2024年高中化学第一轮大复习第1讲 化学反应的方向 化学平衡常数

D;Z化学反应的方向、限度与速率

第1讲化学反应的方向化学平衡常数

【课标要求】1.知道化学反应是有方向的，知道化学反应的方向与反应的焙变

和病变有关。

2.知道可逆反应在一定条件下能达到化学平衡。能描述化学平衡状态，判断化学

反应是否达到平衡。

3.认识化学平衡常数是表示反应限度的物理量，知道化学平衡常数的含义，能书

写平衡常数表达式。

4.了解浓度商和化学平衡常数的相对大小与反应方向的联系，能利用平衡常数和

浓度商的关系判断化学反应是否达到平衡及平衡移动的方向。

5.能进行平衡常数、转化率的简单计算。

夯•必备知识

一、化学反应的方向

1.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。

2.燧和埼变的含义

⑴嫡的含义

对于一个由大量粒子组成的体系，用燧来描述体系的无序程度。用符号£表示。

同一条件下，不同物质有不同的嫡值，同一物质在不同状态下熔值也不同，一般

规律是S(g)二S⑴二S(s)。

⑵燧变的含义

烯变为反应产物的总燧与反应物的总燧之差，用或表示，化学反应的AS越大，

越有利于反应直发进行。

3.判断化学反应方向的判据

AG=AH-TAS

△Gv。时，反应正向镇自发进行；

△G=()时，反应达到建状态；

△G>0时，反应正向丕能自发进行。

【诊断1】判断下列叙述的正误(正确的划“J”，错误的划“X”)。

⑴自发反应一定能发生，非自发反应一定不能发生(X)

(2)Na与H20的反应是嫡增的放热反应，该反应能自发进行(V)

(3)吸热反应不可以自发进行(X)

(4)4Fe(OH)2(s)+0?(g)+2H2O(g)=4Fe(OH)3(s)是嫡减的反应，故该反应在常温下

不能自发进行(X)

二、化学平衡状态

1.可逆反应

⑴定义

在相同条件下能同时向正、逆两个方向进行的反应。

⑵特点

①二同：a.相同条件下；b.正、逆反应同时进行。

②一小：反应物与生成物同时存在；任一组分的转化率都小王100%。

⑶表示

在方程式中用“”表示。

2.化学平衡状态

（1）概念

一定条件下的可逆反应中反应物和生成物的浓度不再随时间的延长而发生变化,

正反应速率与逆反应速率相等的状态。

⑵建立

①过程对于只加入反应物从正向建立的平衡：

反应1反应物浓度最大，M正）最大，生成物

开始时浓度为0,r（逆）为零

0n

反应物浓度逐渐减小一r（正）逐渐减

反应

—小。生成物浓度由零逐渐增大一“逆）

进行时

从零逐渐增大

0

达到“（正）=”（逆）,反应混合物中各组分的

一

平衡时浓度保持不变

②图示

建立过程可以用速率一时间图像表示如下

卜弋化学箔豪…平倚状&并不

从正反应开始工立

⑶特点

化学平衡是一种动态平衡

⑤一正反应速率=逆反应速率

反应物和生成物的浓度保持不变

击一条件改变,平衡状态可能改变.

新条件下建立新的平衡状态

三、化学平衡常数

1.概念

指平衡浓度

在一定温度下，当一个可逆反应达到化学平衡时，生成物浓度幕之积与反应物浓

度幕之积的比值是一个常数，用符号或表示。

2.表达式

理(C)•理(D)

⑴对于反应"?A(g)+〃B(g)〃C(g)+qD(g),K=_,人、一…。

c举(A)•理(B)

固体和纯液体不写入平衡常数表达式，但水蒸气需写入

c平(CO)平(H2)

如C(s)J-Hn(g)CO(g)+H2(g)的平衡常数表达式K==---------=、一。

2eg(H2O)

⑵平衡常数的换算

化学方程式平衡常数表达式相互关系

2NH3(g)N2(g)+c平(N?)(H2)

Ki—

c0g_(NH3J

3H2(g)

K\二卷(用K2表示)

N2(g)+&_(NH3)

C.(N2)•泽(H2_)K3二瓜(或出

3H2(g)2NH3(g)

K3=

(用2表示)

2N2(g)+2

c平(NH?)

