化学反应的方向和限度

1、第二单元化学反应的方向和限度考点一考点一 化学反应进行的方向化学反应进行的方向【核心知识通关】【核心知识通关】1.1.自发过程自发过程: :(1)(1)含义含义: :在一定条件下在一定条件下, ,不需要借助光、电等外力作用不需要借助光、电等外力作用就能自动进行的过程。就能自动进行的过程。(2)(2)特点。特点。体系趋向于体系趋向于从从_能量状态转变为能量状态转变为_能量状态能量状态( (体体系对外部系对外部_或或_能量能量););在密闭条件下在密闭条件下, ,体系有从体系有从_序转变为序转变为_序的倾向性序的倾向性( (无序体系更加稳定无序体系更加稳定) )。高高低低做功做功放出放出有有无无2

2、.2.熵、熵变熵、熵变: :(1)(1)熵是量度熵是量度体系体系_程度的物理量程度的物理量, ,符号为符号为_。(2)(2)影响熵大小的因素。影响熵大小的因素。相同条件下相同条件下, ,物质不同熵不同。物质不同熵不同。同一物质同一物质:S(g)_S(l)_S(s):S(g)_S(l)_S(s)(3)(3)熵变熵变=_=_的总熵的总熵-_-_的总熵的总熵混乱混乱S S 生成物生成物反应物反应物3.3.化学反应方向的判据化学反应方向的判据: :(1)(1)焓判据焓判据: :放热过程中体系放热过程中体系能量能量_,_,H_0,_0,具有具有自发进行的倾向自发进行的倾向, ,但有些吸热反应也可以自发进

3、行但有些吸热反应也可以自发进行, ,故故只用焓变判断反应方向不全面。只用焓变判断反应方向不全面。(2)(2)熵判据熵判据: :体系的混乱度体系的混乱度_,_,即熵增即熵增,S0,0,反应有反应有自发进行的倾向自发进行的倾向, ,但有些熵减的过程也可能自发但有些熵减的过程也可能自发进行进行, ,故只用熵变来判断反应方向也不全面。故只用熵变来判断反应方向也不全面。降低降低 增大增大(3)(3)复合判据复合判据: :当当H0,00时时, ,反应一定能自发进行。反应一定能自发进行。当当H0,0,S00时时, ,反应一定不能自发进行。反应一定不能自发进行。当当H0,0,S00,0,S00时时, ,在高温

4、下反应能自发进行。在高温下反应能自发进行。【特别提醒】【特别提醒】(1)(1)反应能否自发进行反应能否自发进行, ,需要综合考虑焓变和熵变对反需要综合考虑焓变和熵变对反应的影响。应的影响。(2)(2)复合判据复合判据H-T-TS00的反应不一定能够实际发生。的反应不一定能够实际发生。(3)(3)自发反应的熵不一定增大自发反应的熵不一定增大, ,非自发反应的熵也不一非自发反应的熵也不一定减小。定减小。【高考模拟精练】【高考模拟精练】1.(20151.(2015天津高考改编题天津高考改编题) )下列说法不正确的下列说法不正确的是是( () )A.NaA.Na与与H H2 2O O的反应是熵增的放热

5、反应的反应是熵增的放热反应, ,该反应能自发进该反应能自发进行行B.B.某吸热反应能自发进行某吸热反应能自发进行, ,因此该反应是熵增反应因此该反应是熵增反应C.FeClC.FeCl3 3和和MnOMnO2 2均可加快均可加快H H2 2O O2 2分解分解, ,同等条件下二者对同等条件下二者对H H2 2O O2 2分解速率的改变相同分解速率的改变相同D.2NO(g)+2CO(g)=ND.2NO(g)+2CO(g)=N2 2(g)+2CO(g)+2CO2 2(g)(g)常温下能自发进常温下能自发进行行, ,说明该反应的说明该反应的H00,0,在反应中钠会熔化成一个闪在反应中钠会熔化成一个闪亮

6、的小球四处游动亮的小球四处游动, ,且发出嘶嘶的声音且发出嘶嘶的声音, ,此反应为放热此反应为放热反应反应, ,则则H0,0,故该反应能自发进行故该反应能自发进行, ,A A项正确项正确; ;H- -T TS00,0,吸热反吸热反应能自发进行应能自发进行, ,说明说明S0,B0,B项正确项正确; ; FeClFeCl3 3和和MnOMnO2 2均可作为催化剂加快均可作为催化剂加快H H2 2O O2 2分解分解, ,但同等条件但同等条件下二者对下二者对H H2 2O O2 2分解催化效果不相同分解催化效果不相同, ,故反应速率的改变故反应速率的改变不相同不相同,C,C项错误项错误; ;反应为气

7、体体积减小的反应反应为气体体积减小的反应,S0,0,若反应能自发进行若反应能自发进行, ,则反应的则反应的H0,D0,0,则则H0,0,正确正确; ;均能加快反应速率均能加快反应速率, ,正确正确, ,H= =(E(Ea a-E-Eb b)kJ)kJmolmol-1-1, ,正确。正确。【加固训练】【加固训练】1.(20161.(2016邯郸模拟邯郸模拟) )下列反应在任意温度下一定能自下列反应在任意温度下一定能自发进行的是发进行的是( () )A.2NaCl+2HA.2NaCl+2H2 2O 2NaOH+ClO 2NaOH+Cl2 2+H+H2 2B.NHB.NH3 3(g)+HCl(g)=

