2025版高考化學(xué)一輪復(fù)習第七章第3節(jié)化學(xué)平衡常數(shù)化學(xué)反應(yīng)進行的方向教師用書

PAGEPAGE20第3節(jié)化學(xué)平衡常數(shù)化學(xué)反應(yīng)進行的方向[考試說明]1.了解化學(xué)平衡常數(shù)的含義，能利用化學(xué)平衡常數(shù)進行相關(guān)計算。2.了解利用焓變、熵變推斷化學(xué)反應(yīng)進行的方向。[命題規(guī)律]本節(jié)內(nèi)容是歷屆各地高考的必考點。在高考中的考點主要有兩個：一是化學(xué)平衡常數(shù)的計算及利用化學(xué)平衡常數(shù)進行化學(xué)平衡移動方向的推斷和反應(yīng)是放熱還是吸熱以及溫度對平衡常數(shù)的影響等；二是焓變、熵變與化學(xué)反應(yīng)方向的關(guān)系，這個學(xué)問點在高考中考查的不多?？键c1化學(xué)平衡常數(shù)及其應(yīng)用學(xué)問梳理1.化學(xué)平衡常數(shù)(1)概念在確定eq\o(□,\s\up5(01))溫度下，一個可逆反應(yīng)達到化學(xué)平衡時，生成物eq\o(□,\s\up5(02))濃度冪之積與反應(yīng)物eq\o(□,\s\up5(03))濃度冪之積的比值是一個常數(shù)，用符號K表示。(2)表達式對于一般的可逆反應(yīng)：mA(g)＋nB(g)pC(g)＋qD(g)，在確定溫度下達到平衡時：K＝eq\o(□,\s\up5(04))eq\f(cpC·cqD,cmA·cnB)(固體和純液體的濃度視為常數(shù)，通常不計入平衡常數(shù)表達式中)。(3)意義①K值越大，反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率eq\o(□,\s\up5(05))越高，正反應(yīng)進行的程度eq\o(□,\s\up5(06))越大，一般來說，K≥105認為反應(yīng)進行的較完全。②K只受eq\o(□,\s\up5(07))溫度影響，與反應(yīng)物或生成物的濃度變更無關(guān)，與壓強變更、是否運用催化劑無關(guān)。③化學(xué)平衡常數(shù)是指某一詳細反應(yīng)方程式的平衡常數(shù)。(4)應(yīng)用①利用化學(xué)平衡常數(shù)，推斷反應(yīng)是否達到平衡或向何方向進行。對于化學(xué)反應(yīng)mA(g)＋nB(g)pC(g)＋qD(g)的隨意狀態(tài)，濃度商Qc＝eq\o(□,\s\up5(08))eq\f(cpC·cqD,cmA·cnB)。Qc<K，反應(yīng)向eq\o(□,\s\up5(09))正反應(yīng)方向進行；Qc＝K，反應(yīng)處于eq\o(□,\s\up5(10))平衡狀態(tài)；Qc>K，反應(yīng)向eq\o(□,\s\up5(11))逆反應(yīng)方向進行。②利用K可推斷反應(yīng)的熱效應(yīng)：若上升溫度，K值增大，則正反應(yīng)為eq\o(□,\s\up5(12))吸熱反應(yīng)；若上升溫度，K值減小，則正反應(yīng)為eq\o(□,\s\up5(13))放熱反應(yīng)。③計算轉(zhuǎn)化率：利用平衡常數(shù)計算轉(zhuǎn)化率的主要途徑是利用溫度不變時，平衡常數(shù)不變列方程求解。④計算相關(guān)反應(yīng)的平衡常數(shù)若反應(yīng)方向變更，則平衡常數(shù)變?yōu)槠涞箶?shù)；若方程式中各物質(zhì)的化學(xué)計量數(shù)等倍擴大或縮小，盡管是同一反應(yīng)，平衡常數(shù)也會變更同次冪，但意義不變。2．平衡轉(zhuǎn)化率平衡轉(zhuǎn)化率是指平衡時已轉(zhuǎn)化了的某反應(yīng)物的量與轉(zhuǎn)化前該反應(yīng)物的量之比，用來表示反應(yīng)限度。對于反應(yīng)：aA(g)＋bB(g)cC(g)＋dD(g)，反應(yīng)物A的轉(zhuǎn)化率可以表示為α(A)＝eq\f(A的初始濃度－A的平衡濃度,A的初始濃度)×100%。(1)計算平衡常數(shù)利用的是物質(zhì)的平衡濃度，而不是隨意時刻濃度，也不能用物質(zhì)的量。(2)不能把反應(yīng)體系中固體、純液體及稀溶液中水的濃度寫入平衡常數(shù)表達式中。如CaCO3(s)CaO(s)＋CO2(g)K＝c(CO2)Cr2Oeq\o\al(2－,7)(aq)＋H2O(l)2CrOeq\o\al(2－,4)(aq)＋2H＋(aq)K＝eq\f(c2CrO\o\al(2－,4)·c2H＋,cCr2O\o\al(2－,7))但非水溶液中發(fā)生的反應(yīng)，若有水參與或生成，則此時水的濃度不行視為常數(shù)，應(yīng)寫入平衡常數(shù)表達式中。如C2H5OH(l)＋CH3COOH(l)CH3COOC2H5(l)＋H2O(l)K＝eq\f(cCH3COOC2H5·cH2O,cC2H5OH·cCH3COOH)。(3)對于給定的化學(xué)反應(yīng)，K只與溫度有關(guān)，溫度變更，平衡常數(shù)發(fā)生變更推斷正誤，正確的畫“√”，錯誤的畫“×”，錯誤的指明錯因。(1)C(s)＋H2O(g)CO(g)＋H2(g)的平衡常數(shù)表達式為K＝eq\f(cCO·cH2,cC·cH2O)。(×)錯因：固體物質(zhì)不寫入平衡常數(shù)表達式。(2)恒溫、恒容條件下，發(fā)生反應(yīng)2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g)達到平衡，向容器中再充入1molSO2，平衡正向移動，化學(xué)平衡常數(shù)增大。