2020版高中化學(xué)第2章第2節(jié)第1課時(shí)化學(xué)平衡常數(shù)學(xué)案含解析魯科版選修.docx

第1課時(shí)化學(xué)平衡常數(shù)核心素養(yǎng)發(fā)展目標(biāo)1.證據(jù)推理：通過化學(xué)平衡狀態(tài)時(shí)的濃度數(shù)據(jù)分析，認(rèn)識(shí)化學(xué)平衡常數(shù)的概念、影響因素及其應(yīng)用。2.模型認(rèn)知：構(gòu)建化學(xué)平衡常數(shù)相關(guān)計(jì)算的思維模型(三段式法)，理清計(jì)算的思路，靈活解答各類問題。一、化學(xué)平衡常數(shù)的概念及其表達(dá)式1化學(xué)平衡狀態(tài)時(shí)的濃度數(shù)據(jù)分析(1)NO2、N2O4的相互轉(zhuǎn)化是一個(gè)可逆反應(yīng)：2NO2(g)N2O4(g)。在25時(shí)，如果用不同起始濃度的NO2或N2O4進(jìn)行反應(yīng)，平衡后得到以下實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。請根據(jù)表中已知數(shù)據(jù)填寫空格：起始濃度/molL1平衡濃度/molL1平衡濃度關(guān)系c(NO2)c(N2O4)NO2N2O42.0010206.321036.841031.081.711023.0010208.001031.101021.381.7210202.001029.461031.531021.621.7110200.1002.281028.861023.891.70102(2)根據(jù)上表數(shù)據(jù)，判斷正誤(正確的打“”，錯(cuò)誤的打“”)一定溫度下，N2O4和NO2的平衡濃度相等()一定溫度下，N2O4與NO2的平衡濃度之比相等()一定溫度下，平衡時(shí)近似相等()2化學(xué)平衡常數(shù)的概念與表達(dá)式(1)概念在一定溫度下，當(dāng)一個(gè)可逆反應(yīng)達(dá)到化學(xué)平衡時(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(hào)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)，當(dāng)在一定溫度下達(dá)到平衡時(shí)，K。例如：C(s)H2O(g)CO(g)H2(g)K；FeO(s)CO(g)Fe(s)CO2(g)K。(3)應(yīng)用已知：N2(g)3H2(g)2NH3(g)的平衡常數(shù)為K1，N2(g)H2(g)NH3(g)的平衡常數(shù)為K2，NH3(g)N2(g)H2(g)的平衡常數(shù)為K3。寫出K1和K2的關(guān)系式：K1K；寫出K2和K3的關(guān)系式：K2K31；寫出K1和K3的關(guān)系式：K1K1。(4)化學(xué)平衡常數(shù)表達(dá)式書寫注意事項(xiàng)化學(xué)平衡常數(shù)表達(dá)式中各物質(zhì)的濃度必須是平衡時(shí)的濃度，且不出現(xiàn)固體或純液體的濃度?；瘜W(xué)平衡常數(shù)表達(dá)式與化學(xué)方程式的書寫方式有關(guān)。3化學(xué)平衡常數(shù)的意義已知：25時(shí)，鹵化氫生成反應(yīng)的平衡常數(shù)：化學(xué)方程式平衡常數(shù)KF2H22HF6.51095Cl2H22HCl2.571033Br2H22HBr1.911019I2H22HI8.67102請比較表中K值的相對大小，說明平衡常數(shù)的意義：平衡常數(shù)的大小反映了化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行的程度(也叫反應(yīng)限度)。K值越大，表示反應(yīng)進(jìn)行得越完全，反應(yīng)物轉(zhuǎn)化率越大；K值越小，表示反應(yīng)進(jìn)行得越不完全，反應(yīng)物轉(zhuǎn)化率越小。