小中高精品教案試卷PAGEPAGE8制作不易推薦下載第1課時化學平衡常數平衡轉化率學習目標：1.進一步認識化學平衡狀態的特征，能夠描述平衡的建立過程。2.了解化學平衡常數的定義。3.能正確書寫給定反響的平衡常數表達式，并能進行相應的簡單計算。(重點)4.理解化學平衡常數的應用及意義。(難點)[自主預習·探新知]1．化學平衡常數(1)定義：在一定溫度下，當一個可逆反響到達化學平衡狀態時，生成物濃度的系數次冪之積與反響物濃度的系數次冪之積的比值，用符號K表示。(2)表達式以化學反響aA＋bBcC＋dD為例：K＝eq\f([C]c[D]d,[A]a[B]b)，單位：(mol·L－1)(c＋d)－(a＋b)。(3)意義平衡常數的大小反映了化學反響可能進行的程度；平衡常數的數值越大，說明反響可以進行得越完全。(4)影響因素①內因：反響物的本身性質。②外因：反響體系的溫度。(5)應用①判斷反響可能進行的程度。K值＜10－510－5～105＞105反響程度很難進行反響可逆進行完全②判斷反響是否到達平衡狀態。對化學反響aA＋bBcC＋dD的任意狀態有濃度商：Q＝eq\f(ccCcdD,caAcbB)。eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(假設Q＞K，說明反響逆向進行，此時v正＜v逆,假設Q＝K，說明反響到達平衡狀態，此時v正＝v逆,假設Q＜K，說明反響正向進行，此時v正＞v逆))③判斷反響的熱效應。a．升高溫度—eq\b\lc\|\rc\(\a\vs4\al\co1(—K值增大，正反響為吸熱反響,—K值減小，正反響為放熱反響))b．降低溫度—eq\b\lc\|\rc\(\a\vs4\al\co1(—K值增大，正反響為放熱反響,—K值減小，正反響為吸熱反響))2．平衡轉化率(1)表達式對于化學反響aA＋bBcC＋dD，反響物A的平衡轉化率可以表示為α(A)＝eq\f(A的初始濃度－A的平衡濃度,A的初始濃度)×100%＝eq\f(c0A－[A],c0A)×100%＝eq\f(ΔcA,c0A)×100%。(2)規律①同一反響的不同反響物，其轉化率可能不同；當按照反響系數之比投入反響物時，反響物轉化率相同。②多種反響物參加反響時，提高一種反響物的濃度，可以提高其他反響物的轉化率，而該反響物本身的轉化率會降低。[根底自測]1．判斷對錯(對的在括號內打“√〞，錯的在括號內打“×〞。)(1)在任何條件下，化學平衡常數都是一個恒定值。()(2)改變反響物濃度或反響產物濃度都會改變平衡常數K。()(3)平衡常數K既與溫度、反響物本身的性質有關，也與反響物濃度、壓強有關。()(4)從平衡常數K的大小可以推斷一個反響進行的程度。()(5)N2＋3H22NH3和eq\f(1,2)N2＋eq\f(3,2)H2NH3的平衡常數表達式相同。()[提示](1)×不同溫度下，化學平衡常數不同。(2)×平衡常數只受溫度的影響。(3)×平衡常數與濃度、壓強無關。(4)√(5)×化學平衡常數表達式與方程式的系數有關。2．以下數據是一些反響的平衡常數的數值，表示反響物轉化率最大的是()【導學號：41722075】A．K＝1B．K＝10－1C．K＝1010D．K＝10－10C[K值越大說明正反響程度越大，反響物轉化率越大。]3．在恒溫恒容下，當反響容器內總壓強不隨時間變化時，以下可逆反響一定到達平衡的是()A．A(g)＋B(g)C(g)B．A(g)＋2B(g)3C(g)C．A(g)＋B(g)C(g)＋D(g)D．以上都到達平衡A[在恒溫恒容下，對于反響前后氣體系數不相等的反響，當反響容器內總壓強不變時，可逆反響到達平衡。][合作探究·攻重難]化學平衡狀態的判斷在恒溫恒容條件下，三個容器內分別發生如下反響：容器反響①N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)②H2(g)＋I2(g)2HI(g)③Ni(s)＋H2O(g)NiO(s)＋H2(g)[思考交流]1．當容器中氣體的密度不變時，上述哪個可逆反響到達平衡狀態？[提示]反響③。2．當容器中氣體的壓強不變時，上述哪個可逆反響到達平衡狀態？[提示]反響①。3．當容器中氣體的平均相對分子質量不變時，上述哪個可逆反響到達平衡狀態？[提示]反響①③。[對點訓練]1．在1L定容的密閉容器中，可以證明可逆反響N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)已到達平衡狀態的是()A．c(N2)∶c(H2)∶c(NH3)＝1∶3∶2B．一個N≡N鍵斷裂的同時，有3個H—H鍵生成C．