2019-2020年蘇教版高中化學(xué)選修4《化學(xué)反應(yīng)的方向和限度》學(xué)案1.doc

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導(dǎo)學(xué)案：第二單元 化學(xué)反應(yīng)的方向和限度第2時 2019-2020年蘇教版高中化學(xué)選修4《化學(xué)反應(yīng)的方向和限度》學(xué)案1 問題導(dǎo)入 1.工業(yè)合成氨的反應(yīng)是一個可逆反應(yīng)。當(dāng)在一定條件 下將N2與H2混合反應(yīng)時，反應(yīng)進行到一定程度就達到了平衡狀態(tài)，這一平衡體系的特點是什么？如果我們給它足夠的時間是否能反應(yīng)徹底呢？ 答案:平衡體系中，v（正）=v（逆），各種反應(yīng)物的濃度不再發(fā)生變化，是一動態(tài)平衡，時間足夠也不可能反應(yīng)徹底。 2.同一個可逆反應(yīng)，外界條件不同，反應(yīng)進行的限度就不同，不同反應(yīng)在相同外界條件下進行的程度也不同?；瘜W(xué)上如何來衡量一個化學(xué)反應(yīng)進行的限度大小呢？ 答案:化學(xué)上用化學(xué)平衡常數(shù)來衡量一個化學(xué)反應(yīng)進行的限度大小，對于可逆反應(yīng) aA+bBcC+dD。 K= 基礎(chǔ)知識 1.在同一條件下既能發(fā)生________________又能發(fā)生________________，這類反應(yīng)屬于可逆反應(yīng)。 答案:反應(yīng)物轉(zhuǎn)變?yōu)樯晌锏恼蚍磻?yīng) 生成物轉(zhuǎn)變?yōu)榉磻?yīng)物的逆向反應(yīng) 2.當(dāng)可逆反應(yīng)達到平衡狀態(tài)時，正反應(yīng)速率_________逆反應(yīng)速率，但是正、逆反應(yīng)都______________，當(dāng)外界條件不變時，反應(yīng)物和生成物的濃度_____________。 答案:等于 沒有停止 不再隨時間變化 3.人們對一些化學(xué)平衡體系的數(shù)據(jù)進行分析，發(fā)現(xiàn)了類似的關(guān)系。對于化學(xué)反應(yīng)：aA+bBcC+dD，K=________________ 在溫度一定時，K為常數(shù)，稱為化學(xué)平衡常數(shù)（chemical equilibrium constant），簡稱______________上式稱為該反應(yīng)的__________________。 平衡常數(shù)的______________反映了化學(xué)反應(yīng)可能進行的_________，即反應(yīng)限度；平衡常數(shù)的數(shù)值越大，說明反應(yīng)可以進行得越_________。 答案: 平衡常數(shù) 化學(xué)平衡常數(shù) 大小 程度 完全 4.平衡常數(shù)表達式與__________________的書寫方式有關(guān)。對于同一化學(xué)反應(yīng)，由于書寫方式不同，各反應(yīng)物、生成物的______________不同，平衡常數(shù)的______________就不同。對于給定的化學(xué)反應(yīng)，正、逆反應(yīng)的平衡常數(shù)互為___________________。由于一個化學(xué)反應(yīng)的某一濃度平衡常數(shù)或壓強平衡常數(shù)表達式與該反應(yīng)化學(xué)方程式的一種____________相對應(yīng)，因此不能籠統(tǒng)地說某一反應(yīng)的平衡常數(shù)的數(shù)值是多少。 答案:化學(xué)方程式 化學(xué)計量數(shù) 表達式 倒數(shù) 反應(yīng)條件 5.