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高中化学 第二章 第三节 第3课时 化学平衡常数与化学平衡计算课时作业 新人教版选修4

1、第3课时化学平衡常数与化学平衡计算目标要求1.知道化学平衡常数的含义。2.能运用化学平衡常数对化学反应进行的程度做出判断。3.能利用化学平衡常数计算反应物的转化率。1含义在一定温度下,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(简称平衡常数),用符号“K”表示。2表达式对于一般的可逆反应:mA(g)nB(g)pC(g)qD(g),当在一定温度下达到化学平衡状态时,平衡常数的表达式为:K。3意义(1)K值越大,说明正反应进行的程度越大,反应物的转化率越大;反之进行的程度就越小,转化率就越小。(2)K只受温度影响,与反应物或生成物的浓度变化无关。4反应物的转化

2、率某指定反应物的转化率100%100%。知识点一化学平衡常数的概念1对于3Fe4H2O(g)高温Fe3O44H2(g),反应的化学平衡常数的表达式为()AK BKCK DK答案D解析平衡常数是生成物浓度幂之积与反应物浓度幂之积的比值,但固体浓度视为1,不写入平衡常数计算式中。2关于化学平衡常数的叙述,正确的是()A只与化学反应方程式本身和温度有关B只与反应的温度有关C与化学反应本身和温度有关,并且会受到起始浓度的影响D只与化学反应本身有关,与其他任何条件无关的一个不变的常数答案A解析大量实验证明,化学平衡常数决定于两个方面的因素:化学反应的本身和反应体系的温度,与起始浓度等其他外界条件没有任何

3、关系。知识点二平衡常数的应用31 000 K时反应C(s)2H2(g)CH4(g)的K8.28107,当各气体物质的量浓度分别为H2 0.7 molL1、CH4 0.2 molL1时,上述反应()A正向移动 B逆向移动 C达到平衡 D不一定答案A解析Q0.408Qv逆。4放热反应CO(g)H2O(g)CO2(g)H2(g)在温度t1时达到平衡,c1(CO)c1(H2O)1.0 molL1,其平衡常数为K1。其他条件不变,升高反应体系的温度至t2时,反应物的平衡浓度分别为c2(CO)和c2(H2O),平衡常数为K2,则()A若增大CO浓度,K2和K1都增大BK2K1Cc2(CO)c2(H2O)D

4、c1(CO)c2(CO)答案C解析升高温度,该平衡左移,c2(CO)c1(CO),K1K2,因为K只与温度有关,与浓度无关,则增大CO浓度不会影响K1、K2。练基础落实12 000 K时,反应CO(g)O2(g)CO2(g)的平衡常数为K,则相同温度下反应2CO2(g)2CO(g)O2(g)的平衡常数K为()A. BK2 C. D.答案C解析平衡常数与化学方程式的写法有关,对于以上两个反应:K,K,所以K。2下列对化学平衡常数K的描述中,正确的是()AK越大,正反应进行的程度越大B温度升高,K值增大C反应物的转化率增大时,K值一定增大D平衡向逆反应方向移动时,K值减小答案A解析温度升高时,对于

5、放热反应,K将减小,对于吸热反应,K才增大,因为K只与温度有关,而平衡移动的方向还与其他多种因素有关,也就是说当平衡右移时,K值不一定增大。3在密闭容器中发生如下反应mA(g)nB(g)pC(g),达到平衡后,保持温度不变,将气体体积缩小到原来的,当达到新平衡时,C的浓度为原来的1.9倍,下列说法正确的是()Amnp B平衡向逆反应方向移动CA的转化率提高 DC的体积分数增加答案B解析气体体积缩小到原来的,相当于加压,若平衡不移动,各物质的浓度应为原来的2倍。现在C的浓度为原来的1.9倍,说明平衡向逆反应方向移动,A的转化率减小,C的体积分数减小。根据勒夏特列原理,mnp。4298 K时,各反

