（江蘇專用）2022年高考化學一輪復習 專題7 化學反應速率與化學平衡 2 第二單元 化學反應的方向與限度教案

（江蘇專用）2022年高考化學一輪復習 專題7 化學反應速率與化學平衡 2 第二單元 化學反應的方向與限度教案1了解化學反應的可逆性及化學平衡的建立。2.能正確計算化學反應的轉化率()。3掌握化學平衡的特征。了解化學平衡常數(K)的含義，能利用化學平衡常數進行相關計算?；瘜W反應的方向 知識梳理1自發(fā)過程(1)含義在一定條件下，不需要借助外力作用就能自動進行的過程。(2)特點體系趨向于從高能狀態(tài)轉變?yōu)榈湍軤顟B(tài)(體系對外部做功或放出熱量)；在密閉條件下，體系有從有序轉變?yōu)闊o序的傾向性(無序體系更加穩(wěn)定)。2化學反應方向的判據自我檢測1判斷正誤，正確的打“”，錯誤的打“×”。(1)凡是放熱反應都是自發(fā)的，因為吸熱反應都是非自發(fā)的。()(2)自發(fā)反應的熵一定增大，非自發(fā)反應的熵一定減小。()(3)反應2Mg(s)CO2(g)=C(s)2MgO(s)能自發(fā)進行，則該反應的H>0。()(4)焓變是影響反應是否具有自發(fā)性的一種重要因素。()(5)熵變是決定反應是否具有自發(fā)性的唯一判據。()答案：(1)×(2)×(3)×(4)(5)×2(教材改編)下列過程的熵變的判斷不正確的是()A溶解少量食鹽于水中，S>0B純碳和氧氣反應生成CO(g)，S>0CH2O(g)變成液態(tài)水，S>0DCaCO3(s)加熱分解為CaO(s)和CO2(g)，S>0解析：選C。C項，H2O(g)變成液態(tài)水，熵值減小，故S<0，錯誤。(1)自發(fā)反應不一定能實現，化學反應能否實現與反應的自發(fā)性、反應速率、反應物轉化率有關。(2)在恒溫、恒壓條件下，化學反應的方向是由反應的焓變和熵變共同決定的。下列說法錯誤的是()A2NO(g)2CO(g)=N2(g)2CO2(g)在常溫下能自發(fā)進行，則該反應的H>0B反應NH3(g)HCl(g)=NH4Cl(s)在室溫下可自發(fā)進行，則該反應的H<0C一定溫度下，反應MgCl2(l)=Mg(l)Cl2(g)的H>0，S>0D常溫下，反應C(s)CO2(g)=2CO(g)不能自發(fā)進行，則該反應的H>0解析A項，該反應是熵減的反應，常溫下能自發(fā)進行說明H<0；B項，該反應是熵減的反應，常溫下能自發(fā)進行說明H<0；C項，此反應為高溫下MgCl2的分解反應，H>0，S>0；D項，該反應S>0，常溫下不能自發(fā)進行，則有HTS>0，故H>0。答案A(1)反應CaCO3(s)=CaO(s)CO2(g)的H_0，S_0。(2)反應NH3(g)HCl(g)=NH4Cl(s)的S<0，H<0，室溫下能自發(fā)進行，說明_。答案：(1)>>(2)該反應的焓變效應大于熵變效應化學反應方向的判斷 化學反應方向的判斷1碳銨(NH4)2CO3在室溫下就能自發(fā)地分解產生氨氣，對其說法中正確的是()A碳銨分解是因為生成易揮發(fā)的氣體，使體系的熵增大B碳銨分解是因為外界給予了能量C碳銨分解是吸熱反應，根據能量判斷能自發(fā)分解D碳酸鹽都不穩(wěn)定，都能自發(fā)分解答案：A2(2018·保定高三檢測)下列反應中，一定不能自發(fā)進行的是()A2KClO3(s)=2KCl(s)3O2(g)H78.03 kJ/molS1 110 J/(mol·K)BCO(g)=C(石墨，s)1/2O2(g)H110.5 kJ/molS89.36 J/(mol·K)C4Fe(OH)2(s)2H2O(l)O2(g)=4Fe(OH)3(s)H444.3 kJ/molS280.1 J/(mol·K)DNH4HCO3(s)CH3COOH(aq)=CO2(g)CH3COONH4(aq)H2O(l)H37.301 kJ/molS184.05 J/(mol·K)解析：選B。根據HTS，當H<0，S>0時，HTS<0，反應肯定能自發(fā)進行；當H>0，S<0時，HTS>0，反應一定不能自發(fā)進行。焓變、熵變和溫度對化學反應方向的影響HSHTS反應情況 永遠是負值在任何溫度下均能自發(fā)進行永遠是正值在任何溫度下均不能自發(fā)進行低溫為正；高溫為負低溫時不能自發(fā)進行；高溫時能自發(fā)進行低溫為負；高溫為正低溫時能自發(fā)進行；高溫時不能自發(fā)進行可逆反應與化學平衡狀態(tài) 知識梳理一、可逆反應1定義在同一條件下既可以向正反應方向進行，同時又可以向逆反應方向進行的化學反應。2特點(1)二同：相同條件下；正、逆反應同時進行。(2)一?。悍磻锱c生成物同時存在，任一組分的轉化率都小于100%。3表示在方程式中反應符號用“”表示。