届高考化学一轮知识梳理训练第7章 第3讲 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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无论①还是②，A或B的转化率是相同的。
题组一 化学平衡常数及其影响因素
1．温度为T℃时，在体积为10L的真空容器中通入1.00mol氢气和1.00mol碘蒸气，20min后，反应达到平衡，此时测得碘蒸气的浓度为0.020mol·
L－1。
涉及的反应可以用下面的两个化学方程式表示：
①H2（g）＋I2（g）2HI（g）
②2H2（g）＋2I2（g）4HI（g）
下列说法正确的是（ ）
A．反应速率用HI表示时，v（HI）＝0.008mol·
L－1·
min－1
B．两个化学方程式的意义相同，但其平衡常数表达式不同，不过计算所得数值相同
C．氢气在两个反应方程式中的转化率不同
D．第二个反应中，增大压强平衡向生成HI的方向移动
答案 A
解析 H2（g）＋I2（g）2HI（g）
初始浓度
（mol·
L－1）0.1000.1000
平衡浓度
L－1）0.0200.0200.160
转化浓度
L－1）0.0800.0800.160
所以，v（HI）＝0.160mol·
L－1÷
20min＝0.008mol·
min－1，A正确；
K①＝
＝64，而K②＝
＝642＝4096，故选项B错；
两个化学方程式表示的是一个反应，反应达到平衡时，氢气的浓度相同，故其转化率相同，C错；
两个反应相同，只是表达形式不同，压强的改变对平衡的移动没有影响，D错。
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 化学平衡常数及其应用
3．某温度下，某反应达平衡时平衡常数K＝
。
恒容时，温度升高，H2的浓度减小。
A．该反应的焓变为正值
B．恒温恒容下，增大压强，H2的浓度一定减小
C．升高温度，逆反应速率增大
D．该反应的化学方程式为CO＋H2OCO2＋H2
答案 AC
解析 由化学平衡常数的表达式可知该反应的方程式为CO2（g）＋H2（g）CO（g）＋H2O（g），温度升高，H2的浓度减小，说明平衡正向移动，正反应为吸热反应，ΔH＞0，A项正确、D项错误；
恒温恒容下，因该反应为等体积反应，故增大压强对该反应的平衡无影响，H2的浓度不变，B项错误；
升高温度，正、逆反应速率都增大，C项正确。
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：
＝Q，称为浓度商。
Q
考点二 有关化学平衡的计算
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）＝
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 有关转化率的计算及判断
1．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，新状态达到平衡后
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%。
题组二 化学平衡常数、转化率的相互换算
2．SO2常用于制硫酸，其中一步重要的反应为2SO2（g）＋O2（g）2SO3（g） ΔH＜0。
若向一个2L的密闭容器中充入0.4molSO2、0.2molO2和0.4molSO3，发生上述反应。
请回答下列问题：
（1）当反应达到平衡时，各物质的浓度可能是________（填字母）。
A．c（SO2）＝0.3mol·
L－1、c（O2）＝0.15mol·
B．c（SO3）＝0.4mol·
C．c（O2）＝0.2mol·
L－1、c（SO2）＝0.4mol·
D．c（SO3）＝0.3mol·
（2）任选上述一种可能的情况，计算达到平衡时的平衡常数为________。
（3）某温度时，将4molSO2和2molO2通入2L密闭容器中，10min时反应达到平衡，SO2的转化率为80%，则
0～10min内的平均反应速率v（O2）＝________，该温度下反应2SO2（g）＋O2（g）2SO3（g）的平衡常数K＝________。
答案
（1）AD
（2）
（或180） （3）0.08mol·
min－1 80
解析
（1） 2SO2（g）＋O2（g）2SO3（g）
起始浓度mol·
L－10.20.10.2
正向进行到底mol·
L－1000.4
逆向进行
到底mol·
L－10.40.20
由此可知，A、D项可能。
（2）2SO2（g）＋O2（g）2SO3（g）
转化浓度mol·
L－10.10.050.1
平衡浓度,mol·
L－10.30.150.1
可得A项中K1＝
，同理可得出选项D中K2＝
＝180。
（3）v（SO2）＝