H2(g)NH3(g)

(N2).今(H2)

3.意义及影响因素

K>1()5时可视为反应进行完全

进行的木艘越大

意义也直越大

反应物的转化率越大

内因反应物本身的性质

影响

A/7<0,K值减小

因素外因温度升高

△H>0,K值增大

4.主要应用

⑴判断可逆反应进行的程度

⑵判断化学反应进行的方向

对于化学反应r/A(g)+Z?B(g)cC(g)+</D(g)的任意状态，浓度商Q二

小(C)•/(D)

T(A)/(B)°

Q<K,反应向正反应方向进行；

。二K,反应处于垩衡状态；

Q>K,反应向逆反应方向进行。

⑶判断可逆反应的热效应

r->/<值增大->正反应为吸热反应

升高温度——

—值减小f正反应为放热反应

…值增大f正反应为放热反应

降低温度一

值减小->正反应为吸热反应

5.平衡转化率

(1)对于化学反应。A+〃BcC+dD

反应物A的平衡转化率

初始时A的物质的量・平衡时A的物质的量

a(A)=---------初始时A的物质的量----------X，00%

⑵对于溶液体系和恒容的气态体系，可以用物质的量浓度进行计算。

【诊断3】判断下列叙述的正误(正确的划3〃，错误的划〃x〃)。

⑴对于N2(g)+3H2(g)2NH3△”<()反应，降温和加压均右移，平衡常数均增

大(X)

⑵升高温度，平衡常数K一定增大(X)

⑶一定温度下，2sCh+022s03与2sCh0z+2SO2的平衡常数互为相反数

(X)

(4)平衡常数K发生变化，化学平衡必定发生移动［J)

提•关键能力

考点一化学平衡状态的判断

【题组训练】

1.在一定温度下，向2L固定容积的密闭容器中通入1mol82、3molH2,发生

反应：CO2(g)+3H2(g)CH30H(g)+H2O(g)AH<()e能说明该反应已达到平衡

状态的是()

A.混合气体的平均相对分子质量不变

〃(CO2)1

B.体系中二短且保持不变

C混合气体的密度不随时间变化

D.单位时间内有〃molH—H键断裂,同时有nmolO—H键生成

答案A

解析因反应前后的气体体积不同，混合气体的平均相对分子质量不变，反应已

达平衡，A正确；〃是不变量,不能说明反应是否达平衡，B错误；〃是

不变量，不能说明反应是否达平衡，C错误；二者均表示。正，不能说明反应是否

达平衡，D错误。

2.在一定温度下的恒容容器中，当下列物理量不再发生变化时：①混合气体的压

强；②混合气体的密度；③混合气体的总物质的量；④混合气体的平均相对分子

质量；⑤混合气体的颜色；⑥各反应物或生成物的浓度之比等于化学计量数之比；

⑦某种气体的百分含量

(1)能说明2SO"g)+02(g)2so3(g)达到平衡状态的是________0

(2)能说明L(g)+H2(g)2Hl(g)达到平衡状态的是________。

⑶能说明2NCh(g)N2O4(g)达到平衡状态的是________。

(4)能说明C(s)+82(g)2C0(g)达到平衡状态的是________。

(5)能说明NH2COONH4s)2NH3(g)+82(g)达到平衡状态的是0

⑹能说明5CO(g)+I2O5(s)5cCh(g)+h(s)达到平衡状态的是________。

答案⑴①@④⑦(2)⑤⑦(3)①③④⑤⑦(4)①②③④⑦(5)①②③

⑹②④⑦

］规律方法》---------

化学平衡状态的判断方法

❶判断化学平衡状态的方法——“正、逆相等，变量不变”

速率宓须是二次正反应速率.二於逆反

正、逆应速率•且经过换算后用同一物质表示:

相等的消耗速率和生成速率相等.......，

如果一个量是随着反应进行而改变的.

