2015高考化学专题六第二单元（化学反应的方向和限度）一轮复习教案 15页

‎2015《金版新学案》高中化学总复习讲义：专题六第二单元　化学反应的方向和限度 考点一　化学反应进行的方向 ‎1．自发反应 在给定的条件下，无需外界帮助，一经引发即能自动进行的反应。‎ ‎2．化学反应方向的判据 ‎1．下列化学变化中，ΔS<0的是(　　)‎ A．3Fe(s)＋4H2O(g)===Fe3O4(s)＋4H2(g)‎ B．2NO2(g)===N2O4(l)‎ C．2IBr(l)===I2(s)＋Br2(g)‎ D．(NH4)2CO3(s)===2NH3(g)＋CO2(g)＋H2O(g)‎ ‎2．请将下面方框连线：‎ ‎3．能自发进行的反应一定能实际发生吗？‎ 提示：　1.B ‎2．(1)—③　(2)—②　(3)—①‎ ‎3．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。‎ ‎1．下列过程属于熵增加的是(　　)‎ A．一定条件下，水由气态变成液态 B．高温高压条件下使石墨转变成金刚石 C．4NO2(g)＋O2(g)===2N2O5(g)‎ D．散落的火柴的无序排列 答案：　D ‎2．碳铵[(NH4)2CO3]在室温下就能自发的分解产生氨气，对其说法中正确的是(　　)‎ A．碳铵分解是因为生成易挥发的气体，使体系的熵增大 B．碳铵分解是因为外界给予了能量 C．碳铵分解是吸热反应，根据能量判断能自发分解 D．碳酸盐都不稳定，都能自发分解 答案：　A ‎3．分析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)＋Cl2(g)===AgCl(s)　ΔH＝－127 kJ·mol－1‎ C．HgO(s)===Hg(l)＋O2(g)　ΔH＝＋91 kJ·mol－1‎ D．H2O2(l)===O2(g)＋H2O(l)　ΔH＝－98 kJ·mol－1‎ 答案：　D ‎4．试判断用于汽车净化的一个反应2NO(g)＋2CO(g)===N2(g)＋2CO2(g)在298 K、100 kPa下能否自发进行？‎ 已知：在298 K、100 kPa下该反应的ΔH＝－113.0 kJ·mol－1，ΔS＝－145.3 J·mol－1·K－1。‎ 解析：　ΔH－TΔS＝－113.0 kJ·mol－1－298 K×(－145.3 J·mol－1·K－1)×10－3≈－69.7 kJ·mol－1<0，可以自发进行。‎ 答案：　可以自发进行 考点二　化学平衡状态 ‎1．可逆反应——“二同一不能”‎ ‎(1)“二同”：同一条件下；正、逆反应同时进行。‎ ‎(2)“一不能”：不能进行到底。‎ ‎2．化学平衡 ‎(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)化学平衡的建立 ‎(3)平衡特点 ‎1．反应2H2O2H2↑＋O2↑是否为可逆反应？为什么？‎ ‎2．向含有2 mol的SO2的容器中通入过量氧气发生2SO2＋O22SO3，充分反应后生成SO3的物质的量__________2 mol(填“<”、“>”或“＝”，下同)，O2的物质的量________0 mol，转化率________100%。‎ ‎3．对可逆反应N2＋3H22NH3，若某一时刻，v正(N2)＝v逆(NH3)。此时反应是否达平衡状态？若未达到平衡状态，反应应向哪个方向进行？‎ 提示：　1.不是可逆反应；因为两个反应的条件不同。‎ ‎2．<　>　<‎ ‎3．不是平衡状态；因为对于同一反应用不同反应物表示反应速率时，反应速率与方程式中的各物质的化学计量数成正比。v正(N2)＝v逆(NH3)时，>，正、逆反应速率并不相等，而是正反应速率大于逆反应速率，反应向正反应方向进行。‎ ‎1．在已达到平衡的可逆反应2SO2＋O22SO3中，充入由18O组成的氧气一段时间后，18O存在于下列物质中的(　　)‎ A．多余的氧气中 B．生成的三氧化硫中 C．氧气和二氧化硫中 D．二氧化硫、氧气和三氧化硫中 解析：　化学平衡是动态平衡，18O2的加入定会与SO2结合生成含18O的SO3，同时含18O的SO3又会分解得到SO2和O2，使SO2、O2中也含有18O，因此18O存在于SO2、O2、SO3这三种物质中。‎ 答案：　D ‎2．在固定容积的密闭容器中进行如下反应：2SO2(g)＋O2(g) 2SO3(g)，已知反应过程某一时刻SO2、O2、SO3浓度分别为0.2 mol/L、0.1 mol/L、0.2 mol/L，达到平衡时浓度可能正确的是(　　)‎ A．