一輪學(xué)案第七章第三講化學(xué)平衡常數(shù)化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行的方向

溫馨提示：此套題為Word版，請(qǐng)按住Ctrl,滑動(dòng)鼠標(biāo)滾軸，調(diào)節(jié)合適的觀看比例，答案解析附后。關(guān)閉Word文檔返回原板塊。第三講化學(xué)平衡常數(shù)化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行的方向考點(diǎn)一化學(xué)平衡常數(shù)的含義和應(yīng)用(命題指數(shù)★★★★★)1．化學(xué)平衡常數(shù)：(1)含義：在一定溫度下，當(dāng)一個(gè)可逆反應(yīng)達(dá)到化學(xué)平衡時(shí)，生成物濃度冪之積與反應(yīng)物濃度冪之積的比值是一個(gè)常數(shù)，簡(jiǎn)稱平衡常數(shù)，用符號(hào)K表示。(2)表達(dá)式：對(duì)于一般的可逆反應(yīng)mA(g)＋nB(g)?pC(g)＋qD(g)平衡常數(shù)的表達(dá)式為K＝eq\f(cp（C）·cq（D）,cm（A）·cn（B）)。(3)化學(xué)平衡常數(shù)的意義①化學(xué)平衡常數(shù)值的大小是可逆反應(yīng)進(jìn)行程度的標(biāo)志，它能夠表示可逆反應(yīng)進(jìn)行的完全程度?？梢哉f(shuō)，化學(xué)平衡常數(shù)是一定溫度下一個(gè)反應(yīng)本身固有的內(nèi)在性質(zhì)的定量體現(xiàn)。②K值越大，說(shuō)明反應(yīng)進(jìn)行的程度越完全，反應(yīng)物轉(zhuǎn)化率越大；反之，反應(yīng)進(jìn)行的程度就越不完全，轉(zhuǎn)化率就越小。一般來(lái)說(shuō)，當(dāng)K＞105時(shí)，該反應(yīng)就進(jìn)行得基本完全了。③對(duì)只有固體、水參加或生成的反應(yīng)來(lái)說(shuō)，固體和純液體的濃度視為“1”。④K只受溫度影響，與反應(yīng)物或生成物的濃度無(wú)關(guān)。2．化學(xué)平衡常數(shù)的應(yīng)用：(1)判斷反應(yīng)進(jìn)行的程度(2)計(jì)算轉(zhuǎn)化率依據(jù)起始濃度(或平衡濃度)和平衡常數(shù)可以計(jì)算平衡濃度(或起始濃度)，從而計(jì)算反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率。利用“三段式”法，可以計(jì)算化學(xué)平衡常數(shù)，及利用化學(xué)平衡常數(shù)計(jì)算投料量、轉(zhuǎn)化率等。(3)判斷反應(yīng)的熱效應(yīng)(4)判斷化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行的方向?qū)τ诳赡娣磻?yīng)mA(g)＋nB(g)pC(g)＋qD(g)在任意狀態(tài)下，生成物的濃度和反應(yīng)物的濃度之間的關(guān)系用Qc(濃度商)＝eq\f(cp（C）·cq（D）,cm（A）·cn（B）)表示，則：當(dāng)Qc＝K時(shí)，v正＝v逆，反應(yīng)處于平衡狀態(tài)；當(dāng)Qc<K時(shí)，v正＞v逆，反應(yīng)向正反應(yīng)方向進(jìn)行；當(dāng)Qc>K時(shí)，v正＜v逆，反應(yīng)向逆反應(yīng)方向進(jìn)行。1．判斷下列說(shuō)法是否正確，正確的打“√”，錯(cuò)誤的打“×”。(1)平衡常數(shù)改變，化學(xué)平衡一定移動(dòng)；化學(xué)平衡發(fā)生移動(dòng)，平衡常數(shù)一定改變。()提示：×。平衡常數(shù)只受溫度影響，平衡移動(dòng)K值不一定改變；平衡常數(shù)改變，溫度一定變化，平衡一定移動(dòng)。(2)K值隨溫度升高而增大，說(shuō)明正反應(yīng)吸熱。()提示：√。升高溫度，平衡向吸熱方向移動(dòng)，K值增大。(3)可逆反應(yīng)：C(s)＋CO2(g)2CO(g)在一定溫度下的平衡常數(shù)K的表達(dá)式為K＝eq\f(c2（CO）,c（C）·c（CO2）)。()提示：×。固體或純液體的濃度可看作“1”而不必出現(xiàn)在平衡常數(shù)表達(dá)式中，應(yīng)為K＝eq\f(c2（CO）,c（CO2）)。(4)合成氨反應(yīng)N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)的平衡常數(shù)為K，反應(yīng)eq\f(1,2)N2(g)＋eq\f(3,2)H2(g)NH3(g)的平衡常數(shù)為K′，反應(yīng)2NH3(g)N2(g)＋3H2(g)的平衡常數(shù)為K″，若K＝a，則K′＝eq\r(a)，K″＝eq\f(1,a)。()提示：√，寫(xiě)出表達(dá)式K＝eq\f(c2（NH3）,c（N2）·c3（H2）)，K′＝eq\f(c（NH3）,c\a\vs4\al(\f(1,2))（N2）·c\a\vs4\al(\f(3,2))（H2）)，則K′＝eq\r(a)，K″＝eq\f(1,a)。2．人體血液中的血紅蛋白(Hb)可與O2結(jié)合生成HbO2，因此具有輸氧能力。若肺中吸入CO會(huì)發(fā)生反應(yīng)CO＋HbO2O2＋HbCO，37℃時(shí)，該反應(yīng)的平衡常數(shù)K＝220；HbCO濃度達(dá)到HbO2濃度的0.02倍時(shí)，會(huì)使人智力受損。(1)結(jié)合平衡常數(shù)分析，煤氣(CO)中毒導(dǎo)致患者缺氧的原因？(2)輕微煤氣中毒患者需進(jìn)入高壓氧艙進(jìn)行吸氧治療，結(jié)合平衡移動(dòng)原理，分析原因。(3)若39℃時(shí)，平衡常數(shù)K＝200，則該反應(yīng)的正反應(yīng)是吸熱反應(yīng)還是放熱反應(yīng)？提示：(1)37℃時(shí)，K＝220，反應(yīng)正向進(jìn)行程度較大，血紅蛋白結(jié)合O2較少，導(dǎo)致患者缺氧。(2)高壓氧艙中氧氣濃度較高，可使平衡逆向移動(dòng)，促進(jìn)血紅蛋白與O2結(jié)合，恢復(fù)輸氧能力。(3)該反應(yīng)的平衡常數(shù)隨溫度升高而減小，正反應(yīng)是放熱反應(yīng)。3．