学年人教版选修4 第2章第3节 化学平衡第3课时 学案文档格式.docx
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3.各转化量之比等于各反应物的化学计量数之比。
[基础自测]
1.判断正误(正确的打“√”,错误的打“×
”)。
(1)化学平衡常数只受温度的影响,与反应物或生成物的浓度无关。
( )
(2)对于C(s)+H2O(g)
CO(g)+H2(g)反应,其平衡常数的表达式K=
(3)对于一个可逆反应平衡正向移动,平衡常数一定增大。
(4)温度一定,对于给定的化学反应,正、逆反应的平衡常数互为倒数。
(5)温度升高,化学平衡常数一定增大。
【答案】
(1)√
(2)×
(3)×
(4)√ (5)×
2.将4molSO2与2molO2放入4L的密闭容器中,在一定条件下反应达到平衡:
2SO2+O2
2SO3,测得平衡时SO3的浓度为0.5mol·
L-1。
则此条件下的平衡常数K为( )
A.4 B.0.25 C.0.4 D.0.2
A [ 2SO2+ O2
2SO3
初(mol·
L-1):
10.50
转(mol·
0.50.250.5
平(mol·
K=
=
=4。
]
[合作探究·
攻重难]
化学平衡常数及其应用
[思考交流](教师备选)
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/℃
700
800
830
1000
1200
K
0.6
0.9
1.0
1.7
2.6
(1)该反应的化学平衡常数K的表达式是什么?
【提示】 K=
(2)该反应ΔH>
0还是ΔH<
0?
【提示】 ΔH>
0(因K随温度升高而增大)。
(3)700℃,CO(g)+H2O(g)
CO2(g)+H2(g)的平衡常数K是多少?
(该反应平衡常数与题目中反应的平衡常数互为倒数)。
(4)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2mol·
L-1,c(H2)为1.5mol·
L-1,c(CO)为1mol·
L-1,c(H2O)为3mol·
L-1,则下一时刻,反应向哪个方向进行?
【提示】 逆向(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,Q=
=1>
0.9,所以反应向逆反应方向进行)。
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,由于化学方程式的书写不同,平衡常数的表达式不同,如N2+3H2
2NH3,K=a则有:
2NH3
N2+3H2,K′=1/a。
N2+
H2
NH3,K″=
2.化学平衡常数的应用
(1)判断反应进行的程度
K值越大,说明平衡体系中生成物所占的比例越大,正向反应进行的程度越大,即该反应进行得越完全,反应物转化率越大;
(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。
(3)判断平衡移动方向
利用平衡常数可从定量的角度解释恒温下浓度、压强对化学平衡移动的影响。
对于可逆反应mA(g)+nB(g)
pC(g)+qD(g)在任意状态下,生成物的浓度和反应物的浓度之间的关系用Q=
表示,则:
当Q=K时,反应处于平衡状态,v正=v逆;
当Q<
K时,反应向正反应方向进行,v正>
v逆;
当Q>
K时,反应向逆反应方向进行,v正<
v逆。
(4)计算转化率
依据起始浓度(或平衡浓度)和平衡常数可以计算平衡浓度(或起始浓度),从而计算反应物的转化率。
[对点训练]
1.对于反应C(s)+H2O(g)
CO(g)+H2(g) ΔH>
0,下列有关说法正确的是( )
A.平衡常数表达式为K=
B.增大体系压强,平衡常数K不发生变化
C.升高体系温度,平衡常数K减小
D.增加C(s)的量,平衡正向移动
B [固态浓度为“常数”,视为“1”,不需写入平衡常数表达式,A项错误;
K只与温度有关,因此增大体系压强,平衡常数K不发生变化,B项正确;
升温该反应正向进行,K增大,C项错误;
增加C(s)的量,平衡不移动,D项错误。
2.在一定温度下,将3molCO2和2molH2混合于2L的密闭容器中,发生如下反应:
CO(g)+H2O(g)
(1)该反应的化学平衡常数表达式K=________。
(2)已知在700℃时,该反应的平衡常数K1=0.5,则该温度下反应CO(g)+H2O(g)
CO2(g)+H2(g)的平衡常数K2=______,反应
CO2(g)+
H2(g)
CO(g)+
H2O(g)的平衡常数K3=_____________________________。
