专题2.3.3化学平衡常数及相关计算(导学案+教学案+测+练)-2017-2018学年高二化学同步精品课堂(选修4)

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名称 专题2.3.3化学平衡常数及相关计算(导学案+教学案+测+练)-2017-2018学年高二化学同步精品课堂(选修4)
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资源类型 教案
版本资源 人教版(新课程标准)
科目 化学
更新时间 2017-10-07 21:49:45

文档简介

1.下列关于化学平衡常数的说法中,正确的是(

A.在任何条件下,化学平衡常数都是一个定值
B.当改变反应物的浓度时,化学平衡常数会发生改变
C.化学平衡常数K与温度、反应物浓度、体系的压强都有关
D.化学平衡常数K可以推断一个可逆反应进行的程度
2.在密闭容器中,给一氧化碳和水蒸气的气体混合物加热,在催化剂存在下发生反应:CO(g)+H2O(g)H2(g)+CO2(g)。在500
℃时,平衡常数K=9。若反应开始时,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(

A.25%
B.50%
C.75%
D.80%
3.在25℃时,密闭容器中X、Y、Z三种气体的初始浓度和平衡浓度如下表:
物质
X
Y
Z
初始浓度/mol·L-1
0.1
0.2
0
平衡浓度/mol·L-1
0.05
0.05
0.1
下列说法错误的是(

A.反应达到平衡时,X的转化率为50%
B.反应可表示为X+3Y2Z,其平衡常数为1600
C.改变温度可以改变此反应的平衡常数
D.增大压强使平衡向生成Z的方向移动,平衡常数增大
4.羰基硫(COS)可作为一种粮食熏蒸剂,能防止某些昆虫、线虫和真菌的危害。在恒容密闭容器中,将CO和H2S混合加热并达到下列平衡:CO(g)+H2S(g)
COS(g)+H2(g)
K=0.1反应前CO物质的量为10
mol,平衡后CO物质的量为8
mol。下列说法正确的是
A.升高温度,H2S浓度增加,表明该反应是吸热反应
B.通入CO后,正反应速率逐渐增大
C.CO的平衡转化率为80%
D.反应前H2S物质的量为7
mol
5.加热N2O5,依次发生的分解反应为①N2O5(g)N2O3(g)+O2(g)
②N2O3(g)N2O(g)+
O2(g);在2
L密闭容器中充入8
mol
N2O5,加热到t
℃,达到平衡状态后O2为9
mol,N2O3为3.4
mol。则t
℃时反应①的平衡常数为(
)
A.10.7
B.8.5
C.9.6
D.10.2
6.一定条件下,将3molA和1molB两种气体混合于固定容积为2L的密闭容器中,发生如下反应:3A(g)+B(g)
xC(g)+2D(s)。2min末该反应达到平衡,生成0.8molD,并测得C的浓度为0.2mol/L。下列判断正确的
A.从开始到平衡A的平均反应速率为0.3mol/(Ls)
B.从开始到平衡B的转化率为60%
C.此反应的化学平衡常数表达式
D.若混合气体的密度不再改变时,该反应一定达到平衡状态
7.只改变一个影响因素,平衡常数K与化学平衡移动的关系叙述错误的是(

A.K值不变,平衡可能移动
B.K值变化,平衡一定移动
C.平衡移动,K值可能不变
D.平衡移动,K值一定变化
8.将固体NH4I置于密闭容器中,在一定温度下发生下列反应:
①NH4I(s)NH3(g)+HI(g);②2HI(g)H2(g)+I2(g)达到平衡时,c(H2)
=0.5mol·L-1,c(HI)=5mol·L-1,则此温度下反应①的平衡常数为
A.36
B.30
C.25
D.20
9.一定条件下,将3molA和1molB两种气体混合于固定容积为2L的密闭容器中,发生如下反应:3A(g)+B(g)
xC(g)+2D(s)。2min末该反应达到平衡,生成0.8molD,并测得C的浓度为0.4mol/L。下列判断正确的是(

