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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(biāo)：
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）
�。ǘ┯嘘P(guān)化學(xué)平衡的計算：
可逆反應(yīng)在一定條件下達(dá)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(dá)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(dāng)x＝5.0時，上述反應(yīng)向___________________（填“正反應(yīng)”或“逆反應(yīng)”）方向進(jìn)行。若要使上述反應(yīng)開始時向正反應(yīng)方向進(jìn)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(dāng)上述反應(yīng)達(dá)到平衡后，測得H2的體積分?jǐn)?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(dāng)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(jìn)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(dá)到化學(xué)平衡：當(dāng)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(dāng)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(qiáng)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(dá)到平衡時，反應(yīng)進(jìn)行的程度越大
B. K越小，達(dá)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(dá)平衡后溫度保持不變，將容器體積增加一倍，當(dāng)達(dá)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?jǐn)?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(jìn)行到2s時，濃度為0.02mol/L，在60s時，體系已達(dá)到平衡，此時容器內(nèi)壓強(qiáng)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(qiáng)為開始時壓強(qiáng)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(dá)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(dāng)達(dá)到平衡時，測得25%的NH3分解，此時容器內(nèi)的壓強(qiáng)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(dá)平衡狀態(tài)后，得到CO20.6mol；再通入0.3mol水蒸氣，達(dá)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(qiáng)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(dá)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(dá)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(jìn)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(jìn)行5min后，試推測容器內(nèi)的壓強(qiáng)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(jìn)行并已達(dá)平衡，再維持溫度不變，將壓強(qiáng)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(jìn)行程度的標(biāo)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(dá)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(jìn)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(jìn)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(dāng)溫度為749K時，Kc＝2.60，問：
�。�1）當(dāng)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(dāng)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(jìn)入接觸室，在一定條件下反應(yīng)達(dá)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(dá)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(dá)到平衡。在平衡混合氣體中，A占其體積百分比為58.84%。混合氣體總質(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(qiáng)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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