2020-2021學(xué)年高中化學(xué)新教材魯科版選擇性必修1學(xué)案：第2章 第2節(jié) 第1課時 化學(xué)平衡常數(shù) 平衡轉(zhuǎn)化率

1、第2節(jié)化學(xué)反應(yīng)的限度第1課時化學(xué)平衡常數(shù)平衡轉(zhuǎn)化率發(fā) 展 目 標體 系 構(gòu) 建1.通過“h2(g)i2(g)2hi(g)”體會化學(xué)平衡常數(shù)模型構(gòu)建過程，能書寫化學(xué)平衡常數(shù)表達式；能進行平衡常數(shù)、轉(zhuǎn)化率的簡單計算。2能利用平衡常數(shù)和濃度商的關(guān)系判斷化學(xué)反應(yīng)是否達到平衡狀態(tài)及平衡移動的方向。一、化學(xué)平衡常數(shù)1平衡常數(shù)表達式以化學(xué)反應(yīng)aabbccdd為例：k，單位：(mol·l1)(cd)(ab)。微點撥：純固體或純液體不列入平衡常數(shù)表達式中。2意義對于同類型反應(yīng)，平衡常數(shù)的大小反映了化學(xué)反應(yīng)可能進行的程度(即反應(yīng)限度)。平衡常數(shù)的數(shù)值越大，說明反應(yīng)可以進行得越完全。3影響因素(1)內(nèi)因：

2、反應(yīng)物的本身性質(zhì)。(2)外因：反應(yīng)體系的溫度。4應(yīng)用(1)判斷反應(yīng)可能進行的程度k值105(或106)105105(或106106)105(或106)反應(yīng)程度很難進行反應(yīng)可逆進行較完全(2)判斷反應(yīng)是否達到平衡狀態(tài)對化學(xué)反應(yīng)aabbccdd的任意狀態(tài)有濃度商：q。(3)判斷反應(yīng)的熱效應(yīng)二、平衡轉(zhuǎn)化率1表達式對于化學(xué)反應(yīng)aabbccdd，反應(yīng)物a的平衡轉(zhuǎn)化率可以表示為(a)×100%×100%×100%。2規(guī)律(1)同一反應(yīng)的不同反應(yīng)物，其轉(zhuǎn)化率可能不同；當按照反應(yīng)系數(shù)之比投入反應(yīng)物時，反應(yīng)物轉(zhuǎn)化率相同。(2)多種反應(yīng)物參加反應(yīng)時，提高一種反應(yīng)物的物質(zhì)的量，可以提高

3、其他反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率，而該反應(yīng)物本身的轉(zhuǎn)化率會降低。微點撥：若求某一時刻的轉(zhuǎn)化率，只要把平衡時的反應(yīng)物物質(zhì)的量改為某一時刻的反應(yīng)物物質(zhì)的量即可。1判斷對錯(對的在括號內(nèi)打“”，錯的在括號內(nèi)打“×”。)(1)在任何條件下，化學(xué)平衡常數(shù)都是一個恒定值。()(2)改變反應(yīng)物濃度或反應(yīng)產(chǎn)物濃度都會改變平衡常數(shù)k。()(3)平衡常數(shù)k既與溫度、反應(yīng)物本身的性質(zhì)有關(guān)，也與反應(yīng)物濃度、壓強有關(guān)。()(4)從平衡常數(shù)k的大小可以推斷一個反應(yīng)進行的程度。()(5)n2(g)3h2(g)2nh3(g)和n2(g)h2(g)nh3(g)的平衡常數(shù)表達式相同。()提示：(1)×不同溫度下，化學(xué)平衡常