二、化學平衡狀態(tài)1定義一定條件下的可逆反應，當反應進行到一定程度時，正反應速率和逆反應速率相等，反應物的濃度和生成物的濃度不再改變，我們稱為“化學平衡狀態(tài)”，簡稱化學平衡。2建立過程3特征自我檢測1判斷正誤，正確的打“”，錯誤的打“×”。(1)2H2O2H2O2為可逆反應。()(2)二次電池的充、放電為可逆反應。()(3)可逆反應不等同于可逆過程?？赡孢^程包括物理變化和化學變化，而可逆反應屬于化學變化。()(4)化學反應達到化學平衡狀態(tài)的正、逆反應速率相等，是指同一物質的消耗速率和生成速率相等，若用不同物質表示時，反應速率不一定相等。()(5)一個可逆反應達到的平衡狀態(tài)就是這個反應在該條件下所能達到的限度。()(6)化學反應的限度可以通過改變反應條件而改變。()解析：(1)兩個反應的條件不同，所以不是可逆反應；(2)充電、放電不是同一條件下、同時完成的，不是可逆反應。答案：(1)×(2)×(3)(4)(5)(6)2向含有2 mol的SO2的容器中通入過量氧氣發(fā)生2SO2(g)O2(g)2SO3(g)HQ kJ·mol1(Q0)，充分反應后生成SO3的物質的量_2 mol(填“<”“>”或“”，下同)，SO2的物質的量_0 mol，轉化率_100%，反應放出的熱量_ Q kJ。答案：<><<(1)可逆反應的判斷強調“兩同”：同一條件、同時進行。(2)化學平衡狀態(tài)的判斷依據是正反應速率逆反應速率；各組分的濃度或百分含量保持不變。用氮化硅(Si3N4)陶瓷代替金屬制造發(fā)動機的耐熱部件，能大幅度提高發(fā)動機的熱效率。工業(yè)上用化學氣相沉積法制備氮化硅，其反應如下：3SiCl4(g)2N2(g)6H2(g)Si3N4(s)12HCl(g)H0。完成下列填空：(1)在一定溫度下進行上述反應，若反應容器的容積為2 L，3 min后達到平衡，測得固體的質量增加了2.80 g，則H2的平均反應速率_mol/(L·min)。(2)一定條件下，在密閉恒容的容器中，能表示上述反應達到化學平衡狀態(tài)的是_。a3v逆(N2)v正(H2)bv正(HCl)4v正(SiCl4) c混合氣體密度保持不變dc(N2)c(H2)c(HCl)136解析(1)反應達到平衡時，n(Si3N4)0.02 mol，則v(H2)0.02 mol/(L·min)。(2)判斷反應達到平衡狀態(tài)的標志是v正v逆，反應中N2與H2的化學計量數之比為13，達到平衡狀態(tài)時，3v逆(N2)v逆(H2)，即v逆(H2)v正(H2)，a正確；b項反應方向一致，無法判斷反應是否達到平衡，b錯誤；該反應的正反應方向是氣體密度減小的反應，因此，當混合氣體密度保持不變時，可以判斷反應達到平衡狀態(tài)，c正確；c(N2)c(H2)c(HCl)136，與化學反應是否達到平衡無關，d錯誤。答案(1)0.02(2)ac對于可逆反應：2NO2(g)2NO(g)O2(g)，用選項序號回答下列問題：(1)在恒容容器中進行，達到平衡狀態(tài)的標志是_。(2)在恒壓容器中進行，達到平衡狀態(tài)的標志是_。單位時間內生成n mol O2的同時生成2n mol NO2單位時間內生成n mol O2的同時生成2n mol NO用NO2、NO、O2的物質的量濃度變化表示的反應速率的比值為221的狀態(tài)混合氣體的顏色不再改變的狀態(tài)混合氣體的密度不再改變的狀態(tài)混合氣體的平均相對分子質量不再改變的狀態(tài)混合氣體的壓強不再改變的狀態(tài)答案：(1)(2)“兩審”“兩標志”突破化學平衡狀態(tài)的判斷(1)“兩審”一審題干條件，是恒溫恒容還是恒溫恒壓。二審反應特點：全部是氣體參與的等體積反應還是非等體積反應；有固體或液體參與的等體積反應還是非等體積反應。(2)“兩標志”本質標志v正v逆0。對于某一可逆反應來說，正反應消耗掉某反應物的速率等于逆反應生成該反應物的速率。等價標志a全部是氣體參加的非等體積反應如N2(g)3H2(g)2NH3(g)，體系的壓強(恒溫恒容時)、平均相對分子質量不再隨時間而變化。b體系中各組分的物質的量濃度、體積分數、物質的量(或質量)分數保持不變。c對同一物質而言，斷裂的化學鍵的物質的量與形成的化學鍵的物質的量相等。d對于有有色物質參加或生成的可逆反應如2NO2(g)N2O4(g)，體系的顏色不再隨時間而變化。e體系中某反應物的轉化率或某生成物的產率達到最大值且不再隨時間而變化。 從定性、定量兩個角度考查可逆反應的特點1在已達到平衡的可逆反應：2SO2O22SO3中，充入由18O組成的氧氣一段時間后，18O存在于下列物質中的()A多余的氧氣中B生成的三氧化硫中C氧氣和二氧化硫中D二氧化硫、氧氣和三氧化硫中解析：選D?；瘜W平衡是動態(tài)平衡，加入的18O2定會與SO2結合生成含18O的SO3，同時含18O的SO3又會分解得到SO2和O2，使SO2中也含有18O，因此18O存在于SO2、O2、SO3這三種物質中。