2020届高考化学一轮复习化学平衡常数化学反应进行的方向学案 39页

化学平衡常数　化学反应进行的方向 考纲要求 掌握化学平衡的特征。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。‎ 考点一　化学平衡常数 ‎1.概念 在一定温度下,一个可逆反应达到化学平衡时,生成物　　　　与反应物　　　　的比值是一个常数,用符号　　　　表示。 ‎ ‎2.表达式 对于一般的可逆反应mA(g)+nB(g) ⇌pC(g)+qD(g),在一定温度下达到平衡时:‎ 浓度平衡常数Kc=　　　　　　　;压强平衡常数Kp= 　　　　　　　　(固体和纯液体的浓度视为常数,不用注明)。 ‎ ‎3.意义 ‎(1)K值的大小反映了化学反应进行的程度。K值越大,反应物的转化率越　　　　,正反应进行的程度越　　　　。当K≥105时,认为反应进行得较完全。 ‎ ‎(2)K值的大小只能预示某可逆反应向某方向进行的最大限度,不能预示反应达到平衡所需要的时间。‎ ‎(3)K只受　　　　　影响,与反应物或生成物的浓度变化无关,与压强变化无关。 ‎ ‎4.应用 ‎(1)利用化学平衡常数,判断反应是否达到平衡或非平衡状态时向何方向进行。‎ 对于化学反应aA(g)+bB(g) ⇌cC(g)+dD(g)的任意状态,浓度商Qc=　　　　　。 ‎ Qcv逆。 ‎ Qc=K,反应处于　　　　状态。即此时:v正=v逆。 ‎ Qc>K,反应向　　　　反应方向进行。即此时:v正K1‎ C.c2(CO)=c2(H2O)‎ D.c1(CO)>c2(CO) ‎ ‎2.工业上合成氨是在一定条件下进行如下反应:N2(g)+3H2(g) ⇌2NH3(g)　ΔH=-92.44 kJ·mol-1。回答下列问题: ‎ ‎(1)写出该反应的化学平衡常数表达式:　　　　　　　　　　,随着温度的升高,K值　　　　‎ ‎ (填“增大”“减小”或“不变”)。 ‎ ‎(2)平衡常数K值越大,表明　　　　(填字母)。 ‎ A.N2的转化率越高 B.NH3的产率越大 C.原料中N2的含量越高 D.化学反应速率越快 ‎(3)对于合成氨反应而言,图7-27-1中有关图像一定正确的是　　　　(填字母)。 ‎ 图7-27-1‎ 规律小结　平衡常数表达式书写注意事项 ‎1.不要把反应体系中纯固体、纯液体以及稀溶液中水的浓度写进平衡常数的表达式中。‎ ‎2.非水溶液中发生的反应,若有水参加或生成,则此时水的浓度不可视为常数,应写进平衡常数的表达式中。‎ ‎3.若化学反应为离子反应时,书写其化学平衡常数时应先改写成离子反应再进行书写。如Cl2+H2OH++Cl-+HClO的化学平衡常数为K=c(H‎+‎)·c(Cl‎-‎)·c(HClO)‎c(Cl‎2‎)‎。‎ ‎4.同一化学反应,化学方程式写法不同,其平衡常数表达式及数值亦不同。如:‎ N2O4(g) ⇌2NO2(g)　K=‎c‎2‎‎(NO‎2‎)‎c(N‎2‎O‎4‎)‎ ‎1‎‎2‎N2O4(g) ⇌NO2(g)　K'=c(NO‎2‎)‎c‎1‎‎2‎‎(N‎2‎O‎4‎)‎=‎K ‎2NO2(g) ⇌N2O4(g)　K″=c(N‎2‎O‎4‎)‎c‎2‎‎(NO‎2‎)‎=‎‎1‎K ‎5.有气体参与的反应,用平衡分压(总压乘以各自的物质的量分数)表示平衡常数。‎ 如:2A(g)+B(s) ⇌C(g)。若达到平衡时,n(A)=n1,n(C)=n2,密闭体系的压强为p,则K=p·‎n‎2‎n‎1‎‎+‎n‎2‎p·‎n‎1‎n‎1‎‎+‎n‎2‎‎2‎=n‎2‎‎(n‎1‎+n‎2‎)‎pn‎1‎‎2‎。‎ 题组二　利用平衡常数判断反应状态及其热效应 ‎1.[2018·云南大理州统测] 某温度下气体反应达到化学平衡状态,平衡常数K=,恒容时,若温度适当降低,F的浓度增加,下列说法正确的是 (　　)‎ A.增大c(A)、c(B),K增大 B.降低温度,正反应速率增大 C.该反应的焓变为负值 D.该反应的化学方程式为2E(g)+F(g) ⇌A(g)+2B(g)‎ ‎2.[2018·合肥高三模拟] 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:‎ T/℃‎ ‎700‎ ‎800‎ ‎850‎ ‎1000‎ ‎1200‎ 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”)。 ‎ 规律小结　借助平衡常数判断反应状态及热效应规律 ‎1.判断反应状态:对于可逆反应aA(g)+bB(g) ⇌cC(g)+dD(g),在一定温度下的任意时刻,反应物与生成物浓度有如下关系:Qc=Qc‎‎v逆‎=K　反应处于化学平衡状态,v正=‎v逆‎>K　反应向逆反应方向进行,v正<‎v逆 ‎2.