变量_百不变时为平衡状态；一个随反应的进1

至至_|一：行保持不变的量.不能作为是否达到平;

:衡状态的判断依据

❷常见的“变量”

①各物质的质量、物质的量或浓度不变。

②各物质的百分含量(物质的量分数、质量分数等)不变。

③温度、转化率或颜色(某组分有颜色)不变。

④压强、总物质的量(化学反应方程式两边气体体积不相等)

考点二化学平衡常数的意义与应用

［典例1］在一定体积的密闭容器中进行如下化学反应C02(g)+H2(g)CO(g)

+H20(g),其化平衡常数K和温度7的关系如表所示：

77℃70080083010001200

K0.60.91.01.72.6

回答下列问题：

⑴该反应的化学平衡常数表达式为K=,

⑵该反应为(填“吸热”或“放热”)反应。

⑶某温度下，平衡浓度符合下式：C(CO2)C(H2)=e(CO)c(H2O),试判断此时的温

度为℃o该温度下加入1molCCh(g)和1molHz(g),充分反应，达到平

衡时，CO2的转化率为o

(4)在800C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(C02)

为2mol/L,c(H2)为1.5mol/L,c(CO)为1mol/L，以H2O)为3mol/L,则正、逆反

应速率的比较为。IE________v逆(填或“二”)。

c(CO)<(H2O)

答案(1)------------------⑵吸热

c(CO2)c(Hi)

(3)83050%(4)<

解析(2)温度越高，K值越大，说明升温平衡正向移动，正向为吸热反应，(3)

由题意可得K=l,查表可知温度为830℃。设反应了的CCh为xmol,则消耗掉

（表•（令

的H2为xmol,生成的CO和H2O均是xmol（体积为VL）,K=—TZ-----二-

<—）•<—>

上“口人心功力生、rC（CO）c（H2O）1X3

=1,解得k。工CO2的转化率为50%。（4）Q=（C6）c（任）=而后

>0.9,所以。正V。逆。

题组一平衡常数及其影响因素

1.对于反应C（s）+H2O（g）CO（g）+H2（g）A”>0下列有关说法正确的是（）

（?平（CO）•（:平（H2）

A.平衡常数表达式为K=——―—

c平（C）・。平（H2O）

B.恒温条件下压缩容器的体积，平衡逆向移动，平衡常数K不发生变化

C.升高体系温度,平衡常数K减小

D.恒温恒压条件下，通入氨气,平衡正向移动，平衡常数K变大

答案B

解析固态物质浓度为“常数”，视为“1”，不需写入平衡常数表达式，A项错误；

增大压强，平衡逆向移动，K不变，B项正确；升温，该反应正向进行，K增大，

C项错误；恒压条件下，通入氮气，平衡向气体体积增大的方向移动，即平衡正

向移动。K只与温度有关，温度不变，K不发生变化，D项错误。

2.03是一种很好的消毒剂，具有高效、洁净、方便、经济等优点。03可溶于水，

在水中易分解，产生的9]为游离氧原子，有很强的杀菌消毒能力。常温常压下发

生的反应如下；

反应①0302+[0]A/7X）平衡常数为K\；

反应②[0]+03202AH<0平衡常数为长；

总反应：203302△”<（）平衡常数为K

下列叙述正确的是（）

A.降低温度，总反应K减小

B.K=KI+K2

C.适当升温，可提高消毒效率

D.压强增大，代减小

答案C

2)([])

解析降温，总反应平衡向右移动，K增大，A项缙误；/c.=—°：^.°,

C平(03)

Kf扃YQ)，K=普｝=KraB项错误；升高温度,反应①平

衡向右移动，c([0])增大，可提高消毒效率，C项正确；平衡常数只与温度有关，

D项错误。

题组二平衡常数的应用

3.在恒容密闭容器中，由CO合成甲醇：CO(g)+2H2(g)CH30H(g),在其他条

件不斐的情况下研究温度对反应的影响，实验结果如图所示，下列说法正确的是

()

1b"甲髀/mjol八

△

°G时间/min

c平(CH30H)

A.平衡常数£平(8)­

B.该反业仕刀时的平衡常数比乃时的小

C.CO合成甲醇的反应为吸热反应

C(H2)

D.处于A点的反应体系从。变到T2,达专助平衡肘,ci-增大

c(CH3OH)

