搜索
第1讲化学平衡常数化学反应进行的方向【2020·备考】最新考纲：1.了解化学平衡常数的含义，能利用化学平衡常数进行相关计算。2.能正确计算化学反应的转化率。核心素养：1.变化观念与平衡思想：能从化学平衡常数的角度分析化学反应，运用化学平衡常数解决问题。能多角度、动态地分析化学反应的转化率，运用化学反应原理解决实际问题。2.证据推理与模型认知：知道可以通过分析、推理等方法认识研究对象的本质特征、构成要素及其相互关系，建立模型。能运用模型（Qc与K的关系）解释化学平衡的移动，揭示现象的本质和规律。考点一化学反应进行的方向(频数：★☆☆难度：★☆☆)化学反应进行的方向，在高考中很少涉及，复习时没必要拓展名师课堂导语强化，只要抓住教材主干知识点进行落实即可。1.自发过程(1)含义在一定条件下，不需要借助外力作用就能自动进行的过程。(2)特点①体系趋向于从高能状态转变为低能状态(体系对外部做功或释放热量)。②在密闭条件下，体系有从有序转变为无序的倾向性(无序体系更加稳定)。2.化学反应方向(1)判据=(2)一般规律：①ΔH0，ΔS0的反应任何温度下都能自发进行；②ΔH0，ΔS0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，温度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。低温高温(1)熵：衡量体系混乱程度的物理量，符号为S，单位为J·mol－1·K－1。(2)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化学计量数大小。(3)复合判据计算时要注意单位换算。[速查速测](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↑是一个熵增的过程()(3)焓变是影响反应是否具有自发性的唯一因素()(4)ΔH＜0、ΔS＞0时，反应一定能自发进行()(5)吸热且熵增加的反应，当温度升高时，反应一定能自发进行()(6)－10℃的水结成冰，可用熵变的判据来解释反应的自发性()1.(易混点排查)正确的打“√”，错误的打“×”×√×√××2.(教材改编题)(RJ选修4·P361改编)下列过程的熵变的判断不正确的是()A.溶解少量食盐于水中，ΔS＞0B.纯碳和氧气反应生成CO(g)，ΔS＞0C.H2O(g)变成液态水，ΔS＞0D.CaCO3(s)加热分解为CaO(s)和CO2(g)，ΔS＞0答案C3.(思维探究题)能自发进行的反应一定能实际发生吗？答案不一定；化学反应方向的判据指出的仅仅是在一定条件下化学反应自发进行的趋势，并不能说明在该条件下反应一定能实际发生，还要考虑化学反应的快慢问题。[A组基础知识巩固]1.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，ΔS0解析该反应中气体的物质的量增加，ΔS0。反应后体系中物质的总能量升高，说明正反应是吸热反应，ΔH0。答案C2.(2018·天津河东区调研)下列说法不正确的是()A.ΔH0、ΔS0的反应在任何温度下都能自发进行B.NH4HCO3(s)===NH3(g)＋H2O(g)＋CO2(g)ΔH＝＋185.57kJ·mol－1能自发进行，原因是体系有自发地向混乱度增加的方向转变的倾向C.因为焓变和熵变都与反应的自发性有关，因此焓变或熵变均可以单独作为反应自发性的判据D.在其他外界条件不变的情况下，使用催化剂可以改变化学反应进行的速率解析反应的ΔH0、ΔS0，则始终存在ΔH－TΔS0，在任何温度下该反应都能自发进行，A正确。反应NH4HCO3(s)===NH3(g)＋H2O(g)＋CO2(g)的ΔH0、ΔS0，则高温下存在ΔH－TΔS0，若该反应能自发进行，说明体系有自发地向混乱度增加的方向转变的倾向，B正确。ΔH、ΔS都与反应的自发性有关，但要根据ΔH－TΔS判断反应的自发性，不能将ΔH或ΔS单独作为反应自发性的判据，C错误。在其他外界条件不变的情况下，使用催化剂可以改变反应的活化能，从而改变反应速率，D正确。答案C3.(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转化成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)【规律总结】焓变、熵变和温度对化学反应方向的影响ΔHΔSΔH－TΔS反应情况－＋永远是负值在任何温度下过程均自发进行＋－永远是正值在任何温度下过程均非自发进行＋＋低温为正高温为负低温时非自发，高温时自发－－低温为负高温为正低温时自发，高温时非自发[B组考试能力过关]A.(2016·全国甲卷)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.(2015·天津高考)Na与H2O的反应是熵增的放热反应，该反应能自发进行C.(2014·天津高考)某吸热反应能自发进行，因此该反应是熵增反应D.(2014·江苏高考)2NO(g)＋2CO(g)===N2(g)＋2CO2(g)在常温下能自发进行，则该反应的ΔH＞04.下列有关说法不正确的是________。E.(2013·江苏高考)反应NH3(g)＋HCl(g)===NH4Cl(s)在室温下可自发进行，则该反应的ΔH0F.