化学平衡常数导学案

第2节 化学反应的限度（第1课时）

【教学重点】化学平衡常数的含义及表示、化学平衡常数的应用。化学平衡的计算 【教学过程】

一、可逆反应与化学平衡

1．特点：可逆反应在一定条件下不可能进行完全，即存在一定的限度。反应物、生成物共存 2．化学平衡状态的标志：

【即时训练】1．在密闭容器中，一定条件下进行反应2SO2（g）+O2（g）2SO3（g） 下列叙述中可以说明反应已达平衡状态的是

①O2的浓度不再发生变化 ②SO2 、O2与SO3的物质的量之比为2：1：2 ③反应物的总质量不再变化 ④SO2的消耗速率等于SO3的生成速率 ⑤SO2的消耗速率等于O2的生成速率的两倍 ⑥体系的平均摩尔质量不再变化 ⑦体系内气体的密度不再变化

方法指导：确定反应是否达到平衡状态的标志：①正反应速率和逆反应速率相等。②反应混合物中各组成成分的浓度或体积分数保持不变。对于随反应的发生而发生变化的物理量如果不变了，即说明可逆反应达到了平衡状态。 二、化学平衡常数

【交流研讨】分析课本42页表中数据 【结论】不管H2，I2和HI的 浓度是多大，只要保持反应体系的 不变，达到化学平衡状态后， 就为常数。 【概括整合】 对于一般的反应aA +bB cC + dD K= ， 当温度一定时，K为 ，称为 ，简称为 。上式称为该反应的化学平衡常数表达式。单位是 【注意】1．化学平衡常数只与温度有关，对于确定的反应，温度不变，化学平衡常数不变。 2．固体和纯溶剂浓度为常数不写入平衡常数表达式中 3．对同类型反应，平衡常数的大小反映了化学反应可能进行的程度，K越 ，说明反应进行的越 。 【即时训练】2．写出反应：2SO2(g) + O2(g) 2SO3(g)的化学平衡常数表达式 ，并判断K的单位 。 【交流 研讨】先填完课本43页表格，再做以下小结： ①对于同一化学反应，由于 不同，各反应物、生成物的 不同，平衡常数的表达式就不同。 ②对于一个给定的化学反应，正、逆反应的平衡常数之间关系是互为 . ③平衡常数的单位也与 相对应。 【即时训练】3． 在2000K时，反应CO(g)+1/2O2(g）CO2（g）的平衡常数为K，则相同温度下 （1）反应2CO(g)+ O2(g）2CO2（g）的平衡常数为（ ）； （2）CO2（g）CO(g) + 1/2O2（g）的平衡常数为（ ）； （3）反应2CO2（g）2CO(g) + O2（g）的平衡常数为（ ） A． 1/K B． K2 C．（1/K）2 D．（K）-1/2 【K的应用 】判断可逆反应是否达到平衡状态及可逆反应进行的方向 对化学反应aA+bBcC+dD的任意状态， 称为浓度商。符号 。 当Q K时，反应已达平衡； 当Q＞K时，反应 向进行， 当Q＜K时，反应 向进行。 【即时训练】4． 已知800°C时，化学反应CO(g)+H2O(g) CO2(g)+H2（g），K=1，试推导在下列浓度下反应进行的方向 序号 CO（mol·L1） H2O（mol·L1） CO2（mol·L1） H2（mol·L1） 1 2 3 三、平衡转化率

α(A)=

2、平衡转化率的有关计算 【例1】对于反应2SO2(g)+ O2(g) 2SO3(g)，若在一定温度下，将0.1mol的SO2(g)和0.06mol O2(g)注入一体积为2L的密闭容器中，当达到平衡状态时，测得容器中有0.08mol的SO3(g)，试求在该温度下此反应的平衡常数及SO2(g)、O2(g)的平衡转化率。 解：

小结：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平衡常数，但是不同反应物的平衡转化率可能 。因此，脱离具体的反应物谈化学平衡转化率是没有意义的。

【即时训练】5．在密闭容器中，将NO2加热到某温度时，可进行如下反应：2NO2

－

－

－－－－反应进行方向 0.3 1.0 0.8 0.5 0.3 1.6 0.4 0.5 0.7 0.4 0.6 1.7 1、表达式：对于化学反应aA+bB cC+dD，反应物A的平衡转化率可表示为：

2NO+O2，

平衡时[NO2]=0.06mol·L1，[O2]=0.12mol·L1.试求该温度下反应的平衡常数及NO2的转化率。

【例2】在1200℃时测得下列反应达平衡时,K=2.25。CO2(g)+H2 (g)

CO(g)+H2O(g) 。若反应

从CO2 (g)和H2(g)开始，且CO2 (g)和H2 (g)的初始浓度均为0.0100 mol·L度及CO2 (g)和H2 (g)平衡转化率。

【交流研讨】见课本46页表格，分析表中数据，得出什么结论？

－1

时，计算各物质的平衡浓

小结：提高氢气在原料气中的比例，可使二氧化碳的平衡转化率 ；反之，提高二氧化碳在原料气中的比例，可使氢气的平衡转化率 。

【课堂检测】

1、关于 C(s)+H2O(g)

