2021高考化学考点突破训练：7-2化学反应的方向和限度

重点突破锁定高考热点探究规律方法考点1化学平衡状态的推断推断一个可逆反应是否达到化学平衡状态，可以从三个方面来进行。1．依据化学平衡状态的本质标志正反应速率等于逆反应速率；各组分的浓度保持不变。2．依据“浓度不变”衍生出的一些间接推断方法各组分的百分含量保持不变、各组分的物质的量不随时间的转变而转变、各气体的分压不变、各气体的体积不随时间的转变而转变、有颜色变化的体系颜色不变等。3．结合可逆反应的特点不同，建立平衡的条件不同，从不同的角度进行特例推断特殊提示(1)化学平衡的实质是v(正)＝v(逆)＞0，表现为平衡体系各组分的物质的量或物质的量分数不再变化，因此v(正)＝v(逆)>0是化学平衡推断的充要条件。(2)运用v(正)＝v(逆)>0时，留意方向和数量关系。(3)学会“变”与“不变”推断。“变”就是到达平衡过程中量“变”，而到达平衡后“不变”，否则，不愿定平衡。题组训练1．可逆反应：2NO2(g)2NO(g)＋O2(g)在体积固定的密闭容器中进行，达到平衡状态的标志的是()①单位时间内生成nmolO2的同时生成2nmolNO2②单位时间内生成nmolO2的同时生成2nmolNO③用NO2、NO、O2表示的反应速率的比为2：2：1的状态④混合气体的颜色不再转变的状态⑤混合气体的密度不再转变的状态⑥混合气体的压强不再转变的状态⑦混合气体的平均相对分子质量不再转变的状态A．①④⑥⑦ B．②③⑤⑦C．①③④⑤ D．全部解析①单位时间内生成nmolO2的同时生成2nmolNO2，能说明达到平衡状态，②描述的都是正反应方向的速率，无法推断是否达到平衡状态；③无论达到平衡与否，同向的速率之比总是符合化学方程式中化学计量数之比；④混合气体的颜色不变能够说明达到了化学平衡状态；因容器体积固定，密度是一个常数，所以⑤不能说明反应达到平衡状态；该反应是一个反应前后气体体积不等的反应，容器的体积又固定，所以⑥⑦均能说明达到平衡。答案A2．下列说法可以证明H2(g)＋I2(g)2HI(g)已达平衡状态的是________(填序号)。①单位时间内生成nmolH2的同时，生成nmolHI②一个H—H键断裂的同时有两个H—I键断裂③百分含量w(HI)＝w(I2)④反应速率v(H2)＝v(I2)＝eq\f(1,2)v(HI)⑤c(HI)：c(H2)：c(I2)＝2：1：1⑥温度和体积确定时，某一生成物浓度不再变化⑦温度和体积确定时，容器内压强不再变化⑧条件确定，混合气体的平均相对分子质量不再变化⑨温度和体积确定时，混合气体颜色不再变化⑩温度和压强确定时，混合气体的密度不再变化解析(1)对于反应前后气体分子总数不等的可逆反应，可从化学反应速率、化学键断裂、物质的量、物质的量浓度、转化率、颜色、温度、平均相对分子质量、压强、密度等来推断。(2)对于反应前后气体分子总数相等的可逆反应，可从化学反应速率、化学键断裂、物质的量、物质的量浓度、转化率、颜色、温度等来推断(此时平均相对分子质量、压强、密度不能作为推断依据)。答案②⑥⑨归纳总结“两审”“两标志”突破化学平衡状态标志的推断1．“两审”一审题干条件，是恒温恒容还是恒温恒压；二审反应特点：①全部是气体参与的等体积反应还是非等体积反应；②有固体参与的等体积反应还是非等体积反应。2．“两标志”(1)本质标志。v正＝v逆≠0。对于某一可逆反应来说，正反应消耗掉某反应物的速率等于逆反应生成该反应物的速率。(2)等价标志。①全部是气体参与的气体体积可变的反应，体系的压强、平均相对分子质量不再随时间而变化。例如，N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)。②体系中各组分的物质的量浓度、体积分数、物质的量分数保持不变。