届步步高广东专用大一轮复习第七章化学反应速率与化学平衡 化学平衡常数化学反应进行的方向Word格式文档下载.docx
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同
C．氢气在两个反应方程式中的转化率相同
D．第二个反应中，增大压强平衡向生成HI的方向移动
答案 AC
2．已知反应①：
CO（g）＋CuO（s）CO2（g）＋Cu（s）和反应②：
H2（g）＋CuO（s）Cu（s）＋H2O（g）在相同的某温度下的平衡常数分别为K1和K2，该温度下反应③：
CO（g）＋H2O（g）CO2（g）＋H2（g）的平衡常数为K。
则下列说法正确的是（ ）
A．反应①的平衡常数K1＝
B．反应③的平衡常数K＝
C．对于反应③，恒容时，温度升高，H2浓度减小，则该反应的焓变为正值
D．对于反应③，恒温恒容下，增大压强，H2浓度一定减小
答案 B
解析 在书写平衡常数表达式时，纯固体不能表示在平衡常数表达式中，A错误；
由于反应③＝反应①－反应②，因此平衡常数K＝
，B正确；
反应③中，温度升高，H2浓度减小，则平衡左移，即逆反应为吸热反应，正反应为放热反应，因此ΔH<
0，C错误；
对于反应③，在恒温恒容下，增大压强，如充入惰性气体，则平衡不移动，H2的浓度不变，D错误。
题组二 由化学平衡常数判断化学平衡移动的方向
3．已知可逆反应：
M（g）＋N（g）P（g）＋Q（g） ΔH>
0，请回答下列问题：
（1）在某温度下，反应物的起始浓度分别为c（M）＝1mol·
L－1，c（N）＝2.4mol·
L－1；
达到平衡后，M的转化率为60%，此时N的转化率为________；
（2）若反应温度升高，M的转化率________（填“增大”、“减小”或“不变”）；
（3）若反应温度不变，反应物的起始浓度分别为c（M）＝4mol·
L－1，c（N）＝amol·
达到平衡后，c（P）＝2mol·
L－1，a＝________；
（4）若反应温度不变，反应物的起始浓度为c（M）＝c（N）＝bmol·
L－1，达到平衡后，M的转化率为________。
答案
（1）25%
（2）增大 （3）6 （4）41%
解析
（1） M（g） ＋ N（g） P（g）＋ Q（g）
始态mol·
L－112.400
变化量mol·
L－11×
60%1×
60%
因此N的转化率为
×
100%＝25%。
（2）由于该反应的ΔH>
0，即该反应为吸热反应，因此升高温度，平衡右移，M的转化率增大。
（3）根据
（1）可求出各平衡浓度：
c（M）＝0.4mol·
L－1 c（N）＝1.8mol·
L－1
c（P）＝0.6mol·
L－1 c（Q）＝0.6mol·
因此化学平衡常数K＝
＝
由于温度不变，因此K不变，达到平衡后
c（P）＝2mol·
L－1 c（Q）＝2mol·
c（M）＝2mol·
L－1 c（N）＝（a－2）mol·
解得a＝6。
（4）设M的转化率为x，则达到平衡后各物质的平衡浓度分别为
c（M）＝b（1－x）mol·
L－1 c（N）＝b（1－x）mol·
c（P）＝bxmol·
L－1 c（Q）＝bxmol·
解得x≈41%。
4．在体积为1L的密闭容器中，进行如下化学反应：
CO2（g）＋H2（g）CO（g）＋H2O（g），化学平衡常数K与温度T的关系如下表：
T/℃
700
800
850
1000
1200
K
0.6
0.9
1.0
1.7
2.6
回答下列问题：
（1）升高温度，化学平衡向________（填“正反应”或“逆反应”）方向移动。
（2）能判断该反应达到化学平衡状态的依据是________。
A．c（CO2）＝c（CO）
B．K不变
C．容器中的压强不变
D．v正（H2）＝v正（CO2）
E．c（H2）保持不变