判断热效应:‎ 升高温度K值增大→正反应为吸热反应K值减小→正反应为放热反应 降低温度K值增大→正反应为放热反应K值减小→正反应为吸热反应 题组三　化学平衡常数、转化率的有关计算 ‎1.已知反应X(g)+Y(g) ⇌R(g)+Q(g)的平衡常数与温度的关系如下表所示。830 ℃ 时,向一个2 L的密闭容器中充入0.2 mol X和0.8 mol Y,反应初始4 s内v(X)=0.005 mol·L-1·s-1。下列说法正确的是 (　　)‎ 温度/℃‎ ‎700‎ ‎800‎ ‎830‎ ‎1000‎ ‎1200‎ 平衡常数 ‎1.7‎ ‎1.1‎ ‎1.0‎ ‎0.6‎ ‎0.4‎ A.4 s时容器内c(Y)=0.76 mol·L-1‎ B.830 ℃达平衡时,X的转化率为80%‎ C.反应达平衡后,升高温度,平衡正向移动 D.1200 ℃时反应R(g)+Q(g) ⇌X(g)+Y(g)的平衡常数K=0.4‎ ‎2.[2018·人大附中月考] 羰基硫(COS)可作为一种粮食熏蒸剂,能防止某些昆虫、线虫和真菌的危害。在恒容密闭容器中,将CO和H2S混合加热并达到下列平衡:‎ CO(g)+H2S(g) ⇌COS(g)+H2(g)　K=0.1‎ 反应前CO的物质的量为10 mol,平衡后CO的物质的量为8 mol。下列说法正确的是 ‎ (　　)‎ A.升高温度,H2S浓度增加,表明该反应是吸热反应 B.通入CO后,正反应速率逐渐增大 C.反应前H2S物质的量为7 mol D.CO的平衡转化率为80%‎ 方法技巧　化学平衡计算题的解题思路 考点二　化学反应速率和化学平衡的图像 ‎1.速率—压强(或温度)图像 图7-27-2‎ 曲线的意义是外界条件(如温度、压强等)对正、逆反应速率影响的变化趋势及变化幅度。如图7-27-2中交点A是平衡状态,压强增大,正反应速率增大得快,平衡　　　　移动。 ‎ ‎2.转化率(或百分含量)—时间—温度(或压强)图像 已知不同温度或压强下,反应物的转化率α(或百分含量)与时间的关系曲线,推断温度的高低及反应的热效应或压强的大小及气体物质间的化学计量数的关系。[以aA(g)+bB(g) ⇌cC(g)中反应物的转化率αA为例说明]‎ 图7-27-3‎ 正确掌握图像中反应规律的判断方法 ‎①图7-27-3甲中,T2>T1,升高温度,αA降低,平衡逆向移动,正反应为　　　　　反应。 ‎ ‎②图乙中,p1>p2,增大压强,αA升高,平衡正向移动,则正反应为　　　　　　反应。 ‎ ‎③图丙中,a表示使用了　　　　或　　　　(气体分子数反应前后相等的可逆反应)。 ‎ 注意:若纵坐标表示A的百分含量,则甲中正反应为吸热反应,乙中正反应为气体体积增大的反应。‎ ‎3.恒温线(或恒压线)图像 图7-27-4‎ 已知不同温度下的转化率-压强图像或不同压强下的转化率-温度图像,‎ 推断反应的热效应或反应前后气体物质间化学计量数的关系。[以反应aA(g)+bB(g) ⇌cC(g)中反应物的转化率αA为例说明]‎ 解答这类图像题时应注意以下两点:‎ ‎(1)“定一议一”原则:可通过分析相同温度下不同压强时反应物A的转化率大小来判断平衡移动的方向,从而确定反应方程式中反应物与产物气体物质间的化学计量数的大小关系。如图7-27-4甲中任取一条温度曲线研究,压强增大,αA增大,平衡正向移动,正反应为气体体积减小的反应,图乙中任取横坐标一点作横坐标垂直线,也能得出结论。‎ ‎(2)通过分析相同压强下不同温度时反应物A的转化率的大小来判断平衡移动的方向,从而确定反应的热效应。如利用上述分析方法,在图甲中作垂直线,图乙中任取一曲线,即能分析出正反应为放热反应。‎ ‎4.几种特殊图像 ‎(1)如图7-27-5,对于反应mA(g)+nB(g) ⇌pC(g)+qD(g),M点前,表示化学反应从反应物开始,则v正 >v逆;M点为刚达到的平衡点。M点后为平衡受温度的影响情况,即升温,A%增大(C%减小),平衡逆向移动,ΔH　　　　0。 ‎ 图7-27-5‎ ‎(2)如图7-27-6,对于化学反应mA(g)+nB(g) ⇌pC(g)+qD(g),L线上所有的点都是　　　　。 ‎ 图7-27-6‎ 左上方 (E点),A%大于此压强时平衡体系中的A%,E点必须向正反应方向移动才能达到平衡状态,所以,E点v正　　　v逆;则右下方(F点)v正　　　　v逆。 ‎ 对点自测 ‎1.判断正误(正确的打“√”,错误的打“×”)‎ ‎ ‎ 图7-27-7‎ ‎(1)图①表示p2>p1,正反应为气体体积增大的反应(　　)‎ ‎(2)图②表示随温度升高,吸热反应的平衡常数变化(　　)‎ ‎(3)图③表示若p2>p1,可逆反应的正反应方向为吸热反应、气体体积减小的反应 (　　)‎ ‎(4)图④表示可逆反应的正反应方向为吸热反应 (　　)‎ ‎2.