(×)錯因：化學(xué)平衡常數(shù)僅受溫度影響，與濃度無關(guān)。(3)化學(xué)平衡常數(shù)只受溫度影響，與反應(yīng)物或生成物的濃度變更無關(guān)；溫度越高，化學(xué)平衡常數(shù)越大。(×)錯因：化學(xué)平衡常數(shù)受溫度影響，與可逆反應(yīng)吸放熱有關(guān)，如可逆反應(yīng)正向放熱，則上升溫度，平衡逆向移動，K值減小。(4)變更條件，使反應(yīng)物的平衡轉(zhuǎn)化率都增大，該可逆反應(yīng)的平衡常數(shù)確定增大。(×)錯因：平衡常數(shù)僅受溫度影響，故變更條件，平衡常數(shù)不確定增大。(5)變更條件，平衡右移，則反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率確定增大。(×)錯因：若增大某一反應(yīng)物的濃度，平衡右移但其自身的轉(zhuǎn)化率降低。題組訓(xùn)練題組一化學(xué)平衡常數(shù)及其影響因素1．在一個容積為2L的密閉容器中，加入0.8molA2氣體和0.6molB2氣體，確定條件下發(fā)生反應(yīng)：A2(g)＋B2(g)2AB(g)ΔH<0，反應(yīng)中各物質(zhì)的濃度隨時間的變更狀況如圖所示，下列說法不正確的是()A．圖中a點的值為0.15B．該反應(yīng)的平衡常數(shù)K＝0.03C．溫度上升，平衡常數(shù)K值減小D．平衡時A2的轉(zhuǎn)化率為62.5%答案B解析A項，Δc(AB)＝0.5mol·L－1，Δc(A2)＝(0.4－a)，由化學(xué)方程式可知，0.5∶(0.4－a)＝2∶1，a＝0.15，正確；B項，當Δc(AB)＝0.5mol·L－1時，Δc(B2)＝0.25mol·L－1，平衡時c(B2)＝(0.3－0.25)mol·L－1＝0.05mol·L－1，K＝eq\f(0.52,0.15×0.05)＝eq\f(100,3)，錯誤；C項，ΔH<0，反應(yīng)為放熱反應(yīng)，上升溫度，K減小，正確；D項，當Δc(AB)＝0.5mol·L－1時，Δc(A2)＝0.25mol·L－1，α(A2)＝eq\f(0.25mol·L－1,0.4mol·L－1)×100%＝62.5%，正確。2．已知，相關(guān)數(shù)據(jù)見下表：依據(jù)以上信息推斷，下列結(jié)論錯誤的是()A．a(chǎn)>bB．增大壓強，平衡狀態(tài)Ⅱ不移動C．上升溫度平衡狀態(tài)Ⅲ向正反應(yīng)方向移動D．反應(yīng)Ⅱ、Ⅲ均為放熱反應(yīng)答案C解析由Ⅰ＋Ⅱ＝Ⅲ，得K3＝K1·K2，則a≈2.38，b≈0.78，a>b，A正確；Ⅱ是等體積反應(yīng)，增大壓強，平衡不移動，B正確；由a≈2.38，b≈0.78，可知，隨溫度上升K2、K3均減小，故反應(yīng)Ⅱ、Ⅲ均為放熱反應(yīng)；升溫時平衡Ⅲ向逆反應(yīng)方向移動，C錯誤、D正確。題組二化學(xué)平衡常數(shù)的應(yīng)用3．已知在25℃時，下列反應(yīng)的平衡常數(shù)如下：①N2(g)＋O2(g)2NO(g)K1＝1×10－30②2H2(g)＋O2(g)2H2O(g)K2＝2×1081③2CO2(g)2CO(g)＋O2(g)K3＝4×10－92下列說法正確的是()A．NO分解反應(yīng)：NO(g)eq\f(1,2)N2(g)＋eq\f(1,2)O2(g)的平衡常數(shù)為1×10－30B．依據(jù)K2的值可以推斷常溫下H2和O2很簡單反應(yīng)生成H2OC．常溫下，NO、H2O、CO2三種物質(zhì)分解放出O2的傾向依次為NO>H2O>CO2D．溫度上升，上述三個反應(yīng)的平衡常數(shù)均增大答案C解析A項，NO(g)eq\f(1,2)N2(g)＋eq\f(1,2)O2(g)的平衡常數(shù)為(1/K1)eq\f(1,2)＝1015，錯誤；B項，H2和O2之間的反應(yīng)須要點燃才能進行，錯誤；C項，常溫下，NO、H2O、CO2三種物質(zhì)分解放出O2的平衡常數(shù)依次為1×1030、5×10－82、4×10－92，平衡常數(shù)越大，則反應(yīng)進行的程度越大，正確；D項，反應(yīng)②為放熱反應(yīng)，上升溫度平衡逆向移動，平衡常數(shù)減小，錯誤。4．N2O5是一種新型硝化劑，確定溫度下發(fā)生反應(yīng)2N2O5(g)4NO2(g)＋O2(g)ΔH>0，T1溫度下的部分試驗數(shù)據(jù)為：下列說法不正確的是()A．500s內(nèi)，N2O5的分解速率為2.96×10－3mol·L－1·s－1B．T1溫度下的平衡常數(shù)為K1＝125,1000s時N2O5的轉(zhuǎn)化率為50%C．其他條件不變時，T2溫度下反應(yīng)到1000s時測得N2O5(g)濃度為2.98mol·L－1，則有T1<T2D．T1溫度下的平衡常數(shù)為K1，T2溫度下的平衡常數(shù)為K2，若T1>T2，則有K1>K2答案C解析500s內(nèi)c(N2O5)由5.00mol·L－1降低到3.52mol·L－1，則v(N2O5)＝eq\f(5.00－3.52mol·L－1,500s)＝2.96×10－3mol·L－1·s－1，A正確。1000s時，c(N2O5)＝2.50mol·L－1，則c(NO2)＝5mol·L－1，c(O2)＝1.25mol·L－1，此時N2O5的轉(zhuǎn)化率為eq\f(5.00－2.50mol·L－1,5.00mol·L－1)＝50%；化學(xué)平衡常數(shù)K1＝eq\f(c4NO2·cO2,c2N2O5)＝eq\f(5.004×1.25,2.502)＝125，B正確。