化学平衡 2.docx
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化学平衡2
龙文教育一对一个性化辅导教案
学生
学校
年级
高二
次数
第3次
科目
化学
教师
日期
时段
8-10
课题
化学平衡2
教学重点
化学平衡常数的计算与应用，热化学、化学平衡的综合应用
教学难点
化学平衡常数的计算，化学平衡综合应用
教学目标
利用化学平衡移动的规律结合化学平衡图像与化学平衡常数解答化学原理大题
教
学
步
骤
及
教
学
内
容
一、教学衔接：
1、检查学生的作业，及时指点；
2、通过沟通了解学生的思想动态和了解学生的本周学校的学习内容。
二、内容讲解：
考点一热化学方程式的书写
考点二 化学平衡常数及其应用
考点三 有关化学平衡的计算——三段式法
三、课堂总结与反思：
带领学生对本次课授课内容进行回顾、总结
四、作业布置：
安排少量具有代表性的题目让学生回家后巩固练习
管理人员签字：
日期：
年月日
作业布置
1、学生上次作业评价：
○好○较好○一般○差
备注：
2、本次课后作业：
见—p6
课堂小结
家长签字：
日期：
年月日
化学平衡2
1、教学衔接
2、教学过程
知识点1反应热的计算
1.内容：
不管化学反应是一步或分几步完成，其反应热是的。
或者说，化学反应的反应热只与反应体系的和有关，而与反应的无关。
如物质A变成C，有下列两种途径：
则有ΔH1＝。
2．解释：
能量的释放或吸收是以发生变化的物质为基础的，二者密不可分，但以物质为主。
3．应用：
对于进行得很慢的反应，不容易直接发生的反应，产品不纯（即有副反应发生）的反应，测定这些
反应的反应热有困难，如果应用盖斯定律，就可以间接地把它们的反应热计算出来。
应用盖斯定律设计反应过程的要点
（1）当热化学方程式乘以或除以某数时，ΔH也相应乘以或除以某数。
（2）当热化学方程式进行加减运算时，ΔH也同样要进行加减运算，且要带“＋”、“－”符号，即把ΔH看做一个整体进行运算。
（3）通过盖斯定律计算比较反应热的大小时，同样要把ΔH看做一个整体。
（4）在设计的反应过程中常会遇到同一物质固、液、气三态的相互转化，物质的状态由“固→液→气”变化时，会吸热；反之会放热。
（5）当涉及的反应逆向进行时，其反应热与正反应的反应热数值相等，符号相反。
例1由金红石TiO2制取单质Ti，涉及到的步骤为：
TiO2
TiCl4
Ti
已知：
①Cs＋O2g＝CO2g；H＝3935kJ·mol1
②2COg＋O2g＝2CO2g；H＝566kJ·mol1
③TiO2s＋2Cl2g＝TiCl4s＋O2g；H＝+141kJ·mol1
则TiO2s＋2Cl2g＋2Cs＝TiCl4s＋2COg
的H＝。
例2已知：
①CH4（g）＋2O2（g）===CO2（g）＋2H2O（l） ΔH1；②2H2（g）＋O2（g）===2H2O（g） ΔH2；③2H2（g）＋O2（g）===2H2O（l） ΔH3。
常温下取体积比4∶1的甲烷和氢气的混合气体11.2L（标准状况），经完全燃烧后恢复至室温，则放出的热量为（ ）
A．－（0.4mol×ΔH1＋0.05mol×ΔH3）B．－（0.4mol×ΔH1＋0.05mol×ΔH2）
C．－（0.4mol×ΔH1＋0.1mol×ΔH3）D．－（0.4mol×ΔH1＋0.1mol×ΔH2）
变式训练：
已知：
2Zn（s）＋O2（g）===2ZnO（s） ΔH＝－
701.0kJ/mol
2Hg（l）＋O2（g）===2HgO（s） ΔH＝－181.6kJ/mol
则反应Zn（s）＋HgO（s）===ZnO（s）＋Hg（l）的ΔH的（ ）
A．＋519.4kJ/mol B．＋259.7kJ/mol
C．－259.7kJ/molD．－519.4kJ/mol
练习
1、下列关于盖斯定律描述不正确的是（ ）
A．化学反应的反应热不仅与反应体系的始态和终态有关，也与反应的途径有关
B．盖斯定律遵守能量守恒定律C．利用盖斯定律可间接计算通过实验难测定的反应的反应热
