2019版高考化學(xué)大一輪復(fù)習(xí) 第7章 化學(xué)反應(yīng)的方向、限度與速率 第1講 化學(xué)反應(yīng)的方向與限度學(xué)案 魯科版.doc

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第1講化學(xué)反應(yīng)的方向與限度【2019備考】最新考綱：1.了解化學(xué)平衡常數(shù)的含義，能夠利用化學(xué)平衡常數(shù)進(jìn)行相關(guān)計(jì)算。2.能正確計(jì)算化學(xué)反應(yīng)的轉(zhuǎn)化率?？键c(diǎn)一化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行的方向(頻數(shù)：難度：)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(jìn)行的過程。(2)特點(diǎn)體系趨向于從高能狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)榈湍軤顟B(tài)(體系對外部做功或釋放熱量)。在密閉條件下，體系有從有序轉(zhuǎn)變?yōu)闊o序的傾向性(無序體系更加穩(wěn)定)。2.化學(xué)反應(yīng)方向(1)判據(jù)(2)一般規(guī)律：H0的反應(yīng)任何溫度下都能自發(fā)進(jìn)行；H0，S0的反應(yīng)任何溫度下都不能自發(fā)進(jìn)行；H和S的作用相反，且相差不大時，溫度對反應(yīng)的方向起決定性作用。當(dāng)H0，S0，S0時，高溫下反應(yīng)能自發(fā)進(jìn)行。說明：對于一個特定的氣相反應(yīng)，熵變的大小取決于反應(yīng)前后的氣體物質(zhì)的系數(shù)大小?；A(chǔ)判斷正誤(1)放熱過程均可以自發(fā)進(jìn)行，吸熱過程均不能自發(fā)進(jìn)行()(2)CaCO3CaOCO2是一個熵增的過程()(3)焓變是影響反應(yīng)是否具有自發(fā)性的唯一因素()(4)H0、S0時，反應(yīng)一定能自發(fā)進(jìn)行()(5)吸熱且熵增加的反應(yīng)，當(dāng)溫度升高時，反應(yīng)一定能自發(fā)進(jìn)行()(6)10 的水結(jié)成冰，可用熵變的判據(jù)來解釋反應(yīng)的自發(fā)性()(7)(2015天津高考)Na與H2O的反應(yīng)是熵增的放熱反應(yīng)，該反應(yīng)能自發(fā)進(jìn)行()(8)(2014天津高考)某吸熱反應(yīng)能自發(fā)進(jìn)行，因此該反應(yīng)是熵增反應(yīng)()(9)(2014江蘇高考)2NO(g)2CO(g)=N2(g)2CO2(g)在常溫下能自發(fā)進(jìn)行，則該反應(yīng)的H0()(10)(2013江蘇高考)反應(yīng)NH3(g)HCl(g)=NH4Cl(s)在室溫下可自發(fā)進(jìn)行，則該反應(yīng)的H0()(11)(2012江蘇高考)CaCO3(s)=CaO(s)CO2(g)室溫下不能自發(fā)進(jìn)行，說明該反應(yīng)的H0()(12)(2011江蘇高考)一定溫度下，反應(yīng)MgCl2(l)=Mg(l)Cl2(g)的H0、S0()答案(1)(2)(3)(4)(5)(6)(7)(8)(9)(10)(11)(12)題組焓變、熵變與化學(xué)反應(yīng)方向的判斷1.反應(yīng)2AB(g)=C(g)3D(g)在高溫時能自發(fā)進(jìn)行，反應(yīng)后體系中物質(zhì)的總能量升高，則該反應(yīng)的H、S應(yīng)為()A.H0 B.H0，S0，S0 D.H0，S0。反應(yīng)后體系中物質(zhì)的總能量升高，說明正反應(yīng)是吸熱反應(yīng)，H0。答案C2.下列說法中，正確的是()A.反應(yīng)產(chǎn)物的總能量大于反應(yīng)物的總能量時，H0B.