4、數(shù)不同。(2)×平衡常數(shù)只受溫度的影響。(3)×平衡常數(shù)與濃度、壓強無關(guān)。(4)(5)×化學(xué)平衡常數(shù)表達式與方程式的系數(shù)有關(guān)。2對于可逆反應(yīng)3fe(s)4h2o(g)fe3o4(s)4h2(g)，其化學(xué)平衡常數(shù)的表達式為()akbkckdkd對于有純固體或純液體參與的反應(yīng)，純固體或純液體不列入平衡常數(shù)的表達式中計算。3實驗室用4 mol so2與2 mol o2進行下列反應(yīng)：2so2(g)o2(g)2so3(g)h196.64 kj·mol1，當放出314.624 kj熱量時，so2的轉(zhuǎn)化率為()a40%b50% c80%d90%c根據(jù)放出314.624

5、 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%。化學(xué)平衡常數(shù)的理解與應(yīng)用(素養(yǎng)養(yǎng)成變化觀念與平衡思想)在一定體積的密閉容器中進行如下化學(xué)反應(yīng)：co2(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 200k0.60.91.01.72.61該反應(yīng)的化學(xué)平衡常數(shù)k的表示式是什么？提示：k。2該反應(yīng)h0還是h0?提示：h0，該反應(yīng)為吸熱反應(yīng)，因k隨溫度升高而增大。3在800 時，發(fā)生上述反應(yīng)，某一時刻測得容器內(nèi)各物質(zhì)的濃度分別為c(co2)為2 mol&

6、#183;l1、c(h2)為1.5 mol·l1、c(co)為1 mol·l1、c(h2o)為3 mol·l1，則下一時刻，反應(yīng)向哪個方向進行？提示：向逆反應(yīng)方向進行。判斷反應(yīng)進行的方向時，可根據(jù)q與k的大小關(guān)系判斷，此時刻下，q10.9，所以反應(yīng)向逆反應(yīng)方向進行。1化學(xué)平衡常數(shù)應(yīng)用中的注意事項(1)化學(xué)平衡常數(shù)只與溫度有關(guān)，與反應(yīng)物或反應(yīng)產(chǎn)物的濃度、壓強、催化劑無關(guān)。(2)反應(yīng)物或反應(yīng)產(chǎn)物中有固體或純液體存在時，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)的系數(shù)等倍

7、擴大或縮小，平衡常數(shù)也會改變。2化學(xué)平衡常數(shù)的應(yīng)用(1)判斷反應(yīng)進行程度的大小。(2)判斷反應(yīng)是否平衡及不平衡時的反應(yīng)方向。(3)判斷反應(yīng)的熱效應(yīng)?！纠?】已知某化學(xué)反應(yīng)的平衡常數(shù)表達式為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()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 ，此時測得co為0.4 mol，則該反應(yīng)達到平衡狀態(tài)d若平衡濃度符合下列關(guān)系式：

8、，則此時的溫度為1 000 c由平衡常數(shù)表達式可判斷該反應(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，逆反應(yīng)是吸熱反應(yīng)，正反應(yīng)是放熱反應(yīng)，b正確；依據(jù)化學(xué)平衡三段式列式計算濃度商，并與該溫度下的平衡常數(shù)進行比較：co(g)h2o(g)co2(g)h2(g)初始量/mol 0 0 1 1變化量/mol 0.4 0.4 0.4 0.45 min末量/mol 0.4 0.4 0.6 0.6反應(yīng)前后氣體總物質(zhì)的量不變，可以用其物質(zhì)的量代替濃度計算濃度商，q2.251.00，此時反應(yīng)沒有達到平衡狀態(tài)，c錯誤；依據(jù)平衡

9、常數(shù)表達式和平衡常數(shù)數(shù)值計算分析，若平衡濃度符合，則0.60k，反應(yīng)達到平衡狀態(tài)，說明此時溫度為1 000 ，d正確。1下列關(guān)于平衡常數(shù)k的說法中，正確的是()a在任何條件下，化學(xué)平衡常數(shù)k都是一個恒定值b平衡常數(shù)k只與溫度有關(guān)，與反應(yīng)物濃度、壓強無關(guān)c從平衡常數(shù)k的大小不能推斷一個反應(yīng)進行的程度d對于可逆反應(yīng)c(s)h2o(g)co(g)h2(g)在一定溫度下達到平衡時，其平衡常數(shù)表達式為kb化學(xué)平衡常數(shù)隨溫度的改變而改變，故a錯誤；平衡常數(shù)k只與溫度有關(guān)，與反應(yīng)物濃度、壓強無關(guān)，故b正確；從平衡常數(shù)k的大小可以推斷一個反應(yīng)進行的程度，平衡常數(shù)越大，反應(yīng)進行得越徹底，故c錯誤；對于可逆反應(yīng)c

