2019-2020年高中化學(xué) 專題2 第二單元 第3課時 化學(xué)平衡常數(shù)課時作業(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 化學(xué)平衡常數(shù)課時作業(yè) 蘇教版選修4 [目標要求]　1.知道化學(xué)平衡常數(shù)的含義。2.能運用化學(xué)平衡常數(shù)對化學(xué)反應(yīng)進行程度的判斷。3.能利用化學(xué)平衡常數(shù)計算反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率。 一、化學(xué)平衡常數(shù) 1．表達式 對于一般的可逆反應(yīng)：aA(g)＋bB(g) cC(g)＋dD(g)，當(dāng)在一定溫度下達到化學(xué)平衡狀態(tài)時，平衡常數(shù)的表達式為：K＝。 2．意義 (1)K值越大，說明正反應(yīng)進行的程度越大，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)進行的限度。 　　　　　　　　　　　　　　　　　 知識點一　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)的一個不變的常數(shù) 答案　A 解析　大量實驗證明，化學(xué)平衡常數(shù)決定于兩個方面的因素：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，上述反應(yīng)(　　) A．正向移動 B．逆向移動 C．達到平衡 D．不一定 答案　A 解析　Q＝＝0.408 Qv逆。 知識點二　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，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)平衡移動的知識下節(jié)介紹) 知識點三　化學(xué)平衡計算 5．在一定溫度下，一定體積的密閉容器中有如下平衡：H2(g)＋I2(g) 2HI(g)。已知H2 和I2的起始濃度均為0.1 molL－1，達到平衡時，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HI的濃度為0，平衡時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＋I2 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)達到平衡時H2的濃度減少了x molL－1，則： 　　　　　　　　H2　＋　I2　　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)表達式：＝64，解得x＝0.16 molL－1，故平衡時H2的濃度是0.2 molL－1－0.16 molL－1＝0.04 molL－1。 　　　　　　　　　　　　　　　　　 練基礎(chǔ)落實 1．對于3Fe＋4H2O(g)高溫 Fe3O4＋4H2(g)，反應(yīng)的化學(xué)平衡常數(shù)的表達式為(　　) 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)計算式中。 2．在可逆反應(yīng)中，平衡常數(shù)與反應(yīng)進行的限度關(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)進行的程度越大，A項正確；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，對于放熱反應(yīng)，溫度越高，K越小；對于吸熱反應(yīng)，溫度越高，K越大。 3．2 000 K時，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)，對于以上兩個反應(yīng)：K＝，K′＝，所以K′＝。 4．298 K時，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這三個化合物分解放氧的傾向，則必須求出各個分解放氧反應(yīng)的平衡常數(shù)，然后比較大小即可。由計算可知： 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。達到平衡后，M的轉(zhuǎn)化率為60%，此時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，達到平衡后，M的轉(zhuǎn)化率為________。 思路點撥：解答本題要把握以下兩點： (1)運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)?。(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)達到平衡后，測得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，試求達到化學(xué)平衡狀態(tài)時各物質(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 起始時各物質(zhì)濃度(molL－1)　0.01　　0.01　　　 0 平衡時各物質(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 平衡時物質(zhì)濃度(molL－1)　0.02－x　0.02－x　　2x 因為K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)在某溫度下達到平衡時，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下，發(fā)生如下反應(yīng)： 2H2(g)＋CO(g) CH3OH(g)，經(jīng)過5 min后達到平衡狀態(tài)。若此時測得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)達平衡時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，將N2、H2置于一個容積為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次平衡的時間為：____________，第2次平衡的時間為：____________，第1次平衡：平衡常數(shù)K1＝________________________________________________________ (帶數(shù)據(jù)的表達式)，第2次平衡時NH3的體積分數(shù)__________； ④在反應(yīng)進行至25 min時，曲線發(fā)生變化的原因： ________________________________________________________________________ ________________，達第二次平衡時，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?、贏 ③20～25 min　35～40 min　　45.5% ④移走0.1 mol NH3　等于