2018届一轮复习苏教版化学反应的方向和限度教案 16页

第二单元　化学反应的方向和限度 考纲定位 考情播报 ‎1.了解化学反应的可逆性和反应进行的方向。‎ ‎2.了解化学平衡建立的过程。‎ ‎3.了解化学平衡常数的含义，能够利用化学平衡常数进行相关计算。‎ ‎2016·全国甲卷T27(1)(2)/全国乙卷T27(2)/全国丙卷T27(2)(3)‎ ‎2015·全国卷ⅠT28(4)/全国卷ⅡT27(2)‎ ‎2014·全国卷ⅠT28(3)/全国卷ⅡT26(1)(2)‎ ‎2013·全国卷ⅡT28(2)(3)‎ ‎2012·全国卷T27(4)‎ 考点1| 化学反应进行的方向　‎ ‎[基础知识自查]‎ ‎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，体系有趋向于混乱度增大的倾向性(混乱度越大越稳定)。‎ ‎2．自发反应 在一定温度和压强下无需外界帮助就能自动进行的反应称为自发反应。‎ ‎3．判断化学反应方向的依据 ‎(1)焓判断依据 研究表明，对于化学反应而言，绝大多数放热反应都能自发进行，且反应放出的热量越多，体系能量降低得也越多，反应越完全。可见，反应的焓变是制约化学反应能否自发进行的因素之一。‎ ‎(2)熵判断依据 ‎①研究表明，除了热效应外，决定化学反应能否自发进行的另一个因素是体系的混乱度。大多数自发反应有趋向于体系混乱度增大的倾向。‎ ‎②熵和熵变的含义 a．熵的含义 熵是衡量一个体系混乱度的物理量。用符号S表示。‎ 同一条件下，不同物质有不同的熵值，同一物质在不同状态下熵值也不同，一般规律是S(g)>S(l)>S(s)。‎ b．熵变的含义 熵变是反应前后体系熵的变化，用ΔS表示，化学反应的ΔS越大，越有利于反应自发进行。‎ ‎[应用体验]‎ ‎1．(1)ΔH________0，ΔS________0的反应任何温度下都能自发进行；‎ ‎(2)ΔH________0，ΔS________0的反应任何温度下都不能自发进行；‎ ‎(3)ΔH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ΔH<0，ΔS<0时________下反应能自发进行；当ΔH>0，ΔS>0时，________下反应能自发进行。‎ ‎[提示]　(1)<　>　(2)>　<　(3)温度　低温　高温 ‎2．NH3(g)＋HCl(g)===NH4Cl(s)在室温下可自发进行的理由是________________，CaCO3(s)===CaO(s)＋CO2(g)在高温下可自发进行的理由是_______________________。‎ ‎[提示]　ΔH<0　ΔS>0‎ ‎[考点多维探究]‎ 角度1　化学反应方向的判断 ‎1．实验证明，多数能自发进行的反应都是放热反应。对此说法的理解正确的是 (　　) 【导学号：37742189】‎ A．所有的放热反应都是自发进行的 B．所有的自发反应都是放热的 C．焓变是影响反应是否具有自发性的一种重要因素 D．焓变是决定反应是否具有自发性的唯一判据 ‎[答案]　C ‎2．下列反应中，熵显著增加的反应是(　　)‎ A．CO(g)＋2H2(g)===CH3OH(g)‎ B．CaCO3＋2HCl===CaCl2＋H2O＋CO2↑‎ C．2CO(g)＋O2===2CO2(g)‎ D．2Hg(l)＋O2(g)===2HgO(s)‎ B　[气体分子数增加的反应为熵增的反应。]‎ ‎3．下列反应过程中，ΔH>0且ΔS>0的是(　　)‎ A．NH3(g)＋HCl(g)===NH4Cl(s)‎ B．CaCO3(s)===CaO(s)＋CO2(g)‎ C．4Al(s)＋3O2(g)===2Al2O3(s)‎ D．HCl(aq)＋NaOH(aq)===NaCl(aq)＋H2O(l)‎ B　[A是熵减(ΔS<0)的放热反应(ΔH<0)；C是熵减的放热反应；D是放热反应(ΔH<0)。]‎ ‎4．已知：(NH4)2CO3(s)===NH4HCO3(s)＋NH3(g)　ΔH＝＋74.9 kJ·mol－1。