SO2、O2分别为0.4 mol/L、0.2 mol/L B．SO2为0.25 mol/L C．SO2、SO3均为0.15 mol/L D．SO2为0.24 mol/L，SO3为0.14 mol/L 解析：　本题可用极限法。可逆反应不可能进行到底，假设反应由正反应或逆反应开始建立。A项，0.2 mol/L SO3全部转化时，SO2和O2浓度才是0.4 mol/L,0.2 mol/L；B项，SO2的浓度应在0～0.4 mol/L之间；根据S元素守恒，二者浓度不可能均为0.15 mol/L，其浓度之和应为0.4 mol/L，C、D两项都不正确。‎ 答案：　B 　用“极端假设法”确定可逆反应各物质浓度范围的思维模型 ‎(1)若已知反应X2(g)＋Y2(g) 2Z(g)达平衡时三组分的浓度依次为0.2 mol·L－1、0.3 mol·L－1、0.2 mol·L－1，确定三组分起始浓度的取值范围的解题模型如下：‎ ‎①假设正向进行到底：X2(g)＋Y2(g) 2Z(g)‎ 平衡浓度(mol/L) 0.2 0.3 0.2‎ 变化浓度(mol/L) 0.2 0.2 0.4‎ 起始浓度(mol/L) 0 0.1 0.6‎ ‎②假设逆向进行到底：X2(g)＋Y2(g) 2Z(g)‎ 平衡浓度(mol/L) 0.2 0.3 0.2‎ 变化浓度(mol/L) 0.1 0.1 0.2‎ 起始浓度(mol/L) 0.3 0.4 0‎ 因此，起始浓度取值范围依次为X2∈[0,0.3]，Y2∈[0.1，0.4]　Z2∈[0,0.6]‎ ‎(2)若已知反应X2(g)＋Y2(g) 2Z2(g)起始浓度三组分依次为0.2 mol·L－1、0.3 mol·L－1、0.2 mol·L－1，则反应进行到某一时刻时三组分的取值范围依次为：X2∈‎ ‎(0，0.3)，Y2∈(0.1,0.4)　Z2∈(0,0.6)‎ ‎3．可逆反应N2(g)＋3H2(g) 2NH3(g)的正、逆反应速率可用各反应物或生成物浓度的变化来表示。下列各关系中能说明反应已达到平衡状态的是(　　)‎ A．3v正(N2)＝v正(H2)　　　　 B．v正(N2)＝v逆(NH3)‎ C．2v正(H2)＝3v逆(NH3) D．v正(N2)＝3v逆(H2)‎ 解析：　A项无逆反应速率；B项＝时，反应达到平衡状态；C项＝，即2v正(H2)＝3v逆(NH3)时反应达到平衡状态；D项＝，即3v正(N2)＝v逆(H2)时反应达到平衡状态。‎ 答案：　C 　判断平衡状态的方法 ‎1．判断平衡状态的方法——“逆向相等，变量不变”‎ ‎(1)“逆向相等”：反应速率必须一个是正反应的速率，一个是逆反应的速率，且经过换算后同一种物质的减少速率和生成速率相等。‎ ‎(2)“变量不变”：如果一个量是随反应进行而改变的，当不变时为平衡状态；一个随反应的进行保持不变的量，不能作为是否是平衡状态的判断依据。‎ ‎2．不同条件下的平衡状态的判断 装置及反应特征 下列量不变，才一定是平衡状态 N2(g)＋3H2(g) 2NH3(g)恒温恒容 n(总)、w、c、p、 N2(g)＋3H2(g) 2NH3(g)恒温恒压 n(总)、w、c、ρ、 I2(g)＋H2(g) 2HI(g)恒温恒容 w、c I2(g)＋H2(g) 2HI(g)恒温恒压 w、c 说明：n(总)：混合气体的总的物质的量 w：组分的百分含量 c：气体的浓度 ρ：混合气体的密度 p：容器内的压强 ：混合气体的平均相对分子质量 　“变量不变”判断法可概括如下：‎ ‎(1)由“变”到“不变”，不变时达平衡 ‎(2)由“不变”到“不变”，不变时无法判断考点三　化学平衡常数 ‎1．化学平衡常数的表达式 对于可逆反应：mA(g)＋nB(g) pC(g)＋qD(g)，‎ 化学平衡常数为K＝ ‎(式中各物质的浓度为平衡时的浓度)‎ ‎2．影响因素 ‎(1)K只与温度有关。‎ ‎(2)升高温度 ‎3．化学平衡常数的意义 K值越大，正反应进行程度越彻底，反应物的转化率越大。‎ ‎1．对于给定反应，正逆反应的化学平衡常数一样吗？是什么关系？‎ ‎2．化学平衡常数只受温度的影响，温度升高，化学平衡常数是增大还是减小？‎ ‎3．对于一个可逆反应，化学计量数扩大或缩小，化学平衡常数表达式是否改变？是什么关系？转化率是否相同？试举例说明。‎ 提示：　1.正逆反应的化学平衡常数不一样，互为倒数关系。