人教版選修4 第2章第3節(jié) 化學(xué)平衡（第4課時(shí)） 學(xué)案.doc

第4課時(shí)化學(xué)平衡常數(shù)學(xué)習(xí)目標(biāo)定位1.知道化學(xué)平衡常數(shù)的含義，會(huì)根據(jù)化學(xué)反應(yīng)書寫化學(xué)平衡常數(shù)表達(dá)式。2.能夠利用化學(xué)平衡常數(shù)進(jìn)行簡(jiǎn)單的計(jì)算。一化學(xué)平衡常數(shù)1.no2、n2o4的相互轉(zhuǎn)化是一個(gè)可逆反應(yīng)：2no2(g)n2o4(g)。在25 時(shí)，如果用不同起始濃度的no2或n2o4進(jìn)行反應(yīng)，平衡后得到以下實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。(1)請(qǐng)根據(jù)表中已知數(shù)據(jù)填寫空格：起始濃度/moll1平衡濃度/moll1平衡濃度關(guān)系c(no2)c(n2o4)c(no2)c(n2o4)2.0010206.321036.841031.081.711023.0010208.001031.101021.381.7210202.001029.461031.531021.621.7110200.1002.281028.861023.891.70102請(qǐng)總結(jié)歸納平衡時(shí)反應(yīng)物和生成物的物質(zhì)的量濃度之間的定量關(guān)系：在一定溫度下，生成物平衡濃度與反應(yīng)物平衡濃度的平方之比近似為一常數(shù)。(2)化學(xué)平衡常數(shù)概念：在一定溫度下，當(dāng)一個(gè)可逆反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)時(shí)，生成物濃度以化學(xué)計(jì)量數(shù)為指數(shù)的冪的乘積與反應(yīng)物濃度以化學(xué)計(jì)量數(shù)為指數(shù)的冪的乘積的比值是一個(gè)常數(shù)。這個(gè)常數(shù)就是該反應(yīng)的化學(xué)平衡常數(shù)(簡(jiǎn)稱平衡常數(shù)，用k表示)。表達(dá)式：對(duì)于一般的可逆反應(yīng)，ma(g)nb(g)pc(g)qd(g)，當(dāng)在一定溫度下達(dá)到平衡時(shí)，k。2.下表為25 時(shí)，鹵化氫生成反應(yīng)的平衡常數(shù)：化學(xué)方程式平衡常數(shù)kf2h22hf6.51095cl2h22hcl2.571033br2h22hbr1.911019i2h22hi8.67102請(qǐng)比較表中k值的相對(duì)大小，說(shuō)明平衡常數(shù)的意義：(1)平衡常數(shù)的大小反映了化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行的程度(也叫反應(yīng)的限度)。k值越大，表示反應(yīng)進(jìn)行得越完全，反應(yīng)物轉(zhuǎn)化率越大；k值越小，表示反應(yīng)進(jìn)行得越不完全，反應(yīng)物轉(zhuǎn)化率越小。(2)判斷正在進(jìn)行的可逆反應(yīng)是否平衡及反應(yīng)向何方向進(jìn)行：對(duì)于可逆反應(yīng)：ma(g)nb(g)pc(g)qd(g)，在一定的溫度下的任意時(shí)刻：k，反應(yīng)向逆反應(yīng)方向進(jìn)行。3.下表為n2(g)3h2(g)2nh3(g)的平衡常數(shù)與溫度的關(guān)系：t/k373473573673773k3.351091.001072.451051.881042.99103由上表數(shù)據(jù)分析可知：(1)溫度升高，k值減小，則正反應(yīng)為放熱反應(yīng)(填“吸熱”或“放熱”)。(2)溫度升高，k值增大，則正反應(yīng)為吸熱反應(yīng)(填“吸熱”或“放熱”)。歸納總結(jié)1.