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化学人教版 (2019)第二节 化学平衡优质学案
展开1.认识化学平衡常数是表征反应限度的一个特征值。
2.知道化学平衡常数的含义。
3.了解浓度商和化学平衡常数的相对大小与反应方向间的联系。
1
重点: 理解影响化学平衡的因素、掌握化学平衡常数的应用
难点:化学平衡常数的含义和计算方法、应用平衡常数的表达式
一、化学平衡常数含义
1.浓度商的含义:
对于一般的可逆反应:
mA(g)+nB(g)⇌ pC(g)+qD(g)任意时刻的 称为浓度商,常用 表示。
2.化学平衡常数的含义:
进一步研究发现,该反应在一定条件下达到平衡时,c(A)、c(B)、c(C)、c(D)之间有K=eq \f(cp(C)·cq(D),cm(A)·cn(B)),其中K是 ,称为 ,简称 。(注意:固体和液体纯物质一般不列入浓度商和平衡常数)
二、化学平衡常数的特点
⒈化学平衡常数是表明化学反应限度的一个特征值,通常情况下只受 影响。当反应中有关物质的浓度商 平衡常数时,表明反应达到限度,即达到 状态。
⒉K越大,说明平衡体系中 所占比例越大,即该反应进行得越 ,平衡时反应物的转化率 ;反之,K越小,该反应进行得越 ,平衡时反应物的转化率 。一般来说,当 时,该反应就进行得基本完全了。
1.判断正误,正确的打“√”,错误的打“×”。
(1)化学平衡常数表达式中各物质的浓度可以是任意时刻的浓度。( )
(2)对某一可逆反应,升高温度则化学平衡常数一定变大。( )
(3)增大反应物的浓度,平衡正向移动,化学平衡常数增大。( )
(4)化学平衡常数和转化率都能体现反应进行的程度。( )
⒉关于化学平衡常数的叙述正确的是( )
A.温度一定,一个化学反应的平衡常数是一个常数
B.两种物质反应,不管怎样书写化学方程式,平衡常数不变
C.温度一定时,对于给定的化学反应,正、逆反应的平衡常数互为倒数
D.浓度商Qc
1.书写化学平衡常数表达式的注意事项
(1)书写平衡常数表达式时,固体、纯液体(如水、乙醇等)的浓度视为1,可以不写。如Cr2Oeq \\al(2-,7)+H2O⇌2CrOeq \\al(2-,4)+2H+,平衡常数K=eq \f(c2(CrO\\al(2-,4))·c2(H+),c(Cr2O\\al(2-,7)));
Fe3O4(s)+4H2(g)⇌3Fe(s)+4H2O(g),平衡常数K=eq \f(c4(H2O),c4(H2))。
(2)化学平衡常数表达式与化学方程式的书写方式有关,同一个化学反应,书写的方式不同,各反应物、生成物的化学计量数不同,平衡常数也不同,但这些平衡常数可以相互换算。如合成氨反应,若写成N2(g)+3H2(g)高温、高压催化剂2NH3(g),则K=eq \f(c2(NH3),c(N2)·c3(H2));若写成eq \f(1,2)N2(g)+eq \f(3,2)H2(g) 高温、高压催化剂 NH3(g),则K1=eq \f(c(NH3),c\f(1,2)(N2)·c\f(3,2)(H2))。这里K≠K1,显然K=Keq \\al(2,1)。
(3)对于同一可逆反应,正反应的平衡常数等于逆反应的平衡常数的倒数,即K正=eq \f(1,K逆)。
2.化学平衡常数的应用
(1)判断平衡移动的方向
对于一般的可逆反应mA(g)+nB(g)⇌pC(g)+qD(g),在任意状态时,生成物与反应物的浓度幂之积的比值称为浓度商,用Q表示,即Q=eq \f(cp(C)·cq(D),cm(A)·cn(B)),则
eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\c1(Q
(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。
①CO2(g)+C(s)⇌2CO(g),平衡常数为K1;②H2(g)+CO2(g)⇌H2O(g)+CO(g),平衡常数为K2。则反应C(s)+H2O(g)⇌H2(g)+CO(g)的平衡常数K可表示为( )
A.K1+K2 B.K1-K2
C.K1·K2 D.eq \f(K1,K2)
1.在恒温恒容的密闭容器中发生 ,T℃时,该反应的化学平衡常数为K,下列说法正确的是
A.其他条件相同,升高温度降低正反应速率、提高逆反应速率
B.T℃时,若时,则
C.若容器内气体压强保持不变,该可逆反应达到化学平衡状态
D.一定条件下,能完全转化为
在0.5 L的密闭容器中,一定量的氮气与氢气进行如下反应:N2(g)+3H2(g)⇋2NH3(g) ΔH=a kJ·ml-1,其化学平衡常数K与温度的关系如下表所示:
请回答下列问题。
(1)该反应的化学平衡常数表达式为____________________,a________(填“大于”“小于”或“等于”)0。
(2)400 ℃时,2NH3(g)⇌ N2(g)+3H2(g)的化学平衡常数为________,测得氨气、氮气、氢气的物质的量分别为3 ml、2 ml、1 ml时,该反应的v正(N2)________(填“大于”“小于”或“等于”)v逆(N2)。
