专题2 第2单元 第3课时 化学平衡常数-【金版教程】2024-2025学年新教材高中化学选择性必修1作业与测评课件PPT（苏教版2019）

专题2　化学反应速率与化学平衡 第二单元 化学反应的方向与限度 第3课时　化学平衡 常数 预习作业 01 课时作业 02 目录 CONTENTS 预习作业 (建议用时：15分钟) 纯液体 水溶液中水 温度 浓度 温度 越大 越大 完全 越大 不完全 越小 预习作业 4 二、平衡转化率 1．定义 物质在反应中________________与该物质______________的比值。反应的平衡转化率表示在一定温度和一定起始浓度下反应进行的___________。 已转化的量　 起始总量 限度 c0(A) c(A) 预习作业 5 1．关于化学平衡常数的叙述正确的是(　　) A．化学平衡常数与温度无关 B．两种物质反应，不管怎样书写化学方程式，平衡常数不变 C．化学平衡常数等于某时刻生成物浓度幂之积与反应物浓度幂之积的比值 D．温度一定，对于给定的化学反应，正、逆反应的平衡常数互为倒数 答案 解析 解析　对于给定的化学反应，平衡常数等于平衡时生成物浓度幂之积与反应物浓度幂之积的比值。温度变化或化学方程式的书写格式变化，化学平衡常数都会改变。 预习作业 6 答案 解析 解析　依据化学平衡常数的定义可写出化学平衡常数的表达式，固体、纯液体的浓度视为定值，它们不列入平衡常数的表达式中，故选D。 预习作业 7 答案 解析 预习作业 8 答案 解析 预习作业 9 答案 预习作业 10 解析 预习作业 11 课时作业 (建议用时：40分钟) 答案 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 课时作业 13 2．关于化学平衡常数，下列说法不正确的是(　　) A．化学平衡常数不随反应物或生成物的浓度的改变而改变 B．对于一定温度下的同一个反应，其正反应和逆反应的化学平衡常数的乘积等于1 C．温度越高，K值越大 D．化学平衡常数随温度的改变而改变 答案 解析 解析　平衡常数越大，说明可逆反应进行的程度越大，升温，平衡向吸热反应方向移动，若反应放热，升高温度，平衡常数会减小，C错误。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 课时作业 14 答案 解析 解析　由题给信息知，温度越高，该反应的平衡常数越小，则平衡时转化率越低，所以HI的平衡转化率最高的是在低温时，故选C。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 课时作业 15 答案 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 课时作业 16 解析 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 课时作业 17 答案 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 课时作业 18 解析 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 课时作业 19 [规律总结]　化学平衡计算的基本思路 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 课时作业 20 答案 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 课时作业 21 解析 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 课时作业 22 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 课时作业 23 答案 解析 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 课时作业 24 解析 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 课时作业 25 [归纳总结]　利用化学平衡常数K判断可逆反应的热效应 (1)温度升高时 ①K增大，则正反应为吸热反应； ②K减小，则正反应为放热反应。 (2)温度降低时 ①K增大，则正反应为放热反应； ②K减小，则正反应为吸热反应。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 课时作业 26 答案 解析 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 课时作业 27 答案 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 课时作业 28 解析 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 课时作业 29 10．