化學(xué)平衡常數(shù)表達(dá)式的書寫(1)在平衡常數(shù)表達(dá)式中，水(液態(tài))的濃度、固體物質(zhì)的濃度不寫。c(s)h2o(g)co(g)h2(g)k；feo(s)co(g)fe(s)co2(g)k。(2)化學(xué)平衡常數(shù)表達(dá)式與化學(xué)方程式的書寫方式有關(guān)。例如：n2(g)3h2(g)2nh3(g)的平衡常數(shù)為k1，n2(g)h2(g)nh3(g)的平衡常數(shù)為k2，nh3(g)n2(g)h2(g)的平衡常數(shù)為k3。寫出k1和k2的關(guān)系式：k1k；寫出k2和k3的關(guān)系式：k2k31；寫出k1和k3的關(guān)系式：k1k1。2.化學(xué)平衡常數(shù)的應(yīng)用(1)判斷反應(yīng)進(jìn)行的方向qck反應(yīng)逆向進(jìn)行。(2)判斷反應(yīng)的熱效應(yīng)3.化學(xué)平衡常數(shù)的影響因素對(duì)于給定的反應(yīng)，化學(xué)平衡常數(shù)只受溫度影響，與反應(yīng)物或生成物的濃度變化無(wú)關(guān)。1.對(duì)于反應(yīng)c(s)h2o(g)co(g)h2(g)h0，下列有關(guān)說(shuō)法正確的是()a.平衡常數(shù)表達(dá)式為kb.增大體系壓強(qiáng)，平衡常數(shù)k不發(fā)生變化c.升高體系溫度，平衡常數(shù)k減小d.增加c(s)的量，平衡正向移動(dòng)答案b解析固態(tài)濃度為“常數(shù)”，視為“1”，不需寫入平衡常數(shù)表達(dá)式，a項(xiàng)錯(cuò)誤；k只與溫度有關(guān)，因此增大體系壓強(qiáng)，平衡常數(shù)k不發(fā)生變化，b項(xiàng)正確；升溫該反應(yīng)正向進(jìn)行，k增大，c項(xiàng)錯(cuò)誤；增加c(s)的量，平衡不移動(dòng)，d項(xiàng)錯(cuò)誤。2.對(duì)于反應(yīng)3fe(s)4h2o(g)fe3o4(s)4h2(g)的平衡常數(shù)，下列說(shuō)法正確的是()a.kb.kc.增大c(h2o)或減小c(h2)，會(huì)使該反應(yīng)平衡常數(shù)減小d.改變反應(yīng)的溫度，平衡常數(shù)不一定變化答案b解析固體反應(yīng)物或生成物，其濃度可視為常數(shù)，在平衡常數(shù)表達(dá)式中不寫，故a錯(cuò)誤，b正確；化學(xué)平衡常數(shù)只與溫度有關(guān)，而與反應(yīng)物、生成物的濃度變化無(wú)關(guān)，故增大c(h2o)或減小c(h2)，該反應(yīng)的平衡常數(shù)不變，但溫度改變，平衡常數(shù)一定改變，故c、d錯(cuò)誤。二化學(xué)平衡常數(shù)的有關(guān)計(jì)算1.已知可逆反應(yīng)no2(g)so2(g)so3(g)no(g)h0。在一定條件下，將no2與so2以體積比12置于密閉容器中發(fā)生上述反應(yīng)，達(dá)平衡時(shí)no2與so2的體積比為16，則平衡常數(shù)k是。解析設(shè)no2的物質(zhì)的量為1 mol，則so2的物質(zhì)的量為2 mol，參加反應(yīng)的no2的物質(zhì)的量為x mol。 no2(g)so2(g)so3(g)no(g)起始量(mol) 1 2 0 0轉(zhuǎn)化量(mol) x x x x平衡時(shí)(mol) 1x 2x x x由題意可知，解得x0.8。k。2.已知某個(gè)指定反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率為100%(1)在某溫度下，將h2和i2各0.10 mol的氣體混合物充入10 l的密閉容器中，充分反應(yīng)，達(dá)到下列平衡：h2(g)i2(g)2hi(g)，k0.25。則氫氣的轉(zhuǎn)化率是20%。解析設(shè)氫氣的轉(zhuǎn)化率為x。 