2022年新教材高中化学 专题2 化学反应速率与化学平衡 2.2 化学平衡状态 化学平衡常数学案 苏教版选择性必修1.docx
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1、第2课时化学平衡状态化学平衡常数课程目标1了解化学平衡的建立过程。2掌握化学平衡的特征。3理解化学平衡常数的含义、会书写平衡常数表达式。4能利用化学平衡常数判断可逆反应是否达到平衡状态及简单计算。图说考点基 础 知 识自学思记尝试新知预习一、化学平衡状态1化学平衡的建立在一定条件下,把某一可逆反应的反应物加入固定容积的密闭容器中。反应过程如下:以上过程可用下图表示:2化学平衡状态当外界条件不变时,可逆反应进行到一定程度,反应物和生成物的不再随时间而发生变化。3化学平衡的特征二、化学平衡常数1概念在一定温度下,当一个可逆反应达到时,浓度幂之积与浓度幂之积的比值是一个常数,这个常数就是该反应的化学
2、平衡常数。2表达式对于可逆反应:aAbBcCdD:K。3特点K只受影响,与反应物或生成物的无关。4意义K值越大,正向反应进行的程度越大,反应物转化率越大;反之,转化率就越小。一般地说,当K时,该反应进行得就基本完全了。三、平衡转化率1概念:平衡时已转化了的的量与转化前该反应物的量之比2表达式:a100%对于可逆反应aAbBcCdD(A)100%100%3特点:一个确定的可逆反应在一定温度时平衡常数一定,但反应物的因反应物的投料比不同而不同。即时性自测1判断正误,正确的打“”,错误的打“”(1)化学平衡状态时,反应中物质的转化达到了限度。()(2)所有的化学反应,均存在化学平衡状态。()(3)可
3、逆反应中反应物转化率一定小于100%。()(4)达到平衡时,v正v逆0。()(5)反应物、生成物都必须出现在化学平衡常数表达式中。()(6)通常K越大,反应进行程度越大。()2在一定条件下,将0.3 mol CO2和0.2 mol H2通入2 L密闭容器中,进行反应:CO(g)H2O(g)CO2(g)H2(g)。下列关于该反应建立平衡的说法正确的是()A反应刚开始时,生成物浓度最大,正反应速率最小B随着反应的进行,反应物浓度逐渐减小,正反应速率逐渐增大C达到平衡状态时反应体系中CO2的浓度为0 molLlD该反应建立平衡过程中vt(时间)图像为3一定条件下,在恒容密闭容器中,下列能表示反应X(
4、g)2Y(g)2Z(g)一定达到化学平衡状态的是()X、Y、Z的物质的量之比为122X、Y、Z的浓度不再发生变化容器中的压强不再发生变化单位时间内生成n mol Z,同时生成2n mol YA BC D4对于3Fe(s)4H2O(g)Fe3O4(s)4H2(g),反应的化学平衡常数的表达式为()AK BKCK DK5用氮化硅陶瓷代替金属制造发动机的耐热部件,能大幅度提高发动机的热效率。工业上用化学气相沉积法制备氮化硅,其反应如下:3SiCl4(g)2N2(g)6H2(g)Si3N4(s)12HCl(g)H0。一定条件下,在恒容密闭容器中发生上述反应,能说明反应达到化学平衡状态的是()A3v正(
5、N2)v正(H2)Bv正(HCl)4v正(SiCl4)C混合气体的密度保持不变Dc(N2)c(H2)c(HCl)1366高炉炼铁时发生的基本反应之一为FeO(s)CO(g)Fe(s)CO2(g)H0(1)该反应的平衡常数表达式为K。(2)已知1 100 时K0.263。温度升高,化学平衡移动后达到新的平衡,高炉内CO2和CO的体积比值(填“增大”“减小”或“不变”,下同),平衡常数K。(3)1 100 时测得高炉中c(CO2)0.025 molL1,c(CO)0.1 molL1,在这种情况下,该反应(填“是”或“否”)处于平衡状态,此时化学反应速率v正v逆(填“”“”或“”)。技 能 素 养合