下列说法中正确的是 (　　)‎ A．该反应中熵变、焓变都大于0‎ B．该反应是吸热反应，因此一定不能自发进行 C．碳酸盐分解反应中熵增加，因此任何条件下所有碳酸盐分解一定自发进行 D．能自发进行的反应一定是放热反应，不能自发进行的反应一定是吸热反应 ‎[答案]　A ‎5．下列说法正确的是(　　) ‎ ‎【导学号：37742190】‎ A．凡是放热反应都是自发的，因为吸热反应都是非自发的 B．自发反应一定是熵增大，非自发反应一定是熵减小 C．常温下，反应C(s)＋CO2(g)2CO(g)不能自发进行，则该反应的ΔH>0‎ D．反应2Mg(s)＋CO2(g)===C(s)＋2MgO(s)能自发进行，则该反应的ΔH>0‎ C　[反应的自发性取决于熵判据和焓判据，若ΔH<0，ΔS>0，一定能自发，若ΔH>0，ΔS<0，一定不能自发，若ΔH<0，ΔS<0或ΔH>0，ΔS>0，反应能否自发进行取决于温度高低，A、B错误；C项中该反应ΔS>0，若ΔH<0，一定能自发，现常温下不能自发，则说明ΔH>0，正确；D项中反应的ΔS<0，能自发，则说明ΔH<0，错误。]‎ ‎6．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ΔH>0，简述该设想能否实现的依据：‎ ‎_______________________________________________________________‎ ‎_____________________________________________________________。‎ 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＋2CO2CO2＋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，ΔG>0，不能实现。‎ ‎(2)该反应为熵减反应，能自发进行说明ΔH<0。‎ ‎[答案]　(1)该反应是焓增、熵减的反应，任何温度下均不能自发进行　(2)<‎ ‎7．(2016·全国甲卷改编)①C3H6(g)＋NH3(g)＋O2(g)===C3H3N(g)＋3H2O(g)　ΔH＝－515 kJ·mol－1‎ ‎②C3H6(g)＋O2(g)===C3H4O(g)＋H2O(g)　ΔH＝－353 kJ·mol－1，上述①②反应在热力学上趋势均很大的原因是 ‎_______________________________________________________________，‎ 其中反应ΔS>0的是反应________。‎ ‎[答案]　①②反应均为放热量大的反应　①‎ 焓变、熵变和温度对化学反应方向的影响 ΔH ΔS 反应情况 ‎－‎ ‎＋‎ 在任何温度下过程均自发进行 ‎＋‎ ‎－‎ 在任何温度下过程均非自发进行 ‎＋‎ ‎＋‎ 低温时非自发，高温时自发 ‎－‎ ‎－‎ 低温时自发，高温时非自发 考点2| 可逆反应与化学平衡状态 ‎[基础知识自查]‎ ‎1．可逆反应 ‎2．化学平衡状态 ‎(1)概念 一定条件下的可逆反应中，正反应速率与逆反应速率相等，反应体系中所有参加反应的物质的浓度保持不变的状态。‎ ‎(2)建立过程 在一定条件下，把某一可逆反应的反应物加入固定容积的密闭容器中。反应过程如下：‎ 以上过程可用如图表示：‎ ‎(3)特征 ‎[应用体验]‎ ‎1．向含有2 mol的SO2的容器中通入过量氧气发生2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g)　ΔH＝－Q kJ·mol－1(Q>0)，充分反应后生成SO3的物质的量________2 mol(填“<”“>”或“＝”，下同)，SO2的物质的量________0 mol，转化率________100%，反应放出的热量________Q kJ。‎ ‎[提示]　<　>　<　<‎ ‎2．T ℃时，将a mol H2O(g)和a mol CO(g)充入体积为V L的密闭容器中，发生反应：H2O(g)＋CO(g)H2(g)＋CO2(g)。