‎ ‎2．温度升高化学平衡常数的变化要视反应而定，若正反应是吸热反应，则温度升高K值增大，反之则减小。‎ ‎3．对于一个可逆反应，化学计量数不一样，化学平衡常数表达式也就不一样，但对应物质的转化率相同。例如：‎ ‎(1)aA(g)＋bB(g) cC(g)　K1＝ ‎(2)naA(g)＋nbB(g) ncC(g)‎ K2＝＝K或K1＝ 无论(1)还是(2)，A或B的转化率是相同的。‎ ‎1．化学平衡常数K的数值大小是衡量化学反应进行程度的标志，在常温下，下列反应的平衡常数的数值如下：‎ ‎2NO(g) N2(g)＋O2(g)　K1＝1×1030‎ ‎2H2(g)＋O2(g) 2H2O(l)　K2＝2×1081‎ ‎2CO2(g) 2CO(g)＋O2(g)　　K3＝4×10－92‎ 以下说法正确的是(　　)‎ A．常温下，NO分解产生O2的反应平衡常数表达式为K1＝c(N2)·c(O2)‎ B．常温下，水分解产生O2，此时平衡常数的数值约为5×10－80‎ C．常温下，NO、H2O、CO2三种化合物分解放出O2的倾向由大到小的顺序为NO>H2O>CO2‎ D．以上说法都不正确 解析：　K1的表达式应为K1＝；常温下，水分解产生O2，是H2和O2化合生成H2O的逆反应，因此其平衡常数的数值应为K2的倒数，数值为5×10－82；由于三个反应都在常温下进行，根据K值的大小可以得出三种化合物分解放出O2的倾向由大到小的顺序为NO>H2O>CO2。‎ 答案：　C ‎2．某温度下气体反应达到化学平衡，平衡常数K＝，恒容时，若温度适当降低，F的浓度增加。下列说法中正确的是(　　)‎ 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)‎ 解析：　A项，平衡常数K只随温度变化，不随浓度变化，故不正确；B项，降低温度，正、逆反应速率均减小，不正确；C项，降温，F浓度增大，表明平衡逆向移动，正反应是吸热反应，则焓变为正值，不正确；D项，根据化学平衡常数表达式可知A、B是生成物，E、F为反应物，且对应指数为其化学方程式前的计量数，正确。‎ 答案：　D ‎3．已知下列反应在某温度下的平衡常数：‎ H2(g)＋S(s) H2S(g)　K1‎ S(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(　　)‎ A．K1＋K2　　　　　　　　　　 B．K1－K2‎ C．K1×K2 D．K1/K2‎ 解析：　由平衡常数的定义可知，K1＝，K2＝，反应H2(g)＋SO2(g) O2‎ ‎(g)＋H2S(g)的平衡常数K＝，可知K＝K1/K2。‎ 答案：　D 　化学平衡常数表达式 ‎(1)能代入平衡常数表达式的为气体、溶液中的溶质，固体与纯液体浓度可看为常数，不能代入。‎ ‎(2)关于H2O的浓度问题 ‎①在水溶液中进行的反应，虽然H2O参与反应，但是H2O只要作为溶剂，就不能带入平衡常数表达式。‎ ‎②如果H2O的状态不是液态而是气态，则需要带入平衡常数表达式。‎ ‎③在非水溶液中进行的反应，如果有水参加或生成，则应代入平衡常数表达式。‎ ‎(3)平衡常数表达式与化学方程式的书写形式有关 ‎①对于同一个可逆反应，正反应和逆反应的平衡常数表达式不同，两者互为倒数。‎ ‎②若可逆反应的化学计量数改变，则表达式相应改变，平衡常数数值也要改变。如N2(g)＋3H2(g) 2NH3(g)的平衡常数表达式为K1＝，而反应1/2N2(g)＋3/2H2(g) NH3(g)的平衡常数表达式为K2＝，两者的平衡常数不同，且K1＝K。‎ ‎4．在‎25 ℃‎时，密闭容器中X、Y、Z三种气体的初始浓度和平衡浓度如下表：‎ 物质 X Y Z 初始浓度/mol·L－1‎ ‎0.1‎ ‎0.2‎ ‎0‎ 平衡浓度/mol·L－1‎ ‎0.05‎ ‎0.05‎ ‎0.1‎ 下列说法错误的是(　　)‎ A．反应达到平衡时，X的转化率为50%‎ B．反应可表示为X＋3Y2Z，其平衡常数为1 600‎ C．增大压强使平衡向生成Z的方向移动，平衡常数增大 D．改变温度可以改变此反应的平衡常数 解析：　X、Y的反应量为0.05 mol·L－1、0.15 mol·L－1，Z的生成量为0.1 mol·L－1，则该反应的化学反应方程式为X＋3Y2Z。显然，X的转化率为50%；平衡常数K＝＝1 600；平衡常数仅受温度的影响，不受压强和浓度的影响，所以C错误。‎ 答案：　C ‎5．