高三化学教案：平衡的计算_高三化学平衡教案
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高三化学教案：平衡的计算
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本文题目：高三化学教案：平衡的计算
化学平衡
(5化学平衡的计算)
【归纳与整理】
一、化学平衡常数------平衡混合物中各组分的物质的量浓度之间的限制关系
1.概念
在一定温度下，当一个可逆反应达到 时，生成物 与反应物 的比值是一个常数，这个常数就是该反应的化学平衡常数(简称平衡常数)，用符号 表示。
2.表达式
对于可逆反应mA(g)+ nB(g)pC(g)+ qD(g)在一定温度条件下达到平衡时：
K=
3.平衡浓度
只写浓度可变的溶液相和气相，纯固态和纯液态物质不写入(浓度视为1)：
CaCO3(s)CaO(s)+ CO2(g)K
Cr2O72-(aq)+ H2O(l)2 CrO4 2-(aq)+ 2 H+(aq)K
4.K的意义
平衡常数是表明化学反应在一定条件下进行的最大程度(即反应限度)的特征值，一般可认为，K越大，表示化学反应达到平衡时生成物浓度对反应物浓度的比值越大，也就是反应进行的程度越大;反之，K越小，表示反应进行的程度越小。
一般地说，KK 时，该反应进行得就基本完全了。
F2 + H2 2HF K=6.51095
Cl2 + H2 2HCl K=2.571033
Br2 + H2 2HBr K=1.911019
I2 + H2 2HI K=8.67102
5.影响K的因素
浓度 压强 催化剂 温度
放热反应,温度升高,平衡常数______________(变大、变小
吸热反应,温度升高,平衡常数______________(变大、变小))6.平衡常数K的表达
(1)化学 计量数扩大 2 倍，K
N2 + 3 H2 2 NH3 K=
1/2 N2 + 3/2 H2 NH3 K=
(2)互逆反应，其平衡常数
2NO2 N2O4 K=
N2O4 2NO2 K=
(3)反应方程式相加(减)，平衡常数相
NH4I NH3 + HI ①K1=
2HI H2 + I2 ②K2=
2NH4I NH3 + I2 + H2 ③K3=(4)用实际参加反应的粒子进行表达
Cl2 + H2O H+ + Cl-+ HClO K=
7.平衡常数K的应用
(1)判断可逆反应进行的限度
(2)判断一个可逆反应是否达到平衡
若用起始时各物质浓度幂之积的比值(用Q表示)与K比较，可判断可逆反应进行的方向。
当Q=K时，可逆反应;
当QK时，可逆反应;当Q
二、平衡转化率
某个指定反应物的转化率=
三、化学平衡计算
化学平衡计算三步曲
mA(g)+ nB(g)pC(g)+ qD(g)
n起始/mol a b c d
n变化/mol mx nx px qx
n平衡/mol a-mx b-nx c+px d+qx
【例1】已知在800K时，反应：
CO(g)+ H2O(g)H2(g)+ CO2(g)
若起始浓度c(CO)= 2molL-1，c(H2O)= 3molL-1，则反应达平衡时，CO转化成CO2的转化率为60%，如果将H2O的起始浓度加大为6 molL-1，试求此时CO转化为CO2的转化率。
【基本练习】
转化率有关的计算
1.将1mol气体A和3mol气体B在一定条件下发生反应：A(g)+ 3B(g)2C(g)(△H0)。达到平衡时，B的转化率为50%，则A的转化率为
A.25% B.30% C.40% D.50%
2.将2mol气体A和3mol气体B在一定条件下发生反应：A(g)+3B(g)2C(g)(△H0)。达到平衡时，B的转化率为50%，则A的转化率为
A.25% B.30% C.40% D.50%
3.在一定条件下进行的合成氨反应，当反应达到平衡时，实验测得N2的转化率为25%，而H2的转化率为37.5%。则起始时N2和H2的物质的量之比为：
A.1∶1 B.1∶2 C.1∶3 D.2∶1
4.在一定温度下，在密闭容器中使NO2分解，2NO2 2NO + O2，反应达到平衡时，容器内压强为原来的1.4倍，则NO2的分解率为
A.20% B.40% C.50% D.80%
5.在一密闭容器中，用等物质的量的A 和B 发生如下反应：A(g)+ 2B(g)2C(g)，反应达到平衡时，若混和气体中A 和B 的物质的量之和与C 的物质的量相等。则这时A的转化率为
A.40% B.50% C.60% D.70%
6.X、Y、Z为三种气体，把a mol X 和 b mol Y充入一密闭容器中，发生反应：X + 2Y 2Z，达到平衡时，若它们的物质的量满足n(X)+ n(Y)= n(Z)，则Y的转化率为
A.B.C.D.7.如右下图所示两个等体积的容器，A为恒压容器，B为恒容容器。在相同温度下，分别将1 mol N2 和3 mol H2 混合气体充入A、B容器中，发生如下反应： N2(g)+3 H2(g)2NH3(g);△H=-92.4 kJ/mol。
保持温度不变，A、B容器中的反应均达到平衡状态。平衡时，A容器中气体体积为起始时的4/5，平衡状态记为P。
试回答下列问题：
(1)平衡时A容器中NH3 的体积分数是。若要使B容器中NH3 的体积分数与 A容器中相同，可采取的措施是。
(2)若保持温度不变，向B容器中补加c mol NH3，再次达到平衡时，A、B两容器中压强恰好相等，则c=。
(3)若保持温度不变，开始时向容器A中加入a mol N2、b mol H2和c mol NH3，要使反应向逆反应方向进行，且达到平衡后各气体的物质的量与原A平衡状态P相同，则起始时，c的取值范围是。