③对同一物质而言，断裂的化学键的物质的量与形成的化学键的物质的量相等。④对于有有色物质参与或生成的可逆反应，体系的颜色不再随时间而变化。例如，2NO2(g)N2O4(g)。⑤体系中某反应物的转化率或某生成物的产率达到最大值且不再随时间而变化。特殊提示以下几种状况不能作为可逆反应达到化学平衡状态的标志：(1)恒温、恒容条件下气体体积不变的反应，混合气体的压强或气体的总物质的量不随时间而变化。如2HI(g)I2(g)＋H2(g)。(2)全部是气体参与的体积不变的反应，体系的平均相对分子质量不随时间而变化。(3)全部是气体参与的反应，恒容条件下体系的密度保持不变。考点2有关化学平衡的计算及平衡常数的应用考点2有关化学平衡的计算及平衡常数的应用1.分析三个量即起始量、变化量、平衡量。2．明确三个关系(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．计算方法：三段式法化学平衡计算模式：对以下反应：mA(g)＋nB(g)pC(g)＋qD(g)，令A、B起始物质的量(mol)分别为a、b，达到平衡后，A的消耗量为mx，容器容积为VL。mA(g)＋nB(g)pC(g)＋qD(g)则有：(1)K＝eq\f(\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(px,V)))p·\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(qx,V)))q,\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(a－mx,V)))m·\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(b－nx,V)))n)(2)c平(A)＝eq\f(a－mx,V)(mol·L－1)。(3)α(A)平＝eq\f(mx,a)×100%，α(A)α(B)＝eq\f(mx,a)eq\f(nx,b)＝eq\f(mb,na)。(4)φ(A)＝eq\f(a－mx,a＋b＋p＋q－m－nx)×100%。(5)eq\f(p平,p始)＝eq\f(a＋b＋p＋q－m－nx,a＋b)。(6)eq\x\to(ρ)(混)＝eq\f(a·MA＋b·MB,V)(g·L－1)。(7)eq\x\to(M)＝eq\f(a·MA＋b·MB,a＋b＋p＋q－m－nx)(g·mol－1)。4．借助平衡常数推断一个化学反应是否达到化学平衡状态对于可逆反应aA(g)＋bB(g)cC(g)＋dD(g)，在确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。题组训练3．(2022·济南联考)关于化学平衡常数的叙述正确的是()A．温度确定，一个化学反应的平衡常数不是一个常数B．两种物质反应，不管怎样书写化学方程式，平衡常数都不变C．温度确定时，对于给定的化学反应，正、逆反应的平衡常数互为倒数D．浓度商Qc<K时，v(正)<v(逆)解析化学平衡常数的大小与温度有关，平衡常数的表达式与化学方程式的书写方式有关。正、逆反应的平衡常数互为倒数，如H2(g)＋I2(g)2HI(g)，K正＝eq\f(c2HI,cH2·cI2)，K逆＝eq\f(cH2·cI2,c2HI)，所以K正＝eq\f(1,K逆)。浓度商Qc<K，未达到化学平衡状态，此时v正>v逆。答案C4．(2022·龙岩质检)X、Y、Z为三种气体，把amolX和bmolY充入一密闭容器中，发生反应X＋2Y2Z，达到平衡时，若它们的物质的量满足：n(X)＋n(Y)＝n(Z)，则Y的转化率为()A.eq\f(a＋b,5)×100% B.eq\f(2a＋b,5b)×100%C.eq\f(2a＋b,5)×100% D.eq\f(a＋b,5a)×100%解析X＋2Y2Z起始物质的量/molab0转化物质的量/molx2x2x平衡物质的量/mola－xb－2x2x据题意：(a－x)＋(b－2x)＝2x。