2023高三化学一轮复习专题7第2单元化学反应的方向和限度教师用书苏教版

PAGEPAGE2第二单元化学反响的方向和限度考纲定位考情播报1.了解化学反响的可逆性和反响进行的方向。2.了解化学平衡建立的过程。3.了解化学平衡常数的含义，能够利用化学平衡常数进行相关计算。2022·全国甲卷T27(1)(2)/全国乙卷T27(2)/全国丙卷T27(2)(3)2022·全国卷ⅠT28(4)/全国卷ⅡT27(2)2022·全国卷ⅠT28(3)/全国卷ⅡT26(1)(2)2022·全国卷ⅡT28(2)(3)2022·全国卷T27(4)考点1|化学反响进行的方向[根底知识自查]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，体系有趋向于混乱度增大的倾向性(混乱度越大越稳定)。2．自发反响在一定温度和压强下无需外界帮助就能自动进行的反响称为自发反响。3．判断化学反响方向的依据(1)焓判断依据研究说明，对于化学反响而言，绝大多数放热反响都能自发进行，且反响放出的热量越多，体系能量降低得也越多，反响越完全。可见，反响的焓变是制约化学反响能否自发进行的因素之一。(2)熵判断依据①研究说明，除了热效应外，决定化学反响能否自发进行的另一个因素是体系的混乱度。大多数自发反响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响前后体系熵的变化，用ΔS表示，化学反响的ΔS越大，越有利于反响自发进行。[应用体验]1．(1)ΔH________0，ΔS________0的反响任何温度下都能自发进行；(2)ΔH________0，ΔS________0的反响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，________对反响的方向起决定性作用。当ΔH<0，ΔS<0时________下反响能自发进行；当ΔH>0，ΔS>0时，________下反响能自发进行。[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<0ΔS>0[考点多维探究]角度1化学反响方向的判断1．实验证明，多数能自发进行的反响都是放热反响。对此说法的理解正确的选项是()【导学号：37742189】A．所有的放热反响都是自发进行的B．所有的自发反响都是放热的C．焓变是影响反响是否具有自发性的一种重要因素D．焓变是决定反响是否具有自发性的唯一判据[答案]C2．以下反响中，熵显著增加的反响是()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响为熵增的反响。]3．以下反响过程中，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)的放热反响(ΔH<0)；C是熵减的放热反响；D是放热反响(ΔH<0)。]4．：(NH4)2CO3(s)=NH4HCO3(s)＋NH3(g)ΔH＝＋74.9kJ·mol－1。以下说法中正确的选项是()A．该反响中熵变、焓变都大于0B．该反响是吸热反响，因此一定不能自发进行C．碳酸盐分解反响中熵增加，因此任何条件下所有碳酸盐分解一定自发进行D．能自发进行的反响一定是放热反响，不能自发进行的反响一定是吸热反响[答案]A5．以下说法正确的选项是()【导学号：37742190】A．但凡放热反响都是自发的，因为吸热反响都是非自发的B．自发反响一定是熵增大，非自发反响一定是熵减小C．常温下，反响C(s)＋CO2(g)2CO(g)不能自发进行，那么该反响的ΔH>0D．反响2Mg(s)＋CO2(g)=C(s)＋2MgO(s)能自发进行，那么该反响的ΔH>0C[反响的自发性取决于熵判据和焓判据，假设ΔH<0，ΔS>0，一定能自发，假设ΔH>0，ΔS<0，一定不能自发，假设ΔH<0，ΔS<0或ΔH>0，ΔS>0，反响能否自发进行取决于温度上下，A、B错误；C项中该反响ΔS>0，假设ΔH<0，一定能自发，现常温下不能自发，那么说明ΔH>0，正确；D项中反响的ΔS<0，能自发，那么说明ΔH<0，错误。]6．