已知2SO2(g)+O2(g) ⇌2SO3(g)　ΔH<0,且压强p10,将X和Y 以一定比例混合通入密闭容器中进行反应,各物质的浓度随时间的变化如图7-27-10所示。下列说法不正确的是 (　　)‎ 图7-27-10‎ A.反应方程式中n=1‎ B.10 min时,曲线发生变化的原因是升高温度 C.10 min时,曲线发生变化的原因是增大压强 D.0~5 min内,用X表示的反应速率为v(X)=0.08 mol·L-1·min-1‎ 规律小结　分析速率图像中改变的条件的方法 速率图像中有一个速率出现连续性,则改变的条件一定是浓度;对于一个反应前后气体体积发生变化的反应来说,如果正、逆反应速率变化程度相等,改变的条件一定是催化剂;对于一个反应前后气体体积不变的反应来说,如果正、逆反应速率变化程度相等,改变的条件可能是压强,也可能是催化剂。 若“断点”后的速率大,则可能是升高温度或增大压强,再利用平衡移动方向作出具体的判断。‎ 题组二　有“拐点”的图像 ‎1.[2018·西安模拟] 现有下列两个图像:‎ 图7-27-11‎ 下列反应中符合上述图像的是 (　　)‎ A.N2(g)+3H2(g) ⇌2NH3(g)　ΔH<0‎ B.2SO3(g) ⇌2SO2(g)+O2(g)　ΔH>0‎ C.4NH3(g)+5O2(g) ⇌4NO(g)+6H2O(g)　ΔH<0‎ D.H2(g)+CO(g) ⇌C(s)+H2O(g)　ΔH>0‎ ‎2.在容积一定的密闭容器中给定物质A、B、C的量,在一定条件下发生反应建立的化学平衡aA(g)+bB(g) ⇌xC(g) 符合图7-27-12所示的关系(C%表示平衡混合气中产物C的百分含量,T表示温度,p表示压强)。在图中,Y轴是指 (　　)‎ 图7-27-12‎ A.反应物A的百分含量 B.平衡混合气中物质B的百分含量 C.平衡混合气的密度 D.平衡混合气的平均摩尔质量 规律方法　有关“拐点”图像的分析方法 同一可逆反应,若反应条件不同,达到平衡所用的时间也可能不同,反映到图像出现“拐点”的时间也就有差异。图像中先出现“拐点”的反应先达到平衡,即反应所处的外界条件(温度、压强、浓度)相对要高一些,或者是加入了催化剂。‎ 题组三　由平滑曲线组成的图像 ‎1.T ℃时,在一固定容积的密闭容器中发生反应A(g)+B(g) ⇌C(s)　ΔH<0,按照不同配比充入A、B,达到平衡时容器中A、B浓度变化如图7-27-13中曲线(实线)所示,下列判断正确的是 (　　)‎ 图7-27-13‎ A.T ℃时,该反应的平衡常数值为4‎ B.c点没有达到平衡,此时反应向逆反应方向进行 C.若c点为平衡点,则此时容器内的温度高于T ℃‎ D.T ℃时,直线cd上的点均为平衡状态 图7-27-14‎ ‎2.[2018·江西师范大学附属中学三模] CO2经催化加氢可合成乙烯:2CO2(g)+6H2(g) ⇌C2H4(g)+4H2O(g)。0.1 MPa时,按n(CO2)∶n(H2)=1∶3投料,测得不同温度下平衡时体系中各物质浓度的关系如图7-27-14。下列叙述不正确的是 (　　)‎ A.该反应的ΔH<0‎ B.曲线b代表H2O C.N点和M点所处状态的c(H2)不一样 D.其他条件不变,T1 ℃、0.2 MPa下反应达平衡时c(H2)比M点大 规律方法　分析化学反应速率和化学平衡图像题的方法 考点三　化学反应进行的方向 ‎1.自发反应 ‎(1)含义:在温度和压强一定的条件下　　　　　　　　　　　　　　　　就能自发进行的反应称为自发反应。 ‎ ‎(2)特点 ‎①体系趋向于从　　　　状态转变为　　　　状态(体系对外部　　　　或　　　　热量)。 ‎ ‎②在密闭条件下,体系有从　　　　转变为　　　　的倾向性(无序体系更加稳定)。 ‎ ‎2.判断化学反应方向的依据 焓判据-放热过程中体系能量　　　　,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,故只用焓变判断反应方向不全面 ‎ 熵判据-①熵的大小 同种物质的熵值:气态　　液态　　固态 ②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,故只用熵变来判断反应方向也不全面 ‎ 复合判据-①当ΔH<0,ΔS>0,反应　　　　自发进行 ②当ΔH>0,ΔS<0,反应　　　　自发进行 ‎ ‎③当ΔH<0,ΔS<0,低温下反应　　自发进行 ④当ΔH>0,ΔS>0,高温下反应　　自发进行 ‎ 对点自测 ‎1.判断正误(正确的打“√”,错误的打“×”)‎ ‎(1)能自发进行的反应,一定是放热反应 (　　)‎ ‎(2)焓变是一个与反应能否自发进行有关的因素,多数能自发进行的反应是放热反应 (　　)‎ ‎(3)在同一条件下不同物质有不同的熵值,其体系的混乱程度越大,熵值越大 (　　)‎ ‎(4)凡是放热反应都是自发的,吸热反应都是非自发的 (　　)‎ ‎(5)一个反应能否自发进行,与焓变和熵变的共同影响有关 (　　)‎ ‎(6)一个反应能否自发进行取决于该反应是放热还是吸热 (　　)‎ ‎2.