答案D

解析A项，因该反应中氨气前的系数为2,则该反应的平衡常数的表达式为K

c平（CH3OH）

=c4（CO）•理（氏）,错误；B项，由图像可知，反应从乃到。时，甲醇的物

质的量增大，根据平衡常数的计算式可知刀时的平衡常数比乃时的大，错误；C

项，由图像可知在乃温度下反应先达到平衡，反应速率较5快，则有乃>八，从

图像的纵坐标分析可得温度降低，平衡向正反应方向移动，则正反应为放热反应，

错误；D项，处于A点的反应体系从力变到乃的过程中，平衡向逆反应方向移

c(%)

动，则c(H2)增大，而“CH3OH)减小，达到平衡时(「口应该增大，正确。

C\vri3Uri)

4.在体积为1L的密闭容器中，进行如下化学反应：CO2(g)+H2(g)CO(g)+

H2O(g)，化学平衡常数K与温度7的关系如下表：

77℃70080085010001200

K0.60.91.01.72.6

回答下列问题：

⑴升高温度，化学平衡向(填“正反应”或“逆反应”)方向移动，

(2)若某温度下,平衡浓度符合下列关系；C(CO2>C(H2)=C(CO)C(H2O),此时的温

度为；在此温度下，若该容器中含有1mol82、1.2molH2、0.75mol

CO、1.5molH2O,则此时反应所处的状态为o(填“向正反应方向

进行中，，“向逆反应方向进行中”或“平衡状态，，)。

答案(1)正反应

(2)850℃向正反应方向进行中

解析(1)由表格数据可知，随着温度升高，平衡常数增大，说明升高温度化学平

衡向正反应方向移动。(2)c(CO28(H2)=c(C。•以取0),则计算出K=1.0,即此时

4、，八“、口上丁。(CO)•(?(H2O)0.75X1.5,.sv

加.度为850C,此)血度下.(co?)・c(H))-=­]*]2<1。故反应向正反应方

向进行中。

考点三化学平衡常数、转化率的相关计算

【典例2](2020•全国卷III节选改编)CCh催化加氢生成乙烯的反应：2co21g)+

6H2(g)催化剂C2H4(g)+4H2O(g)，理论计算表明，原料初始组成n(CO2):〃(氏)

=1：3,在体系压强为0.1MPa,反应达到平衡E寸，四种组分的物质的量分数x

随温度7的变化如图所示。

根据图中点A(440K,0.39),计算该温度时反应的平衡常数KP=(MPa)

T列出计算式。以分压表示,分压二总压义物质的量分数)。

9

答案-X

4丽或0.39“(华芦不

解析原料初始组成〃(。。2)：〃(H2)=I：3.在体系压强为0.1MPa建才平衡。由

A点坐标可知，该温度下，氢气和水的物质的量分数均为().39,则乙烯的物质的

量分数为水的四分之一，即^二氧化碳的物质的量分数为氢气的三分之一，

0394X^-^9

039*41-

即吟，因此，该温度下反应的平衡常数Kp=------------77TT—X^(MPa)-34

0.396X(等)2U」

X康(MPa尸。

|归纳总结一

压强平衡常数(七)的含义与计算

❶Kp含义

在化学平衡体系中，各气体物质的分压替代浓度，计算的平衡常数叫压强平衡常

数。

❷表达式

对于一般可逆反应，〃(A)+〃(B)p(C)+q(D),当在一定温度下达到平衡时其压

滞(C)•必(D)

强平衡常数长可表示为Kp=其中MA)、p(B)、p(C)、〃(D)表

"¥(A)•萍(B)'

示反应物和生成物的分压，用平衡分压可以这样计算:

分压=总压X物质的量分数(或体积分数)。

p(总)=p(A)+p(B)+p(C)+p(D)；

p(A)n(A)c(A)

p(B)(B)=c(B)°

❸计算流程

根据分压计算公式求出各气体物质的

分压.某气体的分压=气体总压强X该

气体的体积分数(或物质的量分数)

根据压强平衡常数计算公式代入计算,

如：2SO2(g)+O2(g)=2so式g)的K=

P'S。,)

2

p(SO2)-p(O2)

题组一转化率与化学平衡常数的计算

l.H2s与C02在高温下发生反应：H2S(g)+C02(g)COS(g)+H2O(g)o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002。