＝0.16mol·
min－1，换算出v（O2）＝0.08mol·
min－1。
2SO2（g）＋O2（g）2SO3（g）
L－1210
转化浓度,mol·
L－11.60.81.6
平衡浓度mol·
L－10.40.21.6
可得K＝
＝80。
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。
1．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。
2．判断正误，正确的划“√”，错误的划“×
（1）放热过程有自发进行的倾向性，但并不一定能自发进行，吸热过程没有自发进行的倾向性，但在一定条件下也可自发进行（ ）
（2）反应能否自发进行需综合考虑焓变和熵变对反应的影响（ ）
答案
（1）√
（2）√
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．固态碘升华
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，都会使混乱度增大，熵增加。
题组三 复合判据的应用
4．已知：
（NH4）2CO3（s）===NH4HCO3（s）＋NH3（g） ΔH＝＋74.9kJ·
mol－1。
下列说法中正确的是（ ）
A．该反应中熵变小于0，焓变大于0
B．该反应是吸热反应，因此一定不能自发进行
C．碳酸盐分解反应中熵增加，因此任何条件下所有碳酸盐分解一定自发进行
D．判断反应能否自发进行需要根据ΔH与ΔS综合考虑
5．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？
已知：
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·
mol－1·
K－1。
答案 会自发变成灰锡，不能再继续使用。
解析 ΔH－TΔS＝－2180.9J·
mol－1×
10－3－273K×
（－6.61J·
K－1）×
10－3≈－0.38kJ·
mol－1<
0，能自发进行。
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
探究高考 明确考向
1．（2014·
四川理综，7）在10L恒容密闭容器中充入X（g）和Y（g），发生反应X（g）＋Y（g）M（g）＋N（g），所得实验数据如下表：
实验编号
温度/℃
起始时物质的量/mol
平衡时物质的量/mol
n（X）
n（Y）
n（M）
①
700
0.40
0.10
0.090
②
800
0.080
③
0.20
0.30
a
④
900
0.15
b
A．实验①中，若5min时测得n（M）＝0.050mol，则0至5min时间内，用N表示的平均反应速率v（N）＝1.0×
10－2mol·
B．实验②中，该反应的平衡常数K＝2.0
C．实验③中，达到平衡时，X的转化率为60%
D．实验④中，达到平衡时，b＞0.060
解析 A项，根据方程式可知在5min内反应生成的n（N）等于生成的n（M），则v（N）＝
＝1×
10－3mol·
min－1，该项错误；
B项，根据表格中数据可知平衡时c（X）＝0.002mol·
L－1、c（Y）＝0.032mol·
L－1、c（N）＝c（M）＝0.008mol·
L－1，则平衡常数K＝
＝1.0，该项错误；
C项，因该反应在800℃时平衡常数为1.0，设反应中转化的X的物质的量为x，则有（0.20－x）×
（0.30－x）＝x·
x，故x＝0.12mol，X的转化率为
100%＝60%，该项正确；
假设在900℃时，该反应的平衡常数也为1.0，根据实验④中的数据可知b＝0.060，由①中数据可知在700℃时平衡常数约为2.6，结合800℃时平衡常数为1.0可知，温度越高，该平衡常数越小，平衡逆向移动，故b<
0.060，该项错误。
2．（2013·
江苏，15）一定条件下存在反应：
CO（g）＋H2O（g）CO2（g）＋H2（g），其正反应放热。
现有三个相同的2L恒容绝热（与外界没有热量交换）密闭容器Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ，在Ⅰ中充入1molCO和1molH2O，在Ⅱ中充入1molCO2和1molH2，在Ⅲ中充入2molCO和2molH2O，700℃条件下开始反应。
达到平衡时，下列说法正确的是（ ）
A．容器Ⅰ、Ⅱ中正反应速率相同
B．容器Ⅰ、Ⅲ中反应的平衡常数相同
C．容器Ⅰ中CO的物质的量比容器Ⅱ中的多
D．容器Ⅰ中CO的转化率与容器Ⅱ中CO2的转化率之和小于1
答案 CD
解析 分析题给化学方程式的特点，应用化学平衡移动原理分析、解决问题。
容器Ⅰ中反应正向进行，放出热量，容器Ⅱ中反应逆向进行，吸收热量，两个容器中反应温度不同，则Ⅰ、Ⅱ中正反应速率不相同，A错；