已知Fe(s)＋CO2(g)FeO(s)＋CO(g)ΔH＝akJ·mol－1，平衡常數(shù)為K；測(cè)得在不同溫度下，K值如下：溫度/℃500700900K1.001.472.40(1)若500℃時(shí)進(jìn)行上述反應(yīng)，CO2起始濃度為2mol·L－1，CO的平衡濃度為_(kāi)_______。(2)方程式中的a________0(填“大于”“小于”或“等于”)。(3)700℃上述反應(yīng)達(dá)到平衡，要使得該平衡向右移動(dòng)，其他條件不變時(shí)，可以采取的措施有________(填序號(hào))。A．縮小反應(yīng)器體積B．通入CO2C．升高溫度到900℃D．使用合適的催化劑【解析】(1)設(shè)500℃時(shí)CO的平衡濃度為xmol·L－1，則Fe(s)＋CO2(g)FeO(s)＋CO(g)起始：20變化：xx平衡：2－xx則K＝eq\f(c（CO）,c（CO2）)＝eq\f(x,2－x)＝1，解得x＝1。故CO的平衡濃度為1mol·L－1。(2)由表格中數(shù)據(jù)可知，溫度越高K值越大，推知溫度升高平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)，故此反應(yīng)的正反應(yīng)為吸熱反應(yīng)，即a大于0。(3)A項(xiàng)縮小反應(yīng)器體積，平衡不移動(dòng)，錯(cuò)誤；B項(xiàng)通入CO2，平衡向右移動(dòng)，正確；C項(xiàng)升高溫度時(shí)，平衡向右移動(dòng)，正確；D項(xiàng)使用催化劑不會(huì)使平衡發(fā)生移動(dòng)，錯(cuò)誤。答案：(1)1mol·L－1(2)大于(3)BC命題角度1：平衡常數(shù)的概念辨析【典例1】(雙選)在一定體積的密閉容器中,進(jìn)行如下化學(xué)反應(yīng):2X(g)+Y(s)Z(g)+W(g),若其化學(xué)平衡常數(shù)K和溫度t的關(guān)系如表。下列敘述不正確的是()t°C70080090010001200K0.61.01.31.82.7A.上述反應(yīng)的正反應(yīng)是放熱反應(yīng)B.該反應(yīng)的化學(xué)平衡常數(shù)表達(dá)式為K=QUOTEC.若在1L的密閉容器中通入X和Y各0.3mol,5min后溫度升高到800℃,此時(shí)測(cè)得X為0.1mol,該反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)D.混合氣體的密度保持不變可作為該反應(yīng)達(dá)到平衡的標(biāo)志之一【解析】選A、B。由圖表分析，隨溫度升高，平衡常數(shù)增大，說(shuō)明平衡正向進(jìn)行，正反應(yīng)為吸熱反應(yīng)，故A錯(cuò)誤；氣相物質(zhì)為主的反應(yīng)，固態(tài)，純液體濃度視為常數(shù)，不列入平衡常數(shù)表達(dá)式，K應(yīng)為eq\f(c（Z）·c（W）,c2（X）)，故B錯(cuò)誤；若在1L的密閉容器中通入X和Y各0.3mol，5min后溫度升高到800℃，此時(shí)測(cè)得X為0.1mol，2X(g)＋Y(s)Z(g)＋W(g)起始(mol)0.300平衡(mol)0.10.10.1所以Qc＝eq\f(c（Z）·c（W）,c2（X）)＝eq\f(0.1×0.1,0.12)＝1＝K，則此時(shí)該反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)，故C正確；混合氣體密度ρ＝eq\f(m,V)，反應(yīng)前后氣體質(zhì)量發(fā)生改變，所以密度改變，則混合氣體的密度保持不變可作為該反應(yīng)達(dá)到平衡的標(biāo)志之一，故D正確。命題角度2：化學(xué)平衡常數(shù)的應(yīng)用【典例2】(2019·全國(guó)Ⅲ卷節(jié)選)近年來(lái)，隨著聚酯工業(yè)的快速發(fā)展，氯氣的需求量和氯化氫的產(chǎn)出量也隨之迅速增長(zhǎng)。因此，將氯化氫轉(zhuǎn)化為氯氣的技術(shù)成為科學(xué)研究的熱點(diǎn)?；卮鹣铝袉?wèn)題：Deacon發(fā)明的直接氧化法為4HCl(g)＋O2(g)=2Cl2(g)＋2H2O(g)。如圖為剛性容器中，進(jìn)料濃度比c(HCl)∶c(O2)分別等于1∶1、4∶1、7∶1時(shí)HCl平衡轉(zhuǎn)化率隨溫度變化的關(guān)系：可知反應(yīng)平衡常數(shù)K(300℃)________K(400℃)(填“大于”或“小于”)。設(shè)HCl初始濃度為c0，根據(jù)進(jìn)料濃度比c(HCl)∶c(O2)＝1∶1的數(shù)據(jù)計(jì)算K(400℃)＝________________________(列出計(jì)算式)。按化學(xué)計(jì)量比進(jìn)料可以保持反應(yīng)物高轉(zhuǎn)化率，同時(shí)降低產(chǎn)物分離的能耗。進(jìn)料濃度比c(HCl)∶c(O2)過(guò)低、過(guò)高的不利影響分別是____________________________________。【解析】根據(jù)題中示意圖可以看出隨著溫度的升高，HCl的轉(zhuǎn)化率降低，說(shuō)明升高溫度平衡逆向移動(dòng)，正反應(yīng)為放熱反應(yīng)，所以溫度越高，反應(yīng)進(jìn)行的程度越小，K值越小，即K(300℃)大于K(400℃)。相同條件下進(jìn)料濃度比c(HCl)∶c(O2)越大，HCl的轉(zhuǎn)化率越低；進(jìn)料濃度比c(HCl)∶c(O2)越小，HCl的轉(zhuǎn)化率越高。即三條曲線中，最上面一條是c(HCl)∶c(O2)＝1∶1的變化曲線。將400℃時(shí)的數(shù)據(jù)代入可得：K＝eq\f(（0.42）2×（0.42）2,（1－0.84）4×（1－0.21）c0)。由示意圖可以看出進(jìn)料濃度比過(guò)高或過(guò)低對(duì)反應(yīng)都不利，過(guò)高會(huì)造成HCl利用率降低，過(guò)低會(huì)有大量氧氣剩余，分離氧氣能耗過(guò)高。答案：大于eq\f(（0.42）2×（0.42）2,（1－0.84）4×（1－0.21）c0)O2和Cl2分離能耗較高、HCl轉(zhuǎn)化率較低1．平衡常數(shù)只與溫度有關(guān)：升高溫度→K值增大→正反應(yīng)為吸熱反應(yīng)→K值減小→正反應(yīng)為放熱反應(yīng)降低溫度→K值增大→正反應(yīng)為放熱反應(yīng)→K值減小→正反應(yīng)為吸熱反應(yīng)2．