高二化学教案化学新人教选修4第二章第二节化学反应限.docx

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高二化学教案化学新人教选修4第二章第二节化学反应限

第2节化学反应的限度

学习目标

1．掌握化学平衡常数的数字表达式。

2．理解化学平衡常数的意义，会用化学平衡常数判断反应进行的方向。

3．掌握有关化学平衡的计算。

4．掌握浓度、压强、温度对化学平衡的影响规律，会判断化学平衡移动的方向。

知识梳理

1．化学平衡常数K及表达式

化学平衡常数可定量描述化学反应的限度。

在______一定时，对于确定的反应，K为常数，压强、浓度的改变与平衡常数______（无关，有关）。

K值越大，反应进行的越________。

aA+bBcC+dD，Kc=______________________

（1）对于有纯固体或纯液体参加的反应，如：

CaCO3（s）CaO（s）+CO2（g）,Kc=_______

C（B）表示____________C0（B）表示____________[B]表示____________

（2）若A、B、C、D均为气体，Kp=________________

※气体分压定律：

混合气体中某组分气体_____________所表现的压强为该气体的分压强，简称分压。

总压强为混合气体各组分分压________。

混合气体中，分压之比与气体物质的量有何关系？

当体积一定时，与浓度又有何关系？

__________________________________________________________________________

浓度平衡常数（Kc）:

由各物质_________算得的平衡常数。

（3）化学平衡常数

压强平衡常数（Kp）:

由各物质_________算得的平衡常数。

（4）可逆反应的化学平衡常数表达式与方程式的书写有关。

3H2（g）+N2（g）2NH3（g）K1=__________

H2（g）+

N2（g）NH3（g）K2=__________

2NH3（g）3H2（g）+N2（g）K3=___________

K1，K2，K3之间的关系_____________________

2.用化学平衡常数判断反应进行的方向

对于化学反应aA+bBcC+dD，浓度商Qc=_______________

当Qc=Kc时，反应________________；

Qc＞Kc时，反应________________；

Qc＜Kc时，反应________________。

3.化学平衡的计算

（1）可逆反应达到平衡过程中物质浓度的变化关系

反应物：

平衡浓度=______________________;

生成物：

平衡浓度=______________________。

各物质的转化浓度之比等于_________________之比。

（2）平衡转化率

对于化学反应aA+bBcC+dD反应物A的转化率α（A）=_________________

①温度一定，反应物的转化率因反应物的不同而不同。

②提高A在原料气中的比例，可使B的转化率________，而A的转化率_________。

提高B在原料气中的比例，可使A的转化率________，而B的转化率_________。

（3）平衡时某组分的百分含量A%=____________________

4.反应条件对化学平衡的影响

在其他条件不变的情况下，

（1）改变温度：

升高反应体系的温度，平衡向________的方向移动；

降低反应体系的温度，平衡向________的方向移动。

温度对平衡移动的影响是通过改变_______________实现的。

（2）改变浓度：

增大反应物的浓度或减小生成物的浓度，Qc___Kc，化学平衡____移动。

增大生成物的浓度或减小反应物的浓度，Qc___Kc，化学平衡____移动。

（3）改变压强：

增大体系压强，平衡向着气体体积_________的方向移动；

减小体系压强，平衡向着气体体积_________的方向移动。

※勒夏特列原理——平衡移动原理

2SO2（g）+O2（g）2SO3（g）；ΔH＞0，设平衡状态下，体系中O2的物质的量浓度为amol·L—1，SO3的物质的量浓度为bmol·L—1，气体的压强为MPa，气体的温度为d℃。

（1）将平衡体系中的C（O2）增大为2amol·L—1，则平衡将向____反应方向移动，使O2物质的量浓度______，达到新平衡时[O2]与2amol·L—1、amol·L—1比较为__________________。

（2）将平衡体系中的C（SO3）减小为

mol·L—1，则平衡将向____反应方向移动，使SO3物质的量浓度______，达到新平衡时[O2]与bmol·L—1、

mol·L—1比较为__________________。

（3）将体系气体温度一次性升高到2d℃，则平衡向_____反应方向移动，使体系的温度______，达到新平衡时，温度t与d℃、2d℃比较为________________________。

