版高考化学大一轮复习 专题7 化学反应速率和化学平衡 第2讲 化学平衡常数 化学反应进行的方Word文档下载推荐.docx
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L－1、c（C）＝1.0mol·
L－1，则K＝________。
答案 K＝
0.0625
2．教材知识拓展
一定温度下，分析下列三个反应的平衡常数的关系
①N2（g）＋3H2（g）
2NH3（g） K1
②
N2（g）＋
H2（g）
NH3（g） K2
③2NH3（g）
N2（g）＋3H2（g） K3
（1）K1和K2，K1＝________。
（2）K1和K3，K1＝________。
解析 化学反应方向改变或化学计量数改变，化学平衡常数均发生改变。
答案
（1）K
（2）
3．（溯源题）[2017·
课标全国Ⅰ，28（3）]近期发现，H2S是继NO、CO之后第三个生命体系气体信号分子，它具有参与调解神经信号传递、舒张血管减轻高血压的功能。
回答下列问题：
H2S与CO2在高温下发生反应：
H2S（g）＋CO2（g）
COS（g）＋H2O（g）。
在610K时，将0.10molCO2与0.40molH2S充入2.5L的空钢瓶中，反应平衡后水的物质的量分数为0.02。
（1）H2S的平衡转化率α1＝________%，反应平衡常数K＝________。
（2）在620K重复试验，平衡后水的物质的量分数为0.03，H2S的转化率α2________α1，该反应的ΔH________0。
（填“>
”“<
”或“＝”）
（3）向反应器中再分别充入下列气体，能使H2S转化率增大的是________（填标号）。
A.H2SB.CO2
C．COSD．N2
解析
H2O%＝
＝0.02，x＝0.01。
H2S的转化率为
100%＝2.5%。
＝2.8×
10－3。
（2）水的物质的量分数增大，说明平衡正向移动，H2S的转化率增大；
温度升高，平衡正向移动，说明正反应是吸热反应。
（3）增大H2S浓度，平衡正向移动，CO2转化率增大，H2S转化率降低，A错误；
同理，增大CO2浓度，H2S转化率增大，CO2转化率降低，B正确；
增大COS浓度，平衡向逆反应方向移动，H2S转化率降低，C错误；
加入不反应的N2，反应物、生成物浓度均不变，平衡不移动，H2S转化率不变，D错误。
答案
（1）2.5 2.8×
10－3
（2）>
>
（3）B
探源：
本考题源于教材SJ选修4P49“例1”及拓展，对化学平衡常数的理解及运用进行了考查。
题组一 化学平衡常数的理解及表示方法
1．（2018·
邢台期末联考）只改变一个影响化学平衡的因素，平衡常数K与化学平衡移动的关系叙述不正确的是（ ）
A．K值不变，平衡可能移动
B．平衡向右移动时，K值不一定变化
C．K值有变化，平衡一定移动
D．相同条件下，同一个反应的方程式的化学计量数增大2倍，K值也增大两倍
解析 因改变压强或浓度引起化学平衡移动时，K值不变，K只与温度有关，A项和B项均正确；
K值只与温度有关，K值发生了变化，说明体系的温度改变，则平衡一定移动，C项正确；
相同条件下，同一个反应的方程式的化学计量数增大2倍，K值应该变为[K（原）]2，D项错误。
答案 D
2．（2018·
潍坊质检）某温度下，在一个2L的密闭容器中，加入4molX和2molY进行如下反应：
3X（g）＋2Y（g）
4Z（s）＋2W（g），反应一段时间后达到平衡，测得生成1.6molZ，则下列说法正确的是（ ）
A．该反应的化学平衡常数表达式是K＝
B．此时，Y的平衡转化率是40%
C．增大该体系的压强，化学平衡常数增大
D．增加Y，Y的平衡转化率增大
解析 化学平衡常数的表达式中不能出现固体或纯液体物质，而物质Z是固体，A错误；
根据化学方程式可知，平衡时减少的Y的物质的量是1.6mol×
＝0.8mol，所以Y的转化率为
100%＝40%，B正确；
平衡常数只与温度有关，增大压强时平衡常数不变，C错误；
增加Y后平衡右移，X的转化率增大，而Y的转化率减小，D错误。