T2溫度下反應(yīng)到1000s時測得N2O5(g)濃度為2.98mol·L－1>2.50mol·L－1，說明T2溫度變更了，濃度減小了，反應(yīng)速率減小，故有T1>T2，C錯誤。該反應(yīng)為吸熱反應(yīng)，上升溫度，平衡正向移動，平衡常數(shù)增大，由于T1>T2，則有K1>K2，D正確。平衡常數(shù)表達式的書寫(1)若化學(xué)反應(yīng)為離子反應(yīng)時，書寫其化學(xué)平衡常數(shù)時應(yīng)先改寫成離子反應(yīng)再進行書寫。如Cl2＋H2OH＋＋Cl－＋HClO的化學(xué)平衡常數(shù)為K＝eq\f(cH＋·cCl－·cHClO,cCl2)。(2)同一化學(xué)反應(yīng)，化學(xué)方程式寫法不同，其平衡常數(shù)表達式及數(shù)值亦不同。如：N2O4(g)2NO2(g)K＝eq\f(c2NO2,cN2O4)eq\f(1,2)N2O4(g)NO2(g)K′＝eq\f(cNO2,c\f(1,2)N2O4)＝eq\r(K)2NO2(g)N2O4(g)K″＝eq\f(cN2O4,c2NO2)＝eq\f(1,K)。(3)對于同一可逆反應(yīng)，正反應(yīng)的平衡常數(shù)等于逆反應(yīng)的平衡常數(shù)的倒數(shù)，即：K正＝eq\f(1,K逆)。(4)兩反應(yīng)加和得到的新反應(yīng)，其化學(xué)平衡常數(shù)是兩反應(yīng)平衡常數(shù)的乘積；兩反應(yīng)相減，得到的新反應(yīng)，其化學(xué)平衡常數(shù)是兩反應(yīng)平衡常數(shù)相除得到的商。(5)有氣體參與的反應(yīng)，可用平衡分壓(總壓乘以各自的物質(zhì)的量分數(shù))表示平衡常數(shù)。如：2A(g)＋B(s)C(g)。若達到平衡時，n(A)＝n1，n(C)＝n2，密閉體系的壓強為p，則K＝eq\f(p·\f(n2,n1＋n2),\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(p·\f(n1,n1＋n2)))2)＝eq\f(n2n1＋n2,pn\o\al(2,1))。考點2有關(guān)化學(xué)平衡的計算學(xué)問梳理“三段式法”是有效解答化學(xué)平衡計算題的“萬能鑰匙”。解題時，要留意條理清晰地列出起始量、轉(zhuǎn)化量、平衡量，按題目要求進行計算，同時還要留意單位的統(tǒng)一。1．解題步驟(1)寫出涉及的可逆反應(yīng)的eq\o(□,\s\up5(01))化學(xué)方程式。(2)找出起始量、eq\o(□,\s\up5(02))轉(zhuǎn)化量和eq\o(□,\s\up5(03))平衡量中哪些是已知量，哪些是未知量，按“三段式”列出。(3)依據(jù)問題建立相應(yīng)的eq\o(□,\s\up5(04))關(guān)系式進行計算。2．計算模式對于反應(yīng)：mA(g)＋nB(g)pC(g)＋qD(g)，令A(yù)、B起始物質(zhì)的量(mol)分別為a、b，達到平衡后，A的消耗量為mx，容器容積為VL。mA(g)＋nB(g)pC(g)＋qD(g)起始(mol)ab00轉(zhuǎn)化(mol)mxnxpxqx平衡(mol)a－mxb－nxpxqx則有：①平衡常數(shù)：K＝eq\o(□,\s\up5(05))eq\a\vs4\al(\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))。②A的平衡濃度：c(A)平＝eq\o(□,\s\up5(06))eq\f(a－mx,V)mol·L－1。③A的轉(zhuǎn)化率：α(A)平＝eq\o(□,\s\up5(07))eq\f(mx,a)×100%，α(A)∶α(B)＝eq\o(□,\s\up5(08))eq\f(mx,a)∶eq\f(nx,b)＝eq\o(□,\s\up5(09))eq\f(mb,na)。④A的體積分數(shù)：φ(A)＝eq\o(□,\s\up5(10))eq\f(a－mx,a＋b＋p＋q－m－nx)×100%。⑤平衡與起始壓強之比：eq\f(p平,p始)＝eq\o(□,\s\up5(11))eq\f(a＋b＋p＋q－m－nx,a＋b)。⑥混合氣體的平均密度eq\x\to(ρ)混＝eq\o(□,\s\up5(12))eq\f(a·MA＋b·MB,V)g·L－1。⑦混合氣體的平均摩爾質(zhì)量eq\x\to(M)＝eq\o(□,\s\up5(13))eq\f(a·MA＋b·MB,a＋b＋p＋q－m－nx)g·mol－1。(1)計算平衡常數(shù)時必需是各物質(zhì)的平衡濃度(對于反應(yīng)前后氣體總體積不變的可用各物質(zhì)平衡的物質(zhì)的量)；平衡常數(shù)的單位是一個復(fù)合單位，可寫，也可不寫。(2)轉(zhuǎn)化率有平衡轉(zhuǎn)化率和非平衡轉(zhuǎn)化率之分。題組訓(xùn)練1.向一體積不變的密閉容器中加入2molA、0.6molC和確定量的B三種氣體，在確定條件下發(fā)生反應(yīng)，各物質(zhì)濃度隨時間變更的狀況如圖甲所示。圖乙為t2時刻后變更反應(yīng)條件，該平衡體系中反應(yīng)速率隨時間變更的狀況，且四個階段都各變更一種不同的條件。已知圖乙中t3～t4階段為運用催化劑；圖甲中t0～t1階段c(B)未畫出。下列說法不正確的是()A．該反應(yīng)為吸熱反應(yīng)B．B在t0～t1階段的轉(zhuǎn)化率為60%C．t4～t5階段變更的條件為減小壓強D．