8、NH(g)+HCl(g)=NH4 4Cl(s)Cl(s)H000D.XD.X2 2Y Y2 2(s)=X(s)=X2 2(g)+Y(g)+Y2 2(g)(g)H00,0,S0,0,低温低温下不能自发进行下不能自发进行, ,故故A A错误错误; ;反应是放热反应反应是放热反应H0,0,S0,0,0,S0,0,低温下不能自发进行低温下不能自发进行, ,故故C C错误错误; ;反应反应是放热反应是放热反应H0,0,0,任意温度下能自发进行任意温度下能自发进行, ,故故D D正确。正确。2.2.氨的工业合成工艺的成熟推动了人类文明的进步氨的工业合成工艺的成熟推动了人类文明的进步, ,不少科技工作者为了

9、寻找廉价的氨的制备方法不少科技工作者为了寻找廉价的氨的制备方法, ,进行进行了前赴后继的探索性工作。请回答下列各题了前赴后继的探索性工作。请回答下列各题: :用氢气和氮气合成氨是一个可逆反应用氢气和氮气合成氨是一个可逆反应, ,化学方程式如化学方程式如下下:N:N2 2+3H+3H2 2 2NH 2NH3 3。已知。已知, ,在常温下在常温下,1 g H,1 g H2 2完全完全转化为转化为NHNH3 3, ,放出的热量为放出的热量为15.4 kJ15.4 kJ。(1)(1)请写出该反应的热化学方程式请写出该反应的热化学方程式_。(2)(2)如果一个反应的如果一个反应的H-T-TS0,0,则该

10、反应能够自发进则该反应能够自发进行。已知该反应的行。已知该反应的S=-198.2 Jmol=-198.2 Jmol-1-1KK-1-1。请判断。请判断上述氨气的合成反应在常温下上述氨气的合成反应在常温下_(_(填填“能能”或或“不能不能”) )自发进行。自发进行。【解析】【解析】H-T-TS=-92.4 kJmol=-92.4 kJmol-1-1-298 K-298 K(-0.198 2 kJmol(-0.198 2 kJmol-1-1KK-1-1)0,)0,0,下列说法下列说法正确的是正确的是( () )A.A.当氨气的体积分数不变时当氨气的体积分数不变时, ,该分解反应达到了平衡该分解反应

11、达到了平衡B.B.当氨气的物质的量浓度不变时当氨气的物质的量浓度不变时, ,该反应达到了平衡该反应达到了平衡C.C.如果如果v v正正(NH(NH3 3)=2v)=2v正正(CO(CO2 2) )时时, ,该反应达到了平衡该反应达到了平衡D.D.如果如果2v2v正正(NH(NH3 3)=v)=v逆逆(CO(CO2 2) )时时, ,该反应向正反应方向进行该反应向正反应方向进行=【解析】【解析】选选B B。因为。因为H H2 2NCOONHNCOONH4 4为固体为固体, ,反应为分解反应反应为分解反应, ,氨气和二氧化碳按照氨气和二氧化碳按照2121生成生成, ,反应过程中氨气的体积反应过程中

12、氨气的体积分数始终为分数始终为 , ,保持不变保持不变, ,不能说明反应达到平衡不能说明反应达到平衡, ,故故A A错误错误; ;当氨气的物质的量浓度不变时当氨气的物质的量浓度不变时, ,该反应达到了平该反应达到了平衡衡, ,故故B B正确正确; ;达到平衡时达到平衡时, ,正、逆反应速率相等正、逆反应速率相等,v,v正正(NH(NH3 3) )=2v=2v正正(CO(CO2 2),),只有正反应速率只有正反应速率, ,没有逆反应速率没有逆反应速率, ,不能说明不能说明23反应达到平衡反应达到平衡, ,故故C C错误错误; ;达到化学平衡状态时达到化学平衡状态时, ,不同物不同物质的正、逆反应

13、速率之比等于化学计量数之比质的正、逆反应速率之比等于化学计量数之比, ,当当v v正正(NH(NH3 3)v)v逆逆(CO(CO2 2)=21,)=21,即即v v正正(NH(NH3 3)=2v)=2v逆逆(CO(CO2 2) )时时, ,反反应达到平衡应达到平衡,2v,2v正正(NH(NH3 3)=v)=v逆逆(CO(CO2 2) )时时, ,说明说明v v逆逆vv正正, ,该反应该反应向逆反应方向进行向逆反应方向进行, ,故故D D错误。错误。3.(20163.(2016梅州模拟梅州模拟) )研究研究NONO2 2、SOSO2 2、COCO等大气污染气等大气污染气体的处理具有重要意义。反应

14、体的处理具有重要意义。反应NONO2 2(g)+SO(g)+SO2 2(g) (g) SOSO3 3(g)+NO(g),(g)+NO(g),在一定条件下在一定条件下, ,将将NONO2 2与与SOSO2 2以体积比以体积比112 2置于密闭容器中发生上述反应置于密闭容器中发生上述反应, ,下列能说明反应达下列能说明反应达到平衡状态的是到平衡状态的是( () )A.A.体系压强保持不变体系压强保持不变B.B.混合气体颜色保持不变混合气体颜色保持不变C.SOC.SO3 3和和NONO的体积比保持不变的体积比保持不变D.D.每消耗每消耗1 mol SO1 mol SO3 3的同时生成的同时生成1 m

