2021版新高考化学一轮复习 第6章 化学反应的速率、限度与方向 第3节 化学反应的方向 化学平衡常

第6章化学反应的速率、限度与方向第3节化学反应的方向化学平衡常数课标解读要点网络1.了解化学平衡常数(K)的含义，能利用化学平衡常数进行相关计算。2．能正确计算反应的平衡转化率(α)。3．了解化学反应进行的方向判断。A层级必备知识·关键能力化学反应进行的方向1．自发过程(1)含义在温度和压强一定的条件下，不借助光、电等外部力量就能自动进行的过程。(2)特点①体系趋向于从_____状态转变为_____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_____自发地转变为_____的倾向(无序体系更加稳定)。高能低能有序无序2．自发反应在一定条件下___________________就能自发进行的反应称为自发反应。注意：自发反应(过程)指的是在一定条件下有自发进行的倾向而不一定发生，如燃烧反应是自发反应，但在常温下不一定燃烧。不需要借助外力作用3．熵与熵变(1)熵：描述体系_________的物理量，符号为S。熵值越大，体系_______越大。(2)熵变：ΔS＝S(反应产物)－S(反应物)。(3)常见的熵增过程①同一种物质由固态到液态再到气态：S(g)__S(l)__S(s)。②反应后气体物质的量______的反应。③固体参加生成气体的反应，如C(s)＋H2O(g)CO(g)＋H2(g)。混乱程度混乱度增加4．化学反应方向的判定(1)判据焓判据放热过程中体系能量降低，ΔH__0，具有自发进行的倾向，但有些吸热反应也可以自发进行，故焓变只是影响反应方向的一种因素熵判据体系的混乱度增加(即熵增)，ΔS__0，反应有自发进行的倾向，但有些熵减的过程也能自发进行，故熵变只是影响反应方向的一种因素复合判据ΔH－TΔS___，反应不能自发进行___，反应达到平衡状态___，反应能自发进行0＝00(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，_____对反应的方向起决定性作用。当ΔH0，ΔS0时，_____下反应能自发进行；当ΔH0，ΔS0时，_____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系数大小。温度低温高温[基础判断](1)放热过程均可以自发进行，吸热过程均不能自发进行。()(2)CaCO3=====高温CaO＋CO2↑高温能自发进行的原因是该反应为熵增的反应。()(3)－10℃的水结成冰，可用熵变的判据来解释反应的自发性。()[答案](1)×(2)√(3)×(4)×(5)√(4)2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g)ΔH0，在任何温度下均能自发进行。()(5)ΔH0，ΔS0的反应在低温下可能自发进行。()命题点化学反应进行方向的分析1．(2019·西安模拟)下列有关化学反应方向及其判据的说法中正确的是()A．非自发反应就是不可能发生的反应，自发反应就是能较快进行的反应B．高温高压下可以使石墨转化为金刚石是自发的化学反应C[A项，反应的自发进行与反应的可能发生不是一致的；B项，自发的化学反应是指不受外力作用能发生的反应，石墨转化为金刚石需在高压条件下进行，该反应不是自发的反应；D项，低温时能自发的反应为ΔH0。]C．由焓判据和熵判据组合而成的复合判据，将更适合于所有的过程D．反应NH3(g)＋HCl(g)===NH4Cl(s)在低温下能自发进行，说明该反应的ΔH0[答案]C2．反应2AB(g)===C(g)＋3D(g)在高温时能自发进行，反应后体系中物质的总能量升高，则该反应的ΔH、ΔS应为()A．ΔH0，ΔS0B．ΔH0，ΔS0C．ΔH0，ΔS0D．ΔH0，ΔS03．下列有关说法不正确的是________(填字母)。A．C3H6(g)＋NH3(g)＋32O2(g)===C3H3N(g)＋3H2O(g)ΔH＝－515kJ·mol－1和C3H6(g)＋O2(g)===C3H4O(g)＋H2O(g)ΔH＝－353kJ·mol－1两个反应在热力学上趋势均很大B．Na与H2O的反应是熵增的放热反应，该反应能自发进行C．某吸热反应能自发进行，因此该反应是熵增反应D．2NO(g)＋2CO(g)===N2(g)＋2CO2(g)在常温下能自发进行，则该反应的ΔH0[答案]DFE．反应NH3(g)＋HCl(g)===NH4Cl(s)在室温下可自发进行，则该反应的ΔH0F．CaCO3(s)===CaO(s)＋CO2(g)室温下不能自发进行，说明该反应的ΔH0G．一定温度下，反应MgCl2(l)===Mg(l)＋Cl2(g)的ΔH0、ΔS04．(1)汽车燃油不完全燃烧时产生CO，有人设想按下列反应除去CO：2CO(g)===2C(s)＋O2(g)已知该反应的ΔH0，简述该设想能否实现的依据：__________________________________________________________________。(2)超音速飞机在平流层飞行时，尾气中的NO会破坏臭氧层。科学家正在研究利用催化技术将尾气中的NO和CO转变成CO2和N2，化学方程式如下：2NO＋2CO2CO2＋N2。反应能够自发进行，则反应的ΔH________0(填“”“”或“＝”)。[解析](1)2CO(g)===2C(s)＋O2(g)，该反应是焓增、熵减的反应。根据ΔG＝ΔH－TΔS，ΔG0，不能实现。(2)该反应为熵减反应，能自发进行说明ΔH0。[答案](1)该反应是焓增、熵减的反应，任何温度下均不自发进行(2)化学平衡常数1．化学平衡常数(1)概念：在一定温度下，当一个可逆反应达到_________时，生成物___________与反应物___________的比值是一个常数，用符号__表示。化学平衡浓度幂之积浓度幂之积K(2)表达式：对于反应aA(g)＋bB(g)cC(g)＋dD(g)，K＝________。