h2(g) i2(g)2hi(g)起始濃度(moll1) 0.01 0.01 0變化濃度(moll1) 0.01x 0.01x 0.02x平衡濃度(moll1) 0.010.01x 0.010.01x 0.02xk0.25x20%。(2)在容積可變的密閉容器中，2 mol n2和8 mol h2在一定條件下發(fā)生反應(yīng)，達(dá)到平衡時(shí)，h2的轉(zhuǎn)化率為25%，則平衡時(shí)氮?dú)獾捏w積分?jǐn)?shù)是15.4%。解析n2(g)3h2(g)2nh3(g)起始量(mol) 2 8 0轉(zhuǎn)化量(mol) 2 平衡時(shí)(mol) 6 所以平衡時(shí)氮?dú)獾捏w積分?jǐn)?shù)100%15.4%。歸納總結(jié)化學(xué)平衡的計(jì)算模式及解題思路(1)計(jì)算模式aa(g) bb(g) cc(g)dd(g)c(初)(moll1) n1 n2 0 0c(moll1) n1x n1x n1x n1xc(平)(moll1) n1(1x) n2n1x n1x n1x(2)解題思路巧設(shè)未知數(shù)：具體題目要具體分析，靈活設(shè)立，一般設(shè)某物質(zhì)的轉(zhuǎn)化量為x。確定三個(gè)量：根據(jù)反應(yīng)物、生成物及變化量的三者關(guān)系代入未知數(shù)確定平衡體系中各物質(zhì)的起始量、變化量、平衡量并按(1)中“模式”列表。解題設(shè)問(wèn)題：明確了“始”、“變”、“平”三個(gè)量的具體數(shù)值，再根據(jù)相應(yīng)關(guān)系求平衡時(shí)某成分的濃度、反應(yīng)物轉(zhuǎn)化率等，得出題目答案。3.某溫度下，向容積為1 l的密閉反應(yīng)器中充入0.10 mol so3，當(dāng)反應(yīng)器中的氣體壓強(qiáng)不再變化時(shí)測(cè)得so3的轉(zhuǎn)化率為20%，則該溫度下反應(yīng)2so2(g)o2(g)2so3(g)的平衡常數(shù)為()a.8.0102 b.1.6103 c.3.2103 d.4.0102答案b解析設(shè)生成的o2的物質(zhì)的量為x mol， 2so3(g)2so2(g)o2(g)起始(mol) 0.10 0 0平衡(mol) 0.102x 2x x100%20%x0.01 molk所以逆反應(yīng)的平衡常數(shù)為1 600，b正確。4.在830 k時(shí)，在密閉容器中發(fā)生下列可逆反應(yīng)：co(g)h2o(g)co2(g)h2(g)h0。試回答下列問(wèn)題：(1)若起始時(shí)c(co)2 moll1，c(h2o)3 moll1,4 s后達(dá)到平衡，此時(shí)co的轉(zhuǎn)化率為60%，則在該溫度下，該反應(yīng)的平衡常數(shù)k_。用h2o表示的化學(xué)反應(yīng)速率為_。(2)在相同溫度下，若起始時(shí)c(co)1 moll1，c(h2o)2 moll1，反應(yīng)進(jìn)行一段時(shí)間后，測(cè)得h2的濃度為0.5 moll1，則此時(shí)該反應(yīng)是否達(dá)到平衡狀態(tài)_(填“是”或“否”)，此時(shí)v正_v逆(填“大于”、“小于”或“等于”)。(3)若降低溫度，該反應(yīng)的k值將_。答案(1)10.3 moll1s1(2)否大于(3)增大解析(1) co(g)h2o(g)co2(g)h2(g)起始濃度(moll1)230 0變化濃度(moll1) 1.2 1.2 1.2 1.2平衡濃度(moll1) 0.8 1.8 1.2 1.2該反應(yīng)的平衡常數(shù)k1，v(h2o)0.3 moll1s1。(2)反應(yīng)進(jìn)行到某時(shí)刻時(shí)，c(h2)c(co2)0.5 moll1，c(co)0.5 moll1，c(h2o)1.5 moll1，q0b.其他條件不變，升高溫度，溶液中c(i)減小c.