6、作探究分享提升点一化学平衡状态的判断例1可逆反应:2NO22NOO2在恒容的密闭容器中进行,达到平衡状态的标志是()单位时间内生成n mol O2的同时生成2n mol NO2单位时间内生成n mol O2的同时生成2n mol NO用NO2、NO、O2表示的反应速率的比为221的状态混合气体的颜色不再改变的状态混合气体的密度不再改变的状态混合气体的压强不再改变的状态混合气体的平均相对分子质量不再改变的状态A BC D全部化学平衡概念中的“V正V逆”是针对同一种物质,即该物质的生成与消耗速率是相等的。提升1在两个恒容密闭容器中进行下列两个可逆反应:(甲)C(s)H2O(g)CO(g)H2(g)
7、;(乙)CO(g)H2O(g)CO2(g)H2(g)。现有下列状态:混合气体的平均相对分子质量不再改变恒温时,气体的压强不再改变各气体组分浓度相等断裂氢氧键的速率为断裂氢氢键速率的2倍混合气体的密度保持不变单位时间内,消耗水蒸气的质量与生成氢气的质量之比为91同一时间内,消耗水蒸气的物质的量等于消耗氢气的物质的量。其中能表明(甲)、(乙)容器中的反应都达到平衡状态的是()A BC D状元随笔利用相关物质的一些物理量来判断化学反应是否达到平衡时,该“量”一定是“变量”,当“变量”不变时,才说明达到平衡状态。关键能力化学平衡状态的判断依据例析以反应mA(g)nB(g)pC(g)qD(g)为例进行说
8、明可能的情况举例是否已达平衡体系中各成分的含量各物质的物质的量或各物质的物质的量分数一定是各物质的质量或各物质的质量分数一定是各气体的体积或体积分数一定是总体积、总压强或总物质的量一定不一定正、逆反应速率的关系在单位时间内消耗了m mol A,同时生成了m mol A是在单位时间内消耗了n mol B,同时消耗了p mol C是v(A)v(B)v(C)c(D)mnpq不一定压强mnpq时,总压强不变(其他条件一定)是mnpq时,总压强不变(其他条件一定)不一定混合气体的平均相对分子质量当mnpq时,r不变是当mnpq时,r不变不一定气体的密度密度不变不一定颜色反应体系内有色物质的颜色保持不变是
9、温度绝热体系内温度不变是状元随笔绝热体系指与外界没有热交换,容器内温度随反应进行程度而变化。提升点二化学平衡常数及应用例2硫酸生产中,SO2催化氧化生成SO3:2SO2(g)O2(g)2SO3(g)H”“”或“”)K(B)。状元随笔化学平衡常数只与温度有关,温度不变,平衡常数就不变。提升2()已知在448 时,反应H2(g)I2(g)2HI(g)的平衡常数K1为49,则该温度下反应2HI(g)H2(g)I2(g)的平衡常数K2为;反应H2(g)I2(g)HI(g)的平衡常数K3为。()在一定体积的密闭容器中进行如下化学反应:CO2(g)H2(g)CO(g)H2O(g),其化学平衡常数(K)和温
10、度(t)的关系如下表所示:t/7008008301 0001 200K0.60.91.01.72.6回答下列问题:(1)该反应的化学平衡常数表达式为K。(2)能判断该反应达到化学平衡状态的依据是。A容器中压强不变B混合气体中c(CO)不变Cv正(H2)v逆(H2O)Dc(CO2)c(CO)(3)某温度下,平衡浓度符合下式:c(CO2)c(H2)c(CO)c(H2O),试判断此时的温度为 。(4)在800 时,发生上述反应,某一时刻测得容器内各物质的浓度分别为c(CO2)为2 molL1,c(H2)为1.5 molL1,c(CO)为1 molL1,c(H2O)为3 molL1,则下一时刻,反应将
11、(填“正向”或“逆向”)进行。状元随笔化学平衡常数是指某一具体反应的平衡常数,即确定系数的化学反应的平衡常数,方程式的计量数等倍扩大或缩小,尽管是同一反应,平衡常数也会改变。关键能力化学平衡常数“三点”应用1判断反应进行的程度K值越大,说明平衡体系中生成物所占的比例越大,正反应进行的程度越大,即该反应进行得越完全,反应物转化率越大;反之,就越不完全,转化率就越小。2计算转化率依据起始浓度(或平衡浓度)和平衡常数可以计算平衡浓度(或起始浓度),从而计算反应物的转化率。3判断平衡移动方向对于可逆反应mA(g)nB(g)pC(g)qD(g),在一定的温度下的任意时刻,浓度商(Q)表达式为:Q。浓度商