(1)H2s的平衡转化率ai=%,反应平衡常数K=。

⑵在620K重复实验，平衡后水的物质的量分数为().03,H2s的转化率

a2ai,该反应的'H()(填，"Y或“二”)。

⑶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.H2sB.CO2

c.cosD.N2

答案(1)2.52.8X10•3(2)>>

(3)B

解析(1)设平衡时H2s转化的物质的量为xmol,列三段式：

H2S(g)+C()2(g))S(g)+H2()(g)

初始/mol0.400.1000

转化/molxXXX

平衡/mol0.40-.r0.10-J'XX

由题意得：

X

(0.40-x)+(0.10-x)+叶尸°。2

解得x=0.01,H2s的平衡转化率ai=040molX100%=2.5%,K=

0.010.01

忆(COS)c_(JhO)=______2.5X2.5______3

1V

c平(H2S)平(CO2)0.40-0.010.10—0。351°

-Z5-*-25-

(2)温度升高，水的平衡物质的量分数增大，平衡右移，则H2s的转化率增大，故

a2>aio温度升高，平衡向吸热反应方向移动，故AH>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

转化率减小；D项，充入N2,对平衡无影响，不改变H2s的转化率。

|归纳总结"---------

❶平衡常数计算的万能模板——“三段式”

(1)计算步骤

具体题目要具体分析,灵活设立.

巧设未知数

一般设某物质的转化量为工

根据化学计W数及变化能之间的关

系,代入未知数确定平衡体系中各

物质的起始量、变化鼠、平衡最，

并按“三段式法”列出

明确了“始”“变”“平”三个第

的具体数值，再根据相应关系求平

解题没问题

衡时某成分的浓度、反应物转化率

等,求出题目答案

(2)明确三个量——起始量、变化量、平衡量

催化剂

N2+3H2高温、高压2NH3

起始量130

转化量abc

平衡量1-a3-bc

①反应物的平衡量=起始量一转化量。

②生成物的平衡量=起始量+转化量。

③各物质转化浓度之比等于它们在化学方程式中化学计量数之比。

(3)K的计算模式

对于反应：〃7A(g)+〃B(g)/?C(g)+qD(g),令A、B起始物质的量浓度分别为。

molL\bmol-L-1,达到平衡后消耗A的物质的量浓度为皿mobL」。

mA(g)+〃B(g)PC(g)+gD(g)

起始/(moLLi)ab00

变化/(moll」)mxnxpxqx

平衡/a-ntxb—nxpxqx

______(px)化(qx)q

K(a—nvc)Cb—nxyn

❷平衡转化率的分析与计算

(1)计算公式：

反应物的转化率=4鬻9X100%=X100%。

〃(起始)£。(:起慧始)；

(2)转化率的分析：

(i)以反应〃A(g)+/制g)cC(g)+c/D(g)为例。

①若反应物起始物质的量之比等于化学计量数之比，达到平衡后，A、B的转化

率相等。

②若只增加A的量，平衡正向移动，B的转化率提高，A的转化率降低。

③由温度或压强引起的化学平衡正向移动，反应物的转化率增大。

④若按原比例同倍数地增力口(或降低)A、B的浓度，等效于压缩(或扩大)容器容积,

气体反应物的转化率与化学计量数有关。

(a-Vb=c-\~dA、B的转化率不变

同倍增大c(A)和c(B)<〃+O>c+dA、B的转化率增大

[a+Xc+dA、B的转化率减小

(ii)以反应nzA(g)/iB(g)+qC(g)为例。

在rV不变时，增加A的量，等效于压缩容器容积，A的转化率与化学计量数

有关。

(m=n-\-qA的转化率不变

增大c(A)<A的转化率增大

jn<n-\-qA的转化率减小

题组二压强平衡常数的计算

2.(1)(2020•全国卷H节选)容器中通入等物质的量的乙烷和氢气，在等压(p)下发生

1

反应C2H6(g)=C2H4(g)+H2(g)AHi=+137kJmol-z乙烷的平衡转化率为a。

反应的平衡常数KP=(用平衡分压代替平衡浓度计算,

分压二总压X物质的量分数)。

(2)(2020.全国卷I节选)硫酸是一种重要的基本化工产品。接触法制硫酸生产中的

关键工序是SO2的催化氧化：

-

S02(g)+拉(g)钢催化剂S03(g)A//=-98kJmol'o

回答下列问题：

将组成(物质的量分数)为2〃?％SO2(g).m%Ch(g)和q%N4g)的气体通入反应器，

在温度f、压强p条件下进行反应。平衡时，若SO2转化率为a,则SO3压强为

,平衡常数也二.(以分压表示，分压=总压X物质的量

分数)。

a(1+a)

