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有關(guān)化學(xué)平衡常數(shù)及有關(guān)化學(xué)平衡的計算的教案
一. 教學(xué)內(nèi)容:
化學(xué)平衡常數(shù)及有關(guān)化學(xué)平衡的計算
二. 教學(xué)目標:
理解條件對化學(xué)平衡移動的影響,理解化學(xué)平衡常數(shù)的意義;掌握化學(xué)平衡的計算。
三. 教學(xué)重點、難點:
化學(xué)平衡的計算的解題方法及技巧
四. 教學(xué)過程:
。ㄒ唬┗瘜W(xué)平衡常數(shù):
pC(g)+qD(g)
(二)有關(guān)化學(xué)平衡的計算:
可逆反應(yīng)在一定條件下達到化學(xué)平衡:
mA(g)+nB(g)< style='height:9pt' fillcolor="window">
pC(g)+qD(g)
起始(mol/L) a b 0 0
轉(zhuǎn)化(mol/L) x (n/m)x (p/m)x (q/m)x
平衡(mol/L) a-x b-(n/m)x (p/m)x (q/m)x
平衡時:A的轉(zhuǎn)化率=(x/a)×100%
【典型例題】
例1. CO的中毒是由于CO與血液中血紅蛋白的血紅素部分反應(yīng)生成碳氧血紅蛋白:
CO+Hb?O2 →O2+Hb?CO
實驗表明,Hb?CO的濃度即使只有Hb?O2濃度的2%,也可造成人的智力損傷。抽煙后,測得吸入肺部的空氣中CO和O2的濃度分別為10-6mol?L-1和10-2mol?L-1,并已知37℃時上述反應(yīng)的平衡常數(shù)K=220,那么,此時HbCO的濃度是Hb?O2的濃度的多少倍?
生成物濃度的冪次方乘積與反應(yīng)物濃度的冪次方乘積之比是常數(shù),可得:
又因為:肺部的空氣CO和O2的濃度分別為10-6mol?L-1和10-2mol?L-1,則:
則有:
=2.2%
CO2(氣)+H2(氣)放熱反應(yīng);在850℃時,K=1。
。1)若升高溫度到950℃時,達到平衡時K__ ___l (填“大于”、“小于”、或“等于”)
。2)850℃時,若向一容積可變的密閉容器中同時充入1.0molCO,3.0molH2O,1.0molCO2和xmolH2,則:當x=5.0時,上述反應(yīng)向___________________(填“正反應(yīng)”或“逆反應(yīng)”)方向進行。若要使上述反應(yīng)開始時向正反應(yīng)方向進行,則x應(yīng)滿足的條件是________ __________。
。3)在850℃時,若設(shè)x=5.0 和x=6.0,其它物質(zhì)的投放量不變,當上述反應(yīng)達到平衡后,測得H2的體積分數(shù)分別為a%,b%,則a___ __b(填“大于、小于或等于”)
CO2(氣)+H2(氣),正反應(yīng)為放熱反應(yīng),升高溫度平衡逆向移動,生成物的濃度減小,反應(yīng)物的濃度增大,根據(jù)平衡常數(shù)的計算公式可知,K變小,即小于1。
(2)
在一容積可變的密閉容器中同時充入1.0molCO,3.0molH2O,1.0molCO2和xmolH2,當x=5.0時,則有:K=5×1/3×1>1,此時生成的濃度偏大,而在同一溫度下平衡常數(shù)保持不變,則必然隨著反應(yīng)的進行,生成物的濃度降低,平衡逆向移動。
若要使平衡正向移動,則有:K=x×1/3×1<1,即x<3時,可使平衡正向移動。
(3)可逆反應(yīng)在一定條件下達到化學(xué)平衡:當x=5.0時
CO(氣)+H2O(氣)
CO2(氣)+H2(氣)
起始(mol/L) 1 3 1 5
轉(zhuǎn)化(mol/L) x x x x
平衡(mol/L) 1-x 3-x 1+x 5+x
a%=H2%=(5+x)/10=40%
同理可得:當x=6.0,b%=52.9%
解析:同溫同壓下,任何氣體的體積比等于物質(zhì)的量之比,則根據(jù)平衡常數(shù)的計算公式:有:
N2 + 3H2
2NH3
起始(L) 1 3 0
轉(zhuǎn)化(L) x 3x 2x
平衡(L) 1-x 3-3x 2x
則有2x/(4-2x)=25%,x=0.4,則從合成塔出來的氣體中氮氣和氫氣的體積比為:(1-x):(3-3x)=1:3。
在一定溫度和體積固定的容器中,氣體的壓強比等于物質(zhì)的量之比,則有:
P前/P后=4/(4-2x);160atm/P后=4/3.2,P后=128atm。
解析:在同溫同壓下,反應(yīng)前后的氣體的總質(zhì)量保持不變,則混合氣體的密度與體積成反比。設(shè)混合氣體中氮氣的體積為a,則氫氣的體積為:100-a,則有:
N2 + 3H2
2NH3
起始(L) a 100-a 0
轉(zhuǎn)化(L) x 3x 2x
