2.2.3 化學(xué)平衡常數(shù)學(xué)案 高二上學(xué)期化學(xué)蘇教版（2019）選擇性必修1

新蘇教版高中化學(xué)選擇性必修1《化學(xué)反應(yīng)原理》PAGEPAGE2第3課時(shí)化學(xué)平衡常數(shù)學(xué)習(xí)目標(biāo)1.了解化學(xué)平衡常數(shù)的含義，會(huì)根據(jù)化學(xué)反應(yīng)書(shū)寫化學(xué)平衡常數(shù)表達(dá)式。2.能夠利用化學(xué)平衡常數(shù)進(jìn)行簡(jiǎn)單的計(jì)算。知識(shí)回顧1．已建立化學(xué)平衡的可逆反應(yīng)，當(dāng)改變條件使化學(xué)反應(yīng)向正反應(yīng)方向移動(dòng)時(shí)，下列有關(guān)敘述中，正確的是。①生成物的質(zhì)量分?jǐn)?shù)一定增加②生成物的產(chǎn)量一定增加③反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率一定增大④反應(yīng)物的濃度一定降低⑤正反應(yīng)速率一定大于逆反應(yīng)速率⑥使用了合適的催化劑2．一定溫度下，在10L密閉容器中加入5molSO2和3molO2，當(dāng)反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí)，有3molSO2發(fā)生了反應(yīng)，則：(1)生成了________molSO3，SO2的轉(zhuǎn)化率為_(kāi)_______。(2)平衡時(shí)容器內(nèi)氣體的總物質(zhì)的量為_(kāi)_______。(3)平衡時(shí)SO2的濃度是________，O2的濃度是________，SO3的濃度是__________。學(xué)習(xí)探究一、化學(xué)平衡常數(shù)1．二氧化氮、四氧化二氮的相互轉(zhuǎn)化是一個(gè)可逆反應(yīng)：2NO2(g)N2O4(g)，在25℃，如果用不同起始濃度的二氧化氮或四氧化二氮進(jìn)行反應(yīng)，平衡后得到以下實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。(1)請(qǐng)根據(jù)表中已知數(shù)據(jù)填寫空格：起始濃度/mol·L－1平衡濃度/mol·L－1平衡濃度關(guān)系c(NO2)c(N2O4)c(NO2)c(N2O4)eq\f(cN2O4,cNO2)eq\f(cN2O4,c2NO2)2.00×10－206.32×10－36.84×10－31.71×1023.00×10－208.00×10－31.10×10－21.72×10202.00×10－29.46×10－31.53×10－21.71×10200.1002.28×10－28.86×10－21.70×102(2)化學(xué)平衡常數(shù)①概念：在一定溫度下，當(dāng)一個(gè)可逆反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)時(shí)，的比值是一個(gè)常數(shù)。這個(gè)常數(shù)就是該反應(yīng)的化學(xué)平衡常數(shù)(簡(jiǎn)稱平衡常數(shù)，用K表示)。②表達(dá)式：對(duì)于一般的可逆反應(yīng)，aA(g)＋bB(g)cC(g)＋dD(g)，當(dāng)在一定溫度下達(dá)到平衡時(shí)，K＝eq\f(ccC·cdD,caA·cbB)。2．下表為25℃化學(xué)方程式平衡常數(shù)KF2＋H22HF6.5×1095Cl2＋H22HCl2.57×1033Br2＋H22HBr1.91×1019I2＋H22HI8.67×102請(qǐng)比較表中K值的相對(duì)大小，說(shuō)明平衡常數(shù)的意義：(1)平衡常數(shù)的大小反映了化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行的(也叫)。K值越大，表示反應(yīng)進(jìn)行得，反應(yīng)物轉(zhuǎn)化率；K值越小，表示反應(yīng)進(jìn)行得，反應(yīng)物轉(zhuǎn)化率。(2)判斷正在進(jìn)行的可逆反應(yīng)是否平衡及反應(yīng)向何方向進(jìn)行：對(duì)于可逆反應(yīng)：mA(g)＋nB(g)pC(g)＋qD(g)，在一定的溫度下的任意時(shí)刻。eq\f(cpC·cqD,cmA·cnB)<K，反應(yīng)向進(jìn)行eq\f(cpC·cqD,cmA·cnB)＝K，反應(yīng)處于平衡狀態(tài)eq\f(cpC·cqD,cmA·cnB)>K，反應(yīng)向進(jìn)行[歸納總結(jié)]使用平衡常數(shù)應(yīng)注意的問(wèn)題(1)化學(xué)平衡常數(shù)只與有關(guān)，與反應(yīng)物或生成物的濃度無(wú)關(guān)。