2018-2019年高中化學(xué) 第二章 化學(xué)反應(yīng)速率和化學(xué)平衡 2.3.3 化學(xué)平衡常數(shù)學(xué)案設(shè)計(jì) 新人教版選修4.docx

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第3課時　化學(xué)平衡常數(shù) 學(xué)習(xí)目標(biāo) 1.知道化學(xué)平衡常數(shù)的含義。 2.能利用化學(xué)平衡常數(shù)進(jìn)行簡單的計(jì)算。 學(xué)習(xí)過程 一、化學(xué)平衡常數(shù) 1.定義:在　　　　下,當(dāng)一個可逆反應(yīng)達(dá)到　　　　時,生成物　　　　與反應(yīng)物　　　　的比值是一個常數(shù),這個常數(shù)就是該反應(yīng)的化學(xué)平衡常數(shù),簡稱平衡常數(shù),用符號　　　　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=　　　　。該式中(1)c(A)、c(B)、c(C)、c(D)是各物質(zhì)處于　　　　時的濃度;(2)標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù)的單位為一。 3.書寫平衡常數(shù)關(guān)系式的原則: 請寫出下表中各反應(yīng)的平衡常數(shù)表達(dá)式并總結(jié)規(guī)律: 反應(yīng) K 1 1/2N2(g)+3/2H2(g)NH3(g) 2 N2(g)+3H2(g)2NH3(g) 3 2NH3(g)N2(g)+3H2(g) 續(xù)表 反應(yīng) K 4 FeO(s)+CO(g)Fe(s)+CO2(g) 5 AgCl(s)Ag+(aq)+Cl-(aq) 6 Cr2O72-(aq)+H2OCrO42-(aq)+2H+(aq) 　　規(guī)律:(1)同一化學(xué)反應(yīng),可以用不同的化學(xué)反應(yīng)方程式來表示,每個化學(xué)方程式都有自己的平衡常數(shù)關(guān)系式及相應(yīng)的平衡常數(shù)。 (2)對于同一可逆反應(yīng),正反應(yīng)的平衡常數(shù)等于逆反應(yīng)的平衡常數(shù)的倒數(shù),即　　　　。 (3)化學(xué)平衡關(guān)系式中只包括　　　　物質(zhì)和　　　　中各溶質(zhì)的濃度。 4.特點(diǎn):K只受　　　　影響,與反應(yīng)物或生成物的　　　　無關(guān)。 二、平衡常數(shù)K的應(yīng)用 1.判斷反應(yīng)的熱效應(yīng): 若正反應(yīng)是吸熱反應(yīng),升高溫度,K　　　　; 若正反應(yīng)是放熱反應(yīng),升高溫度,K　　　　。 2.判斷某時刻反應(yīng)進(jìn)行的方向: 可用該時刻產(chǎn)物濃度冪之積與反應(yīng)物濃度冪之積的比即濃度商Q與K比較大小來判斷。 即Qc=K體系處于　　　　; QcK反應(yīng)　　　　進(jìn)行。 3.判斷反應(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　　　　,它的正向反應(yīng)進(jìn)行的程度　　　　,即該反應(yīng)進(jìn)行得越　　　　,反應(yīng)物轉(zhuǎn)化率　　　　;反之,就越　　　　,轉(zhuǎn)化率就　　　　。一般地說,　　　　時,該反應(yīng)進(jìn)行得就基本完全了。 隨堂檢測 1.對于3Fe(s)+4H2O(g)Fe3O4(s)+4H2(g),反應(yīng)的化學(xué)平衡常數(shù)的表達(dá)式為(　　) 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 A.K=c(Fe3O4)c(H2)c(Fe)c(H2O) B.K=c(Fe3O4)c4(H2)c(Fe)c4(H2O) C.K=c4(H2O)c4(H2) D.K=c4(H2)c4(H2O) 2.二氧化硫和氮的氧化物是常用的化工原料,但也是大氣的主要污染物。綜合治理其污染是環(huán)境化學(xué)當(dāng)前的重要研究內(nèi)容之一。硫酸生產(chǎn)中,SO2催化氧化生成SO3:2SO2(g)+O2(g)2SO3(g) 某溫度下,SO2的平衡轉(zhuǎn)化率(α)與體系總壓強(qiáng)(p)的關(guān)系如圖所示。根據(jù)圖示回答下列問題: (1)將2.0molSO2和1.0molO2置于10L的密閉容器中,反應(yīng)達(dá)到平衡后,體系總壓強(qiáng)為0.10MPa。該反應(yīng)的平衡常數(shù)等于　　　　。 (2)平衡狀態(tài)由A變到B時,平衡常數(shù)K(A)　　　　K(B)(填“>”“<”或“=”)。 3.一定條件下,下列反應(yīng)呈平衡狀態(tài)時的平衡常數(shù): 3H2(g)+N2(g)2NH3(g)　K1 2NH3(g)3H2(g)+N2(g)　K2 則K1與K2的關(guān)系為(　　) A.K1=K2 B.K2=1/K1 C.K1/2=K2 D.無法確定 4.放熱反應(yīng):CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)在溫度t1時達(dá)到平衡,c(CO)1=c(H2O)1=1.0molL-1,其平衡常數(shù)為K1。