15、ol NO1 mol NO2 2【解析】【解析】选选B B。该反应前后气体分子总数不变。该反应前后气体分子总数不变, ,因此压因此压强保持不变不能作为平衡的标志强保持不变不能作为平衡的标志,A,A错错; ;混合气体颜色不混合气体颜色不变变, ,则则NONO2 2浓度保持不变浓度保持不变, ,可以作为平衡的标志可以作为平衡的标志,B,B对对; ;无无论何种状态论何种状态,SO,SO3 3、NONO的体积比始终为的体积比始终为11,11,不能作为平不能作为平衡的标志衡的标志,C,C错错; ;每消耗每消耗1 mol SO1 mol SO3 3的同时生成的同时生成1 mol NO1 mol NO2 2

16、, ,是同方向的反应是同方向的反应, ,不能作为平衡的标志不能作为平衡的标志,D,D错。错。4.(20164.(2016保定模拟保定模拟) )自然界的矿物、岩石的成因和变自然界的矿物、岩石的成因和变化受到许多条件的影响。地壳内每加深化受到许多条件的影响。地壳内每加深1 km,1 km,压强增压强增大约大约25 00025 00030 000 kPa30 000 kPa。在地壳内。在地壳内SiOSiO2 2和和HFHF存在以存在以下平衡下平衡:SiO:SiO2 2(s)+4HF(g) SiF(s)+4HF(g) SiF4 4(g)+2H(g)+2H2 2O(g)O(g)H=-148.9 kJmo

17、l=-148.9 kJmol-1-1。(1)(1)在地壳深处容易有在地壳深处容易有_气体逸出气体逸出, ,在地壳浅处在地壳浅处容易有容易有_沉积。沉积。(2)(2)如果上述反应在体积不变的密闭容器中发生如果上述反应在体积不变的密闭容器中发生, ,当达当达到平衡时到平衡时, ,下列说法正确的是下列说法正确的是_。a.2va.2v正正(HF)=v(HF)=v逆逆(H(H2 2O)O)b.v(Hb.v(H2 2O)=2v(SiFO)=2v(SiF4 4) )c.SiOc.SiO2 2的质量保持不变的质量保持不变d.d.反应物不再转化为生成物反应物不再转化为生成物(3)(3)若反应的容器容积为若反应的

18、容器容积为2.0 L,2.0 L,反应时间为反应时间为8.0 min,8.0 min,容容器内气体的密度增大了器内气体的密度增大了0.12 gL0.12 gL-1-1, ,在这段时间内在这段时间内HFHF的平均反应速率为的平均反应速率为_。【解析】【解析】(1)SiO(1)SiO2 2(s)+4HF(g) SiF(s)+4HF(g) SiF4 4(g)+2H(g)+2H2 2O(g)O(g)H=-148.9 kJmol=-148.9 kJmol-1-1, ,该反应正向为气体体积减小的该反应正向为气体体积减小的反应反应, ,增大压强增大压强, ,平衡向右移动平衡向右移动, ,有有SiFSiF4

19、4(g)(g)逸出逸出,H,H2 2O(g)O(g)凝结为水凝结为水, ,减小压强有减小压强有SiOSiO2 2沉淀析出沉淀析出; ;故在地壳深处容故在地壳深处容易有易有SiFSiF4 4、H H2 2O O气体逸出气体逸出, ,在地壳浅处容易有在地壳浅处容易有SiOSiO2 2沉积。沉积。 (2)(2)建立平衡的标志有建立平衡的标志有: :正反应速率正反应速率= =逆反应速率、各物逆反应速率、各物质的浓度保持不变质的浓度保持不变;v;v正正(HF)=2v(HF)=2v逆逆(H(H2 2O)O)、v v正正(H(H2 2O)=2vO)=2v逆逆(SiF(SiF4 4) )、混合气体的密度保持不

20、变、各组分的质量保、混合气体的密度保持不变、各组分的质量保持不变均达到平衡持不变均达到平衡, ,所以所以c c正确。正确。(3)(3)由容积为由容积为2.0 L,2.0 L,反应时间为反应时间为8.0 min,8.0 min,容器内气体的密度增大了容器内气体的密度增大了0.12 gL0.12 gL-1-1, ,则增加的质量为则增加的质量为2.0 L2.0 L0.12 gL0.12 gL-1-1=0.24 g,=0.24 g,即固体质量减小即固体质量减小0.24 g,0.24 g,则参加反应的则参加反应的m(SiOm(SiO2 2)=)=0.24 g,0.24 g,其物质的量为其物质的量为0.0

21、04 mol,0.004 mol,根据方程式根据方程式SiOSiO2 2+4HF +4HF SiF SiF4 4+2H+2H2 2O O可知参加反应的可知参加反应的HFHF的物质的量为的物质的量为0.016 mol,v(HF)= =0.016 mol,v(HF)= =0.001 0 molL0.001 0 molL-1-1minmin-1-1。0.016 mol2 L 8 min答案答案: :(1)SiF(1)SiF4 4、H H2 2O OSiOSiO2 2(2)c(2)c(3)0.001 0 molL(3)0.001 0 molL-1-1minmin-1-1【加固训练】【加固训练】1.(2