（3）若某温度下，平衡浓度符合下列关系：
c（CO2）·
c（H2）＝c（CO）·
c（H2O），此时的温度为__________；
在此温度下，若该容器中含有1molCO2、1.2molH2、0.75molCO、1.5molH2O，则此时反应所处的状态为____________（填“向正反应方向进行中”、“向逆反应方向进行中”或“平衡状态”）。
答案
（1）正反应
（2）E
（3）850℃ 向正反应方向进行中
解析
（1）由表格数据可得，随着温度升高，平衡常数增大，说明化学平衡向正反应方向移动；
（2）A项，达到平衡时c（CO2）不一定等于c（CO），反之相等时也不一定处于平衡状态；
B项，温度不变K不变，不正确；
C项，此反应不论是否平衡，压强均不改变，故不正确；
D项，v正（CO2）与v正（H2）表示的反应方向一致，故不能判断是否达到平衡；
E项，达到平衡时，各种反应物、生成物的浓度保持不变。
（3）由c（CO2）·
c（H2O），则计算出K＝1.0，即此时温度为850℃，此温度下
＝0.94<
1.0，故反应向正反应方向进行中。
借助平衡常数可以判断一个化
学反应是否达到化学平衡状态
对于可逆反应aA（g）＋bB（g）cC（g）＋dD（g），在一定温度下的任意时刻，反应物与生成物浓度有如下关系：
＝Qc，称为浓度商。
Qc
考点二 有关化学平衡的计算
【思路梳理】
1．分析三个量：
即起始量、变化量、平衡量。
2．明确三个关系：
（1）对于同一反应物，起始量－变化量＝平衡量。
（2）对于同一生成物，起始量＋变化量＝平衡量。
（3）各转化量之比等于各反应物的化学计量数之比。
3．计算方法：
三段式法
化学平衡计算模式：
对以下反应：
mA（g）＋nB（g）pC（g）＋qD（g），令A、B起始物质的量（mol）分别为a、b，达到平衡后，A的消耗量为mx，容器容积为VL。
mA（g） ＋ nB（g）pC（g）＋qD（g）
起始（mol）ab00
变化（mol）mxnxpxqx
平衡（mol）a－mxb－nxpxqx
则有：
（1）K＝
（2）c平（A）＝
（mol·
L－1）。
（3）α（A）平＝
100%，α（A）∶α（B）＝
∶
。
（4）φ（A）＝
100%。
（5）
（6）
（混）＝
（g·
（7）
mol－1）。
题组一 有关转化率、反应速率等的基本计算
1．在100℃时，把0.5molN2O4通入体积为5L的真空密闭容器中，立即出现红棕色。
反应进行到2s时，NO2的浓度为0.02mol·
在60s时，体系已达平衡，此时容器内压强为开始时的1.6倍。
下列说法正确的是（ ）
A．前2s以N2O4的浓度变化表示的反应速率为0.01mol·
s－1
B．在2s时体系内的压强为开始时的1.1倍
C．在平衡时体系内含N2O40.25mol
D．平衡时，N2O4的转化率为40%
解析 N2O4和NO2之间存在如下转化关系：
N2O4（g） 2NO2（g）
起始（mol）0.50
反应（mol）0.050.02×
5
2s时（mol）0.5－0.050.02×
v（N2O4）＝
＝0.005mol·
气体总的物质的量为
0．5mol－0.05mol＋0.02mol·
L－1×
5L＝0.55mol
2s时的压强与开始时压强之比为p2s∶p始＝0.55∶0.5＝1.1∶1。
60s达到平衡时，设有xmolN2O4反应。
则有
N2O4（g） 2NO2（g）
起始（mol）0.50
反应（mol）x2x
平衡（mol）0.5－x2x
平衡时，气体总的物质的量为0.5mol－xmol＋2xmol＝（0.5＋x）mol，所以有
＝1.6，解得x＝0.3。
平衡体系中含0.2molN2O4，N2O4的转化率为
100%＝60%。
