第05讲 化学反应的限度 -【暑假衔接班】2023年新高二化学暑假精品衔接课程（沪科版2020选择性必修第一册）

第05讲 化学反应的限度 · 教学目标 1. 理解化学平衡常数的含义，能进行平衡常数和转化率的简单计算，能利用化学平衡常数和浓度商的关系判断化学反应是否达到平衡以及平衡移动的方向，提升从定量角度认识化学平衡的水平。 2. 通过实验探究与模型分析，定量和定性想结合理解压强、浓度、温度对化学平衡移动的影响，培养“变化观念与平衡思想”“证据推理和模型认知”等核心素养。 3. 理解勒夏特列原理，能分析条件变化后平衡移动方向及浓度、转化率等相关物理量的变化，能结合具体问题讨论化学反应条件的选择和优化，体会理论对实践的指导作用。 模块一 化学平衡常数 知识预习 · 化学平衡常数基本概念 1）概念 在一定温度下，当一个可逆反应达到 平衡状态 时，生成物浓度与反应物浓度的比值是一个常数，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K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） 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。 4）影响K的影响因素：仅受温度影响 放热反应,温度升高,平衡常数减小；吸热反应,温度升高,平衡常数增大 · 平衡转化率 除平衡常数之外，一定温度下，化学反应进行的程度还可以用反应物的平衡转化率（α）表示： α=×100% 【例1】一定条件下，在容积相等的两个恒温恒容密闭容器中加入一定量的一氧化碳和水蒸气，发生反应：  ，达平衡后获得数据如下表。下列说法不正确的是 容器编号 起始时各物质的物质的量/mol 达到平衡的时间/min 达到平衡时体系能量的变化 CO ① 1 4 0 0 放出32.8kJ热量 ② 2 8 0 0 放出QkJ热量 A．①中反应达平衡时，CO的转化率为80% B．平衡时：②>① C．Q大于65.6 D．该温度下，②中反应的平衡常数 【答案】C 【解析】A．CO（g）+H2O（g）CO2（g）+H2（g）△H=-41kJ/mol，说明消耗1mol CO，反应放出41kJ热量，容器①达到平衡时放出32.8kJ热量，则消耗CO物质的量为mol=0.8mol，CO的转化率为×100%=80%，A正确； B．反应前后气体体积不变，反应①②是等效平衡，则容器②消耗CO物质的量为1.6mol，平衡时：c(CO)②==0.2mol/L，c(CO)①==0.1mol/L即②>①，B正确； C．反应前后气体体积不变，反应①②是等效平衡，则容器②消耗CO物质的量为1.6mol,放热的热量Q=1.6mol×41kJ/mol=65.6kJ，C错误； D．化学平衡常数只与温度有关，容器①、②温度相同，则化学平衡常数相等，根据容器①数据，列化学平衡三段式， K===1，D正确； 故答案为C。 【例2】在催化剂存在下用H2还原CO2是解决温室效应的重要手段之一，相关反应如下：主反应CO2(g)+4H2(g) CH4(g)+2H2O(g)ΔH1=-164.0 kJ·mol-1，副反应CO2(g)+H2(g) CO(g)+H2O(g) ΔH2=+41.2kJ/mol。T℃时，若在体积恒为2L的密闭容器中同时发生上述反应，将物质的量之和为5mol的H2和CO2以不同的投料比进行反应，结果如图所示。若a、b表示反应物的转化率，则表示H2转化率的是___________，c、d分别表示CH4(g)和CO(g)的体积分数，由图可知=___________时，甲烷产率最高。若该条件下CO的产率趋于0，则T℃时主反应的平衡常数K=___________。    【答案】 b 4 100 【解析】增大氢气的浓度，CO2的平衡转化率增大、氢气的平衡转化率降低，所以随着比值的增大，氢气的转化率降低，则表示H2转化率的是b；投料比等于系数比时，产物的百分含量最大，所以c为CH4(g) 的体积分数，由图可知=4时，甲烷产率最高。若该条件下CO的产率趋于0，则=4，开始物质的量之和为5mol的H2和CO2分别为4mol和1mol，平衡转化率为80%，则平衡时各物质的量浓度为： 则K==100。 模块二 化学平衡的移动 知识预习 · 平衡常数与浓度商的关系与应用 （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商的比值（用Q表示）与K比较，可判断可逆反应进行的方向。 当Q=K时，可逆反应处于平衡状态； 当Q>K时，可逆反应向逆反应方向进行； 当Q<K