【学案导学设计】2020学年高中化学 2.2.1 化学平衡常数学案 鲁科版选修4

第二节化学反应的局限性第一阶段化学平衡常数学习目标的定位 1.了解化学平衡常数的意思后，通过化学反应写出化学平衡常数式，可以知道化学平衡常数的影响因素。 从化学平衡常数所表示的意义上，可以判断反应的进行程度和方向。1 .化学平衡状态的概念：如果外界条件(温度、浓度、压力等)不变，可逆反应进行一定程度后，反应速度和反应速度相等，反应物的浓度和生成物的浓度不变，成为表面静止的状态，称为“化学平衡状态”，简称化学平衡。 化学平衡研究的对象是可逆反应。2 .化学平衡状态特征：(1)等： v正=v逆0 .(2)动：化学平衡状态为动态平衡。 即使处于平衡状态，反应也不会停止，但是正反应和逆反应还在进行。(3)反应物浓度和产物浓度不变。(4)变化：当外界条件(温度、浓度、压力等)变化时，化学平衡状态被破坏，在新条件下建立新的化学平衡。3 .在一定温度下，在10 L的密闭容器中加入5 mol SO2和3 mol O2，反应达到平衡后，3 mol SO2发生反应时：(1)生成了_molso3。(2)平衡时容器内气体的总物质量为_。(3)平衡时SO2的浓度为_，O2的浓度为_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _SO3的浓度是_。答案(1)3(2)6. 5摩尔(3)0. 2摩尔- 10.15摩尔- 10.3摩尔- 1化学平衡常数的概念及其公式初探1 .二氧化氮、四氧化二氮的相互转化是可逆反应：2NO2(g)N2O4(g )，在298 K，用不同开始浓度的二氧化氮或四氧化二氮进行反应，平衡后得到以下实验数据。(1)请根据表中已知的数据填写空格开始浓度/molL-1平衡浓度/molL-1平衡浓度关系c(NO2 )c(N2O4)NO2N2O42.0010-206.3210-36.8410-31.081.711023.0010-208.0010-31.1010-21.381.7210202.0010-29.4610-31.5210-21.611.7010200.1002.2810-28.8610-23.891.70102(2)化学平衡常数概念：在某一温度下可逆反应变为平衡状态时，生成物浓度应以化学计量数为指数的积与反应物浓度应以化学计量数为指数的积之比为常数。 该常数是该反应的化学平衡常数(简称平衡常数，用k表示)。式：对于一般的可逆反应，mA(g) nB(g)pC(g) qD(g )在一定温度下达到平衡时，K=。2 .下表为n2(g) 3h2(g)nh3(g )的平衡常数与温度的关系T/K373473573673773K (mol-2L2)3.351091.001072.451051.881042.999903上表中的数据分析表明：(1)温度上升，k值减少时，正反为发热反应(“吸热”或者“发热”，以下相同)。(2)温度升高，k值增大时，正反为吸热反应。总结使用平衡常数应注意的问题(1)化学平衡常数只与温度有关，与反应物和生成物的浓度无关。(2)平衡常数式中，水(液体)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=。(3)化学平衡常数公式与化学方程的标记有关。例如，n2(g )3h2(g ) NH3(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K1和K2的关系式： K1=K。写K2和K3的关系式： K2K3=1。写K1和K3的关系式： K1K=1。活用关于反应3fe (s ) 4h2o (g ) fe3o4(s ) 4h2(g )的平衡常数，以下说法是正确的()A.K=B.K=增大c(H2O )或减小c(H2O )时，该反应平衡常数变小d .改变反应的温度，平衡常数不一定变化答案b分析固体反应物和生成物，其浓度可以看作1，因为不用平衡常数式写，所以a错误，b正确的化学平衡常数是反应的特性常数，仅与温度有关，与反应物、生成物的浓度无关，增大c(H2O )或减小c(H2O )，该反应的平衡常数不变化，但温度2 .高炉炼铁过程中发生的主要反应是Fe2O3(s) CO(g)Fe(s) CO2(g )可知该反应在不同温度下的平衡常数如下温度/1 0001 1501 300平衡常数4.03.73.5请回答下面的问题该反应的平衡常数公式k=_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _，填写h _ _ _ _ _ _ _ _ _ _0(“，”或“=”)答案分析中Fe和Fe2O3均为固体，其浓度视为1，不写入平衡常数式，因此K=。 温度上升，k减少，表示平衡向左移动，因此逆反应为吸热反应，正反应为发热反应，h0。点二化学平衡常数的意义及其应用初探1 .下表为298 K时，卤化氢生成反应的平衡常数：化学方程式平衡常数kf2 h2hf6.51095Cl2 H22HCl2.571033Br2 H22HBr1.9191019I2 h2hi8.67102请比较表中k值的相对大小，说明平衡常数的含义(1)平衡常数的大小反映了化学反应进行的程度(也称为反应的界限)。k值越大，反应越完全进行，表示反应物转化率越大k值越小，反应越不完全，表示反应物的转化率越小。(2)判断进行中的可逆反应向平衡和反应的哪个方向进行可逆反应：相对于ma (g )nb (g )PC (g )qd (g )，在一定温度下的任意时刻，反应物的浓度和生成物的浓度存在被称为Q=、该反应的浓度商的关系。QK，反应向逆反应方向进行2 .