（4）将体系气体压强一次性降到

Pa，则平衡向_____反应方向移动，使体系的压强______，达到新平衡时，压强p与

Pa、MPa比较为_______________________。

学习导航

1．方法导引

（1）有关化学平衡的计算，浓度、压强、温度对化学平衡的影响规律是本节的重点。

（2）对于一个已知的化学反应，当温度一定时，化学平衡常数K为确定的值。

温度对平衡移动的影响是通过改变平衡常数实现的。

浓度、压强的影响是通过使Qc与Kc不再相等，而使平衡发生移动。

（3）浓度适用于有气体参加或气体生成的反应或溶液中进行的反应，所以通常认为改变固体的量时化学平衡不发生移动。

（4）反应物有两种或两种以上，增加一种物质的浓度，该物质的平衡转化率降低，而其他物质的转化率升高。

（5）不特别指明时，增大压强均指压缩体积。

平衡混合物是固体或溶液时，改变压强，平衡不移动。

改变体系的压强相当于改变体系的体积，也就相当于改变物质的浓度（如增大体系的压强相当于增大气体的浓度），压强对化学平衡移动的影响是由于压强改变引起气体浓度的改变而引起化学平衡移动的，若压强的改变并没有造成气体浓度的改变则平衡不移动。

稀有气体（或不参加反应的气体）的加入而导致的压强变化，对化学平衡的影响，要具体分析平衡物质的浓度是否变化，即体系占据的体积是否改变。

恒容时，压强增大，但体积不变，所以浓度不变，平衡不移动。

恒压时，体积增大，反应物和生成物的浓度同时减小，相当于减小压强，平衡向总体积增大的方向移动。

（6）同等程度地改变反应混合物中各物质的浓度时，应视为压强的影响。

2．例题解析

例1．密闭容器中进行如下反应：

X2（g）+3Y2（g）2Z（g），X2、Y2、Z起始浓度分别为0.2mol.L—1、0.6mol.L—1、0.4mol.L—1，当平衡时，下列数据肯定不对的是（）

A.X2为0.4mol.L—1，Y2为1.2mol.L—1B.Y2为1.0mol.L—1

C.X2为0.3mol.L—1，Z为0.2mol.L—1D.Z为1.0mol.L—1

分析：

若X2、Y2完全反应，则可生成Z的浓度为0.8mol.L—1，若Z完全转化为X2、Y2，则X2、Y2最多可达0.4mol.L—1、1.2mol.L—1，但反应为可逆反应，故不能进行到底。

答案：

A、D

点评：

化学平衡研究的是可逆反应，故解这类题目要善于利用极值法。

另外，选项中将所有物质的浓度都列出来，还得注意物质的量是否守恒。

例2．HI分解反应为2HI（g）H2（g）+I2（g），若开始时有1molHI，平衡时有24.4%的HI发生了分解。

今欲将HI的分解率降到10%，应往此平衡体系中加入I2物质的量是多少？

解析：

设容器的体积为V，应向平衡体系中加入I2物质的量为x

2HI（g）H2（g）+I2（g）

起始浓度mol.L—1

00

原平衡浓度mol.L—1

新平衡浓度mol.L—1

根据题意，温度不变，则平衡常数不变：

==

答案：

x=0.372mol

例3．反应NH4HS（s）NH3（g）+H2S（g）在某一温度下达到平衡时，下列各种情况中，不能使平衡发生移动的是（）

A.温度、容积不变时，通入SO2气体B.加入一部分NH4HS固体

C.保持容器体积不变，充入氮气D.保持容器体积不变，通入氯气

解析：

在NH4HS（s）NH3（g）+H2S（g）的平衡体系中，当恒温、恒容通入SO2时，SO2与H2S反应，将使的浓度减小；因NH4HS为固体，增加或减少其量，浓度不变；容积不变，充入氮气，体系的总压强虽然增大，但NH3和H2S的浓度却没改变；压强不变，充入氮气，相当于将容器中的NH3、H2S稀释。

答案：

B、C

例4．对反应2NO2（g）N2O4（g），在一定条件下达到平衡，在温度不变时，欲使[NO2]/[N2O4]的比值增大，可采取的方法是（）

A．使体积增大到原来的2倍B．体积不变，增加

的物质的量

C．保持压强不变，充入

D．体积不变，增加

的物质的量

解析：

A.扩大体积，容器内的压强减小，平衡向气体体积增大方向移动，即平衡左移，[NO2]增大，[N2O4]减小，[NO2]/[N2O4]变大；B.根据[N2O4]/[NO2]2=K，可化为

