应2HI(g) H2(g)I2(g)的平衡常数为，H2(g)I2(g) HI(g)的平衡常数为。4反应3的平衡常数的表达式是什么？对于反应3，若保持其他条件不变，升高温度，K值增大，该反应是吸热反应还是放热反应？提示：K；升高温度K值增大，说明化学平衡向正反应方向移动，则该反应为吸热反应。名师精讲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或纯液体存在时，由于其浓度可看作“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N23H22NH3，Ka则有：2NH3N23H2，K1/a。N2H2NH3，K。2化学平衡常数的应用(1)判断平衡移动的方向：对于一般的可逆反应mA(g)nB(g) pC(g)qD(g)，在任意状态时，生成物与反应物的浓度幂之积的比值称为浓度商Qc，即Qc，则(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。【例题1】 ()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_(填“吸热”或“放热”)反应。(3)能判断该反应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)为2 molL1，c(H2)为1.5 molL1，c(CO)为1 molL1，c(H2O)为3 molL1，则下一时刻，反应将_(填“正向”或“逆向”)进行。解析：()第2个反应与第1个反应互为逆反应，平衡常数互为倒数关系，第3个反应的化学计量数与第1个相比，缩小为一半，平衡常数也会发生变化，得K3。()通过表中K和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，说明正向反应为吸热反应。当c(CO2)c(H2)c(CO)c(H2O)时，K1，此时温度由表中数据可知为830 。判断反应进行的方向时，可根据Q与K的大小关系判断，此时刻下，Q10.9，所以反应向逆反应方向进行。答案：() 7()(1) (2)吸热(3)BC(4)830(5)逆向变式训练1人体血液内的血红蛋白(Hb)易与O2结合生成HbO2，因此具有输氧能力。CO吸入肺中发生反应：COHbO2O2HbCO,37 时，该反应的平衡常数K220。HbCO的浓度达到HbO2浓度的0.02倍时，会使人智力受损。据此，下列结论错误的是()ACO与HbO2反应的平衡常数KB人体吸入的CO越多，与血红蛋白结合的O2越少C当吸入的CO与O2浓度之比大于或等于0.02时，人的智力才会受损D把CO中毒的病人放高压氧舱中解毒，其原理是使上述平衡向左移动解析：由平衡常数的定义可知该反应的平衡常数K，由平衡移动原理可知吸入CO越多，平衡向右移动，与血红蛋白结合的O2越少；把病人放高压氧舱中，则平衡向左移动，释放出CO，故可解毒，A、B、D均正确。C项，由平衡常数表达式可知，人智力受损时：2200.02，即，故C项错误。答案：C探究二 化学平衡的有关计算问题导引已知在密闭容器中发生可逆反应：M(g)N(g) P(g)Q(g)H0。某温度下，反应物的起始浓度分别为：c(M)2 molL1，c(N)4.8 molL1。1若达到平衡后，M的转化率为60%，此时N的转化率为多少？提示：N的转化率100%25%。2增大压强(缩小体积)，该反应的平衡发生移动吗？反应物的转化率变化吗？提示：该反应是前后分子数不发生改变的反应。增大压强，平衡不移动，反应物的转化率也不变。3若反应温度升高，该反应的平衡移动吗？M的转化率变化吗？若加入一定量的N，M的转化率变化吗？提示：该反应为吸热反应，升高温度，化学平衡向正反应方向移动，M的转化率增大；若加入一定量的N，化学平衡向正反应方向移动，M的转化率增大。4该可逆反应达到化学平衡后，加入催化剂，反应物的转化率或生成物的产率发生改变吗？提示：不改变。因为催化剂只影响反应速率，不影响化学平衡，平衡不移动，则反应物的转化率或生成物的产率都不发生变化。名师精讲化学平衡的有关计算“三段式”分析法(1)模式：mA(g)nB(g) pC(g)qD(g)起始量 a b 0 0变化量 mx nx px qx平衡量 amx bnx px qx对于反应物：平衡时的相关量起始量变化量，n(平)n(始)n(变)对于生成物：平衡时的相关量起始量变化量，n(平)n(始)n(变)(2)基本解题思路：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、生成物及变化量三者的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。解答题设问题：明确了“始”“变”“平”三个量的具体数值，再根据相应关系求反应物的转化率、混合气体的密度、平均相对分子质量等，给出题目答案。【例题2】 在一定条件下，向密闭容器中充入30 mL CO和20 mL水蒸气，使其反应，当反应CO(g)H2O(g) CO2(g)H2(g)达到平衡时，水蒸气的体积分数与H2的体积分数相等，则下列叙述错误的是()A平衡后CO的体积分数为40%B平衡后CO的转化率为25%C平衡后水的转化率为50%D平衡后混合气体的平均相对分子质量为24解析：设达到平衡时，反应掉CO的体积为x。CO(g)H2O(g) CO2(g)H2(g)起始： 30 mL 20 mL 0 0变化： x x x x平衡： 30 mLx 20 mLx x x由题意知：20 mLxx，故x10 mL故平衡后CO的体积分数为100%40%，CO的转化率为100%33.3%，H2O的转化率为100%50%，平衡后混合气体的平均相对分子质量不变，仍为24。答案：B变式训练2某温度下，在一个2 L的密闭容器中，加入4 mol A和2 mol B进行如下反应：3A(g)2B(g) 4C(s)2D(g)，反应一段时间后达到平衡，测得生成1.6 mol C，则下列说法正确的是()A该反应的化学平衡常数表达式是KB此时，B的