A.x
=1
B.A的平均反应速率为0.3mol/(L·s)
C.B的转化率为60%
D.若混合气体的密度不再改变时,该反应一定达到平衡状态
10.
己知反应A(g)+B(g)
C(g)+D(g)的平衡常数K值与温度的关系如下表所示.830℃时,向一个2L的密闭容器中充入0.20molA和0.80molB,4s内v(A)=0.005
mol·L-1·S-1.
下列说法正确的是(
)
温度/℃
700
830
1200
K值
1.7
1.0
0.4
A.4s时,c(B)为0.76
mol·L-1
B.830℃到平衡时,A的转化率为80%
C.达平衡时,升高温度,平衡正向移动
D.1200
℃时反应C(g)+D(g)
A(g)
+B(g)的平衡常数的值为0.4
11.恒温下,将a
molN2与b
molH2的混合气体通入一个固定容积的密闭容器中,发生如下反应:N2
(g)+3
H2
(g)
2NH3(g)若反应达平衡过程中某时刻t时,N1(N2)=13mol,N1(NH3)=6mol计算a的值和此时N2的转化率
12.吸热反应N2(g)+O2(g)2NO(g),在2000℃时K=6.2×10-4。2000℃时,向10L密闭容器中放入3×10-3molNO、2.50×10-1molN2和4.00×10-2molO2。
通过计算回答:
(1)此反应的初始状态是否为化学平衡状态?
(2)若非化学平衡状态,反应将向哪个方向进行以达到化学平衡状态?(测试时间:30分钟
满分
100分)
姓名:
班级:
得分:
一、选择题(本题包括10小题,每小题6分,共60分)
1.对于处于化学平衡状态的反应C(s)
+
H2O(g)CO(g)
+
H2(g)
△H>0,既要提高反应速率又要提高H2O的转化率,下列措施中可行的是(

A.增大H2O(g)的浓度
B.降低压强
C.升温
D.使用合适的催化剂
【答案】C
【解析】A、增大H2O(g)的浓度
,化学反应速率加快,但H2O的转化率降低,错误;B、降低压强,化学反应速率变慢,错误;C、升温,化学反应速率加快,该反应为吸热反应,平衡正向移动,H2O的转化率提高,正确;D、使用合适的催化剂,化学反应速率加快,但平衡不移动,H2O的转化率不变,错误。
2.下列关于平衡常数K的说法中,正确的是
A.在任何条件下,化学平衡常数是一个恒定值
B.改变反应物浓度或生成物浓度都会改变平衡常数K
C.平衡常数K只与温度有关,与反应浓度、压强无关
D.从平衡常数K的大小不能推断一个反应进行的程度
【答案】C
3.将一定量的SO2(g)和O2(g)分别通入体积为2L的恒容密闭容器中,在不同温度下进行反应:2
SO2(g)+
O2(g)2SO3(g)
△H<0。得到如表中的两组数据:
实验编号
温度/℃
平衡常数/mol-1·L
起始量/mol
平衡量/mol
达到平衡所需时间/min
SO2
O2
SO2
O2
1
T1
K1
4
2
x
0.8
6
2
T2
K2
4
2
0.4
y
t
下列说法不正确的是(