考点2关于化学平衡的计算
化学平衡的有关计算——“三段式”分析法
(1)模式: mA(g)+nB(g) eq \a\vs4\al( eq \a\vs4\al())pC(g)+qD(g)
起始量/ml a b 0 0
变化量/ml mx nx px qx
平衡量/ml a-mx b-nx px qx
对于反应物:平衡时的相关量=起始量-变化量,n(平)=n(始)-n(变)
对于生成物:平衡时的相关量=起始量+变化量,n(平)=n(始)+n(变)
则K=eq \f((\f(px,V))p·(\f(qx,V))q,(\f(a-mx,V))m·(\f(b-nx,V))n),A的平衡转化率=eq \f(mx,a)×100%。
(2)基本解题思路
①设未知数:具体题目要具体分析,灵活设立,一般设某物质的转化量为x。
②确定三个量:根据反应的化学方程式确定平衡体系中各物质的起始量、变化量、平衡量(物质的量浓度或物质的量),并按(1)中“模式”列三段式。
③解答题设问题:明确了“始”“变”“平”三个量的具体数值,再根据相应关系求反应物的转化率、混合气体的密度、平均相对分子质量等,给出题目答案。
在密闭容器中,给A和B的气体混合物加热,在催化剂存在下发生反应:A(g)+B(g)⇌C(g)+D(g)。在500℃时,平衡常数K=9。若反应开始时,A和B的浓度都是0.02 ml.
L-1,则在此条件下A的转化率为( )
根据平衡常数、反应物A、B的起始浓度列三段式求解出转化量,进而得出转化率
A.25%B.50%C.75%D.80%
以下是一道关于化学平衡常数的简单题目:
在一密闭容器中,反应aX(g)+bY(g) cZ(g)达到平衡时平衡常数为K1;在温度不变的条件下向容器中通入一定量的X和Y气体,达到新的平衡后Z的浓度为原来的1.2倍,平衡常数为K2,则K1与K2的大小关系是:
A. K1
C. K1>K2
D.无法确定
在某温度下,将H2和I2各0.1 ml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)=0.0080
ml·L-1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 ml HI气体,达到平衡时,HI的转化率为________。
考点3 压强平衡常数(Kp)的计算
1.压强平衡常数(Kp)
(1)当把化学平衡常数K表达式中各物质的浓度用该物质的分压来表示时,就得到该反应的压强平衡常数Kp,其表达式的意义相同。
(2)Kp仅适用于气相发生的反应。
2.计算方法
第一步:根据三段式法计算平衡体系中各组分的物质的量或物质的量浓度。
第二步:计算各气体组分的物质的量分数或体积分数。
第三步:根据分压计算公式求出各气体物质的分压。某气体的分压=气体总压强×该气体的体积分数(或物质的量分数)。
第四步:根据平衡常数计算公式代入计算。
3.两种Kp的计算模板
(1)平衡总压为p0
N2(g) + 3H2(g) eq \a\vs4\al( eq \a\vs4\al())2NH3(g)
n(平) a b c
p(分压) eq \f(a,a+b+c)p0 eq \f(b,a+b+c)p0 eq \f(c,a+b+c)p0
Kp=eq \f((\f(c,a+b+c)p0)2,( \f(a,a+b+c)p0)( \f(b,a+b+c)p0)3)
(2)刚性容器起始压强为p0,平衡转化率为α。
2NO2(g) eq \a\vs4\al( eq \a\vs4\al()) N2O4(g)
p(始) p0 0
Δp p0α eq \f(1,2)p0α
p(平) p0-p0α eq \f(1,2)p0α
Kp=eq \f(\f(1,2)p0α,(p0-p0α)2)
一氯化碘(ICl)是一种卤素互化物,具有强氧化性,可与金属直接反应,也可用作有机合成中的碘化剂。回答下列问题:
(1)氯铂酸钡(BaPtCl6)固体加热时部分分解为BaCl2、Pt和Cl2,376.8 ℃时平衡常数Kp′=1.0×104 Pa2。在一硬质玻璃烧瓶中加入过量BaPtCl6,抽真空后,通过一支管通入碘蒸气(然后将支管封闭)。在376.8 ℃,碘蒸气初始压强为20.0 kPa。376.8 ℃平衡时,测得烧瓶中压强为32.5 kPa,则pICl=________ kPa,反应2ICl(g) eq \a\vs4\al( eq \a\vs4\al())Cl2(g)+I2(g)的平衡常数K=________________(列出计算式即可)。
(2)McMrris测定和计算了在136~180 ℃范围内下列反应的平衡常数Kp:
2NO(g)+2ICl(g)⇌2NOCl(g)+I2(g) Kp1
2NOCl(g)⇌2NO(g)+Cl2(g) Kp2
得到lg Kp1~eq \f(1,T)和lg Kp2~eq \f(1,T)均为线性关系,如下图所示:
①由图可知,NOCl分解为NO和Cl2反应的ΔH________0(填“大于”或“小于”)。
②反应2ICl(g)===Cl2(g)+I2(g)的K=________(用Kp1、Kp2表示);该反应的ΔH________0(填“大于”或“小于”),写出推理过程____________________________
_____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。
工业生产硫酸过程中发生的一个反应为:SO2(g)+eq \f(1,2)O2(g)⇌SO3(g);将组成(物质的量分数)为2m% SO2(g)、m% O2(g)和q% N2(g)的气体通入反应器,在温度t、压强p条件下进行反应。平衡时,若SO2转化率为α,则SO3压强为________,平衡常数Kp=__________________(以分压表示,分压=总压×物质的量分数)。
将等物质的量A、B混合于2 L的密闭容器中发生反应:3A(g)+B(g) eq \a\vs4\al( eq \a\vs4\al())xC(g)+D(g)。经4 min后,测得D的浓度为0.4 ml·L-1,C的平均反应速率为0.1 ml·L-1·min-1,c(A)∶c(B)=3∶5。下列说法不正确的是( )
A.x的值是1
B.4 min末,A的转化率为60%
C.起始时A的浓度为2.4 ml·L-1
D.4 min内v(B)=0.1 ml·L-1·min-1
2. 在密闭容器中将CO和水蒸气的混合物加热到800 ℃时,有下列平衡:CO(g)+H2O(g)⇌CO2(g)+H2(g),且K=1。若用2 ml CO和10 ml H2O相互混合并加热到800 ℃,则CO的转化率为( )
A.16.7% B.50%
C.66.7% D.83.3%
3. T ℃时,在一固定容积的密闭容器中发生反应:A(g)+B(g) eq \a\vs4\al( eq \a\vs4\al())C(s) ΔH<0,按照不同配比向容器中充入A、B气体,达到化学平衡时,容器中A、B的浓度变化如图中曲线所示,下列判断正确的是( )
A.T ℃时,该反应的平衡常数为4
B.c点反应没有达到化学平衡,此时反应向逆反应方向进行
C.若c点为化学平衡点,则此时容器内的温度高于T ℃
D.T ℃时,直线cd上的点均达到平衡状态
4.某温度下,在2 L密闭容器中加入一定量的A,发生化学反应2A(g) eq \a\vs4\al( eq \a\vs4\al())B(g)+C(g) ΔH<0,反应过程中B、A的浓度比值与时间t的关系如图所示,若测得15 min时c(B)=1.6 ml·L-1,下列结论正确的是( )
A.该温度下此反应的平衡常数为3.2
B.A的初始物质的量为4 ml
C.反应达到平衡时,A的转化率为80%
D.升高温度,A的平衡转化率增大
5. 在3种不同条件下,分别向容积为2 L的恒容密闭容器中充入2 ml A和1 ml B,发生反应:2A(g)+B(g)⇌2D(g) ΔH=Q kJ/ml。相关条件和数据见下表:
下列说法正确的是( )
A.实验Ⅲ达平衡后,恒温下再向容器中通入1 ml A和1 ml D,平衡不移动
B.升高温度能加快反应速率的原理是降低了活化能,使活化分子百分数提高
C.实验Ⅲ达平衡后容器内的压强是实验Ⅰ的0.9倍
D.K3>K2>K1
6. 在一容积恒定的密闭容器中发生反应:,该反应达到平衡后,测得相关数据如下:
(1)实验1中,后达到平衡,的平均反应速率为 。在此实验的平衡体系中再加入和,平衡 移动(填“正向”“逆向”或“不”)。
(2)实验2中的值___________(填序号)。
A.等于B.大于C.小于D.无法确定
(3)实验3中的值为 。
(4)在一恒温绝热容器中,下列选项中能说明反应,达到平衡状态的是 (填序号)。
A.压强不再变化
B.生成H2O的速率和消耗的速率相等
C.混合气体的密度不变
D.的质量不再变化
E.化学平衡常数不变
F.单位时间内生成的分子数与生成的分子数相等
(5)某温度下,各物质的平衡浓度符合下式:,试判此时的温度为 。温度/℃
200
300
400
K
1.0
0.86
0.5
实验编号
实验Ⅰ
实验Ⅱ
实验Ⅲ
反应温度/℃
700
700
750
达平衡时间/min
40
5
30
n(D)平衡/ml
1.5
1.5
1
化学平衡常数
K1
K2
K3
实验序号
温度/
初始浓度/
初始浓度/
的平衡转化率
1
110
1
1
2
100
1
1
3
110
0.8
Y
人教版 (2019)选择性必修1第二节 化学平衡精品导学案: 这是一份人教版 (2019)选择性必修1<a href="/hx/tb_c4002420_t4/?tag_id=42" target="_blank">第二节 化学平衡精品导学案</a>,共11页。学案主要包含了化学平衡含义,平衡特征等内容,欢迎下载使用。
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