2018-2019版高中化學 第2章 化學反應的方向、限度與速率 第2節(jié) 化學反應的限度 第1課時學案 魯科版選修4.doc
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第1課時化學平衡常數(shù)學習目標定位1.知道化學平衡常數(shù)的含義,會根據(jù)化學反應書寫化學平衡常數(shù)表達式,并能進行相應的計算,知道化學平衡常數(shù)的影響因素。2.理解化學平衡常數(shù)的意義,能利用化學平衡常數(shù)判斷反應進行的程度和方向。一、化學平衡常數(shù)的概念及其表達式1.實驗數(shù)據(jù)分析(1)二氧化氮、四氧化二氮的相互轉(zhuǎn)化是一個可逆反應:2NO2(g)N2O4(g),在298 K,如果用不同起始濃度的二氧化氮或四氧化二氮進行反應,平衡后得到以下實驗數(shù)據(jù)。請根據(jù)表中已知數(shù)據(jù)填寫空格:初始濃度/molL1平衡濃度/molL1平衡濃度關(guān)系c0(NO2)c0(N2O4)NO2N2O42.0010206.321036.841031.081.711023.0010208.001031.101021.381.7210202.001029.461031.521021.611.7010200.1002.281028.861023.891.70102(2)結(jié)論:由上表數(shù)據(jù)可知,在一定溫度下,當一個可逆反應達到平衡狀態(tài)時,約相等(“不相等”“約相等”)。2.化學平衡常數(shù)的概念及表達式(1)概念:在一定溫度下,當一個可逆反應達到平衡狀態(tài)時,生成物濃度系數(shù)次冪的乘積與反應物濃度系數(shù)次冪的乘積的比值是一個常數(shù)。這個常數(shù)就是該反應的化學平衡常數(shù)(簡稱平衡常數(shù),用K表示)。(2)表達式:對于一般的可逆反應,aA(g)bB(g)cC(g)dD(g),當在一定溫度下達到平衡時,K。例如:C(s)H2O(g)CO(g)H2(g)K;FeO(s)CO(g)Fe(s)CO2(g)K;(3)化學平衡常數(shù)表達式與化學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:K2;寫出K2和K3的關(guān)系式:K2K31;寫出K1和K3的關(guān)系式:K1K1。3.化學平衡常數(shù)的影響因素下表為N2(g)3H2(g)2NH3(g)的平衡常數(shù)與溫度的關(guān)系:T/K373473573673773K/mol2L23.351091.001072.451051.881042.99103由上表數(shù)據(jù)分析可知:(1)放熱反應,溫度升高,K值減??;(2)吸熱反應,溫度升高,K值增大。平衡常數(shù)應用中的注意事項(1)化學平衡常數(shù)只與溫度有關(guān),與反應物或生成物的濃度、壓強、催化劑無關(guān)。(2)反應物或生成物中有固體或純液體存在時,由于其濃度可看作“1”而不代入公式。(3)化學平衡常數(shù)是指某一具體反應的平衡常數(shù),若反應方向改變,則平衡常數(shù)變?yōu)榈箶?shù)。若同一反應方程式中各物質(zhì)的化學計量數(shù)等倍擴大或縮小,平衡常數(shù)也會改變。例1對于反應3Fe(s)4H2O(g)Fe3O4(s)4H2(g)的平衡常數(shù),下列說法正確的是()A.KB.KC.增大c(H2O)或減小c(H2),會使該反應平衡常數(shù)減小D.改變反應的溫度,平衡常數(shù)不一定變化答案B解析固體反應物或生成物,其濃度可看作1,在平衡常數(shù)表達式中不寫,故A項錯誤,B項正確;化學平衡常數(shù)只與溫度有關(guān),而與反應物、生成物的濃度無關(guān),故增大c(H2O)或減小c(H2),該反應的平衡常數(shù)不變,但溫度改變,平衡常數(shù)一定改變,故C、D項錯誤??