在一定体积的密闭容器中，进行如下化学反应：CO2(g)＋H2(g) CO(g)＋H2O(g)，其化学平衡常数K和温度t的关系如下表所示：‎ 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：‎ ‎(1)该反应的化学平衡常数表达式为K＝________。‎ ‎(2)该反应为________反应(填“吸热”或“放热”)。‎ ‎(3)某温度下，各物质的平衡浓度符合下式：‎3c(CO2)·c(H2)＝‎5c(CO)·c(H2O)，试判断此时的温度为____________。‎ ‎(4)若‎830 ℃‎时，向容器中充入1 mol CO、5 mol H2O，反应达到平衡后，其化学平衡常数K________1.0(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CO2、H2、CO、H2O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__________(填“正反应方向”、“逆反应方向”或“不移动”)。‎ 解析：　(1)根据反应方程式CO2(g)＋H2(g) CO(g)＋H2O(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‎3c(CO2)·c(H2)＝‎5c(CO)·c(H2O)，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，根据平衡常数表达式K＝可知，反应物和生成物同时改变相同的倍数，Qc＝K，平衡不发生移动。‎ ‎(6)1 ‎200 ℃‎时，Qc＝，将各物质的浓度代入可得Qc＝4，而此温度下的平衡常数为2.6，因为Qc>K，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 　平衡常数的应用 ‎(1)判断可逆反应进行的程度 平衡常数越大，正反应进行的程度越大，反应物的转化率越高，平衡后生成物的浓度越大，反应物的浓度越小。‎ ‎(2)利用K与Qc的关系判断反应所处状态 对于可逆反应mA(g)＋nB(g) pC(g)＋qD(g)，Qc＝(式中浓度是任意时刻的浓度)。根据Qc与K的关系可以判断可逆反应所处的状态。‎ Qc ‎(3)根据K随温度的变化关系确定正反应是吸热还是放热反应。‎ 　‎ ‎(1)平衡常数数值的大小，只能大致告诉我们一个可逆反应的正向反应所进行的最大程度，并不能预示反应达到平衡所需要的时间。‎ ‎(2)一般K>105时，认为该反应基本进行完全，K<10－5一般认为该反应很难进行；而K在10－5～105之间的反应被认为是典型的可逆反应。‎ 考点四　化学平衡的计算——三段式法 ‎1．分析三个量：即起始量、变化量、平衡量。‎ ‎2．明确三个关系 ‎(1)对于同一反应物，起始量－变化量＝平衡量。‎ ‎(2)对于同一生成物，起始量＋变化量＝平衡量。‎ ‎(3)各转化量之比等于各反应物的化学计量数之比。‎ ‎3．计算方法：三段式法 可按下列模式进行计算：如mA(g)＋nB(g) pC(g)＋qD(g)，令A、B起始物质的量浓度分别为a mol/L、b mol/L，达到平衡后消耗A的物质的量浓度为mx mol/L。‎ ‎　　　　　　mA(g)＋nB(g) pC(g)＋qD(g)‎ 起始(mol/L) a b 0 0‎ 变化(mol/L) mx nx px qx 平衡(mol/L) a－mx b－nx px qx ‎(1)求平衡常数：K＝ ‎(2)求转化率 转化率＝×100%，如α(A)平＝×100%。‎ ‎1．将固体NH4I置于密闭容器中，在一定温度下发生下列反应：‎ ‎①NH4I(s) NH3(g)＋HI(g)；②2HI(g) H2(g)＋I2(g)‎ 达到平衡时，c(H2)＝0.5 mol·L－1，c(HI)＝4 mol·L－1，则此温度下反应①的平衡常数为(　　)‎ A．9　　　　　　　　　　 B．16‎ C．20 D．25‎ 解析：　根据题意 ‎　　　2HI(g) H2(g)＋I2(g)‎ 平衡浓度：4 mol·L－1　0.5 mol·L－1‎ 起始浓度：c(HI)＝平衡量＋变化量＝4 mol·L－1＋0.5 mol·L－1×2＝5 mol·L－1‎ 则c(NH3)＝c(HI)起始浓度＝5 mol·L－1‎ 根据平衡常数定义：K＝c(NH3)·c(HI)＝5 mol·L－1×4 mol·L－1＝20 mol2·L－2，故C项正确。