一定条件下，在一个容积为2 L的密闭容器中加入0．8 mol A2气体和0．6 mol B2气体，反应达平衡生成1 mol AB气体并释放出热量，反应中各物质的浓度随时间的变化情况如图所示。下列说法不正确的是(　　) A．图中a点的值为0．15 B．该反应的平衡常数K＝0．03 C．温度升高，平衡常数K值减小 D．平衡时A2的转化率为62．5% 答案 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 课时作业 30 解析 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 课时作业 31 答案 解析 解析　反应为乙苯制备苯乙烯的过程，开始反应物浓度最大，生成物浓度为0，所以曲线①表示的是正反应的v­t关系，曲线②表示的是逆反应的v­t关系，A错误。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 课时作业 32 答案 25%　 6　 41% 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 课时作业 33 解析 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 课时作业 34 答案 < 9．1%　 不变 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 课时作业 35 解析 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 课时作业 36 答案 3 2．25 增大 46．26 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 课时作业 37 解析 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 课时作业 38 解析 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 课时作业 39 　　　　　　　　　　　　　 R K＝eq \f(cc（C）·cd（D）,ca（A）·cb（B）) 一、化学平衡常数 对于一般的可逆反应：aA(g)＋bB(g)cC(g)＋dD(g) 2．表达式 对于反应aA＋bBcC＋dD，反应物A的平衡转化率为α(A)＝_____________ ______________________________，式中________和________分别表示A的初始浓度和A的平衡浓度。 3．多种反应物参加反应时，提高一种物质的浓度，可以提高其他物质的转化率，而此物质本身转化率会降低。 eq \f(c0（A）－c（A）,c0（A）)×100%　 2．对于反应3Fe(s)＋4H2O(g)Fe3O4(s)＋4H2(g)，反应的化学平衡常数表达式为(　　) A．K＝eq \f(c（Fe3O4）·c（H2）,c（Fe）·c（H2O）) B．K＝eq \f(c（Fe3O4）·c4（H2）,c（Fe）·c4（H2O）) C．K＝eq \f(c4（H2O）,c4（H2）) D．K＝eq \f(c4（H2）,c4（H2O）) 3．用4 mol SO2与2 mol O2进行反应：2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g)　ΔH＝－196．64 kJ·mol－1，当放出314．624 kJ热量时，SO2的转化率为(　　) A．40% B．50% C．80% D．90% 解析　根据放出314．624 kJ的热量可知参加反应的SO2的物质的量为eq \f(314.624 kJ,196.64 kJ·mol－1)×2＝3．2 mol，故SO2的转化率为eq \f(3.2 mol,4 mol)×100%＝80%。 4．已知448 ℃时，反应H2(g)＋I2(g)2HI(g)的平衡常数是49，则eq \f(1,2)H2(g)＋eq \f(1,2)I2(g)HI(g)在该温度下的平衡常数是(　　) A．eq \f(1,49) B．2401 C．7 D．eq \f(1,7) 解析　设反应①H2(g)＋I2(g)2HI(g)的平衡常数为K1，反应②eq \f(1,2)H2(g)＋eq \f(1,2)I2(g)HI(g)的平衡常数为K2，反应①的化学计量数是反应②的2倍，故K1＝Keq \o\al(2,2)＝49，K2＝7，C正确。 5．把a mol X和b mol Y充入一密闭容器中，发生反应X(g)＋2Y(g)2Z(g)，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．eq \f(a＋b,5)×100% B．