2018-2019版高中化學(xué) 第2章 化學(xué)反應(yīng)的方向、限度與速率 第2節(jié) 化學(xué)反應(yīng)的限度 第2課時(shí)學(xué)案 魯科版選修4.doc

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第2課時(shí)平衡轉(zhuǎn)化率學(xué)習(xí)目標(biāo)定位1.知道平衡轉(zhuǎn)化率的含義。2.學(xué)會平衡濃度的求算。3.能根據(jù)化學(xué)平衡計(jì)算的方法思路，進(jìn)行平衡常數(shù)、平衡轉(zhuǎn)化率的計(jì)算。一、平衡轉(zhuǎn)化率的概念及表達(dá)式1.平衡轉(zhuǎn)化率的概念：平衡時(shí)已轉(zhuǎn)化了的某反應(yīng)物的量(物質(zhì)的量或濃度)與轉(zhuǎn)化前該反應(yīng)物的量之比。平衡轉(zhuǎn)化率可描述化學(xué)反應(yīng)的限度。2.平衡轉(zhuǎn)化率計(jì)算公式對反應(yīng)aA(g)bB(g)cC(g)dD(g)A的平衡轉(zhuǎn)化率(A)100%例1在25 時(shí)，密閉容器中A、B、C三種氣體的初始濃度和平衡濃度如下表：物質(zhì)ABC初始濃度/molL1230平衡濃度/molL11.51.51則A的平衡轉(zhuǎn)化率為_，B的平衡轉(zhuǎn)化率為_。答案25%50%解析A100%25%，B50%?？键c(diǎn)平衡轉(zhuǎn)化率題點(diǎn)平衡轉(zhuǎn)化率的計(jì)算特別提醒(1)對某一個(gè)具體反應(yīng)，在溫度一定時(shí)，只有一個(gè)化學(xué)平衡常數(shù)；但不同反應(yīng)物的平衡轉(zhuǎn)化率可能不同。故必須指明是哪一反應(yīng)物的平衡轉(zhuǎn)化率。(2)平衡常數(shù)和平衡轉(zhuǎn)化率都能定量表示化學(xué)反應(yīng)的限度。平衡常數(shù)只與溫度有關(guān)，而平衡轉(zhuǎn)化率的影響因素有溫度、濃度、壓強(qiáng)等。(3)溫度一定，平衡常數(shù)越大，平衡轉(zhuǎn)化率不一定越大。例2實(shí)驗(yàn)室用4 mol SO2與2 mol O2進(jìn)行下列反應(yīng)： 2SO2(g)O2(g)2SO3(g)H196.64 kJ mol1，當(dāng)放出314.624 kJ熱量時(shí)，SO2的轉(zhuǎn)化率為()A.40% B.50%C.80% D.90%答案C解析根據(jù)放出314.624 kJ的熱量可知參加反應(yīng)的SO2的物質(zhì)的量為23.2 mol，故SO2的轉(zhuǎn)化率為100%80%?？键c(diǎn)平衡轉(zhuǎn)化率題點(diǎn)平衡轉(zhuǎn)化率的計(jì)算二、平衡轉(zhuǎn)化率與化學(xué)平衡常數(shù)的計(jì)算1.計(jì)算模型(三段式法)mA(g)nB(g)pC(g)qD(g)初始量 a b 0 0變化量 mx nx px qx平衡量 amx bnx px qx(1)對于反應(yīng)物：平衡量初始量變化量(2)對于生成物：平衡量初始量變化量2.計(jì)算思路(1)設(shè)未知數(shù)：具體題目要具體分析，靈活設(shè)立，一般設(shè)某物質(zhì)的轉(zhuǎn)化量為x。(2)列出三個(gè)量：用含x的式子表示平衡體系中各物質(zhì)的初始量、變化量、平衡量。(3)列式計(jì)算：根據(jù)平衡時(shí)含x的相應(yīng)關(guān)系列式求解。例3化學(xué)反應(yīng)2SO2(g)O2(g)2SO3(g)是硫酸制造工業(yè)的基本反應(yīng)，若在一定溫度下，將0.1 mol的SO2(g)和0.06 mol O2(g)注入體積為2 L的密閉容器中，當(dāng)達(dá)到平衡狀態(tài)時(shí)，測得容器中有0.08 mol SO3(g)，試求在該溫度下：(1)此反應(yīng)的平衡常數(shù)。