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2019-2020年高中化學(xué) 專題2 第二單元 第3課時(shí) 化學(xué)平衡常數(shù)課時(shí)作業(yè) 蘇教版選修4.DOC

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2019-2020年高中化學(xué) 專題2 第二單元 第3課時(shí) 化學(xué)平衡常數(shù)課時(shí)作業(yè) 蘇教版選修4.DOC

2019-2020年高中化學(xué) 專題2 第二單元 第3課時(shí) 化學(xué)平衡常數(shù)課時(shí)作業(yè) 蘇教版選修4 [目標(biāo)要求] 1.知道化學(xué)平衡常數(shù)的含義。2.能運(yùn)用化學(xué)平衡常數(shù)對(duì)化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行程度的判斷。3.能利用化學(xué)平衡常數(shù)計(jì)算反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率。 一、化學(xué)平衡常數(shù) 1.表達(dá)式 對(duì)于一般的可逆反應(yīng):aA(g)+bB(g) cC(g)+dD(g),當(dāng)在一定溫度下達(dá)到化學(xué)平衡狀態(tài)時(shí),平衡常數(shù)的表達(dá)式為:K=。 2.意義 (1)K值越大,說明正反應(yīng)進(jìn)行的程度越大,反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率越大;反之就轉(zhuǎn)化越不完全,轉(zhuǎn)化率就越小。 (2)K只受溫度影響,與反應(yīng)物或生成物的濃度變化無關(guān)。 二、反應(yīng)物的平衡轉(zhuǎn)化率 1.定義 物質(zhì)在反應(yīng)中轉(zhuǎn)化量與起始量的比值。 2.表達(dá)式 α=100%=100%。 3.意義 反應(yīng)物的平衡轉(zhuǎn)化率表示在一定溫度和一定起始濃度下反應(yīng)進(jìn)行的限度。                   知識(shí)點(diǎn)一 化學(xué)平衡常數(shù) 1.關(guān)于化學(xué)平衡常數(shù)的敘述,正確的是(  ) A.只與化學(xué)反應(yīng)方程式本身和溫度有關(guān) B.只與反應(yīng)的溫度有關(guān) C.與化學(xué)反應(yīng)本身和溫度有關(guān),并且會(huì)受到起始濃度的影響 D.只與化學(xué)反應(yīng)本身有關(guān),與其他任何條件無關(guān)的一個(gè)不變的常數(shù) 答案 A 解析 大量實(shí)驗(yàn)證明,化學(xué)平衡常數(shù)決定于兩個(gè)方面的因素:化學(xué)反應(yīng)的本身和反應(yīng)體系的溫度,與起始濃度等其他外界條件沒有任何關(guān)系。 2.1 000 K時(shí)反應(yīng)C(s)+2H2(g) CH4(g)的K=8.28107,當(dāng)各氣體物質(zhì)的量濃度分別為H2 0.7 molL-1、CH4 0.2 molL-1時(shí),上述反應(yīng)(  ) A.正向移動(dòng) B.逆向移動(dòng) C.達(dá)到平衡 D.不一定 答案 A 解析 Q==0.408 Q<K,說明該反應(yīng)沒達(dá)到平衡,v正>v逆。 知識(shí)點(diǎn)二 轉(zhuǎn)化率 3.在某溫度下,將2 mol A和3 mol B充入一密閉容器中發(fā)生反應(yīng):aA(g)+B(g) C(g)+D(g),5 min后達(dá)平衡。已知各物質(zhì)的平衡濃度關(guān)系為c(A)ac(B)=c(C)c(D)。若在溫度不變的情況下,將容器的容積擴(kuò)大為原來的10倍,A的轉(zhuǎn)化率不發(fā)生變化,則B的轉(zhuǎn)化率為(  ) A.60% B.24% C.12% D.40% 答案 D 4.在一定條件下,SO2和O2發(fā)生如下反應(yīng):2SO2(g)+O2(g) 2SO3(g) ΔH<0。 (1)寫出該反應(yīng)的化學(xué)平衡常數(shù)表達(dá)式K=________。 (2)降低溫度,該反應(yīng)的K值________(填“增大”、“減小”或“不變”,下同),二氧化硫的轉(zhuǎn)化率________,化學(xué)反應(yīng)速率________。 答案 (1) (2)增大 增大 減小 解析 (1)化學(xué)平衡常數(shù)是指在一定溫度下,達(dá)到平衡的可逆反應(yīng)里生成物濃度的系數(shù)次方的乘積與反應(yīng)物濃度的系數(shù)次方的乘積之比,故K=。 (2)降低溫度,平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng),反應(yīng)物濃度減小,生成物濃度增大,故K值增大,二氧化硫轉(zhuǎn)化率增大,但化學(xué)反應(yīng)速率隨溫度的降低而減小。(有關(guān)化學(xué)平衡移動(dòng)的知識(shí)下節(jié)介紹) 知識(shí)點(diǎn)三 化學(xué)平衡計(jì)算 5.在一定溫度下,一定體積的密閉容器中有如下平衡:H2(g)+I(xiàn)2(g) 2HI(g)。已知H2 和I2的起始濃度均為0.1 molL-1,達(dá)到平衡時(shí),HI的濃度為0.16 molL-1。若H2和I2的起始濃度變?yōu)?.2 molL-1,則平衡時(shí)H2的濃度(molL-1)是(  ) A.0.16 B.0.08 C.0.04 D.0.02 答案 C 解析 由于開始時(shí)HI的濃度為0,平衡時(shí)HI的濃度為0.16 molL-1,故反應(yīng)中H2和I2的濃度都減小了0.08 molL-1,H2、I2、HI的平衡濃度分別為0.02 molL-1、0.02 molL-1、0.16 molL-1,則H2+I(xiàn)2 2HI的化學(xué)平衡常數(shù)為:K==64,若H2和I2的起始濃度變?yōu)?.2 molL-1,設(shè)達(dá)到平衡時(shí)H2的濃度減少了x molL-1,則:         H2?。2  2HI 開始濃度(molL-1) 0.2   0.2    0 變化濃度(molL-1) x    x    2x 平衡濃度(molL-1) 0.2-x 0.2-x  2x 將平衡濃度代入平衡常數(shù)表達(dá)式:=64,解得x=0.16 molL-1,故平衡時(shí)H2的濃度是0.2 molL-1-0.16 molL-1=0.04 molL-1。                   練基礎(chǔ)落實(shí) 1.對(duì)于3Fe+4H2O(g)高溫 Fe3O4+4H2(g),反應(yīng)的化學(xué)平衡常數(shù)的表達(dá)式為(  ) A.K= B.K= C.K= D.K= 答案 D 解析 平衡常數(shù)是生成物濃度冪之積與反應(yīng)物濃度冪之積的比值,但固體濃度視為1,不寫入平衡常數(shù)計(jì)算式中。 2.在可逆反應(yīng)中,平衡常數(shù)與反應(yīng)進(jìn)行的限度關(guān)系正確的是(  ) A.K越大,反應(yīng)程度越大 B.K越大,反應(yīng)程度越小 C.K的大小與反應(yīng)程度無關(guān) D.升高溫度,K增大 答案 A 解析 對(duì)于給定的可逆反應(yīng)體系,化學(xué)平衡常數(shù)越大,反應(yīng)進(jìn)行的程度越大,A項(xiàng)正確;化學(xué)平衡常數(shù)與溫度升降的關(guān)系視具體反應(yīng)而定,對(duì)于放熱反應(yīng),溫度越高,K越?。粚?duì)于吸熱反應(yīng),溫度越高,K越大。 3.2 000 K時(shí),反應(yīng)CO(g)+O2(g) CO2(g)的平衡常數(shù)為K,則相同溫度下反應(yīng) 2CO2(g) 2CO(g)+O2(g)的平衡常數(shù)K′為(  ) A. B.K2 C. D. 答案 C 解析 平衡常數(shù)與化學(xué)方程式的寫法有關(guān),對(duì)于以上兩個(gè)反應(yīng):K=,K′=,所以K′=。 4.298 K時(shí),各反應(yīng)的平衡常數(shù)如下: ①N2(g)+O2(g) 2NO(g),K=110-30; ②2H2(g)+O2(g) 2H2O(g),K=21081; ③2CO2(g) 2CO(g)+O2(g),K=410-92 則常溫下,NO、H2O、CO2這三個(gè)化合物分解放氧的傾向最大的是(  ) A.