eq \f(2（a＋b）,5b)×100% C．eq \f(2（a＋b）,5)×100% D．eq \f(a＋b,5a)×100% 解析　根据已知条件n(X)＋n(Y)＝n(Z)列等式求n(Y)的变化量，然后由转化率定义式求解，设平衡时Y转化的物质的量为c mol， X(g)　＋　2Y(g)　　2Z(g) 起始量/mol a b 0 转化量/mol eq \f(c,2) c c 平衡量/mol a－eq \f(c,2) b－c c 依题意有： a－eq \f(c,2)＋b－c＝c 解得c＝eq \f(2（a＋b）,5) Y的转化率为eq \f(c,b)×100%＝eq \f(2（a＋b）,5b)×100%。 一、选择题(每小题只有1个选项符合题意) 1．一定条件下，合成氨反应呈平衡状态时有平衡常数K的不同表达式： 3H2(g)＋N2(g)2NH3(g)　K1 eq \f(3,2)H2(g)＋eq \f(1,2)N2(g)NH3(g)　K2 H2(g)＋eq \f(1,3)N2(g)eq \f(2,3)NH3(g)　K3 则K1、K2、K3的关系为(　　) A．K1＝K2＝K3 B．K1＝Keq \o\al(2,2)＝Keq \o\al(3,3) C．Keq \o\al(6,1)＝Keq \o\al(3,2)＝Keq \o\al(3,3) D．无法确定 3．不同温度时反应2HI(g)H2(g)＋I2(g)的平衡常数如下：350 ℃时为66．9，425 ℃时为54．4，490 ℃时为45．9。在以上三个温度中，HI的平衡转化率最高是在(　　) A．490 ℃ B．425 ℃ C．350 ℃ D．无法判断 4．化学平衡常数K的数值大小是衡量化学反应进行程度的标准。在一定温度下，下列反应的化学平衡常数数值如下： 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 以下说法正确的是(　　) A．该温度下，NO分解产生O2的反应的平衡常数表达式为K1＝c(N2)·c(O2) B．该温度下，反应2H2O(g)2H2(g)＋O2(g)的平衡常数的数值约为5×10－80 C．该温度下，NO、H2O、CO2三种化合物分解产生O2的倾向由大到小的顺序为NO>H2O>CO2 D．以上说法都不正确 解析　由化学平衡常数的定义可知K1＝eq \f(c（N2）·c（O2）,c2（NO）)，A错误；该温度下，该反应的平衡常数为eq \f(1,K2)＝eq \f(1,2×1081)＝5×10－82，B错误；该温度下，NO、H2O、CO2三种化合物分解产生O2的反应的化学平衡常数数值分别为1×1030、5×10－82、4×10－92，所以产生O2的倾向：NO>H2O>CO2，C正确，D错误。 5．在一定温度下，反应eq \f(1,2)H2(g)＋eq \f(1,2)X2(g)HX(g)的平衡常数为10。若将1．0 mol的HX(g)通入体积为1．0 L的密闭容器中，在该温度时HX(g)的最大分解率接近于(　　) A．5% B．17% C．25% D．33% 解析　eq \f(1,2)H2(g)＋eq \f(1,2)X2(g)HX(g)的平衡常数K1为10，那么HX(g)eq \f(1,2)H2(g)＋eq \f(1,2)X2(g)的平衡常数K2为eq \f(1,10)，2HX(g)H2(g)＋X2(g)的平衡常数K3为eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,10))) eq \s\up12(2)＝0．01。 设HX(g)分解的物质的量浓度为x mol·L－1 2HX(g)H2(g)＋X2(g) 起始浓度(mol·L－1) 1．0 0 0 转化浓度(mol·L－1) x eq \f(1,2)x eq \f(1,2)x 平衡浓度(mol·L－1) 1．0－x eq \f(1,2)x eq \f(1,2)x K3＝eq \f(\f(1,2)x·\f(1,2)x,（1.0－x）2)＝0．01，解得x≈0．17，所以该温度时HX(g)的最大分解率接近于17%，B正确。 6．高温下，某反应达平衡，平衡常数K＝eq \f(c（CO）·c（H2O）,c（CO2）·c（H2）)。恒容时，温度升高，H2浓度减小。下列说法正确的是(　　) A．该反应的反应热为正值 B．使用催化剂，正反应速率增大，平衡常数K增大 C．升高温度，逆反应速率减小 D．该反应化学方程式为CO＋H2Oeq \o(,\s\up17(催化剂),\s\do15(高温))CO2＋H2 解析　根据平衡常数K＝eq \f(c（CO）·c（H2O）,c（CO2）·c（H2）)推知该反应的化学方程式为CO2(g)＋H2(g)CO(g)＋H2O(g)；升高温度，c(H2)减小，平衡常数增大，因此，ΔH>0；使用催化剂，正、逆反应速率同等倍数增大，温度不变，平衡常数不变；升高温度，正、逆反应速率均增大。 7．