解得：x＝eq\f(a＋b,5)，故Y的转化率为eq\f(\f(2a＋b,5),b)×100%＝eq\f(2a＋b,5b)×100%。答案B5．某温度时，N2＋3H22NH3的平衡常数K＝a，则此温度下，NH3eq\f(3,2)H2＋eq\f(1,2)N2的平衡常数为()A.eq\f(1,\r(a)) B.eq\r(a)C.eq\f(1,2)a D.eq\f(1,\f(1,2)a)解析K＝eq\f(c2NH3,cN2·c3H2)＝a，而NH3eq\f(3,2)H2＋eq\f(1,2)N2的平衡常数K′＝eq\f(c\f(1,2)N2·c\f(3,2)H2,cNH3)＝a－eq\f(1,2)。答案A6．加热N2O5，依次发生的分解反应为①N2O5(g)N2O3(g)＋O2(g)，②N2O3(g)N2O(g)＋O2(g)。在容积为2L的密闭容器中充入8molN2O5，加热到t℃，达到平衡状态后O2为9mol，N2O3为3.4mol，则t℃时反应①的平衡常数为()A．10.7 B．8.5C．9.6 D．10.2解析计算反应①的平衡常数应当用最终平衡时N2O3、O2的总浓度，设反应①平衡时，N2O3、O2的物质的量都为x，反应②平衡时，N2O的物质的量为a，则反应②平衡后，N2O3的物质的量为(x－a)，O2物质的量为(x＋a)，依题意，有：x＋a＝9mol，x－a＝3.4mol。解得：x＝6.2mol，a＝2.8mol。反应达到平衡时，c(N2O5)＝eq\f(8mol－6.2mol,2L)＝0.9mol·L－1，c(N2O3)＝eq\f(3.4mol,2L)＝1.7mol·L－1，c(O2)＝eq\f(9mol,2L)＝4.5mol·L－1，c(N2O)＝eq\f(2.8mol,2L)＝1.4mol·L－1。反应①的平衡常数K＝eq\f(cN2O3·cO2,cN2O5)＝eq\f(1.7×4.5,0.9)＝8.5。答案B7．(2022·海南)已知A(g)＋B(g)C(g)＋D(g)反应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回答下列问题：(1)该反应的平衡常数表达式K＝________，ΔH________0(填“<”“>”或“＝”)；(2)830℃时，向一个5L的密闭容器中充入0.20mol的A和0.80mol的B，如反应初始6s内A的平均反应速率v(A)＝0.003mol·L－1·s－1，则6s时c(A)＝________mol·L－1，C的物质的量为________mol；反应经一段时间，达到平衡时A的转化率为________，假如这时向该密闭容器中再充入1mol氩气，平衡时A的转化率为________；(3)推断该反应是否达到平衡的依据为________(填选项字母)；a．压强不随时间转变b．气体的密度不随时间转变c．c(A)不随时间转变d．单位时间里生成C和D的物质的量相等(4)1200℃时反应C(g)＋D(g)A(g)＋B(g)的平衡常数的值为________。解析(1)依据反应A(g)＋B(g)C(g)＋D(g)，可写出平衡常数K＝eq\f(cC·cD,cA·cB)，随着温度上升，K值减小，即升温平衡逆向移动，正反应为放热反应，ΔH<0。(2)6s内消耗的A为0.003mol·L－1·s－1×6s×5L＝0.09mol，则此时A的物质的量浓度为eq\f(0.20mol－0.09mol,5L)＝0.022mol/L；生成C的物质的量与消耗A的物质的量相等，均为0.09mol。