2022版高中化学专题2化学反应速率与化学平衡第二单元化学反应的方向和限度第3课时学案苏教版选修4

1、2021版高中化学专题2化学反应速率与化学平衡第二单元化学反应的方向和限度第3课时学案苏教版选修4PAGE PAGE 44第3课时化学平衡常数学习目标定位1.了解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。一、化学平衡常数1.数据分析(1)NO2、N2O4的相互转化是一个可逆反应：2NO2(g)N2O4(g)。在25 时，如果用不同起始浓度的NO2或N2O4进行反应，平衡后得到以下实验数据。请根据表中已知数据填写空格：起始浓度/molL1平衡浓度/molL1平衡浓度关系c(NO2)c(N2O4)c(NO2)c(N2O4)eq f(cN2O4

2、,cNO2)eq f(cN2O4,c2NO2)2.0010206.321036.841031.081.711023.0010208.001031.101021.381.7210202.001029.461031.531021.621.7110200.1002.281028.861023.891.70102(2)根据上表数据，判断正误(正确的打“”，错误的打“”)一定浓度下，N2O4和NO2的平衡浓度相等()一定浓度下，N2O4与NO2的平衡浓度之比相等()一定浓度下，平衡时eq f(cN2O4,c2NO2)近似相等()2.化学平衡常数的概念与表达式(1)概念在一定温度下，当一个可逆反应达到化学

3、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(简称平衡常数)，用K表示。(2)表达式：对于一般的可逆反应，mA(g)nB(g)pC(g)qD(g)，当在一定温度下达到平衡时，Keq f(cpCcqD,cmAcnB)。(3)在平衡常数表达式中，水(液态)的浓度、固体物质的浓度不写。例如：C(s)H2O(g)CO(g)H2(g)，Keq f(cCOcH2,cH2O)。FeO(s)CO(g)Fe(s)CO2(g)，Keq f(cCO2,cCO)。(4)化学平衡常数表达式与化学方程式的书写有关如：N2(g)3H2(g)2NH3(g)的平衡常数为K1eq f(c2NH3,cN2c3H2)；

4、eq f(1,2)N2(g)eq f(3,2)H2(g)NH3(g)的平衡常数为K2；NH3(g)eq f(1,2)N2(g)eq f(3,2)H2(g)的平衡常数为K3。写出K1和K2的关系式：K1Keq oal(2,2)。写出K2和K3的关系式：K2K31。写出K1和K3的关系式：K1Keq oal(2,3)1。3.化学平衡常数的意义已知：25 时，卤化氢生成反应的平衡常数：化学方程式平衡常数KF2H22HF6.51095Cl2H22HCl2.571033Br2H22HBr1.911019I2H22HI8.67102请比较表中K值的相对大小，说明平衡常数的意义：平衡常数的大小反映了化学反应

5、进行的程度(也叫反应的限度)。K值越大，表示反应进行得越完全，反应物转化率越大；K值越小，表示反应进行得越不完全，反应物转化率越小。4.化学平衡常数的影响因素及应用已知：N2(g)3H2(g)2NH3(g)HQ，平衡向正反应方向移动，A项正确。例2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)某温度下，平衡浓度符合下式：c(CO2)c(

6、H2)c(CO)c(H2O)，试判断此时的温度为_。该温度下加入1 mol CO2(g)和1 mol H2(g)，充分反应，达到平衡时，CO2的转化率为_。(4)c(H2)为1.5 molL1，c(CO)为1 molL1，c(H2O)为3 molL1，则反应_(填“正向进行”“逆向进行”或“处于平衡状态”)。答案(1)eq f(cCOcH2O,cCO2cH2)(2)吸热(3)83050%(4)逆向进行解析(2)温度越高，K值越大，说明升温平衡正向移动，正反应为吸热反应。(3)由题意可得K1，查表可知温度为830 。设反应的CO2为x mol，则消耗掉的H2为x mol，生成的CO和H2O均是x

7、 mol(设体积为V L)，则Keq f(blc(rc)(avs4alco1(f(x,V)blc(rc)(avs4alco1(f(x,V),blc(rc)(avs4alco1(f(1x,V)blc(rc)(avs4alco1(f(1x,V)1，整理得x0.5。则CO2的转化率为50%。(4)Qeq f(cCOcH2O,cCO2cH2)eq f(13,21.5)10.9，则反应逆向进行。考点化学平衡常数的概念及其应用题点化学平衡常数的影响因素及应用特别提醒利用Q和K的相对大小判断反应进行的方向Qv逆QK反应处于平衡v正v逆QK反应逆向进行v正”“解析对于反应 H2S(g)CO2(g)COS(g)