其他條件不變,升高反應(yīng)體系的溫度至t2時,反應(yīng)物的平衡濃度分別為c(CO)2和c(H2O)2,平衡常數(shù)為K2,則(　　) A.若增大CO濃度,K2和K1都增大 B.K2>K1 C.c(CO)2=c(H2O)2 D.c(CO)1>c(CO)2 5.在一密閉容器中,CO和H2O混合加熱到800℃達(dá)到下列平衡:CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g),K=1.0,若反應(yīng)開始時CO和H2O的濃度分別為0.20molL-1和1.00molL-1,則CO轉(zhuǎn)化為CO2的轉(zhuǎn)化率為(　　) A.80% B.83% C.75% D.91% 6.在容積為1L的密閉容器中,加入5molA物質(zhì),在一定條件下同時發(fā)生下列兩個反應(yīng): (1)2A(g)2B(g)+C(g);(2)A(g)C(g)+D(g)。當(dāng)達(dá)到平衡時,測得c(A)=2.5molL-1,c(C)=2.0molL-1。則下列說法中正確的是(　　) A.達(dá)到平衡時A的總轉(zhuǎn)化率為40% B.達(dá)到平衡時c(B)為1.0molL-1 C.達(dá)到平衡時c(B)=2c(D) D.達(dá)到平衡時c(D)=2c(B) 7.在常壓和500℃時把O2和SO2按1∶2體積比混合,如果混合前O2為10mol,平衡混合氣體中SO3占總體積的91%。求: (1)平衡時有多少摩爾O2? (2)混合氣體中SO2占總體積的體積分?jǐn)?shù)是多少? (3)SO2的轉(zhuǎn)化率是多少? 參考答案 學(xué)習(xí)過程 一、1.一定溫度　化學(xué)平衡　濃度冪之積　濃度冪之積　K 2.cp(C)cq(D)cm(A)cn(B)　平衡狀態(tài) 3. 反應(yīng) K 1 c(NH3)c12(N2)c32(H2) 2 c2(NH3)c(N2)c3(H2) 3 c(N2)c3(H2)c2(NH3) 4 c(CO2)c(CO) 5 c(Ag+)c(Cl-) 6 c(CrO42-)c2(H+)c(Cr2O72-) 　　(2)K正=1/K逆　(3)氣態(tài)　溶液 4.溫度　濃度變化 二、1.增大　減小 2.化學(xué)平衡　正向進(jìn)行　逆向進(jìn)行 3.越大　越大　完全　越大　不完全　越小　K>105 隨堂檢測 1.D　解析:平衡常數(shù)是生成物濃度冪之積與反應(yīng)物濃度冪之積的比值,但固體濃度視為1,不寫入常數(shù)計(jì)算式中。 2.(1)800　(2)= 解析:(1)從圖示可知,當(dāng)p=0.10時,α=0.8。 　　　　　　　　　　　2SO2(g)+O2(g)2SO3(g) 起始濃度/(molL-1) 0.2 0.1 0 平衡濃度/(molL-1) 0.04 0.02 0.16 K=c2(SO3)c2(SO2)c(O2)=0.1620.0420.02 =800。 (2)平衡狀態(tài)由A變到B時,溫度不變,平衡常數(shù)不變K(A)=K(B)。 3.B 4.C 5.B　解析:設(shè)轉(zhuǎn)化的CO的濃度為x,則有 　　　　　　　　　　　　CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g) 初始濃度/(molL-1) 0.20 1.00 0 0 轉(zhuǎn)化濃度/(molL-1) x x x x 平衡濃度/(molL-1) 0.20-x 1.00-x x x K=c(CO2)c(H2)c(CO)c(H2O)=x2(0.20-x)(1.00-x)=1, 解之得:x=16molL-1 α(CO)=16molL-10.2molL-1100%=83%。 6.B　解析:設(shè)反應(yīng)(1)有物質(zhì)的量為a的A發(fā)生轉(zhuǎn)化,反應(yīng)(2)中有物質(zhì)的量為b的A發(fā)生轉(zhuǎn)化,有 　　　　　　2A(g)2B(g)+C(g) 轉(zhuǎn)化 a a a2 　　　　　　A(g)C(g)+D(g) 轉(zhuǎn)化 b b b 則由題意可知,5mol-(a+b)=2.5molL-11L,即a+b=2.5mol;a2+b=2.0molL-11L,即a2+b=2.0mol,聯(lián)立兩式解得a=1.0mol,b=1.5mol。達(dá)平衡時A的總轉(zhuǎn)化率=2.55100%=50%,故A不正確;c(B)=1.0mol1L=1.0molL-1,故B選項(xiàng)正確;c(B)=1.0molL-1,c(D)=1.5mol1L=1.5molL-1,故C、D選項(xiàng)均不正確。 7.(1)0.62mol　(2)6.0%　(3)93.8% 解析:設(shè)有物質(zhì)的量為x的O2轉(zhuǎn)化 　　　　　　　2SO2(g)　+　O2(g)　2SO3(g) 起始 20mol 10mol 0 轉(zhuǎn)化 2x x 2x 平衡 20mol-2x 10mol-x 2x 則2x20mol-2x+10mol-x+2x100%=91% 解得x=9.38mol (1)n(O2)平=10mol-9.38mol=0.62mol (2)20mol-2x20mol-2x+10mol-x+2x100%=6.0% (3)α(SO2)=2x20mol100%=93.8%。