2021版高考化学一轮复习专题7化学反应速率与化学平衡2化学反应的方向和限度课件苏教版 106页

第二单元 　 化学反应的方向和限度 考点 1: 化学反应的方向及化学平衡状态的判断 一、化学反应的方向 (a 、 c) 1. 自发过程 (1) 含义 : 在一定温度和压强下 , 无需外界帮助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 _____ 热量 ) 。 ②体系趋于混乱度增大的倾向性 ( 无序体系更加稳定 ) 。 高能 低能 释放 2. 化学反应方向的判据 二、化学平衡状态 (a 、 b) 1. 化学平衡研究的对象 —— 可逆反应 (1) 定义 : 在 _____ 条件下既可以向 ___ 反应方向进行 , 同 时又可以向 ___ 反应方向进行的化学反应。 同一 逆 正 (2) 特点 ——“ 三同一小”。 ①三同 :a. 相同条件下 ;b. 正逆反应 _____ 进行 ;c. 反应 物与生成物同时存在。 ②一小 : 任一组分的转化率都 _____( 填“大于”或“小 于” )100% 。 (3) 表示方法 : 在化学方程式中用“ ______” 表示。 同时 小于 2. 化学平衡状态 (1) 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 : (2) 特点。 【 典例精析 】 【 典例 】 (2018· 浙江 4 月学考真题 ) 反应 N 2 (g)+3H 2 (g) 2NH 3 (g) 　 Δ H <0, 若在恒压绝热容器中发生 , 下列 选项表明反应一定已达平衡状态的是 ( 　　 ) 世纪金榜导学号 A. 容器内的温度不再变化 B. 容器内的压强不再变化 C. 相同时间内 , 断开 H—H 键的数目和生成 N—H 键的数目相等 D. 容器内气体的浓度 c (N 2 )∶ c (H 2 )∶ c (NH 3 )=1∶3∶2 【 解题思路 】 判断化学平衡状态需注意以下方面 (1) 注意题目中所给条件 , 如本题中的“在恒压绝热容器中”。 (2) v ( 正 )= v ( 逆 )≠0 。对于达到平衡状态的某一可逆反应来说 , 正反应消耗掉某反应物的速率等于逆反应生成该反应物的速率。 (3) 体系中各组分的物质的量浓度、体积分数、物质的量 ( 或质量 ) 分数保持不变。 (4) 对同一物质而言 , 断裂的化学键的物质的量与形成的化学键的物质的量相等。 (5) 绝热体系的温度不变 , 说明反应处于平衡状态。 【 解析 】 选 A 。该反应在绝热容器中进行为放热反应 , 当放出的热量不再变化时则可以判断反应为平衡状态 ,A 正确 ; 反应在恒压中进行 , 压强一直不变 ,B 错误 ; 断开 H—H 键和生成 N—H 键指反应在向正反应进行 ,C 错误 ; 在反应过程中各物质的浓度均为 c (N 2 )∶ c (H 2 )∶ c (NH 3 )=1∶3∶2, 但浓度无法判断反应平衡 ,D 错误。 【 考题变式 】 (1) 对于恒容条件下的反应 N 2 (g)+3H 2 (g) 2NH 3 (g) 　 Δ H <0, 平均相对分子质量不变 , 能否作 为达到化学平衡的标志 ? 提示 : 能。全部是气体参加的非等体积反应 , 平衡时体 系的平均相对分子质量不再随时间而变化 , 能够作为达 到平衡的标志。 (2) 对于恒容条件下反应 N 2 (g)+3H 2 (g) 2NH 3 (g) 　 Δ H <0, 气体的密度不变 , 能否作为达到化学平衡的标志 ? 提示 : 不能。混合气体的密度 = , 因为 m ( 混合 气体 ) 和 V 始终不变 , 故混合气体的密度始终不变 , 不能够 作为达到平衡的标志。 【 强化训练 】 1. 思维诊断 ( 正确的打“√” , 错的打“ ×”) (1) 反应 2NaHCO 3 Na 2 CO 3 +CO 2 +H 2 O↑ 、 Na 2 CO 3 +CO 2 +H 2 O ==== 2NaHCO 3 互为可逆反应。 ( 　　 ) 提示 : × 。两个反应的反应条件不同 , 也不是同时进行。 (2) 化学反应达平衡后 , 反应物和生成物的浓度或百分含量相等。 ( 　　 ) 提示 : × 。化学反应达平衡后各组分的物质的量浓度或百分含量保持不变 , 不一定相等。 (3) 化学反应的限度可以通过改变反应条件来改变。 ( 　　 ) 提示 : √ 。当外界条件改变时 , 化学平衡状态被破坏 , 平衡发生移动 , 可以建立新的平衡状态。 (4) 平衡状态是指反应已完成 , 不再发生反应。 ( 　　 ) 提示 : × 。平衡状态是动态平衡 , 反应一直在进行中。 (5) 当反应物、生成物浓度均不发生变化时 , 可逆反应达到化学平衡状态。 ( 　　 ) 提示 : √ 。化学平衡状态即是反应混合物中各组分的浓度保持不变的状态。 2. 一定温度下 , 下列叙述不能作为可逆反应 A(g)+3B(g) 2C(g) 达到平衡状态标志的是 ( 　　 ) ①C 的生成速率与 C 的消耗速率相等 ②单位时间内生成 a mol A, 同时生成 3 a mol B ③A 、 B 、 C 的浓度不再变化 ④C 的物质的量不再变化 ⑤混合气体的总压强不再变化 ⑥混合气体的总物质的量不再变化 ⑦单位时间消耗 a mol A, 同时生成 3 a mol B ⑧A 、 B 、 C 的分子数之比为 1∶3∶2 A.②⑧ 　　　 B.④⑦ 　　　 C.①③ 　　　 D.⑤⑥ 【 解析 】 选 A 。关于平衡状态的判断 , 一定要根据实际反应分析选项 , 判断是否达到平衡状态 , 只有在平衡状态下具备的性质才能作为“标志”。本题中的反应是一个反应前后气体物质的量不等的可逆反应。②在反应过程中的任意时刻都符合。⑧可能是平衡状态 , 也可能不是平衡状态。 3. 已知 298 K 下反应 2Al 2 O 3 (s)+3C(s) ==== 4Al(s)+ 3CO 2 (g) 　 Δ H =2 171 kJ·mol -1 , Δ S = 635.5 J·mol -1 ·K -1 , 则下列说法正确的是 ( 　　 ) A. 由题给 Δ H 值可知 , 该反应是一个放热反应 B. Δ S >0 表明该反应是一个熵增加的反应 C. 该反应能自发进行 D. 不能确定该反应能否自发进行 【 解析 】 选 B 。 Δ H >0 则该反应是一个吸热反应 ,A 错误 ; Δ S >0 表明该反应是一个熵增加的反应 ,B 正确 ; Δ H >0,Δ S >0, 该反应在高温下自发 ,C 、 D 错误。 4. 氮及其化合物在工农业生产、生活中有着重要作用。 在 T ℃ 时 , 将 0.6 mol H 2 和 0.4 mol N 2 置于容积为 2 L 的 密闭容器中 ( 压强为 m Pa) 发生反应 : 3H 2 +N 2 2NH 3 Δ H <0 。若保持温度不变 , 某兴趣小组同学测得反应 过程中容器内压强随时间变化如图所示 : 世纪金榜导学号 (1)8 min 内 NH 3 的平均生成速率为   ________mol·L -1 ·min -1 。 (2) 仍在 T ℃ 时 , 将 0.6 mol H 2 和 0.4 mol N 2 置于一容积 可变的密闭容器中。 ①下列各项能说明该反应已达到平衡状态的是 ______ ( 填序号 ) 。  a. 容器内 N 2 、 H 2 、 NH 3 的浓度之比为 1∶3∶2 b.3 v 正 (N 2 )= v 逆 (H 2 ) c.3 v 正 (H 2 )=2 v 逆 (NH 3 ) d. 混合气体的密度保持不变 e. 容器中气体的平均相对分子质量不随时间变化而变化 ② 该条件下达到平衡时 ,NH 3 的体积分数与题 (1) 条件下 NH 3 的体积分数相比 ________( 填“变大”“变小”或“不变” ) 。  【 解析 】 (1) 气体的总物质的量是 1 mol, 压强由 m Pa 变为 0.8 m Pa, 故气体的物质的量减少 0.2 mol, 结合方程式可知 ,8 min 内生成 NH 3 的物质的量为 0.2 mol, 故 v (NH 3 )=0.2 mol/(2 L×8 min)= 0.012 5 mol·L -1 ·min -1 。 (2)① 平衡时 , 气体的浓度与方程式的化学计量数没有 必然的联系 ,a 错误 ;3 v 正 (N 2 )= v 逆 (H 2 ), 根据化学计量数 之比可以换算为 v 正 (H 2 )= v 逆 (H 2 ), 则说明达到平衡状态 , b 正确 , 同理 c 错误 ; 在可变容积的密闭容器中进行的气 体体积减小的反应 , 根据密度 ρ = m/V , 气体质量不变 , 当 密度不变时气体的总体积不再发生变化 , 说明达到平衡 状态 ,d 正确 ; 平均相对分子质量 = m ( 总 )/ n ( 总 ), m ( 总 ) 不变 , 当平均相对分子质量不变时说明 n ( 总 ) 不变 , 能够 说明反应达到平衡状态 ,e 正确。 ② 因该反应正向气体体积减小 , 故反应后容器体积减小 ( 相当于对题 (1) 平衡的加压过程 ), 平衡正向移动 , 转化率提高 ,NH 3 的体积分数变大。 答案 : (1)0.012 5 　 (2)①bde 　②变大 【 加固训练 】 已知存在可逆反应 :CH 3 CH 2 OH(g)+3H 2 O(g) 2CO 2 (g)+ 6H 2 (g) 。关于此反应的叙述正确的是 ( 　　 ) A. 当 v (H 2 O)=3 v (CH 3 CH 2 OH) 时 , 反应一定达到平衡状态 B. 当反应达到平衡状态时 ,CO 2 和 H 2 的浓度比一定为 1∶3 C.CH 3 CH 2 OH 的浓度和 H 2 O 的浓度比为 1∶3 时 , 说明反应达到了平 衡状态 D. 反应达到平衡状态时 , 各物质的浓度一定保持不变 【 解析 】 选 D 。当 v (H 2 O)=3 v (CH 3 CH 2 OH) 时 , 没有说明方向问题 , 无法判断是否达到平衡状态 ,A 错误。化学平衡状态与体系中各物质的平衡浓度的比例无必然联系 ,B 、 C 项错误。 【 归纳总结 】 化学平衡状态的判断 ——“ 两审”和“两标志” (1)“ 两审” : 一审题干条件 , 是恒温恒容还是恒温恒压 ; 二审反应特点。 ①全部是气体参与的等体积反应还是非等体积反应。 ②有固体参与的等体积反应还是非等体积反应。 (2)“ 两标志”。 ①本质标志 : v ( 正 )= v ( 逆 )≠0 。对于某一可逆反应来说 , 正反应消耗掉某反应物的速率等于逆反应生成该反应物的速率。 ② 等价标志 : 以 m A(g)+ n B(g) p C(g)+ q D(g) 为例 : 类　型 判断依据 平衡状态 混合物体系中各成分的含量 ① 各物质的物质的量或各物质的物质的量分数一定 平衡 ② 各物质的质量或各物质的质量分数一定 平衡 类　型 判断依据 平衡状态 混合物体系中各成分的含量 ③ 各气体的体积或体积分数一定 平衡 正、逆反应速率的关系 ① 在单位时间内消耗了 m mol A, 同时生成 m mol A, 即 v ( 正 )=v( 逆 ) 平衡 ② 在单位时间内消耗了 n mol B, 同时生成 p mol C, 则 v ( 正 ) 不一定等于 v ( 逆 ) 不一定 类　型 判断依据 平衡状态 正、逆反应速率的关系 ③ v (A)∶ v (B)∶ v (C) ∶ v (D)= m ∶ n ∶p∶q, v( 正 ) 不一定等于 v ( 逆 ) 不一定 ④ 在单位时间内生成 n mol B, 同时消耗 q mol D, 二者变化均表示 v ( 逆 ) 不一定 类　型 判断依据 平衡状态   压强   ① m + n ≠ p + q 时 , 总压强一定 ( 其他条件一定 ) 平衡 ② m + n = p + q 时 , 总压强一定 ( 其他条件一定 ) 不一定   平均相对分 子质量 ( )   ① m + n ≠ p + q 时 , 一定 平衡 ② m + n = p + q 时 , 一定 不一定 类　型 判断依据 平衡状态   气体密度   ① m + n ≠ p + q , 恒温恒压时 , 密度保持不变 平衡 ② m + n = p + q 时 , 密度保持不变 不一定   温度 体系温度一定 ( 其他不变 ) 平衡 颜色 反应体系内有色物质的颜色一定 平衡 考点 2: 化学平衡常数及其应用 一、化学平衡常数 (b) 1. 