《优化指导》化学总复习（人教）配套讲义：第七章 基础课3化学平衡常数化学反应进行的方向 含答案

学必求其心得，业必贵于专精学必求其心得，业必贵于专精学必求其心得，业必贵于专精基础课3化学平衡常数化学反应进行的方向明确考纲理清主干1。了解化学反应的方向与焓变和熵变的关系;能够利用焓变和熵变判断化学反应的方向。2．了解化学平衡常数（K)的含义,能够利用化学平衡常数进行相关计算。3．能正确计算化学反应的转化率(α)。考点一化学平衡常数转化率1．概念在一定温度下，当一个可逆反应达到__化学平衡__时，生成物__浓度幂之积__与反应物__浓度幂之积__的比值是一个常数，用符号__K__表示。2．表达式对于反应：mA(g）＋nB(g）pC(g）＋qD(g）,K＝__eq\f（cpC·cqD,cmA·cnB）__。(注意:固体、纯液体的浓度视为常数，不包含在化学平衡常数的表达式中)1．对于N2(g）＋3H2（g）2NH3(g）K1eq\f(1,2)N2(g)＋eq\f(3,2）H2（g）NH3（g）K22NH3(g)N2(g)＋3H2(g）K3试分别写出平衡常数表达式，并判断其关系_________________________________________________。答案：K1＝eq\f(c2NH3,cN2·c3H2），K2＝eq\f（cNH3,c\f（1，2）N2·c\f（3，2）H2)，K3＝eq\f(c3H2·cN2，c2NH3)，K1＝Keq\o\al（2，2）＝eq\f（1，K3）2．书写下列化学平衡的平衡常数表达式。(1）Cl2＋H2OHCl＋HClO__________________________________________________(2)C（s）＋H2O(g)CO(g）＋H2(g）____________________________________________(3）COeq\o\al(2－,3)＋H2OHCOeq\o\al(－，3）＋OH－_______________________________________________(4)CaCO3（s)CaO（s)＋CO2（g)_______________________________________________答案：(1）K＝eq\f(cHCl·cHClO，cCl2）(2）K＝eq\f（cCO·cH2，cH2O）（3)K＝eq\f（cOH－·cHCO\o\al（－,3)，cCO\o\al(2－，3））（4）K＝c(CO2)3．意义①K值越大,正反应进行的程度__越大__，反应物的转化率__越大__。②一般认为,K＞__105__时反应进行得就基本完全了.4．影响因素K只受__温度__影响,与反应物或生成物的浓度变化无关。化学平衡常数只受温度的影响,温度升高,化学平衡常数是增大还是减小?提示：温度升高化学平衡常数的变化要视反应而定,若正反应是吸热反应,则温度升高K值增大，反之则减小.5．三种应用（1）利用化学平衡常数判断化学反应可能进行的程度，K值__越大__，反应进行的程度__越大__。同等条件下反应物的转化率__越大__。（2）利用化学平衡常数判断化学平衡移动的方向，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：eq\f（ccC·cdD，caA·cbB）＝Qc，称为浓度商.Qceq\b\lc\｛\rc\（\a\vs4\al\co1(＜K反应向__正反应__方向进行，v正__＞__v逆，＝K反应处于化学平衡状态，v正__＝__v逆，＞K反应向__逆反应__方向进行，v正__＜__v逆。）)(3)利用化学平衡常数随温度的变化判断反应的热效应,若升高温度，K值增大，则正反应为__吸热__反应；若升高温度，K值减小，则正反应为__放热__反应。eq\a\vs4\al(题组一化学平衡常数的意义及影响因素）1．