① B.② C.③ D.無法判斷 答案 A 解析 要判斷NO、H2O、CO2這三個(gè)化合物分解放氧的傾向,則必須求出各個(gè)分解放氧反應(yīng)的平衡常數(shù),然后比較大小即可。由計(jì)算可知: ①2NO(g) N2(g)+O2(g),K=11030 ②2H2O(g) 2H2(g)+O2(g),K=510-82 ③2CO2(g) 2CO(g)+O2(g),K=410-92 平衡常數(shù)越大,表示反應(yīng)進(jìn)行得越徹底,因此反應(yīng)①即NO分解放氧的傾向最大。 練方法技巧 5.已知可逆反應(yīng):M(g)+N(g) P(g)+Q(g) ΔH>0,請(qǐng)回答下列問題: (1)在某溫度下,反應(yīng)物的起始濃度分別為:c(M)=1 molL-1,c(N)=2.4 molL-1。達(dá)到平衡后,M的轉(zhuǎn)化率為60%,此時(shí)N的轉(zhuǎn)化率為________; (2)若反應(yīng)溫度升高,M的轉(zhuǎn)化率________(填“增大”、“減小”或“不變”); (3)若反應(yīng)溫度不變,反應(yīng)物的起始濃度分別為:c(M)=4 molL-1,c(N)=a molL-1;達(dá)到平衡后,c(P)=2 molL-1,a=________。 (4)若反應(yīng)溫度不變,反應(yīng)物的起始濃度為:c(M)=c(N)=b molL-1,達(dá)到平衡后,M的轉(zhuǎn)化率為________。 思路點(diǎn)撥:解答本題要把握以下兩點(diǎn): (1)運(yùn)用三段式求出平衡轉(zhuǎn)化率。 (2)溫度不變平衡常數(shù)不變。 答案 (1)25% (2)增大 (3)6 (4)41.4% 解析   M(g) + N(g) P(g)?。(g)   1    2.4    0    0  160% 160% 160%  160%   0.4    1.8   0.6   0.6 N的轉(zhuǎn)化率為100%=25%。 (2)由于該反應(yīng)正反應(yīng)吸熱,溫度升高,K增大,平衡右移,則M的轉(zhuǎn)化率增大。 (3)溫度不變,平衡常數(shù)不變,K===,a=6。 (4)根據(jù)(3)的結(jié)果,設(shè)M的轉(zhuǎn)化率為x,則K==,則=,x=41.4%。 6.某溫度下,將H2和I2各0.1 mol的氣態(tài)混合物充入10 L的密閉容器中,充分反應(yīng)達(dá)到平衡后,測(cè)得c(H2)=0.008 molL-1。 (1)求該反應(yīng)的平衡常數(shù)。 (2)在上述溫度下,該容器中若通入H2和I2蒸氣各0.2 mol,試求達(dá)到化學(xué)平衡狀態(tài)時(shí)各物質(zhì)的濃度。 答案 (1)平衡常數(shù)為0.25 (2)c(H2)=c(I2)=0.016 molL-1,c(HI)=0.008 molL-1 解析 (1)依題意可知,平衡時(shí)c(H2)=0.008 molL-1,消耗c(H2)=0.002 molL-1,生成c(HI)=0.004 molL-1             H2?。2  2HI 起始時(shí)各物質(zhì)濃度(molL-1) 0.01  0.01    0 平衡時(shí)各物質(zhì)濃度(molL-1) 0.008  0.008  0.004 K===0.25。 (2)依題意可知,c(H2)=0.02 molL-1,c(I2)=0.02 molL-1。 設(shè)H2的消耗濃度為x,則:             H2?。2  2HI 平衡時(shí)物質(zhì)濃度(molL-1) 0.02-x 0.02-x  2x 因?yàn)镵不隨濃度發(fā)生變化,只與溫度有關(guān),則有: K===0.25, 解得x=0.004 molL-1。 平衡時(shí)c(H2)=c(I2)=0.016 molL-1, c(HI)=0.008 molL-1。 7.合成氨反應(yīng)N2(g)+3H2(g)高溫、高壓 催化劑 2NH3(g)在某溫度下達(dá)到平衡時(shí),各物質(zhì)的濃度是c(N2)=3 molL-1,c(H2)=9 molL-1,c(NH3)=4 molL-1,求: ①該溫度時(shí)的平衡常數(shù);②N2、H2的起始濃度。 答案?