已知反應(yīng)H2(g)I2(g)2HI(g)平衡常數(shù)為K，則2H2(g)2I2(g)4HI(g)的平衡常數(shù)為2KC.H0、S0的反應(yīng)在溫度低時不能自發(fā)進(jìn)行D.在其他外界條件不變的情況下，使用催化劑，不能改變化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行的方向解析H生成物能量和反應(yīng)物能量和，當(dāng)反應(yīng)產(chǎn)物的總能量大于反應(yīng)物的總能量時，H0，A錯誤；因?yàn)橄嗤瑴囟认?，系?shù)變?yōu)樵瓉淼膎倍，則化學(xué)平衡常數(shù)為原來的n次方，所以反應(yīng)2H2(g)2I2(g)4HI(g)的平衡常數(shù)為K2，B錯誤；根據(jù)GHTS判斷，對于H0、S0的反應(yīng)在溫度低時G0，反應(yīng)能自發(fā)進(jìn)行，C錯誤；催化劑只改變反應(yīng)速率，不改變化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行的方向，D正確。答案D3.(1)汽車燃油不完全燃燒時產(chǎn)生CO，有人設(shè)想按下列反應(yīng)除去CO：2CO(g)=2C(s)O2(g)已知該反應(yīng)的H0，簡述該設(shè)想能否實(shí)現(xiàn)的依據(jù)：_。(2)超音速飛機(jī)在平流層飛行時，尾氣中的NO會破壞臭氧層?？茖W(xué)家正在研究利用催化技術(shù)將尾氣中的NO和CO轉(zhuǎn)化成CO2和N2，化學(xué)方程式如下：2NO2CO2CO2N2。反應(yīng)能夠自發(fā)進(jìn)行，則反應(yīng)的H_0(填“”“0，不能實(shí)現(xiàn)。(2)該反應(yīng)為熵減反應(yīng)，能自發(fā)進(jìn)行說明H0。答案(1)該反應(yīng)是焓增、熵減的反應(yīng)，任何溫度下均不自發(fā)進(jìn)行(2)”“(3)B探源：本考題源于教材LK選修4 P44“例1”及拓展，對化學(xué)平衡常數(shù)的理解及運(yùn)用進(jìn)行了考查。題組一化學(xué)平衡常數(shù)的理解及表示方法1.(2018邢臺期末聯(lián)考)只改變一個影響化學(xué)平衡的因素，平衡常數(shù)K與化學(xué)平衡移動的關(guān)系敘述不正確的是()A.K值不變，平衡可能移動B.平衡向右移動時，K值不一定變化C.K值有變化，平衡一定移動D.相同條件下，同一個反應(yīng)的方程式的系數(shù)增大2倍，K值也增大兩倍解析因改變壓強(qiáng)或濃度引起化學(xué)平衡移動時，K值不變，A項(xiàng)和B項(xiàng)均正確；K值只與溫度有關(guān)，K值發(fā)生了變化，說明體系的溫度改變，則平衡一定移動，C項(xiàng)正確；相同條件下，同一個反應(yīng)的方程式的系數(shù)增大2倍，K值應(yīng)該變?yōu)镵(原)2，D項(xiàng)錯誤。答案D2.(2018濰坊質(zhì)檢)某溫度下，在一個2 L的密閉容器中，加入4 mol X和2 mol Y進(jìn)行如下反應(yīng)：3X(g)2Y(g)4Z(s)2W(g)，反應(yīng)一段時間后達(dá)到平衡，測得生成1.6 mol Z，則下列說法正確的是()A.該反應(yīng)的化學(xué)平衡常數(shù)表達(dá)式是KB.此時，Y的平衡轉(zhuǎn)化率是40%C.增大該體系的壓強(qiáng)，化學(xué)平衡常數(shù)增大D.增加Y，Y的平衡轉(zhuǎn)化率增大解析化學(xué)平衡常數(shù)的表達(dá)式中不能出現(xiàn)固體或純液體物質(zhì)，而物質(zhì)Z是固體，A錯誤；根據(jù)化學(xué)方程式可知，平衡時減少的Y的物質(zhì)的量是1.6 mol0.8 mol，所以Y的轉(zhuǎn)化率為100%40%，B正確；平衡常數(shù)只與溫度有關(guān)，增大壓強(qiáng)時平衡常數(shù)不變，C錯誤；增加Y后平衡右移，X的轉(zhuǎn)化率增大，而Y的轉(zhuǎn)化率減小，D錯誤。