A.实验1在前6min的平均反应速率υ(SO2)=0.2
mol·L-1·min-1
B.T1、T2的关系:T1

T2
C.K1、K2的关系:K2>K1
D.x=
1.6,y=0.2
,t<6
【答案】D
平衡向着逆向移动,则反应物浓度增大、生成物浓度减小,平衡常数越小,所以平衡常数K2>K1,故C正确;D.根据分析可知,x=1.6,y=0.2;由于温度T1>T2,温度越低,反应速率越慢,则得达到平衡状态的时间越长,所以t>6,故D错误;故选D。
4.丁列三个化学反应的平衡常数(K1、K2、K3)与温度的关系分别如下表所示
下列说法正确的悬
A.△H1<0,△H2>0
B.反应①②③的反应热满足关系:△H2-△H1=△H3
C.反应①②③的平衡常数满足关系;K1·K2=K3
D.要使反应③在一定条件下建立的平衡向正反应方向移动,可采取升温措施
【答案】B
【解析】A.由表格数据可知,升高温度时K1增大、K2减小,则△H1>0,△H2<0,故A错误;B.由盖斯定律可知,②-①得到③,则焓变为△H2-△H1=△H3,故B正确;C.K为指数关系,结合②-①得到③可知,=K3,故C错误;D.由随温度升高而减小可知,反应③为放热反应,则向正反应方向移动,可采取降温措施,故D错误;故选B。
5.对于反应C(s)+H2O(g)
CO(g)+H2(g)
;ΔH
>0,下列有关说法正确的是
A.平衡常数表达式为
B.增大体系压强,平衡常数K不发生变化
C.升高体系温度,平衡常数K减小
D.增加C(s)的量,平衡正向移动
【答案】B
6.工业上常利用CO与SO2反应生成固态S单质和CO2,从而消除这两种气体对大气的污染:
2CO(g)+SO2(g)2CO2(g)+S(s)
ΔH=-a
kJ/mol(a>0),下列叙述正确的是
A.该反应的平衡常数表达式为
B.若反应开始时投入2
mol
CO,则达平衡时,放出热量为a
kJ
C.增大压强或升高温度都可以加快化学反应速率并提高SO2的转化率
D.若单位时间内生成2
mol
CO2,同时消耗1
mol
SO2,则说明反应达到平衡状态
【答案】A
【解析】A.反应2CO(g)+SO2(g)2CO2(g)+S(s)△H=-a
kJ mol-1(a>0)的平衡常数,故A正确;B.可逆反应不能进行彻底,2
mol
CO不能完全反应,放出的热量小于aKJ,故B错误;C.2CO(g)+SO2(g)2CO2(g)+S(s)△H=-a
kJ mol-1(a>0),正反应放热,是一个气体体积减小的反应,升温,平衡左移,SO2的转化率减小,故C错误;D.任何状态,生成2
molCO2的同时,消耗1mol
SO2,不能说明达到平衡状态,故D错误;故选A。
7.在25℃时,密闭容器中X、Y、Z三种气体的初始浓度和平衡浓度如下表:
物质
X
Y
Z
初始浓度/mol L﹣1
0.1
0.2
0
平衡浓度/mol L﹣1
0.05
0.05
0.1
下列说法错误的是(  )
A.反应达到平衡时,X的转化率为50﹪
B.反应可表示为X+3Y2Z
C.改变温度可以改变此反应的平衡常数
D.增大压强使平衡向生成Z的方向移动,平衡常数增大
【答案】D
8.化学平衡常数可以用
K
来表示,下列关于
K
的说法中正确的是(
)
A.K
越大,反应物的转化率越小
B.K
与温度一定有关
C.K
与生成物的浓度一定有关
D.K
与反应物的浓度一定有关
【答案】B
【解析】A.K
越大,反应物的转化率不一定越小,A错误;B.K
与温度一定有关系,B正确;C.K
只与温度和化学计量数有关系,C错误;D.K
只与温度和化学计量数有关系,D错误,答案选B。
9.可逆反应A(s)+B(g)2C(g)
△Hw.w.w.k.s.5.u.c.o.mlt;0在密闭容器中达到平衡后,改变条件,能使B转化率提高的是(