（2014·上海卷，14）只改变一个影响因素，平衡常数K与化学平衡移动的关系叙述错误的是（)A．K值不变，平衡可能移动B．K值变化，平衡一定移动C．平衡移动,K值可能不变D．平衡移动，K值一定变化解析：选D影响化学平衡的因素主要有浓度、温度、压强等，而K只与温度有关.若在其他条件不变时，增大反应物的浓度或减小生成物的浓度，平衡向右移动，K值不变，A、C正确；K值是温度的函数，K值变化，说明温度发生了改变,则平衡一定发生移动，B正确；改变浓度或压强使平衡发生移动，若温度不变,则K值不变,D错误。2．(2018·泰安一中检测)某温度下，可逆反应mA(g）＋nB（g)pC(g）的平衡常数为K，下列对K的说法正确的是（)A．K值越大,表明该反应越有利于C的生成,反应物的转化率越大B．若缩小反应器的容积，能使平衡正向移动，则K增大C．温度越高,K一定越大D．如果m＋n＝p，则K＝1解析:选AK越大，该反应正向进行的程度越大，反应物的转化率越大，A正确；对于一个确定的化学反应,K只是温度的函数,温度一定,K一定，与压强无关，B错误；因该反应的热效应不确定，故C项错误；K＝eq\f（cpC,cmA·cnB)，由m＋n＝p,无法判断K的大小，D项错误.eq\a\vs4\al(题组二化学平衡常数的应用）3．(2018·黄冈中学月考）某温度下气体反应达到化学平衡,平衡常数K＝eq\f（cA·c2B，c2E·cF)，恒容时，温度降低，K减小。下列说法中正确的是(）A．增大c（A)、c（B)，K增大,反应进行的程度越大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）答案:D4．在一定体积的密闭容器中，进行如下化学反应：CO2（g）＋H2（g)CO（g）＋H2O（g），其化学平衡常数K和温度T的关系如下表：T/℃70080083010001200K0.60.91。01。72。6回答下列问题：（1)该反应的化学平衡常数表达式为K＝____________。(2）该反应为____________反应（填“吸热”或“放热")。（3）某温度下，平衡浓度符合下式：c（CO2)·c（H2)＝c（CO）·c(H2O)，试判断此时的温度为____________℃.该温度下加入1molCO2(g）和1molH2（g)，充分反应，达到平衡时，CO2的转化率为____________。（4)在800℃时，发生上述反应，某一时刻测得容器内各物质的浓度分别为c（CO2)＝2mol·L－1，c（H2）＝1.5mol·L－1，c(CO)＝1mol·L－1，c(H2O）＝3mol·L－1，则正、逆反应速率的比较为v(正)____________v(逆)（填“＞”“＜”或“＝"）解析：（2）温度越高,K值越大，说明升温平衡正向移动，正反应为吸热反应。(3)由题意可得K＝1,查表可知温度为830℃，设反应了的CO2为xmol，则消耗掉的H2为xmol，生成的CO和H2O均是xmol(体积为VL)K＝1＝eq\f(\b\lc\（\rc\)（\a\vs4\al\co1(\f（x，V)))·\b\lc\(\rc\）(\a\vs4\al\co1(\f（x，V）)）,\b\lc\（\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f（1－x,V)))·\b\lc\(\rc\）（\a\vs4\al\co1（\f(1－x,V））)）,整理得x＝0.5.则CO2的转化率为50％。(4)Qc＝eq\f(cCO·cH2O，cCO2·cH2）＝eq\f（1×3，2×1.5)＝1＞0。9，所以v(正)＜v（逆)。答案：(1）eq\f（cCO·cH2O,cCO2·cH2）(2)吸热(3）83050％(4)＜考点二有关化学平衡常数的计算1．