(1)当某反应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。 ‎ ‎(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　　　　　。 ‎ ‎(3)对于汽车尾气的净化反应:2NO(g)+2CO(g)=N2(g)+2CO2(g) ΔH=-113.0 kJ·mol-1　ΔS=-145.3 J·mol-1·K-1。在298 K、101 kPa下,假定反应焓变与熵变不随温度变化,通过计算说明该反应在室温下能不能自发进行?并求此反应能自发进行的温度范围?‎ ‎1.下列说法不正确的是 (　　)‎ A.焓变是反应能否自发进行的相关因素之一,放热反应具有自发进行的倾向 B.在不同条件下同一物质有不同的熵值,其体系的混乱程度越大,熵值越大 C.自发反应是指不需要条件就能发生的反应 D.一个反应能否自发进行是焓变和熵变共同影响的结果 ‎2.下列反应在任何温度下均能自发进行的是 (　　)‎ A.2N2(g)+O2(g)=2N2O(g) ΔH=+163 kJ·mol-1‎ B.Ag(s)+1/2 Cl2(g)=AgCl(s) ΔH=-127 kJ·mol-1‎ C.HgO(s)=Hg(l)+1/2O2(g) ΔH=+91 kJ·mol-1‎ D.H2O2(l)=1/2O2(g)+H2O(l) ΔH=-98 kJ·mol-1‎ 规律小结　反应能否自发进行的判断 ΔH-TΔS‎<0　自发进行‎=0　平衡状态‎>0　不能自发进行 ‎1.[2018·全国卷Ⅰ] 采用N2O5为硝化剂是一种新型的绿色硝化技术,在含能材料、医药等工业中得到广泛应用。回答下列问题:‎ ‎(1)1840年Devil用干燥的氯气通过干燥的硝酸银,得到N2O5‎ ‎。该反应的氧化产物是一种气体,其分子式为　 。 ‎ ‎(2)F.Daniels等曾利用测压法在刚性反应器中研究了25 ℃ 时N2O5(g)的分解反应:‎ ‎2N2O5(g)4NO2(g)+O2(g)‎ ‎　　　　　　　　　　　 2N2O4(g)‎ 其中NO2二聚为N2O4的反应可以迅速达到平衡。体系的总压强p随时间t的变化如下表所示[t=∞时,N2O5(g)完全分解]:‎ t/min ‎0‎ ‎40‎ ‎80‎ ‎160‎ ‎260‎ ‎1300‎ ‎1700‎ ‎∞‎ p/kPa ‎35.8‎ ‎40.3‎ ‎42.5‎ ‎45.9‎ ‎49.2‎ ‎61.2‎ ‎62.3‎ ‎63.1‎ ‎①已知:2N2O5(g)=2N2O4(g)+O2(g) ΔH1=-4.4 kJ·mol-1‎ ‎2NO2(g)=N2O4(g)　ΔH2=-55.3 kJ·mol-1‎ 则反应N2O5(g)=2NO2(g)+1/2O2(g)的ΔH=　　　kJ·mol-1。 ‎ ‎②研究表明,N2O5(g)分解的反应速率v=2×10-3×p(N2O5) (kPa·min-1),t=62 min时,测得体系中p(O2) =2.9 kPa,则此时的p(N2O5) =　　　　kPa,v=　　　　kPa·min-1。 ‎ ‎③若提高反应温度至35 ℃,则N2O5(g)完全分解后体系压强p∞(35 ℃)　　　　(填“大于”“等于”或“小于”)63.1 kPa,原因是　　　　　　　　　　　。 ‎ ‎④25 ℃时N2O4(g) ⇌2NO2(g)反应的平衡常数Kp=　　　　kPa(Kp为以分压表示的平衡常数,计算结果保留1位小数)。 ‎ ‎(3)对于反应2N2O5(g)→4NO2(g)+O2(g),R.A.Ogg提出如下反应历程:‎ 第一步　N2O5 ⇌NO2+NO3　快速平衡 第二步　NO2+NO3→NO+NO2+O2　慢反应 第三步　NO+NO3→2NO2　快反应 其中可近似认为第二步反应不影响第一步的平衡。下列表述正确的是　　　　(填标号)。 ‎ A.v(第一步的逆反应)>v(第二步反应)‎ B.反应的中间产物只有NO3‎ C.第二步中NO2与NO3的碰撞仅部分有效 D.第三步反应活化能较高 ‎2.[2018·全国卷Ⅱ] CH4-CO2催化重整不仅可以得到合成气(CO和H2),还对温室气体的减排具有重要意义。回答下列问题:‎ ‎(1)CH4-CO2催化重整反应为CH4(g)+CO2(g)=2CO(g)+2H2(g)。‎ 已知:C(s)+2H2(g)=CH4(g)　ΔH=-75 kJ·mol-1‎ C(s)+O2(g)=CO2(g)　ΔH=-394 kJ·mol-1‎ C(s)+1/2O2(g)=CO(g)　ΔH=-111 kJ·mol-1‎ 该催化重整反应的ΔH=　　　　kJ·mol-1。