8、H2O(g)初始(mol) 0.40 0.10 0 0转化(mol) x x x x平衡(mol) 0.40 x 0.10 x x x反应平衡后水的物质的量分数为0.02，则eq f(x,0.50)0.02，x0.01。H2S的平衡转化率1eq f(0.01 mol,0.40 mol)100%2.5%钢瓶的体积为2.5 L，则平衡时各物质的浓度分别为c(H2S)0.156 molL1，c(CO2)0.036 molL1，c(COS)c(H2O)0.004 molL1，则Keq f(0.0040.004,0.1560.036)0.002 85。根据题目提供的数据可知温度由610 K升高到620

9、K时，化学反应达到平衡后水的物质的量分数由0.02变为0.03，所以H2S的转化率增大，21；根据题意可知：升高温度，化学平衡向正反应方向移动，所以该反应的正反应为吸热反应，故H0。考点化学平衡常数的概念及其应用题点化学平衡常数的综合对点训练题组一化学平衡常数及其影响因素1.只改变一个影响因素，平衡常数K与化学平衡移动的关系叙述正确的是()A.K值不变，平衡不可能移动B.平衡向右移动时，K值一定增大C.K值有变化，平衡一定移动D.相同条件下，同一个反应，其化学方程式的计量数增大2倍，K值也增大两倍答案C解析平衡常数K是温度的函数，只与温度有关，温度一定，平衡常数K值一定，温度发生变化，平衡常数

10、K值也发生变化。考点化学平衡常数的概念及其应用题点化学平衡常数的影响因素及应用2.2 000 K时，反应CO(g)eq f(1,2)O2(g)CO2(g)的平衡常数为K，则相同温度下反应2CO2(g)2CO(g)O2(g)的平衡常数K为()A.eq f(1,K) B.K2 C.eq f(1,K2) D. 答案C解析平衡常数与化学方程式的写法有关，对于以上两个反应：Keq f(cCO2,cCOcO2)，Keq f(c2COcO2,c2CO2)，所以Keq f(1,K2)。考点化学平衡常数的概念及其应用题点化学平衡常数表达形式3.当把晶体N2O4放入密闭容器中气化，并建立了N2O4(g)2NO2(

11、g)平衡后，保持温度不变，再通入若干N2O4气体，待反应达到新的平衡时，则新平衡与旧平衡相比，其eq f(c2NO2,cN2O4)值()A.变大 B.不变C.变小 D.无法确定答案B解析温度不变，K值不变。考点化学平衡常数的概念及其应用题点化学平衡常数的影响因素及应用4.某可逆反应aAbBcC在某温度下的平衡常数为K(K1)，反应热为H。保持温度不变，将方程式的书写作如下改变，则H和K数值的相应变化为()A.写成2aA2bB2cC，H值、K值均扩大了一倍B.写成2aA2bB2cC，H值扩大了一倍，K值保持不变C.写成cCaAbB，H值、K值变为原来的相反数D.写成cCaAbB，H值变为原来的相

12、反数，K值变为原来的倒数答案D解析A项、B项H值扩大一倍，K变为原来的平方。考点化学平衡常数的概念及其应用题点化学平衡常数表达形式与意义题组二化学平衡常数与转化率的基本计算5.将固体NH4I置于密闭容器中，在一定温度下发生下列反应：NH4I(s)NH3(g)HI(g)；2HI(g)H2(g)I2(g)。达到平衡时，c(H2)0.5 molL1，c(HI)4 molL1，则此温度下反应的平衡常数为()A.9 B.16C.20 D.25答案C解析平衡时c(HI)4 molL1，HI分解生成H2的浓度为0.5 molL1，NH4I分解生成的HI的浓度为4 molL120.5 molL15 molL1

13、，所以NH4I分解生成的NH3的浓度为c(NH3)5 molL1，所以反应的平衡常数为Kc(NH3)c(HI)5420。考点化学平衡常数的有关计算题点求算化学平衡常数6.在一定温度下，反应eq f(1,2)H2(g)eq f(1,2)X2(g)HX(g)的平衡常数为10。若将1.0 mol的HX(g)通入体积为1.0 L的密闭容器中，在该温度时HX(g)的最大分解率接近于()A.5% B.17% C.25% D.33%答案B解析由题中的反应和数据可知：HX(g)eq f(1,2)H2(g)eq f(1,2)X2(g)的平衡常数K0.1。设在该温度下HX(g)的分解反应达平衡后其减小的浓度为x