答案 B
3．无色气体N2O4是一种强氧化剂，为重要的火箭推进剂之一。
N2O4与NO2转换的热化学方程式为：
N2O4（g）
2NO2（g） ΔH＝＋24.4kJ/mol。
（1）平衡常数K可用反应体系中气体物质的分压表示，即K表达式中用平衡分压代替平衡浓度，分压＝总压×
物质的量分数[例如：
p（NO2）＝p总×
x（NO2）]。
写出上述反应平衡常数Kp的表达式________（用p总、各气体物质的量分数x表示）；
影响Kp的因素为________。
（2）上述反应中，正反应速率v正＝k正·
p（N2O4），逆反应速率v逆＝k逆·
p2（NO2），其中k正、k逆为速率常数，则Kp为________（以k正、k逆表示）。
解析
（1）Kp＝
＝
，与化学平衡常数K一样，影响Kp的因素为温度。
（2）Kp＝
，达到平衡时，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） 温度
（2）
题组二 化学平衡常数及转化率的求算
4．（2018·
安徽省“江淮十校”高三第一次联考）300℃时，将气体X和气体Y各0.16mol充入10L恒容密闭容器中，发生反应：
X（g）＋Y（g）
2Z（g） ΔH<
0，一段时间后达到平衡。
反应过程中测定的数据如下表：
t/min
2
4
7
9
n（Y）/mol
0.12
0.11
0.10
下列说法正确的是（ ）
A．前2min的平均反应速率v（X）＝2.0×
10－2mol/（L·
min）
B．其他条件不变，再充入0.1molX和0.1molY，再次平衡时Y的转化率不变
C．当v逆（Y）＝2v正（Z）时，说明反应达到平衡
D．该反应在250℃时的平衡常数小于1.44
解析 A．前2min的平均反应速率v（X）＝v（Y）＝（0.04/10/2）mol/（L·
min）＝2.0×
10－3mol/（L·
min），故A错误；
B.其他条件不变，再充入0.1molX和0.1molY，相当于加压，加压平衡不移动，再次平衡时Y的转化率不变，故B正确；
C.当v逆（Y）＝2v正（Z）时，反应未达到平衡，故C错误；
D.该反应在300℃时，平衡常数为1.44，降温平衡右移，250℃时的平衡常数大于1.44，故D错误。
5．（2018·
山东名校联盟期末联考）氮和碳一样也存在一系列氢化物如NH3、N2H4、N3H5、N4H6等。
（1）上述氮的系列氢化物的通式为________；
N3H5的电子式为________。
（2）已知4NH3（g）＋5O2（g）===4NO（g）＋6H2O（g） ΔH1＝akJ/mol K1①；
4NH3（g）＋3O2（g）===2N2（g）＋6H2O（g） ΔH2＝bkJ/mol K2②；
写出N2与O2反应生成1molNO气体的热化学方式程式为_______________________________________________________________；
该反应式的平衡常数表达式K＝________（用K1、K2表示）。
（3）已知NH3·
H2O为一元弱碱，N2H4·
H2O为二元弱碱，在水溶液中的一级电离方程式表示为N2H4·
H2O＋H2O
N2H5·
H2O＋＋OH－，则可溶性盐盐酸肼（N2H6Cl2）第一步水解的离子方程式为_________________________________________；
溶液中离子浓度由大到小的顺序为_____________________________________。
（4）如图所示，隔板Ⅰ固定不动，活塞Ⅱ可自由移动，M、N两个容器均发生如下反应：
N2（g）＋3H2（g）
2NH3（g）
①向M、N中，各通入2molN2和6molH2。
初始M、N容积相同，并保持温度不变。
则到达平衡时H2的转化率α（H2）为M________N（填“＞”“＝”“＜”）。
②若在某条件下，反应N2（g）＋3H2（g）
2NH3（g）在容器N中达到平衡，测得容器中含有1.0molN2、0.4molH2、0.2molNH3，此时容积为2.0L。