4化學(xué)平衡常數(shù)的影響因素下表為N2(g)3H2(g)2NH3(g)的平衡常數(shù)與溫度的關(guān)系：T/K373473573673773K /mol2L23.351091.001072.451051.881042.99103由上表數(shù)據(jù)分析可知：(1)放熱反應(yīng)，溫度升高，K值減?。?2)吸熱反應(yīng)，溫度升高，K值增大。平衡常數(shù)應(yīng)用中的注意事項(xiàng)(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、壓強(qiáng)、催化劑無關(guān)。(2)反應(yīng)物或生成物中有固體或純液體存在時(shí)，由于其濃度可看作“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)，若反應(yīng)方向改變，則平衡常數(shù)變?yōu)榈箶?shù)。若同一反應(yīng)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，平衡常數(shù)也會(huì)改變。例1對于反應(yīng)3Fe(s)4H2O(g)Fe3O4(s)4H2(g)的平衡常數(shù)，下列說法正確的是()AKBKC增大c(H2O)或減小c(H2)，會(huì)使該反應(yīng)平衡常數(shù)減小D改變反應(yīng)的溫度，平衡常數(shù)不一定變化答案B解析固體反應(yīng)物或生成物，其濃度可看作1，在平衡常數(shù)表達(dá)式中不寫，故A項(xiàng)錯(cuò)誤，B項(xiàng)正確；化學(xué)平衡常數(shù)只與溫度有關(guān)，而與反應(yīng)物、生成物的濃度無關(guān)，故增大c(H2O)或減小c(H2)，該反應(yīng)的平衡常數(shù)不變，但溫度改變，平衡常數(shù)一定改變，故C、D項(xiàng)錯(cuò)誤。考點(diǎn)化學(xué)平衡常數(shù)的概念及其應(yīng)用題點(diǎn)化學(xué)平衡常數(shù)表達(dá)形式及影響因素思維啟迪對于給定的反應(yīng)，化學(xué)平衡常數(shù)只受溫度影響，與反應(yīng)物或生成物的濃度變化無關(guān)。例2在25時(shí)，在2L密閉容器中X、Y、Z三種氣體的初始物質(zhì)的量和平衡物質(zhì)的量如下表：物質(zhì)XYZ初始物質(zhì)的量/mol0.20.40平衡物質(zhì)的量/mol0.10.10.2則25時(shí)，反應(yīng)X3Y2Z，其平衡常數(shù)的值為()A500B600C1200D1600答案D解析X、Y、Z的平衡濃度分別為0.05molL1，0.05molL1，0.1molL1。25，K1600L2mol2，故D項(xiàng)正確?？键c(diǎn)化學(xué)平衡常數(shù)的概念及其應(yīng)用題點(diǎn)化學(xué)平衡常數(shù)的簡單計(jì)算思維啟迪計(jì)算化學(xué)平衡常數(shù)注意事項(xiàng)(1)計(jì)算平衡常數(shù)時(shí)，應(yīng)代入平衡濃度而不是物質(zhì)的量計(jì)算。(2)計(jì)算平衡常數(shù)時(shí)，要先列出表達(dá)式，再代入數(shù)據(jù)計(jì)算，注意寫單位，K的單位隨表達(dá)式不同而變化。二、化學(xué)平衡常數(shù)的應(yīng)用1判斷反應(yīng)可能進(jìn)行的程度K值105反應(yīng)程度很難進(jìn)行反應(yīng)可逆進(jìn)行完全2.判斷可逆反應(yīng)是否平衡或反應(yīng)向何方向進(jìn)行對于可逆反應(yīng)：aA(g)bB(g)cC(g)dD(g)，在一定溫度下的任意時(shí)刻，反應(yīng)物的濃度和生成物的濃度有如下關(guān)系：Q，稱為該反應(yīng)的濃度商。