未知方程式③(K3)與已知方程式①(K1)和②(K2)的關(guān)系：若③＝2×①，則K3＝Keq\o\al(\s\up1(2),\s\do1(1))；若③＝eq\f(1,2)×①，則K3＝eq\r(K1)；若③＝－①，則K3＝1/K1；若③＝①＋②，則K3＝K1×K2；若③＝①－②，則K3＝K1/K2。命題點(diǎn)1：平衡常數(shù)的概念辨析(基礎(chǔ)性考點(diǎn))1．(2021·潮州模擬)某溫度下，反應(yīng)2A(g)＋B(g)2C(g)的平衡常數(shù)K1＝50，在同一溫度下，反應(yīng)2C(g)2A(g)＋B(g)的平衡常數(shù)K2為()A．2500B．50C．0.02D．0.002【解析】選C。某溫度下，反應(yīng)2A(g)＋B(g)2C(g)的平衡常數(shù)K1＝eq\f(c2（C）,c2（A）·c（B）)＝50，在同一溫度下，反應(yīng)2C(g)2A(g)＋B(g)的平衡常數(shù)K2＝eq\f(c2（A）·c（B）,c2（C）)＝eq\f(1,K1)＝eq\f(1,50)＝0.02。2.(雙選)對(duì)于反應(yīng)C(s)+H2O(g)CO(g)+H2(g)ΔH>0,下列有關(guān)說(shuō)法正確的是()A.平衡常數(shù)表達(dá)式為K=QUOTEB.增大體系壓強(qiáng),平衡常數(shù)K不發(fā)生變化C.升高體系溫度,平衡常數(shù)K增大D.增加C(s)的量,平衡正向移動(dòng)【解析】選B、C。A.K為生成物濃度冪之積與反應(yīng)物濃度冪之積的比,且純固體不能代入K的表達(dá)式中,K=QUOTE,故A錯(cuò)誤;B.K與溫度有關(guān),增大體系壓強(qiáng),平衡常數(shù)K不發(fā)生變化,故B正確;C.為吸熱反應(yīng),升高溫度,吸熱反應(yīng)的平衡常數(shù)K增大,故C正確;D.C為固體,增加C(s)的量,平衡不移動(dòng),故D錯(cuò)誤。命題點(diǎn)2：平衡常數(shù)的應(yīng)用(應(yīng)用性考點(diǎn))3．(2021·荔灣區(qū)模擬)臭氧是一種很好的消毒劑，具有高效、潔凈、方便、經(jīng)濟(jì)等優(yōu)點(diǎn)。臭氧可溶于水，在水中易分解，產(chǎn)生的[O]為游離氧原子，有很強(qiáng)的殺菌消毒能力。常溫常壓下發(fā)生如下反應(yīng)①：O3O2＋[O]ΔH＞0平衡常數(shù)為Ka，反應(yīng)②：[O]＋O32O2ΔH＜0平衡常數(shù)為Kb，總反應(yīng)：2O33O2ΔH＜0平衡常數(shù)為K。下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是()A．降低溫度，K減小B．K＝Ka·KbC．適當(dāng)升溫，可提高消毒效率D．壓強(qiáng)增大，Kb不變【解析】選A。由于總反應(yīng)ΔH＜0，為放熱反應(yīng)，降低溫度，放熱反應(yīng)的K增大，故A錯(cuò)誤；總反應(yīng)＝反應(yīng)①＋反應(yīng)②，K＝Ka·Kb，故B正確；反應(yīng)①ΔH＞0，為吸熱反應(yīng)，反應(yīng)②ΔH＜0為放熱反應(yīng)，適當(dāng)升溫，反應(yīng)①正移，反應(yīng)②逆移，則[O]含量增加，可提高消毒效率，故C正確；平衡常數(shù)只與溫度有關(guān)，故D正確。【加固訓(xùn)練—拔高】1.已知反應(yīng)nA(g)An(g)的平衡常數(shù)為K,則QUOTEAn(g)QUOTEnA(g)的平衡常數(shù)是()A.KB.QUOTEC.K2D.K-2【解析】選B。對(duì)于同一可逆反應(yīng),相同溫度下,正、逆兩個(gè)方向的平衡常數(shù)互為倒數(shù),已知反應(yīng)nA(g)An(g)的平衡常數(shù)為K,則有An(g)nA(g)的平衡常數(shù)為QUOTE,又同一可逆反應(yīng),平衡常數(shù)與系數(shù)成對(duì)應(yīng)冪次方關(guān)系,所以QUOTEAn(g)QUOTEnA(g)的平衡常數(shù)為QUOTE=QUOTE。2．反應(yīng)Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ均會(huì)在工業(yè)生產(chǎn)硝酸過(guò)程中發(fā)生，其中反應(yīng)Ⅰ、Ⅱ發(fā)生在氧化爐中，反應(yīng)Ⅲ發(fā)生在氧化塔中，不同溫度下各反應(yīng)的化學(xué)平衡常數(shù)如表所示。下列說(shuō)法正確的是()溫度(K)化學(xué)平衡常數(shù)反應(yīng)Ⅰ4NH3＋5O2→4NO＋6H2O反應(yīng)Ⅱ4NH3＋3O2→2N2＋6H2O反應(yīng)Ⅲ：2NO＋O2→2NO25001.1×10267.1×10341.3×1027002.1×10192.6×10251.0A．使用選擇性催化反應(yīng)Ⅰ的催化劑可增大氧化爐中NO的含量B．通過(guò)改變氧化爐的溫度可促進(jìn)反應(yīng)Ⅰ而抑制反應(yīng)ⅡC．通過(guò)改變氧化爐的壓強(qiáng)可促進(jìn)反應(yīng)Ⅰ而抑制反應(yīng)ⅡD．氧化爐出氣在進(jìn)入氧化塔前應(yīng)進(jìn)一步提高溫度【解析】選A。催化劑具有選擇性，選擇適合反應(yīng)Ⅰ的催化劑以加快反應(yīng)Ⅰ的速率，抑制反應(yīng)Ⅱ的發(fā)生，從而增大氧化爐中NO的含量，故A正確；由表中平衡常數(shù)數(shù)據(jù)可知，相同溫度時(shí)，反應(yīng)Ⅱ的進(jìn)行程度遠(yuǎn)大于反應(yīng)Ⅰ，所以通過(guò)改變氧化爐的溫度只能促進(jìn)反應(yīng)Ⅱ而抑制反應(yīng)Ⅰ的發(fā)生，故B錯(cuò)誤；反應(yīng)Ⅰ和Ⅱ正向均是氣體體積增大的反應(yīng)，增大壓強(qiáng)或減小壓強(qiáng)對(duì)反應(yīng)Ⅰ和Ⅱ的影響相同，不可能通過(guò)改變壓強(qiáng)達(dá)到促進(jìn)反應(yīng)Ⅰ而抑制反應(yīng)Ⅱ的目的，故C錯(cuò)誤；根據(jù)500℃、700℃時(shí)反應(yīng)Ⅲ的平衡常數(shù)K數(shù)值可知，反應(yīng)Ⅲ正向是放熱反應(yīng)，溫度過(guò)高會(huì)抑制反應(yīng)Ⅲ的發(fā)生，所以氧化爐出氣在進(jìn)入氧化塔前應(yīng)降溫處理，D錯(cuò)誤。