则此条件下的平衡常数为________。
解析
（1）氮的系列氢化物的通式为NnHn＋2；
N3H5电子式为
（1）[①－②]÷
4得：
1/2N2（g）＋1/2O2（g）===NO（g） ΔH＝（a－b）/4kJ·
mol－1，K＝[NO]/[[N2]1/2·
[O2]1/2]＝（K1/K2）1/4。
（3）由题目所给信息可知N2H
分2步水解，N2H
＋H2O
H2O＋＋H＋（主要），N2H5·
H2O＋＋H2O
N2H4·
H2O＋H＋＋H2O，因而离子浓度的大小顺序为[Cl－]＞[N2H
]＞[H＋]＞[N2H5·
H2O＋]＞[OH－]。
（4）①由于隔板Ⅰ固定不动，活塞Ⅱ可自由移动，N2（g）＋3H2（g）
2NH3（g）是总体积减小的反应，活塞Ⅱ向左移动。
向M、N中，各通入2molN2和6molH2，N容器相当于在M容器达平衡的基础上再缩小容器的体积，平衡将右移，平衡时α（H2）为M＜N。
②K＝0.12/[0.5×
0.23]＝2.5mol－2·
L2
答案
（1）NnHn＋2
（2）1/2N2（g）＋1/2O2（g）===NO（g） ΔH＝（a－b）/4kJ·
mol－1 （K1/K2）1/4
（3）N2H
H2O＋＋H＋
[Cl－]＞[N2H
H2O＋]＞[OH－]
（4）＜ 2.5mol－2·
【方法技巧】
压强平衡常数的含义及计算技巧
Kp含义：
在化学平衡体系中，各气体物质的分压替代浓度，计算的平衡常数叫压强平衡常数。
单位与表达式有关。
计算技巧：
第一步，根据“三段式”法计算平衡体系中各物质的物质的量或物质的量浓度；
第二步，计算各气体组分的物质的量分数或体积分数；
第三步，根据分压计算分式求出各气体物质的分压，某气体的分压＝气体总压强×
该气体的体积分数（或物质的量分数）；
第四步，根据平衡常数计算公式代入计算。
例如，N2（g）＋3H2（g）
2NH3（g），压强平衡常数表达式为Kp＝
[审读说明]
题目类型：
类型一：
从表格信息总结规律
类型二：
从图中信息总结规律
类型三：
从题中信息总结规律并作图
类型四：
从题中信息总结规律并分析原因
分析方法：
1．提取什么？
审清题，明确目标，并做好标注。
2．怎么提取？
分析变化趋势和斜率变化。
3．答题模板：
其他条件不变，随着自变量（横坐标）变化（增大或减少），XX因变量（纵坐标）逐渐（增大/减少）。
或者就横坐标、自变量分区作答（非单调曲线）。
写规律时的原则：
先整体后局部。
分析原因型分析方法：
答题模板：
什么因素的改变使什么平衡向什么方向移动，结果是什么。
作图策略：
分析图表信息，确定横竖坐标，做好“三点一变化”：
起点、终点、转折点和变化趋势。
[模型解题]
【案例1】 用CaSO4代替O2与燃料CO反应，既可提高燃烧效率，又能得到高纯CO2，是一种高效、清洁、经济的新型燃烧技术，反应①为主反应，反应②和③为副反应。
①1/4CaSO4（s）＋CO（g）
1/4CaS（s）＋CO2（g）
ΔH1＝－47.3kJ·
mol－1
②CaSO4（s）＋CO（g）
CaO（s）＋CO2（g）＋SO2（g）
ΔH2＝＋210.5kJ·
mol－1
③CO（g）
1/2C（s）＋1/2CO2（g）
ΔH3＝－86.2kJ·
反应①～③的平衡常数的对数lgK随反应温度T的变化曲线见下图，结合各反应的ΔH，归纳lgK～T曲线变化规律：
a）_____________________________________________________________；
b）_____________________________________________________________。
审读指导
1．审题（图）时目标是什么？
2．K的含义？
lgK的含义？
哪些量与K变化趋势一致？
（以反应①为例）
3．该反应的自变量？
因变量？
4．变化趋势和斜率变化如何？
受什么因素影响？
答案 a）放热反应的lgK随温度升高而下降
b）放出或吸收热量越大的反应，其lgK受温度影响越大
