高二化学新人教版选修4 第2章 第3节第3课时化学平衡常数 学案Word格式文档下载.docx
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(1)×
(2)×
(3)√ (4)√
2.对于3Fe(s)+4H2O(g)Fe3O4(s)+4H2(g),反应的化学平衡常数的表达式为( )
A.K=
B.K=
C.K=
D.K=
解析:
选D。
平衡常数表达式中只表示出气体或溶液中溶质的浓度,而固体或纯液体不表示出来。
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;
反之,就越不完全,转化率就越小。
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。
(1)平衡常数表达式中的各物质的浓度指平衡时的物质的量浓度,以其化学计量数为幂。
同一化学反应,由于化学方程式书写不同,平衡常数的表达式不同。
(2)反应物或生成物中有固体或纯液体存在时,由于其浓度可看作常数而不代入公式。
(3)化学平衡常数是指某一具体反应的平衡常数。
①若反应方向改变,则平衡常数改变。
②若化学方程式中各物质的化学计量数等倍扩大或缩小,尽管是同一反应,平衡常数也会改变。
例如:
N2+3H22NH3,K=a,则有:
2NH3N2+3H2,K′=,
N2+H2NH3,K″=a。
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/℃
700
800
830
1000
1200
K
0.6
0.9
1.0
1.7
2.6
请回答下列问题:
(1)该反应的化学平衡常数表达式为K=_______________________________。
(2)该反应为________反应(填“吸热”或“放热”)。
(3)某温度下,平衡浓度符合下式:
c(CO2)·
c(H2)=c(CO)·
c(H2O),试判断此时的温度为________℃。
此温度下加入1molCO2(g)和1molH2(g),充分反应,达到平衡时,CO2的转化率为________。
(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,c(H2)为1.5mol/L,c(CO)为1mol/L,c(H2O)为3mol/L,则正、逆反应速率的比较为v正________v逆(填“>”“<”或“=”)。
[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K=1,查表可知温度为830℃,设反应了的CO2为xmol,则消耗掉的H2为xmol,生成的CO和H2O均是xmol(体积为VL),
K==1,整理得x=0.5,则CO2的转化率为50%。
(4)Q===1>0.9,所以v正<v逆。
[答案]
(1)
(2)吸热 (3)830 50%
(4)<
对于例1中的反应:
(1)830℃时,容器中的反应已达到平衡。
在其他条件不变的情况下,若增大CO的浓度,平衡是否移动?
平衡常数是否变化?
(2)例1中第(4)问若CO2、H2、CO、H2O的浓度分别为2mol/L、2mol/L、3mol/L、3mol/L,则反应向什么方向进行?
(1)平衡向逆反应方向移动;
平衡常数不变。
(2)Q===2.25>
0.9,故反应向逆反应方向进行。
(1)化学平衡常数K与Q的表达式相同,但各物质的浓度不同,K中各物质的浓度必须是平衡浓度,而Q中是任一时刻的浓度。
(2)化学平衡常数不表示反应的快慢,即K值大,化学反应速率不一定大。
(3)稀溶液中进行的反应,如有水参加,水的浓度不必写在平衡常数表达式中。
化学平衡常数的概念
1.下列关于某一化学反应的平衡常数的说法,正确的是( )
A.与该反应的压强有关
B.与反应的温度有关,还与反应本身有关
C.与化学反应本身和温度有关,并且会受到起始浓度的影响
D.只与化学反应本身有关,与其他条件无关
选B。
K与温度有关,也与化学方程式的书写有关,但与起始浓度无关。
2.可逆反应:
C(s)+H2O(g)CO(g)+H2(g)在t℃下达到平衡,其平衡常数可表示为( )
A.K=
C.K=
C单质是固体,在平衡常数中不出现。
化学平衡常数的应用
3.高炉炼铁过程中发生的主要反应为Fe2O3(s)+CO(g)Fe(s)+CO2(g)。
已知该反应在不同温度下的平衡常数如下:
温度/℃
1150
1300
平衡常数