有利于提高CH4平衡转化率的条件是　　　　(填标号)。 ‎ A.高温低压 B.低温高压 C.高温高压 D.低温低压 某温度下,在体积为2 L的容器中加入2 mol CH4、1 mol CO2以及催化剂进行重整反应,达到平衡时CO2的转化率是50%,其平衡常数为　　　　mol2·L-2。 ‎ ‎(2)反应中催化剂活性会因积碳反应而降低,同时存在的消碳反应则使积碳量减少。相关数据如下表:‎ 积碳反应CH4(g)=C(s)+2H2(g)‎ 消碳反应CO2(g)+C(s)=2CO(g)‎ ΔH/(kJ·mol-1)‎ ‎75‎ ‎172‎ 活化能/‎ ‎(kJ·mol-1)‎ 催化剂X ‎33‎ ‎91‎ 催化剂Y ‎43‎ ‎72‎ 图7-27-15‎ ‎①由上表判断,催化剂X　　　(填“优于”或“劣于”)Y,理由是   　。 ‎ 在反应进料气组成、压强及反应时间相同的情况下,某催化剂表面的积碳量随温度的变化关系如图7-27-15所示。升高温度时,下列关于积碳反应、消碳反应的平衡常数(K)和速率(v)的叙述正确的是　　　　(填标号)。 ‎ A.K积、K消均增加 B.v积减小、v消增加 C.K积减小、K消增加 D.v消增加的倍数比v积增加的倍数大 图7-27-16‎ ‎②在一定温度下,测得某催化剂上沉积碳的生成速率方程为v=k·p(CH4)·[p(CO2)]-0.5(k为速率常数)。在p(CH4)一定时,不同p(CO2)下积碳量随时间的变化趋势如图7-27-16所示,则pa(CO2)、pb(CO2)、pc(CO2)从大到小的顺序为　　　　　　　　。 ‎ ‎【考点互动探究】‎ 考点一 ‎•知识梳理 ‎1.浓度幂之积　浓度幂之积　K ‎2.cp‎(C)·cq(D)‎cm‎(A)·cn(B)‎　‎pp‎(C)·pq(D)‎pm‎(A)·pn(B)‎ ‎3.(1)高　大　(3)温度 ‎ ‎4.(1)cc‎(C)·cd(D)‎ca‎(A)·cb(B)‎　正　平衡　逆 ‎(2)吸　放 对点自测 ‎1.(1)√　(2)×　(3)×　(4)√　(5)×　(6)×　(7)×‎ ‎[解析] (1)保持其他条件不变,将各物质浓度增大一倍,等效于加压,平衡右移,由于温度不变所以K不变,正确。‎ ‎(2)对于放热反应,温度升高平衡逆向移动,平衡常数减小,错误。‎ ‎(3)如果水同时还是反应体系的溶剂才不写,非水溶液反应时则必须写,错误。‎ ‎(4)平衡常数改变,一定改变了温度,所以平衡一定移动,正确。‎ ‎(5)只有温度改变才能影响平衡常数K,错误。‎ ‎(6) 改变条件,使反应物的平衡转化率都增大,可能是压强造成的,平衡常数不一定增大,错误。‎ ‎(7)二者互为倒数。‎ ‎2.(1)c‎2‎‎(SO‎3‎)‎c‎2‎‎(SO‎2‎)·c(O‎2‎)‎　(2)K1　(3)正向　不变 ‎•题组训练 题组一 ‎1.C　[解析] K的单位为1。放热反应,温度升高平衡向逆反应方向移动,平衡常数减小,K2　<‎ 对点自测 ‎1.(1)√　(2)×　(3)×　(4)×‎ ‎[解析] (2)温度升高,K减小,向逆反应方向移动,正反应方向为放热反应。‎ ‎(3)升高温度,生成物百分含量增多,向正反应方向移动,正反应方向为吸热反应;p2→p1,减小压强,生成物百分含量增多,向正反应方向移动,正反应方向为气体分子数增大的反应。‎ ‎(4)升高温度平衡向逆反应方向移动,正反应方向为放热反应。‎ ‎2.C　[解析] 该反应为放热反应,升高温度,平衡向逆反应方向移动,SO2的转化率降低,A项不符合题意;压强不变时,升高温度,平衡逆向移动,SO3百分含量减小,温度不变时,增大压强(减小容器体积),平衡正向移动,SO3的百分含量增大,B项不符合题意;升高温度,平衡逆向移动,平衡常数减小,C项符合题意;升高温度,正、逆反应速率均增大,平衡逆向移动,则v逆>v正,D项不符合题意。‎ ‎•题组训练 题组一 ‎1.B　[解析] 由图像可知,增大压强,正、逆反应速率都增大,且平衡正向移动,而增大压强时平衡向气体分子数减小的方向移动,B正确。‎ ‎2.B　[解析] 根据图像可知,反应进行到5 min时,X、Y和Z的浓度不再发生变化,反应达到平衡状态。此时X的浓度减少了2.0 mol·L-1-1.6 mol·L-1=0.4 mol·L-1;Z的浓度 增加了0.4 mol·L-1,所以根据浓度的变化量之比等于化学计量数之比可知,n=1,A正确;10 min时,X、Y、Z的浓度均增大,但平衡向正反应方向移动。该可逆反应的正反应是吸热反应,升高温度,平衡向正反应方向移动,反应物的浓度降低,因此改变的条件一定不是温度,B不正确;由于该可逆反应的正反应是气体分子总数减小的反应,因此根据图像可知,10 min时,曲线发生变化的原因是增大压强,C正确;0~5 min内,用X表示的反应速率为v(X)=0.08 mol·L-1·min-1,D正确。