t1時該反應(yīng)的化學(xué)平衡常數(shù)K＝eq\f(27,32)答案B解析在圖乙中t3～t4階段為運用催化劑；t4～t5階段正、逆反應(yīng)速率均減小，但平衡不移動，這說明此階段是減小壓強，平衡不移動，說明反應(yīng)前后體積不變，C正確；依據(jù)圖甲可知，A是反應(yīng)物，平衡時消耗A0.2mol·L－1，C是生成物，平衡時C增加了0.3mol·L－1，因此B是反應(yīng)物，該反應(yīng)的化學(xué)方程式可表示為2A＋B3C。t5～t6階段正、逆反應(yīng)速率均增大，平衡向正反應(yīng)方向移動，因此變更的條件是上升溫度，故該反應(yīng)是吸熱反應(yīng)，A正確；B的平衡濃度是0.4mol·L－1，消耗了0.1mol·L－1，因此B在t0～t1階段的轉(zhuǎn)化率為20%，B錯誤；t1時，達平衡時A、B、C的濃度分別是0.8mol·L－1、0.4mol·L－1、0.6mol·L－1，故平衡常數(shù)K＝eq\f(0.63,0.4×0.82)＝eq\f(27,32)，D正確。2．已知A(g)＋B(g)C(g)＋D(g)，反應(yīng)的平衡常數(shù)和溫度的關(guān)系如下：830℃時，向一個2L的密閉容器中充入0.2mol的A和0.8mol的B，反應(yīng)初始4s內(nèi)A的平均反應(yīng)速率v(A)＝0.005mol·L－1·s－1。下列說法正確的是()A．4s時c(B)為0.76mol·L－1B．830℃達平衡時，A的轉(zhuǎn)化率為80%C．反應(yīng)達平衡后，上升溫度，平衡正向移動D．1200℃時反應(yīng)C(g)＋D(g)A(g)＋B(g)的平衡常數(shù)的值為0.4答案B解析4s時Δc(A)＝v(A)·Δt＝0.005mol·L－1·s－1×4s＝0.02mol·L－1，Δc(B)＝Δc(A)＝0.02mol·L－1，則4s時，Δc(B)＝eq\f(0.8mol,2L)－0.02mol·L－1＝0.38mol·L－1，A錯誤；設(shè)830℃時，A的平衡轉(zhuǎn)化率為x，則A(g)＋B(g)C(g)＋D(g)eq\a\vs4\al(起始,mol·L－1)0.10.400eq\a\vs4\al(轉(zhuǎn)化,mol·L－1)0.1x0.1x0.1x0.1xeq\a\vs4\al(平衡,mol·L－1)0.1(1－x)0.4－0.1x0.1x0.1xK＝eq\f(0.1x2,0.11－x·0.4－0.1x)＝1，x＝80%，B正確；由表中數(shù)據(jù)可知，上升溫度，平衡常數(shù)減小，說明上升溫度平衡逆向移動，C錯誤；正反應(yīng)的平衡常數(shù)為K＝0.4，故1200℃時，K逆＝eq\f(1,K)＝eq\f(1,0.4)＝2.5，D錯誤。3．溫度為T℃時，向2.0L恒容密閉容器中充入1.0molPCl5，反應(yīng)PCl5(g)PCl3(g)＋Cl2(g)經(jīng)過一段時間后達到平衡。反應(yīng)過程中測定的部分數(shù)據(jù)如圖。下列說法正確的是()A．反應(yīng)在前50s的平均速率v(PCl3)＝0.0032mol·L－1·s－1B．保持其他條件不變，上升溫度，平衡時c(PCl3)＝0.11mol·L－1，則反應(yīng)的ΔH<0C．相同溫度下，起始時向容器中充入2.0molPCl3和2.0molCl2，達到平衡時，PCl3的轉(zhuǎn)化率小于80%D．相同溫度下，起始時向容器中充入1.0molPCl5、0.20molPCl3和0.20molCl2，反應(yīng)達到平衡前v(正)>v(逆)答案D解析由題圖數(shù)據(jù)可知前50s內(nèi)，Δn(PCl3)＝0.16mol，v(PCl3)＝eq\f(\f(0.16mol,2.0L),50s)＝0.0016mol·L－1·s－1，A錯誤；由題圖數(shù)據(jù)可知，平衡時n(PCl3)＝0.20mol，保持其他條件不變，上升溫度重新達到平衡時，c(PCl3)＝0.11mol·L－1，則n′(PCl3)＝0.11mol·L－1×2.0L＝0.22mol>0.20mol，說明上升溫度平衡正向移動，故正反應(yīng)為吸熱反應(yīng)，ΔH>0，B錯誤；起始時向容器中充入2.0molPCl3和2.0molCl2，與起始加入2.0molPCl5是等效平衡，與原平衡相比壓強增大，則平衡向逆反應(yīng)方向移動，平衡時的PCl5轉(zhuǎn)化率較原平衡低，故平衡時PCl3的物質(zhì)的量小于0.40mol，即參與反應(yīng)的PCl3的物質(zhì)的量大于1.60mol，故達到新的平衡時PCl3的轉(zhuǎn)化率大于eq\f(1.60mol,2.0mol)×100%＝80%，C錯誤；起始時PCl5的濃度為0.5mol·L－1，依據(jù)圖像平衡時PCl3的濃度為eq\f(0.20mol,2.0L)＝0.10mol·L－1，則PCl5(g)PCl3(g)＋Cl2(g)起始/mol·L－10.5000轉(zhuǎn)化/mol·L－10.100.100.10平衡/mol·L－10.400.100.10所以平衡常數(shù)K＝eq\f(0.10×0.10,0.40)＝0.025，起始時向容器中充入1.0molPCl5、0.20molPCl3和0.20molCl2，起始濃度分別為0.50mol·L－1、0.10mol·L－1、0.10mol·L－1，此時Qc＝eq\f(0.10×0.10,0.50)＝0.02，Qc<K，說明反應(yīng)向正反應(yīng)方向進行，達到平衡前v(正)>v(逆)，D正確。平衡轉(zhuǎn)化率的計算(1)明確三個量——起始量、變更量、平衡量N2＋3H2eq\o(,\s\up17(催化劑),\s\do15(高溫，高壓))2NH3起始量130變更量a3a平衡量1－a3－3a①反應(yīng)物的平衡量＝起始量－變更量。②生成物的平衡量＝起始量＋變更量。