除了化學(xué)平衡常數(shù)外，還可以運用__________________表示一定溫度下某反應(yīng)的限度，可逆反應(yīng)在一定條件下達到平衡時，某一反應(yīng)物的平衡轉(zhuǎn)化率可表示為α=_______________。 平衡轉(zhuǎn)化率 100% 課堂互動 三點剖析 重點1 化學(xué)平衡常數(shù) 1.化學(xué)平衡常數(shù)可以定量描述化學(xué)反應(yīng)的限度，符號為K 對于反應(yīng)：aA+bBcC+dD Kc= 當(dāng)A、B、C、D均為氣體，也可表示為Kp= 平衡常數(shù)的大小反映了化學(xué)反應(yīng)可能進行的程度；平衡常數(shù)的數(shù)值越大，說明反應(yīng)進行得越完全。 2.平衡常數(shù)的表達式與化學(xué)方程式的書寫方式有關(guān)。對于給定的化學(xué)反應(yīng)，正、逆反應(yīng)的平衡常數(shù)互為倒數(shù)。 3.借助平衡常數(shù)，可以判別一個化學(xué)反應(yīng)是否達到化學(xué)平衡狀態(tài)。對于反應(yīng)aA+bBcC+dD的任意狀態(tài)，濃度商Qc=,若QC=KC,反應(yīng)達到平衡狀態(tài)。 【例1】 在某溫度下，將H2和I2各0.10 mol的氣態(tài)混合物充入10 L的密閉容器中，充分反應(yīng)，達到平衡后，測得c(H2)=0.008 0 molL-1。 （1）求該反應(yīng)的平衡常數(shù)。 （2）在上述溫度下，該容器中若通入H2和I2蒸氣各0.20 mol，試求達到化學(xué)平衡狀態(tài)時各物質(zhì)的濃度。 解析：此類題目的解答一般采用列三行，填對空的方式弄清各物質(zhì)的物理量之間的關(guān)系，然后根據(jù)已知求解。 （1）根據(jù)題意知： H2(g) + I2(g) 2HI(g) 起始時的物質(zhì) 的量濃度/molL-1 0.010 0.010 0 轉(zhuǎn)化了的物質(zhì) 的量濃度/molL-1 0.002 0 0.002 0 0.004 0 平衡時的物質(zhì) 的量濃度/molL-1 0.008 0 0.008 0 0.004 0 K==0.25 (2)設(shè)轉(zhuǎn)化了的H2的物質(zhì)的量濃度為x。依據(jù)題意知 H2(g) + I2(g) 2HI(g) c起始/molL-1 0.020 0.020 0 c轉(zhuǎn)化/molL-1 x x 2x c平衡/molL-1 0.020-x 0.020-x 2x 由于溫度不變，K不變，則有 K==0.25 解得x=0.004 0molL-1 平衡時c(H2)=c(I2)=0.016 molL-1，c(HI)=0.008 0 molL-1。 答案：（1）該反應(yīng)的平衡常數(shù)為0.25。 （2）達到平衡狀態(tài)時，c(H2)=c(I2)=0.016 molL-1，c(HI)=0.008 0 molL-1。 重點2 平衡轉(zhuǎn)化率 對于化學(xué)反應(yīng)：aA+bBcC+dD 反應(yīng)物A的平衡轉(zhuǎn)化率可以表示為 α(A)=100% 對于一個反應(yīng)，在溫度一定時，只有一個平衡常數(shù)，但不同反應(yīng)物的平衡轉(zhuǎn)化率可能不同，常用α表示反應(yīng)限度。 【例2】在密閉容器中，將2.0 mol CO與10 mol H2O混合加熱到800 ℃,達到平衡：CO（g）+H2O(g)CO2(g)+H2(g),且K=1.0。 求CO轉(zhuǎn)化為CO2的轉(zhuǎn)化率。 解析：設(shè)CO轉(zhuǎn)化CO2的轉(zhuǎn)化率為α。 CO（g）+H2O(g)CO2(g)+H2(g) 初始狀態(tài)/mol 2.0 10 0 0 已轉(zhuǎn)化/mol 2.0α 2.0α 2.0α 2.0α 平衡狀態(tài)/mol 2.0(1-α) 10-2.0α 2.0α 2.0α K==1。 