2020-2021學(xué)年高中化學(xué)蘇教版選修4學(xué)案：專題二 第二單元 第3課時(shí)　化學(xué)平衡常數(shù) Word版含解析

1、第3課時(shí)化學(xué)平衡常數(shù)一、化學(xué)平衡常數(shù)1定義在一定溫度下，當(dāng)一個(gè)可逆反應(yīng)達(dá)到化學(xué)平衡狀態(tài)時(shí)，生成物濃度冪之積與反應(yīng)物濃度冪之積的比值是一個(gè)常數(shù)(簡稱平衡常數(shù))，用符號k表示。2表達(dá)式對于一般的可逆反應(yīng)ma(g)nb(g)pc(g)qd(g)在一定溫度下，k。3意義(1)k值越大，說明正反應(yīng)進(jìn)行的程度越大，反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率越大；反之反應(yīng)物轉(zhuǎn)化越不完全，轉(zhuǎn)化率就越小。(2)k只受溫度影響，與反應(yīng)物或生成物的濃度變化無關(guān)。二、平衡轉(zhuǎn)化率1概念平衡時(shí)已轉(zhuǎn)化了的某反應(yīng)物的量與轉(zhuǎn)化前該反應(yīng)物的量之比。2表達(dá)式轉(zhuǎn)化率×100%對于可逆反應(yīng)ma(g)nb(g)pc(g)qd(g)(a)×100

2、%×100%3特點(diǎn)一個(gè)確定的可逆反應(yīng)在一定溫度時(shí)平衡常數(shù)一定，但反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率因反應(yīng)物的投料比不同而不同。探究點(diǎn)一化學(xué)平衡常數(shù)化學(xué)平衡常數(shù)使用注意事項(xiàng)及應(yīng)用1使用化學(xué)平衡常數(shù)應(yīng)注意的問題(1)化學(xué)平衡常數(shù)只與溫度有關(guān)，與反應(yīng)物或生成物的濃度無關(guān)。(2)反應(yīng)物或生成物中有固體和純液體存在時(shí)，由于其濃度可看做“1”而不代入公式。(3)化學(xué)平衡常數(shù)是指某一具體反應(yīng)的平衡常數(shù)，與反應(yīng)方程式的書寫有關(guān)。若反應(yīng)方向改變，則平衡常數(shù)改變。若方程式中各物質(zhì)的化學(xué)計(jì)量數(shù)等倍擴(kuò)大或縮小，盡管是同一反應(yīng)，平衡常數(shù)也會改變。如n23h22nh3ka則有2nh3n23h2k1/a2化學(xué)平衡常數(shù)的應(yīng)用(1)判斷

3、反應(yīng)進(jìn)行的程度k值越大，說明平衡體系中生成物所占的比例越大，正向反應(yīng)進(jìn)行的程度越大，即該反應(yīng)進(jìn)行得越完全，反應(yīng)物轉(zhuǎn)化率越大；反之，就越不完全，轉(zhuǎn)化率就越小。(2)利用k值可判斷反應(yīng)的熱效應(yīng)若升高溫度，k值增大，則正反應(yīng)為吸熱反應(yīng)。若升高溫度，k值減小，則正反應(yīng)為放熱反應(yīng)。(3)計(jì)算轉(zhuǎn)化率依據(jù)起始濃度(或平衡濃度)和平衡常數(shù)可以計(jì)算平衡濃度(或起始濃度)，從而計(jì)算反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率。(4)判斷平衡移動(dòng)方向利用平衡常數(shù)可從定量的角度解釋恒溫下濃度、壓強(qiáng)對化學(xué)平衡移動(dòng)的影響。對于可逆反應(yīng)ma(g)nb(g)pc(g)qd(g)在任意狀態(tài)下，生成物的濃度和反應(yīng)物的濃度之間的關(guān)系用q表示，則：當(dāng)qk時(shí)，反應(yīng)

4、處于平衡狀態(tài)；當(dāng)q<k時(shí)，反應(yīng)向正反應(yīng)方向進(jìn)行；當(dāng)q>k時(shí)，反應(yīng)向逆反應(yīng)方向進(jìn)行。特別提醒：(1)化學(xué)平衡常數(shù)表達(dá)式中各物質(zhì)的濃度必須是平衡狀態(tài)下的濃度，不能用任一時(shí)刻的濃度值。(2)化學(xué)平衡常數(shù)不表示反應(yīng)的快慢，即化學(xué)反應(yīng)速率快，k值不一定大。(3)使用催化劑能改變化學(xué)反應(yīng)速率，但不會改變平衡常數(shù)。1對于反應(yīng)h2(g)i2(g)2hi(g)h<0(1)現(xiàn)增大h2的濃度，平衡向哪個(gè)方向移動(dòng)，化學(xué)平衡常數(shù)k如何變化？(2)若升高溫度，平衡常數(shù)如何變化？提示：(1)向正反應(yīng)方向移動(dòng)，k不變。(2)k減小。2幾個(gè)化學(xué)方程式相加、相減得總反應(yīng)的化學(xué)方程式(如下面的幾個(gè)化學(xué)方程式)，則