3．已知化學(xué)反應(yīng)①：Fe(s)＋CO2(g)FeO(s)＋CO(g)，其平衡常數(shù)為K1；化學(xué)反應(yīng)②：Fe(s)＋H2O(g)FeO(s)＋H2(g)，其平衡常數(shù)為K2。在溫度973K和1173K情況下，K1、K2的值分別如表所示：溫度973K1173KK11.472.15K22.331.67(1)通過(guò)表格中的數(shù)值可以推斷：反應(yīng)①是______(填“吸熱”或“放熱”)反應(yīng)。(2)現(xiàn)有反應(yīng)③：CO2(g)＋H2(g)CO(g)＋H2O(g)，請(qǐng)你寫(xiě)出該反應(yīng)的平衡常數(shù)K3的數(shù)學(xué)表達(dá)式：K3＝__________。(3)根據(jù)反應(yīng)①與②可推導(dǎo)出K1、K2與K3之間的關(guān)系式________。根據(jù)此關(guān)系式及表中數(shù)據(jù)，也能推斷出反應(yīng)③是__________(填“吸熱”或“放熱”)反應(yīng)?！窘馕觥?1)由表中數(shù)據(jù)可知，溫度升高，①的平衡常數(shù)增大，說(shuō)明平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)，則正反應(yīng)吸熱；(2)依據(jù)反應(yīng)CO2(g)＋H2(g)=CO(g)＋H2O(g)，根據(jù)平衡常數(shù)的概念，該反應(yīng)的平衡常數(shù)K3的數(shù)學(xué)表達(dá)式：K3＝eq\f(c（CO）·c（H2O）,c（H2）·c（CO2）)；(3)已知：①Fe(s)＋CO2(g)FeO(s)＋CO(g)；②Fe(s)＋H2O(g)FeO(s)＋H2(g)；利用蓋斯定律將①－②可得：③H2(g)＋CO2(g)CO(g)＋H2O(g)；則K3＝eq\f(c（CO）·c（H2O）,c（H2）·c（CO2）)＝eq\f(c（CO）,c（CO2）)×eq\f(c（H2O）,c（H2）)＝eq\f(K1,K2)；依據(jù)圖表平衡常數(shù)數(shù)據(jù)分析，溫度升高eq\f(K1,K2)增大，說(shuō)明平衡正向進(jìn)行，反應(yīng)是吸熱反應(yīng)。答案：(1)吸熱(2)eq\f(c（CO）·c（H2O）,c（H2）c（CO2）)(3)eq\f(K1,K2)吸熱考點(diǎn)二化學(xué)平衡常數(shù)和轉(zhuǎn)化率的有關(guān)計(jì)算(命題指數(shù)★★★★★)1．化學(xué)平衡相關(guān)計(jì)算：化學(xué)平衡的計(jì)算需要應(yīng)用三段式：N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)起始量130轉(zhuǎn)化量abc平衡量1－a3－bc①反應(yīng)物的平衡量＝起始量－轉(zhuǎn)化量②生成物的平衡量＝起始量＋轉(zhuǎn)化量③各物質(zhì)轉(zhuǎn)化濃度之比等于化學(xué)計(jì)量數(shù)之比。轉(zhuǎn)化濃度是聯(lián)系化學(xué)方程式、起始濃度、平衡濃度、轉(zhuǎn)化率、化學(xué)反應(yīng)速率的橋梁，因此抓住轉(zhuǎn)化濃度是解題的關(guān)鍵。2．轉(zhuǎn)化率相關(guān)計(jì)算：(1)轉(zhuǎn)化率＝eq\f(反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化濃度,反應(yīng)物的起始濃度)×100%＝eq\f(反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化物質(zhì)的量,反應(yīng)物的起始物質(zhì)的量)×100%＝eq\f(氣體反應(yīng)物轉(zhuǎn)化的體積,氣體反應(yīng)物起始體積)×100%。(2)生成物的產(chǎn)率＝eq\f(實(shí)際產(chǎn)量,理論產(chǎn)量)×100%(3)平衡時(shí)混合物組分的百分含量＝eq\f(平衡量,平衡時(shí)各物質(zhì)的總量)×100%(4)某組分的體積分?jǐn)?shù)＝eq\f(某組分的物質(zhì)的量,混合氣體總的物質(zhì)的量)×100%3．平衡常數(shù)和轉(zhuǎn)化率計(jì)算注意事項(xiàng)：(1)代入平衡常數(shù)K表達(dá)式的各濃度一定是某一溫度下各反應(yīng)物和生成物的平衡濃度。(2)①在同一條件下，平衡轉(zhuǎn)化率是最大的轉(zhuǎn)化率。②產(chǎn)率＝eq\f(實(shí)際產(chǎn)量,理論產(chǎn)量)×100%，“產(chǎn)率”不一定是平衡狀態(tài)下的。③催化劑可以提高產(chǎn)率，但是不能提高平衡轉(zhuǎn)化率。④平衡時(shí)混合物組分的百分含量＝eq\f(某組分的平衡量,平衡時(shí)各物質(zhì)的總量)×100%。1．判斷下列說(shuō)法是否正確，正確的打“√”，錯(cuò)誤的打“×”。(1)一定條件下，平衡轉(zhuǎn)化率是反應(yīng)的最大轉(zhuǎn)化率。()提示：√。平衡狀態(tài)即化學(xué)反應(yīng)限度，轉(zhuǎn)化率是最大值。(2)平衡常數(shù)K和濃度商Qc表達(dá)式一樣，表示的含義也一樣。()提示：×。K和Qc表達(dá)式一樣，但Qc可以代表任意時(shí)刻的濃度關(guān)系，而K只能代表平衡狀態(tài)下的濃度關(guān)系。(3)某溫度下，反應(yīng)2A(g)＋B(g)2C(g)的平衡常數(shù)K1＝50，在同一溫度下，反應(yīng)2C(g)2A(g)＋B(g)的平衡常數(shù)K2也是50。()提示：×。對(duì)反應(yīng)2A(g)＋B(g)2C(g)的平衡常數(shù)K1＝eq\f(c2（C）,c2（A）·c（B）)，而同一溫度下，反應(yīng)2C(g)2A(g)＋B(g)的平衡常數(shù)K2＝eq\f(c2（A）·c（B）,c2（C）)＝eq\f(1,K1)＝0.02。(4)在1100℃時(shí)，一定容積的密閉容器中發(fā)生反應(yīng)：FeO(s)＋CO(g)Fe(s)＋CO2(g)ΔH＝akJ·mol－1(a>0)，該溫度下K＝0.263，達(dá)到化學(xué)平衡狀態(tài)時(shí)，若c(CO)＝0.100mol·L－1，則c(CO2)＝0.263mol·L－1。()提示：×。