答案：α=83.3 % 難點 化學(xué)平衡狀態(tài)的標(biāo)志 （1）逆：研究對象必須是可逆反應(yīng) （2）等：正反應(yīng)速率等于逆反應(yīng)速率 （3）動：動態(tài)平衡，v（正）=v（逆）≠0 （4）定：反應(yīng)混合物中各組分的濃度保持不變 （5）變：化學(xué)平衡狀態(tài)是有條件的、暫時的，改變條件，平衡會發(fā)生移動 【例3】在一定溫度下，反應(yīng)A2（g）+B2(g) 2AB(g)達到平衡狀態(tài)的標(biāo)志是（ ） A.單位時間內(nèi)生成n mol A2的同時生成n mol AB B.容器內(nèi)的總壓強不隨時間變化 C.單位時間內(nèi)生成2 n mol AB的同時生成n mol B2 D.單位時間內(nèi)生成n mol A2的同時生成n mol B2 E.容器內(nèi)A2、B2、AB的物質(zhì)的量之比是1∶1∶2時的狀態(tài) F.容器中c（A2）=c（B2）=c（AB）時的狀態(tài) 解析：化學(xué)平衡狀態(tài)的根本標(biāo)志是v(正)=v(逆)，或平衡混合物中各組分的濃度或質(zhì)量分數(shù)、體積分數(shù)等保持不變。只要具備上述兩點之一，便一定是平衡狀態(tài)；否則，不能確定為平衡狀態(tài)。A項，根據(jù)化學(xué)方程式中的化學(xué)計量數(shù)之比，可知生成n mol AB必消耗mol A2，即單位時間內(nèi)生成mol A2的同時生成n mol AB,顯然反應(yīng)未達到平衡狀態(tài)。B項，是從壓強方面來敘述的。由于此反應(yīng)是反應(yīng)前后氣體分子數(shù)不變的反應(yīng)，達到平衡或未達到平衡時壓強都不隨時間變化，因此不能用壓強來說明反應(yīng)是否達到平衡狀態(tài)。C項，由題意可知當(dāng)單位時間內(nèi)生成2n mol AB時，也就消耗了n mol A2和n mol B2，這樣同一時刻相同體積的容器中消耗的A2和生成的A2都是n mol，說明反應(yīng)處于平衡狀態(tài)。D項，只知道單位時間生成n mol A2和n mol B2，卻不知道同時消耗多少A2和多少B2，故無法確定反應(yīng)是否達到平衡。E、F兩項是以混合物成分的含量來敘述的。由于達到化學(xué)平衡狀態(tài)時，反應(yīng)混合物中各物質(zhì)的濃度保持不變，并不是相等，也不是它們的分子數(shù)之比一定等于其化學(xué)方程式中各物質(zhì)的化學(xué)計量數(shù)之比，所以E、F兩項不符合題意。 答案：C 各個擊破 類題演練1 在一定條件下，二氧化硫和氧氣發(fā)生如下反應(yīng)： 2SO2（g）+O2(g) 2SO3(g) ΔH＜0 (1)寫出該反應(yīng)的化學(xué)平衡常數(shù)表達式K=__________________________________________。 （2）降低溫度，該反應(yīng)K值___________，二氧化硫轉(zhuǎn)化率___________，化學(xué)反應(yīng)速率___________。（以上均填“增大”“減小”或“不變”）。 （3）600 ℃時，在一密閉容器中，將二氧化硫和氧氣混合，反應(yīng)過程中SO2、O2、SO3物質(zhì)的量變化如下圖，反應(yīng)處于平衡狀態(tài)的時間是___________。 （4）據(jù)圖判斷，反應(yīng)進行至20 min時，曲線發(fā)生變化的原因是___________（用文字表達）； 10 min到15 min的曲線變化的原因可能是____________（填寫編號）。 a.加了催化劑 b.縮小容器體積 c.降低溫度 d.