专题04 化学反应的方向与限度（考点清单）-2024-2025学年高二化学上学期期中考点大串讲（苏教版2019）

专题04化学反应的方向与限度考点01自发过程和自发反应考点02化学反应进行方向的判据考点03可逆反应考点04化学平衡状态考点05化学平衡常数考点06平衡转化率▉考点01自发过程和自发反应1．自发过程（1）含义：在一定条件下，不用借助外力就可以自发进行的过程。（2）特点①能量角度：体系趋向于从高能状态转变为低能状态(体系对外部做功或者释放热量)。②混乱度角度：在密闭条件下，体系有从有序自发转变为无序的倾向。2．自发反应（1）定义：在一定温度和压强下，无需外界帮助就能自动进行的化学反应。（2）自发反应的特征。①具有方向性，即反应的某个方向在一定条件下是自发的，则其逆反应在该条件下肯定不自发。②体系趋向于从高能量状态转变为低能量状态。③体系趋向于从有序体系转变为无序体系。 ▉考点02化学反应进行方向的判据1.化学反应的自发性与反应焓变的关系 （1）放热反应：绝大多数都能自发进行，且反应放出的热量越多，体系能量降低得越多，反应越完全。 （2）吸热反应：有些也能自发进行。 结论：反应的焓变是影响化学反应能否自发进行的因素之一。 2.反应熵变与反应方向 （1）熵 ①定义：衡量一个体系混乱度的物理量，其符号为S。 ②特点：混乱度越大，体系越无序，体系的熵值就越大。 ③熵的比较 a.同一物质：S(高温)>S(低温)；S(g)>S(l)>S(s)。 b.相同条件下的不同物质：分子结构越复杂，熵值越大。 c.S(混合物)>S(纯净物)。 （2）熵变 ①定义：反应前后体系熵值的变化，记为ΔS。 ②计算式：ΔS＝S(生成物)－S(反应物)。 ③熵增或熵减的判断 a.物质由固态到液态、由液态到气态或由固态到气态的过程，ΔS>0，是熵增加的过程。 b.气体体积增大的反应，熵变通常都是ΔS>0，是熵增加的反应。 c.气体体积减小的反应，熵变通常都是ΔS<0，是熵减小的反应。 （3）熵变与反应方向 ①熵增加有利于反应的自发进行。 ②某些熵减小的反应在一定条件下也能自发进行。 结论：反应的熵变是与反应能否自发进行有关的一个因素，但不是唯一因素。 3.焓变、熵变与反应的方向 在温度、压强一定的条件下，自发反应总是向ΔH－TΔS<0的方向进行。ΔH－TΔS<0，反应能自发进行； ΔH－TΔS＝0，反应达到平衡状态； ΔH－TΔS>0，反应不能自发进行。 ▉考点03可逆反应1.定义在相同条件下，既能向正反应方向进行，同时又能向逆反应方向进行的反应。 2.表示方法 可逆反应方程式用“”连接，把从左向右进行的反应称为正反应，把从右向左进行的反应称为逆反应。3.特点 （1）同一条件下，正反应和逆反应同时发生。 （2）反应不能进行到底，反应物不能实现完全转化。 （3）反应体系中，与化学反应有关的各种物质共存于同一反应体系。 （4）反应达到限度时，反应仍在进行，没有停止。 ▉考点04化学平衡状态1.化学平衡的建立 （1）化学平衡的建立过程。（2）化学平衡建立的浓度—时间图像和速率—时间图像。2.化学平衡状态 当外界条件不变时，可逆反应进行到一定程度，反应物和生成物的浓度不再随时间而发生变化，称之为化学平衡状态。 3.化学平衡状态的特征 4.化学反应达到平衡状态的判断方法1．直接标志（1）v正＝v逆①同一种物质的生成速率等于消耗速率； ②在化学方程式同一边的不同物质的生成速率和消耗速率之比等于化学计量数之比； ③在化学方程式两边的不同物质的生成(或消耗)速率之比等于化学计量数之比。 （2）各组分的浓度保持一定 ①各组分的浓度不随时间的改变而改变； ②各组分的质量分数、物质的量分数、体积分数不随时间的改变而改变。2.间接标志——“变量不变” （1）反应体系中的总压强不随时间的改变而变化(适用于反应前后气体分子数不等的反应)。 （2）对于反应混合物中存在有颜色物质的可逆反应，若体系中颜色不再改变，则反应达到平衡状态。 （3）根据平均摩尔质量(即平均相对分子质量)计算公式M＝eq\f(m(气总),n(气总))，若M在反应过程中是一变量，则平均摩尔质量(平均相对分子质量)保持不变，反应达到平衡状态。 （4）对同一物质而言，断裂化学键的物质的量与形成化学键的物质的量相等。▉考点05化学平衡常数1.定义式对于可逆反应：aA(g)＋bB(g)cC(g)＋dD(g)，在一定温度下，反应达到平衡后，将各物质的物质的量浓度代入表示式K＝eq\f(cc(C)•cd(D),ca(A)•cb(B))，得到的结果是一个定值，称为该反应的化学平衡常数。2.意义 K值越大，反应进行的程度越大，反应物转化率越大。