平衡常數(shù)K＝eq\f(c（CO2）,c（CO）)＝0.263，故達(dá)到平衡時(shí)，若c(CO)＝0.100mol·L－1，則c(CO2)＝0.0263mol·L－1。2．已知可逆反應(yīng)CO＋H2O(g)CO2＋H2，達(dá)到平衡時(shí)，K＝eq\f(c（CO2）·c（H2）,c（CO）·c（H2O）)，K是常數(shù)，只與溫度有關(guān)，與濃度無(wú)關(guān)。(1)830K時(shí)，若起始時(shí)：c(CO)＝2mol·L－1，c(H2O)＝3mol·L－1，平衡時(shí)CO的轉(zhuǎn)化率為60%，水蒸氣的轉(zhuǎn)化率為_(kāi)_______；K值為_(kāi)_______。(2)830K時(shí)，若只將起始時(shí)，c(H2O)改為6mol·L－1，則水蒸氣的轉(zhuǎn)化率為_(kāi)_______。(3)若830K時(shí)，起始濃度c(CO)＝amol·L－1，c(H2O)＝bmol·L－1，H2的平衡濃度c(H2)＝cmol·L－1，①a、b、c之間的關(guān)系式是_____________________________________________。②當(dāng)a＝b時(shí)，a＝________?！窘馕觥?1)CO＋H2O(g)CO2＋H2起始濃度(mol·L－1)23 00轉(zhuǎn)化濃度(mol·L－1)1.21.2 1.21.2平衡濃度(mol·L－1)0.81.8 1.21.2K＝eq\f(1.2×1.2,0.8×1.8)＝1，α(H2O)＝eq\f(1.2,3)×100%＝40%。(2)設(shè)水蒸氣的轉(zhuǎn)化濃度為xmol·L－1CO＋H2O(g)CO2＋H2起始濃度(mol·L－1)26 00轉(zhuǎn)化濃度(mol·L－1)xxxx平衡濃度(mol·L－1)2－x6－xxxK＝eq\f(x·x,（2－x）·（6－x）)＝1，x＝1.5，α(H2O)＝eq\f(1.5,6)×100%＝25%。(3)CO＋H2O(g)CO2＋H2起始濃度(mol·L－1) ab 00轉(zhuǎn)化濃度(mol·L－1) cccc平衡濃度(mol·L－1) a－cb－ccc則eq\f(c2,（a－c）（b－c）)＝1。當(dāng)b＝a時(shí)，代入上式，可得a＝2c。答案：(1)40%1(2)25%(3)①eq\f(c2,（a－c）（b－c）)＝1②2c命題角度1：平衡常數(shù)的計(jì)算【典例1】(2020·山東等級(jí)考節(jié)選)探究CH3OH合成反應(yīng)化學(xué)平衡的影響因素，有利于提高CH3OH的產(chǎn)率。以CO2、H2為原料合成CH3OH涉及的主要反應(yīng)如下：Ⅰ.CO2(g)＋3H2(g)CH3OH(g)＋H2O(g)ΔH1＝－49.5kJ·mol－1Ⅱ.CO(g)＋2H2(g)CH3OH(g)ΔH2＝－90.4kJ·mol－1Ⅲ.CO2(g)＋H2(g)CO(g)＋H2O(g)ΔH3一定條件下，向體積為VL的恒容密閉容器中通入1molCO2和3molH2發(fā)生上述反應(yīng)，達(dá)到平衡時(shí)，容器中CH3OH(g)為amol，CO為bmol，此時(shí)H2O(g)的濃度為_(kāi)_________mol·L－1(用含a、b、V的代數(shù)式表示，下同)，反應(yīng)Ⅲ的平衡常數(shù)為_(kāi)_____________________________?！窘馕觥考僭O(shè)反應(yīng)Ⅱ中，CO反應(yīng)了xmol，則Ⅱ生成的CH3OH為xmol，Ⅰ生成的CH3OH為(a－x)mol，Ⅲ生成CO為(b＋x)mol，根據(jù)反應(yīng)Ⅰ：COeq\o(2（g）,\s\do4(a－x))＋3Heq\o(2（g）,\s\do4(3（a－x）))CHeq\o(3OH（g）,\s\do4(a－x))＋Heq\o(2O（g）,\s\do4(a－x))，反應(yīng)Ⅱ：eq\o(CO（g）,\s\do4(x))＋2Heq\o(2（g）,\s\do4(2x))CHeq\o(3OH（g）,\s\do4(x))，反應(yīng)Ⅲ：COeq\o(2（g）,\s\do4(b＋x))＋Heq\o(2（g）,\s\do4(b＋x))eq\o(CO（g）,\s\do4(b＋x))＋Heq\o(2O（g）,\s\do4(b＋x))，所以平衡時(shí)水的物質(zhì)的量為(a－x)mol＋(b＋x)mol＝(a＋b)mol，濃度為eq\f(（a＋b）mol,VL)＝eq\f(a＋b,V)mol·L－1；平衡時(shí)CO2的物質(zhì)的量為1mol－(a－x)mol－(b＋x)mol＝(1－a－b)mol，H2的物質(zhì)的量為3mol－3(a－x)mol－2x－(b＋x)mol＝(3－3a－b)mol，CO的物質(zhì)的量為bmol，水的物質(zhì)的量為(a＋b)mol，則反應(yīng)Ⅲ的平衡常數(shù)為eq\f(\f(b,V)×\f(a＋b,V),\f(1－a－b,V)×\f(3－3a－b,V))＝eq\f(b×（a＋b）,（1－a－b）×（3－3a－b）)。答案：eq\f(a＋b,V)eq\f(b（a＋b）,（1－a－b）（3－3a－b）)命題角度2：平衡常數(shù)和轉(zhuǎn)化率的計(jì)算【典例2】(2019·全國(guó)卷Ⅱ節(jié)選)環(huán)戊二烯()是重要的有機(jī)化工原料，廣泛用于農(nóng)藥、橡膠、塑料等生產(chǎn)?；卮鹣铝袉?wèn)題：(1)已知：(g)=(g)＋H2(g)ΔH1＝100.3kJ·mol－1①H2(g)＋I(xiàn)2(g)=2HI(g)ΔH2＝－11.0kJ·mol－1②對(duì)于反應(yīng)：(g)＋I(xiàn)2(g)=(g)＋2HI(g)③ΔH3＝________kJ·mol－1(2)某溫度下，等物質(zhì)的量的碘和環(huán)戊烯()在剛性容器內(nèi)發(fā)生反應(yīng)③，起始總壓為105Pa，平衡時(shí)總壓增加了20%，環(huán)戊烯的轉(zhuǎn)化率為_(kāi)_______，該反應(yīng)的平衡常數(shù)Kp＝________Pa。達(dá)到平衡后，欲增加環(huán)戊烯的平衡轉(zhuǎn)化率，可采取的措施有________(填標(biāo)號(hào))。A．通入惰性氣體B．提高溫度C．增加環(huán)戊烯濃度D．增加碘濃度【解析】(1)反應(yīng)①＋②可得反應(yīng)③：則ΔH3＝ΔH1＋ΔH2＝100.3kJ·mol－1＋(－11.0kJ·mol－1)＝89.3kJ·mol－1。