专项8第二单元.docx
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专项8第二单元
专项8第二单元
[考试标准]
知识条目
必考要求
加试要求
知识条目
必考要求
加试要求
1.化学反应的方向和限度
①化学反应的限度
②化学平衡的概念
③化学平衡状态的特征
④自发反应的概念
⑤熵变的概念
⑥用熵变、焓变判断化学反应的方向
⑦化学平衡常数
a
a
a
b
b
b
a
a
c
b
⑧反应物的转化率
⑨化学平衡常数与反应限度、转化率的关系
2.化学平衡的移动
①化学平衡移动的概念
②影响化学平衡移动的因素及平衡移动方向的判断
③用化学平衡移动原理选择和确定合适的生产条件
b
c
a
b
c
考点一 化学平衡状态与化学反应进行的方向
（一）化学平衡状态
1．可逆反应
在同一条件下既可以向正反应方向进行，同时又可以向逆反应方向进行的化学反应。
2．化学平衡状态
（1）概念
一定条件下的可逆反应中，正反应速率与逆反应速率相等，反应体系中所有参加反应的物质的质量或浓度保持不变的状态。
（2）化学平衡的建立
（3）平衡特点
（二）化学反应进行的方向（加试）
1．自发过程
（1）含义
在一定温度和压强下，不需要借助外力作用就能自发进行的过程。
（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
在一定温度和压强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
研究说明，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研究说明，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．（2019·浙江11月选考，16）N2（g）＋3H2（g）2NH3（g） ΔH＝－92.4kJ·mol－1，起始反应物为N2和H2，物质的量之比为1∶3，且总物质的量不变，在不同压强和温度下，反应达到平衡时，体系中NH3的物质的量分数如下表：
温度
物质的量分数
压强
400℃
450℃
500℃
600℃
20MPa
0.387
0.274
0.189
0.088
30MPa
0.478
0.359
0.260
0.129
以下说法正确的选项是（ ）
A、体系中NH3的物质的量分数越大，那么正反应速率越大
B、反应达到平衡时，N2和H2的转化率之比均为1
C、反应达到平衡时，放出的热量均为92.4kJ
D、600℃、30MPa下反应达到平衡时，生成NH3的物质的量最多
答案 B
解析 正反应速率与反应物的浓度有关，且反应物浓度越大反应速率越快，而NH3是产物，故A错误；N2和H2的物质的量之比为1∶3，反应消耗也是1∶3，故N2和H2的转化率相同，故B正确；当1molN2参与反应时放出的热量为92.4kJ，而题目中没有确定反应的量，故C错误；由表格可知600℃、30MPa下反应达到平衡时，NH3的物质的量分数相对于500℃、30MPa时减小，故D错误。
2．（2019·浙江11月选考，21）在催化剂作用下，用乙醇制乙烯，乙醇转化率和乙烯选择性（生成乙烯的物质的量与乙醇转化的物质的量的比值）随温度、乙醇进料量（单位：
mL·min－1）的关系如下图（保持其他条件相同）。
在410～440℃温度范围内，以下说法不正确的选项是（ ）
A、当乙醇进料量一定，随乙醇转化率增大，乙烯选择性升高
B、当乙醇进料量一定，随温度的升高，乙烯选择性不一定增大
C、当温度一定，随乙醇进料量增大，乙醇转化率减小
D、当温度一定，随乙醇进料量增大，乙烯选择性增大
答案 A
解析 由图像可知，当乙醇进料量一定，随乙醇转化率增大，乙烯选择性先升高后减小，故A选项错误；由图像可知，当乙醇进料量一定，随温度的升高，乙烯选择性先升高后减小，故B选项正确；由图像可知，当温度一定，随乙醇进料量增大，乙醇转化率减小，故C选项正确；由图像可知，当温度一定，随乙醇进料量增大，乙烯选择性增大，故D选项正确。
3．（2019·浙江4月选考，12）：
X（g）＋2Y（g）3Z（g）ΔH＝－akJ·mol－1（a>0），以下说法不正确的选项是（ ）
A、0.1molX和0.2molY充分反应生成Z的物质的量一定小于0.3mol