【案例2】 研究表明：
在使用等质量催化剂时，增大催化剂比表面积可提高化学反应速率。
（1）为了分别验证温度、催化剂比表面积对化学反应速率的影响规律，某同学根据反应8NH3（g）＋6NO2（g）
7N2（g）＋12H2O（g） ΔH＜0设计了如下表所示三组实验，请完善表格中的数据。
实验
编号
温度
/℃
c（NH3）初始
/（mol·
L－1）
c（NO2）初始
催化剂的比
表面积/（m2·
g－1）
Ⅰ
350
8.0×
10－3
6.0×
120
Ⅱ
80
Ⅲ
150
（2）请在给出的坐标图中，画出上表Ⅱ、Ⅲ实验中NO2浓度随时间变化的趋势曲线图，并标明实验编号。
（1）探究温度、催化剂比表面积对化学反应速率的影响时，根据控制单一变量原则，三组实验中NH3、NO2的初始浓度应相同，结合Ⅰ、Ⅲ中温度不同，Ⅰ、Ⅱ中催化剂比表面积不同，则Ⅰ、Ⅱ应温度相同。
（2）Ⅱ中的催化剂比表面积比Ⅰ中的小，达到平衡的时间比Ⅰ长，Ⅱ、Ⅲ中的催化剂比表面积相同，Ⅲ的反应温度较低，则达到平衡用时最长，又由题意知，该反应为放热反应，降低温度会使平衡正向移动，故平衡时Ⅲ中的c（NO2）要比Ⅰ、Ⅱ中的c（NO2）小。
答案
（1）①
（2）
考点二 化学反应进行的方向
★☆☆ 难度：
★☆☆）
1．自发过程
（1）含义
在一定条件下，不需要借助外力作用就能自动进行的过程。
（2）特点
①体系趋向于从高能状态转变为低能状态（体系对外部做功或释放热量）。
②在密闭条件下，体系有从有序转变为无序的倾向性（无序体系更加稳定）。
2．化学反应方向
（1）判据
（2）一般规律：
①ΔH<
0，ΔS>
0的反应任何温度下都能自发进行；
②ΔH>
0，ΔS<
0的反应任何温度下都不能自发进行；
③ΔH和ΔS的作用相反，且相差不大时，温度对反应的方向起决定性作用。
当ΔH<
0时低温下反应能自发进行；
当ΔH>
0时，高温下反应能自发进行。
说明：
对于一个特定的气相反应，熵变的大小取决于反应前后的气体物质的化学计量数大小。
1．教材基础判断正误
（1）放热过程均可以自发进行，吸热过程均不能自发进行（ ）
（2）CaCO3
CaO＋CO2↑是一个熵增的过程（ ）
（3）焓变是影响反应是否具有自发性的唯一因素（ ）
（4）ΔH＜0、ΔS＞0时，反应一定能自发进行（ ）
（5）吸热且熵增加的反应，当温度升高时，反应一定能自发进行（ ）
（6）－10℃的水结成冰，可用熵变的判据来解释反应的自发性（ ）
（7）（2015·
天津高考）Na与H2O的反应是熵增的放热反应，该反应能自发进行（ ）
（8）（2014·
天津高考）某吸热反应能自发进行，因此该反应是熵增反应（ ）
（9）（2014·
江苏高考）2NO（g）＋2CO（g）===N2（g）＋2CO2（g）在常温下能自发进行，则该反应的ΔH＞0（ ）
（10）（2013·
江苏高考）反应NH3（g）＋HCl（g）===NH4Cl（s）在室温下可自发进行，则该反应的ΔH＜0（ ）
（11）（2012·
江苏高考）CaCO3（s）===CaO（s）＋CO2（g）室温下不能自发进行，说明该反应的ΔH＜0（ ）
（12）（2011·
江苏高考）一定温度下，反应MgCl2（l）===Mg（l）＋Cl2（g）的ΔH＞0、ΔS＞0（ ）
答案
（1）×
（2）√ （3）×
（4）√ （5）×
（6）×
（7）√ （8）√ （9）×
（10）√ （11）×
（12）√
2．（SJ选修4·
P514改编）下列过程的熵变的判断不正确的是（ ）
A．溶解少量食盐于水中，ΔS＞0
B．纯碳和氧气反应生成CO（g），ΔS＞0
C．H2O（g）变成液态水，ΔS＞0
D．CaCO3（s）加热分解为CaO（s）和CO2（g），ΔS＞0
答案 C
题组 焓变、熵变与化学反应方向的判断
1．反应2AB（g）===C（g）＋3D（g）在高温时能自发进行，反应后体系中物质的总能量升高，则该反应的ΔH、ΔS应为（ ）
A．ΔH<
0B．ΔH<
C．ΔH>
0D．ΔH>
解析 该反应中气体的物质的量增加，ΔS>
0。