(2)設(shè)起始加入反應(yīng)物的物質(zhì)的量都為1mol，(g)＋I(xiàn)2(g)=(g)＋2HI(g)起始(mol)1100轉(zhuǎn)化(mol)xxx2x平衡(mol)1－x1－xx2x反應(yīng)后氣體的總物質(zhì)的量為2＋x，平衡由壓強(qiáng)之比等于氣體物質(zhì)的量之比知：eq\f(2＋x,2)＝1.2，x＝0.4，環(huán)戊烯的轉(zhuǎn)化率為eq\f(0.4,1)×100%＝40%；反應(yīng)后的氣體的總壓強(qiáng)為1.2×105Pa，、I2、、HI的分壓分別為eq\f(1,4)×1.2×105Pa＝0.3×105Pa、eq\f(1,4)×1.2×105Pa＝0.3×105Pa、eq\f(1,6)×1.2×105Pa＝0.2×105Pa、eq\f(1,3)×1.2×105Pa＝0.4×105Pa，Kp＝eq\f(（0.2×105）×（0.4×105）2,（0.3×105）×（0.3×105）)Pa≈3.56×104Pa；達(dá)到平衡后，通入惰性氣體對(duì)平衡沒(méi)有影響，環(huán)戊烯的平衡轉(zhuǎn)化率不變，A錯(cuò)誤；反應(yīng)③是吸熱反應(yīng)，提高溫度平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)，環(huán)戊烯的平衡轉(zhuǎn)化率增大，B正確；增加環(huán)戊烯濃度，環(huán)戊烯的平衡轉(zhuǎn)化率減小，C錯(cuò)誤；增加碘濃度平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)，環(huán)戊烯的平衡轉(zhuǎn)化率增大，D正確。答案：(1)89.3(2)40%3.56×104BD1．化學(xué)平衡常數(shù)相關(guān)計(jì)算：對(duì)于反應(yīng)：mA(g)＋nB(g)pC(g)＋qD(g)，令A(yù)、B起始物質(zhì)的量(mol)分別為a、b，達(dá)到平衡后，A的消耗量為mx，容器容積為VL。mA(g)＋nB(g)pC(g)＋qD(g)起始/molab00變化/molmxnxpxqx平衡/mola－mxb－nxpxqx建立等式求解：①c平(A)＝eq\f(a－mx,V)mol·L－1。②K＝eq\f(（\f(px,V)）p·（\f(qx,V)）q,（\f(a－mx,V)）m·（\f(b－nx,V)）n)③α(A)＝eq\f(mx,a)×100%。④φ(A)＝eq\f(a－mx,a＋b＋（p＋q－m－n）x)×100%⑤eq\f(p（平）,p（始）)＝eq\f(a＋b＋（p＋q－m－n）x,a＋b)⑥ρ(混)＝eq\f(aM（A）＋bM（B）,V)g·L－1。⑦相對(duì)平均摩爾質(zhì)量：M＝eq\f(a·M（A）＋bM（B）,a＋b＋（p＋q－m－n）x)g·mol－12．平衡轉(zhuǎn)化率的分析和判斷方法：(1)反應(yīng)aA(g)＋bB(g)cC(g)＋dD(g)的轉(zhuǎn)化率分析①若反應(yīng)物起始物質(zhì)的量之比等于化學(xué)計(jì)量數(shù)之比，達(dá)到平衡后，它們的轉(zhuǎn)化率相等。②若只增加A的量，平衡正向移動(dòng)，B的轉(zhuǎn)化率提高，A的轉(zhuǎn)化率降低。③若按原比例同倍數(shù)地增加(或降低)A、B的濃度，等效于壓縮(或擴(kuò)大)容器體積，氣體反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率與化學(xué)計(jì)量數(shù)有關(guān)。同倍增大c(A)和c(B)eq\b\lc\{(\a\vs4\al\co1(a＋b＝c＋dA、B的轉(zhuǎn)化率不變,a＋b＞c＋dA、B的轉(zhuǎn)化率增大,a＋b＜c＋dA、B的轉(zhuǎn)化率減小))(2)反應(yīng)mA(g)nB(g)＋qC(g)的轉(zhuǎn)化率分析在T、V不變時(shí)，增加A的量，等效于壓縮容器體積，A的轉(zhuǎn)化率與化學(xué)計(jì)量數(shù)有關(guān)。增大c(A)eq\b\lc\{(\a\vs4\al\co1(m＝n＋qA的轉(zhuǎn)化率不變,m＞n＋qA的轉(zhuǎn)化率增大,m＜n＋qA的轉(zhuǎn)化率減小))命題點(diǎn)1：平衡常數(shù)的計(jì)算(基礎(chǔ)性考點(diǎn))1．(2021·南昌模擬)已知在25℃時(shí)，下列反應(yīng)的平衡常數(shù)如下：①N2(g)＋O2(g)2NO(g)K1＝1×10－30②2H2(g)＋O2(g)2H2O(g)K2＝2×1081③2CO2(g)2CO(g)＋O2(g)K3＝4×10－92下列說(shuō)法正確的是()A．NO分解反應(yīng)NO(g)eq\f(1,2)N2(g)＋eq\f(1,2)O2(g)的平衡常數(shù)為1×10－30B．根據(jù)K2的值可以判斷常溫下H2和O2很容易反應(yīng)生成H2OC．常溫下，NO、H2O、CO2三種物質(zhì)分解放出O2的傾向順序?yàn)镹O＞H2O＞CO2D．溫度升高，上述三個(gè)反應(yīng)的平衡常數(shù)均增大【解析】選C。NO分解反應(yīng)NO(g)eq\f(1,2)N2(g)＋eq\f(1,2)O2(g)的平衡常數(shù)K＝eq\f(\r(c（N2）·c（O2）),c（NO）)＝eq\r(\f(1,[\f(c2（NO）,c（N2）·c（O2）)]))＝eq\r(\f(1,K1))＝eq\r(\f(1,10－30))＝1015，故A錯(cuò)誤；化學(xué)平衡常數(shù)表示化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行的程度，但不表示反應(yīng)難易程度，故B錯(cuò)誤；化學(xué)平衡常數(shù)K的數(shù)值越大，化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行的程度越大，常溫下，NO、H2O、CO2三種化合物分解放出O2的化學(xué)平衡常數(shù)K的數(shù)值逐漸減小，則化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行傾向由大到小的順序?yàn)镹O＞H2O＞CO2，故C正確；②是放熱反應(yīng)，①③是吸熱反應(yīng)，升高溫度平衡向吸熱方向移動(dòng)，所以升高溫度②平衡常數(shù)減小、①③平衡常數(shù)增大，故D錯(cuò)誤。