汽车燃油不完全燃烧时产生CO，有人设想按以下反响除去CO：2CO(g)=2C(s)＋O2(g)该反响的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。反响能够自发进行，那么反响的ΔH________0(填“>〞“<〞或“＝〞)。[解析](1)2CO(g)=2C(s)＋O2(g)，该反响是焓增、熵减的反响。根据ΔG＝ΔH－TΔS，ΔG>0，不能实现。(2)该反响为熵减反响，能自发进行说明ΔH<0。[答案](1)该反响是焓增、熵减的反响，任何温度下均不能自发进行(2)<7．(2022·全国甲卷改编)①C3H6(g)＋NH3(g)＋eq\f(3,2)O2(g)=C3H3N(g)＋3H2O(g)ΔH＝－515kJ·mol－1②C3H6(g)＋O2(g)=C3H4O(g)＋H2O(g)ΔH＝－353kJ·mol－1，上述①②反响在热力学上趋势均很大的原因是_______________________________________________________________，其中反响ΔS>0的是反响________。[答案]①②反响均为放热量大的反响①焓变、熵变和温度对化学反响方向的影响ΔHΔS反响情况－＋在任何温度下过程均自发进行＋－在任何温度下过程均非自发进行＋＋低温时非自发，高温时自发－－低温时自发，高温时非自发考点2|可逆反响与化学平衡状态[根底知识自查]1．可逆反响2．化学平衡状态(1)概念一定条件下的可逆反响中，正反响速率与逆反响速率相等，反响体系中所有参加反响的物质的浓度保持不变的状态。(2)建立过程在一定条件下，把某一可逆反响的反响物参加固定容积的密闭容器中。反响过程如下：以上过程可用如图表示：(3)特征[应用体验]1．向含有2mol的SO2的容器中通入过量氧气发生2SO2(g)＋O2(g)eq\o(,\s\up7(催化剂),\s\do10(加热))2SO3(g)ΔH＝－QkJ·mol－1(Q>0)，充分反响后生成SO3的物质的量________2mol(填“<〞“>〞或“＝〞，下同)，SO2的物质的量________0mol，转化率________100%，反响放出的热量________QkJ。[提示]<><<2．T℃时，将amolH2O(g)和amolCO(g)充入体积为VL的密闭容器中，发生反响：H2O(g)＋CO(g)H2(g)＋CO2(g)。请答复以下问题：(1)反响刚开始时，c0(H2O)________(填“>〞“<〞或“＝〞，下同)c0(CO)________c0(H2)。(2)随着反响的进行，c(H2O)逐渐________(填“增大〞“减小〞或“不变〞，下同)，c(CO2)逐渐________。(3)当反响到达平衡状态时，c(H2)将________，单位时间消耗H2O的物质的量与消耗H2的物质的量是否相等？________，CO2的体积分数将________。[提示](1)＝>(2)减小增大(3)不变是不变[考点多维探究]角度1极端转化法确定可逆反响某状态的量1．在密闭容器中进行反响：X2(g)＋Y2(g)2Z(g)，X2、Y2、Z的起始浓度分别为0.1mol·L－1、0.3mol·L－1、0.2mol·L－1，在一定条件下，当反响到达平衡时，各物质的浓度有可能是()【导学号：37742191】A．Z为0.3mol·L－1 B．Y2为0.4mol·L－1C．X2为0.2mol·L－1 D．Z为0.4mol·L－1A[假设反响正向进行到底：X2(g)＋Y2(g)2Z(g)起始浓度(mol·L－1)0.10.30.2改变浓度(mol·L－1)0.10.10.2终态浓度(mol·L－1)00.20.4假设反响逆向进行到底：X2(g)＋Y2(g)2Z(g)起始浓度(mol·L－1)0.10.30.2改变浓度(mol·L－1)0.10.10.2终态浓度(mol·L－1)0.20.40平衡体系中各物质的浓度范围为0<X2<0.2,0.2<Y2<0.4,0<Z<0.4。]2．一定条件下，对于可逆反响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)，到达平衡时，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∶1B．