‎ 答案：　C ‎2．加热N2O5，依次发生的分解反应为①N2O5(g) N2O3(g)＋O2(g)，②N2O3(g) N2O(g)＋O2(g)；在‎2 L密闭容器中充入8 mol N2O5，加热到t ℃，达到平衡状态后O2为9 mol，N2O3为3.4 mol。则t ℃时反应①的平衡常数为(　　)‎ A．10.7 B．8.5‎ C．9.6 D．10.2‎ 解析：　题设中有两个反应，可理解为先发生反应①，其中生成的N2O3有一部分再发生分解反应②，且在两个反应中都有O2生成，再由已知条件列方程组求解。‎ 设反应①中生成N2O3物质的量浓度为x，反应②中生成N2O物质的量浓度为y。则：‎ ‎　　　　　　　　　N2O5(g) N2O3(g)＋O2(g)‎ ‎ 起始浓度/(mol/L) 4 0 0‎ ‎ 转化浓度/(mol/L) x x x ‎　　　　　　　　　N2O3(g) N2O(g)＋O2(g)‎ ‎ 起始浓度/(mol/L) x 0 0‎ ‎ 转化浓度/(mol/L) y y y ‎ 平衡浓度/(mol/L) x－y y y 依题意O2的平衡浓度为x＋y＝4.5 mol/L N2O3的平衡浓度为x－y＝1.7 mol/L 解得x＝3.1 mol/L，y＝1.4 mol/L N2O5的平衡浓度为4 mol/L－3.1 mol/L＝0.9 mol/L N2O的平衡浓度为1.4 mol/L 则反应①平衡常数K＝(1.7×4.5)/0.9＝8.5。‎ 答案：　B ‎3．在容积可变的密闭容器中，2 mol N2和8 mol H2在一定条件下发生反应，达到平衡时，H2的转化率为25%，则平衡时氮气的体积分数接近于(　　)‎ A．5%　　　　　　　　　 B．10%‎ C．15% D．20%‎ 解析：　　　N2　＋　3H22NH3‎ 始态： 2 mol 8 mol 0‎ 变化量： mol 2 mol mol 平衡态： mol 6 mol mol 平衡时氮气的体积分数为：×100%≈15%，故C正确。‎ 答案：　C ‎4．已知可逆反应：M(g)＋N(g) P(g)＋Q(g)　ΔH>0，请回答下列问题：‎ ‎(1)在某温度下，反应物的起始浓度分别为：c(M)＝1 mol·L－1，c(N)＝2.4 mol·L－1；达到平衡后，M的转化率为60%，此时N的转化率为________；‎ ‎(2)若反应温度升高，M的转化率________(填“增大”、“减小”或“不变”)；‎ ‎(3)若反应温度不变，反应物的起始浓度分别为：c(M)＝4 mol·L－1，c(N)＝a mol·L－1；达到平衡后，c(P)＝2 mol·L－1，a＝________；‎ ‎(4)若反应温度不变，反应物的起始浓度为：c(M)＝c(N)＝b mol·L－1，达到平衡后，M的转化率为________。‎ 解析：　(1)M(g)　　＋　　N(g)　 　P(g)＋Q(g)‎ 始态 1 mol/L 2.4 mol/L 0 0‎ 变化量 1 mol/L×60% 1 mol/L×60%‎ 因此N的转化率为：×100%＝25%‎ ‎(2)由于该反应的ΔH>0，即该反应为吸热反应，因此升高温度，平衡右移，M的转化率增大。‎ ‎(3)根据(1)可求出各平衡浓度：c(M)＝0.4 mol/L　c(N)＝1.8 mol/L　c(P)＝0.6 mol/L　c(Q)＝0.6 mol/L 因此化学平衡常数K＝＝＝ 由于温度不变，因此K不变，达到平衡后 c(P)＝2 mol/L　c(Q)＝2 mol/L　c(M)＝2 mol/L c(N)＝(a－2)mol·L－1‎ K＝＝＝ 解得a＝6‎ ‎(4)设M的转化率为x，则达到平衡后各物质的平衡浓度分别为：c(M)＝b(1－x)mol/L　c(N)＝b(1－x)mol/L c(P)＝bx mol/L　c(Q)＝bx mol/L K＝＝＝，解得x＝41%‎ 答案：　(1)25%　(2)增大　(3)6　(4)41%‎ 　有关化学平衡计算的思维模型 ‎　—写出有关化学平衡的化学方程式。‎ ‎　|‎ —标示出各物质的起始量、转化量、平衡量。‎ ‎　|‎ —根据已知条件列方程式计算。‎ ‎1．下列说法或解释不正确的是(　　)‎ A．(2011·江苏，‎12A)一定温度下，反应MgCl2(l)===Mg(l)＋Cl2(g)的ΔH>0、ΔS>0‎ B．