2．(2021·邢臺(tái)模擬)將1molN2O5置于2L密閉容器中，在一定溫度下發(fā)生下列反應(yīng)：①2N2O5(g)2N2O4(g)＋O2(g)；②N2O4(g)2NO2(g)。達(dá)到平衡時(shí)，c(O2)＝0.2mol·L－1，c(NO2)＝0.6mol·L－1，則此溫度下反應(yīng)①的平衡常數(shù)為()A．3.2B．0.2C．eq\f(1,180)D．eq\f(4,45)【解析】選B。N2O5分解得到N2O4部分轉(zhuǎn)化為NO2(g)，平衡時(shí)c(O2)＝0.2mol·L－1，c(NO2)＝0.6mol·L－1，則：平衡時(shí)c(N2O4)＝2c(O2)－eq\f(1,2)c(NO2)＝0.2mol·L－1×2－eq\f(1,2)×0.6mol·L－1＝0.1mol·L－1，平衡時(shí)c(N2O5)＝eq\f(1mol,2L)－2c(O2)＝0.5mol·L－1－0.2mol·L－1×2＝0.1mol·L－1，故反應(yīng)①的平衡常數(shù)K＝eq\f(c2（N2O4）×c（O2）,c2（N2O5）)＝eq\f(0.12×0.2,0.12)＝0.2。命題點(diǎn)2：平衡轉(zhuǎn)化率計(jì)算(綜合性考點(diǎn))3．在恒溫時(shí)，一固定容積的容器內(nèi)發(fā)生如下反應(yīng)：2NO2(g)N2O4(g)，達(dá)到平衡時(shí)，再向容器內(nèi)通入一定量的NO2(g)，重新達(dá)到平衡后，與第一次平衡時(shí)相比，NO2的轉(zhuǎn)化率()A．不變B．增大C．減小D．無(wú)法判斷【解析】選B。恒溫恒容下，到達(dá)平衡時(shí)再向容器內(nèi)通入一定量的NO2(g)，等效為在原平衡基礎(chǔ)上增大壓強(qiáng)，平衡正向移動(dòng)，N2O4(g)的體積分?jǐn)?shù)增大，NO2的體積分?jǐn)?shù)減小，NO2的轉(zhuǎn)化率增大，故選B。4．將固體NH4I置于密閉容器中，在一定溫度下發(fā)生下列反應(yīng)：①NH4I(s)NH3(g)＋HI(g)；②2HI(g)H2(g)＋I(xiàn)2(g)。達(dá)到平衡時(shí)，c(H2)＝0.5mol·L－1，c(HI)＝4mol·L－1，則此溫度下反應(yīng)①的平衡常數(shù)為()A．9B．16C．20D．25【解析】選C。平衡時(shí)c(HI)＝4mol·L－1，HI分解生成的H2的濃度為0.5mol·L－1。NH4I分解生成的HI的濃度為4mol·L－1＋2×0.5mol·L－1＝5mol·L－1，所以NH4I分解生成的NH3的濃度為5mol·L－1，所以反應(yīng)①的平衡常數(shù)K＝c(NH3)·c(HI)＝5×4＝20。考點(diǎn)三化學(xué)反應(yīng)方向的判斷(命題指數(shù)★★★)1．自發(fā)過(guò)程和自發(fā)反應(yīng)：(1)自發(fā)過(guò)程。①含義：在一定條件下，不用借助外力就可以自動(dòng)進(jìn)行的過(guò)程。②特點(diǎn)：A．體系趨向于從高能狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)榈湍軤顟B(tài)(體系對(duì)外部做功或釋放熱量)。B．在密閉條件下，體系有從有序自發(fā)轉(zhuǎn)變?yōu)闊o(wú)序的傾向(無(wú)序體系更加穩(wěn)定)。③非自發(fā)過(guò)程：在一定條件下，需持續(xù)借助外力才能進(jìn)行的過(guò)程。(2)自發(fā)反應(yīng)。①含義：在給定的條件下，可以自發(fā)進(jìn)行到顯著程度的化學(xué)反應(yīng)，稱為自發(fā)反應(yīng)。②非自發(fā)反應(yīng)：不能自發(fā)進(jìn)行，必須借助某種外力才能進(jìn)行的反應(yīng)。2．化學(xué)反應(yīng)方向的判斷：(1)焓判據(jù)。①放熱反應(yīng)過(guò)程中體系能量降低，具有自發(fā)進(jìn)行的傾向，因此可用焓變來(lái)判斷反應(yīng)進(jìn)行的方向。②局限性：放熱反應(yīng)有利于反應(yīng)自發(fā)進(jìn)行，但有些吸熱反應(yīng)也能自發(fā)進(jìn)行，例如：在25℃和101kPa時(shí)，2N2O5(g)=4NO2(g)＋O2(g)ΔH＝＋56.7kJ·mol－1。(2)熵和熵判據(jù)。①熵：用來(lái)量度體系混亂程度的物理量，符號(hào)為S，單位為J·mol－1·K－1。體系混亂程度越大，熵值越大。同一種物質(zhì)，不同狀態(tài)，熵值大小為S(g)>S(l)>S(s)。②熵變(ΔS)：ΔS＝S(生成物)－S(反應(yīng)物)。③熵增原理：在與外界隔絕的體系中，自發(fā)過(guò)程將導(dǎo)致體系的熵增大，即熵變大于零。④熵判據(jù)：A．體系有自發(fā)地向混亂度增大(即熵增)的方向轉(zhuǎn)變的傾向，因此可用熵變來(lái)判斷反應(yīng)進(jìn)行的方向。B．局限性：熵增有利于反應(yīng)自發(fā)進(jìn)行，但有些熵值減小的反應(yīng)，在一定條件下也能自發(fā)進(jìn)行。如：NH3(g)＋HCl(g)=NH4Cl(s)ΔS＜0。(3)復(fù)合判據(jù)。研究表明，在恒溫、恒壓下，判斷化學(xué)反應(yīng)自發(fā)性的判據(jù)是體系自由能變化(ΔG、單位：kJ·mol－1)：ΔG＝ΔH－TΔS(注意：T的單位是“K”，不是“℃”)。①ΔG<0，反應(yīng)能自發(fā)進(jìn)行；②ΔG＝0，反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)；③ΔG>0，反應(yīng)不能自發(fā)進(jìn)行。1．判斷下列說(shuō)法是否正確，正確的打“√”，錯(cuò)誤的打“×”。(1)自發(fā)反應(yīng)一定能發(fā)生，非自發(fā)反應(yīng)一定不能發(fā)生。()提示：×。某些自發(fā)反應(yīng)需要在一定條件下才能發(fā)生，非自發(fā)反應(yīng)具備了一定條件也能發(fā)生。(2)Na與H2O的反應(yīng)是熵增的放熱反應(yīng)，該反應(yīng)能自發(fā)進(jìn)行。()提示：√。該反應(yīng)符合自發(fā)反應(yīng)條件。(3)吸熱反應(yīng)不可以自發(fā)進(jìn)行。()提示：×。吸熱的熵增反應(yīng)可以自發(fā)進(jìn)行。