該反應(yīng)的平衡常數(shù)表達(dá)式為kd.25 時(shí)，向溶液中加入少量ki固體，平衡常數(shù)k大于689答案b解析根據(jù)題中提供的數(shù)據(jù)知溫度升高，平衡常數(shù)減小，則平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng)，逆反應(yīng)為吸熱反應(yīng)，故正反應(yīng)為放熱反應(yīng)，h0，a錯(cuò)；其他條件不變，升高溫度，平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng)，溶液中c(i)減小，b對(duì)；該反應(yīng)的平衡常數(shù)表達(dá)式為k，c錯(cuò)；平衡常數(shù)只與溫度有關(guān)，25 時(shí)，向溶液中加入少量ki固體，雖然平衡向正方向移動(dòng)，但平衡常數(shù)不變，d錯(cuò)。5.硫酸生產(chǎn)中，so2催化氧化生成so3：2so2(g)o2(g)2so3(g)h”、“0b.恒溫恒容條件下，增大壓強(qiáng)，h2濃度一定減小c.升高溫度，逆反應(yīng)速率減小d.該反應(yīng)的化學(xué)方程式為coh2oco2h2答案a解析根據(jù)平衡常數(shù)表達(dá)式可得出該反應(yīng)的化學(xué)方程式為co2h2高溫,coh2o；升高溫度，v正、v逆均增大，升高溫度，h2濃度減小，平衡正向移動(dòng)，說(shuō)明正反應(yīng)是吸熱反應(yīng)，h0；在恒溫恒容下，增大壓強(qiáng)的方法有多種，h2濃度變化不確定。題組2化學(xué)平衡常數(shù)及轉(zhuǎn)化率的計(jì)算6.在25 時(shí)，密閉容器中x、y、z三種氣體的初始濃度和平衡濃度如下表：物質(zhì)xyz初始濃度/moll10.10.20平衡濃度/moll10.050.050.1下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是()a.反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí)，x的轉(zhuǎn)化率為50%b.反應(yīng)可表示為x3y2z，其平衡常數(shù)為1 600c.增大壓強(qiáng)使平衡向生成z的方向移動(dòng)，平衡常數(shù)增大d.改變溫度可以改變此反應(yīng)的平衡常數(shù)答案c 解析平衡常數(shù)只與溫度有關(guān)，增大壓強(qiáng)不可能使平衡常數(shù)增大。其他選項(xiàng)均為平衡中的基礎(chǔ)計(jì)算和基礎(chǔ)知識(shí)，關(guān)鍵是根據(jù)表中數(shù)據(jù)(0.10.05)(0.20.05)(0.10)132推導(dǎo)出：x3y2z。7.設(shè)反應(yīng)fe(s)co2(g)feo(s)co(g)平衡常數(shù)為k1；fe(s)h2o(g)feo(s)h2(g)平衡常數(shù)為k2。測(cè)得在不同溫度下，k1、k2值如下：溫度/k1k25001.003.157001.472.269002.401.60根據(jù)以上信息判斷下列說(shuō)法不正確的是()a.若500 時(shí)進(jìn)行反應(yīng)，則co2轉(zhuǎn)化率為50%b.900 進(jìn)行反應(yīng)h2(g)co2(g)h2o(g)co(g)，其平衡常數(shù)k31.50c.反應(yīng)的焓變h0，反應(yīng)的焓變h0.060答案c解析根據(jù)各物質(zhì)的化學(xué)反應(yīng)速率之比等于化學(xué)計(jì)量數(shù)之比，v(n)v(m)1.0103 moll1min1，a項(xiàng)錯(cuò)誤；實(shí)驗(yàn)中 x(g)y(g)m(g)n(g)c起始/moll1 0.01 0.040 0c轉(zhuǎn)化/moll1 0.008 0.008 0.008 0.008c平衡/moll1 0.002 0.032 0.008 0.008求得k1.0，b項(xiàng)錯(cuò)誤；根據(jù)溫度相同，則k相等；實(shí)驗(yàn)x(g)y(g) m(g) n(g)c起始/moll1 0.020.0300c轉(zhuǎn)化/moll1 c平衡/moll1 0.02 0.03 k1.0。