平衡(L) a-x 100-a-3x 2x
則有:ρ前/ρ后=V前/V后;100/(100-2x)=1.25,x=10mL。
又同溫同壓下,氣體的體積比等于物質(zhì)的量之比,則有:
混合氣體的相對分子質(zhì)量等于混合氣體的總質(zhì)量與混合氣體的總物質(zhì)的量之比,則有:混合氣體的總質(zhì)量=28a+2(100-a),
則有:[28a+2(100-a)]/100-2x=15.5,可得:
a=40 mL
則:氮氣的轉(zhuǎn)化率為:10/40=25%
pC(g)+qD(g)的平衡常數(shù)為K,下列說法正確的是( )
A. K越大,達到平衡時,反應(yīng)進行的程度越大
B. K越小,達到平衡時,反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率增大
C. K隨反應(yīng)物濃度的改變而改變
D. K隨溫度的改變而改變
2、在一密閉容器中,aA(g)
bB(g)達平衡后溫度保持不變,將容器體積增加一倍,當達到新的平衡時,B的濃度是原來平衡時濃度的60%,則:( )
A. 平衡向正反應(yīng)方向移動了 B. 物質(zhì)A的轉(zhuǎn)化率減少了
C. 物質(zhì)B的質(zhì)量分數(shù)增加了 D. a>b
3、在373K時,把0.5molN2O4氣體通入體積為5L的真空密閉容器中,立即出現(xiàn)棕色,反應(yīng)進行到2s時,濃度為0.02mol/L,在60s時,體系已達到平衡,此時容器內(nèi)壓強為開始時的1.6倍,下列說法正確的是( )
A. 前2s,以N2O4的濃度變化表示的平均反應(yīng)速度為0.01mol/(L?s)
B. 在2s時容器內(nèi)壓強為開始時壓強的1.1倍
C. 在平衡體系內(nèi)含N2O40.25mol
D. 平衡時,如果壓縮容器體積,則可提高N2O4的轉(zhuǎn)化率
4、在一密閉容器中,等物質(zhì)的量的X和Y發(fā)生如下反應(yīng):X(g) 2Y(g)
2Z(g),反應(yīng)達到平衡時,若混合氣體中X和Y的物質(zhì)的量之和與Z的物質(zhì)的量相等,則X的轉(zhuǎn)化率為( )
A. 10% B、50% C、60% D、70%
5、在一密閉的容器中,將一定量的NH3加熱使其發(fā)生分解反應(yīng):2NH3(g)
N2(g)+3H2(g),當達到平衡時,測得25%的NH3分解,此時容器內(nèi)的壓強是原來的( )
A、1.125倍 B、1.25倍 C、1.375倍 D、1.50倍
6、在一定溫度下,將1molCO和1mol水蒸氣放入一固定容積的密閉容器中,發(fā)生反應(yīng)CO(g)+H2O (g)
CO2(g)+H2(g),達平衡狀態(tài)后,得到CO20.6mol;再通入0.3mol水蒸氣,達到新的平衡狀態(tài)后,CO2的物質(zhì)的量可能是( )
A、0.9mol B、0.8mol C、0.7mol D、0.6mol
7、將0.4molA氣體和2molB氣體在2L的容器中混合并在一定條件下發(fā)生如下反應(yīng):2A(g)+B(g)
2C(g),若經(jīng)2s后測得C的濃度為0.6mol?L-1,現(xiàn)有下列幾種說法: = 1 * GB3 ①用物質(zhì)A表示的反應(yīng)的平均速率為0.3mol?(L?s)-1
= 2 * GB3 ②用物質(zhì)B表示的反應(yīng)的平均速率為0.6mol?(L?s)-1
= 3 * GB3 ③2s時物質(zhì)A的轉(zhuǎn)化率為70%
= 4 * GB3 ④2s時物質(zhì)B的濃度為0.7mol?L-1
其中正確的是( )
A、 = 1 * GB3 ① = 3 * GB3 ③ B、 = 1 * GB3 ① = 4 * GB3 ④ C、 = 2 * GB3 ② = 3 * GB3 ③ D、 = 3 * GB3 ③ = 4 * GB3 ④
8、在一定體積的密閉容器中放入3L氣體R和5L氣體Q,在一定條件下發(fā)生反應(yīng):
2R(g)+5Q(g)
4X(g)+nY(g),反應(yīng)完全后,容器溫度不變,混合氣體的壓強是原來的87.5%,則化學(xué)方程式中的n值是( )
A、2 B、3 C、4 D、5
9、某容器中加入N2和H2,在一定條件下,N2+3H2
2NH3,達到平衡時N2、H2、NH3的濃度分別是3mol/L、4mol/L、4mol/L,則反應(yīng)開始時H2的濃度是 ( )
A、5mol/L B、10mol/L C、8mol/L D、6.7mol/L
10、已知下列反應(yīng)的平衡常數(shù):H2(g)+S(s)
H2S(g) K1
S(s)+O2(g)
SO2(g) K2
則反應(yīng)H2(g)+SO2(g)
O2(g)+H2S(g)的平衡常數(shù)是 ( )