一个模式——“三段式”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)c始/（mol·L－1) a b 0 0c转/（mol·L－1） mx nx px qxc平/(mol·L－1） a－mx b－nx px qxK＝__eq\f(pxp·qxq，a－mxm·b－nxn）__。2．明确三个量的关系(1)三个量：即起始量、变化量、平衡量。(2)关系①对于同一反应物，起始量－变化量＝平衡量.②对于同一生成物,起始量＋变化量＝平衡量。③各转化量之比等于各反应物的__化学计量数__之比。3．掌握四个公式(1）反应物的转化率＝eq\f(n转化,n起始)×100％＝eq\f(c转化,c起始)×100％。（2)生成物的产率：实际产量(指生成物)占理论产量的百分数。一般来讲，转化率越大,原料利用率越高，产率越大。产率＝__eq\f（实际产量，理论产量）×100％__.（3）混合物组分的百分含量＝__eq\f（平衡量，平衡时各物质的总量）×100%__。(4）某组分的体积分数＝eq\f（某组分的物质的量，混合气体总的物质的量）.1．(2018·钦州联考）已知反应X（g)＋Y(g）R(g)＋Q（g）的平衡常数与温度的关系如表所示。830℃时，向一个2L的密闭容器中充入0。2molX和0.8molY，反应初始4s内v(X)＝0.005mol/（L·s）。下列说法正确的是（温度/℃70080083010001200平衡常数1。71。11。00.60。4A．4s时容器内c（Y)＝0.76mol/LB．830℃达平衡时，X的转化率为C．反应达平衡后，升高温度,平衡正向移动D．1200℃时反应R(g)＋Q(g）X(g）＋Y（g)的平衡常数K＝解析：选B反应初始4s内X的平均反应速率v（X）＝0.005mol/（L·s)，根据速率之比等于化学计量数之比，可知v（Y)＝v（X）＝0。005mol/（L·s)，则4s内Δc（Y)＝0。005mol·L－1·s－1×4s＝0。02mol/L，Y的起始浓度为eq\f（0。8mol,2L)＝0。4mol/L,故4s时c(Y)＝0。4mol/L－0.02mol/L＝0。38mol/L，A错误；设平衡时A的浓度变化量为x,则：X（g)＋Y（g）R（g）＋Q(g）c(起始)/mol·L－10。10。400c(转化）/mol·L－1xxxxc(平衡）/mol·L－10。1－x0.4－xxx故eq\f（x2，0.1－x0.4－x)＝1。0，解得x＝0.08，所以平衡时X的转化率为eq\f（0。08mol/L,0。1mol/L)×100％＝80%,B正确;由表格可知，温度升高，化学平衡常数减小，平衡逆向移动，C错误；1200℃时反应X(g）＋Y（g)R(g）＋Q(g）的平衡常数值为0.4,所以1200℃时反应R（g）＋Q（g)X(g)＋Y（g)的平衡常数的值为eq\f(1,0.4)＝2。5，D错误。2．在1。0L恒容密闭容器中加入4molN2O5,在一定温度下发生反应：（Ⅰ)N2O5N2O3＋O2,（Ⅱ）N2O3N2O＋O2。达到平衡时c(O2)＝4。5mol·L－1、c（N2O3)＝1。5mol·L－1。下列推断合理的是（）A．平衡时，c(N2O5）＝2mol·L－1B．平衡时，c(N2O）＝1mol·L－1C．反应Ⅱ的平衡常数K＝4。5mol·L－1D．N2O5的平衡转化率为25％解析：选C用三段法计算：(Ⅰ)N2O5N2O3＋O2，（Ⅱ)N2O3N2O＋O2开始(mol·L－1） 4 0 0 x 0 x平衡（mol·L－1) 4－x x x x－y y x＋y依题意，eq\b\lc\{\rc\（\a\vs4\al\co1(x＋y＝4。5，x－y＝1。5))解得：eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(x＝3，y＝1.5））平衡时，c(N2O5)＝1mol·L－1，A项错误；c（N2O)＝1.5mol·L－1,B项错误;反应Ⅱ的平衡常数K＝eq\f(cO2·cN2O，cN2O3)＝eq\f(4。