2一定條件下，對于可逆反應：X(g)3Y(g)2Z(g)，若X、Y、Z的起始濃度分別為c1、c2、c3(均不為零)，達到平衡時，X、Y、Z的濃度分別為0.1 mol·L1、0.3 mol·L1、0.08 mol·L1，則下列判斷正確的是()Ac1c231B平衡時，Y和Z的生成速率之比為23CX、Y的轉化率不相等Dc1的取值范圍為0 mol·L1<c1<0.14 mol·L1解析：選D。X、Y的平衡濃度之比為13，轉化濃度亦為13，故c1c213，轉化率相等，A、C不正確；平衡時Y生成表示逆反應，Z生成表示正反應，且vY(生成)vZ(生成)應為32，B不正確；由可逆反應的特點可知0 mol·L1<c1<0.14 mol·L1，D正確。極端假設法確定各物質濃度范圍可逆反應各物質濃度范圍可根據極端假設法判斷，假設反應正向或逆向進行到底，求出各物質濃度的最大值和最小值，從而確定它們的濃度范圍。例如：可逆反應X2(g)Y2(g)2Z(g)，各物質的起始濃度分別為c(X2)0.1 mol·L1，c(Y2)0.3 mol·L1，c(Z)0.2 mol·L1。假設反應正向進行到底：X2(g)Y2(g) 2Z(g)起始濃度(mol·L1) 0.1 0.3 0.2改變濃度(mol·L1) 0.1 0.1 0.2終態(tài)濃度(mol·L1) 0 0.2 0.4假設反應逆向進行到底：X2(g)Y2(g) 2Z(g)起始濃度(mol·L1) 0.1 0.3 0.2改變濃度(mol·L1) 0.1 0.1 0.2終態(tài)濃度(mol·L1) 0.2 0.4 0平衡體系中各物質的濃度范圍為X2(0，0.2)，Y2(0.2，0.4)，Z(0，0.4)。 化學平衡狀態(tài)的判斷3(2018·邯鄲一模)一定條件下，NO2與SO2反應生成SO3和NO兩種氣體。將體積比為12的NO2、SO2氣體置于密閉容器中發(fā)生上述反應，下列不能說明反應達到平衡狀態(tài)的是()A混合氣體顏色保持不變B體系的平均相對分子質量保持不變CNO2和SO2的體積比保持不變D每消耗1 mol SO2的同時生成1 mol NO2解析：選B。發(fā)生反應：NO2(g)SO2(g)NO(g)SO3(g)。A說明c(NO2)不變，可以作為達到平衡的標志，A正確。平均相對分子質量M，氣體的總質量不變，氣體的總物質的量不變，則平均相對分子質量始終不變，B錯誤。NO2和SO2的起始體積比為12，反應過程中二者變化量(設為x)相同，則平衡時體積比為(1x)(2x)，當體積比保持不變時表示反應達到平衡，C正確。D項中消耗SO2表示正反應，生成NO2表示逆反應，D正確。4(1)在一定條件下，可逆反應達到平衡狀態(tài)的本質特征是_。下列關系中能說明反應N2(g)3H2(g)2NH3(g)已經達到平衡狀態(tài)的是_。A3v正(N2)v正(H2)Bv正(N2)v逆(NH3)C2v正(H2)3v逆(NH3) Dv正(N2)3v逆(H2)(2)在一定溫度下的恒容密閉容器中，可逆反應達到平衡狀態(tài)時，一些宏觀物理量恒定不變：a.各物質的濃度不變，b.平衡混合物中各組分的物質的量分數或質量分數不變，c.容器內氣體壓強不變，d.容器內氣體密度不變，e.容器內氣體顏色不變。能說明反應：N2(g)3H2(g)2NH3(g)達到平衡狀態(tài)的有_；能說明反應：H2(g)I2(g) 2HI(g)達到平衡狀態(tài)的有_；能說明反應：2NO2(g) N2O4(g)達到平衡狀態(tài)的有_；能說明反應：C(s)H2O(g) CO(g)H2(g)達到平衡狀態(tài)的有_。解析：(2)中判斷時首先要注意本題中反應的條件是恒溫恒容，其次要注意反應物和生成物中是否有固體物質存在，以及反應前后氣體物質的量的變化。在反應過程中氣體的質量不變，因此在恒容狀態(tài)下不能用密度判斷反應是否達到平衡狀態(tài)，由于反應物和生成物均為無色氣體，因此也不能用氣體顏色來判定。是一個反應前后氣體體積不變的反應，反應過程中氣體的質量不變，物質的量也不變，所以不能用壓強和密度判定反應是否達到平衡狀態(tài)。在反應過程中氣體的質量保持不變，因此不能用密度來判定反應是否達到平衡狀態(tài)。中反應過程中氣體的質量和氣體的物質的量均發(fā)生改變，因此a、b、c、d均可用來判定反應是否達到平衡狀態(tài)，由于反應物和生成物中的氣體均為無色氣體，因此不能用氣體顏色來判定反應是否達到平衡狀態(tài)。