D．利用盖斯定律可以计算有副反应发生的反应的反应热
已知：
H2（g）+1/2O2（g）=H2O（g）△H1＝－241.8kJ/mol
H2O（g）=H2O（l）△H2＝－44kJ/mol
则：
H2（g）+1/2O2（g）=H2O（l）△H＝
2、科学家盖斯曾提出：
“不管化学过程是一步完成或分几步完成，这个总过程的热效应是相同的。
”利用盖斯定律可测某些特别反应的热效应。
（1）
（s，白磷）+
（2）
则白磷转化为红磷的热化学方程式_____________。
相同的状况下，
能量较低的是_________；白磷的稳定性比红磷___________（填“高”或“低”）。
3、火箭发射时可用肼（N2H4）为燃料，以二氧化氮作氧化剂，它们相互反应生成氮气和水蒸气。
已知N2（g）+2O2（g）=2NO2（g） △H=+67.7kJ/mol
N2H4（g）+O2（g）=N2（g）+2H2O（g）△H=-534kJ/mol
则N2H4和NO2反应的热化学方程式为____________________________________________
4、将0.3mol的气态高能燃料乙硼烷（B2H6）在氧气中燃烧，生成固态三氧化二硼和液态水，放出649.5kJ热量，该反应的热化学方程式为_____________。
又已知：
H2O（g）=H2O（l）；△H2＝－44.0kJ/mol，则11.2L（标准状况）乙硼烷完全燃烧生成气态水时放出的热量是_____________kJ。
5．（2013·新课标全国卷Ⅰ节选）二甲醚（CH3OCH3）是无色气体，可作为一种新型能源。
由合成气（组成为H2、CO和少量CO2）直接制备二甲醚，其中的主要过程包括以下四个反应：
甲醇合成反应：
（ⅰ）CO（g）＋2H2（g）===CH3OH（g）ΔH1＝－90.1kJ/mol
（ⅱ）CO2（g）＋3H2（g）===CH3OH（g）＋H2O（g） ΔH2＝－49.0kJ/mol
水煤气变换反应：
（ⅲ）CO（g）＋H2O（g）===CO2（g）＋H2（g） ΔH3＝－41.1kJ/mol
二甲醚合成反应：
（ⅳ）2CH3OH（g）===CH3OCH3（g）＋H2O（g） ΔH4＝－24.5kJ/mol
回答下列问题：
（1）分析二甲醚合成反应（ⅳ）对于CO转化率的影响__________________________________________。
（2）由H2和CO直接制备二甲醚（另一产物为水蒸气）的热化学方程式为__________________________。
根据化学反应原理，分析增加压强对直接制备二甲醚反应的影响_______________________________。
（3）有研究者在催化剂（含Cu－Zn－Al－O和Al2O3）。
压强为5.0MPa的条件下，由H2和CO直接制备二甲醚，结果如图所示，其中CO转化率随温度升高而降低的原因是
________________________________________________________________________。
考点二 化学平衡常数及其应用
1．概念
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，用符号K表示。
2．表达式对于反应mA（g）＋nB（g）
pC（g）＋qD（g），
K＝
（固体和纯液体的浓度视为常数，通常不计入平衡常数表达式中）。
3．应用
（1）判断正在进行的可逆反应是否达到平衡或反应进行的方向
对于可逆反应：
mA（g）＋nB（g）
pC（g）＋qD（g），若浓度商Qc＝
，则将浓度商和平衡常数作比较可判断可逆反应所处的状态。
（2）判断可逆反应的热效应
练习
1．对于3Fe（s）＋4H2O（g）
Fe3O4（s）＋4H2（g），反应的化学平衡常数的表达式为（ ）
A．K＝
B．K＝
C．K＝
D．K＝
2．（2014·湖北黄冈质检）在一定条件下，已达平衡的可逆反应：
2A（g）＋B（g）
2C（g），下列说法中正确的是（ ）
