2022版高考化学一轮复习 专题7 化学反应速率和化学平衡 第2单元 化学反应的方向和限度学案

1、2022版高考化学一轮复习 专题7 化学反应速率和化学平衡 第2单元 化学反应的方向和限度学案2022版高考化学一轮复习 专题7 化学反应速率和化学平衡 第2单元 化学反应的方向和限度学案年级：姓名：- 32 -第二单元化学反应的方向和限度课标解读1.了解判断化学反应进行的方向。2.了解化学反应的可逆性及化学平衡的建立。3.掌握化学平衡的特征。4.了解化学平衡常数(k)的含义，能利用化学平衡常数进行相关计算。5.能正确计算反应的平衡转化率()。化学反应进行的方向知识梳理1自发反应(1)自发过程含义在一定条件下，不需要借助外力作用就能自发进行的过程。特点a体系趋向于从高能状态转变为低能状态(体系

2、对外部做功或释放热量)。b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不需要借助外力作用就能自发进行的反应称为自发反应。注意：自发反应(过程)指的是在一定条件下有自发进行的倾向而不一定发生，如燃烧反应是自发反应，但在常温下不一定燃烧。2熵与熵变(1)熵：描述体系混乱程度的物理量，符号为s。熵值越大，体系混乱度越大。(2)熵变：ss(反应产物)s(反应物)。(3)常见的熵增过程同一种物质由固态到液态再到气态：s(g)s(l)s(s)。反应后气体物质的量增加的反应。固体参加生成气体的反应，如c(s)h2o(g)co(g)h2(g)。辨易错(1)放

3、热过程均可以自发进行，吸热过程均不能自发进行。()(2)冰变为液态水的过程是焓增加和熵增加过程，一定条件下可以自发进行。()(3)caco3caoco2高温能自发进行的原因是该反应为熵增的反应。()答案(1)(2)(3)3化学反应方向的判定(1)判据 (2)一般规律h0的反应任何温度下都能自发进行；h0，s0的反应任何温度下都不能自发进行；h和s的作用相反，且相差不大时，温度对反应的方向起决定性作用。当h0，s0，s0时，高温下反应能自发进行。知识应用(1)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h0，简述该设想能否实现的依据：

4、。(2)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：2no2co2co2n2。反应能够自发进行，则反应的h 0(填“”“”或“”)。答案(1)该反应是焓增、熵减的反应，任何温度下均不自发进行(2)0e反应nh3(g)hcl (g)=nh4cl(s)在室温下可自发进行，则该反应的h0fcaco3(s)=cao(s)co2(g)室温下不能自发进行，说明该反应的h0、s0答案df2将sicl4氢化为sihcl3有三种方法，对应的反应依次为：sicl4(g)h2(g)sihcl3(g)hcl(g)h103sicl

5、4(g)2h2(g)si(s)4sihcl3(g)h202sicl4(g)h2(g)si(s)hcl(g)3sihcl3(g)h3已知体系自由能变ghts，g0时反应自发进行。三个氢化反应的g与温度的关系如图所示，可知：反应能自发进行的最低温度是 ；相同温度下，反应比反应的g小，主要原因是 ；反应的g随温度升高的主要原因可能为 。解析反应是一个s不变的反应，要使g0，由图可知温度最低为1 000 。反应中s0，在相同温度下，g2g1的主要原因是h2h1。反应的h3h2h10，根据hts随t的增大而增大，说明s0。答案1 000 h2h1导致反应比反应的g小反应的s”“”“(2)由图像知，a点未

6、达平衡，b点已达平衡，a点v正(co2)b点v正(co2)b点v逆(co2)b点v逆(h2o)，故a点v正(co2)b点v逆(h2o)(3)v正(co2)v逆(nh3)(4)v逆(co2)v正(co2)(5)是命题点1极值转化法分析可逆反应各时刻的量极值转化法确定范围的思维模板说明：可逆反应的平衡物理量一定在最大值和最小值之间，但起始物理量可以为最大值或最小值。1在一个密闭容器中发生反应2so2(g)o2(g)2so3(g)，反应过程中某一时刻测得so2、o2、so3的浓度分别为0.2 moll1、0.2 moll1、0.2 moll1，当反应达到平衡时，可能出现的数据是()ac(so3)0.