答案：(1)正反應速率與逆反應速率相等C(2)abcabeabceabcd判斷化學平衡狀態(tài)常用的方法舉例反應mA(g)nB(g)pC(g)qD(g)正、逆反應速率的關系在單位時間內消耗了m mol A，同時生成m mol A平衡在單位時間內消耗了n mol B，同時生成p mol C不一定平衡v(A)v(B)v(C)v(D)mnpq不一定平衡在單位時間內消耗了n mol B，同時消耗q mol D平衡混合物體系中各組分的含量各物質的物質的量或物質的量分數一定平衡各物質的質量或質量分數一定平衡總壓強或總體積或總物質的量一定不一定平衡壓強mnpq時，總壓強一定(其他條件不變)平衡mnpq時，總壓強一定(其他條件不變)不一定平衡 溫度在其他條件不變的條件下，體系溫度一定平衡 顏色體系的顏色(反應物或生成物有顏色)不再變化平衡混合氣體的平均相對分子質量(Mr)mnpq時，平均相對分子質量一定平衡mnpq時，平均相對分子質量一定不一定平衡 體系的密度mnpq，恒溫恒壓，體系密度一定平衡恒溫恒容，體系密度一定不一定平衡化學平衡常數及平衡轉化率 知識梳理一、化學平衡常數1概念在一定溫度下，當一個可逆反應達到化學平衡時，生成物濃度冪之積與反應物濃度冪之積的比值是一個常數，用符號K表示。2表達式對于反應mA(g)nB(g)pC(g)qD(g)，K(固體和純液體的濃度視為常數，通常不計入平衡常數表達式中)。3意義化學平衡常數的大小反映了化學反應可能進行的程度。4應用(1)利用化學平衡常數判斷化學反應可能進行的程度。K值越大，反應物的轉化率越大，反應進行的程度越大。(2)利用化學平衡常數判斷化學平衡移動的方向。對于可逆反應：aA(g)bB(g)cC(g)dD(g)，在一定溫度下的任意時刻，反應物與生成物濃度有如下關系：Qc，稱為濃度商。Qc(3)利用化學平衡常數隨溫度的變化判斷反應的熱效應。若升高溫度，K值增大，則正反應為吸熱反應；若升高溫度，K值減小，則正反應為放熱反應。二、“三段式法”計算平衡轉化率可按下列模式進行計算：如mA(g)nB(g)pC(g)qD(g)，令A、B起始物質的量濃度分別為a mol/L、b mol/L，達到平衡后消耗A的物質的量濃度為mx mol/L。 mA(g)nB(g)pC(g)qD(g)起始(mol/L) a b 0 0變化(mol/L) mx nx px qx平衡(mol/L) amx bnx px qx1求平衡常數：K。2求轉化率轉化率×100%，如平(A)×100%。(1)同一個反應中，反應物可以有多種，但不同反應物的轉化率可能不同。(2)增大一種反應物的濃度，可以提高其他反應物的轉化率，工業(yè)生產中常常提高廉價原料的比例，從而增大昂貴原料的轉化率，如工業(yè)合成氨中增大氮氣的濃度，從而提高氫氣的轉化率。自我檢測1判斷正誤，正確的打“”，錯誤的打“×”。(1)平衡常數表達式中，可以是物質的任一濃度。()(2)催化劑能改變化學反應速率，也能改變平衡常數。()(3)平衡常數發(fā)生變化，化學平衡不一定發(fā)生移動。()(4)化學平衡發(fā)生移動，平衡常數不一定發(fā)生變化。()答案：(1)×(2)×(3)×(4)2(1)對于3Fe(s)4H2O(g)Fe3O4(s)4H2(g)，反應的化學平衡常數的表達式為_。(2)已知下列反應的平衡常數：H2(g)S(g)H2S(g)K1S(g)O2(g)SO2(g)K2則反應SO2(g)H2(g)O2(g)H2S(g)的平衡常數為_(用K1和K2表示)。答案：(1)K(2)(1)關于H2O的濃度問題稀水溶液中進行的反應，雖然H2O參與反應，但是H2O只作為溶劑，不能代入平衡常數表達式。如NH4ClH2ONH3·H2OHCl的平衡常數表達式為K。H2O的狀態(tài)不是液態(tài)而是氣態(tài)時，則需要代入平衡常數表達式。(2)K的大小只與溫度有關，與反應物或生成物的起始濃度的大小無關。(3)代入平衡常數表達式的是平衡濃度，而不是任意時刻的濃度，更不能將物質的量代入。(4)同一化學反應，可以用不同的化學方程式表示，每個化學方程式都有自己的平衡常數表達式及相應的平衡常數。因此，要注意使用與化學方程式相對應的平衡常數。(2017·高考全國卷，27，14分)丁烯是一種重要的化工原料，可由丁烷催化脫氫制備?；卮鹣铝袉栴}：(1)正丁烷(C4H10)脫氫制1­丁烯(C4H8)的熱化學方程式如下：C4H10(g)=C4H8(g)H2(g)H1已知：C4H10(g)O2(g)=C4H8(g)H2O(g) H2119 kJ·mol1H2(g)O2(g)=H2O(g)H3242 kJ·mol1反應的H1為_kJ·mol1。圖(a)是反應平衡轉化率與反應溫度及壓強的關系圖，x_0.1(填“大于”或“小于”)；欲使丁烯的平衡產率提高，應采取的措施是_(填標號)。A升高溫度B降低溫度C增大壓強 D降低壓強 (2)丁烷和氫氣的混合氣體以一定流速通過填充有催化劑的反應器(氫氣的作用是活化催化劑)，出口氣中含有丁烯、丁烷、氫氣等。圖(b)為丁烯產率與進料氣中n(氫氣)/n(丁烷)的關系。圖中曲線呈現先升高后降低的變化趨勢，其降低的原因是_。(3)圖(c)為反應產率和反應溫度的關系曲線，副產物主要是高溫裂解生成的短碳鏈烴類化合物。