键c化學平衡常數(shù)的概念及應用題點化學平衡常數(shù)表達式及影響因素易錯警示化學平衡常數(shù)只與溫度有關(guān),與濃度、壓強、催化劑的使用無關(guān)。例2在25 時,在2 L密閉容器中X、Y、Z三種氣體的初始物質(zhì)的量和平衡物質(zhì)的量如下表:物質(zhì)XYZ初始物質(zhì)的量/mol0.20.40平衡物質(zhì)的量/mol0.10.10.2則25 時,反應X3Y2Z,其平衡常數(shù)的值為()A.500 B.600C.1 200 D.1 600答案D解析X、Y、Z的平衡濃度分別為0.05 molL1,0.05 molL1,0.1 molL1。25 ,K1 600 L2mol2,故D項正確??键c化學平衡常數(shù)的有關(guān)計算題點求算化學平衡常數(shù)易錯警示(1)計算平衡常數(shù)時,應代入平衡濃度而不是物質(zhì)的量計算。(2)若反應方程式前后氣體的系數(shù)相等,用物質(zhì)的量代入時計算結(jié)果相同,故在不知容器體積時,可以用氣體物質(zhì)的量代入計算。(3)計算平衡常數(shù)時,要先列出表達式,再代入數(shù)據(jù)計算,注意寫單位,K的單位隨表達式不同而變化。二、化學平衡常數(shù)的意義及其應用1.意義下表為298 K時,鹵化氫生成反應的平衡常數(shù):化學方程式平衡常數(shù)KF2H22HF6.51095Cl2H22HCl2.571033Br2H22HBr1.911019I2H22HI8.67102請比較表中K值的相對大小,說明平衡常數(shù)的意義:平衡常數(shù)的大小反映了化學反應進行的程度(即反應限度)。K值越大,表示反應進行得越完全,反應物轉(zhuǎn)化率越大;K值越小,表示反應進行得越不完全,反應物轉(zhuǎn)化率越小。2.應用(1)判斷反應可能進行的程度K值105反應程度很難進行反應可逆進行完全(2)判斷可逆反應是否平衡或反應向何方向進行對于可逆反應:aA(g)bB(g)cC(g)dD(g),在一定溫度下的任意時刻,反應物的濃度和生成物的濃度有如下關(guān)系:Q,稱為該反應的濃度商。QK,反應向逆反應方向進行。(3)根據(jù)K值隨溫度變化規(guī)律,可判斷反應的熱效應。例3298 K時,下列反應的平衡常數(shù)如下:N2(g)O2(g)2NO(g),K1110302H2(g)O2(g)2H2O(g),K221082 mol1L2CO2(g)2CO(g)O2(g),K341092molL1則常溫下NO、H2O、CO2這三個化合物分解放氧的傾向最大的是()A.NO B.H2OC.CO2 D.不能判斷答案B解析NO分解的K1030,H2O分解的K0.51082 molL1,根據(jù)K越大反應進行的越完全,B項正確。考點化學平衡常數(shù)的概念及應用題點化學平衡常數(shù)的表達形式與意義方法總結(jié)根據(jù)化學平衡常數(shù)的大小可以判斷可逆反應進行的程度。例4煤化工中常需研究不同溫度下的平衡常數(shù)、投料比及產(chǎn)率等問題。已知:CO(g)H2O(g)H2(g)CO2(g)的平衡常數(shù)隨溫度的變化如下表:溫度/ 4005008301 000平衡常數(shù)K10.09.01.00.6試回答下列問題:(1)該反應的化學平衡常數(shù)表達式為K_。(2)上述正向反應是_(填“放熱”或“吸熱”)反應。(3)在830 發(fā)生上述反應,按下表中的物質(zhì)的量投入容積為2 L的恒容反應器,其中在向正反應方向進行的有_(選填“A”“B”“C”或“D”)。選項ABCDn(CO2)3101n(H2)2101n(CO)1230.5n(H2O)5232答案(1)(2)放熱(3)BC解析(2)由表格看出溫度越高,K越小,所以正反應為放熱反應。(3)A中Q1.21,反應逆向進行; B中Q1,反應正向進行;C中Q0K,反應逆向進行??键c化學平衡常數(shù)的概念及其應用題點用濃度商與K判斷反應是否處于平衡及反應進行的方向。5.