(2)SO2(g)和O2(g)的平衡轉(zhuǎn)化率。答案(1)1 600 mol1L(2)80%66.7%解析(1)2SO2(g)O2(g)2SO3(g)初始濃度(molL1) 0.0500.0300轉(zhuǎn)化濃度(molL1) 0.0400.0200.040平衡濃度(molL1) 0.0100.0100.040K1 600 mol1L。(2)(SO2)100%80%(O2)100%66.7%?？键c(diǎn)平衡轉(zhuǎn)化率與化學(xué)平衡常數(shù)的計(jì)算的綜合題點(diǎn)已知初始濃度和平衡濃度計(jì)算平衡轉(zhuǎn)化率和平衡常數(shù)例4反應(yīng)SO2(g)NO2(g)SO3(g)NO(g)，若在一定溫度下，將物質(zhì)的量濃度均為2 molL1的SO2(g)和NO2(g)注入一密閉容器中，當(dāng)達(dá)到平衡狀態(tài)時(shí)，測得容器中SO2(g)的轉(zhuǎn)化率為50%，試求在該溫度下：(1)此反應(yīng)的平衡常數(shù)。(2)在上述溫度下，若SO2(g)的初始濃度增大到3 molL1，NO2(g)的初始濃度仍為2 molL1，試求達(dá)到化學(xué)平衡時(shí)各物質(zhì)的濃度。答案(1)1(2)SO3NO1.2 molL1，SO21.8 molL1，NO20.8 molL1解析(1)設(shè)平衡時(shí)SO2的濃度為x molL1 SO2(g)NO2(g)SO3(g)NO(g)初始濃度(molL1) 2 2 0 0平衡濃度(molL1) x x 2x 2x由題意可知100%50%，x1，K1。(2)設(shè)達(dá)平衡時(shí)NO的濃度為y molL1 SO2(g)NO2(g)SO3(g)NO(g)初始濃度(molL1) 3 2 0 0平衡濃度(molL1) 3y 2y y y因?yàn)闇囟炔蛔?，平衡常?shù)不變，K1則1，y1.2平衡濃度：SO23 molL11.2 molL11.8 molL1NO22 molL11.2 molL10.8 molL1SO3NO1.2 molL1?？键c(diǎn)平衡轉(zhuǎn)化率與化學(xué)平衡常數(shù)的計(jì)算的綜合題點(diǎn)已知條件平衡轉(zhuǎn)化率計(jì)算條件平衡相關(guān)量方法總結(jié)(1)已知初始濃度和平衡轉(zhuǎn)化率可以計(jì)算平衡常數(shù)，已知初始濃度和平衡常數(shù)可以計(jì)算平衡轉(zhuǎn)化率。(2)相同溫度下，可以從平衡條件求出化學(xué)平衡常數(shù)，利用平衡常數(shù)求出平衡條件下的有關(guān)量。1.不同溫度時(shí)反應(yīng)2HI(g)I2(g)H2(g)的平衡常數(shù)如下：350 時(shí)為66.9,425 時(shí)為54.4,490 時(shí)為45.9。HI的轉(zhuǎn)化率最高是在()A.490 B.425 C.350 D.無法確定答案C解析對于可逆反應(yīng)，在一定溫度下達(dá)到化學(xué)平衡，對應(yīng)一個(gè)化學(xué)平衡常數(shù)，溫度發(fā)生變化時(shí)，化學(xué)平衡被破壞，達(dá)到新的平衡時(shí)，平衡常數(shù)也會隨之發(fā)生變化。平衡常數(shù)不受壓強(qiáng)和濃度影響，只隨溫度的變化而變化，而且平衡常數(shù)越大，反應(yīng)越徹底。比較題中所給的三個(gè)溫度的平衡常數(shù)可知，350 時(shí)的平衡常數(shù)最大，故350 時(shí)，HI的轉(zhuǎn)化率最高?？键c(diǎn)平衡轉(zhuǎn)化率題點(diǎn)平衡轉(zhuǎn)化率與平衡常數(shù)變化分析2.