一般地，K＞105时，认为该反应进行得就基本完全了。 3.影响因素 K只受温度影响，与反应物和生成物的浓度无关。 固体、纯液体、水溶液中水的浓度可视为定值，其浓度不列入平衡常数表达式中。 4.化学平衡常数表达式与化学方程式的书写有关。若反应方向改变、化学计量数等倍扩大或缩小，化学平衡常数也会改变。 已知两反应的平衡常数分别为K1、K2。 ①若两反应互为逆反应，则K1•K2＝1。 ②若两反应的反应物和生成物相同，反应1的系数是反应2的n倍，则K1＝Keq\o\al(n,2)。 ③若两反应相加，则总反应的平衡常数K＝K1•K2。 ④若两反应相减，则总反应的平衡常数K＝eq\f(K1,K2)。 ▉考点05平衡转化率1.定义 某一反应物的平衡转化率α等于该物质在反应中已转化的量(如物质的量、物质的量浓度等)与该物质起始总量的比值。 2.表达式 平衡转化率α＝eq\f(该反应物的起始总量－该反应物的平衡量,该反应物的起始总量)×100% 对于反应aA＋bBcC＋dD，反应物A的平衡转化率为α(A)＝eq\f(c0(A)－c(A),c0(A))×100%，式中c0(A)和c(A)分别表示A的初始浓度和A的平衡浓度。 3.意义 反应的平衡转化率能表示在一定温度和一定起始浓度下反应进行的限度。1．（23-24高二上·江苏徐州·期中）对于放热反应，下列说法正确的是A．反应物的总能量小于生成物的总能量 B．该反应的逆反应是吸热反应C．升高温度可以使反应速率减小 D．增大的浓度能使完全转化【答案】B【解析】A．反应为放热反应，因此反应物的总能量大于生成物的总能量，A错误；B．反应为放热反应，因此该反应的逆反应是吸热反应，B正确；C．温度越高，反应速率越快，因此升高温度可以使反应速率加快，C错误；D．反应为可逆反应，因此增大的浓度，平衡正向移动，可以提高SO2的转化率，但不能使完全转化，D错误；答案选B。2．（24-25高二上·湖北襄阳·阶段练习）下列说法正确的是A．放热反应无需加热即可进行，而吸热反应则必须在加热条件下才能进行B．若反应物的总能量低于生成物的总能量，则该反应放热C．冰在室温下自动熔化成水，这是熵增的过程D．能够自发进行的反应一定是熵增的过程【答案】C【解析】A．放热反应是指反应物的总能量高于生成物的总能量的化学反应，有些放热反应也需要加热，如燃烧反应，吸热反应是指反应物的总能量低于生成物的总能量的化学反应，有些吸热反应不需要加热就能进行，故A错误；B．若反应物的总能量低于生成物的总能量，则该反应吸热，故B错误；C．冰在室温下自动熔化成水的过程是混乱度增加的过程，ΔS＞0，是熵增过程，故C正确；D．低温条件下，放热且熵减的反应也能自发进行，则能够自发进行的反应不一定是熵增的过程，故D错误；答案选C。3．（23-24高二下·江苏徐州·阶段练习）已知“凡气体分子总数增加的反应都是熵增大的反应”。下列反应在任何温度下都不自发进行的是A．2O3(g)=3O2(g)H<0 B．2CO(g)=2C(s)+O2(g)H>0C．N2(g)+3H2(g)=2NH3(g)H<0 D．CaCO3(s)=CaO(s)+CO2(g)H>0【答案】B【解析】A．该反应的H<0，根据方程式可知S>0，则根据G=H-T•S可知，任何温度下都能满足H-T•S<0，反应可自发进行，A不符合题意；B．该反应的H>0，根据方程式可知S<0，任何温度下都满足G=H-T•S>0，反应不能自发进行，B符合题意；C．该反应的H<0，根据方程式可知S<0，则在较低温度下，可满足H-T•S<0，反应可自发进行，C不符合题意；D．该反应的H>0，根据方程式可知S>0，所以在较高温度下，可满足H-T•S<0，反应可自发进行，D不符合题意；故选B。4．（24-25高二上·四川遂宁·开学考试）一定条件下的密闭容器中，发生可逆反应N2(g)+3H2(g)2NH3(g)。下列情况不能说明该反应一定达到化学平衡的是A．N2、H2、NH3的物质的量浓度之比为1：3：2B．NH3的体积分数保持不变C．正反应和逆反应的速率相等D．N2的质量保持不变【答案】A【解析】A．N2、H2、NH3的物质的量浓度之比为1：3：2，不能说明各组分含量不变，即不能说明该反应达到平衡状态，A符合题意；B．氨气是生成物，NH3的体积分数保持不变，说明该反应达到平衡状态，B不符合题意；C．正反应和逆反应的速率相等，说明达到平衡状态，C不符合题意；D．N2的质量保持不变，则各组分含量保持不变，说明达到平衡状态，D不符合题意；故选A。5．（23-24高二上·江苏常州·期末）氯元素具有多种化合价，可形成、、、和等离子，在一定条件下能发生相互转化。在新型催化剂作用下，氧化HCl可获得：