概念 在一定温度下 , 一个可逆反应达到 ___________, 生成物 ___________ 与反应物 ___________ 的比值是一个常数 , 用符号 K 表示。 化学平衡时 浓度幂之积 浓度幂之积 2. 表达式 对于一般的可逆反应 m A(g)+ n B(g) p C(g)+ q D(g), 在一定温度下达到平衡时 , K =____________ 3. 意义及影响因素 意义 K 值越大 正反应进行的程度 _____ 反应物的转化率 _____ 影响 因素 内因 反应物的性质 外因 温度 升高 Δ H <0, K 值减小 Δ H >0, K 值增大 越大 越大 二、平衡转化率 (b) 1. 定义 物质在反应中已转化的量与该物质总量的比值。 2. 表达式 平衡转化率 α= _______________________________ _______, 对于反应 a A+ b B c C+ d D, 反应物 A 的平衡转 化率为 α (A)= ×100%, 式中 c 0 (A) 和 c (A) 分别 表示 A 的初始浓度和 A 的平衡浓度。 3. 意义 反应物的平衡转化率能表示在一定温度和一定起始浓 度下反应进行的限度。 【 典例精析 】 【 典例 】 在一定体积的密闭容器中 , 进行如下化学反应 : CO 2 (g)+H 2 (g) CO(g)+H 2 O(g), 其化学平衡常数 K 和温 度 t 的关系如表 : t ℃ 700 800 830 1 000 1 200 K 0.6 0.9 1.0 1.7 2.6 回答下列问题 : 世纪金榜导学号 (1) 该反应的化学平衡常数表达式为 K =______ 。  (2) 该反应为 ______ 反应 ( 选填“吸热”或“放热” ) 。  (3) 某温度下 , 各物质的平衡浓度符合下式 : 3 c (CO 2 )· c (H 2 )=5 c (CO)· c (H 2 O), 试判断此时的温度为 ______ 。  (4) 若 830 ℃ 时 , 向容器中充入 1 mol CO 、 5 mol H 2 O, 反应达到平衡后 , 其化学平衡常数 K ______1.0( 选填“大于”“小于”或“等于” ) 。  (5)830 ℃ 时 , 容器中的反应已达到平衡。在其他条件不变的情况下 , 扩大容器的体积 , 平衡 __________ 移动 ( 填“向正反应方向”“向逆反应方向”或“不” ) 。  (6) 若 1 200 ℃ 时 , 在某时刻平衡体系中 CO 2 、 H 2 、 CO 、 H 2 O 的浓度分别为 2 mol·L -1 、 2 mol·L -1 、 4 mol·L -1 、 4 mol·L -1 , 则此时上述反应的平衡移动方向为 ______________ 移动 ( 填“正反应方向”“逆反应方向”或“不” ) 。  【 解题思路 】 (1) 根据 K 随温度的变化可判断正反应为吸热反应还是放热反应。 (2) 计算平衡常数 , 然后与表中所给数据对比可判断反应的温度。 【 解析 】 (1) 根据反应方程式 CO 2 (g)+H 2 (g) CO(g)+H 2 O(g) 可知 , 该反应的平衡常数表达式为 K = 。 (2) 根据已知题干中的表格可知 , 随着温度的升高 , 平衡 常数逐渐增大 , 说明正反应为吸热反应。 (3) 某温度下 , 各物质的平衡浓度有如下关系 3 c (CO 2 ) · c (H 2 )=5 c (CO) · c (H 2 O), 根据平衡常数表达式 K = 可知 , K =3/5=0.6, 平衡常数只与温度有 关 , 温度一定 , 平衡常数为定值 , 所以此时对应的温度为 700 ℃ 。 (4) 化学平衡常数只与温度有关 , 与反应物和生成物的浓度无关 , 所以只要在 830 ℃ 条件下 , 平衡常数的数值都为 1.0 。 (5)830 ℃ 达到平衡 , 扩大容器的体积的瞬间 , 反应物和生成物的浓度都减小相同的倍数 , 由于此反应前后气体的化学计量数相等 , 因此平衡不发生移动。 (6)1 200 ℃ 时将各物质的浓度代入 =4, 而此温度下的平衡常数为 2.6, 所以平衡向逆反应方向 移动。 答案 : (1) 　 (2) 吸热　 (3)700 ℃ (4) 等于　 (5) 不　 (6) 逆反应方向 【 强化训练 】 1. 思维诊断 ( 正确的打“√” , 错的打“ ×”) (1) 需要加热的反应 , 一定不能自发进行。 ( 　　 ) 提示 : × 。反应自发性和焓变以及熵变有关系 , 需要加热的化学反应也可能是自发进行的。 (2)-10 ℃ 的水结成冰 , 可用熵变的判据来解释反应的 自发性。 ( 　　 ) 提示 : × 。水结成冰是熵减小的过程 , 依据熵判据应该 是非自发的。 (3)2H 2 O 2H 2 ↑+O 2 ↑ 为可逆反应。 ( 　　 ) 提示 : × 。可逆反应为相同条件下正逆反应方向同时进 行 , 此反应中反应条件不同。 (4) 对反应 NO 2 (g)+SO 2 (g) SO 3 (g)+NO(g), 当每消 耗 1 mol SO 3 的同时生成 1 mol NO 2 时 , 说明反应达到平 衡状态。 ( 　　 ) 提示 : × 。表示的都是逆反应速率 , 无法判断正逆反应 速率相等 , 无法判断各组分浓度是否不变。 (5) 对于反应 A(g)+B(g) 2C(g)+D(g), 当密度保持 不变 , 在恒温恒容或恒温恒压条件下 , 均不能作为达到 化学平衡状态的标志。 ( 　　 ) 提示 : × 。由于反应前后 , 气体的质量不变 , 在恒温恒容 条件下 , 混合气体的密度始终不变 , 则密度不能判断是 否达到了平衡状态 ; 而恒温恒压条件下 , 混合气体的密 度保持不变时 , 反应达到平衡。 (6) 对于反应 2A(g)+B(s) 3C(g), 在恒温恒容密闭 容器中反应 , 当混合气体的密度或压强保持不变时 , 都 说明反应已达到平衡状态。 ( 　　 ) 提示 : √ 。反应前后气态物质的体积不相等 , 故恒温恒 容密闭容器中混合气体的密度或压强不再发生变化都 能作为判断是否达到化学平衡状态的依据。 (7) 平衡常数表达式中 , 可以是物质的任一浓度。 ( 　　 ) 提示 : × 。在进行平衡常数 K 的计算时 , 要将固体和液体物质的浓度看成“ 1”, 且不在表达式中体现。 (8) 催化剂能改变化学反应速率 , 也能改变平衡常数。 ( 　　 ) 提示 : × 。化学平衡常数只受温度的影响 , 催化剂不能改变平衡常数。 2. 化工生产中经常需要研究不同温度下平衡常数、投 料比及产率等问题。 世纪金榜导学号 已知 CO(g)+H 2 O(g) H 2 (g)+CO 2 (g) 的平衡常数随温度 的变化如下表 : 温度 /℃ 400 500 830 1 000 平衡常数 K 10 9 1 0.6 试回答下列问题 : (1) 上述反应的正反应是 ________ 反应 ( 填“放热”或“吸热” ) 。  (2) 某温度下 , 上述反应达到平衡后 , 保持容器体积不变 , 升高温度 , 正反应速率 ________( 填“增大”“减小”或“不变” ), 容器内混合气体的压强 ________( 填“增大”“减小”或“不变” ) 。  (3)830 ℃ 时 , 在恒容反应器中发生上述反应 , 按下表中的物质的量投入反应混合物 , 其中向正反应方向进行的有 ________( 选填字母 ) 。  投料 A B C D n (CO 2 )/mol 3 1 0 1 n (H 2 )/mol 2 1 0 1 n (CO)/mol 1 2 3 0.5 n (H 2 O)/mol 5 2 3 2 (4) 在 830 ℃ 时 , 在 2 L 的密闭容器中加入 4 mol CO(g) 和 6 mol H 2 O(g) 达到平衡时 ,CO 的转化率是 ________ 。  