12、与平衡常数有如下关系:当QK时,反应处于平衡状态,v正v逆;当Qv逆;当QK时,反应向逆反应方向进行,v正0,请回答下列问题:(1)在某温度下,反应物的起始浓度分别为:c(M)1 molL1,c(N)2.4 molL1;达到平衡后,M的转化率为60%,此时N的转化率为;(2)若反应温度升高,M的转化率(填“增大”“减小”或“不变”);(3)若反应温度不变,反应物的起始浓度分别为:c(M)4 molL1,c(N)a molL1;达到平衡后,c(P)2 molL1,a;(4)若反应温度不变,反应物的起始浓度为:c(M)c(N)b molL1,达到平衡后,M的转化率为。关键能力应用“三段式”法解化学
13、平衡计算类题1化学平衡的计算一般涉及化学平衡常数、各组分的物质的量、浓度、转化率、百分含量等,通过写出化学方程式,先列出相关量(起始量、转化量、平衡量),然后根据已知条件建立关系式进行解题。2可按下列步骤建立模式,确定关系式进行计算。如可逆反应mA(g)nB(g)pC(g)qD(g),在体积为V L的恒容密闭容器中,反应物A、B的初始加入量分别为a mol、b mol,达到化学平衡时,设A物质转化的物质的量为mx mol。(1)模式mA(g)nB(g)pC(g)qD(g)起始量/mol a b 0 0转化量/mol mx nx px qx平衡量/mol amx bnx px qx对于反应物:n
14、(平)n(始)n(转)对于生成物:n(平)n(始)n(转)则有平衡常数K。平衡时A的物质的量浓度:c(A) molL1。平衡时A的转化率:(A)100%,A、B的转化率之比为(A)(B)。平衡时A的体积分数:(A)100%。平衡时和开始时的压强比:。混合气体的密度:(混) gL1。平衡时混合气体的平均摩尔质量: gmol1。(2)基本步骤确定反应物和生成物的初始加入量;确定反应过程的转化量;确定平衡量。形成性自评1反应N2(g)3H2(g)2NH3(g)在密闭容器中进行一段时间后,达到平衡状态。下列说法正确的是()AN2、H2不再化合BN2、H2、NH3的浓度不再变化CN2、H2、NH3的质量
15、相等D改变条件,N2、H2、NH3的浓度也不再变化2一定温度下在恒容的容器中发生如下反应:A(s)2B(g)C(g)D(g),当下列物理量不发生变化时,能表明该反应已达到平衡状态的是()混合气体的密度混合气体的压强混合气体的总物质的量B的物质的量浓度A B仅C D仅3某温度下,反应SO2(g)O2(g)SO3(g)的平衡常数K150,在相同温度下,反应2SO3(g)2SO2(g)O2(g)的平衡常数K2为()A2 500 B100C4104 D21024在密闭容器中,给一氧化碳和水蒸气的气体混合物加热发生反应:CO(g)H2O(g)H2(g)CO2(g)。在500 时,平衡常数K9。若反应开始
16、时,一氧化碳和水蒸气的浓度都是0.02 mol/L,则在此条件下CO的转化率为()A25% B50%C75% D80% 5下列关于平衡常数K的说法中,正确的是()A在任何条件下,化学平衡常数K都是一个恒定值B平衡常数K只与温度有关,与反应物的浓度、压强无关C从平衡常数K的大小不能推断一个反应进行的程度D对于可逆反应C(s)H2O(g)CO(g)H2(g)在一定温度下达到平衡时,其平衡常数表达式为K6698 K时,向某体积为V的密闭容器中充入2 mol H2(g)和2 mol I2(g),发生反应:H2(g)I2(g)2HI(g)H26.5 kJmol1,测得各物质的物质的量浓度与时间的变化关系
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