‎ 题组二 ‎1.B　[解析] 由左边的图像可知,温度越高生成物的浓度越大,说明升高温度,平衡向正反应方向移动,故正反应为吸热反应;由右边图像可知,相交点左边未达平衡,相交点为平衡点,相交点右边压强增大,平衡被破坏,v逆>v正,平衡向逆反应方向移动,说明正反应为气体物质的量增大的反应;综合上述分析可知,可逆反应正反应为吸热反应且正反应为气体物质的量增大的反应。N2(g)+3H2(g)2NH3(g)　ΔH<0,为放热反应,正反应是气体物质的量减小的反应,A不符合;2SO3(g)2SO2(g)+O2(g)　ΔH>0,为吸热反应,正反应是气体物质的量增大的反应,B符合;4NH3(g)+5O2(g)4NO(g)+6H2O(g)　ΔH<0,正反应是气体物质的量增大的反应,但为放热反应,C不符合;H2(g)+CO(g)C(s)+H2O(g)　ΔH>0,为吸热反应,但正反应是气体物质的量减小的反应,D不符合。‎ ‎2.D　[解析] 由左图可知,在相同温度下,增大压强(p2>p1),C的百分含量增大,说明增大压强平衡向正反应方向移动,则有a+b>x;在相同压强下,升高温度(T1>T2),C的百分含量降低,说明升高温度平衡逆向移动,该反应的正反应为放热反应。增大压强平衡向正反应方向移动,A的百分含量减小,与图像不符,A错误。增大压强平衡向正反应方向移动,B的百分含量减小,与图像不符,B错误。由于反应容器的容积不变,气体的质量不变,‎ 则温度变化,平衡混合气的密度不变,C错误。升高温度,平衡向逆反应方向移动,混合气体的物质的量增多,质量不变,平衡混合气的平均摩尔质量减小,增大压强,平衡向正反应方向移动,平衡混合气的平均摩尔质量增大,与图像相符合,D正确。‎ 题组三 ‎1.C　[解析] a点时K=‎1‎c(A)·c(B)‎=‎1‎‎4×1‎=‎1‎‎4‎,A项错误;依据图像分析可知,c点浓度商Qc　>　>　一定能　一定不能　能　能 对点自测 ‎1.(1)×　(2)√　(3)√　(4)×　(5)√　(6)×‎ ‎[解析] (1)吸热反应在高温下也可能自发进行。‎ ‎(4)反应的自发性由焓判据和熵判据共同决定。‎ ‎(6)反应能否自发进行与ΔH、ΔS有关。‎ ‎2.(1)温度　低温　高温　(2)ΔH<0　ΔS>0　(3)室温下能自发进行　在小于778 K时反应可自发进行 ‎[解析] (3)298 K、101 kPa下,该反应的ΔH=-113.0 kJ·mol-1,ΔS=-145.3 J·mol-1·K-1,由ΔH-TΔS≈-69.70 kJ·mol-1<0,因此该反应在室温下能自发进行。‎ 要使反应能自发进行,则ΔH-TΔS<0,即T<ΔHΔS=‎113.0 kJ·mol‎-1‎‎145.3×1‎0‎‎-3‎kJ·mol‎-1‎·‎K‎-1‎≈778 K。‎ ‎•题组训练 ‎1.C　[解析] 根据ΔH-TΔS<0,反应能自发进行可知,一个反应能否自发进行是焓变和熵变共同影响的结果,焓变是反应能否自发进行的相关因素之一,放热反应具有自发进行的倾向,但不一定能自发,A、D正确;根据熵增原理,体系的混乱程度越大,熵值越大,B正确;自发反应是指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,需要一定的温度和压强,C错误。‎ ‎2.D　[解析] 反应自发进行的前提条件是反应的ΔH-TΔS<0,温度的变化可能使ΔH-TΔS的符号发生变化。对于A项,ΔH>0,ΔS<0,在任何温度下,ΔH-TΔS>0,即任何温度下,反应都不能自发进行;对于B项,ΔH<0,ΔS<0,在较低温度下,ΔH-TΔS<0,即反应只有在较低温度时能自发进行;对于C项,ΔH>0,ΔS>0,若使反应自发进行,即ΔH-TΔS<0,必须提高温度,即反应只有在较高温度时能自发进行;对于D项,ΔH<0,ΔS>0,‎ 在任何温度下,ΔH-TΔS<0,即在任何温度下反应均能自发进行。‎ ‎【考例考法直击】‎ ‎1.(1)O2‎ ‎(2)①53.1　②30.0　6.0×10-2‎ ‎③大于　温度提高,体积不变,总压强提高;NO2二聚为放热反应,温度提高,平衡左移,体系物质的量增加,总压强提高 ‎④13.4‎ ‎(3)AC ‎[解析] (1)干燥的氯气与干燥的AgNO3之间发生氧化还原反应时,氯气作氧化剂,而AgNO3中Ag、N都处于最高价,所以被氧化的只能为氧元素,则得到的气体为氧气。(2)①由盖斯定律可知,第一个已知反应÷2-第二个已知反应可得总反应N2O5(g)2NO2(g)+‎1‎‎2‎O2(g),则总反应的ΔH=(-4.4 kJ·mol-1)÷2-(-55.3 kJ·mol-1)=+53.1 kJ·mol-1。