‎ 请回答下列问题：‎ ‎(1)反应刚开始时，c0(H2O)________(填“>”“<”或“＝”，下同)c0(CO)________c0(H2)。‎ ‎(2)随着反应的进行，c(H2O)逐渐________(填“增大”“减小”或“不变”，下同)，c(CO2)逐渐________。‎ ‎(3)当反应达到平衡状态时，c(H2)将________，单位时间消耗H2O的物质的量与消耗H2的物质的量是否相等？________，CO2的体积分数将________。‎ ‎[提示]　(1)＝　>　(2)减小　增大　(3)不变　是　不变 ‎[考点多维探究]‎ 角度1　极端转化法确定可逆反应某状态的量 ‎1．在密闭容器中进行反应：X2(g)＋Y2(g)2Z(g)，已知X2、Y2、Z的起始浓度分别为0.1 mol·L－1、0.3 mol·L－1、0.2 mol·L－1，在一定条件下，当反应达到平衡时，各物质的浓度有可能是(　　) ‎ ‎【导学号：37742191】‎ A．Z为0.3 mol·L－1 B．Y2为0.4 mol·L－1‎ C．X2为0.2 mol·L－1 D．Z为0.4 mol·L－1‎ A　[假设反应正向进行到底：X2(g)＋Y2(g)2Z(g)‎ 起始浓度(mol·L－1) 0.1 0.3 0.2‎ 改变浓度(mol·L－1) 0.1 0.1 0.2‎ 终态浓度(mol·L－1) 0 0.2 0.4‎ 假设反应逆向进行到底：X2(g)＋Y2(g)2Z(g)‎ 起始浓度(mol·L－1) 0.1 0.3 0.2‎ 改变浓度(mol·L－1) 0.1 0.1 0.2‎ 终态浓度(mol·L－1) 0.2 0.4 0‎ 平衡体系中各物质的浓度范围为0105时，就认为反应基本进行完全了，当K<10－5时，认为反应很难进行。‎ ‎2．平衡常数的影响因素 对于确定的化学反应，平衡常数K只与温度有关，与浓度、压强无关。‎ ‎(1)对于吸热反应，升高温度，K值增大。‎ ‎(2)对于放热反应，升高温度，K值减小。‎ ‎[应用体验]‎ ‎(1)书写下列化学平衡的平衡常数表达式。‎ ‎①Cl2＋H2OHClO＋Cl－＋H＋‎ ‎②C(s)＋H2O(g)CO(g)＋H2(g)‎ ‎③CH3COOH＋C2H5OHCH3COOC2H5＋H2O ‎④CO＋H2OHCO＋OH－‎ ‎⑤CaCO3(s)CaO(s)＋CO2(g)‎ ‎⑥4NH3＋5O24NO＋6H2O(g)‎ ‎[提示]　①K＝ ‎②K＝ ‎③K＝ ‎④K＝ ‎⑤K＝c(CO2)‎ ‎⑥K＝ ‎(2)①对于N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)　K1‎ ‎2NH3(g)N2(g)＋3H2(g)　K2‎ NH3(g)N2(g)＋H2(g)　K3‎ 则K1与K2的关系为________，K2与K3的关系为________，K3与K1的关系为________。‎ ‎②已知A＋B2C　K1，C＋DE　K2，则A＋B＋2D2E的K3＝________(用K1、K2表示)‎ ‎[提示]　①K1＝或K1·K2＝1　K2＝K或K3＝K2　K1＝　②K1·K ‎[考点多维探究]‎ 角度1　化学平衡常数的含义及影响因素 ‎1．在某温度下，可逆反应mA＋nBpC＋qD的平衡常数为K ‎，下列说法正确的是(　　) ‎ ‎【导学号：37742193】‎ A．K越大，达到平衡时，反应进行的程度越大 B．K越小，达到平衡时，反应物的转化率越大 C．K随反应物浓度的改变而改变 D．K随温度和压强的改变而改变 A　[K是生成物浓度幂之积与反应物浓度幂之积的比值，显然，K越大，反应进行的程度越大，反应物的转化率越大，A项正确、B项错误；K只受温度的影响，故C、D项错误。]‎ ‎2．