4.0
3.7
3.5
该反应的平衡常数表达式K=________,ΔH________0(填“>
”“<
”或“=”)。
因Fe和Fe2O3都为固体,不能写入平衡常数的表达式,所以K=,由表中数据知,温度升高,平衡常数减小,说明平衡向左移动,故ΔH<
0。
<
4.850℃时,可逆反应CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g) ΔH<
0,K=1。
(1)若升高温度到950℃达到平衡,K________1(填“大于”“小于”或“等于”)。
(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________。
(1)K是温度的函数,当升高温度时,可逆反应平衡向左移动,显然K值减小,即K<
1。
(2)①Q===>
K=1,说明v逆>
v正,反应向逆反应方向进行。
②由题意得Q=<
K=1,即x<
3.0。
(1)小于
(2)①逆反应 ②x<
3.0
知识点二 平衡转化率及其计算
阅读教材P29~P31,思考并填空。
1.分析三个量
起始量、变化量、平衡量。
2.明确三个关系
(1)对于同一反应物,起始量-变化量=平衡量。
(2)对于同一生成物,起始量+变化量=平衡量。
(3)各转化量之比等于各反应物的化学计量数之比。
3.计算方法——三段式法
对于反应mA(g)+nB(g)pC(g)+qD(g),初始时,A、B的物质的量分别为amol、bmol,达到平衡后,有mxmol的A发生反应,则计算模式为
mA(g)+nB(g)pC(g)+qD(g)
起始量/molab00
变化量/molmxnxpxqx
平衡量/mola-mxb-nxpxqx
一定温度下,反应HX(g)H2(g)+X2(g)的平衡常数K=0.1,若将1.0mol的HX通入体积为1.0L的密闭容器中,在该温度时HX(g)的最大分解率是________。
HX(g)H2(g)+X2(g)
起始(mol/L)100
变化(mol/L)2xxx
平衡(mol/L)1-2xxx
则K===0.1,解得x=。
则HX的最大分解率为×
100%=×
100%≈17%。
17%
平衡转化率的计算
1.模式 aA(g) +bB(g) cC(g) +dD(g)
c(初)(mol/L)n1n200
Δc(mol/L)n1xn1xn1xn1x
c(平)(mol/L)n1(1-x)n2-n1xn1xn1x
反应物:
c(平)=c(初)-Δc;
生成物:
c(平)=c(初)+Δc。
2.解题思路
3.基本计算关系
(1)各物质的物质的量浓度变化之比=物质的量变化之比=化学计量数之比。
(2)反应物的转化率=×
100%。
(3)生成物的产率=×
(4)平衡时各组分的体积分数=该组分的物质的量分数=×
可逆反应CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)在密闭容器中建立了平衡。
当温度为749K时,K=,问:
(1)当CO和H2O的起始浓度均为2mol·
L-1时,CO的转化率为多少?
(2)当CO的起始浓度仍为2mol·
L-1,H2O的起始浓度为6mol·
[解析]
(1)设CO转化的物质的量浓度为xmol·
L-1,
CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)
起始
(mol·
L-1)2200
转化
L-1)xxxx
平衡
L-1)2-x2-xxx
K==,解得:
x=1.2,
CO的转化率:
×
100%=60%。
(2)设CO转化的物质的量浓度为ymol·
L-1)2600
L-1)yyyy
L-1)2-y6-yyy
y≈1.7,
100%=85%。
[答案]
(1)60%
(2)85%
(1)代入平衡常数K表达式的各浓度一定是某一温度下各反应物和生成物的平衡浓度。
(2)转化率计算的三个公式
①转化率=×
100%;
②转化率=×
③转化率=×
平衡转化率及其计算
1.在容积可变的密闭容器中,2molN2和8molH2在一定条件下发生反应,达到平衡时,H2的转化率为25%,则平衡时氮气的体积分数接近于( )
A.5% B.10%
C.15%D.20%
选C。
达到平衡时,H2转化的物质的量为8mol×
25%=2mol。
在一定条件下,N2与H2发生反应:
N2+3H2
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