魯科版高中化學(xué)選擇性必修第一冊(cè)第2章第2節(jié)第1課時(shí)化學(xué)平衡常數(shù)平衡轉(zhuǎn)化率基礎(chǔ)課課件

第1課時(shí)化學(xué)平衡常數(shù)平衡轉(zhuǎn)化率(基礎(chǔ)課)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1．通過(guò)“H2(g)＋I(xiàn)2(g)??2HI(g)”體會(huì)化學(xué)平衡常數(shù)模型構(gòu)建過(guò)程，能書寫化學(xué)平衡常數(shù)表達(dá)式；能進(jìn)行平衡常數(shù)、轉(zhuǎn)化率的簡(jiǎn)單計(jì)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(dá)到平衡狀態(tài)及平衡移動(dòng)的方向。學(xué)習(xí)任務(wù)

1．可逆反應(yīng)的含義：在相同條件下同時(shí)向正、逆兩個(gè)方向進(jìn)行的反應(yīng)。2．可逆反應(yīng)的特征：在一定條件下反應(yīng)物不可能全部轉(zhuǎn)化為反應(yīng)產(chǎn)物，反應(yīng)只能進(jìn)行到一定的程度，存在一定的反應(yīng)限度。3．化學(xué)平衡狀態(tài)：在一定條件下可逆反應(yīng)進(jìn)行到一定程度時(shí)，反應(yīng)物和反應(yīng)產(chǎn)物的濃度不再隨時(shí)間的延長(zhǎng)而發(fā)生變化，正反應(yīng)速率和逆反應(yīng)速率相等的狀態(tài)。舊知回顧一、化學(xué)平衡常數(shù)1．交流·研討(1)698.6K時(shí)反應(yīng)體系H2(g)＋I(xiàn)2(g)??2HI(g)中各物質(zhì)的濃度，如下表所示：必備知識(shí)自主預(yù)習(xí)初始濃度/(mol·L-1)平衡濃度/(mol·L-1)平衡時(shí)c始(H2)c始(I2)c始(HI)c平(H2)c平(I2)c平(HI)初始濃度/(mol·L-1)平衡濃度/(mol·L-1)平衡時(shí)0.010670.0119600.001830.003130.01767________0.011350.0090400.003560.001250.01559________c始(H2)c始(I2)c始(HI)c平(H2)c平(I2)c平(HI)54.5154.62初始濃度/(mol·L-1)平衡濃度/(mol·L-1)平衡時(shí)0.011340.0075100.004570.000740.01354________000.004490.000480.000480.00353________000.010690.001140.001140.00841______________(2)分析上表數(shù)據(jù)可知，該反應(yīng)在698.6K達(dá)到平衡時(shí)，___________是一個(gè)常數(shù)。

54.2154.0854.4254.37

程度大(3)影響因素①內(nèi)因：反應(yīng)物的__________。②外因：反應(yīng)體系的______。本身性質(zhì)溫度(4)應(yīng)用①判斷反應(yīng)可能進(jìn)行的程度K值＜10-5(或＜10-6)10-5～105(或10-6～106)＞105(或＞106)反應(yīng)程度很難進(jìn)行反應(yīng)可逆進(jìn)行較完全

逆向<平衡狀態(tài)＝正向>③判斷反應(yīng)的熱效應(yīng)

吸放放吸練一練寫出下列各反應(yīng)的平衡常數(shù)表達(dá)式：(1)CO(g)＋H2O(g)??CO2(g)＋H2(g)____________________。(2)3Fe(s)＋4H2O(g)??Fe3O4(s)＋4H2(g)____________。(3)N2(g)＋3H2(g)??2NH3(g)_________________________。

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(dāng)按照反應(yīng)系數(shù)之比投入反應(yīng)物時(shí)，反應(yīng)物轉(zhuǎn)化率相同。(2)多種反應(yīng)物參加反應(yīng)時(shí)，提高一種反應(yīng)物的物質(zhì)的量，可以______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(huì)______。提高降低練一練

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/(mol·L-1)230平衡濃度/(mol·L-1)1.51.51則A的平衡轉(zhuǎn)化率為_(kāi)_______，B的平衡轉(zhuǎn)化率為_(kāi)_______。25%50%

在一定條件下的容積不變的密閉容器中，合成氨反應(yīng)如下：關(guān)鍵能力情境探究探究化學(xué)平衡狀態(tài)的建立。請(qǐng)根據(jù)圖示填表：