10、(s)h2o(g)co(g)h2(g)在一定溫度下達到平衡時，其平衡常數(shù)表達式為k，故d錯誤。2已知反應(yīng)2ch3oh(g)ch3och3(g)h2o(g)在某溫度下的平衡常數(shù)為400。此溫度下，在密閉容器中加入ch3oh，反應(yīng)進行到某時刻測得各組分的濃度如下：物質(zhì)ch3ohch3och3h2o濃度/(mol·l1)0.440.60.6下列敘述中正確的是()a該反應(yīng)的平衡常數(shù)表達式為kb該時刻正、逆反應(yīng)速率的大?。簐正v逆c平衡時，c平(ch3oh)0.04 mol·l1d若加入ch3oh后，經(jīng)10 min反應(yīng)達到平衡，該時間內(nèi)反應(yīng)速率v(ch3oh)1.6 mol·

11、;l1·min1c該反應(yīng)的平衡常數(shù)表達式為k，a錯誤；用所給濃度求得濃度商q1.86400，故反應(yīng)向正反應(yīng)方向進行，正反應(yīng)速率大于逆反應(yīng)速率，即v正v逆，b錯誤；由表中數(shù)據(jù)可知，ch3oh初始濃度為0.44 mol·l12×0.6 mol·l11.64 mol·l1，設(shè)平衡時ch3och3的濃度為x mol·l1，則列三段式為2ch3oh(g)=ch3och3(g)h2o(g)初始濃度/(mol·l1) 1.64 0 0轉(zhuǎn)化濃度/(mol·l1) 2x x x平衡濃度/(mol·l1) 1.642x x

12、xk400，解得x0.8，故平衡時c平(ch3oh)1.64 mol·l10.8 mol·l1×20.04 mol·l1，c正確；v(ch3oh)0.16 mol·l1·min1，d錯誤。有關(guān)化學(xué)平衡常數(shù)及平衡轉(zhuǎn)化率的計算(素養(yǎng)養(yǎng)成變化觀念與平衡思想)平衡常數(shù)、轉(zhuǎn)化率與濃度之間的關(guān)系1一種物質(zhì)的平衡濃度、初始濃度、轉(zhuǎn)化濃度三者之間有什么關(guān)系？提示：平衡濃度初始濃度±轉(zhuǎn)化濃度。2你能利用乙中什么濃度計算平衡常數(shù)和平衡轉(zhuǎn)化率？提示：利用平衡濃度計算平衡常數(shù)。利用初始濃度和轉(zhuǎn)化濃度計算平衡轉(zhuǎn)化率。1模式三段式 ma(g)nb(g)

13、pc(g)qd(g)初始濃度/(mol·l1) a b 0 0轉(zhuǎn)化濃度/(mol·l1) mx nx px qx平衡濃度/(mol·l1) amx bnx px qx2物質(zhì)濃度的變化關(guān)系(1)反應(yīng)物：平衡濃度初始濃度轉(zhuǎn)化濃度；(2)反應(yīng)產(chǎn)物：平衡濃度初始濃度轉(zhuǎn)化濃度；(3)轉(zhuǎn)化濃度之比等于化學(xué)方程式中各物質(zhì)系數(shù)之比。3化學(xué)平衡常數(shù)和平衡轉(zhuǎn)化率的區(qū)別與聯(lián)系(1)對某一個具體反應(yīng)，在溫度一定時，只有一個化學(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)