B、达到化学平衡状态时，X、Y、Z的浓度不再发生变化
C、达到化学平衡状态时，反应放出的总热量可达akJ
D、升高反应温度，逆反应速率增大，正反应速率减小
答案 D
解析 该反应属于可逆反应，0.1molX和0.2molY充分反应生成Z的物质的量一定小于0.3mol，A正确；达到化学平衡状态时正、逆反应速率相等，X、Y、Z的浓度不再发生变化，B正确；虽然属于可逆反应，达到化学平衡状态时，如果消耗1molX，那么反应放出的总热量等于akJ，C正确；升高反应温度，正、逆反应速率均增大，D错误。
备考导向
（1）可逆反应达到平衡状态的判断（关键是看给定的条件能否推出参与反应的任一物质的物质的量不再发生变化）。
（2）达到平衡状态时，可逆反应表现的特征（正、逆反应速率相等，反应混合物中各组成成分的百分含量保持不变，反应不能进行到底等）。
题组一 正确理解概念
1．以下说法错误的选项是（ ）
A、可逆反应不等同于可逆过程。
可逆过程包括物理变化和化学变化，而可逆反应属于化学变化
B、化学反应达到化学平衡状态的正、逆反应速率相等，是指同一物质的消耗速率和生成速率相等，假设用不同物质表示时，反应速率一定不相等
C、一个可逆反应达到的平衡状态就是这个反应在该条件下所能达到的限度
D、化学反应的限度可以通过改变反应条件而改变
答案 B
2．向含有2molSO2的容器中通入过量氧气发生反应2SO2（g）＋O2（g）
2SO3（g） ΔH＝－QkJ·mol－1（Q＞0），充分反应后生成SO3的物质的量________（填〝＜〞〝>〞或〝＝〞，下同）2mol，SO2的物质的量________0，转化率________100%，反应放出的热量________QkJ。
答案 ＜ > ＜ ＜
题组二 极端假设，界定范围，突破判断
3．一定条件下，对于可逆反应X（g）＋3Y（g）2Z（g），假设X、Y、Z的起始浓度分别为c1、c2、c3（均不为零），达到平衡时，X、Y、Z的浓度分别为0.1mol·L－1、0.3mol·L－1、0.08mol·L－1，那么以下判断正确的选项是（ ）
A、c1∶c2＝3∶1
B、平衡时，Y和Z的生成速率之比为2∶3
C、X、Y的转化率不相等
D、c1的取值范围为0＜c1＜0.14mol·L－1
答案 D
解析 平衡浓度之比为1∶3，转化浓度亦为1∶3，故c1∶c2＝1∶3，A、C不正确；平衡时Y生成表示逆反应，Z生成表示正反应，v生成（Y）∶v生成（Z）应为3∶2，B不正确；由可逆反应的特点可知，c1的取值范围为0＜c1＜0.14mol·L－1。
4．（2019·慈溪市高三月考）在一定的条件下，将2molSO2和1molO2充入恒容密闭容器中，发生以下反应：
2SO2（g）＋O2（g）2SO3（g） ΔH＝－197kJ·mol－1，当达到平衡状态时，以下说法中正确是（ ）
A、生成2molSO3B、放出热量197kJ
C、SO2和SO3共有2molD、含有氧原子共有3mol
答案 C
解析 此反应是可逆反应，不能进行到底，SO3的物质的量小于2mol，放出热量小于197kJ，A、B错误；根据S元素守恒，n（SO2）＋n（SO3）＝2mol，C正确；根据氧元素守恒，氧原子的物质的量共（2×2＋1×2）mol＝6mol，D错误。
极端假设法确定各物质浓度范围
上述题目4可根据极端假设法判断，假设反应正向或逆向进行到底，求出各物质浓度的最大值和最小值，从而确定它们的浓度范围。
假设反应正向进行到底：
X2（g）＋Y2（g）2Z（g）
起始浓度/mol·L－10.10.30.2
改变浓度/mol·L－10.10.10.2
终态浓度/mol·L－100.20.4
假设反应逆向进行到底：
X2（g）＋Y2（g）2Z（g）
起始浓度/mol·L－10.10.30.2
改变浓度/mol·L－10.10.10.2
终态浓度/mol·L－10.20.40
平衡体系中各物质的浓度范围为X2∈（0,0.2），Y2∈（0.2,0.4），Z∈（0,0.4）。
题组三 审准题干，关注特点，判断标志
5．（2019·浙江〝超级全能生〞选考科目8月联考）与外界隔热、容积不变的密闭容器中发生反应：
2X（g）＋Y（g）3Z（g）＋M（s） ΔH＝－akJ·mol－1，以下说法不正确的选项是（ ）