3判斷反應(yīng)的焓變(H)例3298K時(shí)，下列反應(yīng)的平衡常數(shù)如下：N2(g)O2(g)2NO(g)，K1110302H2(g)O2(g)2H2O(g)，K221081mol1L2CO2(g)2CO(g)O2(g)，K341092molL1則常溫下NO、H2O、CO2這三個(gè)化合物分解放氧的傾向最大的是()ANOBH2OCCO2D不能判斷答案A解析NO分解的K1030，H2O分解的K51082molL1，根據(jù)K越大反應(yīng)進(jìn)行的越完全，A項(xiàng)正確?？键c(diǎn)化學(xué)平衡常數(shù)的概念及其應(yīng)用題點(diǎn)化學(xué)平衡常數(shù)的表達(dá)形式及意義根據(jù)化學(xué)平衡常數(shù)的大小可以判斷可逆反應(yīng)進(jìn)行的程度。例4煤化工中常需研究不同溫度下的平衡常數(shù)、投料比及產(chǎn)率等問題。已知：CO(g)H2O(g)H2(g)CO2(g)的平衡常數(shù)隨溫度的變化如下表：溫度/4005008301000平衡常數(shù)K10.09.01.00.6試回答下列問題：(1)該反應(yīng)的化學(xué)平衡常數(shù)表達(dá)式為K_。(2)上述正向反應(yīng)是_(填“放熱”或“吸熱”)反應(yīng)。(3)在830發(fā)生上述反應(yīng)，按下表中的物質(zhì)的量投入容積為2L的恒容反應(yīng)器，其中在向正反應(yīng)方向進(jìn)行的有_。選項(xiàng)ABCDn(CO2)3101n(H2)2101n(CO)1230.5n(H2O)5232答案(1)(2)放熱(3)BC解析(2)由表格看出溫度越高，K越小，所以正反應(yīng)為放熱反應(yīng)。(3)A中Q1.21.0，反應(yīng)逆向進(jìn)行；B中Q1.0，反應(yīng)正向進(jìn)行；C中Q0K，反應(yīng)逆向進(jìn)行?？键c(diǎn)化學(xué)平衡常數(shù)的概念及其應(yīng)用題點(diǎn)化學(xué)平衡常數(shù)的應(yīng)用(判斷可逆反應(yīng)的反應(yīng)方向)5對于CO(g)H2O(g)CO2(g)H2(g)，某溫度下平衡常數(shù)K為1，向一密閉容器內(nèi)同時(shí)通入CO(g)、H2O(g)、CO2(g)、H2(g)各1mol，在該溫度下建立平衡時(shí)，CO的物質(zhì)的量()A大于1molB小于1molC等于1molD無法確定答案C解析由于CO(g)H2O(g)CO2(g)H2(g)反應(yīng)前與反應(yīng)后氣態(tài)物質(zhì)的化學(xué)計(jì)量數(shù)之和相等，故可使用各物質(zhì)的物質(zhì)的量代替物質(zhì)的量濃度進(jìn)行計(jì)算。由于QK，說明一開始就建立了平衡。考點(diǎn)化學(xué)平衡常數(shù)的概念及其應(yīng)用題點(diǎn)化學(xué)平衡常數(shù)的應(yīng)用(判斷可逆反應(yīng)的反應(yīng)方向)6已知反應(yīng)CO(g)H2O(g)CO2(g)H2(g)H43kJmol1，在850時(shí)K1。今在某密閉容器中充入1.0molCO、3.0molH2O、1.0molCO2和xmolH2，下列說法不正確的是()A900時(shí)，該反應(yīng)的平衡常數(shù)K1B850時(shí)，若x5.0，則起始時(shí)反應(yīng)向逆反應(yīng)方向進(jìn)行C850達(dá)到化學(xué)平衡后，通入CO，化學(xué)平衡逆向移動(dòng)D850時(shí)，若要使上述反應(yīng)開始時(shí)向正反應(yīng)方向進(jìn)行，則x應(yīng)滿足xK1，反應(yīng)向逆反應(yīng)方向進(jìn)行，B項(xiàng)正確；達(dá)到平衡時(shí)，通入CO，反應(yīng)物濃度增大，化學(xué)平衡正向移動(dòng)，C項(xiàng)錯(cuò)誤；850時(shí)，若要使上述反應(yīng)開始時(shí)向正反應(yīng)方向進(jìn)行，由K1，可求得應(yīng)滿足x0.9，QK，反應(yīng)逆向進(jìn)行?？