對于CO(g)H2O(g)CO2(g)H2(g),某溫度下平衡常數(shù)K為1,向一密閉容器內(nèi)同時通入CO(g)、H2O(g)、CO2(g)、H2(g)各1 mol,在該溫度下建立平衡時,CO的物質(zhì)的量為()A.大于1 mol B.小于1 molC.等于1 mol D.無法確定答案C解析由于CO(g)H2O(g)CO2(g)H2(g)反應前與反應后氣態(tài)物質(zhì)的化學計量數(shù)之和相等,故可使用各物質(zhì)的物質(zhì)的量代替物質(zhì)的量濃度進行計算。由于QK,說明一開始就建立了平衡??键c化學平衡常數(shù)的概念及其應用題點用濃度商和K判斷反應是否處于平衡及反應進行的方向6.已知反應CO(g)H2O(g)CO2(g)H2(g)H43 kJmol1,在850 時K1。今在某密閉容器中充入1.0 mol CO、3.0 mol H2O、1.0 mol CO2和x mol H2,下列說法不正確的是()A.900 ,該反應的平衡常數(shù)K1B.850 時,若x5.0,則起始時反應向逆反應方向進行C.850 達到化學平衡后,通入CO,化學平衡逆向移動D.850 時,若要使上述反應開始時向正反應方向進行,則x應滿足xK1,反應向逆反應方向進行,B項正確;達到平衡時,通入CO,反應物濃度增大,化學平衡正向移動,C項錯誤;850 時,若要使上述反應開始時向正反應方向進行,由K1,可求得應滿足x0.9,QK,平衡逆向移動??键c化學平衡常數(shù)的概念及其應用題點化學平衡常數(shù)的綜合對點訓練題組1化學平衡常數(shù)概念及表示方法1.下列關(guān)于平衡常數(shù)的說法中,正確的是()A.在平衡常數(shù)表達式中,反應物濃度用起始濃度表示,生成物濃度用平衡濃度表示B.平衡常數(shù)越大,表示化學反應速率越大C.可以用化學平衡常數(shù)來定量描述化學反應的限度 D.平衡常數(shù)的大小與溫度、濃度、壓強、催化劑有關(guān)答案C解析平衡常數(shù)中的濃度都是平衡濃度,平衡常數(shù)僅受溫度影響,其大小可以描述反應的限度大小,A、D項錯誤,C項正確;K值大,反應速率不一定大,對于放熱反應,溫度越低,K值越大,反應速率越小??键c化學平衡常數(shù)的概論及其應用 題點化學平衡常數(shù)表達形式與意義2.關(guān)于平衡常數(shù)K,下列說法中正確的是 ()A.K值越大,反應越容易進行B.對任一給定的可逆反應,溫度升高,K值增大C.對同一可逆反應,K值越大,反應物的轉(zhuǎn)化率越高D.加入催化劑或增大反應物濃度,K值將增大答案C解析對于給定的可逆反應,化學平衡常數(shù)越大,反應進行的程度越大,但反應不一定容易進行,A項錯誤,C項正確;化學平衡常數(shù)與催化劑和反應物濃度無關(guān),只與溫度有關(guān),與溫度的關(guān)系視具體反應而定:放熱反應,溫度越高,K值越小;吸熱反應,溫度越高,K值越大。B、D項錯誤。考點化學平衡常數(shù)的概念及其應用題點化學平衡常數(shù)表達形式與意義題組2化學平衡常數(shù)的表達式3.2 000 K時,反應CO(g)O2(g)CO2(g)的平衡常數(shù)為K,則相同溫度下反應2CO2(g)2CO(g)O2(g)的平衡常數(shù)K為()A. B.K2 C. D. 答案C解析平衡常數(shù)與化學方程式的寫法有關(guān),對于以上兩個反應:,K,所以K??键c化學平衡常數(shù)的概念及其應用題點化學平衡常數(shù)表達形式4.某可逆反應aAbBcC在某溫度下的平衡常數(shù)為K(K1),反應熱為H。保持溫度不變,將方程式的書寫做如下改變,則H和K數(shù)值的相應變化為()A.寫成2aA2bB2cC,H值、K值均擴大了1倍B.寫成2aA2bB2cC,H值擴大了1倍,K值保持不變C.寫成cCaAbB,H值、K值變?yōu)樵瓉淼南喾磾?shù)D.寫成cCaAbB,H值變?yōu)樵瓉淼南喾磾?shù),K值變?yōu)樵瓉淼牡箶?shù)答案D解析A、B項H值擴大1倍,K變?yōu)樵瓉淼钠椒健?