kJ⋅mol。对于该反应下列说法正确的是A．该反应B．4molHCl与1mol反应转移电子数约为C．的使用能使氧化HCl的反应进行完全D．反应的平衡常数为【答案】A【解析】A．该反应能自发进行，说明△G=△H-T△S＜0，该反应中△S＜0，则△H＜0，故A正确；B．根据方程式可知，氯元素由-1价上升至0价，氧元素由0价下降至-2价，反应中每消耗1molO2转移4mol电子，但该反应为可逆反应，即4molHCl与1molO2反应转移电子数小于4×6.02×1023，故B错误；C．使用催化剂可以加快反应速率，不能使可逆反应进行完全，故C错误；D．平衡常数为生成物浓度幂次方的乘积与反应物浓度幂次方的乘积的比值，则，故D错误；故选：A。6．（23-24高二上·江苏苏州·阶段练习）一定温度下，在容积不变的密闭容器中进行如下可逆反应：，下列能表明该反应已达到化学平衡状态的是①

②SiF4的体积分数不再变化③容器内气体压强不再变化

④混合气体的体积不再变化⑤4molH-O键断裂的同时，有2molH-F键断裂A．①②③ B．②④⑤ C．②③ D．③④⑤【答案】C【解析】①表示反应进行的方向相反，但速率之比不等于化学计量数之比，反应未达平衡状态；②SiF4的体积分数不再变化，则各物质的浓度不变，反应达平衡状态；③反应前后气体的分子数不等，反应过程中体系的压强不断发生改变，当容器内气体压强不再变化时，反应达平衡状态；④密闭容器的体积不变，则混合气体的体积始终不变，反应不一定达平衡状态；⑤4molH-O键断裂的同时，有2molH-F键断裂，虽然反应进行的方向相反，但变化量之比不等于化学计量数之比，反应未达平衡状态；综合以上分析，②③符合题意，故选C。7．（23-24高二下·江苏徐州·期中）已知：X(s)+2Y(g)⇌3Z(g)，，下列说法错误的是A．增加X的用量，对反应速率没有影响B．升高反应温度，逆反应速率增大，正反应速率减小C．达到化学平衡状态时，Z的浓度不再发生变化D．0.1molX和0.2molY充分反应生成Z的物质的量一定小于0.3mol【答案】B【解析】A．X为固体，故增加X的用量，对反应速率没有影响，A正确；B．升高反应温度，正、逆反应速率增大，B错误；C．Z的浓度为变量，达到化学平衡状态时，Z的浓度不再发生变化，C正确；D．该反应为可逆反应，不能完全进行，故0.1molX和0.2molY充分反应生成Z的物质的量一定小于0.3mol，D正确；故选B。8．（23-24高二上·江苏南京·阶段练习）对于反应，下列说法正确的是A．该反应在任意条件下均能自发进行B．恒容条件下，当容器内气体密度不变时反应达到平衡反应C．其他条件一定，增加压强，反应平衡常数增大D．的焓变【答案】D【解析】A．反应中<0、<0，<0反应自发进行，则该反应在低温下能自发进行，故A错误；B．反应前后气体总质量不变，恒容条件下，容器体积不变，则容器内混合气体密度始终不变，不能据此判断平衡状态，故B错误；C．化学平衡常数只与温度有关，其它条件不变，增大压强，平衡正向移动，但温度不变，化学平衡常数不变，故C错误；D．SO2Cl2(g)转变为SO2Cl2(l)要放热，则反应SO2(g)+Cl2(g)⇌SO2Cl2(l)的焓变ΔH<akJ/mol，故D正确；故选D。9．（23-24高二下·河南信阳·期中）T℃时，向容积为2L的刚性密闭容器中充入1molCO2和一定量的H2发生反应：。平衡时p(HCHO)与起始的关系如图所示。已知初始加入2molH2，容器内的总压强为1.2mkPa。下列说法正确的是A．5min时反应到达c点，B．