答案(1)----------------Xp

(2+a)(1-a)

2ma

(2)-------p------------------------

100-ma([-a]]-5(-------p)05

100-ma

解析（1）设起始时C2H6和H2的物质的量均为1mol,列出三段式:

C2H6(g)C2H4(g)+H2(g)

起始（mol）101

转化（mol）aaa

平衡（mol）1—Qa1+a

平衡时C2H6、C2H4和H2对应的分压分别为;3八号7,和若］，则该反应的

a1+a

2+"a(1+a)

平衡常数Kp=I=/_i__7~\义〃。

1一•(2十a)(1—a)

2+―

⑵设通入的SCh、02和N2共lOOmol,利用三段式法进行计算:

SO2(g)+202(g)…」SO3(g)

起始（mol）2mm0

转化（mol）Imama2ma

平衡（mol）2m—2main—maIma

平衡时气体的总物质的量为（3/7?-\-q-ma）mol,则/?(S02)=pX(2m—2ma)/(3in+q

—ma),p(O?)—pX(m—ma)/(3m~\~q-ma),p(SC)3)=pX2〃7a/(3/〃+q—〃7a),因3/〃

p千（S03）

+q=10(),Kp=，代入计算得检=

1

(S02)X/莅平(02)

a___________

（』）"（而5°5

方法篇

化学反应存在可逆性的实验方案设计

【考题再现】

［2021•浙江1月选考，T25（B）］

现象和正误

选项目的方案设计

结论判断

取5mL().1mol/LKI溶液于若溶液变血红

探究KI与

试管中,加入1mL0.1mol/L色，则K1与

BFeCh反应的正确

FeCl3溶液，充分反应后滴入FeCh溶液的反

限度

5滴15%的KSCN溶液应由一定限度

［实验设计］认识化学反应存在限度

向2mLO.OlmolL-'Kl溶液中加入1mLO.OlmolL^FeCb溶液再滴加入几滴

0.1molL-'KSCN溶液，你认为能观察到什么现象？

预测实验现象实际观察到的实验现象结论

加入KSCN溶液后无血红加入KSCN溶液后,出现血红F/+没有完全反

色色应

［实验原理］2Fe3++21-b+2Fe2+

［实验结论］FeCh与KI的反应为可逆反应，可逆反应不能进行到底，存在一定

的限度。

［原因解释］理论上F¥+与I-等物质的量发生反应，在KI过量的情况下，Fe3+

应该完全反应，没有剩余。但实验证实，即使KI过量，FeCh也不能完全转化成

FeCh,故该反应存在一定的限度。

【迁移应用】

某研究性小组决定用实验探究的方法证明化学反应具有一定的限度。取5mLO.l

mol/LKI溶液于试管中,滴加().1mol/LFeCh溶液2mL,发生如下反应：2Fe3

2

++21-2Fe++ho为证明该反应具有可逆性且具有限度，他们设计了如下实

验：

①取少量反应液，滴加AgNOs溶液，发现有少量黄色沉淀（Agl）,证明反应物没

有反应完全；

②再取少量反应液，加入少量CC14,振荡，发现CC14层显浅紫色，证明萃取到

h,即有h生成。综合①②的结论，他们得出该反应具有一定的可逆性，在一定

条件下会达到反应限度。

⑴老师指出他们上述实验中①不合理，你认为是___________________________

在不改变反应物用量的前提下，改进的方法是

⑵有人认为步骤②适合检验生成12较多的情况下，还有一种简便方法可以灵敏地

检验是否生成了12,这种方法是_______________________________________

⑶控制适合的条件，将反应2Fe3++21-2Fe?++h,设计成如图所示的原电

池。

/—灵敏若电——流计\

T-桥

石墨卡二口口二卜石墨

«二:二子.