(2010·江苏，8B)常温下，反应C(s)＋CO2(g)===2CO(g)不能自发进行，则该反应的ΔH>0‎ C．(2010·江苏，‎8C)一定条件下，使用催化剂能加快反应速率并提高反应物的平衡转化率 D．对于反应N2H4(l)===N2(g)＋2H2(g)　ΔH＝－50.6 kJ·mol－1，它在任何温度下都是自发的 答案：　C ‎2．(2011·天津理综·6)向绝热恒容密闭容器中通入SO2和NO2，一定条件下使反应SO2(g)＋NO2(g) SO3(g)＋NO(g)达到平衡，正反应速率随时间变化的示意图如下图所示。由图可得出的正确结论是(　　)‎ A．反应在c点达到平衡状态 B．反应物浓度：a点小于b点 C．反应物的总能量低于生成物的总能量 D．Δt1＝Δt2时，SO2的转化率：a～b段小于b～c段 解析：　只有正反应速率等于逆反应速率且为定值时，可逆反应才达到平衡状态，图中曲线在c点处没有出现水平线，故A项错误；随着正反应的进行，未达到平衡状态时反应物的浓度应随时间的延长而减小，因此反应物浓度：a点大于b点，故B项错误；化学反应速率随反应物浓度的增大而增大，随温度的升高而增大，分析曲线a～c段，从浓度方面考虑v正应减小，而v正是增大的，说明该反应是放热的，且温度变化对v正的影响在a～c段大于反应物浓度变化对v正的影响，因此a～c段反应混合物的温度是升高的，该反应的正反应为放热反应，反应物的总能量大于生成物的总能量，故C项错误；若Δt1＝Δt2，分析图中曲线可知：a～b段的正反应速率的平均值小于b～c段，所以b～c段转化的SO2的量比a～b段转化的SO2的量多，而a点浓度比b点大，所以SO2的转化率：b～c段大于a～b段，故D项正确。‎ 答案：　D ‎3．(2011·山东理综·28节选)对于反应NO2(g)＋SO2(g) SO3(g)＋NO(g)。‎ 一定条件下，将NO2与SO2以体积比1∶2置于密闭容器中发生上述反应，下列能说明反应达到平衡状态的是________。‎ a．体系压强保持不变 b．混合气体颜色保持不变 c．SO3和NO的体积比保持不变 d．每消耗1 mol SO3的同时生成1 mol NO2‎ 测得上述反应平衡时NO2与SO2体积比为1∶6，则平衡常数K＝________。‎ 解析：　此反应是等体积反应，a不能说明；只要平衡移动，NO2的浓度一定发生变化，颜色也一定发生变化，b可以；SO3与NO的体积不论平衡与否，均为1∶1，c不能说明；消耗SO3和生成NO2均表示逆反应速率，d不能。‎ 答案：　b　2.67(或)‎ ‎4．(2013·重庆理综·7)将E和F加入密闭容器中，在一定条件下发生反应：E(g)＋F(s) ‎2G(g)。忽略固体体积，平衡时G的体积分数(%)随温度和压强的变化如表所示：‎ ‎①b0　④K(1 ‎000 ℃‎)>K(‎810 ℃‎)‎ 上述①～④中正确的有(　　)‎ A．4个　　　　　　　　　 B．3个 C．2个 D．1个 解析：　由题意，增大压强，平衡向逆反应方向移动，因此ba>b，①正确；根据反应：‎ ‎　　　　　　　E(g)＋F(s) ‎2G(g)‎ 反应前(mol): 1 0‎ 转化量(mol): x 2x 反应后(mol): 1－x 2x 根据‎915 ℃‎时，G的体积分数为2x/(1＋x)×100%＝75%，x＝0.6，此时E的转化率为60%，②正确；该反应为熵增反应，ΔS>0，③正确；升高温度，平衡向正反应方向移动，K(1 ‎000 ℃‎)>K(‎810 ℃‎)，④正确。故选A。‎ 答案：　A ‎5．(1)[2013·广东理综·31(2)]在溶液中存在化学平衡：I2(aq)＋I－(aq) I(aq)，其平衡常数表达式为____________。‎ ‎(2)[2012·海南化学·15(1)]已知A(g)＋B(g) C(g)＋D(g)反应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 该反应的平衡常数表达式K＝________，ΔH________0(填“<”、“>”“＝”)。‎ ‎(3)[2013·山东理综·29(1)]利用“化学蒸气转移法”制备TaS2晶体，发生如下反应：TaS2(s)＋2I2(g) TaI4(g)＋S2(g)　ΔH>0　(Ⅰ)‎ 反应(Ⅰ)的平衡常数表达式K＝________，若K＝1，向某恒容容器中加入1 mol I2(g)和足量TaS2(s)，I2(g)的平衡转化率为________。