【 解析 】 (1) 由表格数据可知 , 升温 , 化学平衡常数减小 , 故正反应为放热反应。 (2) 升高温度 , 正、逆反应速率均增大 ; 容器体积不变的情况下 , 升高温度 , 则容器内混合气体的压强增大。 (3)830 ℃ 时 , 化学平衡常数为 1, 即若 n (CO 2 )× n (H 2 )< n (CO)× n (H 2 O), 则反应向正反应方向进行 , 符合此要求的是 B 、 C 。 (4)830 ℃ 时 , 化学平衡常数为 1, 　　 　　　 CO(g)+H 2 O(g) H 2 (g)+CO 2 (g) 起始浓度 (mol · L -1 ) 2 3 0 0 转化浓度 (mol · L -1 ) x x x x 平衡浓度 (mol · L -1 ) 2- x 3- x x x 平衡常数 K = =1, 解得 x =1.2, 则 CO 的转化率 = ×100%=60% 。 答案 : (1) 放热　 (2) 增大　增大　 (3)B 、 C (4)60% 3.(2018· 全国卷 Ⅰ· 节选 )F.Daniels 等曾利用测压法在刚性反应器中研究了 25 ℃ 时 N 2 O 5 (g) 分解反应 : 世纪金榜导学号 其中 NO 2 二聚为 N 2 O 4 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 ,N 2 O 5 (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 25 ℃ 时 N 2 O 4 (g) 2NO 2 (g) 反应的平衡常数 K p = ________kPa( K p 为以分压表示的平衡常数 , 计算结果 保留 1 位小数 ) 。  【 解题思路 】 利用表格数据和平衡常数分压表示。利用压强变化分别计算出 NO 2 和 N 2 O 4 的分压。 【 解析 】 根据表中数据可知五氧化二氮完全分解时的 压强是 63.1 kPa, 根据方程式可知完全分解时最初生成 的二氧化氮的压强是 35.8 kPa×2=71.6 kPa, 氧气是 35.8 kPa÷2=17.9 kPa, 总压强应该是 71.6 kPa+ 17.9 kPa=89.5 kPa, 平衡后压强减少了 89.5 kPa- 63.1 kPa=26.4 kPa, 所以根据方程式 2NO 2 (g) N 2 O 4 (g) 可知平衡时四氧化二氮对应的压强是 26.4 kPa, 二氧化氮对应的压强是 71.6 kPa-26.4 kPa×2= 18.8 kPa, 则反应的平衡常数 K p = kPa ≈13.4 kPa 。 答案 : 13.4 【 归纳总结 】 1. 化学平衡常数的理解 (1) 化学平衡常数只与温度有关 , 与浓度、压强和催化剂等均无关。 (2) 在平衡常数表达式中 : 水 (l) 的浓度、固体物质的浓度均不写 , 但是水蒸气的浓度要写。 (3) 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。 N 2 +3H 2 2NH 3 　 K = a , 则有 2NH 3 N 2 +3H 2 K ′ =1/ a ; N 2 + H 2 NH 3 　 K ″ = 。 2. 化学平衡常数的应用 (1) 判断、比较可逆反应进行的程度。 一般来说 , 一定温度下的一个具体的可逆反应 : K 值 正反应进行的程度 平衡时生成物浓度 平衡时反 应物浓度 反应物 转化率 越大 越大 越大 越小 越高 越小 越小 越小 越大 越低 　　一般地说 , 当 K >10 5 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) 判断反应的热效应。 (3) 计算反应物的转化率。 3. 化学平衡常数使用时的注意事项 (1) 稀水溶液中进行的反应 , 虽然 H 2 O 参与反应 , 但是 H 2 O 只作为溶剂 , 不能代入平衡常数表达式。 