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2019-2020年高中化学第2章化学反应的方向限度与速率
2.2化学反应的限度第2课时平衡转化率学案鲁科版选修学习目标
1.了解平衡转化率的含义
2.学会平衡浓度的求算
3.能根据化学平衡计算的方法思路,进行平衡常数、平衡转化率的计算学习重难点平衡转化率的含义及计算自主学习【知识回顾】1.可逆反应NO2g+SO2gSO3g+NOg ΔH0在一定条件下,将NO2与SO2以体积比1∶2置于密闭容器中发生上述反应,达平衡时NO2与SO2的体积比为1∶6,回答下列问题1该反应的平衡常数表达式是___________________________________________2其平衡常数K值是____________【答案】1K= 2【解析】设NO2的物质的量为1mol,则SO2的物质的量为2mol,参加反应的NO2的物质的量为xmol NO2g+SO2gSO3g+NOg起始量mol1200转化量molxxxx平衡量mol1-x2-xxx由题意可知=,解得x=
0.8K===2.PCl5的热分解反应如下PCl5gPCl3g+Cl2g1写出反应的平衡常数表达式________________________________________________________________________2已知某温度下,该反应的平衡常数K=
0.45mol·L-1若此温度下,在容积为
10.0L的密闭容器中充入一定量的PCl5,达到平衡后,测得容器内PCl3的浓度为
0.150mol·L-1PCl5的起始浓度是__________【答案】1K=
20.2mol·L-1K==mol·L-1=
0.45mol·L-1,x=
0.2mol·L-13.平衡常数越大,表示反应进行得越彻底,各个化学反应的平衡常数的大小相差很大一般说来,如果一个反应的平衡常数大于105,通常认为反应可以进行的较完全;相反,如果一个反应的平衡常数小于10-5,则认为这个反应很难进行【学习探究】探究点一 平衡转化率的概念及其计算1.平衡转化率的概念平衡时已转化了的某反应物的量物质的量或浓度与转化前该反应物的量之比平衡转化率可描述化学反应的限度2.平衡转化率计算公式对反应aAg+bBgcCg+dDgA的平衡转化率αA=×100%B的平衡转化率αB=×100%3.在某温度下,将H2和I2各
0.10mol的气体混合物充入10L的密闭容器中,充分反应,达到下列平衡H2g+I2g2HIg,K=
0.25则氢气的转化率是20%【答案】B【解析】设氢气的转化率为x H2g + I2g2HIg起始浓度mol·L-
10.
010.010转化浓度mol·L-
10.01x
0.01x
0.02x平衡浓度mol·L-
10.01-
0.01x
0.01-
0.01x
0.02xK===
0.25解得x=20%4.在容积可变的密闭容器中,2molN2和8molH2在一定条件下发生反应,达到平衡时,H2的转化率为25%,则平衡时氮气的体积分数是
15.4%【答案】B【解析】N2g+3H2g2NH3g起始物质的量mol280转化物质的量mol2/324/3平衡物质的量mol4/364/3所以平衡时氮气的体积分数=≈
15.4%[归纳总结]化学平衡的计算模式及解题思路1.计算模式 mAg+nBgpCg+qDg起始量ab00变化量mxnxpxqx平衡量a-mxb-nxpxqx1对于反应物平衡时的相关量=起始量-变化量2对于生成物平衡时的相关量=起始量+变化量2.基本解题思路1设未知数具体题目要具体分析,灵活设立,一般设某物质的转化量为x2确定三个量根据反应物、生成物及变化量三者的关系,代入未知数确定平衡体系中各物质的起始量、变化量、平衡量,并按1中“模式”列表3解答题设问题明确了“始”、“变”、“平”三个量的具体数值,再根据相应关系求反应物转化率、平衡时某成分的浓度、平衡常数、平均相对分子质量等,给出题目答案[活学活用]1.在某温度下,将H2和I2各
0.10mol的气态混合物充入10L的密闭容器中充分反应,达到平衡后,测得[H2]=
0.0080mol·L-11求该反应的平衡常数2求I2的平衡转化率【答案】
10.25 220%【解析】本题是已知初始浓度和某物质的平衡浓度,求平衡常数和平衡转化率K===
0.252αI2=×100%=20%2.反应SO2g+NO2gSO3g+NOg,若在一定温度下,将物质的量浓度均为2mol·L-1的SO2g和NO2g注入一密闭容器中,当达到平衡状态时,测得容器中SO2g的转化率为50%,试求在该温度下1此反应的平衡常数2在上述温度下,若SO2g的初始浓度增大到3mol·L-1,NO2g的初始浓度仍为2mol·L-1,试求达到化学平衡时各物质的浓度【答案】11 2[SO3]=[NO]=mol·L-1,[SO2]=mol·L-1,[NO2]=mol·L-1【解析】本题是已知初始浓度和平衡转化率,求平衡常数和平衡浓度1设平衡时SO2的浓度为xmol·L-1由题意可知×100%=50%,x=1,K===12设达平衡时NO的浓度为ymol·L-1因为温度不变,平衡常数不变,K=1则=1,y=平衡浓度[SO2]=3mol·L-1-mol·L-1=mol·L-1[NO2]=2mol·L-1-mol·L-1=mol·L-1[SO3]=[NO]=mol·L-1探究点二 平衡转化率的影响因素1.在1200℃时测得反应CO2g+H2gCOg+H2Og达平衡时,K=
2.25试计算CO2g和H2g的初始浓度分别为下列三种情况下的CO
2、H2的平衡转化率,填写下表初始浓度CO2mol·L-1H2mol·L-1αH2αCO2
①
0.