CO(g)+H2(g)的平衡常数(K)书写形式，正确的是（ ）

2、在一密闭烧瓶中注入NO2，发生反应2 NO2 该可逆反应已经达到平衡状态的是（ ）

N2O4（N2O4为无色气体），下列情况不能说明

A、体系颜色不变 B、N2O4浓度不再变化 C、NO2的消耗速率等于其生成速率 D、混合物总的质量不变 3、298K时，向某密闭容器中充入N2、O2，发生反应N2(g)+O2(g)

－

2NO(g) 达到平衡。

①写出该反应的平衡常数表达式 ；

②若某温度时，K=1×10-10，测得平衡时N2与O2的浓度均为1mol·L1，试求NO的平衡浓度；

－－

③保持温度不变，测得反应进行的某一时刻，N2、O2、NO浓度分别为10 mol·L1、10 mol·L1、1×10-3mol·L1，此时该反应是否达到平衡状态？若未达到平衡，反应应向 方向进行。 4、反应2SO2(g)+ O2(g) 此反应的平衡常数。 解：

【课后练习】

2SO3(g),若在一定温度下，将物质的量浓度均为2mol·L

－1

－

的SO2(g)和

O2(g)注入一密闭容器中，当达到平衡状态时，测得容器中SO2(g)的转化率为80%，试求在该温度下

1．一定温度下，下列叙述不能作为可逆反应A(g)＋3B(g)2C(g)达到平衡状态标志的是( ) ①C的生成速率与C的消耗速率相等 ②单位时间内生成a mol A，同时生成3a mol B ③A、B、C的浓度不再变化 ④C的物质的量不再变化 ⑤混合气体的总压强不再变化 ⑥混合气体的总物质的量不再变化 ⑦单位时间消耗a mol A，同时生成3a mol B ⑧A、B、C的分子数之比为1∶3∶2 A．②⑧ B．④⑦ C．①③ D．⑤⑥ 2．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)

－1－1

达到平衡时，c(H2)＝0.5mol·L，c(HI)＝4mol·L，则此温度下反应①的平衡常数为

－－－－

A．9 mol2·L2 B．16 mol2·L2 C．20 mol2·L2 D．25 mol2·L2 3．在一定温度下将3 mol CO2和2 mol H2混合于2 L的密闭容器中，发生如下反应：

CO2(g)＋H2(g)CO(g)＋H2O(g)

(1)该反应的化学平衡常数表达式K＝____________。

(2)已知在700 ℃时，该反应的平衡常数K1＝0.6，则该温度下反应CO(g)＋H2O(g)CO2(g)＋

1111

H2(g)的平衡常数K2＝____________，反应CO2(g)＋H2(g) CO(g)＋H2O(g)的平衡常数K3＝

2222

__________。

(3)能判断该反应达到化学平衡状态的依据是________。(填编号) A．容器中压强不变 B．c(CO2)＝c(CO)

C．生成a mol CO2的同时消耗a mol H2 D．混合气体的平均相对分子质量不变 4．在1L密闭容器中通入CO2、H2各2mol，在一定条件下发生反应：CO2+H2CO+H2O，回答下列问题：

（1）在830℃条件下，反应达到平衡时CO2的浓度为1mol·L-1。该条件下平衡常数K1= ，H2的转化率为 ；

（2）在（1）的基础上，压缩容器体积至0.5L。该条件下的平衡常数为K3。则K3________K1（填“大于”、“小于”或“等于”）。理由是 。

5、恒温下，在容积为2 L的恒容密闭容器A中通入1 mol N2与1mol H2的混合气体，发生如下反应：N2 (g) + 3 H2(g)

2NH3(g)，△H＜0，一段时间后，达到平衡，若平衡时氨气的物质的量为0.4mol。

（1）此温度时该反应的K为___ _ 。

（2）若在此温度下，向另一容积为1 L的恒容容器B中按物质的量分别为2 mol 、1 mol 、1 mol充入N2、H2、NH3，此时,该反应是否处于平衡状态 (填“是”或“否”)，此时若没有达平衡，反应向 方向进行。

6、[2014·山东] 研究氨氧化物与悬浮在大气中海盐粒子的相互作用时，涉及如下反应：

2NO2(g)＋NaCl(s)2NO(g)＋Cl2(g)(1)4NO2(g)＋2NaCl(s)

NaNO3(s)＋ClNO(g) K1 ΔH1<0(Ⅰ) 2ClNO(g) K2 ΔH2<0(Ⅱ)

2NaNO3(s)＋2NO(g)＋Cl2(g)的平衡常数K＝________(用K1、K2表示)。

－

－

－

(2)为研究不同条件对反应(Ⅱ)的影响，在恒温条件下，向2 L恒容密闭容器中加入0.2 mol NO和0.1 mol Cl2，10 min时反应(Ⅱ)达到平衡。测得10 min内v(ClNO)＝7.5×103 mol·L1·min1，则平衡后n(Cl2)＝ mol，NO的转化率α1＝ 。

其他条件保持不变，反应(Ⅱ)在恒压条件下进行，平衡时NO的转化率α2________α1(填“>”“<”或“＝”)，平衡常数K2 (填“增大”“减小”或“不变”)。