其他條件不變時，混合氣體的密度不再改變D．2v正(N2)＝3v逆(NH3)B[A項，c(N2)∶c(H2)∶c(NH3)＝1∶3∶2不能說明各物質的濃度不變，因而不能說明反響到達平衡，錯誤；B項，一個N≡N鍵斷裂的同時，有3個H—H鍵生成，能說明正、逆反響速率相等，正確；C項，混合氣體的密度不再改變，不能說明到達反響平衡，錯誤；D項，2v正(N2)＝v逆(NH3)時，正、逆反響速率才相等，才到達平衡，錯誤。]2．一定溫度下，反響N2O4(g)2NO2(g)的焓變為ΔH。現將1molN2O4充入一恒壓密閉容器中，以下示意圖能說明反響到達平衡狀態的是()A．①②B．②④C．③④D．①④D[因反響容器保持恒壓，且反響前后氣體分子數不相等，所以到達平衡前容器體積隨反響進行而不斷變化，結合ρ＝m/V可知，假設氣體密度不再變化，說明容器體積不再變化，即氣體的物質的量不再變化，反響到達平衡狀態，①符合題意；無論是否到達平衡，反響的ΔH都不變，②不符合題意；反響開始時，參加1molN2O4，隨著反響的進行，N2O4的濃度逐漸變小，故v正(N2O4)逐漸變小，直至到達平衡，而圖像與之不符，③不符合題意；N2O4的轉化率不再變化，說明N2O4的物質的量不再變化，反響到達平衡狀態，④符合題意。綜上所述，D項正確。]判斷平衡狀態的方法——“逆向相等，變量不變〞(1)“逆向相等〞：反響速率必須一個是正反響的速率，一個是逆反響的速率，且經過換算后同一種物質的減少速率和生成速率相等。(2)“變量不變〞：如果一個量是隨反響進行而改變的，當不變時為平衡狀態；一個隨反響的進行保持不變的量，不能作為是否是平衡狀態的判斷依據。化學平衡常數與轉化率的計算相同溫度下，在體積為1L的兩個恒容密閉容器中發生可逆反響：N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)ΔH＝－92.4kJ·mol－1實驗測得起始、平衡時的有關數據如下表：編號起始時各物質物質的量/mol平衡時反響中的能量變化N2H2NH3①130放出熱量akJ②230放出熱量bkJ[思考交流]1．容器①中反響物N2的轉化率是多少？[提示]1molN2完全反響時放出的熱量為92.4kJ，①中反響物N2的轉化率為a/92.4。2．容器①中反響的化學平衡常數的計算式如何表示？[提示]N2＋3H22NH3初始濃度(mol·L－1)130轉化濃度(mol·L－1)a/92.43a/92.42a/92.4平衡濃度(mol·L－1)1－a/92.43－3a/92.42a/92.4K＝eq\f([NH3]2,[N2][H2]3)＝eq\f(2a/92.42,1－a/92.43－3a/92.43)3．兩個容器中合成氨反響的平衡常數有什么關系？[提示]相等。4．比擬兩個容器中N2、H2的轉化率的大小。[提示]N2的轉化率：①>②H2的轉化率：②>①。5．化學平衡常數與平衡轉化率有何關系？[提示]平衡常數和平衡轉化率都可以表示可逆反響進行的程度，但是平衡轉化率隨著反響物初始濃度的不同而變化，而平衡常數卻不受影響，因此平衡常數更能反映出其本質。平衡常數與平衡轉化率之間是可以相互求算的。[對點訓練]1．在一定溫度下的密閉容器中，參加1molCO和1molH2O發生反響CO(g)＋H2O(g)CO2(g)＋H2(g)，到達平衡時測得n(H2)＝0.5mol，以下說法不正確的是()【導學號：41722076】A．在該溫度下，反響的平衡常數K＝1B．平衡常數與反響溫度無關C．CO的平衡轉化率為50%D．平衡時n(H2O)＝0.5molB[CO(g)＋H2O(g)CO2(g)＋H2(g)起始/mol1100轉化/mol0.50.50.50.5平衡/mol0.50.50.50.5由方程式及以上數據判斷可得，A、C、D項正確。平衡常數與反響溫度有關，B項錯誤。]2．X、Y、Z為三種氣體，把amolX和bmolY充入一密閉容器中，發生反響X(g)＋2Y(g)2Z(g)。到達平衡時，假設三者的物質的量滿足n(X)＋n(Y)＝n(Z)，那么Y的轉化率為()A．[(a＋b)/5]×100%B．[2(a＋b)/(5b)]×100%C．[2(a＋b)/5]×100%D．[(a＋b)/(5b)]×100%B[設參加反響的Y的物質的量為nmol，那么X(g)＋2Y(g)2Z(g)起始/molab0平衡/mola－n/2b－nn由于平衡時n(X)＋n(Y)＝n(Z)，那么有(a－n/2)＋(b－n)＝n，解得n＝2(a＋b)/5，所以Y的轉化率為[2(a＋b)/5]/b×100%＝[2(a＋b)/(5b)]×100%。]3．