键c(diǎn)化學(xué)平衡常數(shù)的概念及其應(yīng)用題點(diǎn)化學(xué)平衡常數(shù)的影響因素及應(yīng)用題組一化學(xué)平衡常數(shù)及其影響因素1下列關(guān)于平衡常數(shù)K的說法中，正確的是()平衡常數(shù)K只與反應(yīng)本身及溫度有關(guān)改變反應(yīng)物濃度或生成物濃度都會(huì)改變平衡常數(shù)K加入催化劑不改變平衡常數(shù)K平衡常數(shù)K只與溫度有關(guān)，與反應(yīng)的本身及濃度、壓強(qiáng)無關(guān)ABCD答案D解析平衡常數(shù)K是一個(gè)溫度常數(shù)，只與反應(yīng)本身及溫度有關(guān)，催化劑不能改變化學(xué)平衡，故加入催化劑不改變平衡常數(shù)K?？键c(diǎn)化學(xué)平衡常數(shù)的概念及應(yīng)用題點(diǎn)化學(xué)平衡常數(shù)的影響因素2關(guān)于平衡常數(shù)K，下列說法中正確的是 ()AK值越大，反應(yīng)越容易進(jìn)行B對任一給定的可逆反應(yīng)，溫度升高，K值增大C對同一可逆反應(yīng)，K值越大，反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率越高D加入催化劑或增大反應(yīng)物濃度，K值將增大答案C解析對于給定的可逆反應(yīng)，化學(xué)平衡常數(shù)越大，反應(yīng)進(jìn)行的程度越大，但反應(yīng)不一定容易進(jìn)行，A項(xiàng)錯(cuò)誤，C項(xiàng)正確；化學(xué)平衡常數(shù)與催化劑和反應(yīng)物濃度無關(guān)，只與溫度有關(guān)，與溫度的關(guān)系視具體反應(yīng)而定：放熱反應(yīng)，溫度越高，K值越?。晃鼰岱磻?yīng)，溫度越高，K值越大，B、D項(xiàng)錯(cuò)誤?？键c(diǎn)化學(xué)平衡常數(shù)的概念及應(yīng)用題點(diǎn)化學(xué)平衡常數(shù)的表達(dá)形式及意義3某溫度時(shí)，反應(yīng)：SO2(g)O2(g)SO3(g)的平衡常數(shù)K50molL。在同一溫度下，反應(yīng)：2SO3(g)2SO2(g)O2(g)的平衡常數(shù)K1應(yīng)為()A2500molL1B100molL1C4104molL1D2102molL1答案C解析K，K1，K14104molL1?？键c(diǎn)化學(xué)平衡常數(shù)的概念及應(yīng)用題點(diǎn)化學(xué)平衡常數(shù)的表達(dá)形式4在某溫度下，可逆反應(yīng)：mA(g)nB(g)pC(g)qD(g)的平衡常數(shù)為K，下列說法正確的是()AK越大，達(dá)到平衡時(shí)，反應(yīng)正向進(jìn)行的程度越大BK越小，達(dá)到平衡時(shí)，反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率越大CK隨反應(yīng)物濃度的改變而改變DK隨溫度和壓強(qiáng)的改變而改變答案A解析K越大，表示反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí)，反應(yīng)正向進(jìn)行的程度越大，反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率越大，反之，反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率越小，K只與溫度有關(guān)，與濃度、壓強(qiáng)無關(guān)?？键c(diǎn)化學(xué)平衡常數(shù)的概念及應(yīng)用題點(diǎn)化學(xué)平衡常數(shù)表達(dá)形式及影響因素5某可逆反應(yīng)aAbBcC在某溫度下的平衡常數(shù)為K(K1)，反應(yīng)熱為H。