键c化學平衡常數(shù)的概念及其應用題點化學平衡常數(shù)表達形式題組3化學平衡常數(shù)的應用5.某溫度下,可逆反應mA(g)nB(g)pC(g)的平衡常數(shù)為K,下列對K的說法正確的是()A.K值越大,表明該反應越有利于C的生成,反應物的轉(zhuǎn)化率越大B.若縮小反應器的容積,能使平衡正向移動,則K增大C.溫度越高,K一定越大D.如果mnp,則K1答案A解析K越大,該反應正向進行的程度越大,反應物的轉(zhuǎn)化率越大,A項正確;對于一個確定的化學反應,K只是溫度的函數(shù),溫度一定,K一定,B項錯誤;因該反應的熱效應不確定,故C項錯誤;K,故由mnp無法計算K的數(shù)值??键c化學平衡常數(shù)的概念及其應用題點化學平衡常數(shù)的影響因素及應用6.某溫度下反應H2(g)I2(g)2HI(g)的平衡常數(shù)K57.0,現(xiàn)向此溫度下的真空容器中充入0.2 molL1 H2(g)、0.5 molL1I2(g)及0.3 molL1 HI(g),則下列說法中正確的是()A.反應正好達到平衡B.反應向左進行C.反應向某方向進行一段時間后K57.0D.反應向某方向進行一段時間后H20.2 molL1答案D解析Q(0.3 molL1)2/(0.2 molL10.5 molL1)0.9,故Q0,下列有關(guān)說法正確的是()A.平衡常數(shù)表達式為KB.增大體系壓強,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,平衡正向移動答案B解析純固體濃度為“常數(shù)”,視為“1”,不需寫入平衡常數(shù)表達式,A項錯誤;K只與溫度有關(guān),因此增大體系壓強,平衡常數(shù)K不發(fā)生變化,B項正確;升溫該反應正向進行,K增大,C項錯誤;增加C(s)的量,平衡不移動,D項錯誤。考點化學平衡常數(shù)的概念及其應用題點化學平衡常數(shù)的綜合8.在300 mL的密閉容器中,放入鎳粉并充入一定量的CO氣體,一定條件下發(fā)生反應:Ni(s)4CO(g)Ni(CO)4(g),已知該反應平衡常數(shù)與溫度的關(guān)系如表:溫度/2580230平衡常數(shù)/mol3L3510421.9105下列說法不正確的是()A.上述生成Ni(CO)4(g)的反應為放熱反應B.在25 時,反應Ni(CO)4(g)Ni(s)4CO(g)的平衡常數(shù)為2105 mol3L3C.在80 時,測得某時刻Ni(CO)4、CO濃度均為0.5 molL1,則此時v正v逆D.在80 達到平衡時,測得n(CO)0.3 mol,則Ni(CO)4的平衡濃度為2 molL1答案C解析A項,升高溫度,平衡常數(shù)減小,故該反應為放熱反應,A項正確;B項,25 時,逆反應的平衡常數(shù)K2105mol3L3,B項正確;C項,80 時,若Ni(CO)4、CO的濃度均為0.5 molL1,則Q8 mol3L3K,C項錯誤;D項,80 達到平衡時若n(CO)0.3 mol,CO1 molL1,故Ni(CO)4KCO42 mol3L3(1 molL1)42 molL1,D項正確??键c化學平衡常數(shù)的概念及其應用題點化學平衡常數(shù)的綜合9.已知反應:CO(g)CuO(s)CO2(g)Cu(s)和反應:H2(g)CuO(s)Cu(s)H2O(g)在相同的某溫度下的平衡常數(shù)分別為K1和K2,該溫度下反應:CO(g)H2O(g)CO2(g)H2(g)的平衡常數(shù)為K。則下列說法正確的是()A.反應的平衡常數(shù)K1B.反應的平衡常數(shù)KC.對于反應,恒容時,溫度升高,H2濃度減小,則該反應的焓變?yōu)檎礑.對于反應,恒溫恒容下,增大壓強,H2濃度一定減小答案B解析在書寫平衡常數(shù)表達式時,純固體不寫,A項錯誤;由于反應反應反應,因此平衡常數(shù)K,B項正確;反應中,溫度升高,H2濃度減小,則平衡左移,即逆反應為吸熱反應,正反應為放熱反應,因此H0B.若溫度為T1、T2,反應的平衡常數(shù)分別為K1、K2,則K1v逆D.