A、K1+ K2 B、K1 -K2 C、K1 ×K2 D、K1/K2
11、有可逆反應(yīng)2A(g)+2B(g)
2C(g)+D(g)
。1)該反應(yīng)的化學(xué)平衡常數(shù)的表達式可表示為:_______________。
。2)該反應(yīng)選用了一種合適的催化劑,發(fā)現(xiàn)反應(yīng)溫度在100℃~400℃的范圍內(nèi),每高10℃,反應(yīng)速度為原來的3倍,在400℃~450℃時,每高10℃,反應(yīng)速度卻約為原來的10倍,而溫度高于450℃時,反應(yīng)速度卻約為原來的3倍,若其它反應(yīng)條件不變,試分析造成這種現(xiàn)象的原因____________________。
(3)若該反應(yīng)在固定容積的密閉容器中進行,并保持溫度不變。往容器里充入等物質(zhì)的量的A、B兩種氣體物質(zhì),反應(yīng)進行5min后,試推測容器內(nèi)的壓強可能發(fā)生的變化______________。(填正確的字母編號)
A、增大 B、減小 C、不變
其理由是_______________________________。
。4)若該反應(yīng)在恒溫下進行并已達平衡,再維持溫度不變,將壓強由100kPa增大到500kPa平衡發(fā)生了移動,但卻發(fā)現(xiàn)平衡向左移動,你是否懷疑勒夏特列原理對平衡系統(tǒng)的普遍適用性?________;試寫出你的分析理由__________________________________________。
12、平衡常數(shù)K的數(shù)值大小是衡量化學(xué)反應(yīng)進行程度的標志,在25℃時,下列反應(yīng)式及其平衡常數(shù):
2NO(g)
N2(g)+O2(g) K1=1×1030
2H2(g) +O2(g)
2H2O(g) K2=2×1081
2CO2(g)
2CO(g)+O2(g) K3=4×10-92
。1)常溫下NO分解產(chǎn)生O2的反應(yīng)的平衡常數(shù)表達式為________。
。2)常溫下水分解產(chǎn)生O2,此時平衡常數(shù)值約為____________。
。3)常溫下NO、H2O、CO2三種化合物分解放出氧氣的大小順序為:
。撸撸撸撸撸荆撸撸撸撸撸撸撸撸荆撸撸撸撸撸撸撸撸。
(4)隨著轎車進入家庭,汽車尾氣污染成為備受關(guān)注的環(huán)境問題,市政府要求全市對所有汽車尾氣處理裝置完成改裝,以求基本去除氫氧化物、一氧化碳污染氣體的排放。而改裝后的尾氣處理裝置主要是加入了有效催化劑,請你根據(jù)以上有關(guān)數(shù)據(jù)分析,僅僅使用催化劑_________(填能或否)促進污染氣體間的反應(yīng),而去除污染氣體。
13、可逆反應(yīng)CO+H2O
CO2+H2在密閉容器中建立了平衡。當溫度為749K時,Kc=2.60,問:
(1)當CO起始濃度為2mol/L,H2O起始濃度為2mol/L時,CO的轉(zhuǎn)化率為多少?
。2)當CO起始濃度仍為2mol/L,H2O的起始濃度為6mol/L時,CO的轉(zhuǎn)化率為多少?
14、在接觸法制硫酸中,將SO2與空氣按1:3的體積比混合(空氣中氮氣與氧氣的體積比為4:1)后進入接觸室,在一定條件下反應(yīng)達到平衡后,氣體總體積減少為原來的88%(體積均在相同情況下測定),試求:
。1)反應(yīng)達到平衡時SO2的轉(zhuǎn)化率;
。2)若生成的SO3可在吸收塔中完全被吸收,則排出的尾氣中SO2的體積百分含量。
15、在673K,1.01×105Pa時,有1mol氣體A發(fā)生如下反應(yīng):2A(g)
xB(g)+C(g)。在一定條件下已達到平衡。在平衡混合氣體中,A占其體積百分比為58.84%;旌蠚怏w總質(zhì)量為46g,密度為0.72g?L-1。求:
。1)平衡混合氣體的平均相對分子質(zhì)量;
。2)A的平衡轉(zhuǎn)化率;
。3)x值
(4)相同條件下,反應(yīng)前A的密度是平衡混合氣體密度的幾倍。
【試題答案】
1、AD 2、AC 3、B 4、A 5、B
6、C 7、B 8、A 9、B 10、D
11、(1)
。2)催化劑在400℃~450℃活性最大
(3)B;在該條件下,發(fā)生反應(yīng)的氣體體積減小,壓強減小
。4)不;可能反應(yīng)物中某物質(zhì)的狀態(tài)發(fā)生變體。
12、(1)
。2)2×10-82
(3)NO;H2O;CO2
。4)能
13、61.7%,86.6%
14、96%,1.56%
15、(1)39.73 (2)A的轉(zhuǎn)化率為32%
。2)x=2 (4)反應(yīng)前A的密度是平衡混合氣體密度的1.16倍。
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