A、容器的温度不再升高，说明反应达到平衡状态
B、容器压强不变，说明反应达到平衡状态
C、达到化学平衡时，反应放出的总热量可能为akJ
D、反应过程中，气体的密度始终保持不变
答案 D
解析 因为此容器是隔热容器，当温度不再改变，说明反应达到平衡，且此反应是放热反应，随着反应进行，温度升高，压强增大，因此当压强不再改变，说明反应达到平衡，A、B正确；当消耗2molX和1molY时反应达到平衡，放出的热量为akJ，C正确；因为M为固体，向正反应方向进行，气体质量减少，容器为恒容状态，密度减小，D错误。
6．在一定温度下的某容积可变的密闭容器中，建立以下化学平衡：
C（s）＋H2O（g）CO（g）＋H2（g）。
不能确定上述可逆反应在一定条件下已达到化学平衡状态的是（ ）
A、体系的体积不再发生变化
B、v正（CO）＝v逆（H2O）
C、生成nmolCO的同时生成nmolH2
D、1molH—H键断裂的同时断裂2molH—O键
答案 C
解析 不论反应是否达到平衡状态，生成nmolCO的同时都会生成nmolH2。
7．在容积固定且绝热的密闭容器内发生化学反应：
2HI（g）===H2（g）＋I2（g），以下各项事实都是在其他条件一定的前提下形成的，其中能说明化学反应达到平衡状态的是________（填序号）。
①混合气体的颜色保持不变 ②容器内的温度保持不变
③容器内的压强保持不变 ④各物质的总浓度保持不变
⑤单位时间内形成nmolH—H键的同时也断裂2nmolH—I键 ⑥混合气体的平均摩尔质量保持不变 ⑦Q＝K ⑧ΔH保持不变 ⑨生成amolH2（g）的同时消耗amolI2（g） ⑩v逆（H2）＝
v正（HI）
答案 ①②③⑦⑧⑨⑩
解析 ①容器中有颜色的物质是I2，混合气体的颜色保持不变说明c（I2）不变；②容器绝热，化学反应必然伴随着能量的变化，容器内的温度保持不变说明v正＝v逆；③容器绝热、温度可变，依据pV＝nRT压强也可变，当温度不变时，压强也不变化，是化学平衡的标志；④容器容积不变，化学反应前后气体物质的量不变，各物质的总浓度不变不能说明v正＝v逆；⑤形成nmolH—H键和断裂2nmolH—I键描述的都是正向的反应，不能说明v正＝v逆；⑥反应前后气体的质量和物质的量一直都保持不变，故混合气体的平均摩尔质量始终保持不变；⑦K为平衡常数，当Q＝K时，反应一定达到化学平衡状态；⑧化学反应的ΔH的大小与温度有关，容器绝热，化学反应必然伴随着能量的变化，ΔH保持不变，说明v正＝v逆；⑨生成amolH2（g）的同时消耗amolI2（g），说明v正＝v逆；⑩逆反应消耗H2的速率是正反应消耗HI的速率的一半，也说明v正＝v逆。
规避〝2〞个易失分点
（1）注意两审
一审题干条件，是恒温恒容还是恒温恒压；二审反应特点：
①全部是气体参与的等体积反应还是非等体积反应；②是有固体参与的等体积反应还是非等体积反应。
（2）不能作为〝标志〞的四种情况
①反应组分的物质的量之比等于化学方程式中相应物质的化学计量数之比。
②恒温恒容下气体体积不变的反应，体系的压强或总物质的量不再随时间而变化。
③全是气体参加体积不变的反应，体系的平均相对分子质量不再随时间而变化。
④全是气体参加的反应，恒容条件下体系的密度保持不变。
题组四 化学反应方向的判定（加试）
8．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选项是（ ）
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
9．分析以下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
答案 D
解析 A项，反应是气体体积减小的吸热反应，在低温下非自发进行，在高温下可自发进行，错误；B项，反应是气体体积减小的放热反应，在低温下自发进行，在高温下非自发进行，错误；C项，反应是气体体积增大的吸热反应，在低温下非自发进行，在高温下可自发进行，错误；D项，反应是气体体积增大的放热反应，在任何温度下都可自发进行，D正确。
10．在特制的密闭真空容器中加入一定量纯净的氨基甲酸铵固体（假设容器体积不变，固体试样体积忽略不计），在恒定温度下使其达到分解平衡：
NH2COONH4（s）2NH3（g）＋CO2（g） ΔH>0。