增加SO3的物質(zhì)的量 解析：題給反應(yīng)的化學(xué)方程式告訴我們，這是一個體積縮小的放熱反應(yīng)，其系數(shù)（化學(xué)計量數(shù)）構(gòu)成了平衡常數(shù)表達式中反應(yīng)物和產(chǎn)物平衡濃度的冪次方。因為反應(yīng)放熱，故升高溫度對提高產(chǎn)物SO3平衡濃度是不利的，但對提高反應(yīng)速率是有利的。運用表格數(shù)據(jù)、圖形曲線來討論反應(yīng)的平衡和速率問題近幾年出現(xiàn)較多，所以學(xué)會看圖、用圖、分析數(shù)據(jù)得出結(jié)論至關(guān)重要。圖中出現(xiàn)水平線段，表示平衡已到達；若曲線變化比較陡峭；就該考慮有催化劑加入的可能性或突然增加了原料的量。 答案：（1） （2）增大 增大 減小 （3）15—20 min和25—30 min （4）增加了O2的物質(zhì)的量 bc 變式訓(xùn)練1 一定溫度下的密閉容器中存在如下反應(yīng)：2SO2+O22SO3（g）,知c始（SO2）=0.4 molL-1，c始=1 molL-1,經(jīng)測定該反應(yīng)在該溫度下的平衡常數(shù)K≈19,試判斷：（1）當(dāng)SO2轉(zhuǎn)化率為50%時，該反應(yīng)是否達到平衡狀態(tài)？若未達到，向哪個方向進行？（2）達平衡狀態(tài)時，SO2的轉(zhuǎn)化率應(yīng)為多少？ 解析：（1） 2SO2+O22SO3 開始/molL-1 0.4 1 0 轉(zhuǎn)化/molL-1 0.2 0.1 0.2 轉(zhuǎn)化后/molL-1 0.2 0.9 0.2 此時=1.11＜19。 可知當(dāng)SO2轉(zhuǎn)化率為50%時，反應(yīng)未達平衡狀態(tài)，反應(yīng)向正反應(yīng)方向進行。 （2）設(shè)達平衡時，SO2轉(zhuǎn)化的物質(zhì)的量為x，則O2轉(zhuǎn)化，生成SO3為x。所以K=≈19，x=0.32 molL-1，所以SO2的轉(zhuǎn)化率為 100%=80%。 答案：（1）反應(yīng)Qc＜K,反應(yīng)未達到平衡，向正向進行。 （2）80% 類題演練2 在密閉容器中，將0.020 molL-1CO和0.020 molL-1H2O(g)混合加熱到773 K時，達到下列平衡CO（g）+H2O（g）CO2(g)+H2(g),K=9,求CO的轉(zhuǎn)化率。 解析：設(shè)轉(zhuǎn)化的CO的濃度 x，由題意知 CO（g） + H2O（g）CO2（g）+H2（g） 起始濃度/molL-1 0.020 0.020 0 0 轉(zhuǎn)化濃度/molL-1 x x x x 平衡濃度/molL-1 0.020-x 0.020-x x x 則K==9,解得x=0.015,故轉(zhuǎn)化率α（CO）=100%=75%。 答案：75% 變式訓(xùn)練2 把6 mol A氣體和5 mol B氣體混合放入4 L密閉容器中，在一定條件下發(fā)生反應(yīng)： 3A（g）+B(g)2C(g)+xD(g),經(jīng)5 min達到平衡，此時生成C為2 mol，測定D的平均反應(yīng)速率為0.1 molL-1min-1。下列說法中錯誤的是（ ） A.x=2 B.B的轉(zhuǎn)化率為20% C.平均時A的濃度為0.8 molL-1 D.恒溫達平衡時容器內(nèi)壓強為開始時的85% 解析：本題是一道有關(guān)化學(xué)平衡的基礎(chǔ)計算題，解題的關(guān)鍵是弄清各量的含義。 因n（D）=v（D）Vt=0.1 molL-1min-14 L5 min=2 mol n（C）∶n（D）=2 mol∶2 mol=1∶1，所以x=2 3A（g）+B（g）2C（g）+2D（g） 起始量（mol） 6 5 0 0 變化量（mol） 3 1 2 2 平衡量（mol） 3 4 2 2 B的轉(zhuǎn)化率為：100%=100%=20% 平衡時A的濃度：=0.75 molL-1 =1 所以P平=P始 答案：CD 類題演練3 可逆反應(yīng)N2+3H22NH3的正、逆反應(yīng)速率可用各反應(yīng)物或生成物濃度的變化來表示。