14、molL1，则平衡时HX、H2、X2的浓度分别为(1.0 x) molL1、0.5x molL1、0.5x molL1，代入K的表达式有0.1，解得x0.17，故可知HX的分解率为eq f(0.17 molL1,1.0 molL1)100%17%。考点化学平衡常数的有关计算题点平衡常数与转化率计算的综合7.(2017启东中学高二期中)在2 L的密闭容器中，起始时均投入2 mol CO，在不同条件下发生反应：CO(g) 2H2(g)CH3OH(g)H0。有关信息如图所示，下列说法正确的是()A.T1T2B.T1时该反应的平衡常数为4.0C.同一温度下，n(H2)/n(CO)越大，平衡常数也越大D

15、.同条件下，n(H2)/n(CO)越大，CO和H2的转化率也越大答案B解析此反应是放热反应，降低温度，平衡向正反应方向移动，CO的转化率增大，即T1T2，A项错误； CO(g) 2H2(g)CH3OH(g)起始(mol): 2 3 0变化(mol): 1 2 1平衡(mol): 1 1 1根据化学平衡常数的定义，Keq f(cCH3OH,cCOc2H2)，代入数值，得出K4，B项正确；化学平衡常数只受温度的影响，温度不变，则化学平衡常数不变，C项错误；同条件下，n(H2)/n(CO)越大，可以认为n(H2)增大，n(CO)不变，即氢气的转化率降低，CO的转化率增大，D项错误。题组三化学平衡常数

16、的综合考查8.化学平衡常数K的数值大小是衡量化学反应进行程度的标志，在常温下，下列反应的平衡常数的数值如下：2NO(g)N2(g)O2(g)K1110302H2(g)O2(g)2H2O(g)K2210812CO2(g)2CO(g)O2(g)K341092以下说法正确的是()A.常温下，NO分解产生O2的反应的平衡常数表达式为K1c(N2)c(O2)B.常温下，2H2O(g)=2H2(g)O2(g)，此时平衡常数的数值约为51082C.常温下，NO、H2O、CO2三种物质分解放出O2的倾向由大到小的顺序为H2ONOCO2D.以上说法都不正确答案B解析A项，K1eq f(cN2cO2,c2NO)；

17、B项，Keq f(1,K2)eq f(1,21081)51082，正确；C项，平衡常数越大，放出O2的倾向越大，所以大小顺序为NOH2OCO2。9.温度为T时，在体积为10 L的真空容器中通入1.00 mol氢气和1.00 mol碘蒸气，20 min后，反应达到平衡，此时测得碘蒸气的浓度为0.020 molL1。涉及的反应可以用下面的两个化学方程式表示：H2(g)I2(g)2HI(g)2H2(g)2I2(g)4HI(g)下列说法正确的是()A.反应速率用HI表示时，v(HI)0.008 molL1min1B.两个化学方程式的意义相同，但其平衡常数表达式不同，不过计算所得数值相同C.氢气在两个反

18、应方程式中的转化率不同D.第二个反应中，增大压强K增大答案A解析H2(g) I2(g)2HI(g)初始浓度(molL1) 0.100 0.100 0转化浓度(molL1) 0.080 0.080 0.160平衡浓度(molL1) 0.020 0.020 0.160所以，v(HI)0.160 molL120 min0.008 molL1min1，A正确；Keq f(c2HI,cH2cI2)64，而Keq f(c4HI,c2H2c2I2)Keq oal(2,)6424 096，B错；两个化学方程式表示的是同一个反应，反应达到平衡时，氢气的浓度相同，故其转化率相同，C错；压强大小对化学平衡常数没有影

19、响，D错。10.在25 时，密闭容器中X、Y、Z三种气体的初始浓度和平衡浓度如下表：物质XYZ初始浓度/molL10.10.20平衡浓度/molL10.050.050.1下列说法错误的是()A.反应达到平衡时，X的转化率为50%B.该反应可表示为X(g)3Y(g)2Z(g)，其平衡常数为1 600C.增大压强使平衡向生成Z的方向移动，平衡常数增大D.改变温度可以改变该反应的平衡常数答案C11.已知某化学反应的平衡常数表达式为Keq f(cCO2cH2,cCOcH2O)，在不同的温度下该反应的平衡常数如表所示：t/7008008301 0001 200K1.671.111.000.600.38下