②依据反应N2O5(g)2NO2(g)+‎1‎‎2‎O2(g)及气体的物质的量与其形成的压强成正比,生成的O2的压强pO‎2‎=2.9 kPa,则剩余N2O5形成的压强pN‎2‎O‎5‎=35.8 kPa-2.9 kPa×2=30.0 kPa。则N2O5的分解速率v=(2×10-3×30.0) kPa·min-1=6.0×10-2 kPa·min-1。③若提高反应温度至35 ℃,由于体积不变,总压强增大,且由2NO2(g)N2O4(g)　ΔH2=-55.3 kJ·mol-1可知反应放热,温度升高,平衡左移,气体的物质的量增大,总压强增大,所以N2O5完全分解后体系压强p∞(35 ℃)大于63.1 kPa。④t=∞时,体系的总压强为63.1 kPa,为平衡时的总压强,此时N2O5完全分解,生成的氧气的压强p(O2)=‎1‎‎2‎×35.8 kPa=17.9 kPa。若NO2不生成N2O4,则此时的总压强应为35.8 kPa×‎5‎‎2‎=89.5 kPa,而实际压强为63.1 kPa,压强差为89.5‎ ‎ kPa-63.1 kPa=26.4 kPa。‎ ‎2NO2N2O4　压强差 ‎　　　　　 　　 2　　　　1　　　1‎ ‎　　　　　　　　　　 26.4 kPa　26.4 kPa 则剩余NO2的分压为63.1 kPa-p(O2)-p(N2O4)=18.8 kPa。‎ 由此可求反应N2O4(g)2NO2(g)的平衡常数为‎(18.8 kPa‎)‎‎2‎‎26.4 kPa≈13.4 kPa。(3)根据第一步能“快速平衡”及第二步“慢反应”可判断A项正确;反应的中间产物有NO3及NO,B项错误;根据第二步反应NO2+NO3NO+NO2+O2可知,部分NO2没有参加反应,C项正确;第三步为“快反应”,则该步反应的活化能较低,D项错误。‎ ‎2.(1)247　A　‎‎1‎‎3‎ ‎(2)①劣于　相对于催化剂X,催化剂Y积碳反应的活化能大,积碳反应的速率小;而消碳反应活化能相对小,消碳反应速率大　AD ‎②pc(CO2)、pb(CO2)、pa(CO2)‎ ‎[解析] (1)将题给三个已知热化学方程式依次编号为①②③,由③×2―①―②可得CH4(g)+CO2(g)2CO(g)+2H2(g);根据盖斯定律,则该反应的ΔH=(―111 kJ·mol-1)×2―(―75 kJ·mol-1)―(―394 kJ·mol-1)=+247 kJ·mol-1。催化重整反应的正反应是气体总分子数增加的吸热反应,升高温度和降低压强均有利于平衡正向移动,从而提高CH4平衡转化率,则A项正确。某温度下,在体积为2 L的容器中加入2 mol CH4、1 mol CO2及催化剂进行重整反应,达到平衡时CO2的转化率为50%,则有 ‎　　　　　CH4(g)+CO2(g)2CO(g)+2H2(g)‎ 起始浓度/(mol·L-1)　 1　　　 0.5　　 　　0　　 　0‎ 转化浓度/(mol·L-1) 　0.25　　0.25　　 　0.5　　　0.5‎ 平衡浓度/(mol·L-1) 　0.75　　0.25　　 　0.5　　　0.5‎ 则该温度下,平衡常数为K=c‎2‎‎(CO)·c‎2‎(H‎2‎)‎c(CH‎4‎)·c(CO‎2‎)‎=‎(0.5mol·‎L‎-1‎‎)‎‎4‎‎0.75mol·L‎-1‎×0.25 mol·‎L‎-1‎=‎1‎‎3‎ mol2·L-2。(2)①分析表中数据,对比催化剂X和Y的积碳反应和消碳反应的活化能发现,相对于催化剂X,催化剂Y积碳反应的活化能大,积碳反应的速率小,而消碳反应活化能相对小,消碳反应速率大,故催化剂X劣于催化剂Y。积碳反应和消碳反应的ΔH均大于0,升高温度时,平衡正向移动,则K积、K消均增加,A项正确、C项错误;升高温度,v积、v消均增大,B项错误;由图可知,600 ℃时积碳量达到最大值,再升高温度,积碳量逐渐减小,说明v消增加的倍数比v积增加的倍数大,D项正确。②由已知条件可知,沉积碳的生成速率与p(CH4)成正比,与p(CO2)成反比,则p(CH4)一定时,p(CO2)越大,积碳量越小,由图可知,p(CO2)的大小关系为pc(CO2)>pb(CO2)>pa(CO2)。‎ ‎1.[2015·四川卷] 一定量的CO2与足量的碳在体积可变的恒压密闭容器中反应:C(s)+CO2(g)2CO(g)。平衡时,体系中气体体积分数与温度的关系如图7-27-19所示:‎ 已知:气体分压(p分)=气体总压(p总)×体积分数。下列说法正确的是 (　　)‎ A.550 ℃时,若充入惰性气体,v正、v逆均减小,平衡不移动 B.650 ℃时,反应达平衡后CO2的转化率为25.0%‎ C.T ℃时,若充入等体积的CO2和CO,平衡向逆反应方向移动 D.925 ℃时,用平衡分压代替平衡浓度表示的化学平衡常数Kp=24.0p总 ‎[解析] B　550 ℃时,若充入惰性气体,由于保持压强不变,体积增大,相当于对原体系的减压过程,v正、v逆均减小,平衡向正反应方向移动,A项错误;根据图示可知,在650 ℃时,CO的体积分数为40%,根据反应方程式:C(s)+CO2(g)2CO(g)。