高考化学 第7章化学反应速率和化学平衡第3节 化学平衡常数化学反应进行的方向 考点2.docx

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高考化学第7章化学反应速率和化学平衡第3节化学平衡常数化学反应进行的方向考点2

第七章　化学反应速率和化学平衡

李仕才

考点二　化学反应进行的方向

1．自发反应

（1）含义：

在温度和压强一定的条件下无需借助外力就能自发进行的反应称为自发反应。

（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．判断化学反应方向的依据

判断正误（正确的打“√”，错误的打“×”）

1．ΔH<0、ΔS>0的反应在温度低时不能自发进行。

（　×　）

2．NH4HCO3（g）===NH3（g）＋H2O（g）＋CO2（g）

ΔH＝＋185.57kJ·mol－1能自发进行，原因是体系有自发地向混乱度增加的方向转变的倾向。

（　√　）

3．一定温度下，反应MgCl2（l）Mg（l）＋Cl2（g）的ΔH>0、ΔS>0。

（　√　）

4．反应NH3（g）＋HCl（g）===NH4Cl（s）在室温下可自发进行，则该反应的ΔH<0。

（　√　）

5．因为焓变和熵变都与反应的自发性有关，因此焓变或熵变均可以单独作为反应自发性的判据。

（　×　）

6．在其他外界条件不变的情况下，使用催化剂，可以改变化学反应进行的方向。

（　×　）

1．复合判据ΔH－TΔS<0的反应不一定能够实际发生，只是指出了在该条件下化学反应自发进行的趋势。

2．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

1．下列说法正确的是（　　）

A．焓变和熵变都大于0的反应肯定是自发的

B．在恒温、恒压条件下，焓变小于0而熵变大于0的反应肯定是自发的

C．因为焓变和熵变都与反应的自发性有关，因此焓变或熵变均可以单独作为反应自发性的判断依据

D．在其他条件不变的情况下，使用催化剂，一定可以改变化学反应进行的方向

解析：

A项，由ΔG＝ΔH－TΔS<0时，该反应肯定能自发知当ΔH<0，ΔS>0时该反应一定自发，错误；C项，焓变和熵变均不是判断反应自发的唯一条件，应综合考虑，错误；D项，使用催化剂可以降低该反应的活化能，加快化学反应速率，但不改变化学反应进行的方向，错误。

答案：

B

2．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

解析：

该反应的ΔH为正值，ΔH>0，因为反应后有气体生成，反应前为固体，所以混乱度增加，熵变大于0，A错；吸热反应不一定不能自发进行，B错；熵增加的反应不一定能自发进行，C错；判断反应能否自发进行要根据ΔH与ΔS综合分析，D正确。

答案：

D

3．下列说法不正确的是（　　）

A．焓变是一个与反应能否自发进行有关的因素，多数能自发进行的反应都是放热反应

B．在同一条件下物质有不同的熵值，其体系的混乱程度越大，熵值越大

C．一个反应能否自发进行取决于反应放热还是吸热

D．一个反应能否自发进行与焓变和熵变的共同影响有关

解析：

本题考查焓变与熵变对反应方向的共同影响。

焓变是一个与反应能否自发进行有关的因素，但不是唯一因素，焓值减小有利于反应自发进行，即多数的自发反应都是放热反应，A选项正确；熵是描述体系混乱度的物理量，熵值越大，体系混乱度越大，在同一条件下，不同物质的熵值不同，B选项正确；实验证明大多数自发进行的反应是放热反应，也有一些吸热反应能自发进行，如NH4HCO3（s）＋CH3COOH（aq）===CO2（g）＋CH3COONH4（aq）＋H2O（l）　ΔH＝＋37.70kJ/mol，C选项错误；焓变与熵变对反应方向有着共同影响，焓减小有利于反应自发进行，熵增大有利于反应自发进行，D选项正确。

答案：

C

4．有关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

解析：

A、B、D选项都趋向于混乱度增大，ΔS>0。

答案：

C

5．下列反应在任何温度下均能自发进行的是（　　）

A．2N2（g）＋O2（g）===2N2O（g）　ΔH＝＋163kJ·mol－1

B．Ag（s）＋

Cl2（g）===AgCl（s）　ΔH＝－127kJ·mol－1

C．HgO（s）===Hg（l）＋

O2（g）　ΔH＝＋91kJ·mol－1

D．H2O2（l）===

O2（g）＋H2O（l）　ΔH＝－98kJ·mol－1

解析：

D项中ΔH<0，ΔS>0，则ΔG＝ΔH－TΔS<0，反应一定自发。

答案：

D

6．已知碳酸钙的分解①CaCO3（s）===CaO（s）＋CO2（g）仅在高温下自发进行；氯酸钾的分解②2KClO3（s）===2KCl（s）＋3O2（g）在任何温度下都自发进行，下面有几组焓变数据，其中可能正确的是（　　）

A．ΔH1＝－178.32kJ·mol－1　ΔH2＝－78.3kJ·mol－1

B．ΔH1＝＋178.32kJ·mol－1　ΔH2＝－78.3kJ·mol－1

C．ΔH1＝－178.32kJ·mol－1　ΔH2＝＋78.3kJ·mol－1

D．ΔH1＝＋178.32kJ·mol－1　ΔH2＝＋78.3kJ·mol－1

解析：

根据ΔG＝ΔH－TΔS进行判断。

答案：

B

——知能拓展——

等效平衡

1等效平衡原理

在一定条件（定温、定容或定温、定压）下，对于同一个可逆反应，不管从正反应开始，还是从逆反应开始，或者从中间状态（既有反应物也有生成物）开始，达到化学平衡时，同种物质的百分含量（质量分数、体积分数、物质的量分数等）或浓度相同，都可以建立同一平衡状态，这样的平衡称为等效平衡。