20、列有关叙述不正确的是()A.该反应的化学方程式是CO(g)H2O(g)CO2(g)H2(g)B.上述反应的正反应是放热反应C.若在1 L的密闭容器中通入CO2和H2各1 mol,5 min后温度升高到830 ，此时测得CO为0.4 mol，则该反应达到平衡状态D.若平衡浓度符合下列关系式：eq f(cCO2,3cCO)eq f(cH2O,5cH2)，则此时的温度为1 000 答案C解析由平衡常数表达式可判断反应的化学方程式是CO(g)H2O(g)CO2(g)H2(g)，A正确；分析表中数据，平衡常数随温度升高而减小，说明升温平衡逆向移动，逆反应是吸热反应，正反应是放热反应，B正确；依据化学平衡

21、三段式： CO(g)H2O(g)CO2(g)H2(g)起始物质的量/mol 0 0 1 1变化物质的量/mol 0.4 0.4 0.4 0.45 min末物质的量/mol 0.4 0.4 0.6 0.6反应前后气体总物质的量不变，可以用其物质的量代替浓度计算浓度商，Qeq f(0.60.6,0.40.4)2.251.00，此时反应没有达到平衡状态，C错误；依据平衡常数表达式和平衡常数数值计算分析，温度为1 000 时平衡常数Keq f(cCO2cH2,cCOcH2O)0.60eq f(3,5)，若平衡浓度符合下列关系式：eq f(cCO2,3cCO)eq f(cH2O,5cH2)，说明反应达到

22、平衡状态，D正确。考点化学平衡常数的概念及其应用题点化学平衡常数的综合综合强化12.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_(填“升高”或“降低”)，理由是_。(2)当某时刻eq f(c2NH3,cN2c3H2)_(填“”或“”)K时，反应向右进行。答案(1)降低催化剂能降低反应的活化能(2)13.在一体积为1 L的密闭容器中，通入一定量的CO和H2O，在850 发生如下反应：CO(g)H2O(g)CO2(g)H2(g)H0。CO和H2O浓度变化如下图：(1)04 min的平均反应速率

23、v(CO)_ molL1min1。(2)850 时，平衡常数K_。(3)850 时，若向该容器中充入1.0 mol CO、3.0 mol H2O，则CO的平衡转化率为_。(4)能判断该反应达到化学平衡状态的依据是_(填字母)。a.v正(H2)v逆(H2O)b.c(CO2)c(CO)c.容器中气体密度不变答案(1)0.03(2)1(3)75%(4)a解析(1)04 min的平均反应速率v(CO)eq f(0.200.08 molL1,4 min)0.03 molL1min1。(2)850 时，平衡时各物质的浓度为c(CO)0.08 molL1，c(H2O)0.18 molL1，c(CO2)0.1

24、2 molL1，c(H2)0.12 molL1，所以平衡常数Keq f(0.120.12,0.180.08)1。(3) CO(g)H2O(g)CO2(g)H2(g)起始/molL1 1.0 3.0 0 0变化/molL1 x x x x平衡/molL1 1.0 x 3.0 x x x850 时，反应的平衡常数是1，有(1.0 x)(3.0 x)xx，解得x0.75，则CO的平衡转化率为0.75/1100%75%。(4)该反应是在固定容积的密闭容器中进行的反应，且反应前后气体的物质的量不变，密度不变不能作为平衡的标志；c(CO2)c(CO)是一特定的状态，不一定达到平衡。14.在某温度下，将H2

25、和I2各0.1 mol的气态混合物充入10 L的密闭容器中，发生反应H2(g)I2(g)2HI(g)，连续测定c(I2)的变化，5 s 时测定c(I2)0.008 0 molL1并保持不变。则：(1)反应的平衡常数的表达式是K_。(2)此温度下，平衡常数值为_。(3)若在此温度下，在10 L的密闭容器中充入0.2 mol HI气体，达到平衡时，HI的转化率为_。答案(1)eq f(c2HI,cH2cI2)(2)0.25(3)80%解析(2)c(I2)0.008 0 molL1c(H2)0.008 0 molL1c(HI)0.004 0 molL1Keq f(0.004 02,0.008 00.008 0)0.25。(3)设生成的H2的浓度为x molL1， 2HI(g)H2(g)I2(g)起始/molL1 0.02 0