22、0161.(2016福州模拟福州模拟) )合成氨反应的平衡状态是指下列合成氨反应的平衡状态是指下列情况中的情况中的( () )A.A.氢气的消耗速率与氨生成的速率之比为氢气的消耗速率与氨生成的速率之比为3232B.B.体积不变时体积不变时, ,混合气体的密度不再改变混合气体的密度不再改变C.C.氮气的生成速率与氨的生成速率之比为氮气的生成速率与氨的生成速率之比为1212D.D.容器内物质的总质量不变容器内物质的总质量不变【解析】【解析】选选C C。当化学反应达到平衡状态时。当化学反应达到平衡状态时, ,正、逆反正、逆反应速率相等应速率相等, ,各物质的浓度不再发生变化各物质的浓度不再发生变化,

23、 ,由此衍生的由此衍生的一些物理量不变一些物理量不变, ,以此解答该题。无论该反应是否达到以此解答该题。无论该反应是否达到平衡状态平衡状态, ,都存在氢气的消耗速率与氨气的生成速率之都存在氢气的消耗速率与氨气的生成速率之比为比为32,32,所以不能据此判断该反应是否达到平衡状态所以不能据此判断该反应是否达到平衡状态, ,故故A A错误错误; ;体积不变体积不变, ,混合气体的质量不变混合气体的质量不变, ,则无论该反则无论该反应是否达到平衡状态应是否达到平衡状态, ,混合气体的密度都不变混合气体的密度都不变, , 所以不能据此判断该反应是否达到平衡状态所以不能据此判断该反应是否达到平衡状态,

24、,故故B B错误错误; ;当该反应达到平衡状态时当该反应达到平衡状态时, ,氮气的生成速率和氨气的生氮气的生成速率和氨气的生成速率之比为其化学计量数之比成速率之比为其化学计量数之比, ,所以能据此判断该反所以能据此判断该反应是否达到平衡状态应是否达到平衡状态, ,故故C C正确正确; ;根据质量守恒定律知根据质量守恒定律知, ,无论该反应是否达到平衡状态无论该反应是否达到平衡状态, ,容器内物质的总质量始容器内物质的总质量始终不变终不变, ,所以不能据此判断该反应是否达到平衡状态所以不能据此判断该反应是否达到平衡状态, ,故故D D错误。错误。2.1002.100时时, ,将将1 mol CH

25、1 mol CH4 4和和2 mol H2 mol H2 2O O通入容积为通入容积为1 L1 L的定容密闭容器中发生反应的定容密闭容器中发生反应CHCH4 4(g)+H(g)+H2 2O(g) CO(g)O(g) CO(g)+3H+3H2 2(g),(g),能说明该反应已经达到平衡状态的是能说明该反应已经达到平衡状态的是( () )A.A.容器的压强恒定容器的压强恒定B.B.容器内气体密度恒定容器内气体密度恒定C.vC.v正正(CH(CH4 4)=3v)=3v逆逆(H(H2 2) )D.D.单位时间内消耗单位时间内消耗0.1 mol CH0.1 mol CH4 4同时生成同时生成0.3 mo

26、l H0.3 mol H2 2高温高温=【解析】【解析】选选A A。CHCH4 4与与H H2 2O O的反应方程式为气体体积变化的反应方程式为气体体积变化的反应的反应, ,当容器内的压强恒定时当容器内的压强恒定时, ,说明反应达到平衡说明反应达到平衡, ,A A正确正确; ;根据质量守恒定律知气体的质量始终不变根据质量守恒定律知气体的质量始终不变, ,容器容器体积也不变体积也不变, ,所以气体密度始终不变所以气体密度始终不变, ,无法根据密度不无法根据密度不变判断反应达到平衡变判断反应达到平衡,B,B错误错误; ;根据化学计量数之比根据化学计量数之比= =反反应速率之比有应速率之比有3v3v

27、正正(CH(CH4 4)=v)=v正正(H(H2 2),),达到平衡时达到平衡时v v正正(H(H2 2)=)=v v逆逆(H(H2 2),),则则3v3v正正(CH(CH4 4)=v)=v逆逆(H(H2 2),),所以所以C C中中v v正正(CH(CH4 4)=3v)=3v逆逆(H(H2 2) )时时, ,不是平衡状态不是平衡状态,C,C错误错误; ;单位时间内消耗单位时间内消耗0.1 mol CH0.1 mol CH4 4同时生成同时生成0.3 mol H0.3 mol H2 2都是正反应都是正反应, ,不能据此判断平衡建不能据此判断平衡建立立,D,D错误。错误。3.CO3.CO2 2是

28、引起是引起“温室效应温室效应”的主要物质的主要物质, ,节能减排节能减排, ,高效高效利用化石能源利用化石能源, ,控制控制COCO2 2排放排放, ,探索探索COCO2 2的循环利用是保的循环利用是保护环境、促进经济可持续发展的重要举措。在一定温护环境、促进经济可持续发展的重要举措。在一定温度下度下, ,向向2 L2 L固定容积的密闭容器中通入固定容积的密闭容器中通入2 mol CO2 mol CO2 2、3 mol H3 mol H2 2, ,发生反应为发生反应为COCO2 2(g)+3H(g)+3H2 2(g) CH(g) CH3 3OH(g)+OH(g)+H H2 2O(g) O(g)