已知制备甲醇的有关化学反应以及在不同温度下的化学反应平衡常数如下表所示：‎ 化学反应 平衡常数 温度/℃‎ ‎500‎ ‎800‎ ‎①2H2(g)＋CO(g)CH3OH(g)‎ K1‎ ‎2.5‎ ‎0.15‎ ‎②H2(g)＋CO2(g)H2O(g)＋CO(g)‎ K2‎ ‎1.0‎ ‎2.50‎ ‎③3H2(g)＋CO2(g)CH3OH(g)＋H2O(g)‎ K3‎ ‎(1)据反应①与②可推导出K1、K2与K3之间的关系，则K3＝________(用K1、K2表示)。‎ ‎(2)反应③的ΔH________0(填“>”或“<”)。‎ ‎[解析]　(1)K3＝K1·K2。‎ ‎(2)500 ℃时，K3＝2.5,800 ℃时，K3＝0.375。‎ 即升高温度K变小，即逆向移动，正向为放热反应，ΔH<0。‎ ‎[答案]　(1)K1·K2　(2)<‎ ‎3．(2017·武汉模拟)已知反应A(g)＋B(g)C(g)＋D(g)的平衡常数和温度的关系如下：‎ 温度/℃‎ ‎700‎ ‎800‎ ‎830‎ ‎1 000‎ ‎1 200‎ 平衡常数 ‎1.7‎ ‎1.1‎ ‎1.0‎ ‎0.6‎ ‎0.4‎ 现有两个相同的2 L恒容绝热(与外界没有热量交换)密闭容器Ⅰ、Ⅱ，在Ⅰ中充入1 mol A和1 mol B，在Ⅱ中充入1 mol C和1 mol D,800 ℃条件下开始反应。达到平衡时，下列说法正确的是(　　)‎ A．容器Ⅰ、Ⅱ中的压强相等 B．容器Ⅰ、Ⅱ中反应的平衡常数相同 C．该反应的正反应是放热反应 D．容器Ⅰ中A的浓度比容器Ⅱ中的小 C　[由题中平衡常数与温度的关系可得该反应的正反应是放热反应，C正确；由于反应体系是绝热体系，则容器Ⅰ达到平衡时的温度比容器Ⅱ高，故其平衡常数小，平衡时压强大，A、B错误；容器Ⅰ比容器Ⅱ温度高，故平衡时A的浓度容器Ⅰ大于容器Ⅱ，D错误。]‎ 化学平衡常数热点归纳 ‎(1)化学平衡常数与化学方程式书写形式的关系 对于同一可逆反应，正反应的平衡常数等于逆反应的平衡常数的倒数，即：K正＝。若化学方程式中的化学计量数等倍扩大或缩小，尽管是同一反应，平衡常数也会发生改变。两反应加和，得到的新反应，其化学平衡常数是两反应平衡常数的乘积；两反应相减，得到的新反应，其化学平衡常数是两反应平衡常数相除得到的商。‎ ‎(2)化学平衡常数与物质状态的关系 由于固体或纯液体的浓度视为常数1，所以在平衡常数表达式中不再写出。‎ ‎(3)化学平衡常数与平衡移动的关系 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。‎ 角度2　利用平衡常数判断反应方向 ‎4．在体积为1 L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T的关系如下表： ‎ ‎【导学号：37742194】‎ T/℃‎ ‎700‎ ‎800‎ ‎850‎ ‎1 000‎ ‎1 200‎ K ‎0.6‎ ‎0.9‎ ‎1.0‎ ‎1.7‎ ‎2.6‎ 回答下列问题：‎ ‎(1)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1 mol CO2、1.2 mol H2、0.75 mol CO、1.5 mol H2O，则此时反应所处的状态为________________________(填“向正反应方向进行中”、“向逆反应方向进行中”或“平衡状态”)。‎ ‎[解析]　(1)由表格数据，可知随着温度升高，平衡常数增大，说明化学平衡向正反应方向移动；(2)由c(CO2)·c(H2)＝c(CO)·c(H2O)，则计算出K＝1.0，即此时温度为850 ℃，此温度下＝<1.0，故反应向正反应方向进行中。‎ ‎[答案]　(1)正反应　(2)850 ℃　向正反应方向进行中 ‎5．已知反应A(g)＋3B(g)2C(g)在一定温度下达到平衡，各物质的平衡浓度分别为c(A)＝2.0 mol/L、c(B)＝2.0 mol/L、c(C)＝1.0 mol/L。则：‎ ‎(1)该反应的平衡常数表达式为________。‎ ‎(2)该反应的平衡常数的值为________。