7、4 moll1bc(so2)c(so3)0.15 moll1cc(so2)0.25 moll1dc(so2)c(so3)0.5 moll1c当c(so3)0.4 moll1时，c(so2)0，不合理，a错误；c(so2)、c(so3)不可能均为0.15 moll1，只能一种物质增大，另一种物质减小，b错误；c(so2)c(so3)应等于0.4 moll1，d错误。2在密闭容器中进行反应：x(g)y(g)2z(g)，已知x、y、z的起始浓度分别为0.1 moll1、0.3 moll1、0.2 moll1，在一定条件下，当反应达到平衡时，x、y、z的浓度范围分别为 、 、 。答案0c(x)0.2

8、moll10.2 moll1c(y)0.4 moll10c(z)0.4 moll1命题点2化学平衡的特征与标志3一定条件下，在密闭恒容的容器中，发生反应：3sicl4(g)2n2(g)6h2(g)si3n4(s)12hcl(g)h0，不能表示该反应达到平衡状态的是()av逆(n2)3v正(h2)b混合气体的平均相对分子质量不变c若容器绝热，温度不变d容器中的压强不变答案a4在一定温度下，向2 l固定容积的密闭容器中通入1 mol co2、3 mol h2，发生反应co2(g)3h2(g)ch3oh(g)h2o(g)h105时就认为反应完全，当k105时认为反应很难进行。(5)平衡常数的影响因素

9、对于确定的化学反应，平衡常数k只与温度有关，与浓度、压强无关。对于吸热反应，升高温度，k值增大。对于放热反应，升高温度，k值减小。注意：即使化学平衡发生移动，但只要温度不变，平衡常数就不会改变，利用此守恒可以计算恒定温度下再次平衡后的转化率等物理量，这也是定量化学的重要定律；平衡常数改变，平衡一定移动，温度一定改变。辨易错(1)化学平衡常数是指一定温度下，生成物平衡浓度之积与反应物平衡浓度之积的比值。()(2)nhh2onh3h2oh的平衡常数表达式为k。()(3)同温条件下，一个可逆反应的正、逆反应的平衡常数互为相反数。()(4)升温，任何可逆反应的k均增大。 ()(5)在一定温度下，so2

10、(g)o2(g)so3(g)与2so2(g)o2(g)2so3(g)的k值相同。()答案(1)(2)(3)(4)(5)2平衡常数的三大应用(1)判断化学反应进行的方向对于可逆反应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。qcv逆qck反应处于化学平衡状态，v正v逆qck反应向逆反应方向进行，v正”或“(3)正反应0.1(4)逆反应h2o的转化率减小，平衡常数不变命题点1化学平衡常数及其应用1某温度下气体反应达到化学平衡状态，平衡常数k，恒容时，若温度适当降低，f的浓度增大。下列说法中正确的是()a增大c(a)、c(b)，k

11、增大b降低温度，正反应速率增大c该反应的焓变为负值d该反应的化学方程式为2e(g)f(g)a(g)2b(g)d平衡常数k只随温度变化，不随浓度变化，a不正确；降低温度，正、逆反应速率均减小，b不正确；降温，f的浓度增大，表明平衡逆向移动，正反应是吸热反应，则焓变为正值，c不正确；根据化学平衡常数表达式可知a、b是生成物，e、f为反应物，且对应指数为其化学方程式前的计量数，d正确。2在300 ml的密闭容器中，放入镍粉并充入一定量的co气体，一定条件下发生反应：ni(s)4co(g)ni(co)4(g)，已知该反应平衡常数与温度的关系如下表。温度/2580230平衡常数510421.9105下列

12、说法正确的是 ()a上述生成ni(co)4(g)的反应为吸热反应b25 时反应ni(co)4(g)ni(s)4co(g)的平衡常数为0.5c在某条件下达到平衡，测得ni(co)4、co浓度均为0.5 moll1，则此时温度高于80 d80 时，在相同容器中充入0.3 mol co和0.3 mol ni(co)4，同时加入足量ni，此时v正v逆da项，化学平衡常数只受温度的影响，根据表格中数据，随着温度的升高，平衡常数减小，因此正反应是放热反应，故错误；b项，ni(s)4co(g)ni(co)4(g)，化学平衡常数的表达式为k1，ni(co)4(g)ni(s)4co(g)，化学平衡常数的表达式为

13、k2，k22105，故错误；c项，化学平衡常数为82，因此温度低于80 ，故错误；d项，此时qc1v逆，故正确。3甲醇是重要的化学工业基础原料和清洁液体燃料。工业上可利用co或co2来生产燃料甲醇。已知制备甲醇的有关化学反应以及在不同温度下的化学反应平衡常数如下表所示：化学反应平衡常数温度/5008002h2(g)co(g)ch3oh(g)k12.50.15h2(g)co2(g)h2o(g)co(g)k21.02.503h2(g)co2(g)ch3oh(g)h2o(g)k3(1)据反应与可推导出k1、k2与k3之间的关系，则k3 (用k1、k2表示)。(2)反应的h (填“”或“”“”或“”)