狀態(tài)A與狀態(tài)B相比,狀態(tài)A的I2大答案C解析由圖像可知,該反應的溫度越高,平衡時I越小,所以該反應的平衡常數(shù)K越小,則Hv逆,C項正確。考點化學平衡常數(shù)的概念及其應用題點化學平衡常數(shù)的綜合 綜合強化11.在某溫度下,將0.10 mol H2(g)和0.10 mol I2(g)充入10 L的密閉容器中,充分反應,達到平衡后,測得H20.008 0 molL1。則反應H2(g)I2(g)2HI(g)的平衡常數(shù)K為()A.1.0 B.0.75C.0.5 D.0.25答案D解析根據(jù)題意知: H2(g)I2(g)2HI(g)起始量(molL1) 0.010 0.010 0變化量(molL1) 0.002 00.002 00.004 0平衡量(molL1) 0.008 00.008 00.004 0K0.25??键c化學平衡常數(shù)的有關(guān)計算題點求算化學平衡常數(shù)12.在溫度T時,將NH4HS(s)置于抽真空的容器中,當反應NH4HS(s)NH3(g)H2S(g)達到平衡時,測得總壓力為p,則該反應的平衡常數(shù)Kp為()A.p B.p2C.p2 D.p答案C解析NH4HS(s)NH3(g)H2S(g)開始時 00平衡時 pp則該反應的平衡常數(shù)Kpp(H2S)p(NH3)ppp2??键c化學平衡常數(shù)的有關(guān)計算題點求算化學平衡常數(shù)13.儲氫作為氫能利用的關(guān)鍵技術(shù),是當前關(guān)注的熱點之一。儲氫還可借助有機物,如利用環(huán)己烷和苯之間的可逆反應來實現(xiàn)脫氫和加氫。 (g) (g)3H2(g),在某溫度下,向恒容容器中加入環(huán)己烷,其起始濃度為a molL1,平衡時苯的濃度為b molL1,該反應的平衡常數(shù)K_。答案 mol3L3解析 (g) (g)3H2(g)起始濃度(molL1) a 0 0轉(zhuǎn)化濃度(molL1) b b 3b平衡濃度(molL1) ab b 3bK mol3L3。考點化學平衡常數(shù)的有關(guān)計算題點求算化學平衡常數(shù)14.工業(yè)上先將煤轉(zhuǎn)化為CO,再利用CO和水蒸氣反應制H2時,存在以下反應:CO(g)H2O(g)CO2(g)H2(g)。(1)向1 L恒容密閉容器中充入CO和H2O(g),溫度T時測得部分數(shù)據(jù)如下表:t/min01234n(H2O)/mol0.600.500.440.400.40n(CO)/mol0.400.300.240.200.20則該溫度下反應的平衡常數(shù)K_。(2)相同溫度下,若向2 L恒容密閉容器中充入1 mol CO、4 mol H2O(g)、2 mol CO2、2 mol H2,此時v正_(填“”“”或“”)v逆。答案(1)0.5(2)K所以反應向左進行,v正0,CO2的濃度與時間的關(guān)系如圖所示:該條件下反應的平衡常數(shù)為_;若鐵粉足量,CO2的起始濃度為2.0 mol L1,則平衡時CO的濃度為_molL1。下列措施中能使平衡時增大的是_(填字母)。A.升高溫度 B.增大壓強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)目標反應可由上述兩個反應相減得到,即HH1H2,則K,隨溫度升高,K1增大,K2減小,所以增大,正反應為吸熱反應。(2)平衡時CO20.5 molL1,CO1 molL1,K2.0。設(shè)平衡時COa molL1,則平衡時CO2(2.0a)molL1,則K2.0,解得a。平衡時K只與溫度有關(guān),由題目信息可知升高溫度,K變大,即增大,故只有A項正確??键c化學平衡常數(shù)的概念及其應用題點化學平衡常數(shù)的綜合- 1.請仔細閱讀文檔,確保文檔完整性,對于不預覽、不比對內(nèi)容而直接下載帶來的問題本站不予受理。
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