(2023·四川成都武侯区高二期中)T1温度时，在容积为2 L的恒容密闭容器中发生反应：2NO(g)＋O2(g)2NO2(g)　ΔH<0。实验测得：v正＝v消耗(NO)＝k正·c2(NO)·c(O2)，v逆＝v消耗(NO2)＝k逆·c2(NO2)，k正、k逆为速率常数，只受温度影响。不同时刻测得容器中n(NO)、n(O2)如表： 时间/s 0 1 2 3 4 5 n(NO)/mol 1 0．6 0．4 0．2 0．2 0．2 n(O2)/mol 0．6 0．4 0．3 0．2 0．2 0．2 下列说法不正确的是(　　) A．该反应的化学平衡常数K＝eq \f(k正,k逆) B．NO的平衡转化率为80% C．T1温度下，该反应的化学平衡常数K＝160 D．将容器的温度改为T2时，其k正＝k逆，则T2<T1 解析　平衡状态下，v正＝v逆，即k正·c2(NO)·c(O2)＝k逆·c2(NO2)，平衡常数K＝eq \f(c2（NO2）,c2（NO）·c（O2）)＝eq \f(k正,k逆)，故A正确；由表中数据可知，NO的平衡转化率为eq \f(1 mol－0.2 mol,1 mol)×100%＝80%，故B正确；结合表中数据，列三段式： 2NO(g)＋O2(g)2NO2(g) 起始浓度/(mol·L－1) 0．5 0．3 0 转化浓度/(mol·L－1) 0．4 0．2 0．4 平衡浓度/(mol·L－1) 0．1 0．1 0．4 平衡常数K＝eq \f(c2（NO2）,c2（NO）×c（O2）)＝eq \f(0.42,0.12×0.1)＝160，故C正确；若将容器的温度改为T2时，其k正＝k逆，结合A项分析，T2温度下平衡常数K＝1<160，2NO(g)＋O2(g)2NO2(g)　ΔH<0，升温K值减小，则T2>T1，故D错误。 8．取1 mol A和a mol B放入密闭容器，使其发生反应A(g)＋aB(g)bC(g)，当反应达到平衡时，A的转化率为50%，在同温、同压下测得混合气体的密度是原来的eq \f(4,3)倍，则a、b可能是(　　) A．a＝1、b＝4 B．a＝3、b＝3 C．a＝2、b＝3 D．a＝3、b＝2 解析　同温、同压下，气体的密度之比为气体体积的反比，而气体的体积之比等于气体的物质的量之比，即可算出反应后的物质的量为eq \f(3,4)(1＋a) mol，根据差量法，可得到表达式1＋a＝2b，将各选项数据代入，只有a＝3、b＝2符合。 9．(2023·山东泰安一中高二期中)将CO2转化为甲醇的原理为CO2(g)＋3H2(g)CH3OH(g)＋H2O(g)　ΔH<0。500 ℃时，在容积为1 L的固定容积的密闭容器中充入1 mol CO2、3 mol H2，测得CO2浓度与CH3OH浓度随时间的变化如图所示，下列结论错误的是(　　) A．500 ℃时该反应的平衡常数K＝3 B．平衡时H2的转化率为75% C．曲线X可以表示CH3OH(g)或H2O(g)的浓度变化 D．从反应开始到10 min时，H2的反应速率v(H2)＝0．225 mol·L－1·min－1 解析　从题图中可以看出，10 min时反应达到平衡状态，此时c(CO2)＝0．25 mol·L－1，c(H2)＝(3－3×0．75) mol·L－1＝0．75 mol·L－1，c(CH3OH)＝c(H2O)＝0．75 mol·L－1，平衡常数K＝eq \f(0.75×0.75,0.753×0.25)≈5．33，A错误；根据A项分析可知，氢气的转化率为eq \f(（3－0.75） mol·L－1,3 mol·L－1)×100%＝75%，B正确；根据题意及题图分析可知，X为CH3OH(g)浓度的变化，热化学方程式中CH3OH和H2O的化学计量数相同，故曲线X可以表示CH3OH(g)或H2O(g)的浓度变化，C正确；由分析可知，到10 min时氢气的浓度变化量为3 mol·L－1－0．75 mol·L－1＝2．25 mol·L－1，v(H2)＝eq \f(2.25 mol·L－1,10 min)＝0．225 mol·L－1·min－1，D正确。 解析　当AB的浓度改变0．5 mol·L－1，由方程式A2(g)＋B2(g)2AB(g)知，A2的浓度改变为0．25 mol·L－1，所以a＝0．4－0．25＝0．15，所以平衡时A2的转化率为eq \f(0.25,0.4)×100%＝62．5%，A、D正确；当AB的浓度改变0．5 mol·L－1，由方程式知，B2的浓度改变为0．25 mol·L－1，所以平衡时B2的浓度为(0．3－0．25) mol·L－1＝0．05 mol·L－1，K＝eq \f(c2（AB）,c（A2）·c（B2）)＝eq \f(0.52,0.15×0.05)＝eq \f(100,3)，B错误；已知A2(g)＋B2(g)2AB(g)释放出热量即ΔH<0，所以温度升高，平衡常数K值减小，C正确。 11．工业上苯乙烯的生产主要采用乙苯脱氢工艺：C6H5CH2CH3(g)C6H5CH===CH2(g)＋H2(g)。