实例①Cl2＋H2OHClO＋H＋＋Cl－K＝__________________。[C]c[D]d[A]a[B]b[HClO][H＋][Cl－][Cl2]②C(s)＋H2O(g)CO(g)＋H2(g)K＝_________。③CO2－3＋H2OHCO－3＋OH－K＝_____________。④CaCO3(s)CaO(s)＋CO2(g)K＝______。[CO][H2][H2O][HCO－3][OH－][CO2－3][CO2](3)意义：平衡常数越大，化学反应程度或限度_____，反应物的转化率_____。一般地说，当K___时就认为反应完全，当K_____时认为反应很难进行。越大越大10510－52．平衡常数的影响因素对于确定的化学反应，平衡常数K只与_____有关，与浓度、压强无关。(1)对于吸热反应，升高温度，K值_____。(2)对于放热反应，升高温度，K值_____。注意：①即使化学平衡发生移动，但只要温度不变，平衡常数就不会改变，利用此守恒可以计算恒定温度下再次平衡后的转化率等物理量，这也是定量化学的重要定律；②平衡常数改变，平衡一定移动，温度一定改变。温度增大减小[基础判断](1)可逆反应2A(s)＋B(g)2C(g)＋3D(g)的平衡常数为K＝[C]2[D]3[A]2[B]。()(2)可逆反应的正、逆两反应方向的ΔH与K互为相反数。()[答案](1)×(2)×(3)×(4)×(3)对于N2(g)＋3H2(g)2NH3ΔH0反应，降温和加压均右移，平衡常数均增大。()(4)在一定温度下，SO2(g)＋12O2(g)SO3(g)与2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g)的K值相同。()[答案]K1·K2＝1K2＝K23(或K3＝K122)K1＝1K23(或K1·K23＝1)[知识应用]1．对于N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)K12NH3(g)N2(g)＋3H2(g)K2NH3(g)12N2(g)＋32H2(g)K3则K1与K2的关系为________，K2与K3的关系为________，K3与K1的关系为________。[答案]K1K22．已知下列反应在某温度下的平衡常数：H2(g)＋S(s)H2S(g)K1S(s)＋O2(g)SO2(g)K2则在该温度下反应H2(g)＋SO2(g)O2(g)＋H2S(g)的平衡常数为________。[答案](1)0.1mol·L－1(2)(3)正反应0.1mol·L－13．在一定温度下，1L的密闭容器中发生反应：C(s)＋H2O(g)CO(g)＋H2(g)，平衡时测得C、H2O、CO、H2的物质的量都为0.1mol。(1)该反应的平衡常数K＝________。(2)若升高平衡体系的温度，该反应的平衡常数会增大，则该反应的ΔH________0(填“”或“”)。(3)该温度下，再充入0.1molH2O(g)，平衡向________方向移动，该反应的平衡常数K′＝________。[答案]A命题点1化学平衡常数及其应用1．T℃时可逆反应mA(g)＋nB(s)pC(g)的平衡常数为K，下列说法中正确的是()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．K＝[C]p[A]m[B]nD．如果m＋n＝p，则K＝12．(2019·西安市铁一中学质检)O3是一种很好的消毒剂，具有高效、洁净、方便、经济等优点。O3可溶于水，在水中易分解，产生的[O]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①O3O2＋[O]ΔH0平衡常数为K1；反应②[O]＋O32O2ΔH0平衡常数为K2；总反应：2O33O2ΔH0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＝K1＋K2C．适当升温，可提高消毒效率D．压强增大，K2减小C[降温，总反应平衡向右移动，K增大，A项错误；K1＝[O2][[O]][O3]、K2＝[O2]2[[O]][O3]、K＝[O2]3[O3]2＝K1·K2，B项错误；升高温度，反应①平衡向右移动，[[O]]增大，可提高消毒效率，C项正确；对于给定的反应，平衡常数只与温度有关，D项错误。]3．(双选)在300mL的密闭容器中，放入镍粉并充入一定量的CO气体，一定条件下发生反应：Ni(s)＋4CO(g)Ni(CO)4(g)，已知该反应平衡常数与温度的关系如下表。温度/℃2580230平衡常数/L3·mol－35×10421.9×10－5下列说法正确的是()A．上述生成Ni(CO)4(g)的反应为放热反应B．25℃时反应Ni(CO)4(g)Ni(s)＋4CO(g)的平衡常数为0.5mol3·L－3C．在某条件下达到平衡，测得Ni(CO)4、CO浓度均为0.5mol·L－1，则此时温度高于80℃D．80℃时，在相同容器中充入0.3molCO和0.3molNi(CO)4，同时加入足量Ni，此时v正v逆AD[A项，化学平衡常数只受温度的影响，根据表格中数据，随着温度的升高，平衡常数减小，因此正反应是放热反应，故正确；B项，Ni(s)＋4CO(g)Ni(CO)4(g)，化学平衡常数的表达式为K1＝[NiCO4][CO]4，Ni(CO)4(g)Ni(s)＋4CO(g)，化学平衡常数的表达式为K2＝[CO]4[NiCO4]，K2＝1K1mol3·L－3＝15×104mol3·L－3＝2×10－5mol3·L－3，故错误；C项，化学平衡常数为0.50.54L3·mol－3＝8L3·mol－32L3·mol－3，因此温度低于80℃，故错误；D项，此时Qc＝0.30.30.30.34L3·mol－3＝1L3·mol－3K＝2L3·mol－3，正向进行，v正v逆，故正确。]化学平衡常数的两大应用(1)判断可逆反应的反应热。升高温度K值增大→正反应为吸热反应，ΔH0K值减小→正反应为放热反应，ΔH0降低温度