29、 H=-490 kJmol=-490 kJmol-1-1。测得测得COCO2 2(g)(g)和和CHCH3 3OH(g)OH(g)的浓度随时间变化如图所示。的浓度随时间变化如图所示。(1)(1)能说明该反应已达到平衡状态的是能说明该反应已达到平衡状态的是_。A.COA.CO2 2(g)(g)体积分数在混合气体中保持不变体积分数在混合气体中保持不变B.B.单位时间内有单位时间内有1.2 mol HH1.2 mol HH断裂断裂, ,同时有同时有0.8 mol 0.8 mol OHOH键生成键生成C.C.混合气体的密度不随时间变化混合气体的密度不随时间变化D.D.当体系中当体系中c(Hc(H2 2

30、O)c(CHO)c(CH3 3OH)=11,OH)=11,且保持不变且保持不变(2)(2)下列措施能使下列措施能使 增大的是增大的是_。A.A.升高温度升高温度B.B.恒温恒容充入恒温恒容充入He(g)He(g)C.C.使使H H2 2O(g)O(g)变成变成H H2 2O(l)O(l)D.D.恒温恒容下恒温恒容下, ,再充入再充入2 mol CO2 mol CO2 2、3 mol H3 mol H2 232n(CH OH)n(CO )(3)(3)计算该温度下此反应的平衡常数计算该温度下此反应的平衡常数K=_;=_;若使若使K=1,=1,应采取的措施是应采取的措施是_。A.A.增大压强增大压强

31、B.B.恒压加入一定量恒压加入一定量H H2 2C.C.恒容通入恒容通入COCO2 2 D. D.降低温度降低温度E.E.升高温度升高温度【解析】【解析】(1)A(1)A项项,CO,CO2 2体积分数不变一定是平衡标志体积分数不变一定是平衡标志;B;B项项, ,所述化学键断裂与生成都指正向反应所述化学键断裂与生成都指正向反应, ,不能反映出不能反映出正逆反应速率相等正逆反应速率相等, ,所以不能作为平衡标志所以不能作为平衡标志;C;C项项, ,反应反应过程中密度一直不变过程中密度一直不变, ,所以密度不能作为该反应的平衡所以密度不能作为该反应的平衡标志标志;D;D项项, ,反应过程中两生成物浓

32、度比一直为反应过程中两生成物浓度比一直为1 11,1,不不能作为平衡标志。能作为平衡标志。(2)A(2)A项项, ,由于该反应放热由于该反应放热, ,升高温度平衡逆向移动升高温度平衡逆向移动, ,比值比值变小变小;B;B项项, ,恒温、恒容充入稀有气体恒温、恒容充入稀有气体, ,平衡不移动平衡不移动, ,比值比值不变化不变化;C;C项项, ,使水变成液态使水变成液态, ,平衡正向移动平衡正向移动, ,比值变大比值变大;D;D项项, ,再按原比例投料再按原比例投料, ,相当于增大压强相当于增大压强, ,反应更有利于正反应更有利于正向进行向进行, ,所以平衡时比值变大。所以平衡时比值变大。(3)(

33、3)根据图中数据根据图中数据, ,可分析出平衡时可分析出平衡时c(COc(CO2 2)=)=0.75 molL0.75 molL-1-1、c(Hc(H2 2)=0.75 molL)=0.75 molL-1-1、c(CHc(CH3 3OH)=0.25 molLOH)=0.25 molL-1-1、c(Hc(H2 2O)=0.25 molLO)=0.25 molL-1-1, ,则可求出平衡常数则可求出平衡常数K=16/81=16/81。若使。若使K=1=1即增大平衡即增大平衡常数常数, ,只能改变温度只能改变温度, ,该反应是放热反应该反应是放热反应, ,降温平衡常降温平衡常数会变大数会变大, ,故

34、选故选D D项。项。答案答案: :(1)A(1)A(2)C(2)C、D D(3)0.20(3)0.20(或或 ) )D D1681考点三考点三 化学平衡常数化学平衡常数【核心知识通关】【核心知识通关】1.1.概念概念: :在一定温度下在一定温度下, ,一个一个可逆反应达到可逆反应达到_时时, ,生成物生成物_与反应物与反应物_的比值是的比值是一个常数一个常数, ,用符号用符号_表示。表示。化学平衡状态化学平衡状态浓度幂之积浓度幂之积浓度幂之积浓度幂之积K2.2.表达式表达式: :对于一般的可逆反应对于一般的可逆反应mA(g)+nB(g) pC(g)+qD(g),mA(g)+nB(g) pC(g

35、)+qD(g),在一定温度下达到平衡时在一定温度下达到平衡时, ,K=_=_。3.3.意义意义: :利用平衡常数可以判断、比较可逆反应进行的程度。利用平衡常数可以判断、比较可逆反应进行的程度。K值越大值越大, ,正反应进行的程度越大正反应进行的程度越大, ,反应物的转化率反应物的转化率_。反之。反之, ,反应物的转化率越小。反应物的转化率越小。越大越大pqmnc (C) c (D)c (A) c (B)4.4.影响因素影响因素: :(1)(1)内因内因: :反应物本身的性质。反应物本身的性质。(2)(2)外因外因: :只只受受_影响影响, ,与浓度与浓度、压强、催化剂等外、压强、催化剂等外界因