A.保持温度不变,减小压强
B.保持恒温恒容,充入氦气
C.其它条件不变时,升高温度
D.其它条件不变时,加入少量A
【答案】A
【解析】A.正反应是放热的体积增大的可逆反应,保持温度不变,减小压强平衡正向移动,转化率提高,A正确;B.保持恒温恒容,充入氦气,平衡不移动,转化率不变,B错误;C.其它条件不变时,升高温度平衡逆向移动,转化率降低,C错误;D.其它条件不变时,加入少量A,A是固体,平衡不移动,转化率不变,D错误,答案选A。
10.在25℃时,密闭容器中X、Y、Z三种气体的初始浓度和平衡浓度如下表:
物质
X
Y
Z
初始浓度/mol·L-1
0.1
0.2
0
平衡浓度/mol·L-1
0.05
0.05
0.1
下列说法错误的是
A.反应达到平衡时,X的转化率为50%
B.反应可表示为X+3Y2Z,其平衡常数为1600
C.增大X浓度使平衡向生成Z的方向移动,平衡常数增大
D.改变温度可以改变此反应的平衡常数
【答案】C
二、非选择题(本题包括3小题,共40分)
11.某温度下,将H2(g)和I2(g)各1
mol的气态混合物充入2
L的密闭容器中,充分反应,5
min后达到平衡,测得c(HI)=0.2
mol/L。
(1)计算从反应开始至达到平衡,用H2(g)表示的反应速率。
(2)求该反应的平衡常数。
(3)保持温度不变,若向上述容器中充入H2(g)和I2(g)各2
mol,求达到平衡时I2(g)的物质的量浓度。
【答案】(1)0.02mol/(L·min)。(2)0.25。(3)0.
8mol/L
【解析】
试题分析:由题意可知
H2(g)
+
I2(g)2HI(g)
起始浓度(mol/L)
0.5
0.5
0
转化浓度(mol/L)
0.1
0.1
0.2
平衡浓度(mol/L)
0.4
0.4
0.2
(1)从反应开始至达到平衡,用H2(g)表示的反应速率=0.1mol/L÷5min=0.02mol/(L·min)。
(2)该反应的平衡常数K===0.25。
12.现有反应:CO(g)+
H2O(g)
CO2(g)+
H2(g)
△H﹤0,在850℃时,平衡常数K=1。现在850℃时,向2L的密闭容器中充入CO、H2O(g)各4mol,试回答下列问题(写出具体的计算过程):
(1)达平衡时,CO转化率为多少?
(2)H2的体积分数为多少?
(3)若温度仍为850℃,初始时CO浓度为2mol/L,H2O(g)为6mol/L,则平衡时CO转化率为多少?
【答案】(1)50﹪;(2)25﹪;(3)75﹪

【解析】
试题分析:CO(g)+
H2O(g)
CO2(g)+
H2(g)
起始:
2
2
0
0
变化:
x
x
x
x
平衡:
2-x
2-x
x
x
根据化学平衡常数的表达式,K=c(H2)×c(CO2)/[c(CO)×c(H2O)]=x2/(2-x)2=1,解得x=1,CO的转化率为1/2×100%=50%;(2)氢气的体积分数为1/4×100%=25%;(3)
CO(g)+
H2O(g)
CO2(g)+
H2(g)
起始:
2
6
0
0
变化:
x
x
x
x
平衡:
2-x
6-x
x
x
化学平衡常数只受温度的影响,K=c(H2)×c(CO2)/[c(CO)×c(H2O)]=x2/[(2-x)×(6-x)]=1,解得x=1.5,则CO的转化率为1.5/2×100%=75%。
13.一定温度下的密闭容器中存在如下反应:CO(g)+
H2O(g)
CO2(g)+H2(g),已知CO(g)和H2O(g)的起始浓度均为2
mol L-1,经测定该反应在该温度下的平衡常数K=1,试判断:
(1)当CO转化率为25%时,该反应是否达到平衡,若未达到,向哪个方向进行?
(2)当CO的起始浓度仍为2
mol L﹣1,H2O(g)的起始浓度为6
mol L﹣1,求平衡时CO的转化率?
【答案】(1)不是平衡状态,会向正方向进行(2)平衡时CO的转化率为75%
(2)设达到平衡时,CO转化浓度为y,则
CO(g)
+
H2O(g)
CO2(g)
+
H2(g)
起始浓度(mol/L)
2
6
0
0
转化浓度(mol/L)
y
y
y
y
平衡浓度(mol/L)
2-y
6-y
y
y
,解得y=1.5mol·L-1,α(CO)=
1.5mol·L-1÷2mol L 1×100%=75%。【学习目标】
理解化学平衡常数的含义,能够利用化学平衡常数进行简单计算
【教学重点】
理解化学平衡常数的概念及化学平衡常数的简单计算
【教学难点】
理解化学平衡常数与反应进行方向和限度的内在联系
【自主学习】
1.化学平衡常数的定义:
在__________下,当一个__________达到化学平衡时,_____________幂之积与________________幂之积的比值是一个常数。幂之积指的是以其________为底数,_____________为指数。
2.化学平衡常数的符号是_____________。
3.写出mA(g)+nB(g)? pC(g)+qD(g),在一定温度下,化学平衡常数的表达式K=________________,K只受______________的影响,与反应物或生成物浓度变化无关。一般来说,固体和纯液体的浓度为常数,即视为1,不写入化学平衡常数的表达式中。
4.化学平衡常数的意义是K值____________,说明平衡体系中生成物所占的比例_____________,它的正向反应进行的程度越大,即该反应进行得越完全,反应物的转化率___________;反之,就越不完全,转化率就越小。一般地说K______________,该反应进行得就基本完全了。
5.转化率是__________________________________。
合作探究
【问题1】写出2NO2(g)
N2O4(g)、N2O4(g)
2NO2(g)、1/2N2O4(g)
NO2(g)的化学平衡常数表达式,找出它们之间的关系。
【问题2】如何判断一个化学反应是向正反应方向进行,还是向逆反应方向进行呢?
【问题3】化学平衡常数不仅可以衡量一个可逆反应进行的程度,还有没有其他意义呢?
【自主练习】判断正误
(1)C(s)+H2O(g)
CO(g)+H2(g)的平衡常数表达式为K=
(2)K=相对应的化学方程式为H2(g)+CO2(g)
CO(g)+H2O(g)
(3)可以用化学平衡常数定量描述化学反应的限度
(4)对于N2(g)+3H2(g)=2NH3(g)达到平衡,在温度不变,容积不变的容器中充入N2,化学平衡常数不变(5)化学平衡移动,化学平衡常数一定改变
1.在某温度下,可逆反应mA+nB
pC+qD平衡常数为K,下列说法正确的是(