下列各關(guān)系中能說明反應(yīng)已達到平衡狀態(tài)的是（ ） A.3v正（N2）=v正（H2） B.v正（N2）=v逆（NH3） C.2v正（H2）=3v逆（NH3） D.v正（N2）=3v逆（H2） 解析：可逆反應(yīng)的化學(xué)平衡狀態(tài)的主要特征之一是v（正）=v（逆），而A中的v正（N2）和v正（H2） 都是代表正反應(yīng)，所以3v正（N2）=v正（H2）并未反映出v正=v逆的關(guān)系，即A項不正確。在N2與H2合成NH3的反應(yīng)里，v（N2）∶v（H2）∶v（NH3）=1∶3∶2，在B、C、D三項中，只有C項符合此關(guān)系，即C項正確。 答案：C 變式訓(xùn)練3 將2 molSO2和1 molO2充入一容積固定的密閉容器中，在一定條件下發(fā)生反應(yīng)：2SO2（g）+O2(g) 2SO3(g),下列哪些量不再變化時，并不能說明化學(xué)反應(yīng)已達平衡狀態(tài)（ ） A.混合氣體的密度 B.混合氣體的壓強 C.混合氣體的總物質(zhì)的量 D.混合氣體的平均相對分子質(zhì)量 解析：ρ=、m、V都是定值，反應(yīng)進行的任意時刻，ρ都為定值。 答案：A 變式訓(xùn)練4 在一定的溫度下，可逆反應(yīng)A(g)+3B(g)2C(g)達到平衡的標(biāo)志是（ ） A.B生成速率與C分解速率相等 B.A、B、C的濃度不再變化 C.單位時間生成n molA,同時生成3n molB D.A、B、C的分子數(shù)之比為1∶3∶2 解析：根據(jù)平衡的定義進行分析，A、C選項都說明同一方向的反應(yīng)速率，無法解釋平衡狀態(tài)，而D選項只說明變化的A、B、C分子數(shù)之比為1∶3∶2，也不能說明平衡狀態(tài)。故B選項正確。 答案：B 課后集訓(xùn) 基礎(chǔ)達標(biāo) 1.改變反應(yīng)條件使化學(xué)平衡向正反應(yīng)方向移動時，下列變化中正確的是（ ） A.生成物濃度一定增大 B.生成物的物質(zhì)的量分數(shù)一定增大 C.反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率一定提高 D.某生成物的產(chǎn)率可能提高 解析：如增大體積平衡向正方向移動，則生成物濃度減小，選項A錯；如加入反應(yīng)物平衡向正方向移動，生成物的質(zhì)量分數(shù)不一定增大，轉(zhuǎn)化率有增大、有減小，故選項B、C錯；不論取什么措施，生成物產(chǎn)率有可能提高，故選項D正確。 答案：D 2.如圖所示，φ(X)為氣態(tài)反應(yīng)物在平衡混合物中的體積分數(shù)，T為溫度。符合該曲線的反應(yīng)是（ ） A.2NH3(g)N2(g)+3H2(g)(正反應(yīng)為吸熱反應(yīng)) B.H2(g)+I2(g)2HI(g)(正反應(yīng)為放熱反應(yīng)) C.4NH3(g)+5O2(g)4NO(g)+6H2O(g)(正反應(yīng)為放熱反應(yīng)) D.2SO2（g）+O2(g)2SO3(正反應(yīng)為放熱反應(yīng)) 解析：隨溫度升高φ（X）含量減小，則正反應(yīng)一定是吸熱反應(yīng)，隨壓強增大φ（X）含量升高，則正方向一定是體積增大的方向即ΔV（g）＞0，故選項A正確。 答案：A 3.在密閉容器中，進行反應(yīng)X（g）+3Y(g)2Z(g)，達到平衡后，其他條件不變，只增加X的量，下列敘述中不正確的是（ ） A.正反應(yīng)速率增大，逆反應(yīng)速率減小 B.X的轉(zhuǎn)化率變大 C.Y的轉(zhuǎn)化率變大 D.