14、化率的影響因素有溫度、濃度、壓強等。(3)溫度一定，平衡常數(shù)越大，平衡轉(zhuǎn)化率不一定越大?！纠?】(1)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 mol·l1的so2(g)和no2(g)注入一密閉容器中，當達到平衡狀態(tài)時，測得容器中so2(g)的轉(zhuǎn)化率為50%，試求在該溫度下，此反應(yīng)的平衡常數(shù)_。(2)在(1)中溫度下，若so2(g)的初始濃度增大到3 mol·l1，no2(g)的初始濃度仍為2 mol·l1，試求達到化學(xué)平衡時各物質(zhì)的濃度_。解析(1)設(shè)平衡時so2的濃度為x mol·l1 so2(g)no

15、2(g)so3(g)no(g) 2 2 0 0 2x 2x 2x 2x x x 2x 2x由題意可知×100%50%，x1，k1。(2)設(shè)達平衡時no的濃度為y mol·l1， so2(g)no2(g)so3(g)no(g) 3 2 0 0 y y y y 3y 2y y y因為溫度不變，平衡常數(shù)不變k1則1，y1.2平衡濃度：c平(so2)3 mol·l11.2 mol·l11.8 mol·l1，c平(no2)2 mol·l11.2 mol·l10.8 mol·l1，c平(so3)c平(no)1.2 mol

16、83;l1。答案(1)1(2)c平(so3)c平(no)1.2 mol·l1，c平(so2)1.8 mol·l1，c平(no2)0.8 mol·l1借題發(fā)揮計算(1)中no2的轉(zhuǎn)化率，(2)中so2、no2的轉(zhuǎn)化率并比較，你能得出什么結(jié)論？答案(1)(no2)×100%50%(2)(so2)×100%40%(no2)×100%60%結(jié)論：兩種反應(yīng)物參加反應(yīng)時，提高一種反應(yīng)物的濃度，可以提高另一種反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率，而該反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率會降低。1(雙選)在一定溫度下，將氣體x和氣體y各0.16 mol充入10 l恒容密閉容器中，發(fā)生反應(yīng)x(g

17、)y(g)2z(g)h0，一段時間后達到平衡。反應(yīng)過程中測定的數(shù)據(jù)如下表：t/min2479n(y)/mol0.120.110.100.10下列說法正確的是()a反應(yīng)前2 min的平均速率v(z)4.0×103 mol·l1·min1b其他條件不變，降低溫度，反應(yīng)達到新平衡前v逆v正c該溫度下此反應(yīng)的平衡常數(shù)k1.44d其他條件不變，再充入0.2 mol z，平衡時x的體積分數(shù)增大ac利用反應(yīng)方程式可知v(z)2v(y)2×4.0×103 mol·l1·min1，a項正確；正反應(yīng)放熱，降溫平衡正向移動，v正v逆，b項錯誤；依

18、據(jù)化學(xué)平衡三段式列式：x(g)y(g)2z(g)初始濃度/(mol·l1) 0.016 0.016 0轉(zhuǎn)化濃度/(mol·l1) 0.006 0.006 0.012平衡濃度/(mol·l1) 0.010 0.010 0.012k1.44，c項正確；因反應(yīng)前后氣體總物質(zhì)的量不變，故再充入0.2 mol z，重新達到的新平衡與原平衡相同，平衡時x的體積分數(shù)不變，d項錯誤。2某硫酸廠的基本反應(yīng)是2so2(g)o2(g)2so3(g)，現(xiàn)將0.05 mol so2(g)和0.03 mol o2注入體積為1.0 l的密閉容器中，并置于某較高溫度的恒溫環(huán)境中，達化學(xué)平衡后，測

19、得反應(yīng)器中有0.04 mol so3(g)，求：(1)該溫度下反應(yīng)的平衡常數(shù)_。(2)so2、o2的平衡轉(zhuǎn)化率_、_。解析2so2(g)o2(g)2so3(g)初始濃度/(mol·l1) 0.05 0.03 0轉(zhuǎn)化濃度/(mol·l1) 0.04 0.02 0.04平衡濃度/(mol·l1) 0.01 0.01 0.04(1)k1 600 (mol·l1)1。(2)(so2)×100%×100%80%。(o2)×100%×100%66.7%。答案(1)1 600 (mol·l1)1(2)80%66.7%已