5、總反應(yīng)的平衡常數(shù)與分步反應(yīng)的平衡常數(shù)的關(guān)系是什么？2no(g)o2(g)2no2(g)的平衡常數(shù)為k12no2(g)n2o4(g)的平衡常數(shù)為k22no(g)o2(g)n2o4(g)的平衡常數(shù)為k3提示：總反應(yīng)的平衡常數(shù)等于分步平衡常數(shù)之積或商。對于此題化學(xué)方程式，總反應(yīng)的平衡常數(shù)等于分步反應(yīng)的平衡常數(shù)之積即k3k1·k2?！纠?】()已知在448 時(shí)，反應(yīng)h2(g)i2(g)2hi(g)的平衡常數(shù) k1為49，則該溫度下反應(yīng)2hi(g)h2(g)i2(g)的平衡常數(shù)k2為_；反應(yīng)h2(g)i2(g)hi(g)的平衡常數(shù)k3為_。()在一定體積的密閉容器中，進(jìn)行如下化學(xué)反應(yīng)：co2(

6、g)h2(g)co(g)h2o(g)，其化學(xué)平衡常數(shù)k和溫度t的關(guān)系如下表所示：t/7008008301 0001 200k0.60.91.01.72.6回答下列問題：(1)該反應(yīng)的化學(xué)平衡常數(shù)表達(dá)式為k_。(2)該反應(yīng)為_反應(yīng)(填“吸熱”或“放熱”)。(3)能判斷該反應(yīng)達(dá)到化學(xué)平衡狀態(tài)的依據(jù)是_。a容器中壓強(qiáng)不變b混合氣體中c(co)不變cv(h2)正v(h2o)逆dc(co2)c(co)(4)某溫度下，平衡濃度符合下式：c(co2)·c(h2)c(co)·c(h2o)，試判斷此時(shí)的溫度為_。(5)在800 時(shí)，發(fā)生上述反應(yīng)，某一時(shí)刻測得容器內(nèi)各物質(zhì)的濃度分別為c(co2

7、)為2 mol/l，c(h2)為1.5 mol/l，c(co)為1 mol/l，c(h2o)為3 mol/l，則下一時(shí)刻，反應(yīng)向_(填“正向”或“逆向”)進(jìn)行。【思路分析】【解析】()第2個(gè)反應(yīng)與第1個(gè)反應(yīng)互為可逆反應(yīng)，平衡常數(shù)互為倒數(shù)關(guān)系，第3個(gè)反應(yīng)的化學(xué)計(jì)量數(shù)與第1個(gè)相比，縮小為一半，平衡常數(shù)也發(fā)生變化得k3k1。()通過表中k和溫度t的關(guān)系可知，溫度越高，k值越大，反應(yīng)向正向進(jìn)行的程度越大，說明正向反應(yīng)為吸熱方向。當(dāng)c(co2)·c(h2)c(co)·c(h2o)時(shí)，k1，此時(shí)溫度由表中數(shù)據(jù)可知為830 。判斷反應(yīng)進(jìn)行的方向時(shí)，可根據(jù)q與k的大小關(guān)系判斷，此時(shí)刻下，q

8、1>0.9，所以反應(yīng)向逆反應(yīng)方向進(jìn)行?！敬鸢浮?)7()(1)(2)吸熱(3)bc(4)830(5)逆向化學(xué)平衡常數(shù)k的數(shù)值大小是衡量化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行程度的標(biāo)準(zhǔn)。在一定溫度下，下列反應(yīng)的化學(xué)平衡常數(shù)數(shù)值如下：2no(g)n2(g)o2(g)k11×10302h2(g)o2(g)2h2o(g)k22×10812co2(g)2co(g)o2(g)k34×1092以下說法正確的是(c)a該溫度下，no分解產(chǎn)生o2的反應(yīng)的平衡常數(shù)表達(dá)式為k1c(n2)·c(o2)b該溫度下，水分解產(chǎn)生o2，此反應(yīng)的平衡常數(shù)的數(shù)值約為5×1080c該溫度下，no、h2