5mol·L－1×1。5mol·L－1，1.5mol·L－1）＝4。5mol·L－1，C项正确；N2O5的平衡转化率为eq\f(3mol，4mol)×100％＝75%，D项错误。3．已知可逆反应:M(g)＋N(g)P（g)＋Q(g）ΔH＞0，请回答下列问题。（1）某温度下，反应物的起始浓度分别为c（M）＝1mol·L－1，c(N）＝2。4mol·L－1；达到平衡后，M的转化率为60％，此时N的转化率为____________.（2）若反应温度不变，反应物的起始浓度分别为c（M)＝4mol·L－1,c(N)＝amol·L－1；达到平衡后，c（P)＝2mol·L－1，a＝____________。(3)若反应温度不变，反应物的起始浓度为c（M）＝c(N)＝bmol·L－1，达到平衡后，M的转化率为____________。解析:用“平衡三段式法”,借助平衡常数来串联计算：（1）M（g）＋N(g）P(g）＋Q（g)起始/（mol·L－1) 1 2.4 0 0变化/（mol·L－1) 0.6 0.6 0。6 0.6平衡/（mol·L－1) 0.4 1.8 0。6 0。6α（N）＝eq\f（0.6,2。4)×100%＝25％，K＝eq\f（0.6×0.6,0.4×1.8）＝0.5。(2)eq\b\lc\{\rc\（\a\vs4\al\co1（起始/mol·L－14a00，平衡/mol·L－12a－222））由K＝eq\f(2×2,2×a－2)＝0.5，解得a＝6。（3）eq\b\lc\{\rc\（\a\vs4\al\co1（起始/mol·L－1bb00,平衡/mol·L－1b1－xb1－xbxbx)）由K＝eq\f（bx2,[b1－x］2)＝0.5，解得x≈0。41。答案:（1）25％(2)6（3)41％考点三化学反应进行的方向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__转变为__无序__的倾向性(无序体系更加稳定）。能自发进行的反应一定能实际发生吗？提示:不一定，化学反应方向的判据指出的仅仅是在一定条件下化学反应自发进行的趋势,并不能说明在该条件下反应一定能实际发生，还要考虑化学反应的快慢等问题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．化学反应方向(1）判据注意：①熵:衡量体系混乱程度的物理量，符号为S，单位为J·mol－1·K－1。②熵的大小：同种物质，熵值:气态＞液态＞固态③对于有气体参与的化学反应，气态物质的物质的量增大的化学反应，其熵变通常是正值，是熵增大的反应；气态物质的物质的量减小的化学反应，其熵变通常是负值，是熵减小的反应。（2)一般规律①ΔH__＜__0，ΔS__＞__0的反应任何温度下都能自发进行；②ΔH__＞__0，ΔS__＜__0的反应任何温度下都不能自发进行;③ΔH和ΔS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ΔH＜0，ΔS＜0时__低温__下反应能自发进行;当ΔH＞0,ΔS＞0时,__高温__下反应能自发进行。说明：对于一个特定的气相反应，熵变的大小取决于反应前后的气体物质的化学计量数大小。正误判断，正确的划“√”，错误的划“×”（1)凡是放热反应都是自发的，吸热反应都是非自发的。（×)（2)自发反应的熵一定增大，非自发反应的熵一定减小。(×)（3)常温下，反应C（s）＋CO2（g）2CO(g)不能自发进行，则该反应的ΔH＞0。（√）(4）放热过程有自发进行的倾向性，但并不一定能自发进行，吸热过程没有自发进行的倾向性，但在一定条件下也可自发进行。（√）(5)反应能否自发进行需综合考虑焓变和熵变对反应的影响。（√)1．