设平衡时参与反应的A为xmol，则平衡时A、B、C、D的物质的量分别为(0.20－x)mol、(0.80－x)mol、xmol\，xmol，依据平衡常数的表达式和此时K＝1.0，求得x＝0.16，即平衡时A的转化率为80%；向该平衡体系中充入氩气等稀有气体，对该平衡无影响，即平衡时A的转化率照旧为80%。答案(1)eq\f(cC·cD,cA·cB)<(2)0.0220.0980%80%(3)c(4)2.5考点3等效平衡1.等效平衡原理相同条件下，同一可逆反应体系，不管从正反应开头，还是从逆反应开头，只要按反应方程式中的化学计量数之比投入反应物或生成物，建立起的平衡状态都是相同的，这就是所谓的等效平衡原理。2．等效平衡规律(1)对于恒温、恒容条件下体积可变的反应。假如按方程式的化学计量关系转化为方程式同一半边的物质，其物质的量与对应组分的起始加入量相同，则建立的化学平衡状态是等效的。(2)对于恒温、恒容条件下体积不变的反应。假如按方程式的化学计量关系转化为方程式同一半边的物质，其物质的量之比与对应组分的起始加入量之比相同，则建立的化学平衡是等效的。(3)对于恒温、恒压条件下的可逆反应(体积可变的反应或体积不变的反应)。假如按方程式的化学计量关系转化为方程式同一半边的物质，其物质的量之比与对应组分的起始加入量之比相同，则建立的化学平衡状态是等效的。特殊提示三种状况下的等效均指平衡混合物中各组分的百分含量保持不变。实际上三种等效是有差别的，第1种状况是确定等效(包括浓度、密度、相对分子质量等都相等)，而第2种和第3种状况下，物质的量存在倍数关系。题组训练8．在恒温恒容的密闭容器中，发生反应：3A(g)＋B(g)xC(g)。Ⅰ.将3molA和2molB在确定条件下反应，达平衡时C的体积分数为a；Ⅱ.若起始时A、B、C投入的物质的量分别为n(A)、n(B)、n(C)，平衡时C的体积分数也为a。下列说法正确的是()A．若Ⅰ达平衡时，A、B、C各增加1mol，则B的转化率将确定增大B．若向Ⅰ平衡体系中再加入3molA和2molB，C的体积分数若大于a，可断定x>4C．若x＝2，则Ⅱ体系起始物质的量应满足3n(B)>n(A)＋3D．若Ⅱ体系起始物质的量满足3n(C)＋8n(A)＝12n(B)，则可推断x＝4解析这是恒温恒容条件下的等效平衡，无论如何进行配比，只要把反应一端按反应计量数之比完全转化为另一端的物质后，相当于完全等同的起始量即可。A项，A、B、C各增加1mol时，A与B不行能完全转化为C，加入的B相对量大，A的转化率增大，而B的转化率将减小，错误；B项，在Ⅰ平衡体系中再加入3molA和2molB，相当于增大了体系的压强，C的体积分数增大，说明平衡向正反应方向移动，正反应方向体积缩小，x<4，错误；C项，假设C完全转化为A、B，则n(A)＋3/2n(C)＝3，n(B)＋1/2n(C)＝2，即3n(B)＝n(A)＋3，错误；D项，设C完全转化为A、B，则xn(A)＋3n(C)＝3x，xn(B)＋n(C)＝2x，即2xn(A)＋3n(C)＝3xn(B)，正确。答案D9．(2022·江西模拟)已知：t℃时，2H(g)＋Y(g)2I(g)ΔH＝－196.6kJ·mol－1，t℃时，在一压强恒定的密闭容器中，加入4molH和2molY反应，达到平衡后，Y剩余0.2mol。若在上面的平衡体系中，再加入1mol气态的I物质，t℃时达到新的平衡，此时H物质的物质的量n(H)为()A．0.8mol B．0.6molC．0.5mol D．0.2mol解析本题考查恒温恒压条件下等效平衡原理。依据反应式知，“4molH和2molY反应达到平衡后，Y剩余0.2mol”，即Y转化了1.8mol，依据化学计量数之比，H必转化了3.6mol，即H的转化率等于Y的转化率＝eq\f(1.8mol,2mol)×100%＝90%。