、貹=7.3210-3 ②c(N2)=5 molL-1 c(H2)=15 molL-1 解析 K===7.310-3  N2 ?。 ?H2     2NH3 起始 x      y        0 平衡 3 molL-1 9 molL-1    4 molL-1 Δc  x-3 mol  y-9 molL-1  4 molL-1 = x=5 molL-1 = y=15 molL-1 8.在一個(gè)容積為500 mL的密閉容器中,充入5 mol H2和2 mol CO。在一定溫度和一定壓強(qiáng)下,發(fā)生如下反應(yīng): 2H2(g)+CO(g) CH3OH(g),經(jīng)過5 min后達(dá)到平衡狀態(tài)。若此時(shí)測(cè)得CH3OH蒸氣的濃度為2 molL-1,求: (1)以H2的濃度變化表示的該反應(yīng)的速率; (2)達(dá)平衡時(shí)CO的轉(zhuǎn)化率; (3)該溫度下的K。 答案 (1)v(H2)=0.8 molL-1min-1 (2)50% (3)0.028L2mol-2 解析 設(shè)CO反應(yīng)的濃度為x,則H2反應(yīng)的濃度為2x,由題意可得: c(起始H2)=5 mol/0.5 L=10 molL-1, c (起始CO)=2 mol/0.5 L=4 molL-1,    2H2(g)?。獵O(g)CH3OH(g) 起始濃度:10 molL-1 4 molL-1 0 反應(yīng)濃度:2x x 2 molL-1 平衡濃度:10-2x 4-x 2 molL-1 解得:x=2 molL-1 10-2x=6 molL-1 4-x=2 molL-1 (1)v(H2)=Δc(H2)/t=4 molL-1/5 min =0.8 molL-1min-1 (2)α(CO)=c(反應(yīng)CO)/c(起始CO)100% =2 molL-1/4 molL-1100%=50% (3)K==L2mol-2=0.028 L2mol-2 練綜合拓展 9.氨是重要的氮肥,合成原理為:N2(g)+3H2(g)高溫、高壓 催化劑 2NH3(g) ΔH=-92.4 kJmol-1?;卮鹣铝袉栴}: (1)寫出平衡常數(shù)K的表達(dá)式_______________________________________________, 如果降低溫度,該反應(yīng)K值____________,化學(xué)反應(yīng)速率______,N2的轉(zhuǎn)化率______。(填“增大”、“減小”或“不變”) (2)在500℃、20 MPa時(shí),將N2、H2置于一個(gè)容積為2 L的密閉容器中發(fā)生反應(yīng),反應(yīng)過程中各種物質(zhì)的物質(zhì)的量隨時(shí)間的變化如圖所示,回答下列問題: ① 10 min內(nèi)以NH3表示的平均反應(yīng)速率為 ________________________________________________________________________ ________________。 ②在10~20 min內(nèi),NH3濃度變化的原因可能是(  )                  A.使用了催化劑 B.縮小容器體積 C.降低溫度 D.增加NH3物質(zhì)的量 ③第1次平衡的時(shí)間為:____________,第2次平衡的時(shí)間為:____________,第1次平衡:平衡常數(shù)K1=________________________________________________________ (帶數(shù)據(jù)的表達(dá)式),第2次平衡時(shí)NH3的體積分?jǐn)?shù)__________; ④在反應(yīng)進(jìn)行至25 min時(shí),曲線發(fā)生變化的原因: ________________________________________________________________________ ________________,達(dá)第二次平衡時(shí),新平衡的平衡常數(shù)K2______K1(填“大于”、“小于”或“等于”)。 答案 (1)K= 增大 減小 增大 (2)①0.005 molL-1min-1 ②A ③20~25 min 35~40 min  45.5% ④移走0.1 mol NH3 等于

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