(2)在平衡常數(shù)表達(dá)式中，水(液態(tài))的濃度、固體物質(zhì)的濃度不寫。例如：C(s)＋H2O(g)CO(g)＋H2(g)K＝eq\f(cCO·cH2,cH2O)；FeO(s)＋CO(g)Fe(s)＋CO2(g)K＝eq\f(cCO2,cCO)。(3)化學(xué)平衡常數(shù)表達(dá)式與化學(xué)方程式的書(shū)寫有關(guān)例如：N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)的平衡常數(shù)為K1eq\f(1,2)N2(g)＋eq\f(3,2)H2(g)NH3(g)的平衡常數(shù)為K2NH3(g)eq\f(1,2)N2(g)＋eq\f(3,2)H2(g)的平衡常數(shù)為K3；寫出K1和K2的關(guān)系式：。寫出K2和K3的關(guān)系式：。寫出K1和K3的關(guān)系式：。二、平衡轉(zhuǎn)化率及化學(xué)平衡的有關(guān)計(jì)算1．除化學(xué)平衡常數(shù)外，還可以用平衡轉(zhuǎn)化率表示一定溫度下某反應(yīng)的限度。某一反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率等于該物質(zhì)在反應(yīng)中已經(jīng)轉(zhuǎn)化的量與該物質(zhì)總量的比值，可逆反應(yīng)在一定條件下達(dá)到平衡時(shí)某一反應(yīng)物的平衡轉(zhuǎn)化率可表示為α＝eq\f(該反應(yīng)物的起始濃度－該反應(yīng)物的平衡濃度,該反應(yīng)物的起始濃度)×100%(1)在某溫度下，將H2和I2各0.10mol的氣體混合物充入10L的密閉容器中，充分反應(yīng)，達(dá)到下列平衡：H2(g)＋I(xiàn)2(g)2HI(g)，K＝0.25。則氫氣的轉(zhuǎn)化率是。(2)在容積可變的密閉容器中，2molN2和8molH2在一定條件下發(fā)生反應(yīng)，達(dá)到平衡時(shí)，H2的轉(zhuǎn)化率為25%，則平衡時(shí)氮?dú)獾捏w積分?jǐn)?shù)是。2．可逆反應(yīng)NO2(g)＋SO2(g)SO3(g)＋NO(g)ΔH>0。在一定條件下，將NO2與SO2以體積比1∶2置于密閉容器中發(fā)生上述反應(yīng)，達(dá)平衡時(shí)NO2與SO2的體積比為1∶6，則平衡常數(shù)K是。[歸納總結(jié)]化學(xué)平衡的計(jì)算模式及解題思路(1)計(jì)算模式aA(g)＋bB(g)cC(g)＋dD(g)c(初)(mol·L－1)n1n200Δc(mol·L－1)n1xeq\f(b,a)n1xeq\f(c,a)n1xeq\f(d,a)n1xc(平)(mol·L－1)n1(1－x)n2－eq\f(b,a)n1xeq\f(c,a)n1xeq\f(d,a)n1x(2)解題思路①巧設(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確定三個(gè)量：根據(jù)反應(yīng)物、生成物及變化量三者之間的關(guān)系，代入未知數(shù)確定平衡體系中各物質(zhì)的起始量、變化量、平衡量并按(1)中“模式”列表。③解題設(shè)問(wèn)題：明確了“始”、“變”、“平”三個(gè)量的具體數(shù)值，再根據(jù)相應(yīng)關(guān)系求平衡時(shí)某成分的濃度、反應(yīng)物轉(zhuǎn)化率等，求出題目答案。學(xué)習(xí)小結(jié)自我檢測(cè)1．下列關(guān)于某一化學(xué)反應(yīng)的平衡常數(shù)的說(shuō)法中，正確的是()A．與該反應(yīng)的壓強(qiáng)有關(guān)B．與反應(yīng)的溫度有關(guān)，還與反應(yīng)本身有關(guān)C．與化學(xué)反應(yīng)本身和溫度有關(guān)，并且會(huì)受到起始濃度的影響D．只與化學(xué)反應(yīng)本身有關(guān)，與其他任何條件無(wú)關(guān)的一個(gè)不變的常數(shù)2．高溫下，某反應(yīng)達(dá)到平衡，平衡常數(shù)K＝eq\f(cCO·cH2O,cCO2·cH2)。恒容時(shí)，溫度升高，H2濃度減小。下列說(shuō)法正確的是()A．該反應(yīng)的焓變?yōu)檎礏．恒溫恒容下，增大壓強(qiáng)，H2濃度一定減小C．升高溫度，逆反應(yīng)速率減小D．該反應(yīng)的化學(xué)方程式為CO＋H2OCO2＋H23．對(duì)于可逆反應(yīng)：C(s)＋CO2(g)2CO(g)，在一定溫度下，其平衡常數(shù)為K，下列條件的變化中，能使K發(fā)生變化的是()A．將C(s)的表面積增大 B．增大體系的壓強(qiáng)C．升高體系的溫度 D．使用合適的催化劑4．當(dāng)把晶體N2O4放入密閉容器中氣化，并建立了N2O4(g)2NO2(g)平衡后，保持溫度不變，再通入若干N2O4氣體，待反應(yīng)達(dá)到新的平衡時(shí)，則新平衡與舊平衡相比，其eq\f(c2NO2,cN2O4)值()A．