丁烯產率在590 之前隨溫度升高而增大的原因可能是_、_；590 之后，丁烯產率快速降低的主要原因可能是_。解析(1)根據蓋斯定律，可得，則H1H2H3119 kJ·mol1242 kJ·mol1123 kJ·mol1。反應為氣體總體積增大的反應，在溫度相同時降低壓強有利于提高平衡轉化率，故x<0.1。反應為吸熱反應，升高溫度有利于平衡正向移動，A項正確；降低壓強平衡向氣體總體積增大的方向移動，D項正確。(2)結合圖(b)可看出隨著n(氫氣)/n(丁烷)增大，丁烯產率先升高后降低，這是因為氫氣是生成物，當n(氫氣)/n(丁烷)逐漸增大時，逆反應速率加快，故丁烯的產率逐漸降低。(3)在590 之前隨溫度升高丁烯產率逐漸增大，這是因為溫度升高不僅能加快反應速率，還能促使平衡正向移動；但溫度高于590 時，丁烯高溫裂解生成短鏈烴類，導致丁烯產率快速降低。答案(1)123小于AD(2)氫氣是產物之一，隨著n(氫氣)/n(丁烷)增大，逆反應速率增大(3)升高溫度有利于反應向吸熱方向進行溫度升高反應速率加快丁烯高溫裂解生成短鏈烴類2016·高考全國卷，27(2)元素鉻(Cr)在溶液中主要以Cr3(藍紫色)、Cr(OH)(綠色)、Cr2O(橙紅色)、CrO(黃色)等形式存在。Cr(OH)3為難溶于水的灰藍色固體。CrO和Cr2O在溶液中可相互轉化。室溫下，初始濃度為1.0 mol·L1的Na2CrO4溶液中c(Cr2O)隨c(H)的變化如圖所示?；卮鹣铝袉栴}：(1)用離子方程式表示Na2CrO4溶液中的轉化反應：_。(2)圖可知，溶液酸性增大，CrO的平衡轉化率_(填“增大”“減小”或“不變”)。根據A點數據，計算出該轉化反應的平衡常數為_。(3)升高溫度，溶液中CrO的平衡轉化率減小，則該反應的H_0(填“大于”“小于”或“等于”)。解析：(1)從題圖可看出，鉻酸根離子在酸性條件下逐漸轉化成重鉻酸根離子，離子方程式為2CrO2HCr2OH2O。(2)從圖像看出，酸性越強，c(Cr2O)越大，說明CrO的平衡轉化率越大。A點對應的離子濃度：c(Cr2O)0.25 mol·L1，c(H)1.0×107 mol·L1，c(CrO)1.0 mol·L10.25 mol·L1×20.5 mol·L1。平衡常數K1.0×1014。(3)升高溫度，CrO的平衡轉化率減小，說明平衡向左移動，根據平衡移動原理，正反應是放熱反應，H<0。答案：(1)2CrO2HCr2OH2O(2)增大1.0×1014(3)小于化學平衡常數及其應用1化學平衡常數K的數值大小是衡量化學反應進行程度的標志，在常溫下，下列反應的平衡常數的數值如下：2NO(g)N2(g)O2(g)K11×10302H2(g)O2(g)2H2O(l)K22×10812CO2(g)2CO(g)O2(g)K34×1092以下說法正確的是()A常溫下，NO分解產生O2反應的平衡常數表達式為K1c(N2)·c(O2)B常溫下，水分解產生O2，此時平衡常數的數值約為5×1080C常溫下，NO、H2O、CO2三種化合物分解放出O2的傾向由大到小的順序為NO>H2O>CO2D以上說法都不正確解析：選C。K1的表達式應為K1；常溫下，水分解產生O2，是H2和O2化合生成H2O的逆反應，因此其平衡常數的數值應為K2的倒數，數值為5×1082；由于三個反應都在常溫下進行，根據K值的大小可以得出三種化合物分解放出O2的傾向由大到小的順序為NO>H2O>CO2。2(1)2015·高考全國卷，28(4)Bodensteins研究了下列反應：2HI(g)H2(g)I2(g)H>0在716 K時，氣體混合物中碘化氫的物質的量分數x(HI)與反應時間t的關系如下表：t/min020406080120x(HI)10.910.850.8150.7950.784x(HI)00.600.730.7730.7800.784根據上述實驗結果，該反應的平衡常數K的計算式為_。上述反應中，正反應速率為v正k正x2(HI)，逆反應速率為v逆k逆x(H2)x(I2)，其中k正、k逆為速率常數，則k逆為_(以K和k正表示)。若k正0.002 7 min1，在t40 min時，v正_min1。由上述實驗數據計算得到v正x(HI)和v逆x(H2)的關系可用如圖表示。當升高到某一溫度時，反應重新達到平衡，相應的點分別為_(填字母)。(2)2015·高考全國卷，27(2)已知反應CO(g)2H2(g)CH3OH(g)H<0，該反應化學平衡常數K表達式為_；如圖中能正確反映平衡常數K隨溫度變化關系的曲線為_(填曲線標記字母)，其判斷理由是_。解析：(1)由表中數據可知，無論是從正反應方向開始，還是從逆反應方向開始，最終x(HI)均為0.784，說明此時已達到了平衡狀態(tài)。設HI的初始濃度為1 mol·L1，則： 2HI(g)H2(g) I2(g)初始濃度/mol·L1 1 0 0 轉化濃度/mol·L10.216 0.108 0.108平衡濃度/mol·L10.784 0.108 0.108K。