2等效平衡的类型及特点

针对训练1：

将2molA和1molB充入某密闭容器中发生反应：

2A（g）＋B（g）xC（g），达到化学平衡后，C的体积分数为a，假设该反应的条件分别和下列各选项的条件相同，下列判断正确的是（　　）

A．若在恒温恒压下：

当x＝1时，按1.5molA、1molC作为起始物质，达到平衡后，C的体积分数仍为a

B．若在恒温恒容下：

当x＝2时，将3molC作为起始物质，达到平衡后，C的体积分数仍为a

C．若在恒温恒压下：

当x＝3时，按1molA、1molB、1molC作为起始物质，达到平衡后，C的体积分数为a

D．若在恒温恒容下：

按0.6molA、0.3molB、1.4molC作为起始物质，达到平衡后，C的体积分数仍为a，则x为2或3

解析：

恒温恒压时，极值等比时两平衡等效，在A项中：

＝

≠

，在C项中

＝

＝

≠

，故A、C错误；恒温恒容下，当x＝2时，将3molC作为起始物质，通过反应的化学计量数之比换算成A和B的物质的量，则相当于起始时有3molA和1.5molB，与起始充入2molA和1molB相比，压强增大，平衡向右移，达平衡后，C的体积分数增大，故B错误；若在恒温恒容下，按0.6molA、0.3molB、1.4molC作起始物质，若是x＝2，通过反应的化学计量数之比换算成A和B的物质的量分别为2molA、1molB，与原反应等效；但是若x＝3时，反应方程式两边的气体化学计量数之和相等，压强不影响平衡，由于加入的A、B的物质的量满足2∶1，达到平衡时与原平衡也是等效平衡，所以x＝2、x＝3都可以，故D正确。

答案：

D

针对训练2：

已知2SO2（g）＋O2（g）2SO3（g）　ΔH＝－197kJ·mol－1。

向同温、同体积的三个密闭容器中分别充入气体：

（甲）2molSO2和1molO2；（乙）1molSO2和0.5molO2；（丙）2molSO3。

恒温、恒容下反应达平衡时，下列关系一定正确的是（　　）

A．容器内压强p：

p甲＝p丙>2p乙

B．SO3的质量m：

m甲＝m丙>2m乙

C．c（SO2）与c（O2）之比k：

k甲＝k丙>k乙

D．反应放出或吸收热量的数值Q：

Q甲＝Q丙>2Q乙

解析：

甲中投入的物质折算到右边和丙中投入的物质完全相同，故p甲＝p丙、m甲＝m丙；甲中物质的量是乙中物质的2倍，假设将甲的容器体积扩大为原体积的2倍，则平衡时与乙完全相同，然后将容器压缩为原体积，若平衡不移动，则p甲＝2p乙、m甲＝2m乙，由于压缩过程中平衡向右移动，故p甲<2p乙、m甲>2m乙，故A错误、B正确；甲、乙容器中均按化学方程式中化学计量数比投入物质，反应过程中c（SO2）∶c（O2）＝2∶1保持不变，而丙中投入SO3，开始反应，反应过程中生成物c（SO2）∶c（O2）＝2∶1保持不变，故k甲＝k乙＝k丙，C错误；甲中反应从正反应开始建立平衡，反应放热，而丙中反应从逆反应开始建立平衡，是吸热反应，虽然两者是等效平衡，但Q甲≠Q丙，D错误。

答案：

B

针对训练3：

在甲、乙、丙三个不同密闭容器中按不同方式投料，一定条件下发生反应（起始温度和起始体积相同）：

N2（g）＋3H2（g）2NH3（g）　ΔH<0，相关数据如下表所示：

下列说法正确的是（　　）

A．V甲>V丙B．K乙

C．c乙>c甲D．v甲＝v丙

解析：

丙为氨的分解，是气体体积增大的反应，所以丙恒温恒压，体积变大，甲恒温恒容，体积不变，所以，V甲K丙，故B错误；条件相同时，甲与乙是等效平衡，甲与乙容器体积相同，乙分解氨气吸热导致乙比甲温度低，平衡向合成氨方向移动，平衡时氨气浓度乙大于甲，即c乙>c甲，故C正确；甲与丙起始温度和起始体积相同，恒温条件下反应，丙在恒压条件下分解氨气生成氢气和氮气，平衡时体积比反应前大，即平衡时丙体积大于甲，则压强甲大于丙，所以v甲>v丙，故D错误。

答案：

C

针对训练4：

（双选）在温度、容积相同的3个密闭容器中，按不同方式投入反应物，保持恒温、恒容，测得反应达到平衡时的有关数据如下[已知N2（g）＋3H2（g）2NH3（g）　ΔH＝－92.4kJ·mol－1]：

下列说法正确的是（　　）

A．2c1>c3B．a＋b＝92.4

C．2p2

解析：

本题为等效平衡题目，难度较大，熟知等效平衡的相关知识是解题关键。

A项，甲乙是等效平衡，c1＝c2，运用叠加原理比较乙、丙可得c3>2c2，即c3>2c1；B项，甲反应生成NH3的量加乙反应消耗NH3的量恰好为2mol，a＋b＝92.4；C项，将丙分两步完成，第一步将4molNH3加入2倍体积的容器，达到与乙一样的平衡状态，此时丙的压强p′3等于p2，第二步将丙的体积压缩至一倍体积，在这一时刻，丙的压强p″3＝2p2，增大压强，平衡向右移动，压强减小，最终平衡时，2p2>p3；D项，甲乙为等效平衡，α1＋α2＝1，丙的转化率小于α2，α1＋α3<1。

答案：

BD

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