反應(yīng)物濃度v正反應(yīng)產(chǎn)物濃度v逆反應(yīng)物濃度v正反應(yīng)產(chǎn)物濃度v逆開(kāi)始時(shí)c始(N2)______c始(H2)______最大00c始(NH3)______最大00最大最大最大

反應(yīng)物濃度v正反應(yīng)產(chǎn)物濃度v逆反應(yīng)物濃度v正反應(yīng)產(chǎn)物濃度v逆進(jìn)行中c(N2)______c(H2)______減小增大增大c(NH3)______減小增大增大減小減小減小

反應(yīng)物濃度v正反應(yīng)產(chǎn)物濃度v逆反應(yīng)物濃度v正反應(yīng)產(chǎn)物濃度v逆平衡時(shí)c平(N2)______c平(H2)______不變不變不變c平(NH3)______不變不變不變不變不變不變

反應(yīng)物濃度v正反應(yīng)產(chǎn)物濃度v逆反應(yīng)物濃度v正反應(yīng)產(chǎn)物濃度v逆上述過(guò)程的v-t圖像表示為1．利用速率關(guān)系判斷化學(xué)平衡狀態(tài)的“兩角度”(1)對(duì)于同一物質(zhì)而言，該物質(zhì)的生成速率等于它的消耗速率。(2)對(duì)于不同物質(zhì)而言，速率之比等于化學(xué)方程式中化學(xué)式前的系數(shù)之比，但必須是不同方向的速率。2．利用“變量”

與“不變量”

判斷(1)確定反應(yīng)中“變量”

隨反應(yīng)進(jìn)行而變化的量，當(dāng)變量不再變化時(shí)，表明反應(yīng)已達(dá)平衡狀態(tài)。而當(dāng)“不變量”

不變時(shí)，不能判斷反應(yīng)是否處于平衡狀態(tài)(2)把握常見(jiàn)的“變量”

氣體的顏色對(duì)于氣體體積有變化的反應(yīng)，恒壓反應(yīng)時(shí)的體積、恒容反應(yīng)時(shí)的壓強(qiáng)對(duì)于反應(yīng)體系中全部為氣體，且氣體物質(zhì)的量有變化的反應(yīng)，混合氣體的平均相對(duì)分子質(zhì)量對(duì)于反應(yīng)體系中不全部為氣體的反應(yīng)來(lái)說(shuō)，恒容時(shí)混合氣體的密度等【例題】可逆反應(yīng)2NO2(g)??2NO(g)＋O2(g)在恒容的密閉容器中進(jìn)行，該反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)的標(biāo)志是(

)①單位時(shí)間內(nèi)生成nmolO2的同時(shí)生成2nmolNO2②單位時(shí)間內(nèi)生成nmolO2的同時(shí)生成2nmolNO③用NO2、NO、O2表示的反應(yīng)速率之比為2∶2∶1的狀態(tài)④混合氣體的顏色不再改變的狀態(tài)⑤混合氣體的密度不再改變的狀態(tài)⑥混合氣體的壓強(qiáng)不再改變的狀態(tài)⑦混合氣體的平均相對(duì)分子質(zhì)量不再改變的狀態(tài)A．①④⑥⑦

B．②③⑤⑦

C．①③④⑤

D．全部√

思維建模判斷可逆反應(yīng)是否達(dá)到平衡狀態(tài)的思路1．在恒溫恒容的密閉體系中，可逆反應(yīng)：A(s)＋2B(g)??2C(g)

ΔH<0，不能作為該反應(yīng)達(dá)到化學(xué)平衡的標(biāo)志的是(

)①v正(B)＝v逆(C)

②n(B)∶n(C)＝1∶1

③容器內(nèi)壓強(qiáng)不再改變④容器內(nèi)氣體的密度不再改變⑤容器內(nèi)混合氣體的平均相對(duì)分子質(zhì)量不再改變A．②④⑤

B．②③

C．①③⑤

D．③④√B

[①當(dāng)某反應(yīng)物的正反應(yīng)速率與某反應(yīng)產(chǎn)物的逆反應(yīng)速率之比等于化學(xué)式前的系數(shù)之比時(shí)，可推出v(正)＝v(逆)，即反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)；②當(dāng)反應(yīng)物與反應(yīng)產(chǎn)物的物質(zhì)的量之比等于化學(xué)式前的系數(shù)之比時(shí)，無(wú)法確定v(正)與v(逆)的關(guān)系，也無(wú)法判斷是否達(dá)到平衡狀態(tài)；③該反應(yīng)Δvg＝0，不管是否達(dá)到平衡狀態(tài)，壓強(qiáng)均不變；④⑤由于A為固體，當(dāng)平衡發(fā)生移動(dòng)時(shí)，恒容條件下氣體的質(zhì)量發(fā)生改變，氣體的密度及平均相對(duì)分子質(zhì)量都發(fā)生相應(yīng)的改變，當(dāng)氣體的密度及平均相對(duì)分子質(zhì)量不再改變時(shí)說(shuō)明反應(yīng)達(dá)到平衡，故答案為B。]2．(雙選)對(duì)于可逆反應(yīng)4NH3(g)＋5O2(g)??4NO(g)＋6H2O(g)，下列敘述正確的是(