甲FeCk溶液乙KI溶液

①反应开始时,乙中石墨电极上发生_________（填“氧化”或“还原”）反应，

电极反应式为。

②电流计读数为（）时，反应达到平衡状态。此时在甲中加入FeCb固体，发现电

流计又发生偏转，则用中的石墨作__________（填“正”或“负”）极，该电极的

电极反应式为__________________

答案⑴该反应中KI过量，故不能直接检验是否存在I-取少量反应液，滴加

KSCN溶液，若溶液变红，则证明还有Fe3+未完全反应(2)取少量反应液，滴加

淀粉溶液，若溶液变蓝，则说明生成了12(3)①氧化21--2e=h②负Fe2

+-e=Fe3+

解析⑴实验①中M(KI)=0.1mol/LX0.005L=0.0005mol,n(FeCh)=0.1

mol/LX().002L=0.0002mol,该反应中KI过量，不能直接检验是否含「判断反

应的可逆性，实验①不合理。在不改变反应物用量的前提下，要证明反应有一定

的限度，应检验反应后的溶液中是否含Fe?*,改进的方法是：取少量反应液，滴

加KSCN溶液，若溶液变红，则证明还有Fe-。'未完全反应，证明反应具有可逆性。

(2)检验b可用淀粉溶液，方法是：取少量反应液，滴加淀粉溶液，若溶液变蓝，

则说明生成了12。(3)①反应开始时，甲中石墨电吸上Fe3+发生还原反应生成Fe?

十,乙中石墨电极上「发生氧化反应生成12,电极反应式为2「一2b=12。②在

甲中加入FeCb固体，Fe?+浓度增大，平衡向逆反应方向移动，甲中Fe2+发生氧

化反应生成Fe-*,甲中的石墨作负极，该电极的电极反应式为：Fe2+—e=Fe3

+

o

练•高考真题

1.(2021•浙江卷)相同温度和压强下,关于物质燧的大小比较，合理的是()

A.lmolCH4(g)<1molHz(g)

B.lmolH?O(g)<2molH2O(g)

C.imolH2O(S)>ImolH2O(1)

D.lmolC(s,金刚石)>1molC(s,石墨)

答案B

解析A.H2是单质，CPU是化合物，同温同压下，同状态的相同物质的量单质的

熠值低于化合物，所以嫡值1molCHMg)>lmolH2(g),A错误；B.相同状态的相

同物质，物质的量越大，埔值越大，所以炳值1molH?O(g)V2moiB正

确；C.等量的同物质，熠值关系为：S(g)>S⑴〉S(s),所以炳值1molH2CXS)V1mol

H2O(1),C错误；D.从金刚石和石墨的结构组成上来看，金刚石的微观结构更有

序，嫡值更低，所以炳值lmolC(s,金刚石)VImolC(s,石墨)，D错误；答案

为Bo

2.(2021.海南卷)制备水煤气的反应C(s)+H2O(g)H2(g)+CO(g)△”>()，下列

说法正确的是()

A该反应NS<0

B.升高温度，反应速率增大

C.恒温下，增大总压，H20(g)的平衡转化率不变

D.恒温恒压下，加入催化剂，平衡常数增大

答案B

解析该反应是一个气体体积增大的反应，A5>0,A项错误；增大压强，平衡

向气体体积减小的方向移动，即平衡逆向移动，IhO(g)的平衡转化率减小，C项

错误；平衡常数只与温度有关，温度不变，平衡常数不变，D项错误。

3.(2021・广东卷节选)我国力争于2030年前做到碳达峰，2060年前实现碳中和。

CH4与CO2重整是CO2利用的研究热点之一。该重整反应体系主要涉及以下反应：

a)CH4(g)+CCh(g)2C0(g)+2H2(g)bH\

b)C02(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g)

c)CH4(g)CXs)+2H2(g)AH3

d)2CO(g)CO2(g)+C(s)AH4

e)CO(g)+H2(g)H2O(g)+C(s)AH5

设品为相对压力平衡常数，其表达式写法：在浓度平衡常数表达式中，用相对分

压代替浓度。气体的相对分压等于其分压(单位为kPa)除以po(po=100kPa)。反应

a、c、e的In跖随最温度的倒数)的变化如下图所示。

①反应C的相对压力平衡常数表达式为降=。

②在下图中A点对应温度下、原料组成为，2(CO2)"(CH4)=1：1、初始总压为100

kPa的恒容密闭容器中进行反应，体系达到平衡时H2的分压为40kPa。计算CH4

的平衡转化率写出计算过程。

16

B

-8

-16

yXloVK_1

P2(H2)