以下说法中正确的选项是（ ）
A、密闭容器中气体的平均相对分子质量不变那么该反应达到平衡状态
B、该反应在任何条件下都能自发进行
C、再加入一定量氨基甲酸铵，可加快反应速率
D、保持温度不变，压缩体积，达到新的平衡时，NH3的浓度不变
答案 D
解析 反应NH2COONH4（s）2NH3（g）＋CO2（g），生成的气体的物质的量之比始终是2∶1，所以气体的平均相对分子质量始终不变，故不能作为平衡状态的判断依据，A错误；此反应的ΔS＞0，ΔH＞0，根据ΔG＝ΔH－TΔS，只有在高温下ΔG＜0，此时反应才能自发进行，B错误；固体物质的多少对化学反应速率没有影响，C错误；恒温下压缩体积，平衡逆向移动，当氨气的浓度不变时达到新的平衡状态，D正确。
11．
（1）：
H2和CH2===CH2的标准燃烧热分别是－285.8kJ·mol－1和－1411.0kJ·mol－1，且H2O（g）H2O（l） ΔH＝－44.0kJ·mol－1，而2CO2（g）＋6H2（g）CH2==CH2（g）＋4H2O（g） ΔH＝a，那么a＝________kJ·mol－1；上述由CO2合成CH2===CH2的反应在________（填〝高温〞或〝低温〞）下自发进行，理由是___________________________________________________
________________________________________________________________________。
（2）N2O是一种强大的温室气体，在一定条件下，其分解的化学方程式为2N2O（g）===2N2（g）＋O2（g） ΔH<0，你认为该反应的逆反应是否自发进行，请判断并说明理由：
______________________。
答案
（1）－127.8 低温 根据ΔG＝ΔH－TΔS，ΔH＜0，ΔS＜0，要使反应自发进行即ΔG＜0，需低温下进行
（2）一定不能，因为该逆反应的ΔS<0、ΔH>0，故该逆反应不能自发
解析
（1）H2（g）、C2H4（g）的标准燃烧热分别是－285.8kJ·mol－1、－1411.0kJ·mol－1，那么有：
①H2（g）＋
O2（g）===H2O（l）ΔH＝－285.8kJ·mol－1；
②C2H4（g）＋3O2（g）===2H2O（l）＋2CO2（g） ΔH＝－1411.0kJ·mol－1；③H2O（g）H2O（l） ΔH＝－44.0kJ·mol－1，根据盖斯定律①×6－②－③×4可得：
2CO2（g）＋6H2（g）CH2==CH2（g）＋4H2O（g）
ΔH＝（－285.8kJ·mol－1）×6－（－1411.0kJ·mol－1）－（－44.0kJ·mol－1）×4＝－127.8kJ·mol－1；该反应的ΔH＜0，ΔS＜0，根据ΔG＝ΔH－TΔS，低温下反应才能自发进行。
（2）根据方程式可知该逆反应的ΔS<0、ΔH>0，所以根据ΔG＝ΔH－TΔS可知该逆反应一定不能自发进行。
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
在任何温度下均自发进行
＋
－
永远是正值
在任何温度下均非自发进行
＋
＋
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
考点二 化学平衡的移动（加试）
1．概念
可逆反应达到平衡状态以后，假设反应条件（如温度、压强、浓度等）发生了变化，平衡混合物中各组分的浓度也会随之改变，从而在一段时间后达到新的平衡状态。
这种由原平衡状态向新平衡状态的变化过程，叫做化学平衡的移动。
2．过程
3．化学平衡移动与化学反应速率的关系
（1）v正>v逆：
平衡向正反应方向移动。
（2）v正＝v逆：
反应达到平衡状态，平衡不移动。
（3）v正＜v逆：
平衡向逆反应方向移动。
4．借助图像，分析影响化学平衡的因素
（1）影响化学平衡的因素
假设其他条件不变，改变以下条件对化学平衡的影响如下：
平衡体系
条件变化
速率变化
平衡变化
速率变化曲线
任一平衡体系
增大反应物的浓度
v正、v逆均增大，且v′正>v′逆
正向移动
减小反应物的浓度
v正、v逆均减小，且v′逆>v′正
逆向移动
任一平衡体系
增大生成物的浓度