)A．達(dá)到平衡狀態(tài)時(shí)，4v正(O2)＝5v逆(NO)B．若單位時(shí)間內(nèi)生成xmolNO的同時(shí)消耗xmolNH3，則反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)C．恒容容器中氣體密度不再改變不能說(shuō)明反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)D．化學(xué)反應(yīng)速率關(guān)系：2v正(NH3)＝3v正(H2O)√√AC

[4v正(O2)＝5v逆(NO)，轉(zhuǎn)化成同種物質(zhì)表示的正、逆反應(yīng)速率相等，即達(dá)到平衡狀態(tài)，A項(xiàng)正確；無(wú)論是否達(dá)到平衡狀態(tài)，都存在單位時(shí)間內(nèi)生成xmolNO的同時(shí)消耗xmolNH3，無(wú)法判斷是否達(dá)到平衡狀態(tài)，B項(xiàng)錯(cuò)誤；體積恒定，氣體質(zhì)量始終不變，密度始終不變，不能說(shuō)明反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)，C項(xiàng)正確；根據(jù)反應(yīng)中系數(shù)關(guān)系可知3v正(NH3)＝2v正(H2O)，D項(xiàng)錯(cuò)誤。]

②⑥⑨[解析]對(duì)于反應(yīng)前后氣體分子總數(shù)相等的可逆反應(yīng)，可從化學(xué)反應(yīng)速率、化學(xué)鍵斷裂、物質(zhì)的量濃度、轉(zhuǎn)化率、顏色、溫度等方面判斷反應(yīng)是否達(dá)到平衡狀態(tài)。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：化學(xué)平衡常數(shù)的理解與應(yīng)用t/℃70080083010001200K0.60.91.01.72.61．該反應(yīng)的化學(xué)平衡常數(shù)K的表示式是什么？

2．該反應(yīng)ΔH＞0還是ΔH＜0?提示：ΔH＞0，該反應(yīng)為吸熱反應(yīng)，因?yàn)镵隨溫度升高而增大。3．在800℃時(shí)，發(fā)生上述反應(yīng)，某一時(shí)刻測(cè)得容器內(nèi)各物質(zhì)的濃度：c(CO2)為2mol·L-1、c(H2)為1.5mol·L-1、c(CO)為1mol·L-1、c(H2O)為3mol·L-1，則下一時(shí)刻，反應(yīng)向哪個(gè)方向進(jìn)行？

(2)化學(xué)平衡常數(shù)是指某一具體反應(yīng)的平衡常數(shù)，化學(xué)反應(yīng)方向改變或化學(xué)式前的系數(shù)改變，化學(xué)平衡常數(shù)均發(fā)生改變。舉例如下：化學(xué)方程式平衡常數(shù)表達(dá)式關(guān)系式N2(g)＋3H2(g)??2NH3(g)2NH3(g)??N2(g)＋3H2(g)(3)注意事項(xiàng)①K越大，反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率越高，正反應(yīng)進(jìn)行的程度越大。②K受溫度影響，與反應(yīng)物或反應(yīng)產(chǎn)物的濃度變化無(wú)關(guān)。③催化劑能加快化學(xué)反應(yīng)速率，但對(duì)化學(xué)平衡常數(shù)無(wú)影響。2．化學(xué)平衡常數(shù)的應(yīng)用(1)判斷反應(yīng)進(jìn)行程度的大小。(2)判斷反應(yīng)是否平衡及不平衡時(shí)的反應(yīng)方向。(3)判斷反應(yīng)的熱效應(yīng)。1．(雙選)已知在25℃時(shí)，下列反應(yīng)的平衡常數(shù)如下：①N2(g)＋O2(g)??2NO(g)

K1＝1×10-30②2H2(g)＋O2(g)??2H2O(g)

K2＝2×1081mol-1·L③2CO2(g)??2CO(g)＋O2(g)