③各物質(zhì)變更濃度之比等于它們在化學(xué)方程式中化學(xué)計量數(shù)之比。變更濃度是聯(lián)系化學(xué)方程式、平衡濃度、起始濃度、轉(zhuǎn)化率、化學(xué)反應(yīng)速率的橋梁。因此抓住變更濃度是解題的關(guān)鍵。(2)駕馭三個百分數(shù)①反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率＝eq\f(n轉(zhuǎn)化,n起始)×100%＝eq\f(c轉(zhuǎn)化,c起始)×100%。②生成物的產(chǎn)率：實際產(chǎn)量(指生成物)占理論產(chǎn)量的百分數(shù)。一般來講，轉(zhuǎn)化率越大，原料利用率越高，產(chǎn)率越大。產(chǎn)率＝eq\f(實際產(chǎn)量,理論產(chǎn)量)×100%。③混合物組分的百分含量＝eq\f(平衡量,平衡時各物質(zhì)的總量)×100%。

考點3化學(xué)反應(yīng)進行的方向?qū)W問梳理1.自發(fā)過程(1)含義：在確定條件下，不須要借助外力作用就能自動進行的過程。(2)特點①體系趨向于從eq\o(□,\s\up5(01))高能狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)閑q\o(□,\s\up5(02))低能狀態(tài)(體系對外部eq\o(□,\s\up5(03))做功或eq\o(□,\s\up5(04))放出熱量)。②在密閉條件下，體系有從eq\o(□,\s\up5(05))有序轉(zhuǎn)變?yōu)閑q\o(□,\s\up5(06))無序的傾向性(無序體系更加穩(wěn)定)。2．自發(fā)反應(yīng)在確定條件下eq\o(□,\s\up5(07))不借助外力就能自發(fā)進行的反應(yīng)稱為自發(fā)反應(yīng)。3．化學(xué)反應(yīng)方向的判據(jù)(1)焓判據(jù)放熱過程中體系能量eq\o(□,\s\up5(08))降低，ΔHeq\o(□,\s\up5(09))<0，具有自發(fā)進行的傾向，但有些吸熱反應(yīng)也可以自發(fā)進行，故只用焓變推斷反應(yīng)方向不全面。(2)熵判據(jù)①熵：描述體系eq\o(□,\s\up5(10))混亂程度的物理量，符號為eq\o(□,\s\up5(11))S。熵值越大，體系混亂度eq\o(□,\s\up5(12))越大。②常見的熵增過程a．氣體的擴散；b．不同狀態(tài)的同一種物質(zhì)：S(g)eq\o(□,\s\up5(13))>S(l)eq\o(□,\s\up5(14))>S(s)；c．反應(yīng)前無氣體，反應(yīng)后有氣體產(chǎn)生的過程；d．反應(yīng)前后都有氣體，但氣體的物質(zhì)的量增加的反應(yīng)。③熵判據(jù)：體系的混亂度eq\o(□,\s\up5(15))增大，ΔS>0，反應(yīng)有自發(fā)進行的傾向。但有些熵減的過程也能自發(fā)進行，故只用熵變來推斷反應(yīng)方向也不全面。(3)復(fù)合判據(jù)在溫度、壓強確定的條件下，化學(xué)反應(yīng)方向是反應(yīng)的焓變和熵變共同影響的結(jié)果，反應(yīng)方向的復(fù)合判據(jù)為ΔG＝ΔH－TΔS。(1)非自發(fā)反應(yīng)不確定不能發(fā)生，有些在外力作用下可發(fā)生，如Cu＋H2SO4eq\o(=,\s\up7(通電))CuSO4＋H2↑。(2)有些自發(fā)反應(yīng)發(fā)生時須要引發(fā)，如2C＋O2=2CO，利用復(fù)合判據(jù)該反應(yīng)任何溫度下都能自發(fā)進行，而該反應(yīng)發(fā)生時需先加熱引發(fā)。推斷正誤，正確的畫“√”，錯誤的畫“×”，錯誤的指明錯因。(1)ΔH<0、ΔS>0的反應(yīng)在溫度低時不能自發(fā)進行。(×)錯因：ΔH_<0、ΔS_>0，任何溫度下反應(yīng)都能自發(fā)進行。(2)NH4HCO3(g)=NH3(g)＋H2O(g)＋CO2(g)ΔH＝＋185.57kJ·mol－1能自發(fā)進行，緣由是體系有自發(fā)地向混亂度增加的方向轉(zhuǎn)變的傾向。(√)錯因：____________________________________________________(3)確定溫度下，反應(yīng)MgCl2(l)Mg(l)＋Cl2(g)的ΔH>0、ΔS>0。(√)錯因：_____________________________________________________(4)反應(yīng)NH3(g)＋HCl(g)=NH4Cl(s)在室溫下可自發(fā)進行，則該反應(yīng)的ΔH<0。(√)錯因：______________________________________________________(5)因為焓變和熵變都與反應(yīng)的自發(fā)性有關(guān)，因此焓變或熵變均可以單獨作為反應(yīng)自發(fā)性的判據(jù)。(×)錯因：焓變或熵變單獨推斷反應(yīng)自發(fā)性存在不全面性，因此應(yīng)用ΔH_－TΔS復(fù)合判據(jù)。_(6)在其他外界條件不變的狀況下，運用催化劑，可以改變更學(xué)反應(yīng)進行的方向。(×)錯因：在其他外界條件不變的狀況下，運用催化劑，只變更反應(yīng)速率，而不變更反應(yīng)方向。題組訓(xùn)練1.下列關(guān)于化學(xué)反應(yīng)自發(fā)性的說法中正確的是()A．熵增加的化學(xué)反應(yīng)確定能自發(fā)進行B．自發(fā)進行的化學(xué)反應(yīng)確定能快速發(fā)生C．在確定條件下，吸熱反應(yīng)可自發(fā)進行D．