A．平衡时，此反应的平衡常数K与各物质的浓度有如下关系：
K＝
B．改变条件后，该反应的平衡常数K一定不变
C．如果改变压强并加入催化剂，平衡常数会随之变化
D．若平衡时增加A和B的浓度，则平衡常数会减小
3．某温度下反应H2（g）＋I2（g）
2HI（g）的平衡常数K＝57.0，现向此温度下的真空容器中充入0.2mol/LH2（g）、0.5mol/LI2（g）及0.3mol/LHI（g），则下列说法中正确的是（ ）
A．反应正好达平衡B．反应向左进行
C．反应向某方向进行一段时间后K<57.0D．反应向某方向进行一段时间后c（H2）<0.2mol/L
4．（2014·江西吉安高三模拟）已知某化学反应的平衡常数表达式为K＝
，在不同的温度下该反应的平衡常数如表所示：
t/℃
700
800
830
1000
1200
K
1.67
1.11
1.00
0.60
0.38
下列有关叙述不正确的是（ ）
A．该反应的化学方程式是CO（g）＋H2O（g）
CO2（g）＋H2（g）B．上述反应的正反应是放热反应
C．若在1L的密闭容器中通入CO2和H2各1mol，5min后温度升高到830℃，此时测得CO2为0.4mol时，该反应达到平衡状态
D．若平衡浓度符合下列关系式：
＝
，则此时的温度为1000℃
5．苯乙烯是现代石油化工产品中最重要的单体之一。
在工业上，苯乙烯可由乙苯和CO2
催化脱氢制得。
总反应原理如下：
回答下列问题：
（1）乙苯在CO2气氛中的反应可分两步进行：
H2（g）＋CO2（g）
CO（g）＋H2O（g）△H2=＋41.2kJ·mol－1由乙苯制取苯乙烯反应的
。
（2）在温度为T1时，该反应的平衡常数K=0.5mol/L。
在2L的密闭容器中加入乙苯与CO2，反应到某时刻测得混合物中各组分的物质的量均为1.0mol。
①该时刻化学反应（填“是”或“不是”）处于平衡状态；
②下列叙述能说明乙苯与CO2在该条件下反应已达到平衡状态的是（填正确答案编号）；
a．正、逆反应速率的比值恒定b．c（CO2）=c（CO）
c．混合气体的密度不变d．CO2的体积分数保持不变
③若将反应改为恒压绝热条件下进行，达到平衡时，则乙苯的物质的量浓度（填正确答案编号）
A．大于0.5mol/LB．小于0.5mol/LC．等于0.5mol/LD．不确定
（3）在温度为T2时的恒容器中，乙苯、CO2的起始浓度分别为2.0mol/L和3.0mol/L，设反应平衡后总压强为P、起始压强为
，则反应达到平衡时苯乙烯的浓度为，（均用含
、P的表达式表示）。
（4）写出由苯乙烯在一定条件下合成聚苯乙烯的化学方程式。
考点三 有关化学平衡的计算——三段式法
1．分析三个量：
起始量、变化量、平衡量。
2．明确三个关系
（1）对于同一反应物，起始量－变化量＝平衡量。
（2）对于同一生成物，起始量＋变化量＝平衡量。
（3）各转化量之比等于各反应物的化学计量数之比。
3．计算方法——三段式法
化学平衡计算模式：
对以下反应：
mA（g）＋nB（g）
pC（g）＋qD（g），令A、B起始物质的量（mol）分别为a、b，达到平衡后，A的消耗量为mx，容器容积为VL。
mA（g） ＋ nB（g）
pC（g）＋qD（g）
起始（mol）ab00
变化（mol）mxnxpxqx
平衡（mol）a－mxb－nxpxqx
[典例1] 在某温度下，向一个容积不变（设为VL）的密闭容器中通入2.5molCO和7.5molH2，发生CO（g）＋2H2（g）
CH3OH（g），达到平衡时CO的转化率为90%，则：
此时容器内的压强为开始时的________倍；平衡常数为________。
练习
1．煤化工中常需研究不同温度下平衡常数、投料比及产率等问题。
已知CO（g）＋H2O（g）
H2（g）＋CO2（g）的平衡常数随温度的变化如表所示：
温度/℃
400
500
830
1000
平衡常数K
10
9
1
0.6
试回答下列问题：
（1）上述反应的正反应是________反应（填“放热”或“吸热”）。