平衡时，Y和Z的生成速率之比为2∶3C．X、Y的转化率不相等D．c1的取值范围为0mol·L－1<c1<0.14mol·L－1D[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生成表示逆反响速率，Z生成表示正反响速率且vY(生成)∶vZ(生成)应为3∶2，B不正确；由可逆反响的特点可知0mol·L－1<c1<0.14mol·L－1。]极端转化法确定各物质物理量的范围可逆反响中各物质的物理量(浓度、物质的量、体积、质量等)，可运用极端假设法判断：假设反响正向或逆向进行彻底，求出各物质物理量的极大值和极小值，从而确定它们有关物理量的范围。注意：反响物物理量范围的最小值对应生成物的最大值；反响物物理量范围的最大值对应生成物的最小值。角度2化学平衡状态的判定3．将FeCl3溶液和KI溶液混合，发生反响：2Fe3＋(aq)＋2I－(aq)2Fe2＋(aq)＋I2(aq)。以下各项能判断上述可逆反响到达平衡状态的是()A．溶液颜色不再变化B．c(K＋)不再变化C．c(Fe3＋)与c(Fe2＋)之和不再变化D．v正(I－)＝2v正(I2)A[A项，溶液颜色不再变化，说明Fe3＋、Fe2＋及I2的浓度不再变化，反响到达平衡状态；B项，钾离子浓度始终不变，因此c(K＋)不变不能用于判断反响是否到达平衡状态；C项，由铁元素守恒知，铁离子和亚铁离子的浓度之和始终不变，因此c(Fe3＋)与c(Fe2＋)之和不变不能用于判断反响是否到达平衡状态；D项，v正(I－)和v正(I2)同为正反响速率，v正(I－)＝2v正(I2)不能用于判断反响是否到达平衡状态。]4．(2022·安阳模拟)一定温度下某容积固定的密闭容器中，对可逆反响A(g)＋B(g)2C(g)，以下表达能说明反响已到达平衡的是()【导学号：37742192】A．容器内的压强不再变化B．混合气体的密度不再变化C．消耗B的速率是生成C的速率的eq\f(1,2)D．单位时间内生成amolB，同时生成2amolCD[该反响为等体反响，且容积固定，故p、ρ不变不能说明到达平衡，A、B错；消耗B与生成C均为正向，C错。]化学平衡状态的判定方法及考前须知(1)方法①(2)考前须知①化学平衡状态判断“三关注〞关注反响条件，是恒温恒容，恒温恒压，还是绝热恒容容器；关注反响特点，是等体积反响，还是非等体积反响；关注特殊情况，是否有固体参加或生成，或固体的分解反响。②不能作为“标志〞的四种情况a．反响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。b．恒温恒容下的体积不变的反响，体系的压强或总物质的量不再随时间而变化，如2HI(g)H2(g)＋I2(g)。c．全是气体参加的体积不变的反响，体系的平均相对分子质量不再随时间而变化，如2HI(g)H2(g)＋I2(g)。d．全是气体参加的反响，恒容条件下体系的密度保持不变。总之，要抓住“变量不变〞即可——如果所给的物理量随着反响的进行是一个变量，在某时间段内不变，就可以说明反响到达平衡状态；如果该物理量始终是一个定值，就不能作为判断的依据。考点3|化学平衡常数及其应用[根底知识自查]1．化学平衡常数(1)概念：在一定温度下，当一个可逆反响到达化学平衡时，生成物浓度幂之积与反响物浓度幂之积的比值是一个常数，用符号K表示。(2)表达式：对于反响mA(g)＋nB(g)pC(g)＋qD(g)，K＝eq\f(cpC·cqD,cmA·cnB)。(3)意义：化学平衡常数的大小反映了化学反响进行的程度。K正反响进行的程度平衡时生成物浓度平衡时反响物浓度反响物转化率越大越大越大越小越大越小越小越小越大越小一般地说，当K>105时，就认为反响根本进行完全了，当K<10－5时，认为反响很难进行。2．平衡常数的影响因素对于确定的化学反响，平衡常数K只与温度有关，与浓度、压强无关。(1)对于吸热反响，升高温度，K值增大。(2)对于放热反响，升高温度，K值减小。[应用体验](1)书写以下化学平衡的平衡常数表达式。