2．某温度下，H2（g）＋CO2（g）H2O（g）＋CO（g）的平衡常数K＝9/4，该温度下在甲、乙、
丙三个恒容密闭容器中，投入H2（g）和CO2（g），其起始浓度如表所示：
起始浓度
甲
乙
丙
c（H2）/mol·
0.010
0.020
c（CO2）/mol·
下列判断不正确的是（双选）（ ）
A．平衡时，乙中CO2的转化率大于60%
B．平衡时，甲中和丙中H2的转化率均是60%
C．平衡时，丙中c（CO2）是甲中的2倍，是0.012mol·
D．反应开始时，丙中的反应速率最慢，甲中的反应速率最快
答案 CD
题组二 综合应用
3．煤化工中常需研究不同温度下平衡常数、投料比及产率等问题。
已知CO（g）＋H2O（g）H2（g）＋CO2（g）的平衡常数随温度的变化如下表：
温度/℃
400
500
830
平衡常数K
10
9
1
试回答下列问题：
（1）上述反应的正反应是________反应（填“放热”或“吸热”）。
（2）某温度下，上述反应达到平衡后，保持容器体积不变升高温度，正反应速率________（填“增大”、“减小”或“不变”），容器内混合气体的压强________（填“增大”、“减小”或“不变”）。
（3）830℃时，在恒容反应器中发生上述反应，按下表中的物质的量投入反应混合物，其中向正反应方向进行的有______（选填字母）
投料
A
B
C
D
n（CO2）/mol
3
n（H2）/mol
2
n（CO）/mol
0.5
n（H2O）/mol
（4）在830℃时，在2L的密闭容器中加入4molCO（g）和6molH2O（g）达到平衡时，CO的转化率是__________。
答案
（1）放热
（2）增大 增大 （3）BC （4）60%
解析
（1）由表格可知，升温，化学平衡常数减小，故正反应为放热反应。
（2）升高温度，正、逆反应速率均增大；
容器体积不变的情况下，升高温度，则容器内混合气体的压强增大。
（3）830℃时，化学平衡常数为1，即若n（CO2）×
n（H2）<
n（CO）×
n（H2O），则反应向正反应方向进行，符合此要求的是B、C。
（4）830℃时，化学平衡常数为1，
CO（g）＋H2O（g）H2（g）＋CO2（g）
起始浓度（mol·
L－1）2300
转化浓度（mol·
L－1）xxxx
平衡浓度（mol·
L－1）2－x3－xxx
平衡常数K＝
＝1，解得x＝1.2，则CO的转化率＝
100%＝60%。
4．在一固定容积的密闭容器中，保持一定温度，在一定条件下进行反应：
A（g）＋2B（g）3C（g），已知加入1molA和3molB且达到平衡后生成了amolC，请填写下列空白：
（1）平衡时C在反应混合气体中的体积分数是______________________________
（用字母a表示）。
（2）在相同实验条件下，若在同一容器中改为加入2molA和6molB，达到平衡后，C的物质的量为______mol（用字母a表示）。
此时C在反应混合气体中的体积分数______（填“增大”、“减少”或“不变”）。
（3）在相同实验条件下，若在同一容器中改为加入2molA和8molB，若要求平衡后C在反应混合气体中的体积分数不变，则还应加入C________mol。
（4）在同一容器中加入nmolA和3nmolB，达到平衡时C的物质的量为mmol，若改变实验条件，可以使C的物质的量在mmol～2mmol之间变化，那么n与m的关系应是____________（用字母“m”、“n”表示）。
答案
（1）a/4
（2）2a 不变 （3）6 （4）n>
2m/3
解析
（1） A（g） ＋ 2B（g） 3C（g）
起始物质的量1mol3mol0
转化物质的量a/3mol2a/3molamol
平衡物质的量（1－a/3）mol（3－2a/3）molamol
依题意得：