建立平衡時，v正v逆，即k正x2(HI)k逆x(H2)x(I2)，k逆k正。由于該反應前后氣體分子數不變，故k逆k正k正。在t40 min 時，x(HI)0.85，則v正0.002 7 min1×0.8521.95×103 min1。因2HI(g)H2(g)I2(g)H0，升高溫度，v正、v逆均增大，且平衡向正反應方向移動，HI的物質的量分數減小，H2、I2的物質的量分數增大。因此，反應重新達到平衡后，相應的點分別應為A點和E點。(2)根據化學平衡常數的書寫要求可知，該反應的化學平衡常數表達式為K。該反應為放熱反應，溫度升高，平衡逆向移動，平衡常數K減小，故曲線a符合要求。答案：(1)1.95×103A、E(2)K或Kpa該反應為放熱反應，平衡常數數值應隨溫度升高變小與平衡轉化率相關的計算3(2015·高考重慶卷)羰基硫(COS)可作為一種糧食熏蒸劑，能防止某些昆蟲、線蟲和真菌的危害。在恒容密閉容器中，將CO和H2S混合加熱并達到下列平衡：CO(g)H2S(g)COS(g)H2(g)K0.1反應前CO物質的量為10 mol，平衡后CO物質的量為8 mol。下列說法正確的是()A升高溫度，H2S濃度增加，表明該反應是吸熱反應B通入CO后，正反應速率逐漸增大C反應前H2S物質的量為7 molDCO的平衡轉化率為80%解析：選C。A.升高溫度，H2S濃度增大，說明平衡向逆反應方向移動，逆反應為吸熱反應，則該反應正反應為放熱反應，故不正確。B.通入CO后，正反應速率瞬間增大，之后化學平衡發(fā)生移動，正反應速率逐漸減小，逆反應速率逐漸增大，當正反應速率和逆反應速率相等時，反應達到新的化學平衡狀態(tài)，故不正確。C.設反應前H2S的物質的量為a mol，容器的容積為1 L，列“三段式”進行解題： CO(g)H2S(g)COS(g)H2(g) 10 a 0 0 2 2 2 2 8 a2 2 2化學平衡常數K0.1，解得a7，故正確。DCO的平衡轉化率為×100%20%，故不正確。4(2018·梧州高三檢測)已知可逆反應：M(g)N(g)P(g)Q(g)H>0，請回答下列問題：(1)在某溫度下，反應物的起始濃度分別為c(M)1 mol·L1，c(N)2.4 mol·L1；達到平衡后，M的轉化率為60%，此時N的轉化率為_。(2)若反應溫度升高，M的轉化率_(填“增大”“減小”或“不變”)。(3)若反應溫度不變，反應物的起始濃度分別為c(M)4 mol·L1，c(N)a mol·L1；達到平衡后，c(P)2 mol·L1，則a_。(4)若反應溫度不變，反應物的起始濃度為c(M)c(N)b mol·L1，達到平衡后，M的轉化率為_。解析：(1)由化學方程式知反應消耗的N與M物質的量相等，則N的轉化率為×100%25%。(2)由于該反應正反應吸熱，溫度升高，平衡右移，則M的轉化率增大。(3)若反應溫度不變，則平衡常數不變。K，則，解得a6。(4)溫度不變，K不變，設M的轉化率為x，則K，解得x41%。答案：(1)25%(2)增大(3)6(4)41%有關化學平衡計算的注意事項(1)注意反應物和生成物的濃度關系：反應物：c(平)c(始)c(變)；生成物：c(平)c(始)c(變)。(2)利用混 和 Mr計算時要注意m總應為氣體的質量，V應為反應容器的體積，n總應為氣體的物質的量。(3)起始濃度、平衡濃度不一定符合化學計量數之比，但物質之間是按化學計量數之比反應和生成的，故各物質的濃度變化之比一定等于化學計量數之比，這是計算的關鍵。(4)凡是氣體的壓強變化、密度變化均必須轉化為物質的量的變化或氣體的體積變化才能進行相關計算。 課后達標檢測一、選擇題1下列反應在任何溫度下均能自發(fā)進行的是()A2N2(g)O2(g)=2N2O(g)H163 kJ·mol1BAg(s)Cl2(g)=AgCl(s)H127 kJ·mol1CHgO(s)=Hg(l)O2(g)H91 kJ·mol1DH2O2(l)=O2(g)H2O(l)H98 kJ·mol1解析：選D。對于A項，H>0，S<0，在任何溫度下，HTS>0，即任何溫度下反應都不能自發(fā)進行；對于B項，H<0，S<0，在較低溫度下，HTS<0，即低溫下反應能自發(fā)進行；對于C項，H>0，S>0，若使反應自發(fā)進行，即HTS<0，必須升高溫度，即反應只有在較高溫度時能自發(fā)進行；對于D項，H<0，S>0，在任何溫度下，HTS<0，即在任何溫度下反應均能自發(fā)進行。2下列有關化學平衡常數的描述中正確的是()A化學平衡常數的大小取決于化學反應的內因，與其他外界條件無關B相同溫度下，反應ABC與反應CAB的化學平衡常數相同C反應2SO2(g)O2(g)2SO3(g)H<0的化學平衡常數隨溫度升高而增大D反應A(g)B(g)2C(g)的平衡常數表達式為K解析：選D?