某条件下无催化剂存在时，该反应的正、逆反应速率v随时间t的变化关系如图所示。下列说法不正确的是(　　) A．曲线①表示的是逆反应的v­t关系 B．t2时刻体系处于平衡状态 C．反应进行到t1时，Qc<K D．催化剂存在时，v1、v2都增大 二、非选择题 12．恒容容器中发生可逆反应：M(g)＋N(g)P(g)＋Q(g)＋R(s)　ΔH>0，请回答下列问题。 (1)该反应平衡常数的表达式K＝_____________________。 (2)在某温度下，起始时c(M)＝1 mol·L－1、c(N)＝2．4 mol·L－1，达到平衡后，M的转化率为60%，此时N的转化率为________。 (3)若保持温度不变，起始时c(M)＝4 mol·L－1、c(N)＝a mol·L－1，达到平衡后c(P)＝2 mol·L－1，则a＝________。 (4)若保持温度不变，起始时c(M)＝c(N)＝b mol·L－1，达到平衡后，M的转化率为________。 eq \f(c（P）·c（Q）,c（M）·c（N）) 解析　(2)M的转化率为60%时，M和N的浓度变化量均为0．6 mol·L－1，此时N的转化率为eq \f(0.6 mol·L－1,2.4 mol·L－1)×100%＝25%。 (3)温度不变时，反应的平衡常数不变，此温度下该反应的平衡常数K＝eq \f(0.6×0.6,0.4×1.8)＝0．5，故eq \f(2×2,2×（a－2）)＝0．5，解得a＝6。 (4)设M的转化率为x，则eq \f(bx×bx,（b－bx）×（b－bx）)＝0．5，解得x≈41%。 13．还原法炼铅包含反应PbO(s)＋CO(g)Pb(s)＋CO2(g)　ΔH，该反应的平衡常数的对数值与温度的关系如下表： 温度/℃ 300 727 1227 lg K 6．17 2．87 1．24 (1)该反应的ΔH________(填“>”“<”或“＝”)0。 (2)当lg K＝1，在恒容密闭容器中放入PbO并通入CO，达平衡时，混合气体中CO的体积分数为__________(保留两位有效数字)；若再向容器中充入一定量的CO气体后，平衡发生移动，再次达到平衡时，CO的百分含量________(填“增大”“减小”或“不变”)。 解析　(1)随温度升高lg K减小，则该反应正向放热，ΔH<0。 (2)lg K＝1即K＝10，则该反应K＝eq \f(c（CO2）,c（CO）)＝10，则CO的体积分数为eq \f(c（CO）,c（CO）＋c（CO2）)×100%＝eq \f(1,11)×100%≈9．1%。温度不变K不变，则CO的百分含量不变。 14．(2023·全国乙卷节选)(1)将FeSO4置入抽空的刚性容器中，升高温度发生分解反应：2FeSO4(s)Fe2O3(s)＋SO2(g)＋SO3(g)(Ⅰ)。平衡时pSO3­T的关系如图所示。660 K时，该反应的平衡总压p总＝________kPa、平衡常数Kp(Ⅰ)＝________(kPa)2。Kp(Ⅰ)随反应温度升高而________(填“增大”“减小”或“不变”)。 (2)提高温度，上述容器中进一步发生反应2SO3(g)2SO2(g)＋O2(g)(Ⅱ)，平衡时p O2＝________________(用pSO3、p SO2表示)。在929 K时，p总＝84．6 kPa，pSO3＝35．7 kPa，则p SO2＝_________kPa，Kp(Ⅱ)＝_______________kPa(列出计算式)。 eq \f(pSO2－p SO3,4) eq \f(46.262×2.64,35.72) 解析　(1)将FeSO4置入抽空的刚性容器中，升高温度发生分解反应：2FeSO4(s) Fe2O3(s)＋SO2(g)＋SO3(g)(Ⅰ)。由平衡时 p SO3­T的关系图可知，660 K时，p SO3＝1．5 kPa，则 p SO2＝1．5 kPa，因此，该反应的平衡总压p总＝3 kPa、平衡常数Kp(Ⅰ)＝1．5 kPa×1．5 kPa＝2．25(kPa)2。由图中信息可知，p SO3随着温度升高而增大，且pSO3＝pSO2，因此，Kp(Ⅰ)随反应温度升高而增大。 (2)提高温度，题述容器中进一步发生反应2SO3(g) 2SO2(g)＋O2(g)(Ⅱ)，在同温同压下，不同气体的物质的量之比等于其分压之比，由于仅发生反应(Ⅰ)时p SO3＝p SO2，则p SO3＋2 p O2＝p SO2－2 p O2，因此，平衡时p O2＝eq \f(pSO2－p SO3,4)。在929 K时，p总＝84．6 kPa、p SO3＝35．7 kPa，且p SO3＋p SO2＋p O2＝p总、p O2＝eq \f(pSO2－p SO3,4)，代入相关数据可求出p SO2＝46．26 kPa，则p O2＝84．6 kPa－35．7 kPa－46．26 kPa＝2．64 kPa，Kp(Ⅱ)＝eq \f(（46.26 kPa）2×2.64 kPa,（35.7 kPa）2)＝eq \f(46.262×2.64,35.72) kPa。 $$