14、v逆。解析(1)反应可通过反应、加和，故k3k1k2。(2)500 时k32.51.02.5，800 时k30.152.502.5，故升温，k减小，平衡左移，h0。(3)qc0.87v逆。答案(1)k1k2(2)应用化学平衡常数时应注意的四个问题(1)化学平衡常数是在一定温度下一个反应本身固有的内在性质的定量体现。(2)化学平衡常数只与温度有关，与反应物或生成物的浓度无关。(3)反应物或生成物中有固体或纯液体存在时，其浓度可看作一个常数，而不计入平衡常数表达式中。(4)化学平衡常数是指某一具体反应的平衡常数。若反应方向改变，则平衡常数改变；若化学方程式中各物质的化学计量数等倍扩大或缩小，尽管是

15、同一反应，平衡常数也会改变。命题点2“三段式”突破k、的有关计算典例导航(2017全国卷，节选)h2s与co2在高温下发生反应：h2s(g)co2(g)cos(g)h2o(g)。在610 k时，将0.10 mol co2与0.40 mol h2s充入2.5 l的空钢瓶中，反应平衡后水的物质的量分数为0.02。(1)h2s的平衡转化率1 %，反应平衡常数k 。(2)在620 k重复实验，平衡后水的物质的量分数为0.03，h2s的转化率2 1，该反应的h 0。(填“”“(3)b(1)610 k时，co2的平衡转化率为 ，比h2s的平衡转化率 。(2)610 k时，2h2s(g)2co2(g)2co

16、s(g)2h2o(g)的平衡常数k与k的关系为 。(3)620 k时，化学平衡常数k约为 ，比610 k时的平衡常数k 。答案(1)10%大(2)kk2(3)6.9103大“三段式”突破化学平衡的综合计算模板已知反应：ma(g)nb(g)pc(g)qd(g)，令a、b起始物质的量浓度分别为a moll1、b moll1，达到平衡后消耗a的物质的量浓度为mx moll1。ma(g)nb(g)pc(g)qd(g) a b 0 0 mx nx px qx amx bnx px qx相关计算：平衡常数：k。a的平衡转化率：(a)平100%。a的物质的量分数(或气体a的体积分数)：w(a)100%。v(

17、a)。混合气体的平均密度：混。注意：在求有关物理量时，一定注意是用“物质的量”还是用“物质的量浓度”代入计算。4(1)起始温度相同时，在图1所示的甲、乙两个容器中发生反应：2no2(g)n2o4(g)h”“”或“”)。(2)在密闭容器中，ccl4(g)h2(g)chcl3(g)hcl(g)达到平衡状态后，测得如下数据(假设不考虑副反应)。实验序号温度/(moll1)初始h2浓度/(moll1)ccl4的平衡转化率11100.81.2121101150%3100113实验1中，ccl4的转化率1 50%(填“大于”“小于”或“等于”)。实验2中，反应进行到10 h时达到平衡，在这10 h内，h2

18、的平均反应速率为 moll1min1。110 时，该反应的化学平衡常数的数值为 。实验3中，3的值 。a等于50% b大于50%c小于50% d依题所给信息无法判断解析(1)甲为绝热容器，反应2no2(g)n2o4(g)为放热反应，放出的热量对反应速率的影响较大，故14 s内no2的浓度迅速减小。甲容器中反应达到平衡状态时，no2浓度为0.02 moll1，由三段式知：2no2(g)n2o4(g)起始量/(moll1) 0.20变化量/(moll1)0.180.09平衡量/(moll1)0.020.09平衡常数k225(lmol1)。容积均为1 l的甲、乙两个容器，其中甲为绝热容器，乙为恒温容

19、器，起始温度相同时，分别充入0.2 mol的no2，发生反应：2no2(g)n2o4(g)hp乙。(2)实验1中，当h2的初始浓度为0.8 mol/l时，ccl4的转化率为50%，现增大h2的浓度为1.2 mol，平衡正向移动，ccl4的转化率增大，从而得出ccl4的转化率1大于50%；实验2中，ccl4(g)h2(g)chcl3(g)hcl(g)反应进行到10 h时达到平衡，h2的平均反应速率为0.000 83 moll1min1；110 时，该反应的化学平衡常数的数值为1；与实验2进行比较，可认为实验3是在实验2的基础上完成的，由于不知反应的焓变，所以无法确定降温平衡移动的方向。答案(1)