電解池中的化學(xué)反應(yīng)屬于自發(fā)過程答案C解析熵增加的反應(yīng)，假如是放熱反應(yīng)，則任何溫度都能自發(fā)進行，假如是吸熱反應(yīng)，則只有在高溫下能自發(fā)進行，A錯誤；反應(yīng)能否自發(fā)進行與反應(yīng)速率無關(guān)，B錯誤；吸熱的熵增反應(yīng)在高溫下能自發(fā)進行，C正確；電解過程屬于非自發(fā)過程，D錯誤。2．對于化學(xué)反應(yīng)能否自發(fā)進行，下列說法中錯誤的是()A．若ΔH<0、ΔS>0，任何溫度下都能自發(fā)進行B．若ΔH>0、ΔS<0，任何溫度下都不能自發(fā)進行C．須要加熱才能夠進行的過程確定不是自發(fā)過程D．非自發(fā)過程在確定條件下可能變成自發(fā)過程答案C解析若ΔH<0、ΔS>0，則有ΔH－TΔS<0，故反應(yīng)在任何溫度下都能自發(fā)進行，A正確；若ΔH>0、ΔS<0，則有ΔH－TΔS>0，故反應(yīng)在任何溫度下都不能自發(fā)進行，B正確；化學(xué)反應(yīng)能否自發(fā)進行與是否須要加熱無關(guān)，有些自發(fā)反應(yīng)須要加熱來引發(fā)反應(yīng)，C錯誤；有些非自發(fā)反應(yīng)，變更反應(yīng)條件可變成自發(fā)反應(yīng)，如CaCO3分解在常溫下是非自發(fā)反應(yīng)，但高溫下是自發(fā)反應(yīng)，D正確。3．下列說法正確的是()A．凡是放熱反應(yīng)都是自發(fā)的，因為吸熱反應(yīng)都是非自發(fā)的B．自發(fā)反應(yīng)的熵確定增大，非自發(fā)反應(yīng)的熵確定減小C．常溫下，反應(yīng)C(s)＋CO2(g)2CO(g)不能自發(fā)進行，則該反應(yīng)的ΔH>0D．反應(yīng)2Mg(s)＋CO2(g)=C(s)＋2MgO(s)能自發(fā)進行，則該反應(yīng)的ΔH>0答案C解析若ΔH<0，ΔS>0，則確定自發(fā)，若ΔH>0，ΔS<0，則確定不能自發(fā)，若ΔH<0，ΔS<0或ΔH>0，ΔS>0，反應(yīng)能否自發(fā)和溫度有關(guān)，A、B錯誤；C項中反應(yīng)的ΔS>0，若ΔH<0，則確定自發(fā)，現(xiàn)常溫下不自發(fā)，說明ΔH>0，正確；D項中反應(yīng)的ΔS<0，能自發(fā)，說明ΔH<0，錯誤。ΔH、ΔS共同推斷化學(xué)反應(yīng)進行的方向即：同號(>、<)看溫度，異號看象限。高考真題實戰(zhàn)1.(高考集萃)推斷正誤，正確的畫“√”，錯誤的畫“×”。(1)(2024·江蘇高考)反應(yīng)4Fe(s)＋3O2(g)=2Fe2O3(s)常溫下可自發(fā)進行，該反應(yīng)為吸熱反應(yīng)。()(2)(天津高考)Na與H2O的反應(yīng)是熵增的放熱反應(yīng)，該反應(yīng)能自發(fā)進行。()(3)(江蘇高考)2NO(g)＋2CO(g)=N2(g)＋2CO2(g)在常溫下能自發(fā)進行，則該反應(yīng)的ΔH>0。()(4)(江蘇高考)對于乙酸與乙醇的酯化反應(yīng)(ΔH<0)，加入少量濃硫酸并加熱，該反應(yīng)的反應(yīng)速率和平衡常數(shù)均增大。()(5)(天津高考)某吸熱反應(yīng)能自發(fā)進行，因此該反應(yīng)是熵增反應(yīng)。()答案(1)×(2)√(3)×(4)×(5)√解析(1)反應(yīng)4Fe(s)＋3O2(g)=2Fe2O3(s)的ΔS<0，該反應(yīng)常溫下可自發(fā)進行，應(yīng)為放熱反應(yīng)，錯誤。(2)鈉與水反應(yīng)有氣體生成，是熵增的放熱反應(yīng)，反應(yīng)能自發(fā)進行，正確。(3)已知反應(yīng)是一個熵減的反應(yīng)，若常溫下能自發(fā)進行，則須要ΔH<0，錯誤。(4)此反應(yīng)ΔH<0，加熱平衡逆向移動，平衡常數(shù)減小，錯誤。(5)依據(jù)ΔG＝ΔH－TΔS<0為自發(fā)反應(yīng)可知，若ΔH>0，則ΔS確定大于0，正確。2．(2024·天津高考)常壓下羰基化法精煉鎳的原理為：Ni(s)＋4CO(g)Ni(CO)4(g)。230℃時，該反應(yīng)的平衡常數(shù)K＝2×10Ni(CO)4的沸點為42.2℃，固體雜質(zhì)不參與反應(yīng)。第一階段：將粗鎳與CO反應(yīng)轉(zhuǎn)化成氣態(tài)Ni(CO)4；其次階段：將第一階段反應(yīng)后的氣體分別出來，加熱至230℃制得高純鎳。下列推斷正確的是()A．增加c(CO)，平衡向正向移動，反應(yīng)的平衡常數(shù)增大B．第一階段，在30℃和50℃兩者之間選擇反應(yīng)溫度，選50℃C．其次階段，Ni(CO)4分解率較低D．該反應(yīng)達到平衡時，v生成[Ni(CO)4]＝4v生成(CO)答案B解析增加c(CO)，平衡正向移動，溫度不變，反應(yīng)的平衡常數(shù)不變，A錯誤；第一階段，生成的Ni(CO)4是氣態(tài)，應(yīng)選擇高于其沸點的反應(yīng)溫度，故選50℃，B正確；230℃時，化學(xué)平衡常數(shù)K＝2×10－5，有利于反應(yīng)逆向進行，Ni(CO)4分解率較高，C錯誤；反應(yīng)達到平衡時，4v生成[Ni(CO)4]＝v生成(CO)，D錯誤。3．(2024·全國卷Ⅰ)采納N2O5為硝化劑是一種新型的綠色硝化技術(shù)，在含能材料、醫(yī)藥等工業(yè)中得到廣泛應(yīng)用?；卮鹣铝袉栴}：(1)1840年Devil用干燥的氯氣通過干燥的硝酸銀，得到N2O5，該反應(yīng)的氧化產(chǎn)物是一種氣體，其分子式為____________。