(3)已知在1000℃时,该反应的平衡常数K4=1.0,则该反应为________反应(填“吸热”或“放热”),ΔH________0(填“>
”或“<
(4)在1000℃下,某时刻CO2的物质的量为2mol,则此时v(正)________v(逆)(填“>
”“=”或“<
【解析】
(1)根据化学平衡常数的概念K=
(2)K2=
=2,
K3=
=K
(3)由于升高温度,该反应的平衡常数增大,故该反应为吸热反应。
(4) CO2(g)+H2(g)
起始/mol:
3 2 0 0
变化/mol:
1 1 1 1
某时刻/mol:
2 1 1 1
所以c(CO)=0.5mol/L,c(H2O)=0.5mol/L
c(CO2)=1mol/L,c(H2)=0.5mol/L
故
<
K1000℃=1.0
反应应向正反应方向进行,所以v(正)>
v(逆)。
【答案】
(1)
(2)2
(3)吸热 >
(4) >
有关化学平衡的计算
化学平衡计算模式:
对以下反应:
mA(g)+nB(g)
pC(g)+qD(g),令A、B起始物质的量(mol)分别为a、b,达到平衡后,A的消耗量为mx,容器容积为VL。
mA(g) + nB(g)
pC(g)+qD(g)
起始(mol)ab00
变化(mol)mxnxpxqx
平衡(mol)a-mxb-nxpxqx
则有:
(1)K=
(2)c平(A)=
mol/L。
(3)α(A)平=
×
100%。
(4)φ(A)=
(5)
(6)
(混)=
g/L。
(7)
g/mol。
3.对可逆反应aA(g)+bB(g)
cC(g)+dD(g),达到平衡时,各物质的物质的量浓度应满足以下关系:
=K,K为一常数,称为化学平衡常数,其反应的K值只与温度有关,现有反应:
CO2(g)+H2(g)ΔH<
0,在850℃时,K=1。
(1)若升高温度到950℃,达到平衡时K________(填“大于”“小于”或“等于”)1。
(2)850℃时,若向一容积可变的密闭容器中同时充入1.0molCO,3.0molH2O,1.0molCO2和xmolH2,则:
①当x=5.0时,上述平衡向________(填“正反应”或“逆反应”)方向移动。
②若要使上述反应开始时向正反应方向进行,则x应满足的条件是________。
【解析】
(1)对于放热反应,升高温度,平衡左移,K值变小。
(2)Q=
>
1
此时,v逆>
v正,平衡向逆反应方向移动,Q<
K时,v正>
v逆,根据上式,当x<
3.0时,Q<
K。
【答案】
(1)小于
(2)①逆反应 ②x<
3.0
4.硫酸生产中,SO2催化氧化生成SO3:
2SO2(g)+O2(g)
2SO3(g) ΔH<
0。
某温度下,SO2的平衡转化率(α)与体系总压强(p)的关系如图所示。
根据图示回答下列问题:
(1)反应达到平衡时,平衡常数表达式K=________,升高温度,K值________(填“增大”“减小”或“不变”)。
(2)①将2.0molSO2和1.0molO2置于10L密闭容器中,反应达到平衡后,体系总压强为0.10MPa。
该反应的平衡常数为________。
②平衡状态由A变到B时,平衡常数K(A)________(填“>
”“<
”或“=”)K(B)。
【解析】
(1)升高温度,平衡向吸热反应方向移动,即平衡向左移动,故K值减小。
(2)①由题图可知,0.10MPa时,c(O2)=
=0.02mol/L,c(SO3)=
=0.16mol/L。
=800。
②由A到B,温度不变,只增大体系压强,K值不变。
减小
(2)①800 ②=
[当堂达标·
固双基]
1.当把晶体N2O4放入密闭容器中汽化,并建立了N2O4
2NO2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
值( )
A.变大 B.不变
C.变小D.无法确定
B [
=K,温度不变,K值不变。
2.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见下表:
物质
X
Y
Z
初始浓度/(mol·
L-1)
0.1
0.2
平衡浓度/(mol·
0.05
下列说法错误的是( )
A.反应达到平衡时,X的转化率为50%
B.反应可表示为X+3Y
2Z,其平衡常数为1600
C.增大压强使平衡向生成Z的方向移动,平衡常数增大
D.改变温度可以改变此反应的平衡常数
C [C选项错误,增大压强不可能使平衡常数增大。
其他选项均为平衡中的基础计算和基础知识,关健是根据表中数据(0.1-0.05)∶(0.2-0.05)∶(0.1-0)=1∶3∶2推导出:
X+3Y
2Z。
[题后反思] 化学平衡常数只与温度有关(与浓度、压强无关),但其变化趋势与温度变
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