K3＝4×10-92mol·L-1

√√

t/℃70080083010001200K1.671.111.000.600.38

√羰基硫(COS)是具有臭雞蛋氣味的無(wú)色氣體，在工業(yè)生產(chǎn)中可用作糧食熏蒸劑，能夠防止某些昆蟲(chóng)、線蟲(chóng)和真菌的危害。羰基硫可由一氧化碳與硫化氫在一定溫度、常壓下催化反應(yīng)制得。在恒容密閉容器中，將CO和H2S混合加熱并達(dá)到下列平衡：CO(g)＋H2S(g)??COS(g)＋H2(g)

K＝0.1，反應(yīng)前CO的物質(zhì)的量為10mol，平衡后CO的物質(zhì)的量為8mol。有關(guān)化學(xué)平衡常數(shù)及平衡轉(zhuǎn)化率的計(jì)算1．反應(yīng)前H2S的物質(zhì)的量是多少？

2．CO的平衡轉(zhuǎn)化率為多少？

3．羰基硫(COS)的產(chǎn)率為多少？

1．明確三個(gè)量及其關(guān)系(1)三個(gè)量：起始量、變化量、平衡量。(2)三個(gè)關(guān)系：①對(duì)于同一反應(yīng)物，起始量－變化量＝平衡量。②對(duì)于同一反應(yīng)產(chǎn)物，起始量＋變化量＝平衡量。③各物質(zhì)的轉(zhuǎn)化量之比等于化學(xué)方程式中各物質(zhì)的化學(xué)式前面的系數(shù)之比。2．掌握一種方法──“三段式”法

mA(g)＋nB(g)??pC(g)＋qD(g)初始濃度/(mol·L-1)

a

b00轉(zhuǎn)化濃度/(mol·L-1)

mx

nx

px

qx平衡濃度/(mol·L-1)

a－mx

b－nx

px

qx

1．在25℃時(shí)，密閉容器中X、Y、Z三種氣體的初始濃度和平衡濃度如下表所示：物質(zhì)XYZ初始濃度/(mol·L-1)0.10.20平衡濃度/(mol·L-1)0.050.050.1下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是(

)A．反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí)，X的轉(zhuǎn)化率為50%B．反應(yīng)可表示為X(g)＋3Y(g)??2Z(g)，其平衡常數(shù)為1600mol-2·L2C．增大壓強(qiáng)，平衡常數(shù)增大D．改變溫度可以改變此反應(yīng)的平衡常數(shù)√

2．將等物質(zhì)的量的CH4和H2O(g)充入1L恒容密閉反應(yīng)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)K＝27mol2·L-2，此時(shí)測(cè)得CO的物質(zhì)的量為0.10mol。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%[教材觀察·思考]1．(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2mol·L-1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(cè)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)是多少？(2)在(1)中溫度下，若SO2(g)的初始濃度增大到3mol·L-1，NO2(g)的初始濃度仍為2mol·L-1，達(dá)到化學(xué)平衡時(shí)各物質(zhì)的濃度分別是多少？[答案]

(1)1(2)c平(SO3)＝c平(NO)＝1.2mol·L-1，c平(SO2)＝1.8mol·L-1，c平(NO2)＝0.8mol·L-12．計(jì)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？

知識(shí)必備

1．(雙選)一定條件下反應(yīng)2AB(g)??A2(g)＋B2(g)達(dá)到平衡狀態(tài)的標(biāo)志是(

)A．單位時(shí)間內(nèi)生成nmolA2，同時(shí)消耗2nmolABB．容器內(nèi)，3種氣體AB、A2、B2共存C．AB的消耗速率等于A2的消耗速率的2倍D．容器中各組分的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)不隨時(shí)間變化學(xué)習(xí)效果隨堂評(píng)估√243題號(hào)1√CD

[該反應(yīng)無(wú)論是否達(dá)到平衡狀態(tài)，都存在單位時(shí)間內(nèi)生成n

molA2，同時(shí)消耗2nmolAB，A項(xiàng)錯(cuò)誤；容器內(nèi)3種氣體AB、A2、B2共存，無(wú)法判斷是否達(dá)到平衡狀態(tài)，B項(xiàng)錯(cuò)誤；AB的消耗速率等于A2的消耗速率的2倍，正、逆反應(yīng)速率相等，此時(shí)達(dá)到平衡狀態(tài)，C項(xiàng)正確；容器中各組分的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)不隨時(shí)間變化，說(shuō)明反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)，D項(xiàng)正確。]243題號(hào)1