‎ ‎(4)[2013·福建理综·23(2)]已知：H2S(g) H2(g)＋S2(g)‎ 在恒容密闭容器中，控制不同温度进行H2S分解实验。以H2S起始浓度均为c mol·L－1‎ 测定H2S的转化率，结果见下图。图中a为H2S的平衡转化率与温度关系曲线，b曲线表示不同温度下反应经过相同时间且未达到化学平衡时H2S的转化率。据图计算‎985 ℃‎时H2S按上述反应分解的平衡常数K＝__________；说明随温度的升高，曲线b向曲线a逼近的原因：________________________________________________________________________‎ ‎________________________________________________________________________。‎ 答案：　(1)K＝ ‎(2)　<‎ ‎(3)　66.7%‎ ‎(4)　温度升高，反应速率加快，达到平衡所需的时间缩短(或其他合理答案)‎ ‎6．[2012·新课标全国卷·27(4)]COCl2的分解反应为COCl2(g)===Cl2(g)＋CO(g)　ΔH＝＋108 kJ·mol－1。反应体系达到平衡后，各物质的浓度在不同条件下的变化状况如图所示(第10 min到14 min的COCl2浓度变化曲线未示出)：‎ ‎(1)计算反应在第8 min时的平衡常数K＝________。‎ ‎(2)比较第2 min反应温度T(2)与第8 min反应温度T(8)的高低：T(2)________T(8)(填“<”、“>”或“＝”)。‎ ‎(3)若12 min时反应于温度T(8)下重新达到平衡，则此时c(COCl2)＝________mol·L－1。‎ ‎(4)比较产物CO在2～3 min、5～6 min和12～13 min时平均反应速率[平均反应速率分别以v(2～3)、v(5～6)、v(12～13)表示]的大小________。‎ ‎(5)比较反应物COCl2在5～6 min和15～16 min时平均反应速率的大小：‎ v(5～6)________v(15～16)(填“<”、“>”或“＝”)，原因是 ‎________________________________________________________________________。‎ 解析：　(1)K＝＝‎ ＝0.234 mol·L－1。‎ ‎(2)观察图像知第4 min时改变的条件是升高温度，平衡正向移动，第8 min时达到新的平衡，故T(2)v(2～3)＝v(12～13)。‎ ‎(5)观察图中5～6 min时与15～16 min时曲线可知15～16 min时COCl2浓度低，反应速率小，即v(5～6)>v(15～16)。‎ 答案：　(1)0.234 mol·L－1‎ ‎(2)<　(3)0.031‎ ‎(4)v(5～6)>v(2～3)＝v(12～13)‎ ‎(5)>　在相同温度时，该反应的反应物浓度越高，反应速率越大 ‎7．(2013·新课标全国卷Ⅱ·28)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 总压强p/100 kPa ‎4.91‎ ‎5.58‎ ‎6.32‎ ‎7.31‎ ‎8.54‎ ‎9.50‎ ‎9.52‎ ‎9.53‎ ‎9.53‎ 回答下列问题：‎ ‎(1)欲提高A的平衡转化率，应采取的措施为________________________________________________________________________。 ‎ ‎(2)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________________________________________________________________________。‎ ‎(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。‎ ‎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。‎ 解析：　(1)A(g) B(g)＋C(g)的正向反应是一个气体体积增大的吸热反应，故可通过降低压强、升温等方法提高A的转化率。(2)在温度一定、容积一定的条件下，气体的压强之比等于其物质的量(物质的量浓度)之比。