25℃時，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XYZ初始濃度/(mol·L－1)0.10.20.0平衡濃度/(mol·L－1)0.050.050.1以下說法錯誤的是()【導學號：41722077】A．反響到達平衡時，X的轉化率為50%B．該反響可表示為X(g)＋3Y(g)2Z(g)，其平衡常數為1600(mol·L－1)－2C．增大壓強，平衡常數增大D．改變溫度可以改變該反響的平衡常數C[X的濃度變化了0.05mol·L－1，所以到達化學平衡時，X的轉化率為0.05mol·L－1÷0.1mol·L－1×100%＝50%，A項正確；Y的濃度變化了0.15mol·L－1，Z的濃度變化了0.1mol·L－1，故該反響的化學方程式為X(g)＋3Y(g)2Z(g)，其平衡常數K＝eq\f([Z]2,[X][Y]3)＝eq\f(0.1mol·L－12,0.05mol·L－1×0.05mol·L－13)＝1600(mol·L－1)－2，B項正確；對于一個確定的可逆反響，平衡常數與濃度、壓強無關，只與溫度有關，故C項錯誤，D項正確。][教師備選]某硫酸廠的根本反響是：2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g)，現將0.05molSO2(g)和0.03molO2注入體積為1.0L的密閉容器中，并置于某較高溫度的恒溫環境中，達化學平衡后，測得反響器中有0.04molSO3(g)，求：(1)該溫度下反響的平衡常數？(2)SO2、O2的平衡轉化率？[解析]2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g)初始濃度/mol·L－10.050.030濃度變化/mol·L－10.040.020.04平衡濃度/mol·L－10.010.010.04(1)K＝eq\f([SO3]2,[SO2]2[O2])＝eq\f(0.04mol·L－12,0.01mol·L－12×0.01mol·L－1)＝1600(mol·L－1)－1(2)α(SO2)＝eq\f(c0SO2－[SO2],c0SO2)×100%＝eq\f(0.05mol·L－1－0.01mol·L－1,0.05mol·L－1)×100%＝80%α(O2)＝eq\f(c0O2－[O2],c0O2)×100%＝eq\f(0.03mol·L－1－0.01mol·L－1,0.03mol·L－1)×100%≈66.7%[答案](1)1600(mol·L－1)－1(2)80%66.7%有關化學平衡計算的解題模板(1)模式——三段式mA(g)＋nB(g)pC(g)＋qD(g)起始量(mol·L－1)ab00轉化量(mol·L－1)mxnxpxqx平衡量(mol·L－1)a－mxb－nxpxqx(2)物質濃度的變化關系①反響物：平衡濃度＝初始濃度－轉化濃度；②反響產物：平衡濃度＝初始濃度＋轉化濃度；③轉化濃度之比等于化學方程式中各物質系數之比。[當堂達標·固雙基]1．一定條件下，反響2NO(g)＋O2(g)2NO2(g)在容積不變的密閉容器中發生，以下對該反響到達平衡狀態的標志的描述中錯誤的是()A．混合氣體的總分子數不再變化B．混合氣體的顏色不再變化C．容器的總壓強不再變化D．混合氣體的總質量不再變化D[該反響為氣體分子數改變的反響，恒容條件下，該可逆反響在建立平衡的過程中會有壓強的改變、氣體總分子數的改變、顏色的改變，一旦這些可變量不變了，那么證明反響到達平衡了，而混合氣體的總質量在任何情況下都不發生變化。]2．一定溫度下，反響：①H2(g)＋S(s)H2S(g)K1，②S(s)＋O2(g)SO2(g)K2，那么相同溫度下，反響H2(g)＋SO2(g)H2S(g)＋O2(g)的平衡常數K等于()【導學號：41722078】A．K1＋K2B．K1－K2C．K1·K2D．eq\f(K1,K2)D[由①－②可得反響H2(g)＋SO2(g)H2S(g)＋O2(g)，K1＝eq\f([H2S],[H2])，K2＝eq\f([SO2],[O2])，K＝eq\f([O2][H2S],[H2][SO2])，所以K＝eq\f(K1,K2)。][教師備選]1000K下，反響C(s)＋2H2(g)CH4(g)的平衡常數K＝8.28×107(mol·L－1)－1。當各氣體的物質的量濃度分別為H2：0.7mol·L－1，CH4：0.2mol·L－1時，上述反響()A．正向進行B．逆向進行C．到達平衡D．無法確定A[Q＝eq\f(0.2mol·L－1,0.7mol·L－12)＝0