；瘜W平衡常數內因由反應物本身的性質決定，外因只受溫度影響，A項錯；同溫下，同一反應的正、逆反應的平衡常數互為倒數，一般不相等，B項錯；該反應為放熱反應，升溫平衡逆向移動，平衡常數減小，C項錯。3向恒溫恒壓容器中充入2 mol NO、1 mol O2，發(fā)生反應：2NO(g)O2(g)2NO2(g)。下列情況不能說明反應已達到平衡狀態(tài)的是()A容器體積不再改變B混合氣體的顏色不再改變C混合氣體的密度不再改變DNO與O2的物質的量的比值不再改變解析：選D。這是一個氣體體積變化的反應，恒壓條件下，體積不變，則說明達到平衡，A正確。同理混合氣體密度不變，說明達到平衡，C正確。氣體顏色不變，說明c(NO2)不變，B正確。NO、O2按化學計量數比投料，反應過程中兩者物質的量之比始終為化學計量數比，D錯誤。4在一定體積的密閉容器中發(fā)生下列反應：2NH3(g)CO2(g)CO(NH2)2(l)H2O(g)，其中CO2 的起始濃度為1.0 mol·L1。當反應達到平衡時，測得CO2的轉化率大于NH3的轉化率，則NH3的起始濃度可能是()A0.5 mol·L1B1.0 mol·L1C1.5 mol·L1 D3.0 mol·L1解析：選D。設CO2濃度的變化量為x，則NH3濃度的變化量為2x，若CO2的轉化率大于NH3，則NH3的起始濃度應大于2.0 mol·L1。5下列說法中，不正確的是()A常溫下，反應4Fe(OH)2(s)2H2O(l)O2(g)=4Fe(OH)3(s)的H0、S0B在其他條件不變時，2SO2(g)O2(g)2SO3(g)轉化關系中(如圖)，縱坐標表示O2的轉化率C在其他條件不變時，向H2(g)I2(g)2HI(g)平衡體系中加入催化劑，反應速率加快，I2的轉化率不變D14CO2與碳在高溫條件下發(fā)生反應：CO2C2CO，達到化學平衡后，平衡混合物中含14C的微粒有14CO2、14CO、14C解析：選B。A項中該反應為熵減反應，能自發(fā)進行，說明是放熱反應，正確。B項中提高了O2的含量，使SO2轉化率提高，而O2轉化率降低，錯誤。C項中催化劑能同等程度地改變正、逆反應速率，不影響平衡移動，正確。D項說明化學平衡是一種動態(tài)平衡，正確。6在容積可變的密閉容器中，2 mol N2和8 mol H2在一定條件下發(fā)生反應，達到平衡時，H2的轉化率為25%，則平衡時氮氣的體積分數接近于()A5% B10%C15% D20%解析：選C。達到平衡時，H2轉化的物質的量為8 mol×25%2 mol。在一定條件下，N2與H2發(fā)生反應：N23H22NH3起始物質的量/mol 2 8 0轉化物質的量/mol 2 平衡物質的量/mol 6 同溫同壓下，氣體的體積比等于其物質的量之比，故平衡時氮氣的體積分數為×100%15%。7(2017·高考天津卷)常壓下羰基化法精煉鎳的原理為Ni(s)4CO(g)Ni(CO)4(g)。230 時，該反應的平衡常數K2×105。已知：Ni(CO)4的沸點為42.2 ，固體雜質不參與反應。第一階段：將粗鎳與CO反應轉化成氣態(tài)Ni(CO)4；第二階段：將第一階段反應后的氣體分離出來，加熱至230 制得高純鎳。下列判斷正確的是()A增加c(CO)，平衡向正向移動，反應的平衡常數增大B第一階段，在30 和50 兩者之間選擇反應溫度，選50 C第二階段，Ni(CO)4分解率較低D該反應達到平衡時，v生成Ni(CO)44v生成(CO)解析：選B。增加c(CO)，平衡正向移動，但平衡常數只與溫度有關，溫度不變，平衡常數不變，A項錯誤；第一階段，50 時，反應速率較快且Ni(CO)4為氣態(tài)，能從反應體系中分離出來，B項正確；相同溫度下，第二階段與第一階段的平衡常數互為倒數，則230 時，第二階段的平衡常數K5×104，反應進行的程度大，故Ni(CO)4分解率較高，C項錯誤；該反應達到平衡時，4v生成Ni(CO)4v生成(CO)，D項錯誤。8室溫下，體積為2 L的密閉容器中A、B、C三種氣體的起始濃度和平衡濃度如下表：物質ABC初始濃度/mol·L10.10.20平衡濃度/mol·L10.050.050.1下列說法中正確的是()A發(fā)生的反應可表示為AB2CB反應達到平衡時B的轉化率為25%C若起始時密閉容器中有0.1 mol A、0.1 mol B、0.2 mol C時，反應達平衡時，c(A)0.05 mol·L1D改變起始時容器中各氣體的物質的量，可以改變此反應的平衡常數解析：選C。根據表格中數據，可知發(fā)生的反應為A3B2C，A項錯誤；反應達到平衡時，B的轉化率×100%75%，B項錯誤；起始時密閉容器中有0.1 mol A、0.1 mol B、0.2 mol C時，與原平衡是等效平衡，達平衡時各物質濃度與原平衡相同，C項正確；溫度不變，反應的平衡常數不變，D項錯誤。