对于反应N2(g) O2(g)2ni(g )，在298 K的情况下，在K=110-30的条件下测定反应进行的某一时刻，n2、o2、NO浓度分别为10 molL-1、10 molL-1、110-5 molL-1，此时，该反应达到平衡状态Q=110-12，解析QK未达到平衡状态的QK，此时生成物的浓度大于平衡时生成物的浓度，反应应向反应方向进行。总结化学平衡常数的应用(1)K值的大小反映化学反应进行程度的大小。(2)将q和k的大小进行比较，可以判断反应的进行方向。(3)根据k值的温度变化规律可以判断可逆反应的反应热。活用3 .恒温下，在容积2 L定容密闭容器a中通入1 mol N2和1 mol H2的混合气体，n2(g) 3h2(g)nh3(g)h0，一段时间内达到平衡，平衡时氢气的物质量为0.4 mol进行反应.(1)计算该温度时反应的k值为_。(2)降低a容器的温度时，该反应为k值_ (填补“增大”、“减少”或“不变”)。(3)在该温度下，在另外一容积为1 L的定容密闭容器b中，物质的量分别为2 mol、1 mol、1 mol填充N2、H2、NH3的情况下，该反应是否为平衡状态_ _ _ _ _ (填充yes或no )，此时如果没有达到平衡，则向_ _ _ (填充正反应或反应)的方向反应答案(1)12.5 mol-2L2 (2)增加(3)是否正确分析(1)n2(g) 3h2(g)nh3(g )K=。=12.5 mol-2L2(2)K与温度有关，上升温度k不一定变大。 正反是放热反应，上升温度k变小，正反是吸热反应，上升温度k变大。关于某化学反应的平衡常数，以下说法正确的是()a .与这种反应的压力有关b .与反应的温度有关，也与反应本身有关c .与化学反应本身和温度有关，受起始浓度的影响d .与化学反应本身有关，与其他任何条件无关的一定常数答案b分析k关于反应温度，也关于反应方程式，但与起始浓度无关。2 .高温下，某些反应达到平衡，平衡常数K=。 在定容的情况下，温度上升，H2浓度减少。 以下说法是正确的()a .该反应的焓为正值b .恒温恒容下，增大压力，H2浓度必然变小c .提高温度会减少反应速度d .该反应的化学方程为CO H2OCO2 H2答案a平衡常数K=，反应为CO2(g) H2(g)CO(g) H2O(g )，d误差温度上升时H2浓度减少，定容量时平衡向正方向移动，说明h0，a正确的定容时压力增大，H2的浓度不变，b提高错误的温度时，v正和v反都变大3 .可逆反应：对于C(s) CO2(g)2CO(g )，能够在一定温度下将平衡常数设为k，通过以下条件的变化使k变化()增大a.c(s )表面积b .加大系统的压力c .提高系统的温度d .使用适当的催化剂答案c解析k只关系到体系的温度，与反应物、生成物的开始浓度无关。4 .汽车尾气净化中的一个反应如下：NO(g) CO(g)N2(g) CO2(g )H=-373.4 kJmol-1在恒容的密闭容器中，反应达到平衡后，改变一定条件，下图正确()答案c分析H=-373.4 kJmol-1时，温度上升，平衡向逆反应方向移动，k减少，CO浓度增大，因此，a、b两个错误的k仅与温度有关，c项增大正确的N2物质的量，平衡向左移动时，NO的浓度增大，因此，d项错误5 .在一定体积密闭容器中，进行CO2(g) H2(g)CO(g) H2O(g )的化学反应，其化学平衡常数k与温度t的关系如下表所示T/7008008301 0001 200K0.60.91.01.72.6回答以下问题(1)该反应的化学平衡常数式为k=_ _ _ _ _ _ _ _ _ _。(2)这种反应是： _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _(3)可以判断该反应变为化学平衡状态的依据是_。a .容器内的压力不变b .混合气体中的c(CO )不变C.v正(H2)=v反(H2O) D.c(CO2)=c(CO )(4)在某温度下，平衡浓度相当于下式： CO2H2=COH2O，试验性地判断此时温度为_.答案(1) (2)吸热(3)BC (4)830分析(1)根据化学平衡常数的定义式K=。(2)从表的数据可知，温度越高平衡常数越大，反应混合物中的CO和水蒸气的浓度越大，即升温平衡越向右移动，正反为吸热反应。(3)该反应是气体总物质量不变的反应，反应过程中压力经常变化，与有无平衡无关。(CO2H2=COH2O时，K=1.0，此时温度根据表中的数据可知为830 。基础路径一、化学平衡常数的含义1 .关于化学平衡常数的记述正确的是()a .温度一定，化学反应的平衡常数不一定b .两种物质发生反应，怎样写化学方程式，平衡常数都不变c .温度一定时，对于规定化学反应，正、逆反应的平衡常数相互为倒数d .浓度商Qv逆。2 .化学平衡常数可以用k表示，以下化学平衡常数的说法是正确的()A.K与反应的压力有关B.K与反应物的浓度有关C.K与产物浓度有关D.K依赖于温度答案d分析特定的化学反应，其化学平衡常数仅与反应体系的温度有关。3 .在一定温度下的可逆反应mA(g) nB(g)pC(g )的平衡常数为k，以下的k的说法是正确的()A.K的值越大，表明该反应有利于生成cb .减小反应器的容积使平衡向正方向移动时，k增大c .温度越高，k一定越大m n=p时，K=1答案a分析k越大，该反应的进行程度越大，有利于c的生成，a是正确的特定化学反应，k是温度的函数，温度恒定，k是恒定的，与压力无关，b不确定该反应的热效应，因此c项错误，K=，因此m n=p，判断k的大小4 .将晶体N2O4放入密闭容器中气化，确立N2O4(g)2NO2(g )的平衡后，在不改变温度的情况下流入若干N2O4气体，反应达到新的平衡时，新的平衡与旧的平衡相比为其值()a .变大的b .不变的c .变小的d .不能确定答案b分析温度不变，