求解平衡常数时，可利用求得的平衡转化率并借助“三行式”进行，不能用压强代替浓度代入。(3)n(A)的求算也借助“三行式”进行。a＝0.051，从表中数据不难得出：每隔4 h，A的浓度约减少一半，依此规律12 h时，A的浓度为0.013 mol/L。‎ 答案：　(1)升高温度、降低压强 ‎(2)(－1)×100%　94.1%‎ A(g)　　　 　　　B(g)　　＋　　C(g)‎ ‎ 0.10 0 0‎ ‎ 0.10×(1－94.1%) 0.10×94.1% 0.10×94.1%‎ K＝≈1.5 mol·L－1‎ ‎(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 学科素养培优(十二)__探究化学平衡移动前后各物理量的变化 ‎1．化学平衡移动前后反应速率的变化 v(正)、v(逆)的相对大小关系决定了化学平衡的移动与否。该类题目的考查实质上还是考查外界因素对反应速率的影响。‎ ‎(1)如果已知化学平衡图像，通过图像可以分析改变某一个因素后正、逆反应速率的变化情况。‎ 如反应N2O4(g) 2NO2(g)　ΔH＝＋57 kJ·mol－1，在温度为T1、T2时，平衡体系中NO2的体积分数随压强变化曲线如图1所示，则A点与B点的反应速率和A点与C点的反应速率关系可以比较：因为A、C点温度相同，压强不同，C点的压强比A点的压强大，则C点的反应速率大，即v(C)>v(A)；因为A、B点的压强相同，温度不同，反应为吸热反应，NO2的体积分数越高，说明温度越高，所以反应速率v(A)>v(B)。‎ ‎(2)如果已知反应速率图像，可以通过图像判断出反应过程中改变的外界因素和化学平衡移动的方向。‎ 如可逆反应N2(g)＋3H2(g) 2NH3(g)　ΔH<0，改变某个因素后化学反应速率的改变如图2所示，则从图像可以判断平衡向正反应方向移动且改变的条件只能是增大反应物的浓度。‎ ‎2．平衡移动后反应体系中各物质的物质的量、反应物的转化率、浓度及百分含量的变化 ‎(1)如果已知反应前后反应体系中各物质的物质的量、体积、转化率、浓度和百分含量等的变化，可以考查在这个变化过程中改变的外界因素。如已知反应C(s)＋H2O(g) CO(g)＋H2(g)　ΔH>0，在反应达到平衡后改变某一个条件，使H2O(g)的物质的量浓度减少，CO(g)的物质的量浓度和H2(g)的物质的量浓度增加，则改变的条件可能是升高温度。‎ ‎(2)如果已知改变的某一个条件，则可以考查反应前后体系中各物质的物质的量、转化率、浓度、体积、百分含量的改变。‎ 如已知反应：N2(g)＋3H2(g) 2NH3(g)　ΔH<0，改变外界条件后各量的变化如表所示(注：“↑”表示增大，“↓”表示减小)。‎ 改变条件 降低温度 缩小容积 充入氮气 平衡移动方向 正向移动 正向移动 正向移动 n N2‎ ‎↓‎ ‎↓‎ ‎↑‎ H2‎ ‎↓‎ ‎↓‎ ‎↓‎ NH3‎ ‎↑‎ ‎↑‎ ‎↑‎ n%‎ N2‎ ‎↓‎ ‎↓‎ ‎↑‎ H2‎ ‎↓‎ ‎↓‎ ‎↓‎ NH3‎ ‎↑‎ ‎↑‎ c N2‎ ‎↓‎ ‎↑‎ ‎↑‎ H2‎ ‎↓‎ ‎↑‎ ‎↓‎ NH3‎ ‎↑‎ ‎↑‎ ‎↑‎ a N2‎ ‎↑‎ ‎↑‎ ‎↓‎ H2‎ ‎↑‎ ‎↑‎ ‎↑‎ 可利用勒夏特列原理“化学平衡只能减弱外界因素对平衡的影响，不能恢复到原来的程度”来判断。如缩小容积(加压)时，平衡正向移动，但各物质c都增大。‎ ‎3．平衡不发生移动，也可能有物理量的变化 如平衡体系：H2(g)＋I2(g) 2HI(g)　ΔH<0，增大压强，平衡不移动，但c、ρ都会增大。‎ 一定条件下，通过下列反应可实现燃煤烟气中硫的回收：SO2(g)＋2CO(g)2CO2(g)＋S(l)　ΔH<0‎ 若反应在恒容的密闭容器中进行，下列有关说法正确的是(　　)‎ A．平衡前，随着反应的进行，容器内压强始终不变 B．平衡时，其他条件不变，分离出硫，正反应速率加快 C．平衡时，其他条件不变，升高温度可提高SO2的转化率 D．其他条件不变，使用不同催化剂，该反应的平衡常数不变 解析：　 正反应是气体分子数减小的反应，因此平衡前，随着反应的进行容器内压强不断变化，A项错；因硫为液态，故平衡时，其他条件不变，分离出硫，反应速率不变，B项错；正反应是放热反应，故升高温度，平衡逆向进行，SO2的转化率降低，C项错；其他条件不变时，使用不同的催化剂，只能改变反应速率，不影响平衡的移动，故反应的平衡常数不变，D项正确。‎ 答案：　D