高中化学第2章化学反应的方向、限度与速率第2节化学反应的限度第1课时学案鲁科版选修4

高中化学第2章化学反应的方向、限度与速率第2节化学反应的限度第1课时学案鲁科版选修4

真正的价值并不在人生的舞台上,而在我们扮演的角色中。 1 第 2 节 化学反应的限度 第 1 课时 化学平衡常数 平衡转化率 学习目标 重点难点 1．化学平衡常数的概念。 2．运用化学平衡常数对化学反应进行的程 度判断。 3．运用化学平衡常数进行计算。 1．利用化学平衡常数判断化学反应进行的方 向及化学反应的程度。 2．理解化学平衡常数并能运用于对化学反应 程度的判断。 一、化学平衡常数 1．对于化学反应：aA+bB  cC+dD K=__________。 在温度一定时，K 为常数，称为化学平衡常数，简称_____，上式称为该反应的_____。 平衡常数的大小反映了化学反应可能进行的______，即反应限度；平衡常数的数值越 ____，说明反应可以进行得越完全。 对于有______或______参加的反应，它们的浓度不列入平衡常数的表达式中。 2．平衡常数表达式与化学方程式的书写方式有关。对于同一化学反应，由于书写方式 不同，各反应物、生成物的______不同，平衡常数的表达式就不同。对于给定的化学反应， 正、逆反应的平衡常数互为______。平衡常数的单位也与________的表示形式一一对应。 3．借助平衡常数，可以判断一个化学反应是否达到______状态。人们可以通过实验数 据计算出反应在某一时刻的浓度商(Q)，将其与__________进行比较，如果二者相等，则说 明该反应已经达到平衡状态。 二、平衡转化率 1．用平衡常数表示反应限度有时不够直观，因此在实际应用中，常用________来表示 反应限度。对于化学反应：aA+bB  cC+dD。 反应物 A 的转化率α可以表示为 α(A)=_______________。 2.一个已标明化学方程式的化学反应，在______一定时虽然只有一个平衡常数，但反应 物的平衡转化率可以因反应物的不同而不同。因此，脱离具体的反应物谈化学反应的平衡转 化率是没有意义的。反应的平衡转化率能表示在__________和__________下反应进行的限 真正的价值并不在人生的舞台上,而在我们扮演的角色中。 2 度。 预习交流 化学平衡状态与化学平衡常数有何关系？ 答案：预习导引 一、1.[C]c[D]d [A]a[B]b 平衡常数 化学平衡常数表达式 程度 大 纯固体 溶剂 2．系数 倒数 化学方程式 3．化学平衡 平衡常数 K 二、1.平衡转化率 A 的初始浓度－A 的平衡浓度 A 的初始浓度 ×100%＝c0(A)－[A] c0(A) ×100% 2．温度 一定温度 一定起始浓度 预习交流：答案：化学平衡状态与化学平衡常数的关系：一个反应在同一温度下可有不 同的化学平衡状态，但其平衡常数只有一个，即物质的浓度关系只有一个。 在预习中还有哪些问题需要你在听课时加以关注？请在下列表格中做个备忘吧！ 我的学困点 我的学疑点 1．化学平衡常数 请完成 I2(g)＋H2(g)  2HI(g)反应的数据表格，并分析其中的规律。 初始浓度/mol·L－1 平衡浓度/mol·L－1 [HI]2 [H2][I2]c0(H2) c0(I2) c0(HI) [H2] [I2] [HI] 0.010 67 0.011 96 0 0.001 831 0.003 129 0.017 67 0.011 35 0.009 044 0 0.003 560 0.001 250 0.015 59 0.011 34 0.007 510 0 0.004 565 0.000 737 8 0.013 54 0 0 0.004 489 0.000 479 8 0.000 479 0.003 531 真正的价值并不在人生的舞台上,而在我们扮演的角色中。 