23題號(hào)14√

23題號(hào)41√

23題號(hào)414．一定溫度下，在密閉容器中，發(fā)生反應(yīng)：2NO2(g)??2NO(g)＋O2(g)，達(dá)到化學(xué)平衡時(shí)，測(cè)得混合氣中NO2濃度為0.06mol·L-1，O2的濃度為0.12mol·L-1。求：(1)該可逆反應(yīng)的平衡常數(shù)K＝_______________。(2)此時(shí)NO2的轉(zhuǎn)化率為_(kāi)_______。243題號(hào)11.92mol·L-180%

243題號(hào)1

課時(shí)分層作業(yè)(十二)化學(xué)平衡常數(shù)平衡轉(zhuǎn)化率題

題/p>

題

3．在一定條件下，有下列分子數(shù)之比相同的可逆反應(yīng)，其平衡常數(shù)K分別是①H2(g)＋F2(g)??2HF(g)

K＝1047；②H2(g)＋Cl2(g)??2HCl(g)

K＝1017；③H2(g)＋Br2(g)??2HBr(g)

K＝109；④H2(g)＋I(xiàn)2(g)??2HI(g)

K＝1。比較K大小，可知各反應(yīng)的正反應(yīng)進(jìn)行的程度由大到小的順序是(

)A．①②③④

B．④②③①

C．①④③②

D．無(wú)法確定題A

[化學(xué)平衡常數(shù)越大，表示該反應(yīng)的正反應(yīng)進(jìn)行的程度越大，故A正確。]

題

題號(hào)135246879105．對(duì)于如下反應(yīng)，其反應(yīng)過(guò)程的能量變化示意圖如圖：題號(hào)反應(yīng)平衡常數(shù)反應(yīng)熱反應(yīng)①

A(g)??B(g)＋C(g)K1ΔH1反應(yīng)②

B(g)＋C(g)??D(g)K2ΔH2反應(yīng)③

A(g)??D(g)K3ΔH3下列說(shuō)法正確的是(

)A．K3＝K1＋K2B．加催化劑，反應(yīng)①

的反應(yīng)熱降低，反應(yīng)速率加快C．ΔH3＝ΔH1＋ΔH2D．增大壓強(qiáng)，K1減小，K2增大，K3不變題

題/p>

題7．把7molA氣體和5molB氣體混合放入2L密閉容器中，在一定條件下發(fā)生反應(yīng)：3A(g)＋B(g)??2C(s)＋xD(g)，經(jīng)5min達(dá)到平衡，此時(shí)生成2molC，測(cè)得D的平均反應(yīng)速率為0.2mol·L-1·min-1，求：(1)B的轉(zhuǎn)化率為_(kāi)_______。(2)x為_(kāi)____。(3)平衡時(shí)壓強(qiáng)與初始時(shí)壓強(qiáng)之比為_(kāi)____。(4)該溫度下此反應(yīng)的平衡常數(shù)為_(kāi)_____________。題號(hào)1352468791020%2

[解析]把7molA氣體和5molB氣體混合放入2L密閉容器中，在一定條件下發(fā)生反應(yīng)：3A(g)＋B(g)??2C(s)＋xD(g)，經(jīng)5min達(dá)到平衡，此時(shí)生成2molC，測(cè)得D的平均反應(yīng)速率為0.2mol·L-1·min-1，則生成D的物質(zhì)的量為0.2mol·L-1·min-1×2L×5min＝2mol，則可列出三段式：

3A(g)＋B(g)??2C(s)＋xD(g)初始量/mol750

0轉(zhuǎn)化量/mol31

2

2平衡量/mol

4

4

2

2題/p>

題選擇題有一個(gè)或兩個(gè)選項(xiàng)符合題目要求)8．將一定量的硫氫化銨固體置于恒容密閉容器中(固體試樣體積忽略不計(jì))，在恒定溫度下使其達(dá)到分解平衡：NH4HS(s)??NH3(g)＋H2S(g)。下列選項(xiàng)中，不能用來(lái)判斷該反應(yīng)已達(dá)到平衡狀態(tài)的是(

)A．v正(NH3)＝v逆(H2S)B．密閉容器中混合氣體的密度不變C．密閉容器中的壓強(qiáng)不變D．密閉容器中氨的體積分?jǐn)?shù)不變題

題號(hào)135246879109．在10L恒容密閉容器中充入X(g)和Y(g)，發(fā)生反應(yīng)X(g)＋Y(g)??M(g)＋N(g)。題驗(yàn)編號(hào)溫度/℃起始時(shí)物質(zhì)的量/mol平衡時(shí)物質(zhì)的量/moln(X)n(Y)n(M)①7000.400.100.090②8000.100.400.080③8000.200.30a