20、反应放热，体系的温度升高，反应速率加快225(2)大于0.000 831d在计算恒温恒压条件下的平衡常数k时，一定要注意气体物质的量变化引起的体积变化，确定平衡时容器的体积，进而明确各组分平衡浓度。命题点3平衡常数与速率常数的关系5升高温度，绝大多数的化学反应速率增大，但是2no(g)o2(g)2no2(g)的反应速率却随着温度的升高而减小。查阅资料知：2no(g)o2(g)2no2(g)的反应历程分两步：.2no(g)n2o2(g)(快)h10v1正k1正c2(no)v1逆k1逆c(n2o2).n2o2(g)o2(g)2no2(g)(慢)h263.1 kpa。(2)恒温恒容反应器，物质的量之

21、比等于压强之比，可用分压表示组分的物质的量。n2o5完全分解生成n2o4和o2，起始pn2o535.8 kpa，其完全分解时pn2o435.8 kpa，po217.9 kpa，设25 平衡时n2o4转化了x，则n2o4(g)2no2(g)平衡 35.8 kpax 2x358 kpax2x17.9 kpa63.1 kpa，解得x9.4 kpa。然后求pn2o4和pno2最后代入kp。答案(1)大于温度升高，体积不变，总压强提高；no2二聚为放热反应，温度升高，平衡左移，气体物质的量增加，总压强提高(2)13.4(1)25 时2no2(g)n2o4(g)的kp为 。(2)对于n2o4(g)2no2

22、(g)反应达到平衡时kp(35 ) kp(25 )(填“”“分压定律(1)分压定律：混合气体的总压等于相同温度下各组分气体的分压之和。p(a)p(b)p(c)p(d)p(2)气体的分压之比等于其物质的量之比：。(3)某气体的分压p(b)与总压之比等于其物质的量分数：(b)。1在2 l恒容密闭容器中充入4 mol co和4 mol no，发生反应2no(g)2co(g)n2(g)2co2(g)，平衡时，no的体积分数与温度()、压强(pa)的关系如图所示。(1)c点no的平衡转化率为 ；若c点在10 min达到平衡，则10 min内co的平均反应速率为 。(2)若起始容器内压强为p pa，则c点

23、时该反应的平衡常数kp (用平衡分压代替平衡浓度，分压总压物质的量分数)。(3)若在d点对反应容器升温的同时扩大体积使体系压强减小，重新达到的平衡状态可能是 (从图中a、b、c、e点选填)。解析(1)2no(g)2co(g)n2(g)2co2(g)起始量/mol 4 4 0 0转化量/mol 2x 2x x 2x平衡量/mol 42x 42x x 2x由题意：40%，解得：x0.5。(no)100%25%v(co) moll1min10.05 moll1min1。(2)起始压强为p pa，平衡时压强为pp，那么平衡时，no、co分压为：p，n2的分压为p，co2分压为p，kp。(3)d点反应还

24、未达到平衡，若不改变条件，平衡点为b，改变条件，相当于在b点的基础上平衡发生移动。升高温度，平衡逆向移动，减小压强，平衡逆向移动，no的体积分数增大。升温，降压，no的体积分数增大，ae符合。答案(1)25%0.05 moll1min1(2)(3)ae2(2020全国卷，t28(3)(4)已知so2(g)o2so3(g)h0。(1)将组成(物质的量分数)为2m%so2(g)、m%o2(g)和q%n2(g)的气体通入反应器，在温度t、压强p条件下进行反应。平衡时，若so2转化率为，则so3压强为 ，平衡常数kp (以分压表示，分压总压物质的量分数)。(2)研究表明，so2催化氧化的反应速率方程为

25、：vk (1n)式中：k为反应速率常数，随温度t升高而增大；为so2平衡转化率，为某时刻so2转化率，n为常数。在0.90时，将一系列温度下的k、值代入上述速率方程，得到vt曲线，如图(c)所示。图(c)曲线上v最大值所对应温度称为该下反应的最适宜温度tm。ttm后，v逐渐下降。原因是 。解析(1)设通入的so2、o2和n2共100 mol，利用三段式法进行计算：so2(g)o2(g)so3(g)起始量/mol 2m m 0转化量/mol 2m m 2m平衡量/mol 2m2m mm 2m平衡时气体的总物质的量为(3mqm) mol，则p(so2)p(2m2m)/(3mqm)，p(o2)p(m

26、m)/(3mqm)，p(so3)p2m/(3mqm)，因3mq100，kp，代入计算得kp。(2)升高温度，反应速率常数k增大，反应速率v提高，但降低使反应速率逐渐下降。ttm时，k增大对v的提高大于引起的降低；ttm后，k增大对v的提高小于引起的降低。答案(1)p(2)升高温度，k增大使v逐渐提高，但降低使v逐渐下降。ttm后，k增大对v的提高小于引起的降低真题验收1(2020江苏卷，t8)反应sicl4(g)2h2(g)si(s)4hcl(g)可用于纯硅的制备。下列有关该反应的说法正确的是 ()a该反应h0、s0，该反应为气体分子数增大的反应，s0，a项错误；反应的平衡常数为气态生成物浓度