2H(g)＋Y(g)2I(g)起始(Ⅰ)4mol2mol0起始(Ⅱ)4mol2mol1mol起始(Ⅲ)5mol2.5mol0该可逆反应在恒温、恒压条件下反应，按起始(Ⅱ)与起始(Ⅲ)投料能达到同一平衡状态，而起始(Ⅰ)与起始(Ⅲ)达到的平衡状态为等效平衡，即平衡时H的转化率相等，故达到新平衡时剩余H的物质的量为n(H)＝5mol×(1－90%)＝0.5mol。答案C10．有甲、乙两容器，甲容器容积固定，乙容器容积可变。确定温度下，在甲中加入2molN2、3molH2，反应N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)达到平衡时生成NH3的物质的量为mmol。(1)相同温度下，在乙中加入4molN2、6molH2，若乙的压强始终与甲的压强相等，乙中反应达到平衡时，生成NH3的物质的量为________mol(从下列各项中选择，只填选项字母)；若乙的容积与甲的容积始终相等，乙中反应达到平衡时，生成NH3的物质的量为________mol。A．小于m B．等于mC．在m～2m之间 D．等于2mE．大于2m(2)相同温度下，保持乙的容积为甲的一半，并加入1molNH3，要使乙中反应达到平衡时，各物质的体积分数与上述甲容器中达到平衡时相同，则起始时应加入________molN2和________molH2。解析(1)由于甲容器定容，而乙容器定压，它们的压强相等，达到平衡时，乙的容积应当为甲的两倍，生成的NH3的物质的量应当等于2mmol。当甲、乙两容器的体积相等时，相当于将建立等效平衡后的乙容器压缩，故乙中NH3的物质的量大于2mmol。(2)乙的容积为甲的一半时，要建立与甲一样的平衡，只有乙中的投入量是甲的一半才行，故乙中应当投入N2为(1－0.5)mol＝0.5mol，H2为(1.5－1.5)mol＝0mol。答案(1)DE(2)0.5011．在确定温度下，把2molSO2和1molO2通入一个确定容积的密闭容器里，发生如下反应：2SO2＋O2eq\o(,\s\up17(催化剂),\s\do15(△))2SO3，当此反应进行到确定程度时，反应混合物就处于化学平衡状态。现在该容器中维持温度不变，令a、b、c分别代表初始加入的SO2、O2和SO3的物质的量(mol)。如a、b、c取不同的数值，它们必需满足确定的相互关系，才能保证达到平衡时，反应混合物中三种气体的体积分数仍跟上述平衡时的完全相同。请填写下列空白：(1)若a＝0，b＝0，则c＝________。(2)若a＝0.5，则b＝________和c＝________。(3)a、b、c必需满足的一般条件是(请用两个方程式表示，其中一个只含a和c，另一个只含b和c)：___________、___________。解析在其他条件不变时，转变平衡体系中有关物质的量，使之平衡状态相同。解题思路是：有关物质的量不论取何值，都把它转化成最初给定的物质的量。若其值与题干给出的量相同，则符合题意。(1)2molSO3相当于2molSO2和1molO2。(2)0.5molSO2与0.25molO2反应生成0.5molSO3，再加上1.5molSO3，其SO3的物质的量是2mol，同(1)。(3)若SO2与SO3的物质的量之和等于2mol，相当于原来加入的2molSO2。cmolSO3分解得eq\f(c,2)molO2，若eq\f(c,2)＋b＝1，两者之和等于初始氧气的量就符合题意。答案(1)2(2)0.251.5(3)a＋c＝2eq\f(c,2)＋b＝1名师究错易错追根溯源挑战高考满分【典例】利用醋酸二氨合铜[Cu(NH3)2Ac]溶液吸取CO，能达到疼惜环境和能源再利用的目的，反应方程式为Cu(NH3)2Ac＋CO＋NH3[Cu(NH3)温度/℃