C在反应混合气体中的体积分数是
＝a/4。
（2）C的体积分数不变，物质的量是原来的2倍。
（3）只需满足将C转化为A和B后满足n（A）∶n（B）＝1∶3即可。
（4）若C的物质的量为mmol时，求得：
n>
m/3；
若C的物质的量为2mmol时，求
得：
2m/3；
综合两种情况，n与m的关系应是n>
2m/3。
考点三 化学反应进行的方向
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．自发反应
在一定条件下无需外界帮助就能自发进行的反应称为自发反应。
3．判断化学反应方向的依据
（1）焓变与反应方向
研究表明，对于化学反应而言，绝大多数放热反应都能自发进行，且反应放出的热量越多，体系能量降低得也越多，反应越完全。
可见，反应的焓变是制约化学反应能否自发进行的因素之一。
（2）熵变与反应方向
①研究表明，除了热效应外，决定化学反应能否自发进行的另一个因素是体系的混乱度。
大多数自发反应有趋向于体系混乱度增大的倾向。
②熵和熵变的含义
a．熵的含义
熵是衡量一个体系混乱度的物理量。
用符号S表示。
同一条件下，不同物质有不同的熵值，同一物质在不同状态下熵值也不同，一般规律是S（g）>
S（l）>
S（s）。
b．熵变的含义
熵变是反应前后体系熵的变化，用ΔS表示，化学反应的ΔS越大，越有利于反应自发进行。
（3）综合判断反应方向的依据
①ΔH－TΔS<
0，反应能自发进行。
②ΔH－TΔS＝0，反应达到平衡状态。
③ΔH－TΔS>
0，反应不能自发进行。
能自发进行的反应一定能实际发生吗？
答案 不一定，化学反应方向的判据指出的仅仅是在一定条件下化学反应自发进行的趋势，并不能说明在该条件下反应一定能实际发生，还要考虑化学反应的快慢问题。
题组一 焓变与自发反应
1．实验证明，多数能自发进行的反应都是放热反应。
对此说法的理解正确的是（ ）
A．所有的放热反应都是自发进行的
B．所有的自发反应都是放热的
C．焓变是影响反应是否具有自发性的一种重要因素
D．焓变是决定反应是否具有自发性的唯一判据
答案 C
题组二 熵变与自发反应
2．下列过程属于熵增加的是（ ）
A．一定条件下，水由气态变成液态
B．高温高压条件下使石墨转变成金刚石
C．4NO2（g）＋O2（g）===2N2O5（g）
D．散落的火柴的无序排列
答案 D
3．下列反应中，熵显著增加的反应是（ ）
A．CO（g）＋2H2（g）===CH3OH（g）
B．CaCO3＋2HCl===CaCl2＋H2O＋CO2↑
C．C（s）＋O2（g）===CO2（g）
D．2Hg（l）＋O2（g）===2HgO（s）
解析 反应中若生成气体或气体的量增加，都会使混乱度增加，熵增加。
4．碳铵[（NH4）2CO3]在室温下就能自发的分解产生氨气，对其说法中正确的是（ ）
A．碳铵分解是因为生成易挥发的气体，使体系的熵增大
B．碳铵分解是因为外界给予了能量
C．碳铵分解是吸热反应，根据能量判断能自发分解
D．碳酸盐都不稳定，都能自发分解
答案 A
题组三 复合判据的应用
5．下列组合中在任何温度下反应均能自发进行的是（ ）
A．ΔH>
0，ΔS>
0B．ΔH<
0，ΔS<
C．ΔH>
0D．ΔH<
6．试判断用于汽车净化的一个反应2NO（g）＋2CO（g）===N2（g）＋2CO2（g）在298K、100kPa下能否自发进行？
已知：
在298K、100kPa下该反应的ΔH＝－113.0kJ·
mol－1，ΔS＝－145.3
J·
mol－1·
K－1。
答案 可以自发进行。
解析 ΔH－TΔS＝－113.0kJ·
mol－1－298K×
（－145.3J·
K－1）×
10－3≈－69.7kJ·
mol－1<
0，可以自发进行。