保持溫度不變，將方程式的書寫做如下改變，則H和K數(shù)值的相應(yīng)變化為()A寫成2aA2bB2cC，H值、K值均擴(kuò)大了1倍B寫成2aA2bB2cC，H值擴(kuò)大了1倍，K值保持不變C寫成cCaAbB，H值、K值變?yōu)樵瓉淼南喾磾?shù)D寫成cCaAbB，H值變?yōu)樵瓉淼南喾磾?shù)，K值變?yōu)樵瓉淼牡箶?shù)答案D解析A、B項(xiàng)H值擴(kuò)大1倍，K變?yōu)樵瓉淼钠椒健？键c(diǎn)化學(xué)平衡常數(shù)的概念及應(yīng)用題點(diǎn)化學(xué)平衡常數(shù)的表達(dá)形式6下列有關(guān)平衡常數(shù)的說法中，正確的是()A改變條件，反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率增大，平衡常數(shù)一定增大B反應(yīng)：2NO2(g)N2O4(g)H0，下列有關(guān)說法正確的是()A平衡常數(shù)表達(dá)式為KB增大體系壓強(qiáng)，平衡常數(shù)K不發(fā)生變化C升高體系溫度，平衡常數(shù)K減小D增加C(s)的量，平衡常數(shù)減小答案B解析純固體濃度為“常數(shù)”，視為“1”，不需寫入平衡常數(shù)表達(dá)式，A項(xiàng)錯(cuò)誤；K只與溫度有關(guān)，因此增大體系壓強(qiáng)，平衡常數(shù)K不發(fā)生變化，B項(xiàng)正確；升溫該反應(yīng)正向進(jìn)行，K增大，C項(xiàng)錯(cuò)誤，D項(xiàng)錯(cuò)誤。考點(diǎn)化學(xué)平衡常數(shù)的概念及應(yīng)用題點(diǎn)化學(xué)平衡常數(shù)的表達(dá)形式及影響因素題組二化學(xué)平衡常數(shù)的應(yīng)用8某溫度下反應(yīng)H2(g)I2(g)2HI(g)的平衡常數(shù)K57.0，現(xiàn)向此溫度下的真空容器中充入0.2molL1H2(g)、0.5molL1I2(g)及0.3molL1HI(g)，則下列說法中正確的是()A反應(yīng)正好達(dá)到平衡B反應(yīng)向左進(jìn)行C反應(yīng)向某方向進(jìn)行一段時(shí)間后K57.0D反應(yīng)向某方向進(jìn)行一段時(shí)間后c(H2)0.2molL1答案D解析Q0.9，故Qv逆D在80達(dá)到平衡時(shí)，測得n(CO)0.3mol，則Ni(CO)4的平衡濃度為2molL1答案C解析A項(xiàng)，升高溫度，平衡常數(shù)減小，故該反應(yīng)為放熱反應(yīng)，A項(xiàng)正確；B項(xiàng)，25時(shí)，逆反應(yīng)的平衡常數(shù)K2105mol3L3，B項(xiàng)正確；C項(xiàng)，80時(shí)，若Ni(CO)4、CO的濃度均為0.5molL1，則Q8mol3L3K，v正v逆，C項(xiàng)錯(cuò)誤；D項(xiàng)，80達(dá)到平衡時(shí)若n(CO)0.3mol，CO1molL1，故Ni(CO)4KCO42mol3L3(1molL1)42molL1，D項(xiàng)正確?？键c(diǎn)化學(xué)平衡常數(shù)的概念及應(yīng)用題點(diǎn)化學(xué)平衡常數(shù)的表達(dá)及應(yīng)用(判斷可逆反應(yīng)進(jìn)行的方向)10已知在25時(shí)，下列反應(yīng)的平衡常數(shù)如下：N2(g)O2(g)2NO(g)K1110302H2(g)O2(g)2H2O(g)K221081mol1L2CO2(g)2CO(g)O2(g)K341092molL1下列說法正確的是()ANO分解反應(yīng)：NO(g)N2(g)O2(g)的平衡常數(shù)為11030B根據(jù)K2的值可以判斷常溫下H2和O2很容易反應(yīng)生成H2OC常溫下，NO、H2O、CO2三種物質(zhì)分解放出O2的傾向順序?yàn)镹OH2OCO2D溫度升高，上述三個(gè)反應(yīng)的平衡常數(shù)均增大答案C解析A項(xiàng)，NO(g)N2(g)O2(g)的平衡常數(shù)為1015，錯(cuò)誤；B項(xiàng)，H2和O2的反應(yīng)需要點(diǎn)燃才能進(jìn)行；C項(xiàng)，常溫下，NO、H2O、CO2三種物質(zhì)分解放出O2的平衡常數(shù)依次為11030、51082molL1、41092molL1，平衡常數(shù)越大，則反應(yīng)的傾向越大，正確；D項(xiàng)，反應(yīng)為放熱反應(yīng)，升高溫度平衡逆向移動(dòng)，平衡常數(shù)減小，錯(cuò)誤?？