3 8 0 0 0.010 69 0.001 141 0.001 141 0.008 410 对于化学反应 aA＋bB  cC＋dD 在温度一定的条件下达到化学平衡状态时，其化学 平衡常数如何表示？化学平衡常数有怎样的物理意义？用它怎样判断化学平衡的移动？ ①平衡常数的表达式与化学方程式的书写方式有关。对于给定的化学反 应，正、逆反应的平衡常数互为倒数。 ②对于反应中的纯固体或溶剂，它们的浓度不列入平衡常数的表达式中。 ③由于平衡常数的表达式与化学方程式的书写方式有关，因此不能笼统地说一个化学反 应的平衡常数的数值是多少。 ④平衡常数的单位与化学方程式的表示形式一一对应。 ⑤对于一个给定的化学反应，其平衡常数的数值只与温度有关，而与反应物和生成物的 浓度无关。 2．平衡转化率 一定温度下，反应 1 2 H2(g)＋1 2 X2(g)  HX(g)的平衡常数为 10。若将 1.0 mol 的 HX(g) 通入体积为 1.0 L 的密闭容器中，在该温度时 HX(g)的最大分解率是( )。 A．5% B．17% C．25% D．33% 对于化学反应：aA＋bB  cC＋dD，反应物 A 的平衡转化率(α)如何表示？ ①对于一个已标明化学方程式的化学反应，在温度一定时虽然只有一个 化学平衡常数，但不同反应物的平衡转化率可能不同。 ②提高一种反应物在原料气中的比例，可以提高另一种反应物的转化率。例如其他条件 不变，增大 A 的量，A 的转化率降低而 B 的转化率增大。 答案：活动与探究 1：答案：54.49 54.62 54.43 54.16 54.32 ①温度不变时， [HI]2 [H2][I2] 为常数；②常数 [HI]2 [H2][I2] 与反应的起始浓度大小无关；③常数 [HI]2 [H2][I2] 与正向建立还是逆向建立平衡无关，即与平衡建立的过程无关。 思考与交流：答案：化学平衡常数：K＝[C]c[D]d [A]a[B]b 。 平衡常数的大小反映了化学反应可能进行的程度(即反应限度)；平衡常数的数值越大， 真正的价值并不在人生的舞台上,而在我们扮演的角色中。 4 说明反应可以进行得越完全。 可以利用平衡常数的值作标准，判断正在进行的可逆反应是否平衡及不平衡时向何方进 行建立平衡。如：对于可逆反应 mA(g)＋nB(g)  pC(g)＋qD(g)，在一定温度的任意时 刻，反应物与生成物的浓度有如下关系 Qc＝cp(C)cq(D) cm(A)cn(B) ，Qc 叫该反应的浓度商。比较浓度商 Qc 和平衡常数 K 的大小即可判断反应进行的方向。当 Qc＝K 时，反应处于平衡状态；当 Qc＜ K 时，反应正向进行；当 Qc＞K 时，反应逆向进行。 活动与探究 2：B 解析：1 2 H2(g)＋1 2 X2(g)  HX(g)的平衡常数 K1 为 10， 那么 HX(g)  1 2 H2(g)＋1 2 X2(g)的平衡常数 K2 为 1 10 ， 2HX(g)  H2(g)＋X2(g)的平衡常数 K3 为( 1 10 )2＝0.01。 设 HX(g)分解的浓度为 x，有：2HX(g)  H2(g)＋X2(g) 起始浓度/mol·L－1 1 0 0 转化浓度/mol·L－1 x 1 2 x 1 2 x 平衡浓度/mol·L－1 1－x 1 2 x 1 2 x K3＝ (1 2 x)2 (1－x)2 ＝0.01，解得 x＝0.17，所以该温度时 HX(g)的最大分解率接近于 17%。 思考与交流：答案：α(A)＝A 的初始浓度－A 的平衡浓度 A 的初始浓度 ×100%＝c0(A)－[A] c0(A) ×100%。 1．反应 C(s)＋H2O(g)  CO(g)＋H2(g)平衡常数书写形式正确的是( )。 A．K＝[C][H2O] [CO][H2] B．K＝[CO][H2] [C][H2O] C．K＝[CO][H2] [H2O] D．