（2）某温度下，上述反应达到平衡后，保持容器体积不变升高温度，正反应速率________（填“增大”、“减小”或“不变”），容器内混合气体的压强________（填“增大”、“减小”或“不变”）。
2、（17分）工业上用NH3和CO2反应合成尿素：
2NH3（g）+CO2（g）CO（NH2）2（g）+H2O（g）△H1=-536.1kJ·mol－1
（1）此反应的平衡常数表达式K=。
升高温度，K值（填增大、减小或不变）。
（2）其他条件不变，下列方法能同时提高化学反应速率和尿素产率的是。
A．通入氦气B．缩小体积C．加入催化剂D．除去体系中的水蒸气
（3）尿素可用于处理汽车尾气。
CO（NH2）2（g）与尾气中NO反应生成CO2、N2、H2O（g）排出。
又知：
4NH3（g）+6NO（g）=5N2（g）+6H2O（g）△H2=-1806.4kJ·mol－1
写出CO（NH2）2（g）与NO反应的热化学方程式。
某小组模拟工业合成尿素，探究起始反应物的氨碳比[n（NH3）/n（CO2）]对尿素合成的影响。
在恒温下1L容器中，将总物质的量为3mol的NH3和CO2以不同的氨碳比进行反应，实验测得平衡体系中各组分的变化如图所示。
回答问题：
（4）若a、b线分别表示NH3或CO2转化率的变化，其中表示NH3转化率的是（填a或b）线。
（5）若a、b线分别表示NH3或CO2转化率的变化，c线表示平衡体系中尿素体积分数的变化，求M点对应的y值（写出计算过程，结果精确到0.1）。
3．（模拟题节选）工业制硫酸时，利用催化氧化反应将SO2转化为SO3是一个关键步骤。
（1）某温度下，2SO2（g）+O2（g）2SO3（g）△H=-197kj／mol。
开始时在10L的密闭容器中加入4．0molSO2（g）和10．0molO2（g），当反应达到平衡时共放出197kJ的热量，该温度下的平衡常数K=，升高温度K将（填“增大、减小或不变”）。
（2）一定条件下，向一带活塞的密闭容器中充入2molSO2和1molO2，发生下列反应：
2SO2（g）+O2（g）2SO3（g），达到平衡后，改变下述条件，SO2、O2、SO3的平衡浓度都比原来增大的是（填字母）。
A．恒温恒容，充入2molSO3B．恒温恒容，充入2molN2
C．恒温恒压，充入1molSO3D．升高温度
（3）在一密闭容器中进行下列反应：
2SO2（g）+O2（g）
2SO3（g），化学兴趣小组的同学探究了其他条件不变时，改变某一条件时对上述反应的影响，并根据实验数据作出了下列关系图。
下列判断中正确的是▲（填字母）。
A．图Ⅰ研究的是不同催化剂对反应的影响，且乙使用的催化剂效率较高
B．图Ⅱ研究的是压强对反应的影响，且甲的压强较高
C．图Ⅱ研究的是温度对反应的影响，且乙的温度较低
D．图Ⅲ研究的是不同催化剂对反应的影响，且甲使用的催化剂效率较高
4、（16分）一定条件下合成乙烯：
6H2（g）＋2CO2（g）
CH2＝CH2（g）＋4H2O（g）△H1
已知：
2H2（g）＋O2（g）＝2H2O（g）△H2＝－480kJ•mol-1
CH2＝CH2（g）＋3O2（g）＝2CO2（g）＋2H2O（g）△H3＝－1400kJ•mol-1
（1）△H1＝。
请标出该反应电子转移的方向和数目。
（2）温度对CO2的平衡转化率和催化剂催化效率的影响如图，下列说法正确的是。
A.生成乙烯的速率：
v（M）有可能小于v（N）
B.平衡常数：
KM＞KNC.催化剂会影响CO2的平衡转化率
（3）若投料比n（H2）∶n（CO2）＝3∶1，则图中M点时，乙烯的体积分数为（保留两位有效数字）。
（4）为提高CO2的平衡转化率，除改变温度外，还可采取的措施有。
（任写一条）
5、（16分）选择适当的催化剂在高温下可将汽车尾气中的CO、NO转化为无毒气体。
（1）已知：
①2CO（g）+O2（g）=2CO2（g）∆H1=akJ∙mol-1[来源:
Z|xx|k.Com]
②2NO（g）+2CO（g）⇋N2（g）+2CO2（g）∆H2=bkJ∙mol-1