=

，据此分析，体积不变，增加n（NO2），即增加了C（NO2），所以[NO2]/[N2O4]变小；同理，D体积不变，增加n（N2O4），C（N2O4）变大，平衡左移，结果[NO2]也变大，据上式分析得[NO2]/[N2O4]变小；C压强不变，充入N2，容器体积必然扩大，平衡左移，[NO2]增大，[N2O4]减小，[NO2]/[N2O4]变大。

答案：

A、C

例5．由可逆反应测绘出图像如图，纵坐标为生成物在平衡混合物中的百分含量，下列对该反应的判断正确的是（）

A.反应物中一定有气体B.生成物中一定有气体

C.正反应一定是放热反应D.正反应一定是吸热反应

解析:

定一议二。

温度不变时，增大压强，生成物的百分含量降低，说明平衡逆向移动，逆向为体积缩小方向，而题中未给出具体的可逆反应，但是可以确定生成物中一定有气体；压强不变时，升高温度，生成物的百分含量增大，说明平衡正向移动，正向为吸热反应。

答案：

B、D

例6在容积相同且固定不变的四个密闭容器中，进行同样的可逆反应：

2A（g）+3B（g）3C（g）+2D（g），

起始时四个容器所盛A、B的量分别是甲：

A2mol，B1mol；乙：

A1mol，B1mol；丙：

A2mol，B2mol；丁：

A1mol，B2mol，在相同温度下建立平衡时，A或B的转化率大小关系正确的是（）

A.B的转化率：

甲＜丙＝乙＜丁B.A的转化率：

甲＜丙＜乙＜丁

C.B的转化率：

甲＞丙＞乙＞丁D.A的转化率：

甲＜乙＜丙＜丁

解析：

甲、乙、丙、丁四个容器的容积相同在同温时放入A、B的物质的量不同，对于可逆反应2A（g）+B（g）3C（g）+2D（g），加压时，向逆反应方向移动；减压时向正反应方向移动。

我们将甲、乙、丙、丁四个容器中的变化用下列框图表示分析比较。

则B的转化率：

甲＞乙＞丙＞丁，A的转化率：

丁＞乙＞丙＞甲

答案：

B

基础训练

1．下列关于平衡常数K的说法中，正确的是（）

A．在任何条件下，化学平衡常数是一个恒定值

B．改变反应物浓度或生成物浓度都会改变平衡常数K

C．平衡常数K只与温度有关，与反应浓度、压强无关

D．从平衡常数K的大小可以推断一个反应进行的程度

2．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．

B.

C.

D.

3.某温度，反应SO2（g）+

O2（g）SO3（g）的平衡常数K=50，在同一温度下，反应2SO3（g）2SO2（g）+O2（g）的平衡常数K值应为（）

A.2500B.100C.4×10—4D.2×10—2

4.在一定温度时，4molA在2L的密闭容器中分解，达到平衡时，测得已有50%的A分解成B和C，

A（g）2B（g）+C（g）。

此温度时，该反应的平衡常数为（）

A.4B.3C.2D.1

5.在容积为1L的密闭容器中，装有4molNO2，在一定温度时进行下面的反应：

2NO2（g）N2O4（g）,在该温度下反应的平衡常数K=0.25，则平衡时该容器中NO2的物质的量为（）

A.0molB.1molC.2molD.3mol

6．在密闭容器中把CO和H2O的混合物加热到800℃，有下列平衡：

CO（g）+H2O（g）CO2（g）+H2（g），且平衡常数K为1，若用2molCO和10molH2O相互混合并加热到800℃，则CO的转化率为（）

A.16.7%B.50%C.66.7%D.83.3%

7.对于CO（g）+H2O（g）CO2（g）+H2（g），某温度下平衡常数K为1，向一密闭容器内同时通入CO（g），H2O（g），CO2（g），H2（g）各1mol，在该温度下建立平衡时，CO的物质的量为（）