01000.010060%60%
②
0.
01000.012054%65%
③
0.
01000.008066%53%
2.分析上表计算结果,可得出的结论是1同一化学反应,不同物质的平衡转化率可能相同,也可能不同2增大H2的浓度,CO2转化率的变化是增大,H2转化率的变化是减小3减小H2的浓度,CO2转化率的变化是减小,H2转化率的变化是增大[归纳总结]1平衡常数和平衡转化率都能定量表示化学反应的限度平衡常数只与温度有关,而平衡转化率的影响因素有温度、浓度、压强等2对某一个具体反应,在温度一定时,只有一个化学平衡常数;但不同反应物的平衡转化率可能不同故必须指明是哪一反应物的平衡转化率3对任意化学反应aAg+bBgcCg+dDg若A、B的起始浓度之比为a∶b,则αA=αB[活学活用]3.相同体积的四个密闭容器中,进行同样的四个可逆反应,2Ag+Bg3Cg+2Dg起始时各容器中所装A、B的物质的量分别是甲容器乙容器丙容器丁容器A2mol1mol2mol1molB1mol1mol2mol2mol在相同的温度下建立平衡时,有关A、B转化率的说法正确的是
①A的转化率为甲丙乙丁
②A的转化率为甲乙丙丁
③B的转化率为甲乙丙丁
④B的转化率为丁乙丙甲A.
①③B.
②④C.
①④D.
②③【答案】A【解析】根据转化率的变化规律丁中A的转化率最大,甲中A的转化率最小,丙容器比乙容器物质的量大,相当于丙中的压强大于乙中的压强,因该反应是一个气体体积增大的反应,所以乙中A的转化率大于丙中A的转化率,即丁乙丙甲;B的转化率用同样的方法确定为甲乙丙丁【学习小结】—【自我检测】1.在密闭容器中把CO和H2O的混合物加热到800℃,有下列平衡COg+H2OgCO2g+H2g,且平衡常数K=1若在2L的密闭容器中充入1molCO和1molH2O相互混合并加热到800℃,则CO的转化率为 A.40%B.50%C.60%D.
83.3%【答案】B2.在甲、乙两容器中各盛一定量的碳和二氧化碳甲12gC22gCO2;乙20gC22gCO2,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【答案】C3.在557℃时,密闭容器中进行下列反应COg+H2OgCO2g+H2g若CO起始浓度为2mol·L-1,水蒸气浓度为3mol·L-1,达到平衡时,测得CO2的浓度为
1.2mol·L-1则该反应中CO的转化率是____________,水蒸气的转化率是__________【答案】60% 40%4.在密闭容器中,将NO2加热到某温度时,可进行如下反应2NO2g2NOg+O2g,达平衡时各物质的浓度分别是[NO2]=
0.06mol·L-1,[NO]=
0.24mol·L-1,[O2]=
0.12mol·L-1试求1该温度下反应的平衡常数2开始时NO2的浓度3NO2的转化率【答案】
11.92mol·L-1
20.3mol·L-1 380%【解析】 1K===
1.92mol·L-12 2NO2g2NOg+O2g得c0NO2=
0.3mol·L-13αNO2=×100%=80%。