如 NH 4 Cl+H 2 O NH 3 · H 2 O+HCl 的平衡常数表达式为 K = 。 (2) 化学平衡发生移动 , 反应物的转化率发生变化 , 但是平衡常数不一定发生变化。但是若平衡常数发生变化 , 则平衡一定发生移动。 (3) 同一化学反应 , 可以用不同的化学方程式表示 , 每个化学方程式都有自己的平衡常数表达式及相应的平衡常数。因此 , 要注意使用与反应方程式相对应的平衡常数。 考点 3: 化学平衡计算法 —— 三段式法 (b 、 c) 　 【 典例精析 】 【 典例 】 活性炭可处理大气污染物 NO, 反应原理 :C(s)+ 2NO(g) N 2 (g)+CO 2 (g) 　 Δ H <0 。 T ℃ 时 , 在 2 L 密 闭容器中加入 0.100 mol NO 和 2.030 mol 活性炭 ( 无杂 质 ), 平衡时活性炭物质的量是 2.000 mol 。下列说法不 合理的是 世纪金榜导学号 ( 　　 ) A. 该温度下的平衡常数 : K = B. 达到平衡时 ,NO 的转化率是 60% C.3 min 末达到平衡 , 则 v (NO)=0.01 mol·L -1 ·min -1 D. 升高温度有利于活性炭处理更多的污染物 NO 【 解析 】 选 D 。利用三段式分析 : 　　　　 　　　　　 C(s)+ 2NO(g) N 2 (g)+CO 2 (g) 起始物质的量 (mol) 2.030 0.100 0 0 转化物质的量 (mol) 0.030 0.060 0.030 0.030 平衡物质的量 (mol) 2.000 0.040 0.030 0.030 平衡时各物质的浓度 : c (NO)=0.02 mol · L -1 , c (N 2 )=0.015 mol · L -1 , c (CO 2 )=0.015 mol · L -1 。 A 项 , 该温度下的平衡常数 : K = , 正确 ;B 项 , 达到平衡时 ,NO 的转化率 : ×100%=60%, 正确 ; C 项 ,3 min 末达到平衡 , 则 v (NO)= = 0.01 mol · L -1 · min -1 , 正确 ;D 项 , 该反应是放热反应 , 升高温度使反应平衡左移 , 错误。 【 强化训练 】 1. 一定条件下 , 对于可逆反应 X(g)+3Y(g) 2Z(g), 若 X 、 Y 、 Z 的起始浓度分别为 c 0 (X) 、 c 0 (Y) 、 c 0 (Z)( 均 不为零 ), 达到平衡时 ,X 、 Y 、 Z 的浓度分别为 0.1 mol·L -1 、 0.3 mol·L -1 、 0.08 mol·L -1 , 则下列 判断正确的是 ( 　　 ) A. c 0 (X)∶ c 0 (Y)=3∶1 B. 平衡时 ,Y 和 Z 的生成速率之比为 2∶3 C.X 、 Y 的转化率不相等 D. c 0 (X) 的取值范围为 0 mol·L -1 < c 0 (X)< 0.14 mol·L -1 【 解析 】 选 D 。列出“三段式”浓度变化 : 　　　　　　　　 X(g)+3Y(g) 2Z(g) 起始 /mol·L -1 c 0 (X) c 0 (Y) c 0 (Z) 转化 /mol·L -1 a 3 a 2 a 平衡 /mol·L -1 0.1 0.3 0.08 A 项 , c 0 (X)∶ c 0 (Y)=( a +0.1)∶(3 a +0.3)=1∶3, 故错误 ; B 项 , 平衡时 , v 逆 (Y)∶ v 正 (Z)=3∶2, 故 B 错误 ;C 项 ,X 、 Y 的转化率之比为 =1∶1, 故 C 错误。 2. 近期发现 ,H 2 S 是继 NO 、 CO 之后的第三个生命体系气体 信号分子 , 它具有参与调节神经信号传递、舒张血管减 轻高血压的功能。回答下列问题 :H 2 S 与 CO 2 在高温下发 生反应 :H 2 S(g)+CO 2 (g) COS(g)+H 2 O(g) 。