A.大于1molB.小于1molC.等于1molD.无法确定

8．在甲、乙两容器中各盛一定量的碳和二氧化碳（甲：

12gC，22gCO2；乙：

20gC，22gCO2），在同温同压下进行反应，达到平衡时，两容器中二氧化碳的转化率的关系（）

A．甲＞乙B．甲＜乙C．甲＝乙D．不能确定

9．某温度，反应ClF（g）＋F2（g）　　ClF3（g）；ΔH＜0，在密闭容器中达平衡，则下列说法正确的是（）

A．温度不变，缩小体积，ClF的转化率增大

B．温度不变，增大体积，ClF3的产率提高

C．升高温度，增大体积，有利于平衡向正反应方向移动

D．降低温度，体积不变，F2的转化率降低

10．在一定条件下，下列可逆反应达到化学平衡：

I2（g）＋H2（g）2HI（g）；ΔH＜0，要使混合气体的颜色加深，可以采取的方法是：

（）

A．降低温度B．增大H2的浓度C．增大压强D．减小压强

11．下列反应达到平衡后增大压强或降低温度，平衡都向正反应方向移动的是（）

A．2NO2（g）N2O4（g）；ΔH＜0

B．3O2（g）2O3（g）；ΔH＞0

C．H2（g）＋I2（g）2HI（g）；ΔH＜0

D．3H2（g）+N2（g）2NH3（g）；ΔH＜0

12．当下列反应达到平衡时保持温度不变，向容器中通入氩气，则化学平衡一定不移动的是（）

A．PCl5（g）PCl3（g）+Cl2（g）B．N2（g）+3H2（g）2NH3（g）

C．2HI（g）H2（g）+I2（g）D．C2H4（g）+H2（g）C2H6（g）

13．一定量混合气体在密闭容器中发生如下反应：

xA（g）＋yB（g）zC（g），达到平衡后测得A气体的浓度为0.5mol·L－1；恒温将密闭容器的容积扩大两倍并再次达到平衡时，测得A的浓度为0.3mol·L－1。