在一定条件下，对于反应mA（g)＋nB(g）cC(g）＋dD（g)，C物质的含量（C%)与温度、压强的关系如图所示。下列判断正确的是(）A．ΔH＜0、ΔS＞0 B．ΔH＞0、ΔS＜0C．ΔH＞0、ΔS＞0 D．ΔH＜0、ΔS＜0答案：A2．(2018·江苏扬州中学月考）某反应2AB（g)C（g）＋3D（g)在高温时能自发进行，其逆反应在低温下能自发进行，则该反应的正反应的ΔH、ΔS应为()A．ΔH＜0,ΔS＞0 B．ΔH＜0,ΔS＜0C．ΔH＞0，ΔS＞0 D．ΔH＞0，ΔS＜0解析：选C反应2AB(g)C（g)＋3D(g）的正反应为气体总分子数增加的反应,则有ΔS＞0。在高温时能自发进行，其逆反应在低温下能自发进行,说明正反应高温时的ΔH－TΔS＜0，而低温时的ΔH－TΔS＞0，从而可得ΔH＞0。3．(2018·盐城调研)下列有关叙述中正确的是(）选项化学反应方程式已知条件预测AM（s)=X（g)＋Y(s）ΔH＞0它是非自发反应BW（s）＋xG(g)=2Q（g)ΔH＜0，自发反应x可能等于1、2、3C4X(g)＋5Y(g）=4W（g）＋6G（g）能自发反应ΔH一定小于0D4M（s）＋N（g)＋2W（l）=4Q(s）常温下，自发进行ΔH＞0解析：选B该反应中固体分解生成气体和固体，则该反应熵增加，且为吸热反应，则有ΔH＞0、ΔS＞0,当温度升高时，使ΔH－TΔS＜0，该反应能自发进行，A错误；该反应的ΔH＜0，若为熵增加反应，任何温度下都能自发进行；若为熵减反应，在低温下能自发进行，故x可能等于1、2或3,B正确;该反应为熵增反应，即ΔS＞0，当ΔH＜0时，在任何温度下均能自发进行，当ΔH＞0时，高温下可自发进行，C错误；该反应为熵减反应，常温下能自发进行，说明该反应一定是放热反应，则有ΔH＜0，D错误。1．下列说法错误的是（)A．反应N2(g）＋3H2(g)2NH3（g)的ΔH＜0，ΔS＞0（2017·江苏卷，12A）B．Na与H2O的反应是熵增的放热反应，该反应能自发进行(2015·天津卷，3A）C．某吸热反应能自发进行,因此该反应是熵增反应(2014·天津卷，3A)D．反应NH3(g)＋HCl（g）=NH4Cl(s)在室温下可自发进行,则该反应的ΔH＜0（2013·江苏卷，11A）答案:A2．(2017·江苏卷15，双选)温度为T1时，在三个容积均为1L的恒容密闭容器中仅发生反应：2NO2(g)2NO（g)＋O2（g）(正反应吸热）。实验测得：v正＝v(NO2）消耗＝k正c2(NO2）,v逆＝v（NO)消耗＝2v（O2)消耗＝k逆c2(NO）·c（O2)，k正、k逆为速率常数，受温度影响。下列说法正确的是（）容器编号物质的起始浓度(mol·L－1)物质的平衡浓度(mol·L－1)c(NO2）c（NO）c(O2）c（O2)Ⅰ0.6000.2Ⅱ0。30.50。2Ⅲ00.50。35A．达平衡时，容器Ⅰ与容器Ⅱ中的总压强之比为4∶5B．达平衡时，容器Ⅱ中eq\f（cO2,cNO2)比容器Ⅰ中的大C．达平衡时,容器Ⅲ中NO的体积分数小于50%D．当温度改变为T2时，若k正＝k逆,则T2＞T1答案：CD3．（2015·四川卷，7）一定量的CO2与足量的碳在体积可变的恒压密闭容器中反应：C（s）＋CO2(g)2CO(g)，平衡时，体系中气体体积分数与温度的关系如下图所示：已知:气体分压（p分）＝气体总压（p总)×体积分数。下列说法正确的是（）A．550℃时，若充入惰性气体,v正、v逆B．650℃时，反应达平衡后CO2的转化率为C．T℃时,若充入等体积的CO2和CO,平衡向逆反应方向移动D．