[答案]
（1）K＝
（2）
（3）<
利用K和Qc判断反应方向
对于化学反应aA（g）＋bB（g）cC（g）＋dD（g）的任意状态，浓度商：
Qc＝
，有：
考点2|化学反应进行的方向
[基础知识整合]
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，体系有从有序自发地转变为无序的倾向（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）焓判据
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）熵判据
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）复合判据：
ΔG＝ΔH－TΔS
当ΔH－TΔS
[应用体验]
1．
（1）ΔH________0，ΔS________0的反应任何温度下都能自发进行；
（2）ΔH________0，ΔS________0的反应任何温度下都不能自发进行；
（3）ΔH和ΔS的作用相反，且相差不大时，________对反应的方向起决定性作用。
当ΔH<0，ΔS<0时________下反应能自发进行；当ΔH>0，ΔS>0时，________下反应能自发进行。
[提示]
（1）< >
（2）> < （3）温度 低温 高温
2．NH3（g）＋HCl（g）===NH4Cl（s）在室温下可自发进行的理由是___________，CaCO3（s）===CaO（s）＋CO2（g）在高温下可自发进行的理由是______________。
[提示] ΔH<0 ΔS>0
[考点探究]
角度1 化学反应方向的判断
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
2．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．2CO（g）＋O2===2CO2（g）
D．2Hg（l）＋O2（g）===2HgO（s）
B [气体分子数增加的反应为熵增的反应。
]
3．下列反应过程中，ΔH>0且ΔS>0的是（ ）
A．NH3（g）＋HCl（g）===NH4Cl（s）
B．CaCO3（s）===CaO（s）＋CO2（g）
C．4Al（s）＋3O2（g）===2Al2O3（s）
D．HCl（aq）＋NaOH（aq）===NaCl（aq）＋H2O（l）
B [A是熵减（ΔS<0）的放热反应（ΔH<0）；C是熵减的放热反应；D是放热反应（ΔH<0）。
]
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、焓变都大于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．能自发进行的反应一定是放热反应，不能自发进行的反应一定是吸热反应
[答案] A
5．下列说法正确的是（ ）
A．凡是放热反应都是自发的，因为吸热反应都是非自发的
B．自发反应一定是熵增大，非自发反应一定是熵减小
C．常温下，反应C（s）＋CO2（g）2CO（g）不能自发进行，则该反应的ΔH>0
D．反应2Mg（s）＋CO2（g）===C（s）＋2MgO（s）能自发进行，则该反应的ΔH>0
C [反应的自发性取决于熵判据和焓判据，若ΔH<0，ΔS>0，一定能自发，若ΔH>0，ΔS<0，一定不能自发，若ΔH<0，ΔS<0或ΔH>0，ΔS>0，反应能否自发进行取决于温度高低，A、B错误；C项中该反应ΔS>0，若ΔH<0，一定能自发，现常温下不能自发，则说明ΔH>0，正确；D项中反应的ΔS<0，能自发，则说明ΔH<0，错误。
]
6．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：
____________________________________________________________。
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转变成CO2和N2，化学方程式如下：
2NO＋2CO2CO2＋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<0。
[答案]
（1）该反应是焓增、熵减的反应，任何温度下均不能自发进行
（2）<
7．（2016·全国甲卷改编）①C3H6（g）＋NH3（g）＋
O2（g）===C3H3N（g）＋3H2O（g） ΔH＝－515kJ·mol－1