求得a0.120，則x的轉(zhuǎn)化率100%60%，c項(xiàng)正確；實(shí)驗(yàn)a0.120.0602，若的溫度為800 ，此時(shí)與為等效平衡，b0.060，但的溫度為900 ，則平衡逆向移動(dòng)，b0.060，d項(xiàng)錯(cuò)誤。9.某溫度下，在2 l的密閉容器中，加入1 mol x(g)和2 mol y(g)發(fā)生反應(yīng)：x(g)my(g)3z(g)。平衡時(shí)，x、y、z的體積分?jǐn)?shù)分別為30%、60%、10%。在此平衡體系中加入1 mol z(g)，再次達(dá)到平衡后，x、y、z的體積分?jǐn)?shù)不變。下列敘述不正確的是()a.m2b.兩次平衡的平衡常數(shù)相同c.x與y的平衡轉(zhuǎn)化率之比為11d.第二次平衡時(shí)，z的濃度為0.4 moll1答案d解析在2 l的密閉容器中，反應(yīng)達(dá)平衡時(shí)，各物質(zhì)的體積分?jǐn)?shù)之比等于各物質(zhì)的物質(zhì)的量之比，即平衡時(shí)，n(x)n(y)n(z)30%60%10%361。設(shè)第一次平衡時(shí)x消耗的物質(zhì)的量為x，則x(g)my(g)3z(g)初始1 mol 2 mol 0轉(zhuǎn)化x mx 3x平衡 1 molx 2 molmx 3x則(1 molx)(2 molmx)3x361解得x0.1 mol、m2，由此可得，a項(xiàng)、c項(xiàng)正確；同理可得第二次平衡時(shí)，z的濃度為0.2 moll1，d項(xiàng)不正確；平衡常數(shù)只與溫度有關(guān)，兩次平衡反應(yīng)溫度相同，故平衡常數(shù)相同，b項(xiàng)正確。10.在恒容密閉容器中，將co和h2s混合加熱并達(dá)到下列平衡：co(g)h2s(g)cos(g)h2(g)k0.1，反應(yīng)前co物質(zhì)的量為10 mol，平衡后co物質(zhì)的量為8 mol。下列說(shuō)法正確的是()a.升高溫度，h2s濃度增加，表明該反應(yīng)為吸熱反應(yīng)b.通入co后，正反應(yīng)速率逐漸增大c.反應(yīng)前h2s物質(zhì)的量為7 mold.co的平衡轉(zhuǎn)化率為80%答案c解析co(g)h2s(g)cos(g)h2(g)起始10 molx mol0 0轉(zhuǎn)化 2 mol 2 mol 2 mol 2 mol平衡 8 mol (x2) mol 2 mol 2 mol設(shè)容器體積為v l，由k0.1可得k0.1，解得x7，c項(xiàng)正確；co的轉(zhuǎn)化率為100%20%；通入co后c(co)增大，v(co)增大之后逐漸減小，故b項(xiàng)不正確；升高溫度，c(h2s)增大，說(shuō)明平衡向左移動(dòng)，正反應(yīng)為放熱反應(yīng)，a項(xiàng)不正確。能力提升題11.(1)已知反應(yīng)fe(s)co2(g)feo(s)co(g)h1，平衡常數(shù)為k1；反應(yīng)fe(s)h2o(g)feo(s)h2(g)h2，平衡常數(shù)為k2。在不同溫度時(shí)k1、k2的值如下表：700 900 k11.472.15k22.381.67反應(yīng)co2(g)h2(g)co(g)h2o(g)h，平衡常數(shù)為k，則h_(用h1和h2表示)，k_(用k1和k2表示)，且由上述計(jì)算可知，反應(yīng)co2(g)h2(g)co(g)h2o(g)是_反應(yīng)(填“吸熱”或“放熱”)。(2)一定溫度下，向某密閉容器中加入足量鐵粉并充入一定量的co2氣體，發(fā)生反應(yīng)fe(s)co2(g)feo(s)co(g)h0，co2的濃度與時(shí)間的關(guān)系如圖所示：該條件下反應(yīng)的平衡常數(shù)為_；若鐵粉足量，co2的起始濃度為2.0 mol l1，則平衡時(shí)co的濃度為_moll1。