(2012·江苏高考)CaCO3(s)===CaO(s)＋CO2(g)室温下不能自发进行，说明该反应的ΔH0G.(2011·江苏高考)一定温度下，反应MgCl2(l)===Mg(l)＋Cl2(g)的ΔH0、ΔS0答案DF考点二化学平衡常数转化率(频数：★★★难度：★★☆)化学平衡常数和转化率是高考必考点，主要考查化学平衡常数表名师课堂导语达式；化学平衡常数和转化率的计算；特别是通过平衡压强来表示平衡常数和计算转化率是近几年高考重点，复习时应加以关注。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化学平衡时，生成物浓度幂之积与反应物浓度幂之积的比值是一个常数，用符号K表示。(2)表达式：对于反应mA(g)＋nB(g)pC(g)＋qD(g)，K＝。[C]p·[D]q[A]m·[B]n(3)实例化学方程式平衡常数关系式N2（g）＋3H2（g）2NH3（g）K1＝[NH3]2[N2]·[H2]3K2＝K1（或K121）K3＝1K112N2（g）＋32H2（g）NH3（g）K2＝[NH3][N2]12·[H2]322NH3（g）N2（g）＋3H2（g）K3＝[N2]·[H2]3[NH3]2(1)纯液体、纯固体物质或稀溶液中水的浓度均不写，但是水蒸气的浓度要写。在非水溶液中进行的反应，若有水参加或生成，则水的浓度不可视为常数，应写进平衡常数表达式中。(2)平衡常数表达式中各物质的浓度为平衡时的浓度，其书写形式与化学方程式的书写有关。（4）意义及影响因素①K值越大，反应物的转化率越大，正反应进行的程度越大。通常K105可认为反应彻底，K10－5认为反应不能发生。②K只受温度影响，与反应物或生成物的浓度变化无关。③化学平衡常数是指某一具体反应的平衡常数。（5）应用①判断可逆反应进行的程度。②利用化学平衡常数，判断反应是否达到平衡或向何方向进行。对于化学反应aA（g）＋bB（g）cC（g）＋dD（g）的任意状态，浓度商：Qc＝cc（C）·cd（D）ca（A）·cb（B）。Q＜K，反应向反应方向进行；Q＝K，反应处于状态；Q＞K，反应向反应方向进行。③利用K可判断反应的热效应：若升高温度，K值增大，则正反应为吸热反应；若升高温度，K值减小，则正反应为放热反应。正平衡逆(1)计算化学平衡常数利用的是物质的平衡浓度，而不是任意时刻浓度，也不能用物质的量。(2)催化剂能加快化学反应速率，但对化学平衡无影响，也不会改变平衡常数的大小。2.平衡转化率对于上例反应中A(g)的平衡转化率可表示为：α(A)＝{c0(A)代表A的初始浓度，c平(A)代表A的平衡浓度}。c0（A）－c平（A）c0（A）×100%1.对于A(g)＋B(g)C(g)类反应，达到平衡后，保持温度、容积不变，又加入一定量的A，则平衡向正反应方向移动，α(B)增大而α(A)减小。2.对于aA(g)bB(g)类反应，达到平衡后，保持温度、容积不变，又加入一定量的A，相当于增大压强。[速查速测]1.(易混点排查)正确的打“√”，错误的打“×”(1)平衡常数表达式中，可以是物质的任一浓度()(2)催化剂能改变化学反应速率，也能改变平衡常数()(3)平衡常数发生变化，化学平衡不一定发生移动()(4)化学平衡发生移动，平衡常数不一定发生变化()(5)平衡常数和转化率都能体现可逆反应进行的程度()×××√√2.(教材改编题)（LK选修4·P45例2改编）已知反应A(g)＋3B(g)3C(g)在一定温度下达到平衡，该反应的平衡常数表达式为________________。若各物质的平衡浓度分别为[A]＝2.0mol·L－1、[B]＝2.0mol·L－1、[C]＝1.0mol·L－1，则K＝________。答案K＝[C]3[A]·[B]30.06253.(思维探究题)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K1/K2。[A组基础知识巩固]1.(2018·潍坊质检)某温度下，在一个2L的密闭容器中，加入4molX和2molY进行如下反应：3X(g)＋2Y(g)4Z(s)＋2W(g)，反应一段时间后达到平衡，测得生成1.6molZ，则下列说法正确的是()A.该反应的化学平衡常数表达式是K＝[Z]4·[W]2[X]3·[Y]2B.此时，Y的平衡转化率是40%C.增大该体系的压强，化学平衡常数增大D.增加Y，Y的平衡转化率增大解析化学平衡常数的表达式中不能出现固体或纯液体物质，而物质Z是固体，A错误；根据化学方程式可知，平衡时减少的Y的物质的量是1.6mol×12＝0.8mol，所以Y的转化率为0.8mol2mol×100%＝40%，B正确；平衡常数只与温度有关，增大压强时平衡常数不变，C错误；增加Y后平衡右移，X的转化率增大，而Y的转化率减小，D错误。答案B2.某温度下，反应H2(g)＋CO2(g)H2O(g)＋CO(g)的平衡常数K＝94。该温度下，在甲、乙、丙三个恒容密闭容器中，投入H2(g)和CO2(g)，其起始浓度如表所示：起始浓度甲乙丙c(H2)/(mol·L－1)0.0100.0200.020c(CO2)/(mol·L－1)0.0100.0100.020下列判断不正确的是()A.平衡时，乙中CO2的转化率大于60%B.平衡时，甲中和丙中H2的转化率均是60%C.平衡时，丙中c(CO2)是甲中的2倍，是0.008mol·L－1D.反应开始时，乙中的反应速率最快，甲中的反应速率最