K＝ [H2O] [CO][H2] 2．关于化学平衡常数的叙述中，正确的是( )。 A．只与化学反应本身和温度有关 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 3．在一定体积的密闭容器中，进行如下化学反应：CO2(g)＋H2(g)  H2O(g)＋CO(g)， 真正的价值并不在人生的舞台上,而在我们扮演的角色中。 5 其化学平衡常数 K 和温度 t 的关系如下表： t/ ℃ 700 800 830 1 000 1 200 K 0.6 0.9 1.0 1.7 2.6 完成下列问题： (1)该反应的化学平衡常数表达式为 K＝_________________________________。 (2)该反应为________反应(填“吸热”或“放热”)。 (3)能判断该反应是否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 C. v 正(H2)= v 逆(H2O) D．[CO2]＝[CO] (4)某温度下，平衡浓度符合下式：[CO2][H2]＝[CO][H2O]，试判断此时的温度为________ ℃。 4．在密闭容器中，将 NO2 加热到某温度时，可进行如下反应：2NO2  2NO＋O2，在 平衡时各物质的浓度分别是[NO2]＝0.06 mol·L－1，[NO]＝0.24 mol·L－1，[O2]＝0.12 mol·L －1。 试求：(1)该温度下反应的平衡常数。(2)开始时 NO2 的浓度。(3)NO2 的转化率。 答案：1．C 解析：根据化学平衡常数的定义(产物平衡浓度的化学计量数次方的乘积 与反应物平衡浓度的化学计量数次方的乘积的比值)，可以写出化学平衡常数的表达式为 K ＝[CO]·[H2] [C]·[H2O] ，但固体物质的浓度应该视为常数“1”，故选 C。 2．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关系。 3．答案：(1)[CO]·[H2O] [CO2]·[H2] (2)吸热 (3)BC (4)830 解析：(1)根据化学平衡常数的定义式即可写出 K＝[CO]·[H2O] [CO2]·[H2] 。 (2)由表中数据可以看出温度越高，平衡常数越大，说明反应混合物中 CO 或水蒸气的浓 度越大，即升温平衡向右移动，正反应为吸热反应。 (3)该反应为物质的量不变的反应，反应过程中压强始终不变，与平衡与否无关。 (4)当[CO2][H2]＝[CO][H2O]时，K＝1，此时的温度由表中数据可知为 830 ℃。 4．答案：(1)1.92 mol·L－1 (2)0.30 mol·L－1 (3)80% 解析：(1)平衡时各物质的浓度分别是[NO2]＝0.06 mol·L－1，[NO]＝0.24 mol·L－1， 真正的价值并不在人生的舞台上,而在我们扮演的角色中。 6 [O2]＝0.12 mol·L － 1 ，故该温度下反应的平衡常数为 K＝[NO]2·[O2] [NO2]2 ＝(0.24 mol·L － 1)2×0.12 mol·L－1/(0.06 mol·L－1)2＝1.92 mol·L－1。 (2)设发生反应的 NO2 的物质的量浓度为 c，根据题意知： 2NO2  2NO ＋ O2 c 0.24 mol·L－1 0.12 mol·L－1 c＝0.24 mol·L－1 则开始时 NO2 的物质的量浓度为 0.06 mol·L－1＋0.24 mol·L－1＝0.30 mol·L－1。 (3)NO2 的转化率＝c/c0(NO2)×100%＝0.24 mol·L－1/0.30 mol·L－1×100%＝80%。 提示：用最精炼的语言把你当堂掌握的核心知识的精华部分和基本技能的要领部分写 下来并进行识记。 知识精华 技能要领