①Cl2＋H2OHClO＋Cl－＋H＋②C(s)＋H2O(g)CO(g)＋H2(g)③CH3COOH＋C2H5OHCH3COOC2H5＋H2O④COeq\o\al(2－,3)＋H2OHCOeq\o\al(－,3)＋OH－⑤CaCO3(s)CaO(s)＋CO2(g)⑥4NH3＋5O24NO＋6H2O(g)[提示]①K＝eq\f(cHClO·cCl－·cH＋,cCl2)②K＝eq\f(cCO·cH2,cH2O)③K＝eq\f(cCH3COOC2H5·cH2O,cCH3COOH·cC2H5OH)④K＝eq\f(cHCO\o\al(－,3)·cOH－,cCO\o\al(2－,3))⑤K＝c(CO2)⑥K＝eq\f(c4NO·c6H2O,c4NH3·c5O2)(2)①对于N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)K12NH3(g)N2(g)＋3H2(g)K2NH3(g)eq\f(1,2)N2(g)＋eq\f(3,2)H2(g)K3那么K1与K2的关系为________，K2与K3的关系为________，K3与K1的关系为________。②A＋B2CK1，C＋DEK2，那么A＋B＋2D2E的K3＝________(用K1、K2表示)[提示]①K1＝eq\f(1,K2)或K1·K2＝1K2＝Keq\o\al(2,3)或K3＝K2eq\f(1,2)K1＝eq\f(1,K\o\al(2,3))②K1·Keq\o\al(2,2)[考点多维探究]角度1化学平衡常数的含义及影响因素1．在某温度下，可逆反响mA＋nBpC＋qD的平衡常数为K，以下说法正确的选项是()【导学号：37742193】A．K越大，到达平衡时，反响进行的程度越大B．K越小，到达平衡时，反响物的转化率越大C．K随反响物浓度的改变而改变D．K随温度和压强的改变而改变A[K是生成物浓度幂之积与反响物浓度幂之积的比值，显然，K越大，反响进行的程度越大，反响物的转化率越大，A项正确、B项错误；K只受温度的影响，故C、D项错误。]2．制备甲醇的有关化学反响以及在不同温度下的化学反响平衡常数如下表所示：化学反响平衡常数温度/℃500800①2H2(g)＋CO(g)CH3OH(g)K12.50.15②H2(g)＋CO2(g)H2O(g)＋CO(g)K21.02.50③3H2(g)＋CO2(g)CH3OH(g)＋H2O(g)K3(1)据反响①与②可推导出K1、K2与K3之间的关系，那么K3＝________(用K1、K2表示)。(2)反响③的ΔH________0(填“>〞或“<〞)。[解析](1)K3＝K1·K2。(2)500℃时，K3＝2.5,800℃时，K3＝0.375。即升高温度K变小，即逆向移动，正向为放热反响，ΔH<0。[答案](1)K1·K2(2)<3．(2022·武汉模拟)反响A(g)＋B(g)C(g)＋D(g)的平衡常数和温度的关系如下：温度/℃70080083010001200平衡常数1.71.11.00.60.4现有两个相同的2L恒容绝热(与外界没有热量交换)密闭容器Ⅰ、Ⅱ，在Ⅰ中充入1molA和1molB，在Ⅱ中充入1molC和1molD,800℃条件下开始反响。到达平衡时，以下说法正确的选项是()A．容器Ⅰ、Ⅱ中的压强相等B．容器Ⅰ、Ⅱ中反响的平衡常数相同C．该反响的正反响是放热反响D．容器Ⅰ中A的浓度比容器Ⅱ中的小C[由题中平衡常数与温度的关系可得该反响的正反响是放热反响，C正确；由于反响体系是绝热体系，那么容器Ⅰ到达平衡时的温度比容器Ⅱ高，故其平衡常数小，平衡时压强大，A、B错误；容器Ⅰ比容器Ⅱ温度高，故平衡时A的浓度容器Ⅰ大于容器Ⅱ，D错误。]化学平衡常数热点归纳(1)化学平衡常数与化学方程式书写形式的关系对于同一可逆反响，正反响的平衡常数等于逆反响的平衡常数的倒数，即：K正＝eq\f(1,K逆)。假设化学方程式中的化学计量数等倍扩大或缩小，尽管是同一反响，平衡常数也会发生改变。两反响加和，得到的新反响，其化学平衡常数是两反响平衡常数的乘积；两反响相减，得到的新反响，其化学平衡常数是两反响平衡常数相除得到的商。(2)化学平衡常数与物质状态的关系由于固体或纯液体的浓度视为常数1，所以在平衡常数表达式中不再写出。(3)化学平衡常数与平衡移动的关系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。