a点时，混合气体平均摩尔质量为C．b点时，D．c点时，再加入CO2(g)和H2O(g)，使二者分压均增大0.1mkPa，平衡不移动【答案】D【解析】A．根据图像可知：在反应开始时加入n(CO2)=1mol，n(H2)=2mol，反应进行到c点时，假设CO2变化的物质的量是xmol，根据物质反应转化关系可知反应产生HCHO、H2O的物质的量是xmol，平衡时气体的物质的量分别是n(CO2)=(1-x)mol，n(H2)=(2-2x)mol，n(HCHO)=n(H2O)=xmol，平衡时气体总物质的量为n(总)=(1-x)mol+(2-2x)mol+xmol+xmol=(3-x)mol，此时气体总压强p(总)=，HCHO的压强为p(HCHO)==0.2mkPa，解得x=0.5mol，故5min时反应到达c点，v(H2)==0.1mol/(L·min)，A错误；B．根据图像可知：在a点时=1，n(H2)=n(CO2)=1mol，假设反应消耗CO2的物质的量是ymol，根据物质反应转化关系可知平衡时n(CO2)=(1-y)mol，n(H2)=(1-2y)mol，n(HCHO)=n(H2O)=ymol，平衡时气体总物质的量为n(总)=(1-y)mol+(1-2y)mol+ymol+ymol=(2-y)mol，平衡时气体压强为p(平衡)=，p(HCHO)==xmkPa，解得y=mol，气体的总物质的量n(总)=(2-y)mol=(2-)mol，a点混合气体的平均摩尔质量为g/mol，B错误；C．温度不变，化学平衡常数不变，故b点时反应的化学平衡常数与c点对应的平衡常数相等，c点平衡下，p(CO2)=；同理p(H2)=0.4mkPa，p(HCHO)=p(H2O)=0.2mkPa，则Kp=，C错误；D．c点时再加入CO2(g)和H2O(g)，使二者分压均增大0.1mkPa，此时Qp==Kp，化学平衡不移动，D正确；故合理选项是D。10．（24-25高二上·吉林·阶段练习）在一密闭容器中进行反应：已知反应过程中某一时刻的浓度分别为。当反应达到平衡时，可存在的数据是A．浓度为B．浓度为浓度为C．浓度为D．浓度为浓度为【答案】D【分析】在一密闭容器中进行反应：，反应过程中某一时刻的浓度分别为，若正反应转化彻底，的浓度分别为，，，若逆反应转化彻底，的浓度分别为，，。该反应为可逆反应，物质浓度范围，，。【解析】A．由分析可知，，A错误；B．若浓度为，说明此时配合逆向移动，由方程式化学计量数关系可知，浓度为，B错误；C．由分析可知，，C错误；D．若浓度为，说明配合逆向移动，由方程式化学计量数关系可知，浓度为，D正确；故选D。11．（24-25高二上·吉林·阶段练习）化学与生产、生活密切相关，下列说法正确的是A．冰在室温下自动融化成水，这是熵增的过程B．燃煤时，将块状煤碾碎的目的是减少二氧化碳的生成C．一氧化碳燃烧时，能量的转化形式主要由热能转化为化学能D．天气炎热时，将煮好的熟食放入冰箱，是为了防止食盐晶体的析出【答案】A【解析】A．冰在室温下自动融化成水，由固态转化为液态，混乱度增大，这是熵增的过程，A正确；B．燃煤时，将块状煤碾碎的目的是增大煤与空气的接触面积，加快反应速率，提高煤的利用率，不能减少二氧化碳的生成，B不正确；C．一氧化碳燃烧时，通过发生化学反应放出热量，能量的转化形式主要由化学能转化为热能，C不正确；D．天气炎热时，将煮好的熟食放入冰箱，是为了降低温度，从而减缓食物变质的速率，D不正确；故选A。12．（24-25高二上·吉林·阶段练习）某密闭容器中，在高温条件下，有利于自发进行的反应是A．