v正、v逆均增大，且v′逆>v′正
逆向移动
减小生成物的浓度
v正、v逆均减小，且v′正>v′逆
正向移动
正反应方向为气体体积增大的放热反应
增大压强或升高温度
v正、v逆均增大，且v′逆>v′正
逆向移动
减小压强或降低温度
v正、v逆均减小，且v′正>v′逆
正向移动
任意平衡或反应前后气体化学计量数之和相等的平衡
正催化剂或增大压强
v正、v逆同等倍数增大
平衡不移动
负催化剂或减小压强
v正、v逆同等倍数减小
（2）勒夏特列原理（化学平衡移动原理）
如果改变影响化学平衡的条件之一（如温度、压强、以及参加反应的化学物质的浓度），平衡将向着能够减弱这种改变的方向移动。
5．几种特殊情况
（1）当反应混合物中存在与其他物质不相混溶的固体或液体物质时，由于其〝浓度〞是恒定的，不随其量的增减而变化，故改变这些固体或液体的量，对化学平衡没影响。
（2）对于反应前后气态物质的化学计量数相等的反应，压强的变化对正、逆反应速率的影响程度是等同的，故平衡不移动。
（3）〝惰性气体〞对化学平衡的影响
①恒温、恒容条件
原平衡体系
体系总压强增大→体系中各组分的浓度不变→平衡不移动。
②恒温、恒压条件
原平衡体系
容器容积增大，各反应气体的分压减小―→体系中各组分的浓度同倍数减小（等效于减压）
（4）恒温、恒容条件下，同等程度地改变反应混合物中各物质的浓度时，应视为压强的影响。
题组一 选取措施使化学平衡定向移动
1．COCl2（g）CO（g）＋Cl2（g） ΔH>0，当反应达到平衡时，以下措施：
①升温 ②恒容通入惰性气体 ③增加CO浓度 ④减压 ⑤加催化剂 ⑥恒压通入惰性气体，能提高COCl2转化率的是（ ）
A、①②④B、①④⑥C、②③⑤D、③⑤⑥
答案 B
解析 该反应为气体体积增大的吸热反应，所以升温和减压均可以促使反应正向移动。
恒压通入惰性气体，相当于减压。
恒容通入惰性气体与加催化剂均对平衡无影响。
增加CO的浓度，将导致平衡逆向移动。
2．（2019·温州高三第二次选考模拟）在某密闭恒容容器中发生反应：
X（g）Y（g）＋nZ（g） ΔH＝QkJ·mol－1（Q>0）。
反应体系2min时达到平衡后，各物质的浓度在不同条件下的变化如以下图所示。
（第10min到16min的X浓度变化曲线未标出），以下说法不正确的选项是（ ）
A、反应方程式中n＝1
B、12～14min内，用Y表示的平均速率为0.005mol·L－1·min－1
C、在6～10min内，反应吸收的热量为0.015QkJ
D、第12min时，Z曲线发生变化的原因是移走一部分Z
答案 C
解析 根据图像可知6～12min时X减少了0.055mol·L－1－0.040mol·L－1＝0.015mol·L－1，Z增加了0.085mol·L－1－0.070mol·L－1＝0.015mol·L－1，因此反应方程式中n＝1，A正确；12～14min内，用Y表示的平均速率＝
＝0.005mol·L－1·min－1，B正确；在6～10min内X减少了0.055mol·L－1－0.040mol·L－1＝0.015mol·L－1，但容器容积未知，因此不能计算反应吸收的热量，C错误；第12min时Z的浓度瞬间减小，随后逐渐增大，这说明Z曲线发生变化的原因是移走一部分Z，D正确。
题组二 条件改变时化学平衡移动结果的判断
3．对于一定条件下的可逆反应
甲：
A（g）＋B（g）C（g） ΔH＜0
乙：
A（s）＋B（g）C（g） ΔH＜0
丙：
A（g）＋B（g）2C（g） ΔH＞0
达到化学平衡后，改变条件，按要求回答以下问题：
（1）升温，平衡移动方向分别为（填〝向左〞〝向右〞或〝不移动〞）甲________；乙________；丙________。
此时反应体系的温度均比原来________（填〝高〞或〝低〞）。
混合气体的平均相对分子质量变化分别为（填〝增大〞〝减小〞或〝不变〞）
甲________；乙________；丙________。
答案 向左 向左 向右 高 减小 减小 不变
（2）加压，使体系体积缩小为原来的
①平衡移动方向（填〝向左〞〝向右〞或〝不移动〞）
甲________；乙________；丙________。
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