答案B3.無色氣體N2O4是一種強(qiáng)氧化劑，為重要的火箭推進(jìn)劑之一。N2O4與NO2轉(zhuǎn)換的熱化學(xué)方程式為：N2O4(g)2NO2(g)H24.4 kJ/mol。(1)平衡常數(shù)K可用反應(yīng)體系中氣體物質(zhì)的分壓表示，即K表達(dá)式中用平衡分壓代替平衡濃度，分壓總壓物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)例如：p(NO2)p總x(NO2)。寫出上述反應(yīng)平衡常數(shù)Kp的表達(dá)式_(用p總、各氣體物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)x表示)；影響Kp的因素為_。(2)上述反應(yīng)中，正反應(yīng)速率v正k正p(N2O4)，逆反應(yīng)速率v逆k逆p2(NO2)，其中k正、k逆為速率常數(shù)，則Kp為_(以k正、k逆表示)。解析(1)Kp，與化學(xué)平衡常數(shù)K一樣，影響Kp的因素為溫度。(2)Kp，達(dá)到平衡時，v正v逆，即k正p(N2O4)k逆p2(NO2)，故Kp。答案(1)(其他合理答案亦可)溫度(2)題組二化學(xué)平衡常數(shù)及轉(zhuǎn)化率的求算4.(2018安徽省“江淮十校”高三第一次聯(lián)考)300 時，將氣體X和氣體Y各0.16 mol充入10 L恒容密閉容器中，發(fā)生反應(yīng)：X(g)Y(g)2Z(g)HKNC.生成乙烯的速率：v(N)一定大于v(M)D.當(dāng)溫度高于250 ，升高溫度，催化劑的催化效率降低解析升高溫度CO2的平衡轉(zhuǎn)化率降低，說明平衡逆向移動，則逆反應(yīng)為吸熱反應(yīng)，A正確；該反應(yīng)的正反應(yīng)是放熱反應(yīng)，升溫平衡常數(shù)減小，B正確；化學(xué)反應(yīng)速率隨溫度的升高而加快，催化劑在250 時催化活性最高，溫度繼續(xù)升高，其催化效率降低，所以v(N)有可能小于v(M)，C錯誤，D正確。答案C10.(2018山東濰坊統(tǒng)考)溫度為T0時，在容積固定的密閉容器中發(fā)生反應(yīng)：X(g)Y(g)Z(g)(未配平)，4 min時達(dá)到平衡，各物質(zhì)濃度隨時間變化的關(guān)系如圖a所示。其他條件相同，溫度分別為T1、T2時發(fā)生反應(yīng)，Z的濃度隨時間變化的關(guān)系如圖b所示。下列敘述正確的是()A.發(fā)生反應(yīng)時，各物質(zhì)的反應(yīng)速率大小關(guān)系為v(X)v(Y)2v(Z)B.圖a中反應(yīng)達(dá)到平衡時，Y的轉(zhuǎn)化率為37.5%C.T0時，該反應(yīng)的平衡常數(shù)為33.3D.該反應(yīng)正反應(yīng)的反應(yīng)熱H0解析根據(jù)題圖a可知，04 min時，X、Y的濃度分別減少0.25 molL1、0.25 molL1，Z的濃度增加0.5 molL1，則化學(xué)方程式為X(g)Y(g)2Z(g)，同一反應(yīng)中各物質(zhì)的反應(yīng)速率之比等于其系數(shù)之比，則v(X)v(Y)v(Z)，A項(xiàng)錯誤；題圖a中，Y的起始濃度為0.4 molL1，平衡濃度為0.15 molL1，則Y的轉(zhuǎn)化率為100%62.5%，B項(xiàng)錯誤；達(dá)到平衡時，X0.05 molL1，Y0.15 molL1，Z0.5 molL1，則平衡常數(shù)K33.3，C項(xiàng)正確；根據(jù)題圖b可知，T1條件下反應(yīng)先達(dá)到平衡，則T1T2，T2T1，溫度升高，Z增大，則平衡向正反應(yīng)方向移動，故正反應(yīng)為吸熱反應(yīng)，H0，D項(xiàng)錯誤。答案C11.某溫度下，反應(yīng)H2(g)CO2(g)H2O(g)CO(g)的平衡常數(shù)K。