下列措施中能使平衡時(shí)增大的是_(填字母)。a.升高溫度 b.增大壓強(qiáng)c.再充入一定量的co2 d.再加入一定量鐵粉答案(1)h1h2吸熱(2)2.0a解析(1)目標(biāo)反應(yīng)可由上述兩個(gè)反應(yīng)相減得到，即hh1h2，k，隨溫度升高，k1增大，k2減小，所以增大，平衡正向移動(dòng)，正反應(yīng)為吸熱反應(yīng)。(2)平衡時(shí)c(co2)0.5 moll1，c(co)1 moll1，k2.0。設(shè)平衡時(shí)c(co)a moll1，則平衡時(shí)c(co2)(2.0a)moll1，則k2.0，解得a。升高溫度，平衡正向移動(dòng)，a正確；增大壓強(qiáng)，平衡不移動(dòng)，b錯(cuò)誤；充入一定量的co2，其k值不變，值不變，c錯(cuò)誤；加入鐵粉不影響平衡的移動(dòng)，d錯(cuò)誤。12.在某溫度下，將h2和i2各0.1 mol的氣態(tài)混合物充入10 l的密閉容器中，發(fā)生反應(yīng)h2(g)i2(g)2hi(g)，連續(xù)測(cè)定c(i2)的變化，5 s 時(shí)測(cè)定c(i2)0.008 0 moll1并保持不變。則：(1)反應(yīng)的平衡常數(shù)的表達(dá)式是k_。(2)此溫度下，平衡常數(shù)值為_。(3)若在此溫度下，在10 l的密閉容器充入0.2 mol hi氣體，達(dá)到平衡時(shí)，hi的轉(zhuǎn)化率為_。答案(1)(2)0.25(3)80%解析(2)c(i2)0.008 0 moll1c(h2)0.008 0 moll1c(hi)0.004 0 moll1k0.25。(3)設(shè)生成的h2的濃度為x moll1， 2hi(g)h2(g)i2(g)起始(moll1) 0.02 0 0平衡(moll1) 0.022x x xkx0.008(hi)100%80%。13.已知下列兩個(gè)反應(yīng)：反應(yīng)i2iih1反應(yīng)ii2ih2反應(yīng)的化學(xué)平衡常數(shù)k1與溫度的關(guān)系如表所示。t/515253550k11 100841689533409請(qǐng)回答下列問(wèn)題：(1)若反應(yīng)的化學(xué)平衡常數(shù)為k2，在相同溫度下，k1k2_。(2)反應(yīng)的h1_0(填“”、“”或“”)，若采用升溫，則i2的溶解速率會(huì)_(填“加快”、“減慢”或“不變”)。(3)能判斷反應(yīng)已達(dá)到平衡的依據(jù)是_(填字母)。a.容器中的壓強(qiáng)不再改變b.溶液的顏色不再改變c.i濃度不再變化d.正逆反應(yīng)速率均為0(4)某溫度下，反應(yīng)的化學(xué)平衡常數(shù)為800。在該溫度下，向甲、乙、丙三個(gè)容積相同的容器中分別加入i2和i，這兩種物質(zhì)的起始濃度如下。起始濃度(moll1)甲乙丙c(i2)0.10.20.2c(i)0.20.10.2反應(yīng)速率最快的是_(填“甲”、“乙”或“丙”，下同)，平衡時(shí)i2的轉(zhuǎn)化率最大的是_。答案(1)1(2)加快(3)bc(4)丙甲解析(1)正逆反應(yīng)的平衡常數(shù)的乘積為1。(2)由表格可知，升溫化學(xué)平衡常數(shù)減小，則正反應(yīng)為放熱反應(yīng)，即h10，升溫i2的溶解速率會(huì)加快。(3)因?yàn)榉磻?yīng)是在溶液中進(jìn)行的，故其化學(xué)平衡不受壓強(qiáng)影響；溶液中只有i2有顏色，故顏色不再改變時(shí)反應(yīng)達(dá)到平衡；i濃度不再變化，則為平衡狀態(tài)；達(dá)到化學(xué)平衡時(shí)正逆反應(yīng)速率相等，但不等于0，故選bc。(4)濃度越大，化學(xué)反應(yīng)速率越快，則丙最快；因?yàn)樵龃笠环N反應(yīng)物濃度可