9在300 mL的密閉容器中，放入鎳粉并充入一定量的CO氣體，一定條件下發(fā)生反應：Ni(s)4CO(g)Ni(CO)4(g)，已知該反應的平衡常數與溫度的關系如下表：溫度/2580230平衡常數5×10421.9×105下列說法不正確的是()A上述生成Ni(CO)4的反應為放熱反應B25 時反應Ni(CO)4(g)Ni(s)4CO(g)的平衡常數為2×105C在80 時，測得某時刻Ni(CO)4、CO的濃度均為0.5 mol·L1，則此時v正>v逆D80 達到平衡時，測得n(CO)0.3 mol，則Ni(CO4)的平衡濃度為2 mol·L1解析：選C。溫度升高，平衡常數減小，說明平衡向逆反應方向移動，正反應為放熱反應，A正確；Ni(CO)4(g)Ni(s)4CO(g)為題給反應的逆反應，溫度相同時，兩個反應的平衡常數互為倒數關系，B正確；C項中該時刻Qc8>K，反應逆向進行，v逆>v正，C錯誤；D項中CO的平衡濃度為1 mol·L1，由K2可計算出Ni(CO)4的平衡濃度為2 mol·L1，D正確。二、非選擇題10甲醇來源豐富、價格低廉、運輸貯存方便，是一種重要的化工原料，有著重要的用途和應用前景。(1)若在恒溫恒容的容器內進行反應CO(g)2H2(g)CH3OH(g)，則可用來判斷該反應達到平衡狀態(tài)的標志有_(填字母)。ACO百分含量保持不變B容器中H2濃度與CO濃度相等C容器中混合氣體的密度保持不變DCO的生成速率與CH3OH的生成速率相等(2)工業(yè)上利用甲醇制備氫氣的常用方法有兩種：甲醇蒸汽重整法。該法中的一個主要反應為CH3OH(g)CO(g)2H2(g)，此反應能自發(fā)進行的原因是_。 甲醇部分氧化法。在一定溫度下以Ag/CeO2­ZnO為催化劑時原料氣比例與反應的選擇性(選擇性越大，表示生成的該物質越多)關系如圖所示。則當n(O2)/n(CH3OH)0.25時，CH3OH與O2發(fā)生的主要反應方程式為_；在制備H2時最好控制n(O2)/n(CH3OH)_。解析：(1)濃度成比例不能說明反應達到平衡，B錯誤。氣體總質量一定，容器體積一定，密度始終不變，C錯誤。(2)無法判斷該反應的焓變化，但該反應是一個熵增的反應，若是放熱反應一定能自發(fā)；若是吸熱反應，高溫下能自發(fā)。n(O2)/n(CH3OH)0.25時，主要生成甲醛。制備H2則要求H2的選擇性好，由圖可知在n(O2)/n(CH3OH)0.5時，H2的選擇性接近100%。答案：(1)AD(2)該反應是一個熵增的反應(S0)2CH3OHO22HCHO2H2O0.511(2016·高考海南卷)順­1，2­二甲基環(huán)丙烷和反­1，2­二甲基環(huán)丙烷可發(fā)生如下轉化：該反應的速率方程可表示為v(正)k(正)c(順)和v(逆)k(逆)c(反)，k(正)和k(逆)在一定溫度時為常數，分別稱作正、逆反應速率常數?；卮鹣铝袉栴}：(1)已知：t1溫度下，k(正)0.006 s1，k(逆)0.002 s1。該溫度下反應的平衡常數值K1_；該反應的活化能Ea(正)小于Ea(逆)，則H_0(填“小于”“等于”或“大于”)。(2)t2溫度下，圖中能表示順式異構體的質量分數隨時間變化的曲線是_(填曲線編號)，平衡常數值K2_；溫度t2_t1(填“小于”“等于”或“大于”)，判斷理由是_。解析：(1)t1溫度下，達到平衡時，v(正)v(逆)，即k(正)c(順)k(逆)c(反)，則3，而平衡常數K1，故K13。該反應的反應熱HEa(正)Ea(逆)<0。(2)隨著反應的進行，c(順)越來越小，因此正反應速率越來越小，順式異構體的質量分數隨時間變化的曲線越來越平緩，故曲線為B。t2溫度下達到平衡時順式異構體的質量分數為30%，反式異構體的質量分數為70%，K2。t1t2，平衡常數減小，說明平衡向逆反應方向移動，而該反應為放熱反應，升高溫度時，平衡向逆反應方向移動，故t2>t1。答案：(1)3小于(2)B大于放熱反應升高溫度時平衡向逆反應方向移動12(2016·高考全國卷)丙烯腈(CH2=CHCN)是一種重要的化工原料，工業(yè)上可用“丙烯氨氧化法”生產，主要副產物有丙烯醛(CH2=CHCHO)和乙腈(CH3CN)等?；卮鹣铝袉栴}：(1)以丙烯、氨、氧氣為原料，在催化劑存在下生成丙烯腈(C3H3N)和副產物丙烯醛(C3H4O)的熱化學方程式如下：C3H6(g)NH3(g)O2(g)=C3H3N(g)3H2O(g)H515 kJ/molC3H6(g)O2(g)=C3H4O(g)H2O(g)H353 kJ/mol兩個反應在熱力學上趨勢均很大，其原因是_；有利于提高丙烯腈平衡產率的反應條件是_；提高丙烯腈反應選擇性的關鍵因素是_。(2)圖(a)為丙烯腈產率與反應溫度的關系曲線，最高產率對應的溫度為460 。低于460 時，丙烯腈的產率_(填“是”或“不是”)對應溫度下的平衡產率，判斷理由是_；高于460 時，丙烯腈產率降低的可能原因是_(雙選，填