答案①片、②温度为A时，结合图像C可知，此时反应cIn整二°即

P(CH4)

P2(H2)

p(%)=1,带入数据解得，p(CH4)平衡=kPa=16kPa,p(CH0初始=

8

15()-16

----X]00kPa=50kPa,平衡转化率/X100%=68%

1+1

/(H2)

解析①反应c为CH(g)C(s)+2H(g),其平衡常数表达式为；②

42p\Crl4/、

po

一(H2)

温度为A时，结合图像c可知，此时反应In降=0即=1，带入数据解

p,(C篇H4)、

网

/目FA40X40、，,1

得，p(CH。平衡=]()()kPa=16kPa,〃(0»4)初始=丁力义100kPa=50kPa,

―z.，八》50—16

平衡转化率X100%=68%o

4.(2021.辽宁卷)苯催化加氢制备环己烷是化工生产中的重要工艺，一定条件下，

发生如下反应:

1.主反应：(g)+3H?(gK

△H]VO

II.副反应：(g)

AH?>0

⑴有利于提高平衡体系中环己烷体积分数的措施有.

A.适当升温B.适当降温

C.适当加压D.适当减压

⑵反应I在管式反应器中进行，实际投料往往在n(H2):〃(C6H6)=3：1的基础上

适当增大出用量，其目的是____________________________________________o

(3)恒压反应器中,按照n(H2)：〃(C6H6)=4：1投料，发生I、II反应，总压为po,

平衡时苯的转化率为a,环己烷的分压为p,则反应I的&二(列出计算

式即可，用平衡分压代替平衡浓度计算，分压二总压X物质的量分数)。

答案(1)BC(2)提高苯的利用率

⑶---------/-------V；

1-a4-3aJ

-----〃0义po

5-3a(5-3aJ

IJ(g)+3H/(g)-(g)

解析(1)根据[主反应：是

一个气体体积减小的放热反应，故有利于提高平衡体系中环己烷体积分数即使平

衡向正反应方向移动，根据勒夏特列原理，可采用适当降低温度和适当加压有利

平衡正向移动，而升温和减压都将使平衡逆向移动；(2)反应I在管式反应器中进

行，实际投料往往在加H2)：〃(C6H6)=3：1的基础上适当增大H2用量，增大H2

的浓度将使平衡正向移动，从而提高苯的转化率即利用率，故适当增大H?用量的

目的是提高苯的利用率；（3）恒压反应器中，按照〃（出）：〃（C6H6）=4：1投料，设

投入的苯的物质的量为1mol,发生I、II反应总压为〃o,平衡时苯的转化率为a,

环己烷的总压为p,贝1」：

C6H6+3H2环己烷

起始量/mol140

转化量/mola3aa

平衡量/mol1—a4—3aa

环己烷甲基环戊烷

起始量/mola0

转化量/molxX

平衡量/mola一犬X

有反应后平衡体系中总的物质的量为：1—a+4—3a+a—M+工=5—3a,故平衡时,

苯的分压为：/焉川，氏的分压为：导外，则反应I的除=〃？善釜;必

成•学科素养

A级基础巩固

1.已知①碳酸钙的分解CaCO3(s)=CaO(s)+CCh(g)\H\仅在高温下自发进行；

②氯酸钾的分解2KC103(s)=2KCKs)+3Ch(g)△从在任何温度下都自发进行，下

面有几组婚变数据，其中可能正确的是()

A.A//1=-178.32kJmol-1&H?=・78.3kJmol-1

B.A/71=+178.32kJmol-1bHi=-78.3kJmol-1

C.AHi=-178.3