變大 B．不變 C．變小 D．無(wú)法確定5．在一定體積的密閉容器中，進(jìn)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/℃70080083010001200K0.60.91.01.72.6回答下列問(wèn)題：(1)該反應(yīng)的化學(xué)平衡常數(shù)表達(dá)式為K＝____________。(2)某溫度下，平衡濃度符合下式：c(CO2)·c(H2)＝c(CO)·c(H2O)，試判斷此時(shí)的溫度為_(kāi)_______℃。6．工業(yè)合成氨N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)反應(yīng)過(guò)程中的能量變化如圖所示，據(jù)圖回答下列問(wèn)題：(1)該反應(yīng)通常用活性鐵作催化劑，加活性鐵會(huì)使圖中B點(diǎn)升高還是降低________，理由是________________________________________________________________________。(2)該反應(yīng)平衡常數(shù)表達(dá)式為K＝____________。(3)450℃時(shí)該反應(yīng)的平衡常數(shù)________500℃時(shí)的平衡常數(shù)(填“<”、“>”或“＝”)(4)一定條件下的密閉容器中，該反應(yīng)達(dá)到平衡，要提高H2的轉(zhuǎn)化率，可以采取的合理措施有________(填字母代號(hào))。a．高溫高壓b．加入催化劑c．增加N2的濃度d．增加H2的濃度e．分離出NH3

參考答案知識(shí)回顧1．②⑤2．(1)360%(2)6.5mol(3)0.2mol·L－10．15mol·L－10.3mol·L－1學(xué)習(xí)探究一、化學(xué)平衡常數(shù)1．(1)1.081.381.623.89(2)①生成物濃度以化學(xué)計(jì)量數(shù)為指數(shù)的冪的乘積與反應(yīng)物濃度以化學(xué)計(jì)量數(shù)為指數(shù)的冪的乘積2．(1)程度反應(yīng)的限度越完全越大越不完全越小(2)正反應(yīng)方向逆反應(yīng)方向[歸納總結(jié)](1)溫度(3)K1＝Keq\o\al(2,2)K2·K3＝1K1·Keq\o\al(2,3)＝1二、平衡轉(zhuǎn)化率及化學(xué)平衡的有關(guān)計(jì)算1．(1)【解析】設(shè)氫氣的轉(zhuǎn)化率為x。H2(g)＋I(xiàn)2(g)2HI(g)起始濃度(mol·L－1)0.010.010變化濃度(mol·L－1)0.01x0.01x0.02x平衡濃度(mol·L－1)0.01－0.01x0.01－0.01x0.02xK＝eq\f(c2HI,cH2·cI2)＝eq\f(0.02x2,0.01－0.01x2)＝0.25，x＝20%。(2)【解析】N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)起始量(mol)280轉(zhuǎn)化量(mol)2/324/3平衡時(shí)(mol)4/364/3所以平衡時(shí)氮?dú)獾捏w積分?jǐn)?shù)＝eq\f(4/3,6＋8/3)＝15.4%。2．【解析】設(shè)NO2的物質(zhì)的量為1mol，則SO2的物質(zhì)的量為2mol，參加反應(yīng)的NO2的物質(zhì)的量為xmol。NO2(g)＋SO2(g)SO3(g)＋NO(g)起始量(mol)1200轉(zhuǎn)化量(mol)xxxx平衡時(shí)(mol)1－x2－xxx由題意可知eq\f(1－x,2－x)＝eq\f(1,6)，解得x＝0.8K＝eq\f(cSO3·cNO,cNO2·cSO2)＝eq\f(0.8×0.8,0.2×1.2)＝eq\f(8,3)。自我檢測(cè)1．【答案】B【解析】K與反應(yīng)溫度有關(guān)，也與方程式有關(guān)，但與起始濃度無(wú)關(guān)。2．【答案】A【解析】由平衡常數(shù)K＝eq\f(cCO·cH2O,cCO2·cH2)，可知反應(yīng)為CO2(g)＋H2(g)CO(g)＋H2O(g)，D錯(cuò)誤；溫度升高時(shí)H2濃度減小，說(shuō)明在恒容時(shí)平衡正向移動(dòng)，ΔH>0，A正確；恒容時(shí)增大壓強(qiáng)，H2的濃度不變，B錯(cuò)誤；升高溫度，v正和v逆都增大，C錯(cuò)誤。3．【答案】C【解析】K只與體系的溫度有關(guān)，與反應(yīng)物、生成物的起始濃度無(wú)關(guān)。4．【答案】B【解析】溫度不變，K不變。5．【答案】(1)eq\f(cCO·cH2O,cCO2·cH2)(2)830【解析】(2)當(dāng)c(CO2)·c(H2)＝c(CO)·c(H2O