在 610 K 时 , 将 0.10 mol CO 2 与 0.40 mol H 2 S 充入 2.5 L 的空钢瓶 中 , 反应平衡后水的物质的量分数为 0.02 。 世纪金 榜导学号 (1)H 2 S 的平衡转化率 α 1 =________%, 反应平衡常数 K =________ 。  (2) 在 620 K 重复实验 , 平衡后水的物质的量分数为 0.03,H 2 S 的转化率 α 2 ________ α 1 , 该反应的 Δ H ________0 。 ( 填“ >”“<” 或“ =”)  (3) 向反应器中再分别充入下列气体 , 能使 H 2 S 转化率增大的是 ________( 填标号 ) 。  A.H 2 S 　　　　 B.CO 2 　　　　 C.COS 　　　　 D.N 2 【 解析 】 H 2 S 与 CO 2 在高温下发生反应 :H 2 S(g)+CO 2 (g) COS(g)+H 2 O(g) 。在 610 K 时 , 将 0.10 mol CO 2 与 0.40 mol H 2 S 充入 2.5 L 的空钢瓶中 , 反应平衡后水的物 质的量分数为 0.02 。按照三段式来计算 : (1) 已知平衡时水的物质的量分数 , 可以设平衡时水的 物质的量为 x , 通过三段式 : 　　　 H 2 S 　　 + 　　 CO 2 　 　 COS + 　 H 2 O 起始 (mol) 0.40 0.10 0 0 变化 (mol) x x x x 平衡 (mol) 0 . 40- x 0 . 10- x x x 列式计算 : =0.02, 解得 x =0.01 mol, 所以转化 率为 ×100%=2.5% 平衡常数为 K = ≈2.8×10 -3 H 2 S 的平衡转化率 α 1 =2.5%, 反应平衡常数 K =2.8×10 -3 。 (2) 水的物质的量分数增大到 0.03, 则上述计算改为 =0.03, x >0.01, 转化率增大 , 则升高温度 , 平衡正移 , Δ H >0 。 (3) 恒容容器充入 N 2 体积不变 , 不影响平衡移动 ,D 错误 ; 增大生 成物浓度 , 平衡逆向移动 ,C 错误 ; 对于方程式左边气体不唯一 的反应 , 增大一种反应物浓度 , 该物质转化率下降 , 另一种反应 物转化率增大 , 所以 A 错误 ,B 正确。 答案 : (1)2.5 　 2.8×10 -3 　 (2)> 　 > 　 (3)B 【 归纳总结 】 1.“ 三段式”计算的步骤 2.“ 三段式”计算的方法 具体方法 : 可按下列模式进行计算 : 如 m A(g)+ n B(g) p C(g)+ q D(g), 令 A 、 B 起始物质的量浓度分别为 a mol · L -1 、 b mol · L -1 , 达到平衡后消耗 A 的物质的量 浓度为 mx mol · L -1 。 　　　　　　　 m A(g)+ n B(g) p C(g)+ q D(g) 起始 (mol · L -1 ) a b 0 0 变化 (mol · L -1 ) mx nx px qx 平衡 (mol · L -1 ) a - mx b - nx px qx 相关计算 : ① 平衡常数 : K = 。 ② A 的平衡转化率 : α (A) 平 = ×100% 。 ③ A 的物质的量分数 : w (A)= ×100% 。 ④混合气体的平均密度 : 。 ⑤混合气体的平均摩尔质量 : 。 3. 有关化学平衡计算的注意事项 (1) 注意反应物和生成物的浓度关系 : 反应物 : c ( 平 )= c ( 始 )- c ( 变 ); 生成物 : c ( 平 )= c ( 始 )+ c ( 变 ) 。 (2) 利用④ 和⑤ 计算时要注意 m 总 应为气 体的质量 , V 应为反应容器的体积 , n 总 应为气体的物质的 量。 (3) 起始浓度、平衡浓度不一定呈现化学计量数比 , 但物质之间是按化学计量数反应和生成的 , 故各物质的浓度变化之比一定等于化学计量数比 , 这是计算的关键。