36、素无关。界因素无关。温度温度5.5.实例实例: :对于对于N N2 2+3H+3H2 2 2NH 2NH3 3K1 12NH2NH3 3 N N2 2+3H+3H2 2K2 2NHNH3 3 N N2 2+ H+ H2 2K3 31232(1)(1)写出写出K1 1、K2 2的表达式的表达式:_:_、_。(2)(2)K2 2与与K1 1的关系式的关系式:_;:_;K2 2与与K3 3的关系式的关系式:_:_。231322c (NH )c(N ) c (H )K322223c (H ) c(N )c (NH )K211KK22332()或KKKK【特别提醒】【特别提醒】(1)(1)计算平衡常数利

37、用的是物质的平衡浓度计算平衡常数利用的是物质的平衡浓度, ,而不是而不是任意时刻浓度任意时刻浓度, ,也不能用物质的量。也不能用物质的量。(2)(2)固体和纯液体的浓度视为恒定常数固体和纯液体的浓度视为恒定常数, ,不出现在平不出现在平衡常数表达式中。如衡常数表达式中。如C(s)+HC(s)+H2 2O(g) CO(g)+HO(g) CO(g)+H2 2(g)(g)达到平衡后的达到平衡后的K= = 22c(CO) c Hc H O。(3)(3)催化剂能加快化学反应速率催化剂能加快化学反应速率, ,但对化学平衡无影响但对化学平衡无影响, ,也不会改变平衡常数的大小。也不会改变平衡常数的大小。(4

38、)(4)一般一般K10105 5时时, ,认为该反应基本进行完全认为该反应基本进行完全; ;K10=4K=2.6,=2.6,故反应向逆反应方向移动。故反应向逆反应方向移动。1121122c COc H O4 mol L4 mol Lc COc H2 mol L2 mol L答案答案: :(1)(1) (2)(2)吸热吸热(3)700(3)700(4)(4)等于等于(5)(5)不不(6)(6)逆反应方向逆反应方向222c COc H Oc COc H考向考向2:2:化学平衡常数的计算化学平衡常数的计算(2014(2014四川高考四川高考) )在在10 L10 L恒容密闭容器中充入恒容密闭容器中充

39、入X(g)X(g)和和Y(g),Y(g),发生反应发生反应X(g)+Y(g) M(g)+N(g),X(g)+Y(g) M(g)+N(g),所得实验所得实验数据如下表数据如下表: :实验实验编号编号温度温度/起始时物质的量起始时物质的量/mol/mol平衡时物质的量平衡时物质的量/mol/moln(X)n(X)n(Y)n(Y)n(M)n(M)7007000.400.400.100.100.0900.0908008000.100.100.400.400.0800.0808008000.200.200.300.30a a9009000.100.100.150.15b b下列说法正确的是下列说法正确的

40、是( () )A.A.实验实验中中, ,若若5 min5 min时测得时测得n(M)=0.050 mol,n(M)=0.050 mol,则则0 0至至5 min5 min时间内时间内, ,用用N N表示的平均反应速率表示的平均反应速率v(N)=v(N)=1.01.01010-2-2molLmolL-1-1minmin-1-1B.B.实验实验中中, ,该反应的平衡常数该反应的平衡常数K=2.0=2.0C.C.实验实验中中, ,达到平衡时达到平衡时,X,X的转化率为的转化率为60%60%D.D.实验实验中中, ,达到平衡时达到平衡时,b0.060,b0.060【解析】【解析】选选C C。实验。实验

41、中中, ,若若5 min5 min时测得时测得n(M)=n(M)=0.050 mol,0.050 mol,浓度是浓度是0.005 0 molL0.005 0 molL-1-1, ,则根据反则根据反应的化学方程式可知应的化学方程式可知, ,同时生成同时生成N N的浓度也是的浓度也是0.005 0 molL0.005 0 molL-1-1, ,因此因此0 0至至5 min5 min时间内时间内, ,用用N N表示的表示的平均反应速率为平均反应速率为v(N)=1.0v(N)=1.01010-3-3molLmolL-1-1minmin-1-1,A,A错错误误; ;实验实验中中, ,平衡时平衡时M M和

42、和N N的浓度都是的浓度都是0.008 0 molL0.008 0 molL-1-1, ,消耗消耗X X与与Y Y的浓度均是的浓度均是0.008 0 molL0.008 0 molL-1-1, , 平衡时平衡时X X和和Y Y的浓度分别为的浓度分别为0.002 molL0.002 molL-1-1和和0.032 molL0.032 molL-1-1, ,该反应的平衡常数该反应的平衡常数K=1,B=1,B错误错误; ;根据化学反应方程式可知根据化学反应方程式可知, ,如果如果X X的转化率为的转化率为60%,60%,则则X(g)+Y(g) M(g)X(g)+Y(g) M(g)+N(g)+N(g)

43、起始浓度起始浓度(molL(molL-1-1) )0.0200.020 0.030 0.030 0 0 0 0转化浓度转化浓度(molL(molL-1-1) )0.0120.012 0.012 0.0120.0120.012 0.012 0.012平衡浓度平衡浓度(molL(molL-1-1) )0.0080.008 0.018 0.012 0.018 0.012 0.012 0.012温度不变温度不变, ,平衡常数不变平衡常数不变, ,则则K= =1,= =1,即达到即达到平衡状态平衡状态, ,因此最终平衡时因此最终平衡时X X的转化率为的转化率为60%,C60%,C正确正确; ;70070