A.K越小,达到平衡时,反应物的转化率越大
B.K越大,达到平衡时,反应进行的程度越大
C.K随反应物浓度的改变而改变
D.K随着温度的升高而增大
2.已知450℃时,反应H2(g)+I2(g) 2HI(g)的K=50,由此推测在450℃时,反应
2HI(g) H2(g)+I2(g)的化学平衡常数为(

A.50
B.0.02
C.100
D.无法确定
3.X、Y、Z都是气体,反应前X、Y的物质的量之比是1:2,在一定条件下可逆反应X+2Y 2Z达到平衡时,测得反应物总的物质的量等于生成物总的物质的量,则平衡时X的转化率是(

A.80%
B.20%
C.40%
D.60%
4.恒温下,将a
molN2与b
molH2的混合气体通入一个固定容积的密闭容器中,发生如下反应:N2
(g)+3
H2
(g)
2NH3(g)若反应达平衡过程中某时刻t时,N1(N2)=13mol,N1(NH3)=6mol计算a的值和此时N2的转化率
5.吸热反应N2(g)+O2(g)2NO(g),在2000℃时K=6.2×10-4。2000℃时,向10L密闭容器中放入3×10-3molNO、2.50×10-1molN2和4.00×10-2molO2。
通过计算回答:
(1)此反应的初始状态是否为化学平衡状态?
(2)若非化学平衡状态,反应将向哪个方向进行以达到化学平衡状态?
自主学习
1.一定温度
可逆反应
生成物浓度
反应物浓度
比值
浓度
化学计量数
;2.K;3.4.越大
越大
越大
>105;5.指反应物某种物质的消耗量与总量的比值。
合作探究
【问题1】K1=,K2=,K3=
,K1==,化学平衡常数是指某一具体反应的平衡常数。若反应方向改变,则平衡常数改变。若方程式中各物质的系数等倍扩大或缩小,尽管是同一反应,平衡常数也会改变。
【问题3】利用K可判断反应的热效应,升高温度,K值增大,则正反应为吸热反应;升高温度,K值减小,则正反应为放热反应。
【自主练习】
××√√×
【随堂检测】1.B
2.B
3.D
4.a=16mol
转化率18.75%5.(1)不是平衡状态(2)Q>K时,反应逆向进行一、教材分析
学生学习化学反应限度、化学平衡移动原理之后会思考一个问题:有没有更具体的方法衡量化学反应进行的程度。教材在这引入化学平衡常数,引领学生的思维,具有高度的科学性。教材通过列举H2(g)+I2(g)2HI(g)反应中的相关数据,从量化角度给以深化,引导学生从中找出规律——化学平衡常数,并学会化学平衡的建立过程,理解化学平衡常数的涵义,能利用化学平衡常数计算反应物的转化率。
二、教学目标:
1.知识与技能
理解化学平衡常数的概念,掌握有关化学平衡常数的简单计算。
2.过程与方法
能用化学平衡常数、转化率判断化学反应进行的程度。
3.情感态度与价值观
培养学生的逻辑思维能力和科学态度;培养学生理论联系实际能力。
三、教学重难点
教学重点
理解化学平衡常数的概念及化学平衡常数的简单计算
教学难点
理解化学平衡常数与反应进行方向和限度的内在联系
四、教学过程
预习探究(学生用)
1.化学平衡常数的定义:
在一定温度下,当一个可逆反应达到化学平衡时,生成物浓度幂之积与反应物浓度幂之积的比值是一个常数。幂之积指的是以其浓度为底数,化学计量数为指数。