正、逆反應(yīng)速率都增大 解析：對于反應(yīng)X（g）+3Y（g）2Z（g）達到平衡只增加X，則平衡向右移動，正反應(yīng)速率增大，逆反應(yīng)速率也隨之逐漸增大，Y轉(zhuǎn)化率增大，X的轉(zhuǎn)化率卻減小，故選C。 答案：C 4.可逆反應(yīng)3H2（g）+N2(g)2NH3(g) ΔH＜0,達到平衡后，為了使H2的轉(zhuǎn)化率增大，下列選項中采用的三種方法都正確的是（ ） A.升高溫度，降低壓強，增加氮氣 B.降低溫度，增大壓強，加入催化劑 C.升高溫度，增大壓強，增加氮氣 D.降低溫度，增大壓強，分離出部分氨 解析：由于ΔH＜0，降低溫度平衡向正方向移動，故A、C錯誤；催化劑對化學(xué)平衡無影響，故B錯誤；增大壓強和分離出部分氨，都能增大H2的轉(zhuǎn)化率，故選D。 答案：D 5.在3NO2+H2O2HNO3+NO ΔH＜0反應(yīng)達到平衡后，改變下列條件，可使HNO3濃度增大的是（ ） A.升溫 B.減壓 C.加水 D.通入O2 解析：要使c（HNO3）增大，即使平衡向右移動，升溫、減壓，平衡向左移動，加水平衡向右移動，但c（HNO3）降低；通入O2，使2NO+O2====2NO2，減小了c（NO），增加了c（NO2），平衡向右移動，故選D。 答案：D 6.如圖所示，反應(yīng)X（g）+3Y(g)2Z(g),正反應(yīng)為放熱反應(yīng)，在不同溫度、不同壓強（p1＞p2）下，達到平衡時，混合氣體中Z的體積分數(shù)中φ(Z)隨溫度變化的曲線應(yīng)為（ ） 解析：升高溫度平衡向吸熱的逆方向移動，Z的體積分數(shù)減少，增大壓強平衡向氣體物質(zhì)的量減小的正方向移動，Z的體積分數(shù)增大，故選C。 答案：C 7.可逆反應(yīng)mA(s)+nB(g)eC(g)+fD(g)反應(yīng)過程中，當(dāng)其他條件不變時，C的質(zhì)量分數(shù)φ(C)的不同溫度（T）和不同壓強（p）的條件下隨時間（t）的變化關(guān)系如圖所示。則下列敘述正確的是（ ） A.當(dāng)平衡后，若溫度升高化學(xué)平衡向逆反應(yīng)方向移動 B.達到平衡后，增加A的質(zhì)量有利于化學(xué)平衡向正反應(yīng)方向移動 C.化學(xué)方程式中，m+n＜e+f D.達到平衡后，若使用催化劑C的質(zhì)量分數(shù)將增大 解析：由圖（1）知，升高溫度，φ（C）減小，則平衡向逆向移動，故選項A正確；達平衡后增加A的量，因A為固體，對平衡無影響，選項B錯；增大壓強φ（C）減小，則逆向移動n＜e+f，選項C錯誤，催化劑對化學(xué)平衡無影響，故選項D錯。 答案：A 綜合運用 8.對于可逆反應(yīng)：2AB3（g）A2(g)+3B2(g)(正反應(yīng)為吸熱反應(yīng))，下列圖象正確的是（ ） 解析：升高溫度v(正)、v(逆)均增大，故選項A錯；升溫化學(xué)平衡向正方向移動，AB3%減小，故選項B正確；加壓平衡向逆方向移動，AB3%增加，故選項C錯；由溫度和壓強推知選項D正確。 答案：BD 9.某溫度下，在一容積可變的容器中，反應(yīng)2A（g）+B(g)2C(g)達到平衡時，A、B和C的物質(zhì)的量分別為4 mol、2 mol和4 mol。保持溫度和壓強不變，對平衡混合物中三者的物質(zhì)的量做如下調(diào)整，可使平衡右移的是（ ） A.均減半 B.均加倍 C.均增加1 mol D.均減少1 mol 解析：在可變?nèi)萜髦屑尤? mol A、2 mol B、4 mol C，達平衡后，再通入1 mol A、0.5 mol B、1 mol C與上述平衡等效，再通入0.5 mol B，則平衡向右移動，故C正確。 答案：C 10.往一真空密閉容器中通入一定量的氣體A，在一定溫度下發(fā)生反應(yīng)： 2A（g）B(g)+xC(g),反應(yīng)達平衡時，測得容器內(nèi)壓強增大了p%,若此時A的轉(zhuǎn)化率為a%，下列關(guān)系正確的是（ ） ①若x=1,則p=a ②若x=2,則p＜a ③若x=3，則p=a ④若x=4,則p≥a A.