925℃时,用平衡分压代替平衡浓度表示的化学平衡常数Kp＝24.0p解析:选BA项，C(s）＋CO2（g）2CO（g)的正反应是气体物质的量增加的反应,由于反应容器为体积可变的恒压密闭容器，充入惰性气体容器体积扩大，对反应体系相当于减小压强，故v(正）、v（逆)均减小,平衡正向移动,错误；B项，由图可知，650℃时若设起始时CO2的体积为1L,平衡时CO2消耗的体积为xC（s)＋CO2(g)2CO（g）V（始） 1 0V（变） x 2xV（平） 1－x 2xeq\f（2x，1－x＋2x）×100%＝40.0%,x＝0.25L,CO2的转化率为25％,正确；C项，由图可知,T℃时平衡体系中CO和CO2的体积分数均为50％，故若恒压时充入等体积的CO2和CO两种气体平衡不发生移动，错误;D项，925℃时,CO的平衡分压p（CO）＝p总×96。0%,CO2的平衡分压p（CO2）＝p总×4%，根据化学平衡常数的定义可知Kp＝eq\f(p2CO,pCO2)＝eq\f(p总×96％2,p总×4.0％)＝23。04p总，错误.4．［2017·全国卷Ⅲ,28（4）］298K时,将20mL3xmol·L－1Na3AsO3、20mL3xmol·L－1I2和20mLNaOH溶液混合，发生反应；AsOeq\o\al(3－,3)（aq）＋I2(aq）＋2OH－(aq)AsOeq\o\al（3－,4）（aq）＋2I－（aq)＋H2O(l)，平衡时c（AsOeq\o\al（3－，4）)＝ymol·L－1。若平衡时溶液的pH＝14，则该反应的平衡常数K为____________。解析：反应前,三种溶液混合后，c(Na3AsO3)＝3xmol·L－1×eq\f(20mL，20mL＋20mL＋20mL）＝xmol·L－1,同理，c（I2)＝xmol·L－1，反应情况如下：AsOeq\o\al（3－,3）(aq)＋I2（aq）＋2OH－（aq)AsOeq\o\al（3－,4）(aq）＋2I－（aq)＋H2O(l）eq\a\vs4\al(起始浓度，/mol·L－1) x x 0 0eq\a\vs4\al(平衡浓度,/mol·L－1） x－y x－y 1 y 2yK＝eq\f(y·2y2，x－y·x－y×12）＝eq\f（4y3，x－y2）(mol·L－1）－1。答案：eq\f(4y3,x－y2)（mol·L－1）－15．［2017·全国卷Ⅰ，28(3)]H2S与CO2在高温下发生反应：H2S(g）＋CO2（g)COS(g)＋H2O（g)。在610K时，将0。10molCO2与0。40molH2S充入2.5L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α1＝____________%,反应平衡常数K＝____________。（2）在620K重复实验，平衡后水的物质的量分数为0。03,H2S的转化率α2_________α1，该反应的ΔH____________0.(填“＞"“＜"或“＝")(3）向反应器中再分别充入下列气体,能使H2S转化率增大的是____________(填标号)。A．H2S B．CO2C．COS D．N2解析：（1）设平衡时H2S转化的物质的量为x。H2S（g)＋CO2(g）COS(g）＋H2O（g)初始/mol 0。40 0.10 0 0转化/mol x x x x平衡/mol 0.40－x 0.10－x x x由题意得：eq\f(x,0.40mol－x＋0.10mol－x＋x＋x)＝0.02解得：x＝0。01molH2S的平衡转化率α1＝eq\f（0.01mol,0。40mol）×100％＝2.5%。K＝eq\f(cCOS·cH2O，cH2S·cCO2)＝eq\f(\f(0。01,2。5)×\f(0。01,2。5),\f（0。40－0。01,2.5)×\f(0。10－0。01，2。5))＝eq\f（1，351)≈2.8×10－3.(2)温度升高，平衡时水的物质的量分数增大，平衡右移，则H2S的转化率增大,故α2＞α1。温度升高，平衡向吸热反应方向移动，故ΔH＞0.（3)A项，充入H2S，H2S的转化率反而减小。B项,充入CO2，增大了一种反应物的浓度，能够提高另一种反应物的转化率,故H2S的转化率增大。C项,充入COS,平衡左移，H2S的