反应后体系中物质的总能量升高，说明正反应是吸热反应，ΔH>
2．下列说法中，正确的是（ ）
A．反应产物的总能量大于反应物的总能量时，ΔH＜0
B．已知反应H2（g）＋I2（g）
2HI（g）平衡常数为K，则2H2（g）＋2I2（g）
4HI（g）的平衡常数为2K
C．ΔH＜0、ΔS＞0的反应在温度低时不能自发进行
D．在其他外界条件不变的情况下，使用催化剂，不能改变化学反应进行的方向
解析 ΔH＝生成物能量和－反应物能量和，当反应产物的总能量大于反应物的总能量时，ΔH＞0，A错误；
因为相同温度下，化学计量数变为原来的n倍，则化学平衡常数为原来的n次方，所以反应2H2（g）＋2I2（g）
4HI（g）的平衡常数为K2，B错误；
根据ΔG＝ΔH－TΔS判断，对于ΔH＜0、ΔS＞0的反应在温度低时ΔG＜0，反应能自发进行，C错误；
催化剂只改变反应速率，不改变化学反应进行的方向，D正确。
3．
（1）汽车燃油不完全燃烧时产生CO，有人设想按下列反应除去CO：
2CO（g）===2C（s）＋O2（g）
已知该反应的ΔH>
0，简述该设想能否实现的依据：
__________________
__________________________________________________________________。
（2）超音速飞机在平流层飞行时，尾气中的NO会破坏臭氧层。
科学家正在研究利用催化技术将尾气中的NO和CO转化成CO2和N2，化学方程式如下：
2NO＋2CO
2CO2＋N2。
反应能够自发进行，则反应的ΔH________0（填“>
”或“＝”）。
解析
（1）2CO（g）===2C（s）＋O2（g），该反应是焓增、熵减的反应。
根据ΔG＝ΔH－TΔS，ΔG>
0，不能实现。
（2）该反应为熵减反应，能自发进行说明ΔH<
答案
（1）该反应是焓增、熵减的反应，任何温度下均不自发进行
（2）<
【规律总结】
焓变、熵变和温度对化学反应方向的影响
ΔH
ΔS
ΔH－TΔS
反应情况
－
＋
永远是负值
在任何温度下过程均自发进行
永远是正值
在任何温度下过程均非自发进行
低温为正高温为负
低温时非自发，高温时自发
低温为负高温为正
低温时自发，高温时非自发
[试题分析]
（2016·
课标全国Ⅲ，27）煤燃烧排放的烟气含有SO2和NO，形成酸雨、污染大气，采用NaClO2溶液作为吸收剂可同时对烟气进行脱硫、脱硝，回答下列问题：
（1）NaClO2的化学名称为________。
（2）在鼓泡反应器中通入含有SO2和NO的烟气，反应温度323K，NaClO2溶液浓度为5×
10－3mol·
L－1。
反应一段时间后溶液中离子浓度的分析结果如下表。
离子
SO
NO
Cl－
c/（mol·
8.35×
10－4
6.87×
10－6
1.5×
1.2×
10－5
3.4×
①写出NaClO2溶液脱硝过程中主要反应的离子方程式__________________________________________。
增加压强，NO的转化率________（填“提高”、“不变”或“降低”）。
②随着吸收反应的进行，吸收剂溶液的pH逐渐________（填“增大”、“不变”或“减小”）。
③由实验结果可知，脱硫反应速率________脱硝反应速率（填“大于”或“小于”）。
原因是除了SO2和NO在烟气中的初始浓度不同，还可能是__________________________________________________________。
（3）在不同温度下，NaClO2溶液脱硫、脱硝的反应中SO2和NO的平衡分压pc如图所示。
①由图分析可知，反应温度升高，脱硫、脱硝反应的平衡常数均________（填“增大”、“不变”或“减小”）。
②反应ClO
＋2SO
===2SO
＋Cl－的平衡常数K表达式为_____________________________________________
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