20、知在密閉容器中發(fā)生可逆反應(yīng)：m(g)n(g)p(g)q(g)h0。某溫度下，反應(yīng)物的初始濃度分別為c始(m)1 mol·l1，c始(n)2.4 mol·l1。1若達到平衡后，m的轉(zhuǎn)化率為60%，此時n的平衡濃度是多少？提示：m(g) n(g) p(g) q(g) 1 2.4 0 0 1×60% 1×60% 1×60% 1×60% 0.4 1.8 0.6 0.6由三段式得n的平衡濃度為1.8 mol·l1。2若反應(yīng)溫度升高，該反應(yīng)的平衡移動嗎？化學(xué)平衡常數(shù)如何變化？m的轉(zhuǎn)化率變化嗎？提示：由于該反應(yīng)正向為吸熱反應(yīng)，溫度升高，平

21、衡向右移，k值增大，m的轉(zhuǎn)化率增大。3若反應(yīng)溫度不變，反應(yīng)物的初始濃度分別為c始(m)4 mol·l1，c始(n)a mol·l1；達到平衡后，c平(p)2 mol·l1，則反應(yīng)物n的初始濃度為多少？提示：溫度不變，平衡常數(shù)不變，k，解得a6即反應(yīng)物n的初始濃度為6 mol·l1。通過本情境素材中對平衡常數(shù)及轉(zhuǎn)化率的探究，提升了學(xué)生思考問題、解決問題的能力，培養(yǎng)并提升了“變化觀念與平衡思想”的學(xué)科素養(yǎng)。1一定條件下，反應(yīng)2no(g)o2(g)2no2(g)在容積不變的密閉容器中發(fā)生，下列對該反應(yīng)達到平衡狀態(tài)的標志的描述中錯誤的是()a混合氣體的總分子數(shù)不

22、再變化b混合氣體的顏色不再變化c容器的總壓強不再變化d混合氣體的總質(zhì)量不再變化d該反應(yīng)為氣體分子數(shù)改變的反應(yīng)，恒容條件下，該可逆反應(yīng)在建立平衡的過程中會有壓強的改變、氣體總分子數(shù)的改變、顏色的改變，一旦這些可變量不變了，則證明反應(yīng)達到平衡了，而混合氣體的總質(zhì)量在任何情況下都不發(fā)生變化。2一定溫度下，已知反應(yīng)：h2(g)s(s) h2s(g)k1，s(s)o2(g)so2(g)k2，則相同溫度下，反應(yīng)h2(g)so2(g)h2s(g)o2(g)的平衡常數(shù)k等于()ak1k2 kbk1k2 ck1·k2dd由可得反應(yīng)h2(g)so2(g)h2s(g)o2(g)，k1，k2，k，所以k。3

23、1 000 k下，反應(yīng)c(s)2h2(g)ch4(g)的平衡常數(shù)k8.28×107 (mol·l1)1。當各氣體的物質(zhì)的量濃度分別為h2：0.7 mol·l1，ch4：0.2 mol·l1時，上述反應(yīng)()a正向進行 b逆向進行 c達到平衡d無法確定aq0.41(mol·l1)1k，故反應(yīng)正向進行，a項正確。4將6 mol a和5 mol b混合于4 l密閉容器中，發(fā)生反應(yīng)：3a(g)b(g)nc(g)2d(g)，5 s后反應(yīng)達到平衡狀態(tài)，生成2 mol d和2 mol c，則下列結(jié)論中不正確的是()a該溫度下反應(yīng)的化學(xué)平衡常數(shù)為bn值等于2c平衡時b的濃度為1 mol·l1d平衡時b的轉(zhuǎn)化率為50%d利用