44、0时时, , X(g)+Y(g) M(g)+X(g)+Y(g) M(g)+N(g)N(g)起始浓度起始浓度(molL(molL-1-1) )0.0400.040 0.010 0.0100 0 0 0转化浓度转化浓度(molL(molL-1-1) )0.0090.009 0.009 0.0090.0090.009 0.009 0.009平衡浓度平衡浓度(molL(molL-1-1) )0.0310.031 0.001 0.0010.009 0.0090.009 0.0090.012 0.0120.008 0.018该温度下平衡常数该温度下平衡常数K= =2.61,= =2.61,这说明温度这说明

45、温度升高升高, ,平衡常数减小平衡常数减小, ,即平衡逆向移动即平衡逆向移动, ,因此正反应为放因此正反应为放热反应热反应, ,若容器若容器中的温度也是中的温度也是800,800,由于反应前后气由于反应前后气体分子数不变体分子数不变, ,则与则与相比相比, ,是等效平衡是等效平衡, ,因此最终平因此最终平衡时衡时M M的物质的量的物质的量b=0.5a=0.060,b=0.5a=0.060,当温度升高到当温度升高到900900时时, ,平衡向逆反应方向移动平衡向逆反应方向移动, ,因此因此b0.060,Db K3 3 K2 2: :NHNH3 3+H+H+ + N ( N (平衡常数平衡常数为为

46、K1 1););AgAg+ +Cl+Cl- - AgCl( AgCl(平衡常数为平衡常数为K2 2););AgAg+ +2NH+2NH3 3 Ag(NH Ag(NH3 3) () (平衡常数为平衡常数为K3 3) )。据此所做以下推测合。据此所做以下推测合理的是理的是( () )4HA.A.氯化银可溶于氨水氯化银可溶于氨水B.B.银氨溶液中加入少量氯化钠有白色沉淀银氨溶液中加入少量氯化钠有白色沉淀C.C.银氨溶液中加入盐酸无明显现象银氨溶液中加入盐酸无明显现象D.D.银氨溶液可在酸性条件下稳定存在银氨溶液可在酸性条件下稳定存在【解析】【解析】选选A A。根据。根据K3 3 K2 2, ,说明说

47、明AgAg+ +2NH+2NH3 3 Ag(NH Ag(NH3 3) )2 2 + +容易发生容易发生,Ag,Ag+ +Cl+Cl- - AgClAgCl不容易发生不容易发生, ,即氯化银能溶即氯化银能溶于氨水于氨水, ,银氨溶液中加入少量氯化钠银氨溶液中加入少量氯化钠, ,没有白色沉淀没有白色沉淀, ,故故A A正确正确,B,B错误错误; ;K1 1最大最大, ,所以所以NHNH3 3+H+H+ + 容易发生容易发生, ,反反应后溶液中有较多的应后溶液中有较多的AgAg+ +,Ag,Ag+ +与与ClCl- -反应生成反应生成AgClAgCl白色沉白色沉淀淀, ,所以银氨溶液在酸性条件下不能

48、稳定存在所以银氨溶液在酸性条件下不能稳定存在, ,故故C C、D D错错误。误。4NH+3.(20163.(2016福州模拟福州模拟) )已知已知: :反应反应Fe(s)+COFe(s)+CO2 2(g) (g) FeO(s)+CO(g)FeO(s)+CO(g)的平衡常数为的平衡常数为K1 1, ,反应反应Fe(s)+HFe(s)+H2 2O(g) O(g) FeO(s)+HFeO(s)+H2 2(g)(g)的平衡常数为的平衡常数为K2 2, ,不同温度下不同温度下K1 1、K2 2的值的值如表所示如表所示: :温度温度K1 1K2 2973 K973 K1.471.472.382.381 1

49、73 K1 173 K2.152.151.671.67(1)(1)从表中数据可以推断从表中数据可以推断: :反应反应是是_(_(填填“吸吸”或或“放放”) )热反应。热反应。(2)(2)现有反应现有反应COCO2 2(g)+H(g)+H2 2(g) CO(g)+H(g) CO(g)+H2 2O(g),O(g),写出该写出该反应的平衡常数反应的平衡常数K3 3的表达式的表达式:_:_。(3)(3)根据反应根据反应与与, ,可推导出可推导出K1 1、K2 2与与K3 3之间的关系之间的关系式。据此关系式及表中数据式。据此关系式及表中数据, ,也能推断出反应也能推断出反应是是_(_(填填“吸热吸热”

50、或或“放热放热”) )反应。欲使反应反应。欲使反应在一定条件下建立的平衡向正反应方向移动在一定条件下建立的平衡向正反应方向移动, ,可采可采用的措施有用的措施有_(_(填序号填序号) )。A.A.缩小反应容器容积缩小反应容器容积B.B.扩大反应容器容积扩大反应容器容积C.C.降低温度降低温度D.D.升高温度升高温度E.E.使用合适的催化剂使用合适的催化剂F.F.减少减少COCO的量的量【解析】【解析】(1)(1)反应反应的平衡常数随温度的升高而增大的平衡常数随温度的升高而增大, ,说明温度升高说明温度升高, ,平衡正向移动平衡正向移动, ,反应反应的正反应为吸热的正反应为吸热反应。反应。(2)