‎ ‎(3)若某时刻各物质的浓度分别为c(A)＝3.0 mol/L，c(B)＝2.0 mol/L，c(C)＝2.0 mol/L，则该时刻v正____________________________________v逆(填“>”“＝”或“<”)。‎ ‎[解析]　(2)由A(g)＋3B(g)2C知 K＝＝。‎ ‎(3)Qc＝＝>K 反应向逆方向进行，v正0的反应一定自发进行。 (　　)‎ ‎(6)平衡常数和转化率都能体现可逆反应进行的程度。 (　　)‎ ‎(7)C(s)＋H2O(g)CO(g)＋H2(g)的K表达式为。 (　　)‎ ‎(8)一个可逆反应的正反应K正与逆反应K逆相等。 (　　)‎ ‎(9)一定温度下，N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)的K1与2N2(g)＋6H2(g)4NH3(g)的K2的关系为K1＝2K2。 (　　)‎ ‎(10)从热力学的角度，2NO(g)＋2CO(g)===N2(g)＋2CO2(g)　ΔH>0的反应不可能自发进行。 (　　)‎ ‎(11)在一定温度下的恒容密闭容器中发生N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)反应，当密度不变时，反应达到平衡状态。 (　　)‎ ‎(12)对于2SO2(g) ＋O2(g)2SO3(g)反应，当v正(SO2)＝v逆(O2)时，反应达到平衡。 (　　)‎ ‎[答案]　(1)×　(2)×　(3)×　(4)√　(5)√　(6)√　(7)×　(8)×　(9)×　(10)√　(11)×　(12)×‎ ‎2．一题串知，覆盖高考考什么 ‎————————————————————————‎ ‎(2013·全国卷Ⅱ)在1.0 L密闭容器中放入0.10 mol A(g)，在一定温度进行如下反应：‎ A(g)B(g)＋C(g)　ΔH＝＋85.1 kJ·mol－1‎ 反应时间(t)与容器内气体总压强(p)的数据见下表：‎ 时间t/h ‎0‎ ‎1‎ ‎2‎ ‎4‎ ‎8‎ ‎16‎ ‎20‎ ‎25‎ ‎30‎ ‎4.91‎ ‎5.58‎ ‎6.32‎ ‎7.31‎ ‎8.54‎ ‎9.50‎ ‎9.52‎ ‎9.53‎ ‎9.53‎ ‎————————————————————————‎ ‎(1)由总压强p和起始压强p0计算反应物A的转化率α(A)的表达式为________，平衡时A的转化率为________，列式并计算反应的平衡常数K________。‎ ‎[考查平衡转化率和平衡常数的计算]‎ ‎(2)A(g)B(g)＋C(g)　ΔH＝＋85.1 kJ/mol自发向右进行的条件是高温还是低温？________。‎ ‎[考查反应进行的方向]‎ ‎(3)①由总压强p和起始压强p0表示反应体系的总物质的量n总和反应物A的物质的量n(A)，n总＝________mol，n(A)＝________mol。‎ ‎[考查气体物质的量与压强的定量关系]‎ ‎②下表为反应物A浓度与反应时间的数据，计算：a＝________。‎ 反应时间t/h ‎0‎ ‎4‎ ‎8‎ ‎16‎ c(A)/(mol·L－1)‎ ‎0.10‎ a ‎0.026‎ ‎0.006 5‎ 分析该反应中反应物的浓度c(A)变化与时间间隔(Δt)的规律，得出的结论是_______________________________________________________________，‎ 由此规律推出反应在12 h时反应物的浓度c(A)为________ mol·L－1。‎ ‎[考查分析表格数据的能力]‎ ‎(4)对于该反应，升高温度，化学平衡常数K变________。‎ ‎[考查温度对K的影响]‎ ‎(5)在温度不变，容器缩小为0.5 L时，平衡向________移动，新平衡时K的变化情况为________。‎ ‎[考查压强对K的影响]‎ ‎[答案]　(1)(－1)×100%　94.1%‎ K＝ ≈1.5‎ ‎(2)高温 ‎(3)①0.10×　0.10×(2－)　②0.051　达到平衡前每间隔4 h，c(A)减少约一半　0.013‎ ‎(4)大　(5)逆反应方向　不变