該溫度下，在甲、乙、丙三個恒容密閉容器中，投入H2(g)和CO2(g)，其起始濃度如表所示：起始濃度甲乙丙H2/(molL1)0.0100.0200.020CO2/(molL1)0.0100.0100.020下列判斷不正確的是()A.平衡時，乙中CO2的轉(zhuǎn)化率大于60%B.平衡時，甲中和丙中H2的轉(zhuǎn)化率均是60%C.平衡時，丙中CO2是甲中的2倍，是0.008 molL1D.反應(yīng)開始時，乙中的反應(yīng)速率最快，甲中的反應(yīng)速率最慢解析設(shè)甲容器中，平衡時氫氣的變化濃度為x，則：K，解得x0.006 0 molL1，平衡時H2CO20.010x0.004 0 molL1，H2OCO0.006 0 molL1，(H2)100%60%。因乙中H2的起始濃度大于甲，故乙平衡相當(dāng)于是甲平衡正向移動的結(jié)果，乙中CO2的轉(zhuǎn)化率大于60%，A項(xiàng)正確；丙平衡可看作是2個甲平衡合并而成的，又因H2(g)CO2(g)H2O(g)CO(g)是平衡不受壓強(qiáng)影響的反應(yīng)，故丙平衡中物質(zhì)的轉(zhuǎn)化率不變，僅各物質(zhì)的濃度是甲平衡中各物質(zhì)濃度的2倍，所以B、C項(xiàng)正確；由于三組反應(yīng)中丙中各物質(zhì)的濃度最大，甲中各物質(zhì)的濃度最小，所以丙反應(yīng)速率最快，甲反應(yīng)速率最慢，D項(xiàng)錯誤。答案D二、填空題12.汽車尾氣已成為城市空氣的主要污染源之一，其中的氮氧化物是重要污染物。(1)汽車內(nèi)燃機(jī)工作時產(chǎn)生NO的原理如圖1所示：該反應(yīng)的熱化學(xué)方程式為_。(2)治理尾氣的方法之一是在排氣管上安裝催化轉(zhuǎn)化器，發(fā)生如下反應(yīng)：2NO(g)2CO(g)N2(g)2CO2(g)H0。若在一定溫度下將2 mol NO、1 mol CO充入1 L固定容積的容器中，反應(yīng)過程中各物質(zhì)的濃度變化如圖2所示。則從開始到達(dá)到平衡狀態(tài)的過程中，平均反應(yīng)速率v(CO2)_，該溫度下反應(yīng)的平衡常數(shù)K_。(結(jié)果保留兩位有效數(shù)字)20 min時改變的條件可能是_。A.增大壓強(qiáng)B.降低溫度C.減小CO2濃度且改用更高效的催化劑D.在恒溫恒容條件下，充入He氣體若保持溫度不變，20 min時向容器中充入CO、N2各0.6 mol，平衡將_(填“正向”“逆向”或“不”)移動，原因是_。(3)用焦炭還原NO2的反應(yīng)為2NO2(g)2C(s)N2(g)2CO2(g)，在恒溫條件下，向1 L密閉容器中加入不同物質(zhì)的量的NO2和足量C發(fā)生該反應(yīng)，測得平衡時NO2和CO2的物質(zhì)的量濃度與平衡總壓強(qiáng)的關(guān)系如圖3所示，計(jì)算C點(diǎn)時該反應(yīng)的平衡常數(shù)Kp(C)_(Kp是用平衡分壓代替平衡濃度計(jì)算，分壓總壓物質(zhì)的量分?jǐn)?shù))。解析(1)由題圖1可知，破壞舊化學(xué)鍵吸收的能量為946 kJmol1498 kJmol11 444 kJmol1，形成新化學(xué)鍵所釋放的能量為2632 kJmol1。故該反應(yīng)的H1 444 kJmol12632 kJmol1180 kJmol1。(2)v(CO2)v(CO)0.027 molL1min1，K0.035 (Lmol1)。由題圖2可知20 min25 min，N2逐漸增大，平衡向正反應(yīng)方向移動且反應(yīng)速率比015 min快，故選擇C。(3)由題圖3可知C點(diǎn)時NO2、CO2的濃度相等，設(shè)加入的NO2的物質(zhì)的量為a mol，由三段式計(jì)算可得NO2、N2、CO2的平衡濃度分別為0.5a molL1、0.25a molL1、0.5a molL1。Kp(C)p(N2)10 MPa2 MPa。