(2)F.Daniels等曾利用測壓法在剛性反應(yīng)器中探討了25℃時N2O5(g)分解反應(yīng)：其中NO2二聚為N2O4的反應(yīng)可以快速達到平衡。體系的總壓強p隨時間t的變更如下表所示(t＝∞時，N2O5(g)完全分解)：①已知：2N2O5(g)=2N2O4(g)＋O2(g)ΔH1＝－4.4kJ·mol－12NO2(g)=N2O4(g)ΔH2＝－55.3kJ·mol－1則反應(yīng)N2O5(g)=2NO2(g)＋eq\f(1,2)O2(g)的ΔH＝________kJ·mol－1。②探討表明，N2O5(g)分解的反應(yīng)速率v＝2×10－3×pN2O5(kPa·min－1)。t＝62min時，測得體系中pO2＝2.9kPa，則此時的pN2O5＝________kPa，v＝________kPa·min－1。③若提高反應(yīng)溫度至35℃，則N2O5(g)完全分解后體系壓強p∞(35℃)________63.1kPa(填“大于”“等于”或“小于”)，緣由是__________________________________。④25℃時，N2O4(g)2NO2(g)反應(yīng)的平衡常數(shù)Kp＝________kPa(Kp為以分壓表示的平衡常數(shù)，計算結(jié)果保留一位小數(shù))。(3)對于反應(yīng)2N2O5(g)→4NO2(g)＋O2(g)，R．A.Ogg提出如下反應(yīng)歷程：第一步N2O5NO2＋NO3快速平衡其次步NO2＋NO3→NO＋NO2＋O2慢反應(yīng)第三步NO＋NO3→2NO2快反應(yīng)其中可近似認為其次步反應(yīng)不影響第一步的平衡。下列表述正確的是________(填標號)。A．v(第一步的逆反應(yīng))>v(其次步反應(yīng))B．反應(yīng)的中間產(chǎn)物只有NO3C．其次步中NO2與NO3的碰撞僅部分有效D．第三步反應(yīng)活化能較高答案(1)O2(2)①53.1②30.06.0×10－2③大于溫度提高，體積不變，總壓強提高；NO2生成N2O4為放熱反應(yīng)，溫度提高，平衡左移，體系物質(zhì)的量增加，總壓強提高④13.4(3)AC解析(1)氯氣在反應(yīng)中得到電子作氧化劑，硝酸銀中只有氧元素化合價會上升，所以氧化產(chǎn)物是氧氣，分子式為O2。(2)①已知：ⅰ.2N2O5(g)=2N2O4(g)＋O2(g)ΔH1＝－4.4kJ·mol－1ⅱ.2NO2(g)=N2O4(g)ΔH2＝－55.3kJ·mol－1依據(jù)蓋斯定律可知ⅰ÷2－ⅱ即得到N2O5(g)=2NO2(g)＋eq\f(1,2)O2(g)ΔH＝eq\f(ΔH1,2)－ΔH2＝＋53.1kJ·mol－1。②依據(jù)方程式可知生成氧氣與消耗N2O5的物質(zhì)的量之比是1∶2，又因為壓強之比等于物質(zhì)的量之比，所以消耗N2O5的壓強是2.9kPa×2＝5.8kPa，則此時N2O5的壓強是35.8kPa－5.8kPa＝30.0kPa，因此此時反應(yīng)速率v＝2.0×10－3×30(kPa·min－1)＝6.0×10－2(kPa·min－1)。③由于溫度上升，容器體積不變，總壓強提高，且NO2生成N2O4為放熱反應(yīng)，溫度提高，平衡左移，體系物質(zhì)的量增加，總壓強提高，所以若提高反應(yīng)溫度至35℃，則N2O5(g)完全分解后體系壓強p∞(35℃)大于63.1kPa。④依據(jù)表中數(shù)據(jù)可知N2O5完全分解時的壓強是63.1kPa，依據(jù)方程式可知完全分解時最初生成的NO2的壓強是35.8kPa×2＝71.6kPa，O2是35.8kPa÷2＝17.9kPa，總壓強應(yīng)當是71.6kPa＋17.9kPa＝89.5kPa，平衡后壓強削減了89.5kPa－63.1kPa＝26.4kPa，所以依據(jù)方程式2NO2(g)N2O4(g)可知平衡時N2O4對應(yīng)的壓強是26.4kPa，NO2對應(yīng)的壓強是71.6kPa－26.4kPa×2＝18.8kPa，則反應(yīng)的平衡常數(shù)Kp＝eq\f(18.82,26.4)kPa≈13.4kPa。(3)第一步反應(yīng)快速平衡，所以第一步的逆反應(yīng)速率大于其次步的反應(yīng)速率，A正確；依據(jù)其次步和第三步可知中間產(chǎn)物還有NO，B錯誤；依據(jù)其次步反應(yīng)生成物中有NO2可知NO2與NO3的碰撞僅部分有效，C正確；第三步為快反應(yīng)，所以第三步反應(yīng)的活化能較低，D錯誤。4．(2024·全國卷Ⅰ節(jié)選)H2S與CO2在高溫下發(fā)生反應(yīng)：H2S(g)＋CO2(g)COS(g)＋H2O(g)。在610K時，將0.10molCO2與0.40molH2S充入2.5L的空鋼瓶中，反應(yīng)平衡后水的物質(zhì)的量分數(shù)為0.02。①H2S的平衡轉(zhuǎn)化率α1＝________%，反應(yīng)平衡常數(shù)K＝________。②在620K重復(fù)試驗，平衡后水的物質(zhì)的量分數(shù)為0.03，H2S的轉(zhuǎn)化率α2________α1，該反應(yīng)的ΔH________0。(填“>”“<”或“＝”)③向反應(yīng)器中再分別充入下列氣體，能使H2S轉(zhuǎn)化率增大的是________(填標號)。A．H2SB．CO2C．COSD．N答案①2.52.8×10－3②>>③B解析①解：設(shè)平衡時H2S轉(zhuǎn)化的物質(zhì)的量為xmol。