设开始加入1 mol CO2,反应掉了x mol,则有:‎ ‎　　　C(s)　+　CO2(g)　　2CO(g)‎ 始态:　 　　　　　1 mol　　　　　　0‎ 变化:　 　　　　　x mol　　 　　2x mol 平衡:　　 　　　(1-x)mol　 　　2x mol 因此有:‎2x‎1+x×100%=40%,解得x=0.25,故B项正确;‎ T ℃,平衡时CO和CO2的体积比1∶1,再按1∶1加入两种气体,平衡将不发生移动,C项错误;925 ℃时,CO的体积分数为96%,故Kp=‎(96%‎p总‎)‎‎2‎‎4%‎p总=23.04p总,D项错误。‎ ‎2.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.ΔH<0,ΔS>0 B.ΔH<0,ΔS<0 C.ΔH>0,ΔS>0 D.ΔH>0,ΔS<0‎ ‎[解析] C　该反应中气体的物质的量增加,ΔS>0。反应后体系中物质的总能量升高,说明正反应是吸热反应,ΔH>0。‎ ‎3.在一定温度下,将气体X和气体Y各0.16 mol充入10 L恒容密闭容器中,发生反应:X(g)+Y(g)2Z(g)　ΔH<0。一段时间后达到平衡,反应过程中测定的数据如下表:‎ t/min ‎2‎ ‎4‎ ‎7‎ ‎9‎ n(Y)/mol ‎0.12‎ ‎0.11‎ ‎0.10‎ ‎0.10‎ 下列说法正确的是 (　　)‎ A.反应前2 min的平均速率v(Z)=2.0×10-3 mol·L-1·min-1‎ B.其他条件不变,降低温度,反应达到新平衡前:v逆>v正 C.保持其他条件不变,起始时向容器中充入0.32 mol气体X和0.32 mol 气体Y,到达平衡时,n(Z)=0.24 mol D.该温度下此反应的平衡常数K=14.4‎ ‎[解析] C　v(Y)=ΔnV·t=‎0.16mol-0.12mol‎10 L×2min=2.0×10-3 mol·L-1·min-1,v(Z)=2v(Y)=4.0×10-3 mol·L-1·min-1,A错误;其他条件不变,降低温度,平衡正向移动,反应达到新平衡前v逆”“<”或“=”)0,反应从起始到20 min内C的平均反应速率是　　　　　　　　。 ‎ ‎(2)该温度下,上述反应的化学平衡常数为　　　　。平衡时体系内气体的总压强是反应起始时总压强的　 。 ‎ ‎(3)下列选项中能说明该反应在一定温度和恒容条件下达到平衡状态的是　　　　。 ‎ A.反应速率:v正(A)+v正(B)=v逆(C)‎ B.A的质量不再改变 C.B的转化率不再改变 D.密度不再改变 ‎(4)若反应C(g)A(g)+B(g)进行时需加入稀释剂X气体(不参与反应),则C的平衡转化率与体系的温度、压强、X的物质的量的关系如图Ⅰ、图Ⅱ所示。‎ 图7-25-1‎ ‎①由图Ⅰ可知,T1　　　　(填“>”“<”或“=”)T2。 ‎ ‎②由图Ⅱ可知,当其他条件不变时,增大X的物质的量,C的平衡转化率将　　　　(填“增大”“减小”或“不变”),其原因是　。 ‎ ‎[答案] (1)<　0.125 mol·L-1·min-1‎ ‎(2)3　‎5‎‎8‎　‎ ‎(3)BC ‎(4)①>‎ ‎②增大　随着X的物质的量的增多,容器体积增大,相当于减小反应体系的压强,平衡右移,C的平衡转化率增大 ‎[解析] (1)温度升高,化学平衡常数减小,说明化学平衡逆向移动,则正反应为放热反应,故ΔH<0。由20 min内Δn(A)=2.5 mol,根据化学方程式计算,Δn(C)=2.5 mol,则v(C)=‎2.5mol‎1.0 L×20min=0.125 mol·L-1·min-1。‎ ‎(2)根据图中数据知在30 min时反应处于平衡状态,n(C)=3 mol,根据化学方程式计算,平衡时n(A)=n(B)=1 mol,故平衡时c(C)=3 mol·L-1,c(A)=c(B)=1 mol·L-1,则该温度下平衡常数K=c(C)‎c(A)·c(B)‎=‎3‎‎1×1‎=3。等温度、等体积条件下,压强之比等于物质的量之比,‎ 则平衡时体系内的总压强与反应起始时总压强之比为‎3mol+1mol+1mol‎4mol+4mol=‎5‎‎8‎。‎ ‎(4)①由图Ⅰ可知,在相同压强下,T1温度下C的平衡转化率大,而该反应为吸热反应,升温平衡正向移动,C的平衡转化率增大,故T1>T2。②由图Ⅱ可知,随着X的物质的量的增多,C的平衡转化率逐渐增大,其原因是随着X的物质的量的增多,容器体积增大,相当于减小反应体系的压强,平衡右移,C的平衡转化率增大。‎