9、o、co2三種化合物分解產(chǎn)生o2的傾向由大到小的順序?yàn)閚o>h2o>co2d以上說法都不正確解析：由化學(xué)平衡常數(shù)的定義可知k1，a項(xiàng)錯(cuò)誤；該溫度下，水分解反應(yīng)的平衡常數(shù)為5×1082，b項(xiàng)錯(cuò)誤；該溫度下，no、h2o、co2三種化合物分解產(chǎn)生o2的化學(xué)平衡常數(shù)數(shù)值分別為1×1030、5×1082、4×1092，所以產(chǎn)生o2的傾向：no>h2o>co2，c項(xiàng)正確，d項(xiàng)錯(cuò)誤。探究點(diǎn)二化學(xué)平衡的計(jì)算模式1解題模型2舉例說明計(jì)算模式3常用的重要公式或計(jì)量關(guān)系(1)v(a)v(b)v(c)v(d)mnpq(未達(dá)到平衡時(shí)，用于確定化學(xué)方程式中

10、未知的化學(xué)計(jì)量數(shù))。(2)k。(3)對于反應(yīng)物：n(平)n(始)n(變)；對于生成物：n(平)n(始)n(變)。(4)c(a)平amx(mol/l)，同理可計(jì)算c(b)平、c(c)平、c(d)平。(5)a的轉(zhuǎn)化率(a)×100%或等于消耗的質(zhì)量(濃度)與起始質(zhì)量(濃度)之比，同理可計(jì)算(b)。(6)(a)(b)若abmn，即投料比等于化學(xué)計(jì)量數(shù)之比，則(a)(b)。(7)a的體積(物質(zhì)的量)分?jǐn)?shù)(a)×100%，同理可計(jì)算(b)、(c)、(d)。(8)平衡和起始時(shí)的壓強(qiáng)比(同t、v時(shí))，(同t、p時(shí))，(同質(zhì)量的氣體時(shí))等。(9)混合氣體的密度(混)(g/l)。(10)混合

11、氣體的平衡摩爾質(zhì)量(g/mol)?！纠?】在恒容密閉容器中，可逆反應(yīng)co(g)h2o(g)co2(g)h2(g)達(dá)到平衡時(shí)，k，k只與溫度有關(guān)，與濃度無關(guān)。(1)830 k條件下，若起始時(shí)：c(co)2 mol·l1、c(h2o)3 mol·l1，平衡時(shí)co的轉(zhuǎn)化率為60%，水蒸氣的轉(zhuǎn)化率為_；k值為_。(2)830 k條件下，若只將起始時(shí)c(h2o)改為6 mol·l1，則水蒸氣的轉(zhuǎn)化率為_。(3)830 k條件下，起始時(shí)：c(co)a mol·l1、c(h2o)b mol·l1，h2的平衡濃度c(h2)c mol·l1。a、b、c

12、之間的關(guān)系式是_(用含a、b的代數(shù)式表示c)；當(dāng)ab時(shí)，a_c?！窘馕觥?1)平衡時(shí)co的轉(zhuǎn)化率為60%，則轉(zhuǎn)化的濃度為1.2 mol·l1，平衡時(shí)co的濃度為0.8 mol·l1，水蒸氣的轉(zhuǎn)化濃度為1.2 mol·l1，轉(zhuǎn)化率為1.2 mol·l1÷3 mol·l1×100%40%；平衡時(shí)co2和h2的濃度均為1.2 mol·l1，故k值為1。(2)設(shè)此時(shí)各物質(zhì)的轉(zhuǎn)化濃度均為x mol·l1，則平衡時(shí)，co的濃度為(2x)mol·l1，水蒸氣的濃度為(6x)mol·l1，二氧化碳和氫

13、氣的濃度均為x mol·l1，因?yàn)閗只與溫度有關(guān)，故k1，解得x1.5，故水蒸氣的轉(zhuǎn)化率為1.5 mol·l1÷6 mol·l1×100%25%。(3)因h2的平衡濃度c(h2)c mol·l1，故四種物質(zhì)的轉(zhuǎn)化濃度均為c mol·l1，平衡時(shí)，co的濃度為(ac)mol·l1，水蒸氣的濃度為(bc)mol·l1，故k1，即c。【答案】(1)40%1(2)25%(3)c2已知可逆反應(yīng)：m(g)n(g)p(g)q(g)h>0，請回答下列問題：(1)在某溫度下，反應(yīng)物的起始濃度分別為：c(m)1 mol

14、·l1, c(n)2.4 mol·l1；達(dá)到平衡后，m的轉(zhuǎn)化率為60%，此時(shí)n的轉(zhuǎn)化率為25%；(2)若反應(yīng)溫度升高，m的轉(zhuǎn)化率增大(填“增大”“減小”或“不變”)；(3)若反應(yīng)溫度不變，反應(yīng)物的起始濃度分別為：c(m) 4 mol·l1，c(n)a mol·l1；達(dá)到平衡后，c(p)2 mol·l1，a6;_(4)若反應(yīng)溫度不變，反應(yīng)物的起始濃度為：c(m)c(n)b mol·l1，達(dá)到平衡后，m的轉(zhuǎn)化率為41%。解析：(1)m轉(zhuǎn)化的物質(zhì)的量濃度為0.6 mol·l1，則n轉(zhuǎn)化的物質(zhì)的量濃度也是0.6 mol·l