在恒容密閉容器中，CO與H2發(fā)生反應(yīng)CO(g)2H2(g)CH3OH(g)H0，達(dá)到平衡后，若只改變某一條件，下列示意圖正確的是()答案B解析增大CO的用量，CO的轉(zhuǎn)化率減小，A項(xiàng)錯(cuò)誤；平衡常數(shù)只與溫度有關(guān)，H0的反應(yīng)，溫度升高，平衡常數(shù)減小，B項(xiàng)正確，C項(xiàng)錯(cuò)誤；增大H2的用量，CO的轉(zhuǎn)化率增大，D項(xiàng)錯(cuò)誤?？键c(diǎn)轉(zhuǎn)化率與平衡常數(shù)題點(diǎn)轉(zhuǎn)化率與平衡常數(shù)變化分析3.某溫度下，向容積為2 L的密閉反應(yīng)器中充入0.10 mol SO3，當(dāng)反應(yīng)器中的氣體壓強(qiáng)不再變化時(shí)，測得SO3的轉(zhuǎn)化率為20%，則該溫度下反應(yīng)2SO2(g)O2(g)2SO3(g)的平衡常數(shù)的數(shù)值為()A.3.2103 B.1.6103C.8.0102 D.4.0102答案A解析2SO2(g)O2(g)2SO3(g)c(始)/molL1 0 0 0.05c(變)/molL1 0.01 0.005 0.01c(平)/molL1 0.01 0.005 0.04K3.2103 mol1L?？键c(diǎn)平衡轉(zhuǎn)化率題點(diǎn)平衡轉(zhuǎn)化率的計(jì)算4.已知t 時(shí)，反應(yīng)FeO(s)CO(g)Fe(s)CO2(g)的平衡常數(shù)K0.25。(1)t 時(shí)，反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí)n(CO)n(CO2)_。(2)若在1 L密閉容器中加入0.02 mol FeO(s)，并通入x mol CO，t 時(shí)反應(yīng)達(dá)到平衡。此時(shí)FeO(s)轉(zhuǎn)化率為50%，則x_。答案(1)4(2)0.05解析(1)n(CO)n(CO2)4。(2)FeO(s)CO(g) Fe(s) CO2(g)起始(mol) 0.02 x 0 0轉(zhuǎn)化(mol) 0.01 0.01 0.01 0.01平衡(mol) 0.01 x0.01 0.01 0.01K所以x0.05?？键c(diǎn)轉(zhuǎn)化率與平衡常數(shù)題點(diǎn)轉(zhuǎn)化率與平衡常數(shù)變化分析5.(1)化學(xué)平衡常數(shù)K表示可逆反應(yīng)進(jìn)行的程度，K值越大，表示_，K值大小與溫度的關(guān)系：溫度升高，K值_(填 “一定增大”“一定減小”或“可能增大也可能減小”)。(2)在H2SO4生產(chǎn)中，SO2催化氧化成SO3：2SO2(g)O2(g)2SO3(g)某溫度下，SO2的平衡轉(zhuǎn)化率()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：將2.0 mol SO2和1.0 mol O2置于10 L密閉容器中，反應(yīng)達(dá)平衡后，體系總壓強(qiáng)為0.10 MPa，該反應(yīng)的平衡常數(shù)等于_。平衡狀態(tài)由A變到B時(shí)，平衡常數(shù)K(A)_K(B)(填“大于”“小于”或“等于”)。答案(1)可逆反應(yīng)進(jìn)行的程度越大可能增大也可能減小(2)800 mol1L等于解析(1)根據(jù)平衡常數(shù)的定義可知K值越大表示該反應(yīng)向正反應(yīng)方向進(jìn)行的程度越大；正反應(yīng)方向的熱效應(yīng)不確定，若正反應(yīng)為吸熱反應(yīng)，溫度升高，K值增大，若正反應(yīng)為放熱反應(yīng)，溫度升高，K值減小。(2)由圖示可知：當(dāng)p0.10 MPa時(shí)，0.80。 2SO2(g)O2(g)2SO3(g)起始濃度/molL1 0.2 0.1 0轉(zhuǎn)化濃度/molL1 0.16 0.08 0.16平衡濃度/molL1 0.04 0.02 0.16K800 mol1L。