B．

C．

D．

【答案】A【解析】A．反应的、ΔS＞0，由＜0可知，在高温下能自发进行，A符合题意；B．反应的、ΔS＜0，由＜0可知，在低温下能自发进行，B不符合题意；C．反应的、ΔS＜0，由＜0可知，在低温下能自发进行，C不符合题意；D．反应的、ΔS＞0，由＜0可知，在任何条件下都能自发进行，D不符合题意；故选A。13．（23-24高二上·上海·期末）煤化工可以利用煤炭制取水煤气从而合成甲醇：CO(g)＋2H2(g)⇌CH3OH(g)。已知①常压下反应的能量变化如图所示。②化学键H-HH-OO=O键能kJ/mol436x496③CO(g)＋O2(g)=CO2(g)ΔH＝－280kJ/molH2(g)＋O2(g)=H2O(g)ΔH＝－240kJ/molH2O(l)=H2O(g)

ΔH＝＋44kJ/mol请回答下列问题：（1）请写出表示气态甲醇燃烧热的热化学方程式。（2）已知气态分子分解成气态原子时所需要的能量为键能，则H—O键的键能x为kJ/mol；（3）甲醇气体分解为CO和H2两种气体的反应的活化能为kJ/mol。（4）在(填“高温”或“低温”)情况下有利于CO和H2制备甲醇的反应自发进行。【答案】（1）CH3OH(g)+O2(g)=CO2(g)+2H2O(l)ΔH=-757kJ•mol-1（2）462（3）510（4）低温【解析】（1）由图可得热化学方程式：①CO(g)+2H2(g)=CH3OH(g)ΔH=-91kJ/mol②CO(g)+O2(g)═CO2(g)ΔH=-280kJ/mol③H2(g)+O2(g)═H2O(l)ΔH=-284kJ/mol根据盖斯定律，③×2+②-①可得：CH3OH(g)+O2(g)=CO2(g)+2H2O(l)ΔH=-757kJ•mol-1，故答案为：CH3OH(g)+O2(g)=CO2(g)+2H2O(l)ΔH=-757kJ•mol-1；（2）已知：H2(g)+O2(g)═H2O(l)ΔH=-284kJ/mol，H2O(l)═H2O(g)ΔH=+44kJ/mol二者相加可得：H2(g)+O2(g)═H2O(g)ΔH=-240kJ/mol，反应热=反应物总键能-生成物总键能，则436kJ/mol+×496kJ/mol-2×xkJ/mol=-240kJ/mol，解得x=462，故答案为：462；（3）由图形可知甲醇气体分解为CO和H2两种气体的反应的活化能为(419+91)kJ/mol=510kJ/mol，故答案为：510；（4）CO(g)+2H2(l)=CH3OH(g)ΔH=-91kJ/mol的ΔH＜0、ΔS＜0，ΔH-TΔS＜0反应自发进行，故在低温下反应具有自发性，故答案为：低温。14．（23-24高二上·江苏苏州·阶段练习）完成下列问题（1）向某体积固定的密闭容器中加入和一定量(未知)的B三种气体，一定条件下发生反应，各物质浓度随时间变化如图所示。已知在反应过程中混合气体的平均相对分子质量没有变化。请回答：①若，则内反应速率。②写出该反应的化学方程式：。（2）已知部分化学键的键能如表：化学键键能/946436a①已知生成放出热量，则a=。②在恒温、恒容条件下，模拟工业合成氨反应，下列描述能作为判断t时刻合成氨反应达到化学平衡状态的依据有(填序号)。A．t时刻的浓度不再改变B．t时刻及其前后容器内气体的密度不再改变C．t时