键c(diǎn)化學(xué)平衡常數(shù)的概念及應(yīng)用題點(diǎn)化學(xué)平衡常數(shù)的表達(dá)及應(yīng)用(判斷反應(yīng)進(jìn)行的程度)題組三化學(xué)平衡常數(shù)的簡單計(jì)算與大小比較11將4molSO2與2molO2放入4L的密閉容器中，在一定條件下反應(yīng)達(dá)到平衡：2SO2O22SO3，測得平衡時(shí)SO3的濃度為0.5molL1。則此條件下的平衡常數(shù)K為()A4mol1LB0.25mol1LC0.4mol1LD0.2mol1L答案A解析2SO2O22SO3初始/mol 4 2 0轉(zhuǎn)化/mol 2 1 2平衡/mol 2 1 2平衡時(shí)各自的濃度SO20.5 molL1，O20.25 molL1，SO30.5 molL1，K mol1L4 mol1L?？键c(diǎn)化學(xué)平衡常數(shù)的概念及應(yīng)用題點(diǎn)化學(xué)平衡常數(shù)的簡單計(jì)算12在某溫度下，將0.10molH2(g)和0.10molI2(g)充入10L的密閉容器中，充分反應(yīng)，達(dá)到平衡后，測得H20.0080molL1。則反應(yīng)H2(g)I2(g)2HI(g)的平衡常數(shù)K為()A1.0B0.75C0.5D0.25答案D解析根據(jù)題意知：H2(g)I2(g)2HI(g)起始量(molL1) 0.0100.0100變化量(molL1) 0.00200.00200.0040平衡量(molL1) 0.00800.00800.0040K0.25?？键c(diǎn)化學(xué)平衡常數(shù)的概念及應(yīng)用題點(diǎn)化學(xué)平衡常數(shù)的簡單計(jì)算13在溫度為T時(shí)，將NH4HS(s)置于抽真空的容器中，當(dāng)反應(yīng)NH4HS(s)NH3(g)H2S(g)達(dá)到平衡時(shí)，測得總壓力為p，則該反應(yīng)的平衡常數(shù)Kp為()A.pB.p2C.p2D.p答案C解析NH4HS(s)NH3(g)H2S(g)開始時(shí)00平衡時(shí)pp則該反應(yīng)的平衡常數(shù)Kpp(H2S)p(NH3)ppp2?？键c(diǎn)化學(xué)平衡常數(shù)的概念及應(yīng)用題點(diǎn)化學(xué)平衡常數(shù)的簡單計(jì)算14工業(yè)上先將煤轉(zhuǎn)化為CO，再利用CO和水蒸氣反應(yīng)制H2時(shí)，存在以下反應(yīng)：CO(g)H2O(g)CO2(g)H2(g)。(1)向1L恒容密閉容器中充入CO和H2O(g)，溫度為T時(shí)測得部分?jǐn)?shù)據(jù)如下表：t/min01234n(H2O)/mol0.600.500.440.400.40n(CO)/mol0.400.300.240.200.20則該溫度下反應(yīng)的平衡常數(shù)K_。(2)相同溫度下，若向2L恒容密閉容器中充入1molCO、4molH2O(g)、2molCO2、2molH2，此時(shí)v正_(填“”“”或“”)v逆。答案(1)0.5(2)K，所以反應(yīng)向左進(jìn)行，v正0，CO2的濃度與時(shí)間的關(guān)系如圖所示：該條件下反應(yīng)的平衡常數(shù)為_；若鐵粉足量，CO2的起始濃度為2.0molL1，則平衡時(shí)CO的濃度為_molL1。下列措施中能使平