角度2利用平衡常数判断反响方向4．在体积为1L的密闭容器中，进行如下化学反响：CO2(g)＋H2(g)CO(g)＋H2O(g)，化学平衡常数K与温度T的关系如下表：【导学号：37742194】T/℃70080085010001200K0.60.91.01.72.6答复以下问题：(1)升高温度，化学平衡向________(填“正反响〞或“逆反响〞)方向移动。(2)假设某温度下，平衡浓度符合以下关系：c(CO2)·c(H2)＝c(CO)·c(H2O)，此时的温度为________；在此温度下，假设该容器中含有1molCO2、1.2molH2、0.75molCO、1.5molH2O，那么此时反响所处的状态为________________________(填“向正反响方向进行中〞、“向逆反响方向进行中〞或“平衡状态〞)。[解析](1)由表格数据，可知随着温度升高，平衡常数增大，说明化学平衡向正反响方向移动；(2)由c(CO2)·c(H2)＝c(CO)·c(H2O)，那么计算出K＝1.0，即此时温度为850℃，此温度下eq\f(cCO×cH2O,cCO2×cH2)＝eq\f(0.75×1.5,1×1.2)<1.0，故反响向正反响方向进行中。[答案](1)正反响(2)850℃向正反响方向进行中5．反响A(g)＋3B(g)2C(g)在一定温度下到达平衡，各物质的平衡浓度分别为c(A)＝2.0mol/L、c(B)＝2.0mol/L、c(C)＝1.0mol/L。那么：(1)该反响的平衡常数表达式为________。(2)该反响的平衡常数的值为________。(3)假设某时刻各物质的浓度分别为c(A)＝3.0mol/L，c(B)＝2.0mol/L，c(C)＝2.0mol/L，那么该时刻v正____________________________________v逆(填“>〞“＝〞或“<〞)。[解析](2)由A(g)＋3B(g)2C知K＝eq\f(1.02,2.0×2.03)＝eq\f(1,16)。(3)Qc＝eq\f(2.02,3.0×2.03)＝eq\f(1,6)>K反响向逆方向进行，v正<v逆。[答案](1)K＝eq\f(c2C,cA·c3B)(2)eq\f(1,16)(3)<利用K和Qc判断反响方向对于化学反响aA(g)＋bB(g)cC(g)＋dD(g)的任意状态，浓度商：Qc＝eq\f(ccC·cdD,caA·cbB)，有：eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(Qc<K：反响向正反响方向进行，v正>v逆,Qc＝K：反响处于化学平衡状态，v正＝v逆,Qc>K：反响向逆反响方向进行，v正<v逆))[课堂小结·反响达标1＋1]全新理念探究高考明确考向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，反响物的转化率增大，平衡常数也增大。 ()(3)升高温度，反响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响方向移动。 ()(5)ΔH<0，ΔS>0的反响一定自发进行。 ()(6)平衡常数和转化率都能表达可逆反响进行的程度。 ()(7)C(s)＋H2O(g)CO(g)＋H2(g)的K表达式为eq\f(cCO·cH2,cC·cH2O)。 ()(8)一个可逆反响的正反响K正与逆反响K逆相等。 ()(9)一定温度下，N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)的K1与2N2(g)＋6H2(g)4NH3(g)的K2的关系为K1＝2K2。 ()(10)从热力学的角度，2NO(g)＋2CO(g)=N2(g)＋2CO2(g)ΔH>0的反响不可能自发进行。 ()(11)在一定温度下的恒容密闭容器中发生N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)反响，当密度不变时，反响到达平衡状态。 ()(12)对于2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g)反响，当v正(SO2)＝v逆(O2)时，反响到达平衡