容器Ⅲ中加入反应物的量比容器Ⅰ中多，由于该反应为放热反应，Ⅲ中放出热量比Ⅰ多，Ⅲ中反应正向进行的程度比Ⅰ小，因此容器Ⅲ中反应的化学平衡常数比Ⅰ小，B错；
Ⅰ中反应正向进行，放出热量，Ⅱ中反应逆向进行，吸收热量，由于容器均为绝热容器，Ⅰ和Ⅱ中反应进行的程度均较小，则C、D均正确。
3．（2014·
浙江理综，27）煤炭燃烧过程中会释放出大量的SO2，严重破坏生态环境。
采用一定的脱硫技术可以把硫元素以CaSO4的形式固定，从而降低SO2的排放。
但是煤炭燃烧过程中产生的CO又会与CaSO4发生化学反应，降低了脱硫效率。
相关反应的热化学方程式如下：
CaSO4（s）＋CO（g）CaO（s）＋SO2（g）＋CO2（g）
ΔH1＝218.4kJ·
mol－1（反应Ⅰ）
CaSO4（s）＋4CO（g）CaS（s）＋4CO2（g）
ΔH2＝－175.6kJ·
mol－1（反应Ⅱ）
（1）反应Ⅰ能够自发进行的反应条件是______________________________________。
（2）对于气体参与的反应，表示平衡常数Kp时用气体组分（B）的平衡压强p（B）代替该气体物质的量的浓度c（B），则反应Ⅱ的Kp＝________（用表达式表示）。
（3）假设某温度下，反应Ⅰ的速率（v1）大于反应Ⅱ的速率（v2），则下列反应过程能量变化示意图正确的是______。
（4）通过监测反应体系中气体浓度的变化可判断反应Ⅰ和Ⅱ是否同时发生，理由是________________________________________________________________________
（5）如图为实验测得不同温度下反应体系中CO初始体积百分数与平衡时固体产物中CaS质量百分数的关系曲线。
则降低该反应体系中SO2生成量的措施有______。
A．向该反应体系中投入石灰石
B．在合适的温度区间内控制较低的反应温度
C．提高CO的初始体积百分数
D．提高反应体系的温度
（6）恒温恒容条件下，假设反应Ⅰ和Ⅱ同时发生，且v1>
v2，请在下图中画出反应体系中c（SO2）随时间t变化的总趋势图。
答案
（1）高温
（2）
（3）C
（4）如果气相中SO2和CO2两种气体的浓度之比随时间发生变化，则表明两个反应同时发生
（5）ABC
（6）
解析
（1）反应Ⅰ的正反应是气体总分子数增加的反应，则有ΔS>
0，又知ΔH>
0，该反应若能自发进行，说明ΔH－TΔS<
0，高温条件下反应可自发进行。
（2）由用浓度表示的平衡常数表达式的书写方法可知，反应Ⅱ的Kp应为生成物平衡压强的幂之积与反应物平衡压强的幂之积的比值，注意固体物质不能出现在平衡常数的表达式中，故Kp＝
（3）相同温度下，因两个反应的反应物完全相同，反应速率越大，则反应的活化能越小，因此反应Ⅰ的活化能小于反应Ⅱ的活化能；
反应Ⅰ的ΔH>
0，生成物的能量高于反应物的能量，反应Ⅱ的ΔH<
0，生成物的能量应低于反应物的能量，故C项正确。
（4）若反应体系中c（CO2）＝c（SO2），则只发生反应Ⅰ；
若反应体系中c（SO2）＝0，则只发生反应Ⅱ；
若反应体系中c（CO2）>
c（SO2）且c（SO2）≠0，则反应Ⅰ、Ⅱ同时发生。
（5）由图可知，CO的初始体积百分数越大、温度越低，CaS的质量百分数越大，即反应Ⅱ进行的程度越大，则反应Ⅰ产生的SO2就会越少，故B、C项正确，D项错误；
向反应体系中投入石灰石，因CaCO3＋SO2
CaSO3＋CO2，也会减少SO2的产生，A项正确。
（6）因反应Ⅰ与Ⅱ同时进行，且v1>
v2，反应Ⅰ首先达到平衡状态，在建立平衡的过程中，c（SO2）逐渐增大。
由于反应Ⅱ在进行的过程中，c（CO2）会逐渐增大，又会导致反应Ⅰ平衡逆向移动，c（SO2）又会逐渐减小。
据此可画出c（SO2）随时间t变化的总趋势图。
4．（2014·
广东理综，31）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·
③CO（g）1/2C（s）＋1/2CO2（g）
ΔH3＝－86.2kJ·
（1）反应2CaSO4（s）＋7CO（g）CaS（s）＋CaO（s）＋6CO2（g）＋C（s）＋SO2（g）的ΔH＝____________（用ΔH1、ΔH2和ΔH3表示）。
（2）反应①～③的平衡常数的对数lgK随反应温度T的变化曲线如图所示，结合各反应的ΔH，归纳lgKT曲线变化规律：
a）________________________________________________________________________；
b）______________________________________________________________________
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