平衡狀態(tài)由A變到B時(shí)，溫度不變，K(A)K(B)?？键c(diǎn)平衡轉(zhuǎn)化率與化學(xué)平衡常數(shù)計(jì)算的綜合題點(diǎn)已知平衡轉(zhuǎn)化率計(jì)算平衡常數(shù)6.將等物質(zhì)的量的CH4和H2O(g)充入1 L恒容密閉容器，發(fā)生反應(yīng)：CH4(g)H2O(g)CO(g)3H2(g)。某溫度下反應(yīng)達(dá)到平衡，平衡常數(shù)K27 mol2L2，此時(shí)測得CO的物質(zhì)的量為0.10 mol，求CH4的平衡轉(zhuǎn)化率(計(jì)算結(jié)果保留兩位有效數(shù)字)。答案91%解析設(shè)CH4和H2O(g)的起始物質(zhì)的量均為x mol CH4(g)H2O(g)CO(g)3H2(g)起始濃度(molL1) x x 0 0轉(zhuǎn)化濃度(molL1) 0.10 0.10 0.10 0.30平衡濃度(molL1) x0.10 x0.10 0.10 0.3027 mol2L2解之得x0.11，CH4的平衡轉(zhuǎn)化率為100%91%?？键c(diǎn)平衡轉(zhuǎn)化率與化學(xué)平衡常數(shù)計(jì)算的綜合題點(diǎn)已知平衡常數(shù)計(jì)算平衡轉(zhuǎn)化率對點(diǎn)訓(xùn)練題組1平衡轉(zhuǎn)化率與化學(xué)平衡常數(shù)的關(guān)系1.等物質(zhì)的量的X(g)與Y(g)在密閉容器中進(jìn)行可逆反應(yīng)：X(g)Y(g)2Z(g)W(s)H0，下列敘述正確的是()A.達(dá)到平衡時(shí)，X、Y的平衡轉(zhuǎn)化率不同B.升高溫度，平衡常數(shù)K值增大C.平衡常數(shù)K值越大，X的轉(zhuǎn)化率越大D.達(dá)到平衡時(shí)，反應(yīng)速率v正(X)2v逆(Z)答案C解析A項(xiàng)，X與Y起始時(shí)物質(zhì)的量相等，轉(zhuǎn)化物質(zhì)的量之比方程式化學(xué)計(jì)量數(shù)之比，故平衡時(shí)(X)(Y)，錯(cuò)誤；B項(xiàng)，該反應(yīng)H”或“”“”或“”)。答案(1)解析(1)650 時(shí)， H2O(g)CO(g)CO2(g)H2(g)起始濃度(molL1) 1 2 0 0轉(zhuǎn)化濃度(molL1) 0.8 0.8 0.8 0.8平衡濃度(molL1) 0.2 1.2 0.8 0.8化學(xué)平衡常數(shù)K1900 時(shí)，化學(xué)平衡常數(shù)K2升高溫度K減小，故H0。(2)Q13(H2O)?？键c(diǎn)平衡轉(zhuǎn)化率與化學(xué)平衡常數(shù)的綜合題點(diǎn)化學(xué)平衡常數(shù)與平衡轉(zhuǎn)化率應(yīng)用的綜合15.工業(yè)上合成氨氣的反應(yīng)為N2(g)3H2(g)2NH3(g) H”“解析(1)根據(jù)B點(diǎn)數(shù)據(jù)計(jì)算T1時(shí)的化學(xué)平衡常數(shù) N2(g)3H2(g)2NH3(g)起始物質(zhì)的量(mol) 10 26 0轉(zhuǎn)化物質(zhì)的量(mol) 100.20 6 4平衡物質(zhì)的量(mol) 8 20 4化學(xué)平衡常數(shù)K0.025 mol2L2。(2)C點(diǎn)B點(diǎn)壓強(qiáng)不變，由T2T1，N2的平衡轉(zhuǎn)化率增大，則化學(xué)平衡常數(shù)也增大，即K(B)K(C)，而溫度不變，化學(xué)平衡常數(shù)不變，故K(A)K(C)?？键c(diǎn)平衡轉(zhuǎn)化率與化學(xué)平衡常數(shù)計(jì)算的綜合題點(diǎn)已知平衡轉(zhuǎn)化率計(jì)算平衡常數(shù)