27、的幂之积与气态反应物浓度的幂之积的比值，b项正确；c项未指明h2所处的状态，无法用22.4 lmol1计算h2的体积，c项错误；反应的h等于反应物的键能总和减去生成物的键能总和，d项错误。2(2020全国卷，t28)二氧化碳催化加氢合成乙烯是综合利用co2的热点研究领域。回答下列问题：(1)co2催化加氢生成乙烯和水的反应中，产物的物质的量之比n(c2h4)n(h2o) 。当反应达到平衡时，若增大压强，则n(c2h4) (填“变大”“变小”或“不变”)。(2)理论计算表明，原料初始组成n(co2)n(h2)13，在体系压强为0.1 mpa，反应达到平衡时，四种组分的物质的量分数x随温度t的变化

28、如图所示。图中，表示c2h4、co2变化的曲线分别是 、 。co2催化加氢合成c2h4反应的h 0(填“大于”或“小于”)。(3)根据图中点a(440 k,0.39)，计算该温度时反应的平衡常数kp (mpa)3(列出计算式。以分压表示，分压总压物质的量分数)。(4)二氧化碳催化加氢合成乙烯反应往往伴随副反应，生成c3h6、c3h8、c4h8等低碳烃。一定温度和压强条件下，为了提高反应速率和乙烯选择性，应当 。解析(1)由题意知二氧化碳与氢气反应生成乙烯和水，反应的化学方程式为2co26h2ch2=ch24h2o，n(c2h4)n(h2o)14；此反应为气体体积减小的反应，增大压强，平衡向气体

29、体积减小的方向(正反应方向)移动，n(c2h4)变大。(2)反应方程式中co2和h2的化学计量数之比为13，开始时加入的n(co2)n(h2)13，则平衡时n(co2)n(h2)也应为13，n(c2h4)n(h2o)应为14，由题图可知曲线a为h2，b为h2o，c为co2，d为c2h4，随温度升高，平衡时c2h4和h2o的物质的量分数逐渐减小，h2和co2的物质的量分数逐渐增加，说明升高温度平衡逆向移动，根据升高温度平衡向吸热的方向移动，知正反应方向为放热反应，h小于0。(3)在440 k时，氢气的物质的量分数为0.39，h2o的物质的量分数也为0.39，根据平衡时n(co2)n(h2)13，

30、知co2的物质的量分数为0.39/3，根据平衡时n(c2h4)n(h2o)14，知c2h4的物质的量分数为0.39/4，则p(h2)0.390.1 mpa，p(h2o)0.390.1 mpa，p(c2h4)0.39mpa，p(co2)0.39mpa，kp(mpa)3(mpa)3。(4)压强和温度一定，若要提高反应速率和乙烯的选择性，可采用选择合适催化剂等方法。答案(1)14变大(2)dc小于(3)或等(4)选择合适催化剂等3(2020山东学业水平等级考试，t18(2)探究ch3oh合成反应化学平衡的影响因素，有利于提高ch3oh的产率。以co2、h2为原料合成ch3oh涉及的主要反应如下： .

31、co2(g)3h2(g)ch3oh(g)h2o(g)h140.9 kjmol1.co(g)2h2(g)ch3oh(g)h290.4 kjmol1.co2(g)h2(g)co(g)h2o(g)h340.9 kjmol1一定条件下，向体积为v l的恒容密闭容器中通入1 mol co2和3 mol h2发生上述反应，达到平衡时，容器中ch3oh(g)为a mol，co为b mol，此时h2o(g)的浓度为 moll1(用含a、b、v的代数式表示，下同)，反应的平衡常数为 。解析由题给反应方程式可知，对于反应，每生成1 mol甲醇的同时生成1 mol水；对于反应，每生成1 mol一氧化碳的同时生成1 mol水；对于反应，每消耗1 mol一氧化碳的同时生成1 mol甲醇；由此可知，生成的水的物质的量等于生成的甲醇和一氧化碳的物质的量之和，即生成水的物质的量为(ab)mol，即水的浓度为moll1。由c原子个数守恒可知，平衡时混合气体中co2的物质的量为(1ab)mol，由h原子个数守恒可知，平衡时混合气体中h2的物质的量为32a(ab)mol，因此平衡常数k。答案4(2020全国卷，t28(1)天