51、(2)K1 1= ,= ,K2 2= ,= ,故故K3 3= = 2c COc CO22c Hc H O12。KK(3)973 K(3)973 K时时, ,K3 3= 0.62,= 0.62,而而1 173 K1 173 K时时, ,K3 3= = 1.29, 1.29,反应反应的平衡常数随温度升高而增大的平衡常数随温度升高而增大, ,故反应故反应的正反应为吸热反应。升高温度的正反应为吸热反应。升高温度, ,可使平衡正可使平衡正向移动向移动; ;由于该反应前后气体分子数不变由于该反应前后气体分子数不变, ,故改变容器故改变容器容积容积, ,不能使平衡发生移动不能使平衡发生移动; ;使用催化剂不

52、能使平衡发使用催化剂不能使平衡发生移动生移动; ;减少生成物的量减少生成物的量, ,能使平衡正向移动。能使平衡正向移动。121.472.38KK122.151.67KK答案答案: :(1)(1)吸吸 (2)(2)K3 3= = 或或K3 3= =(3)(3)吸热吸热D D、F F12KK 222c CO c H Oc COc H4.(20134.(2013海南高考海南高考) )反应反应A(g) B(g)+C(g)A(g) B(g)+C(g)在容在容积为积为1.0 L1.0 L的密闭容器中进行的密闭容器中进行,A,A的初始浓度为的初始浓度为0.050 molL0.050 molL-1-1。温度。

53、温度T T1 1和和T T2 2下下A A的浓度与时间关系的浓度与时间关系如图所示。回答下列问题如图所示。回答下列问题: :(1)(1)上述反应的温度上述反应的温度T T1 1_T_T2 2, ,平衡常数平衡常数K(T(T1 1) )_K(T(T2 2) )。( (填填“大于大于”“”“小于小于”或或“等于等于”) )(2)(2)若温度若温度T T2 2时时,5 min,5 min后反应达到平衡后反应达到平衡,A,A的转化率为的转化率为70%,70%,则则: :平衡时体系总的物质的量为平衡时体系总的物质的量为_。反应的平衡常数反应的平衡常数K=_=_。反应在反应在0 05 min5 min区间

54、的平均反应速率区间的平均反应速率v(A)=_v(A)=_。【解析】【解析】(1)(1)温度越高反应速率越快温度越高反应速率越快, ,到达平衡的时间到达平衡的时间越短越短, ,根据图象可知根据图象可知T T1 1小于小于T T2 2。由图象看出温度越高。由图象看出温度越高, ,到达平衡时到达平衡时c(A)c(A)越小越小, ,说明升高温度平衡向着正反应方说明升高温度平衡向着正反应方向移动向移动, ,即正反应为吸热反应即正反应为吸热反应, ,K(T(T1 1) )小于小于K(T(T2 2) )。(2) A(g)(2) A(g)B(g)B(g)+ +C(g)C(g)初始初始浓度浓度0.050 mol

55、L0.050 molL-1-1 0 0 0 0改变量改变量0.0500.05070% molL70% molL-1-1 0.050 0.05070% molL70% molL-1-1 0.050 0.05070% molL70% molL-1-1平衡平衡浓度浓度0.015 molL0.015 molL-1-1 0.035 molL 0.035 molL-1-1 0.035 molL 0.035 molL-1-1平衡时体系总的物质的量为平衡时体系总的物质的量为(0.015+0.035+0.035)molL(0.015+0.035+0.035)molL-1-11.0 L=0.085 mol1.0

56、L=0.085 mol。反应的平衡常数反应的平衡常数K= 0.082= 0.082。v(A)= v(A)= =0.007 molL=0.007 molL-1-1minmin-1-1。0.035 0.0350.01510.050 70%mol L5 min答案答案: :(1)(1)小于小于小于小于(2)(2)0.085 mol0.085 mol0.0820.0820.007 molL0.007 molL-1-1minmin-1-1【加固训练】【加固训练】1.1.已知下列反应的平衡常数已知下列反应的平衡常数: :H H2 2(g)+S(s) H(g)+S(s) H2 2S(g),S(g),K1 1

57、; ;S(s)+OS(s)+O2 2(g) SO(g) SO2 2(g),(g),K2 2; ;则反应则反应H H2 2(g)+SO(g)+SO2 2(g) O(g) O2 2(g)+H(g)+H2 2S(g)S(g)的平衡常数的平衡常数是是( () )A.A.K1 1+ +K2 2B.B.K1 1- -K2 2 C. C.K1 1K2 2 D. D.12KK【解析】【解析】选选D D。按先后顺序对反应式进行编号。按先后顺序对反应式进行编号, ,依次为依次为, ,由于所求的反应式由于所求的反应式可用反应式可用反应式- -反应式反应式得到得到, ,故由化学平衡常数的意义知故由化学平衡常数的意义知

58、, ,K3 3= = 。12KK2.(20162.(2016福州模拟福州模拟) )已知反应已知反应:CO(g)+CuO(s) :CO(g)+CuO(s) COCO2 2(g)+Cu(s)(g)+Cu(s)和反应和反应:H:H2 2(g)+CuO(s) Cu(s)+(g)+CuO(s) Cu(s)+H H2 2O(g)O(g)在相同温度下的平衡常数分别为在相同温度下的平衡常数分别为K1 1和和K2 2, ,该温该温度下反应度下反应:CO(g)+H:CO(g)+H2 2O(g) COO(g) CO2 2(g)+H(g)+H2 2(g)(g)的平衡的平衡常数为常数为K。则下列说法正确的是。则下列说法正确的是( () )A.A.反应反应的平衡常数的平衡常数K1 1= =B.B.反应反应的平衡常数的平衡常数K= =C.