则反应N2（g）+O2（g）=2NO（g）的∆H＝kJ∙mol-1（用a、b表示）。
（2）在一定温度下，向1L密闭容器中充入0.5molNO、2molCO，发生上述反应②，20S反应达平衡，此时CO的物质的量为1.6mol。
请回答下列问题：
①前20S内平均反应速率v（NO）为。
②在该温度下反应的平衡常数K=。
③关于上述反应，下列叙述不正确的是（填编号）。
A.达
到平衡时，移走部分CO2，平衡将向右移动，正反应速率加快
B.缩小容器的体积，平衡将向右移动
C.在相同的条件下，若使用甲催化剂能使正反应速率加快105倍，使用乙催化剂能使逆反应速率加快108倍，则应该选用乙催化剂
D.若保持平衡时的温度和压强不变，再向容器中充入0.4molCO和0.8molN2，则此时v正＞v逆
④已知上述实验中，c（CO）与反应时间t变化曲线Ⅰ。
若其它条件不变，将0.5molNO、2molCO投入2L容器进行反应，请在答题卡图中绘出c（CO）与反应时间t1变化曲线Ⅱ。
（3）测试某汽车冷启动时的尾气催化处理CO、NO百分含量随时间变化曲线如下图
请回答：
前0—10s阶段,CO、NO百分含量没明显变化的原因是。
6、（16分）CO2和CH4是两种重要的温室气体，通过CH4和CO2反应制造更高价值化学品是目前的研究目标。
（1）在一定条件下，CH4和CO2以镍合金为催化剂，发生反应：
CO2（g）＋CH4（g）
2CO（g）＋2H2（g），其平衡常数为K，在不同温度下，K的值如下：
①从上表可以推断：
该反应的逆反应是（填“吸”、“放”）热反应。
②此温度下该反应的平衡常数表达式为K=__________________。
（2）以二氧化钛表面覆盖Cu2Al2O4为催化剂，可以将CO2和CH4直接转化成乙酸。
①在不同温度下催化剂的催化效率与乙酸的生成速率如右图所示。
250～300℃时，温度升高而乙酸的生成速率降低的原因是_________。
②为了提高该反应中CH4的转化率，可以采取的措施是。
③将Cu2Al2O4溶解在稀硝酸中的离子方程式为。
（3）Li2O、Na2O、MgO均能吸收CO2。
①如果寻找吸收CO2的其他物质，下列建议合理的是________。
a.可在碱性氧化物中寻找
b.可在ⅠA、ⅡA族元素形成的氧化物中寻找
c.可在具有强氧化性的物质中寻找
7、19、）乙醇汽油是被广泛使用的新型清洁燃料，工业生产乙醇的一种反应原理为：
2CO（g）+4H2（g）
CH3CH2OH（g）+H2O（g）△H1
已知：
H2O（l）=H2O（g）△H2CO（g）+H2O（g）
CO2（g）+H2（g）△H3
（1）以CO2（g）与H2（g）为原料也可合成乙醇，其热化学方程式如下：
2CO2（g）+6H2（g）
CH3CH2OH（g）+3H2O（l）△H=。
（2）CH4和H2O在催化剂表面发生反应CH4+H2O
CO+3H2，该反应在不同温度下的化学平衡常数如下表：
温度/℃
800
1000
1200
1400
平衡常数
0.45
1.92
276.5
1771.5
①该反应是反应（填“吸热”或“放热”）
②T℃时，向1L密闭容器中投入1molCH4和1molH2O（g），5小时后测得反应体系达到平衡状态，此时c（CH4）=0.5mol·L-1，计算该温度下CH4+H2O
CO+3H2的平衡常数K=，该温度下达到平衡时H2的平均生成速率的值=。
（3）汽车使用乙醇汽油并不能减少NOx的排放，这使NOx的有效消除成为环保领域的重要课题。
某研究小组在实验室以Ag–ZSM–5为催化剂，测得NO转化为N2的转化率随温度变化情况如下图所示。
ks5u
①若不使用CO，温度超过775℃，发现NO的转化率降低，其可能的原因为；在n（NO）/n（CO）=1的条件下，应控制的最佳温度在左右。
②用CxHy（烃）催化还原也可消除氮氧化物的污染。
写出CH4与NO2发生反应的化学方程式：
。
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