则下列叙述正确的是（）

A平衡向右移动Bx＋y>zCB的转化率提高DC的体积分数增加

14．在一定体积的容器中放入3L气体R和2L气体Q，在一定条件下发生反应：

4R（g）＋3Q（g）2X（g）＋nY（g），反应完全后，容器内温度不变，混合气体的压强比原来增加5%，R的浓度减小

，则反应中方程式的n值是（）

A3B4C5D6

15．将固体NH4I置于密闭容器中，在某温度下发生下列反应：

NH4I（s）NH3（g）+HI（g），2HI（g）H2（g）+I2（g）。

当反应达到平衡时，[H2]=0.5mol·L—1，[HI]=4mol·L—1,则NH3的平衡浓度为（）

A.3.5mol/LB.4mol/LC.4.5mol/LD.5mol/L

16．反应A（g）+3B（g）2C（g）；ΔH＜0，在不同温度，不同压强（P1＞P2）下达到平衡时，混合气体中C的百分含量随温度变化的曲线为下图中的（）

17．在一定温度下，在1L容器中，amolSO2与bmolO2反应2SO2+O22SO3达到平衡时有cmolSO2发生了反应，则：

（1）生成______molSO3；

（2）O2的转化率为________（3）平衡时容器内气体总物质的量为________（4）平衡体系中SO3的百分含量（体积比）_____________

（5）平衡浓度[SO2]=______mol·L—1，[O2]=______mol·L—1，[SO3]=______mol·L—1。

18.在密闭容器中盛有HI气体，在400℃时建立如下平衡：

2HI（g）　　H2（g）＋I2（g）；ΔH＞0，改变下列条件，请填空：

（填写变化情况）

（1）将温度升至480℃，混合气体的颜色　　　　，HI的分解率　　　　，化学平衡向　　　　移动，平衡常数　　　　，混合气体的总质量　　　　　；

（2）若将密闭容器的体积压缩了

，则混合气体的颜色　　　　，HI的分解率　　　　　，化学平衡向　　移动，平衡常数　　　　　，混合气体的总质量　　　　　。

19．在一定条件下，可逆反应：

mA+nBpC达到平衡，若：

（1）A、B、C都是气体，减少压强，平衡向正反应方向移动，则m+n和p的关系是。

（2）A、C是气体，增加B的量，平衡不移动，则B为态。

（3）A、C是气体，而且m+n=p，增大压强可使平衡发生移动，则平衡移动的方向是。

（4）加热后，可使C的质量增加，则正反应是反应（放热或吸热）。

20．将等物质的量的A、B、C、D四种物质混合，发生如下反应：

aA+bBpC（s）+qD。

当反应进行一段时间后，测得A减少了nmol，B减少了

mol，C增加了

mol，D增加了nmol，此时达到化学平衡。

（1）该化学方程式中，各物质的系数分别为：

a=______，b=______，p=_____，q=______。

（2）若只改变压强，平衡不移动，该反应中各物质的聚集状态A_____,B_______,D_____。

（3）若只升高温度，反应一段时间后，测知四种物质其物质的量又达到相等，则该反应为_______反应（放热、吸热）。

21.一定条件下，可逆反应A2+B22C达到平衡时，各物质的平衡浓度（A2、B2、C均为气体）:

[A2]=0.5mol·L—1，[B2]=0.1mol·L—1，[C]=1.6mol·L—1，若用a、b、c分别表示A2、B2、C表示的初始浓度（mol·L—1），则

（1）a、b应满足的关系是_________________；

（2）a的取值范围是____________________

22．400℃，1L容器内N2、H2、NH3三种气体的平衡浓度分别是：

[N2]=1.0mol·L—1，[H2]=0.50mol·L—1，[NH3]=0.50mol.L—1。

如果保持温度不变，而要使N2的平衡浓度增加到1.1mol·L—1，需从容器中取走多少摩尔的氢气才能使体系重新达到平衡？

拓展提高

1．当反应Cl2+H2OHCl+HClO达到平衡后，欲使HClO的浓度增大，可以在氯水中加入（）

A．NaOH固体B．CaO固体C．CaO3固体D．水

2．在一恒压密闭容器中充入1molNO2建立如下平衡：

2NO2N2O4,此时NO2的转化率为x%，在其他条件不变的条件下，再充入1molNO2，待新平衡建立时测得NO2的转化率为y%，则大小关系正确的是（）

A.x＜yB.x＞yC.x＝yD.无法确定

3．在一定温度下，将nmolPCl5通入定容的密闭容器中，反应为：

PCl5（g）PCl3（g）+Cl2（g）,达到平衡时测得压强为P1，若再向容器中通入nmolPCl5，又达平衡后，压强为P2，则下列关系式正确的是（）

A.P1＝2P2B.2P1＝P2C.2P1＞P2D.2P1＜P2

4．在10℃和4×105Pa的条件下，当反应aA（g）dD（g）+eE（g）建立平衡后，维持温度不变，逐步增大体系的压强，在不同压强下该反应建立平衡后物质D的浓度见下表（在增大压强的过程中无其它副反应发生）

压强（Pa）

4×105

6×105

1×106

2×106

D的浓度（mol·L—1）

0.085

0.126

0.200

0.440

（1）压强从4×105Pa增加到6×105Pa时平衡应向______反应方向移动（正、逆），

理由是_____________________________；

（2）压强从1×106Pa增加到2×106Pa时，平衡向______反应方向移动。

此时平衡向该方向移动的两个必要条件是①______________________，②________________________。

5．钾是—种活泼的金属，工业上通常用金属钠和氯化钾在高温下反应制取。

该反应为：

Na（l）＋KCl（l）NaCl（l）＋K（g）；ΔH＞0

压强（kPa）

13.33

53.32

101.3

K的沸点（℃）

590

710

770

Na的沸点（℃）

700

830

890

KCl的沸点（℃）

1437

NaCl的沸点（℃）

1465

该反应的平衡常数可表示为：

K＝[K]，各物质的沸点与压强的关系见上表。

（1）在常压下金属钾转变为气态从反应混合物中分离的最低温度约为       ，而反应的最高温度应低于       。

（2）在制取钾的过程中，为了提高原料的转化率可以采取的措施是____________________。

（3）常压下，当反应温度升高900℃时，该反应的平衡常数可表示为：

K＝______________

6．将2molH2O和2molCO置于1L容器中，在一定条件下，加热至高温，发生如下可逆反应：

   2H2O（g）  2H2+O22CO+O22CO2

（1）当上述系统达到平衡时，欲求其混合气体的平衡组成，则至少还需要知道两种气体的平衡浓度，

但这两种气体不能同时是________和________，或________和________。

（填它们的分子式）

（2）若平衡时O2和CO2的物质的量分别为n（O2）平 = amol，n（C02）平=bmol。

   试求n（H2O）平=____