H2S(g)＋CO2(g)COS(g)＋H2O(g)初始/mol0.400.1000轉(zhuǎn)化/molxxxx平衡/mol0.40－x0.10－xxx由題意得：eq\f(x,0.40－x＋0.10－x＋x＋x)＝0.02解得：x＝0.01H2S的平衡轉(zhuǎn)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溫度上升，平衡后水的物質(zhì)的量分數(shù)增大，平衡右移，則H2S的轉(zhuǎn)化率增大，故α2＞α1。溫度上升，平衡向吸熱反應(yīng)方向移動，故ΔH＞0。③A項，充入H2S，H2S的轉(zhuǎn)化率反而減??；B項，充入CO2，增大了一種反應(yīng)物的濃度，能夠提高另一種反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率，故H2S的轉(zhuǎn)化率增大；C項，充入COS，平衡左移，H2S的轉(zhuǎn)化率減小；D項，充入N2，對平衡無影響，不變更H2S的轉(zhuǎn)化率。5．(2024·全國卷Ⅲ)砷(As)是第四周期第ⅤA族元素，可以形成As2S3、As2O5、H3AsO3、H3AsO4等化合物，有著廣泛的用途?；卮鹣铝袉栴}：(1)畫出砷的原子結(jié)構(gòu)示意圖________。(2)工業(yè)上常將含砷廢渣(主要成分為As2S3)制成漿狀，通入O2氧化，生成H3AsO4和單質(zhì)硫。寫動身生反應(yīng)的化學(xué)方程式________________________。該反應(yīng)須要在加壓下進行，緣由是__________________________________。(3)298K時，將20mL3xmol·L－1Na3AsO3、20mL3xmol·L－1I2和20mLNaOH溶液混合，發(fā)生反應(yīng)：AsOeq\o\al(3－,3)(aq)＋I2(aq)＋2OH－(aq)AsOeq\o\al(3－,4)(aq)＋2I－(aq)＋H2O(l)。溶液中c(AsOeq\o\al(3－,4))與反應(yīng)時間(t)的關(guān)系如圖所示。①下列可推斷反應(yīng)達到平衡的是________(填標號)。a．溶液的pH不再變更b．v(I－)＝2v(AsOeq\o\al(3－,3))c．c(AsOeq\o\al(3－,4))/c(AsOeq\o\al(3－,3))不再變更d．c(I－)＝y(tǒng)mol·L－1②tm時，v正________v逆(填“大于”“小于”或“等于”)。③tm時v逆________tn時v逆(填“大于”“小于”或“等于”)，理由是_____________________________________________________。④若平衡時溶液的pH＝14，則該反應(yīng)的平衡常數(shù)K為________。答案(1)(2)2As2S3＋5O2＋6H2O=4H3AsO4＋6S增加反應(yīng)物O2的濃度，提高反應(yīng)速率(3)①ac②大于③小于tm時生成物濃度較低④eq\f(4y3,x－y2)(mol·L－1)－1解析(1)As位于周期表中第四周期第ⅤA族，說明As核外有4個電子層，最外層有5個電子，故原子結(jié)構(gòu)示意圖為。(2)由題意知As2S3＋O2→H3AsO4＋S，As2S3中As元素化合價由＋3上升到＋5，S元素化合價由－2上升到0,1molAs2S3共失去10mol電子，1molO2得到4mol電子，依據(jù)得失電子守恒可得：2As2S3＋5O2→4H3AsO4＋6S，再由原子守恒配平可得化學(xué)方程式：2As2S3＋5O2＋6H2O=4H3AsO4＋6S。該反應(yīng)加壓時，反應(yīng)物O2的濃度增大，反應(yīng)速率加快。(3)①溶液pH不變時，則c(OH－)也保持不變，反應(yīng)處于平衡狀態(tài)，a正確；依據(jù)反應(yīng)方程式，始終存在速率關(guān)系：v(I－)＝2v(AsOeq\o\al(3－,3))，反應(yīng)不確定處于平衡狀態(tài)，b錯誤；由于Na3AsO3總量確定，當c(AsOeq\o\al(3－,4))/c(AsOeq\o\al(3－,3))不再變更時，c(AsOeq\o\al(3－,3))、c(AsOeq\o\al(3－,3))也保持不變，反應(yīng)建立平衡，c正確；由圖可知，建立平衡時c(I－)＝2c(AsOeq\o\al(3－,4))＝2ymol·L－1，因此c(I－)＝y(tǒng)mol·L－1時，反應(yīng)沒有建立平衡，d錯誤。②tm時，反應(yīng)正向進行，故v正大于v逆。③由于tm時生成物AsOeq\o\al(3－,4)的濃度小于tn時AsOeq\o\al(3－,4)的濃度，因v逆的大小取決于生成物濃度的大小，故tm時的v逆小于tn時的v逆。④反應(yīng)前，三種溶液混合后，c(Na3AsO3)＝3xmol·L－1×eq\f(20mL,20mL＋20mL＋20mL)＝xmol·L－1，同理，c(I2)＝xmol·L－1，反應(yīng)狀況如下：6．(2024·全國卷Ⅰ)CrOeq\o\al(2－,4)和Cr2Oeq\o\al(2－,7)在溶液中可相互轉(zhuǎn)化。室溫下，初始濃度為1.0mol·L－1的Na2CrO4溶液中c(Cr2Oeq\o\al(2－,7))隨c(H＋)的變更如圖所示。(1)用離子方程式表示Na2CrO4溶液中的轉(zhuǎn)化反應(yīng)________________。(2)由圖可知，溶液酸性增大，CrOeq\o\al(2－,4)的平衡轉(zhuǎn)化率________(填“增大”“減小”或“不變”)。依據(jù)A點數(shù)據(jù)，計算出該轉(zhuǎn)化反應(yīng)的平衡常數(shù)為______________。(3)上升溫度，溶液中CrOeq\o\al(2－,4)的平衡轉(zhuǎn)