②③ B.①④ C.②③④ D.②④ 解析：由于反應(yīng)壓強增大因而x＞1，故①不正確。 2A（g）B（g） + xC（g） 起始 m 0 0 變化量 ma% ma% ma% 平衡 m（1-a%） ma% ma% 則 則x= 當(dāng)x=2時 a=2p即a＞p 當(dāng)x=3時 a=p 當(dāng)x=4時 a=即a＜p 答案：A 11.如下圖所示，向A中充入1 mol X和1 mol Y，向B中充入2 mol X和2 mol Y，起始時，V（A）=V（B）=a L。在相同溫度和有催化劑存在的條件下，兩容器中各自發(fā)生下述反應(yīng)：X+Y2Z+W ΔH＜0(X、Y、Z、W均為氣體)，達到平衡時，V（A）=1.2aL。試回答： （1）A中X的轉(zhuǎn)化率α(A)=_______________。 （2）A、B中X轉(zhuǎn)化率的關(guān)系：α(A)_____________α(B)(填“＞”“=”或“＜”)。 （3）打開K，一段時間又達平衡時，A的體積為____________L（連通管中氣體體積不計）。 （4）在（3）達平衡后，同時等幅升高A、B的溫度，達新平衡后A的體積__________（填“變大”“不變”或“變小”），其理由是________________________________________________。 解析：X + Y 2Z + W 起始： 1 mol 1 mol 0 0 變化量：x mol x mol 2x mol x mol 平衡：（1-x） mol （1-x） mol 2x mol x mol ，則x=0.4 mol x轉(zhuǎn)化率是100%=40%。 （2）B中各為2 mol，則B中壓強大因而轉(zhuǎn)化率小。 （3）打開后，通入的氣體X、Y各為3 mol，則A、B合體積為3.6 a，則A為2.6 a。 答案：（1）40% (2)＞ （3）2.6 a (4)變大 升高溫度化學(xué)平衡向逆方向移動，但溫度升高時，氣體體積變大，平衡向正方向移動；且壓強不變時，氣體體積與溫度成正比，為線性關(guān)系，是體積變化的主要原因 12.在一定條件下，可逆反應(yīng)A2（g）+B2(g)2C(g)達到平衡時，各物質(zhì)的平衡濃度分別為c(A2)=0.5 molL-1,c(B2)=0.1 molL-1,c(C)=1.6 molL-1。若用a、b、c分別表示A2、B2、C的初始濃度（molL-1）,則： （1）a、b應(yīng)滿足的關(guān)系是___________________。 （2）a的取值范圍是___________________。 解析：（1）設(shè)轉(zhuǎn)化過程中A2（g）轉(zhuǎn)化濃度為x molL-1，B2（g）的轉(zhuǎn)化濃度也為x molL-1。平衡時：a-x=0.5,b-x=0.1。所以，a=b+0.4。 （2）①若A2、B2為起始物，生成1.6 molL-1 C需A20.8 molL-1，A2的起始濃度為0.5 molL-1+0.8 molL-1=1.3 molL-1。②若0.1 molL-1 B2全部反應(yīng)生成C，則A2的起始濃度為0.5 molL-1-0.1 molL-1=0.4 molL-1，故a的取值范圍為0.4＜a＜1.3。 答案：(1)a=b+0.4 (2)0.4＜a＜1.3 13.在一定條件下，反應(yīng)2A（g）+B(g)4C(g)達到平衡，討論： （1）若A、B的起始濃度分別為2 molL-1和1 molL-1,平衡時A、B、C的濃度取值范圍分別是___________________；若A、C的起始濃度分別為2 molL-1、2 molL-1,平衡時A、B、C的濃度取值范圍分別是：____________________________。 （2）若平衡時A、B、C的濃度分別為a molL-1，d molL-1和a molL-1。