答案(1)N2(g)O2(g)=2NO(g)H180 kJmol1(2)0.027 molL1min10.035 Lmol1C不此時的Qc0.035 (Lmol1)，QcK，故平衡不移動(3)2 MPa13.(2018石家莊二檢)乙苯是一種用途廣泛的有機(jī)原料，可制備多種化工產(chǎn)品。(一)制備苯乙烯(原理如反應(yīng)所示)：. (g) (g)H2(g)H1124 kJmol1(1)部分化學(xué)鍵的鍵能如表所示：化學(xué)鍵CHCCC=CHH鍵能/(kJmol1)412348x436根據(jù)反應(yīng)的能量變化，計(jì)算x_。(2)工業(yè)上，在恒壓設(shè)備中進(jìn)行反應(yīng)時，常在乙苯蒸氣中通入一定量的水蒸氣。用化學(xué)平衡理論解釋通入水蒸氣的原因?yàn)開。(3)從體系自由能變化的角度分析，反應(yīng)在_(填“高溫”或“低溫”)下有利于其自發(fā)進(jìn)行。(二)制備氯乙基苯(原理如反應(yīng)所示)：. (g)Cl2(g) (g)HCl(g)H20(4)T 時，向10 L恒容密閉容器中充入2 mol乙苯(g)和2 mol Cl2(g)發(fā)生反應(yīng)，5 min時達(dá)到平衡，乙苯和Cl2、氯乙基苯和HCl的物質(zhì)的量濃度(c)隨時間(t)變化的曲線如圖1所示。圖105 min內(nèi)，以HCl表示的該反應(yīng)速率v(HCl)_。T 時，該反應(yīng)的平衡常數(shù)K_。6 min時，改變的外界條件為_。10 min時，保持其他條件不變，再向容器中充入1 mol乙苯、1 mol Cl2、1 mol 氯乙基苯和1 mol HCl，12 min時達(dá)到新平衡。在圖2中畫出1012 min Cl2和HCl的濃度變化曲線(曲線上標(biāo)明Cl2和HCl)；05 min和012 min時間段，Cl2的轉(zhuǎn)化率分別用1、2表示，則1_2。(填“”、“”或“”)圖2解析(1)由題給條件可知該反應(yīng)為吸熱反應(yīng)，即化學(xué)鍵斷裂吸收的總能量高于形成化學(xué)鍵放出的總能量，不考慮苯環(huán)中化學(xué)鍵的變化可得：(4125348)(4123x436)124，解得x612。(2)該反應(yīng)的正反應(yīng)為氣體分子數(shù)增大的反應(yīng)，恒壓設(shè)備中，通入水蒸氣需增大容器容積，則平衡體系壓強(qiáng)減小，平衡正向移動，反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率增大。(3)由GHTS，H0，S0可知該反應(yīng)在高溫下有利于其自發(fā)進(jìn)行。(4)05 min內(nèi)，v(HCl)0.032 molL1min1。由題中圖1知，T 平衡時，HCl和氯乙基苯的濃度均為0.16 molL1，乙苯和氯氣的濃度均為0.04 molL1，則K16。6 min后，反應(yīng)物濃度逐漸減小，生成物濃度逐漸增大，平衡正向移動，則改變的條件為升高溫度。畫圖時應(yīng)注意，HCl的濃度應(yīng)從0.28 molL1開始，Cl2的濃度應(yīng)從0.12 molL1開始，10 min時平衡常數(shù)為81，12 min時溫度與10 min時相同，平衡常數(shù)不變，根據(jù)三段式法求出12 min時各物質(zhì)的濃度，12 min達(dá)到平衡時，HCl和氯乙基苯的濃度均為0.36 molL1，乙苯和氯氣的濃度均為0.04 molL1。05 min Cl2的轉(zhuǎn)化率1為100%80%，012 min Cl2的轉(zhuǎn)化率2為100%86.7%，所以1小于2。答案(1)612(2)該反應(yīng)的正反應(yīng)為氣體分子數(shù)增大的反應(yīng)保持壓強(qiáng)不變，通入水蒸氣需增大容器容積，則平衡體系壓強(qiáng)減小，平衡正向移動，反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率增大(3)高溫(4)0.032 molL1min116升高溫度如圖所示