2.化学平衡常数的符号是K。
3.写出mA(g)+nB(g)? pC(g)+qD(g),在一定温度下,化学平衡常数的表达式K=,K只受温度的影响,与反应物或生成物浓度变化无关。一般来说,固体和纯液体的浓度为常数,即视为1,不写入化学平衡常数的表达式中。
4.化学平衡常数的意义是K值越大,说明平衡体系中生成物所占的比例越大,它的正向反应进行的程度越大,即该反应进行得越完全,反应物的转化率越大;反之,就越不完全,转化率就越小。一般地说K>105,该反应进行得就基本完全了。
5.转化率是指反应物某种物质的消耗量与总量的比值。
互动课堂
(一)情景激思(教师用)
【引入】我知道多数反应都是可逆反应,都存在化学平衡,如何判断一个可逆反应进行的程度呢?我们今天一起学习------化学平衡常数。
【教师强调】本节课主要内容是化学平衡常数的表达式和计算
【板书】化学平衡常数
【问题1】写出2NO2(g)
N2O4(g)、N2O4(g)
2NO2(g)、1/2N2O4(g)
NO2(g)的化学平衡常数表达式,找出它们之间的关系。
【学生阅读并回答】
【教师总结】K1=,K2=,K3=
,K1==,化学平衡常数是指某一具体反应的平衡常数。若反应方向改变,则平衡常数改变。若方程式中各物质的系数等倍扩大或缩小,尽管是同一反应,平衡常数也会改变。
【问题2】如何判断一个化学反应是向正反应方向进行,还是向逆反应方向进行呢?
【学生阅读课本并回答】
【教师总结】对于可逆反应:mA(g)+nB(g)? pC(g)+qD(g),在一定温度下的任意时刻,反应物的浓度和生成物的浓度有如下关系:Qc=,叫该反应的浓度商,Qc>K,说明反应向逆反应方向进行,Qc=K,说明此反应是平衡状态,Qc【问题3】化学平衡常数不仅可以衡量一个可逆反应进行的程度,还有没有其他意义呢?
【学生思考并回答】
【教师总结】利用K可判断反应的热效应,升高温度,K值增大,则正反应为吸热反应;升高温度,K值减小,则正反应为放热反应。
【板书】化学平衡常数
1、定义:
2、表达式:
3、意义:
【自主练习】判断正误
(1)C(s)+H2O(g)
CO(g)+H2(g)的平衡常数表达式为K=
(×,C为固体,不能写入化学平衡常数表达式)
(2)K=相对应的化学方程式为H2(g)+CO2(g)
CO(g)+H2O(g),
(×,此时的水为蒸气,应写入化学平衡常数表达式)
(3)可以用化学平衡常数定量描述化学反应的限度
(√)
(4)对于N2(g)+3H2(g)=2NH3(g)达到平衡,在温度不变,容积不变的容器中充入N2,化学平衡常数不变(√)
(5)化学平衡移动,化学平衡常数一定改变(×,化学平衡常数只受温度的影响,增大压强,平衡可能发生移动,但化学平衡常数不变)
[教师点拨]学习知识时,不要只简单掌握知识,应该要记住知识的内涵和延伸。
五、教学反思
本节课上完后,从教学目标的达成来看,基本完成了教学任务,课后师生评价也较好,感觉在于利用多媒体和实验探究教学,设置问题情景作为课堂引入部分,采用探讨等多种教学方法,使学生比较容易接受新知识,因此有个较深刻的印象,对后面几个因素的讲解很有帮助,以丰富教学内容,激发学生的学习兴趣,