7．灰锡结构松散，不能用于制造器皿，而白锡结构坚固，可以制造器皿，现把白锡制成的器皿放在0℃，100kPa的室内存放，它会不会变成灰锡而不能再继续使用？
在0℃、100kPa条件下白锡转化为灰锡的反应焓变和熵变分别为ΔH＝－2180.9J·
mol－1，ΔS＝－6.61J·
答案 会自发变成灰锡，不能再继续使用。
解析 ΔH－TΔS＝－2180.9J·
mol－1×
10－3－298K×
（－6.61J·
10－3≈－0.21kJ·
0，自发进行。
焓判据和熵判据能作为反应自发进行的一般判据，而由焓判据和熵判据组成的复合判据才是反应是否自发进行的根本判据：
反应是否自发与温度有关，一般低温时焓变影响为主；
高温时熵变影响为主。
根据ΔH－TΔS可准确判断反应进行的方向。
1．（2008·
山东理综，14）高温下，某反应达平衡，平衡常数K＝
恒容时，温度升高，H2浓度减小。
下列说法正确的是（ ）
A．该反应的焓变为正值
B．恒温恒容下，增大压强，H2浓度一定减小
C．升高温度，逆反应速率减小
D．该反应的化学方程式为CO＋H2O
CO2＋H2
解析 由平衡常数K＝
温度升高时H2浓度减小，说明在恒容时平衡正向移动，ΔH>
0，A正确；
恒容时反应CO2（g）＋H2（g）CO（g）＋H2O（g），在增大压强时H2的浓度不变，升高温度，v正和v逆都增大。
2．（2009·
安徽理综，11）汽车尾气净化中的一个反应如下：
NO（g）＋CO（g）
N2（g）＋CO2（g）
ΔH＝－373.4kJ·
mol－1
在恒容的密闭容器中，反应达到平衡后，改变某一条件，下列示意图正确的是（ ）
解析 对于放热反应，升高温度，平衡向逆反应方向移动，K值减小，CO转化率降低，A、B错误；
温度不变，K值不变，C正确；
增加N2的量，平衡向逆反应方向移动，NO转化率降低，D错误。
3．[2012·
福建理综，23（5）]在恒容绝热（不与外界交换能量）条件下进行2A（g）＋B（g）2C（g）＋D（s）反应，按下表数据投料，反应达到平衡状态，测得体系压强升高。
简述该反应的平衡常数与温度的变化关系：
___________________________________________。
物质
起始投料/mol
答案 平衡常数随温度升高而变小（或其他合理答案）
解析 表中数据D为0，按表中数据投料，起始至平衡阶段，反应一定向正反应方向进行。
又该反应的正反应是一个气体分子数减小的反应，反应达到平衡状态，体系压强升高，说明正反应一定是一个放热反应，升高温度，平衡向左移动，即化学平衡常数随温度升高而减小。
4．（2011·
福建理综，12）25℃时，在含有Pb2＋、Sn2＋的某溶液中，加入过量金属锡（Sn），发生反应：
Sn（s）＋Pb2＋（aq）Sn2＋（aq）＋Pb（s），体系中c（Pb2＋）和c（Sn2＋）变化关系如图所示。
下列判断正确的是（ ）
A．往平衡体系中加入金属铅后，c（Pb2＋）增大
B．往平衡体系中加入少量Sn（NO3）2固体后，c（Pb2＋）变小
C．升高温度，平衡体系中c（Pb2＋）增大，说明该反应ΔH>
D．25℃时，该反应的平衡常数K＝2.2
解析 体系中有过量的锡且金属活动性：
Sn>
Pb，向平衡体系中加入铅后，c（Pb2＋）不变，A错误；
加入少量Sn（NO3）2固体，c（Sn2＋）增大，平衡逆向移动，c（Pb2＋）增大，B错误；
升温使c（Pb2＋）增大，说明平衡逆向移动，ΔH<
0，正反应为放热反应，C错误；
由化学方程式和图中数据得平衡常数K＝
＝2.2，D正确。
5．（2011·
海南，15）氯气在298K、100kPa时，在1L水中可溶解0.09mol，实验测得溶于
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