②C3H6（g）＋O2（g）===C3H4O（g）＋H2O（g） ΔH＝－353kJ·mol－1，上述①②反应在热力学上趋势均很大的原因是__________________________________，
其中反应ΔS>0的是反应________。
[答案] ①②反应均为放热量大的反应 ①
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
专项突破11 “三段式”突破化学平衡的综合计算
“三段式法”是有效解答化学平衡计算题的“万能钥匙”。
解题时，要注意清楚条理地列出起始量、转化量、平衡量，按题目要求进行计算，同时还要注意单位的统一。
1．步骤
2．方法：
可按下列模式进行计算：
如mA（g）＋nB（g）pC（g）＋qD（g），令A、B起始物质的量浓度分别为amol·L－1、bmol·L－1，达到平衡后消耗A的物质的量浓度为mxmol·L－1。
mA（g）＋nB（g）pC（g）＋qD（g）
起始（mol·L－1）ab00
变化（mol·L－1）mxnxpxqx
平衡（mol·L－1）a－mxb－nxpxqx
相关计算：
①平衡常数：
K＝
。
②A的平衡转化率：
α（A）平＝
×100%。
③A的物质的量分数（或气体A的体积分数）：
w（A）＝
×100%。
④v（A）＝
。
⑤混合气体的平均密度：
混＝
。
⑥混合气体的平均相对分子质量：
＝
。
⑦
＝
。
[对点训练1] （2015·重庆高考）羰基硫（COS）可作为一种粮食熏蒸剂，能防止某些昆虫、线虫和真菌的危害。
在恒容密闭容器中，将CO和H2S混合加热并达到下列平衡：
CO（g）＋H2S（g）COS（g）＋H2（g） K＝0.1
反应前CO物质的量为10mol，平衡后CO物质的量为8mol。
下列说法正确的是（ ）
A．升高温度，H2S浓度增加，表明该反应是吸热反应
B．通入CO后，正反应速率逐渐增大
C．反应前H2S物质的量为7mol
D．CO的平衡转化率为80%
C [A.升高温度，H2S浓度增大，说明平衡向逆反应方向移动，逆反应为吸热反应，则正反应为放热反应，故不正确。
B.通入CO后，正反应速率瞬间增大，之后化学平衡发生移动，正反应速率逐渐减小，逆反应速率逐渐增大，当正反应速率和逆反应速率相等时，反应达到新的化学平衡状态，故不正确。
C.设反应前H2S的物质的量为amol，容器的容积为1L，列“三段式”进行解题：
CO（g）＋H2S（g）COS（g）＋H2（g）
起始物质的量
浓度（mol·L－1） 10 a
转化物质的量
浓度（mol·L－1） 2 2 2 2
平衡物质的量
浓度（mol·L－1） 8 a－2 2 2
化学平衡常数K＝
＝0.1，解得a＝7，故正确。
D．CO的平衡转化率为
×100%＝20%，故不正确。
]
[对点训练2] 在1.0L密闭容器中充入0.10molA（g），一定温度下发生如下反应：
A（g）B（g）＋C（g） ΔH<0，反应时间（t）与容器内气体总压强（p）的关系如图所示。
则下列分析正确的是（ ）
A．t2时反应达到平衡，且t2＝2t1
B．该温度下此反应的平衡常数K＝0.32
C．欲提高平衡体系中B的含量，可采取加入气体A或降低体系温度等措施
D．平衡时再充入0.1molA，则A的转化率增大
B [选项A，由图可知，0～t1与t1～t2时间段，反应体系总压强增大均为0.2kPa，即消耗等量的A，随着反应的进行，平均反应速率降低，故t2>2t1，错误。
选项B，由阿伏加德罗定律的推论可知，0.5/0.9＝0.10/n，解得n＝0.18，设反应达到平衡时A变化的物质的量为x，则
A（g）B（g）＋C（g）
起始量（mol）:
0.100
变化量（mol）:
xxx
平衡量（mol）:
0.1－xxx
故（0.1－x）＋x＋x＝0.18，解得x＝0.08，则平衡时c（A）＝0.02mol/L，c（B）＝0.08mol/L，c（C）＝0.08mol/L，则K＝
＝0.32，正确。
选项C，反应是放热反应，且反应前后气体分子数增大，故要增大平衡体系中B的含量，可以采用降低温度、减小压强、减少C的量等方法，错误。
选项D，再充入0.1molA，平衡正向移动，但A的转化率减小，错误。
]
[对点训练3] COCl2的分解反应为COCl2（g）===Cl2（g）＋CO（g） ΔH＝＋108kJ·mol－1。
反应体系达到平衡后，各物质的浓度在不同条件下的变化状况如下图所示（第10min到14min的COCl2浓度变化曲线未标出）：
（1）计算反应在第8min时的平衡常数K＝________；
（2）若12min时反应于温度T（8）下重新达到平衡，则此时