6、应的平衡常数如下:N2(g)O2(g)2NO(g),K11030;2H2(g)O2(g)2H2O(g),K21081;2CO2(g)2CO(g)O2(g),K41092则常温下,NO、H2O、CO2这三个化合物分解放氧的倾向最大的是()A B C D无法判断答案A解析要判断NO、H2O、CO2这三个化合物分解放氧的倾向,则必须求出各个分解放氧反应的平衡常数,然后比较大小即可。由计算可知:2NO(g)N2(g)O2(g),K110302H2O(g)2H2(g)O2(g),K510822CO2(g)2CO(g)O2(g),K41092平衡常数越大,表示反应进行得越彻底,因此反应即NO分解放氧的倾向

7、最大。5写出下列反应中平衡常数的表达式:(1)Cr2OH2O2CrO2H(2)C(s)H2O(g)CO(g)H2(g)(3)CO(g)H2O(g)CO2(g)H2(g)答案(1)K(2)K(3)K6合成氨反应N2(g)3H2(g)高温、高压催化剂2NH3(g)在某温度下达到平衡时,各物质的浓度是c(N2)3 molL1,c(H2)9 molL1,c(NH3)4 molL1,求:该温度时的平衡常数;N2、H2的起始浓度。答案K7.32103 c(N2)5 molL1c(H2)15 molL1解析K7.3103N23H2 2NH3起始xy 0平衡3 molL19 molL1 4 molL1cx3

8、moly9 molL14 molL1x5 molL1y15 molL17对可逆反应aA(g)bB(g)cC(g)dD(g),达到平衡时,各物质的物质的量浓度应满足以下关系:K,K为一常数,称为化学平衡常数,其反应的K值只与温度有关,现有反应:CO(g)H2O(g)CO2(g)H2(g)H0,在850时,K1。(1)若升高温度到950,达到平衡时K_(填“大于”、“小于”或“等于”)1。(2)850时,若向一容积可变的密闭容器中同时充入1.0 mol CO,3.0 mol H2O,1.0 mol CO2和x mol H2,则:当x5.0时,上述平衡向_(填“正反应”或“逆反应”)方向移动。若要使

9、上述反应开始时向正反应方向进行,则x应满足的条件是_。答案(1)小于(2)逆反应x1此时,v逆v正,平衡向逆反应方向移动,Qv逆,根据上式,当x3.0时,QK。练方法技巧关于平衡常数的计算8在一个容积为500 mL的密闭容器中,充入5 mol H2和2 mol CO。在一定温度和一定压强下,发生如下反应:2H2(g)CO(g)CH3OH(g),经过5 min后达到平衡状态。若此时测得CH3OH蒸气的浓度为2 molL1,求:(1)以H2的浓度变化表示的该反应的速率。(2)达到平衡时CO的转化率。(3)该温度下的K。答案(1)0.8 molL1min1(2)(CO)50%(3)K0.17解析2H

10、2(g)CO(g)CH3OH(g)c(始)10 molL1 4 molL10 c 2x x x c(平) 102x 4x xx2 molL1,则c(H2)4 molL1则v(H2)0.8 molL1min1(CO)100%50%K0.17。练综合拓展9氨是重要的氮肥,合成原理为:N2(g)3H2(g)高温、高压催化剂2NH3(g)H92.4 kJmol1。回答下列问题:(1)写出平衡常数K的表达式_,如果降低温度,该反应K值_,化学反应速率_,N2的转化率_。(填“增大”、“减小”或“不变”)(2)在500、20 MPa时,将N2、H2置于一个容积为2 L的密闭容器中发生反应,反应过程中各种物

11、质的物质的量随时间的变化如图所示,回答下列问题: 10 min内以NH3表示的平均反应速率为_。在1020 min内,NH3浓度变化的原因可能是()A使用了催化剂 B缩小容器体积C降低温度 D增加NH3物质的量第1次平衡的时间为:_,第2次平衡的时间为:_,第1次平衡:平衡常数K1_(带数据的表达式),第2次平衡时NH3的体积分数_;在反应进行至25 min时,曲线发生变化的原因:_,达第二次平衡时,新平衡的平衡常数K2_K1(填“大于”、“小于”或“等于”)。答案(1)K增大减小增大(2)0.005 molL1min1A2025 min3540 min45.5%移走0.1 mol NH3等于