15、1，所以n的轉(zhuǎn)化率為×100%25%。(2)由于該反應(yīng)的正反應(yīng)為吸熱反應(yīng)，所以升高溫度，化學(xué)平衡正向移動(dòng)，m的轉(zhuǎn)化率增大。，解得a6。(4)設(shè)m轉(zhuǎn)化的物質(zhì)的量濃度為x mol·l1，解得x0.41b，故m的轉(zhuǎn)化率為41%。1下列關(guān)于平衡常數(shù)的說法正確的是(d)a在平衡常數(shù)表達(dá)式中，反應(yīng)物濃度用起始濃度，生成物濃度用平衡濃度b在任何條件下，化學(xué)平衡常數(shù)是一個(gè)恒定值c對于放熱反應(yīng)，升高溫度，k值增大，反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率增大d從平衡常數(shù)的大小可以推斷一個(gè)反應(yīng)進(jìn)行的程度解析：a項(xiàng)，在平衡常數(shù)表達(dá)式中，反應(yīng)物、生成物的濃度均為平衡濃度；b項(xiàng)，平衡常數(shù)與溫度有關(guān)，溫度改變，平衡常數(shù)隨之改變

16、；c項(xiàng)，對于放熱反應(yīng)，升高溫度平衡逆向移動(dòng)，k值減小，反應(yīng)物轉(zhuǎn)化率減小。2下列關(guān)于平衡常數(shù)k的說法中，正確的是(b)a在任何條件下，化學(xué)平衡常數(shù)k都是一個(gè)恒定值b平衡常數(shù)k只與溫度有關(guān)，與反應(yīng)物濃度、壓強(qiáng)無關(guān)c從平衡常數(shù)k的大小不能推斷一個(gè)反應(yīng)進(jìn)行的程度d對于可逆反應(yīng)c(s)h2o(g)co(g)h2(g)在一定溫度下達(dá)到平衡時(shí)，其平衡常數(shù)表達(dá)式為k解析：化學(xué)平衡常數(shù)隨溫度的改變而改變，故a錯(cuò)誤；平衡常數(shù)k只與溫度有關(guān)，與反應(yīng)物濃度、壓強(qiáng)無關(guān)，故b正確；從平衡常數(shù)k的大小可以推斷一個(gè)反應(yīng)進(jìn)行的程度，平衡常數(shù)越大，反應(yīng)進(jìn)行得越徹底，故c錯(cuò)誤；對于可逆反應(yīng)c(s)h2o(g)co(g)h2(g)在

17、一定溫度下達(dá)到平衡時(shí)，其平衡常數(shù)表達(dá)式為k，故d錯(cuò)誤。3關(guān)于化學(xué)平衡常數(shù)的敘述正確的是(c)a增大反應(yīng)物濃度，平衡常數(shù)隨之增大b兩種物質(zhì)反應(yīng)，化學(xué)方程式的書寫方式不同，平衡常數(shù)不變c溫度一定時(shí)，對于給定的化學(xué)反應(yīng)，正、逆反應(yīng)的平衡常數(shù)互為倒數(shù) d濃度商qc<kc，v正<v逆解析：平衡常數(shù)只與溫度有關(guān)，溫度不變，平衡常數(shù)不變，a錯(cuò)誤；化學(xué)方程式的書寫方式不同，例如方程式的系數(shù)變化，反應(yīng)的平衡常數(shù)隨之改變，b錯(cuò)誤；正、逆反應(yīng)的反應(yīng)物和生成物正好相反，所以正、逆反應(yīng)的平衡常數(shù)互為倒數(shù)，c正確；濃度商qc<kc時(shí)，反應(yīng)向正反應(yīng)方向進(jìn)行，所以v正>v逆，d錯(cuò)誤。4已知某化學(xué)反應(yīng)的

18、平衡常數(shù)表達(dá)式為k，在不同的溫度下該反應(yīng)的平衡常數(shù)如表所示：t/7008008301 0001 200k1.671.111.000.600.38下列有關(guān)敘述不正確的是(c)a該反應(yīng)的化學(xué)方程式是co(g)h2o(g)co2(g)h2(g)b上述反應(yīng)的正反應(yīng)是放熱反應(yīng)c若在1 l的密閉容器中通入co2和h2各1 mol,5 min后溫度升高到830 ，此時(shí)測得co為0.4 mol，則該反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)d若平衡濃度符合下列關(guān)系式：，則此時(shí)的溫度為1 000 解析：由平衡常數(shù)表達(dá)式可判斷該反應(yīng)的化學(xué)方程式是co(g)h2o(g)co2(g)h2(g)，a正確；分析表中數(shù)據(jù)，平衡常數(shù)隨溫度的升高而減小，說明升溫平衡逆向移動(dòng)