c（COCl2）＝________mol·L－1。
[解析]
（1）根据图像得出以下数据：
COCl2（g）===Cl2（g）＋CO（g） ΔH＝＋108kJ/mol
开始/（mol·L－1） 0.055 0.095 0.07
8min/（mol·L－1）0.040.110.085
K＝
＝
≈0.234。
（2）设12min时COCl2的平衡浓度为x。
由于12min时反应在温度T（8）下达到平衡，则由平衡常数定义得
K＝
＝
＝0.234
解得x≈0.031mol·L－1。
[答案]
（1）0.234
（2）0.031
[对点训练4] 研究氮氧化物与悬浮在大气中海盐粒子的相互作用时，涉及如下反应：
2NO2（g）＋NaCl（s）NaNO3（s）＋ClNO（g）
K1 ΔH1<0（Ⅰ）
2NO（g）＋Cl2（g）2ClNO（g） K2 ΔH2<0（Ⅱ）
（1）4NO2（g）＋2NaCl（s）2NaNO3（s）＋2NO（g）＋Cl2（g）的平衡常数K＝________（用K1、K2表示）。
（2）为研究不同条件对反应（Ⅱ）的影响，在恒温条件下，向2L恒容密闭容器中加入0.2molNO和0.1molCl2,10min时反应（Ⅱ）达到平衡。
测得10min内v（ClNO）＝7.5×10－3mol·L－1·min－1，则平衡后n（Cl2）＝________mol，NO的转化率α1＝________。
其他条件保持不变，反应（Ⅱ）在恒压条件下进行，平衡时NO的转化率α2________α1（填“>”“<”或“＝”），平衡常数K2________（填“增大”“减小”或“不变”）。
若要使K2减小，可采取的措施是_______________________。
[解析]
（1）将题干中已知的两个化学方程式做如下处理：
（Ⅰ）×2－（Ⅱ）可得4NO2（g）＋2NaCl（s）2NaNO3（s）＋2NO（g）＋Cl2（g），则其平衡常数K＝
。
（2）根据“三段式”：
2NO（g）＋Cl2（g） 2ClNO（g）
起始mol·L－10.10.050
转化mol·L－10.1α10.05α10.1α1
平衡mol·L－10.1－0.1α10.05－0.05α10.1α1
v（ClNO）＝
＝7.5×10－3mol·L－1·min－1，得α1＝75%，平衡时n（Cl2）＝（0.05－0.05α1）mol·L－1×2L＝0.025mol。
该反应为气体分子数减小的反应，恒压条件下相对于恒容条件下，压强增大，平衡右移，NO的转化率增大，即α2>α1；化学平衡常数只与温度有关，温度不变，平衡常数K2不变；该反应为放热反应，升高温度可使平衡常数K2减小。
[答案]
（1）
（2）2.5×10－2 75% > 不变升高温度
[对点训练5] （2014·福建高考节选）已知t℃时，反应FeO（s）＋CO（g）Fe（s）＋CO2（g）的平衡常数K＝0.25。
（1）t℃时，反应达到平衡时n（CO）∶n（CO2）＝________。
（2）若在1L密闭容器中加入0.02molFeO（s），并通入xmolCO，t℃时反应达到平衡。
此时FeO（s）转化率为50%，则x＝________。
[解析]
（1）根据该反应的K＝c（CO2）/c（CO）＝0.25，可知反应达到平衡时n（CO）∶n（CO2）＝4∶1。
根据化学平衡常数可知：
K＝0.01/（x－0.01）＝0.25，解得x＝0.05。
[答案]
（1）4∶1
（2）0.05
有关化学平衡计算的三点注意事项
（1）注意反应物和生成物的浓度关系：
反应物：
c（平）＝c（始）－c（变）；生成物：
c（平）＝c（始）＋c（变）。
（2）利用
混＝
和
＝
计算时要注意m总应为气体的质量，V应为反应容器的体积，n总应为气体的物质的量。
（3）起始浓度、平衡浓度不一定呈现化学计量数比，但物质之间是按化学计量数反应和生成的，故各物质的浓度变化之比一定等于化学计量数比，这是计算的关键。
[课堂小结·反馈达标]
1．一组判断，展示高考易误点
（1）化学平衡常数表达式中的浓度可以用物质的量代替计算。
（ ）
（2）增大压强，化学平衡向右移动，反应物的转化率增大，平衡常数也增大。
（ ）
（3）升高温度，反应的平衡常数一定增大。
（ ）
（4）化学平衡常数增大，化学平衡一定向正反应方向移动。
（ ）
（5）ΔH<0，ΔS>0的反应一定自发进行。
（ ）
（6）平衡常数和转化率都能体现可逆反应进行的程度。
（ ）
（7）C（s）＋H2O（g）CO（g）＋H2（g）的K表达式为
。
（ ）
（8）一个可逆反应的正反应K正与逆反应K逆相等。
（ ）
（9）一
升级会员 