起始時A、B、C的濃度分別是___________________。改變條件達到新平衡時，使B的濃度變化范圍為0.5d molL-1—1.5d molL-1，則應(yīng)滿足的條件是___________________。 解析：討論反應(yīng)物取值范圍，由于忽略了已知兩種以上反應(yīng)物的量，必須討論過量問題，往往出現(xiàn)誤解。當(dāng)A、C的起始濃度分別為2 molL-1、2molL-1時，由于B的起始濃度為0 molL-1，為不足量，因此起始2 molL-1的A不可能反應(yīng)轉(zhuǎn)化，因此C的變化范圍也只能是0—2 molL-1。 平衡時A、B、C的濃度分別為a molL-1、d molL-1、a molL-1，其反應(yīng)可能從正反應(yīng)開始；也可能從逆反應(yīng)開始。但從逆反應(yīng)開始時，由于僅有反應(yīng)C物質(zhì)不能得到平衡時的A、B、C的濃度，所以要配置一定量的A或B物質(zhì)。究竟選擇A或B，就從A與B之間的過量問題進行判斷。 當(dāng)a＞2d時，意味A為過量，則B的起始濃度為0 molL-1。4d molL-1C轉(zhuǎn)化1 d molL-1B和2 d mol L-1A，則C的起始濃度為（a+4d）molL-1，A的起始濃度為（a-2d） molL-1。 當(dāng)a＞2d時，B過量，A、B、C的濃度分別是：0 molL-1，（d-0.5a） molL-1,3a molL-1。 改變條件，使B的平衡濃度在0.5d molL-1—1.5d molL-1范圍內(nèi)變化，也就是討論A、B、C的取值范圍。實際上就是要有一定量的A，消耗物質(zhì)B（由d molL-1減少到0.5d molL-1）生成C，根據(jù)方程式系數(shù)關(guān)系A(chǔ)的消耗量為d molL-1，即現(xiàn)有的A（a molL-1）應(yīng)大于d molL-1。同理當(dāng)B的量增大時，C的消耗量為2d molL-1，即現(xiàn)有的C（a molL-1）應(yīng)大于2d molL-1。兩者都滿足：a＞2d。 答案：（1）A：0—2 molL-1 B：0—1 molL-1 C：0—4 molL-1； A:2—3 molL-1 B:0—0.5 molL-1 C:0—2 molL-1 (2)A:1.5a molL-1 B:(0.25a+d)molL-1 C:0 molL-1 若a＞2d：A：（a-2d）molL-1 B：0 molL-1 C：（a+4d） molL-1 若a＜2d：A：0 molL-1 B：（d-0.5a） molL-1 C：3a molL-1,a＞2d 拓展探究 14.在密閉容器中，保持一定溫度進行如下反應(yīng)：N2（g）+3H2(g) 2NH3(g),已知加入1 mol N2和3 mol H2,在恒壓條件下達到平衡時生成amol NH3,在恒容條件下達到平衡時生成b mol NH3(見表示編號①的一行)。若相同條件下，達到平衡時混合物中各組分的質(zhì)量分數(shù)不變。回答下列問題： （1）寫出該反應(yīng)的化學(xué)平衡常數(shù)表達式：K=__________________。 （2）平衡常數(shù)K值越大，表明建立平衡時_______________（填序號）。 A.N2的轉(zhuǎn)化率越高 B.NH3的產(chǎn)量越大 C.正反應(yīng)進行得越徹底 D.化學(xué)反應(yīng)速率越快 （3）a與b的關(guān)系是：a_______________b（填“＞”“＜”或“=”）。 （4）填寫下表： 狀態(tài) 條件 起始時物質(zhì)的物質(zhì)的量（mol） 平衡時NH3的物質(zhì)的量（mol） 編號 X（N2） Y（H2） Z（NH3） 恒容 ① 1 3 0 b ② 0 0 b ③ 2.25 b 解答：（1） （2）AC （3）＞ （4） ② 0 0 2 b ③ 0.75 2.25 0.5 b