(4)若保持温度不变，开始时向容器B中加入a mol N2、b mol H2 和 1 mol NH3，平衡时，测得放出的热量为23.1 kJ，NH3 的体积分数与A容器平衡状态P相同，则a + b 的值是。化学平衡常数有关的计算
1.在某一容积为2L的密闭容器内，加入0.8mol的H2和0.6mol的I2，在一定的条件下发生如下反应：H2(g)+I2(g)2HI(g);△H0。反应中各物质的浓度随时间变化情况如图1：
(1)该反应的化学平衡常数表达式为;
(2)根据图1数据，反应开始至达到平衡时，平均速率v(HI)为;
(3)反应达到平衡后，第8分钟时：
①若升高温度，化学平衡常数K(填写增大、减小或不变)HI浓度的变化正确;(用图2中a～c的编号回答)
②若加入I2，H2浓度的变化正确的是。(用图2中d～f的编号回答)
(4)反应达到平衡后，第8分钟时，若反容器的容积扩大一倍，请在图3中画出8分钟后HI浓度的变化情况。2.在一定体积的密闭容器中，进行如下化学反应：CO2(g)+ H2(g)CO(g)+H2O(g)，其化学平衡常数K和温度t的关系如下表：
t℃ 700 800 830 1000 1200
K 0.6 0.9 1.0 1.7 2.6
回答下列问题：
(1)该反应的化学平衡常数表达式为K=
(2)该反应△H 0
(3)能判断该反应是否达到化学平衡状态的依据是
A.容器内压强不变 B.混合气体中c(CO)不变
C.v正(H2)=v逆(H2O)D.c(CO2)=c(CO)
(4)某温度下，平衡浓度符合下式：c(CO2)c(H2)=c(CO)c(H2O)，此时t= ℃
3.(2018广东省茂名二模)反应Fe(s)+CO2(g)FeO(s)+CO(g)的平衡常数为K1;反应Fe(s)+H2O(g)FeO(s)+H2(g)的平衡常数为K2。在不同温度时K1、K2的值如下表：
温度(绝对温度)K1 K2
973 1.47 2.38
1173 2.15 1.67
(1)推导反应CO2(气)+H2(气)CO(气)+H2O(气)的平衡常数K与K1、K2的关系式：。
(2)计算K值：温度为973开时K=;1173开时：K=。通过K值的计算(1)反应是 反应(填吸热或放热)。
(3)在一体积为10L的密闭容器中，加入一定量的CO2和H2O(气)，在1173开时发生反应并记录前5min的浓度，第6min时改变了反应的条件。各物质的浓度变化如下表：
时间/min CO2 H2O CO H2
0 0.2000 0.3000 0 0 0.1740 0.2740 0.0260 0.0260 c1 c2 c3 c3 c1 c2 c3 0.0727 0.1727 0.1273 0.1273 0.0350 0.1350 0.1650
①前2min，用CO表示的该化学反应的速率是：。
②在3~4min之间，反应处于 状态(填平衡或非平衡)。
③第6min时，平衡向 方向移动，可能的原因是。
4.(2018山东省泰安市期末)合成氨工业对化学工业和国防工业具有重要意义，对我国实现农业现代化起着重要作用。根据已学知识回答下列问题：
已知N2(g)+ 3H2(g)2NH3(g)△H =-92.4kJmol-1
(1)合成氨工业采取的下列措施不可用平衡移动原理解释的是(填序号);
A.采用较高压强(20MPa ~50MPa)
B.采用500℃的高温
C.用铁触媒作催化剂
D.将生成的氨液化并及时从体系中分离出来
(2)合成氨工业中采用了较高压强(20MPa ~50MPa)，而没有采用100MPa或者更大压强，试解释没有这么做的理由;
(3)在容积均为2L(容器体积不可变)的甲、乙两个容器中，分别加入2molN2、6molH2和1molN2、3molH2，在相同温度、催化剂下使其反应。最终达到平衡后，两容器N2转化率分别为甲、乙，则甲容器中平衡常数表达式为(用含甲的代数式表示)，此时甲 乙(填、=)。
5.(2018上海市调研)
甲烷蒸气转化反应为：CH4(g)+H2O(g)CO(g)+3H2(g),工业上可利用此反应生产合成氨原料气H2。
已知温度、压强和水碳比[ ]对甲烷蒸汽转化反应的影响如下图：
图1(水碳比为3)图2(水碳比为3)图3(800℃)
(1)该反应平衡常数K表达式为________________________。
(2)升高温度，平衡常数K__________(选填增大、减小或不变，下同)，降低反应的水碳比，平衡常数K__________。
(3)图2中，两条曲线所示温度的关系是：t1_____t2(选填、=或在图3中画出压强为2 MPa时，CH4平衡含量与水碳比之间关系曲线。
(4)工业生产中使用镍作催化剂。但要求原料中含硫量小于510-7%，其目的是____________________________。
参考答案:
1【解析】D
2【解析】A
3【解析】B
4【解析】D
5【解析】A
6【解析】B
15【解答】(1)25% 增加N2、H2或降低温度(3)0.8
化学平衡常数有关的计算
1【解析】本题为05上海高考题25
(2)0.5
(1)K = c2(HI)c(H2)c(I2)
(2)0.167mol/Lmin
(3)① 减小 c ② f
(4)见右图
2【解析】
3【解答】(1)K=K1/K2
(2)0.62;1.29;吸热
(3)①v(CO)=0.0130molL-1nin-1 ②平衡
③右或正反应;升高温度(或减少了H2的浓度)
4【解答】(1)B、C
(2)压强越大，消耗的动力越大，对设备的要求越高，而总体经济效益提高不大
(3);
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