(4)同種物質(zhì)氣態(tài)時(shí)熵值最大。()提示：√。同一種物質(zhì)，不同狀態(tài)，熵值大小為S(g)>S(l)>S(s)。(5)－10℃的水結(jié)成冰，可用熵變的判據(jù)來(lái)解釋反應(yīng)的自發(fā)性。()提示：×。應(yīng)該用焓判據(jù)來(lái)解釋。2．工業(yè)上可以用焦炭還原氧化鐵得到金屬鐵，但是金屬鋁冶煉時(shí)，卻是用電解熔融氧化鋁的方法。已知：25℃(298K)時(shí)，反應(yīng)2Al2O3(s)＋3C(s)=4Al(s)＋3CO2(g)中，ΔH＝2171kJ·mol－1，ΔS＝635.5J·mol－1·K－1。(1)室溫下能否自發(fā)進(jìn)行？該反應(yīng)的最適宜溫度是多少？(2)為什么不選擇此種方法冶煉鋁？提示：(1)室溫下，ΔG＝ΔH－TΔS＝2171kJ·mol－1－298K×635.5×10－3kJ·mol－1·K－1≈1982kJ·mol－1。因此室溫下反應(yīng)不能自發(fā)進(jìn)行。該反應(yīng)為吸熱的熵增加反應(yīng)，為使反應(yīng)能自發(fā)進(jìn)行，假設(shè)反應(yīng)焓變與反應(yīng)熵變不隨溫度變化而變化，當(dāng)ΔG＜0時(shí)，2171×1000－T×635.5＜0，T>3416K。(2)當(dāng)T＞3416K時(shí)，該反應(yīng)才能自發(fā)進(jìn)行，而這么高的溫度在工業(yè)生產(chǎn)中一般是很難滿足的。因此，不使用焦炭還原氧化鋁制備金屬鋁。命題角度1：化學(xué)反應(yīng)方向的判斷【典例1】(2020·江蘇高考)反應(yīng)SiCl4(g)＋2H2(g)eq\o(=,\s\up7(高溫))Si(s)＋4HCl(g)可用于純硅的制備。下列有關(guān)該反應(yīng)的說(shuō)法正確的是()A．該反應(yīng)ΔH＞0、ΔS＜0B．該反應(yīng)的平衡常數(shù)K＝eq\f(c4（HCl）,c（SiCl4）×c2（H2）)C．高溫下反應(yīng)每生成1molSi需消耗2×22.4LH2D．用E表示鍵能，該反應(yīng)ΔH＝4E(Si—Cl)＋2E(H—H)－4E(H—Cl)【解析】選B。A項(xiàng)，以H2為還原劑的反應(yīng)屬于吸熱反應(yīng)，ΔH>0，該反應(yīng)中氣體的物質(zhì)的量增多，則ΔS>0，錯(cuò)誤；B項(xiàng)，平衡常數(shù)表達(dá)式中，不寫(xiě)入固體物質(zhì)，用生成物濃度冪之積除以反應(yīng)物的濃度冪之積，正確；C項(xiàng)，沒(méi)有指明H2在標(biāo)準(zhǔn)狀況下的體積，錯(cuò)誤；D項(xiàng)，1molSi中含有2molSi—Si鍵，沒(méi)有寫(xiě)入計(jì)算表達(dá)式中，錯(cuò)誤。命題角度2：化學(xué)反應(yīng)方向的應(yīng)用【典例2】(2019·天津高考節(jié)選)多晶硅是制作光伏電池的關(guān)鍵材料。將SiCl4氫化為SiHCl3有三種方法，對(duì)應(yīng)的反應(yīng)依次為①SiCl4(g)＋H2(g)SiHCl3(g)＋HCl(g)ΔH1>0②3SiCl4(g)＋2H2(g)＋Si(s)4SiHCl3(g)ΔH2<0③2SiCl4(g)＋H2(g)＋Si(s)＋HCl(g)3SiHCl3(g)ΔH3(1)已知體系自由能變?chǔ)＝ΔH－TΔS，ΔG<0時(shí)反應(yīng)自發(fā)進(jìn)行。三個(gè)氫化反應(yīng)的ΔG與溫度的關(guān)系如圖1所示，可知：反應(yīng)①能自發(fā)進(jìn)行的最低溫度是________________；相同溫度下，反應(yīng)②比反應(yīng)①的ΔG小，主要原因是________________________________。(2)不同溫度下反應(yīng)②中SiCl4轉(zhuǎn)化率如圖2所示。下列敘述正確的是________(填序號(hào))。a．B點(diǎn)：v正>v逆b．v正：A點(diǎn)>E點(diǎn)c．反應(yīng)適宜溫度：480～520℃【解析】(1)根據(jù)圖示分析，當(dāng)ΔG＝0時(shí)，反應(yīng)①溫度是1000℃，所以能自發(fā)進(jìn)行的最低溫度是1000℃。相同溫度下反應(yīng)②比反應(yīng)①的ΔG小，是因?yàn)榉磻?yīng)①是吸熱反應(yīng)，ΔH>0。(2)根據(jù)圖2分析，B點(diǎn)反應(yīng)沒(méi)有達(dá)到平衡狀態(tài)，正反應(yīng)速率大于逆反應(yīng)速率，a正確；E點(diǎn)的溫度高于A點(diǎn)，E點(diǎn)的反應(yīng)速率大，b錯(cuò)誤；反應(yīng)在480～520℃時(shí)轉(zhuǎn)化率最高，該溫度段是適宜的溫度，c正確。答案：(1)1000℃ΔH2<ΔH1導(dǎo)致反應(yīng)②的ΔG小(2)a、c1．吉布斯自由能的應(yīng)用：可以用ΔG＝ΔH－TΔS的數(shù)值判斷反應(yīng)能否自發(fā)進(jìn)行。ΔG＝ΔH－TΔSeq\b\lc\{(\a\vs4\al\co1(＜0反應(yīng)能自發(fā)進(jìn)行,＝0反應(yīng)處于平衡狀態(tài),＞0反應(yīng)不能自發(fā)進(jìn)行))2．ΔH、ΔS與反應(yīng)的自發(fā)性：類型ΔHΔS反應(yīng)的自發(fā)性1＜0＞0ΔG＜0，反應(yīng)一定能自發(fā)進(jìn)行2＞0＜0ΔG＞0，反應(yīng)一定不能自發(fā)進(jìn)行3＜0＜0反應(yīng)能否自發(fā)進(jìn)行與溫度有關(guān)，一般低溫時(shí)焓變影響為主，故低溫自發(fā)4＞0＞0反應(yīng)能否自發(fā)進(jìn)行與溫度有關(guān)，一般高溫時(shí)熵變影響為主，故較高溫度自發(fā)命題點(diǎn)1：化學(xué)反應(yīng)方向的判斷(基礎(chǔ)性考點(diǎn))1．(2021·平頂山模擬)下列說(shuō)法正確的是()A．固體的溶解過(guò)程與熵變無(wú)關(guān)B．常溫下，冰融化成水是自發(fā)的，說(shuō)明水的混亂度大于冰C．放熱反應(yīng)都是自發(fā)的，吸熱反應(yīng)都是非自發(fā)的D．反應(yīng)焓變是決定反應(yīng)能否自發(fā)進(jìn)行的唯一因素【解析】選B。固體的溶解過(guò)程，混亂度增大，則熵變?cè)龃?，故A錯(cuò)誤；冰融化為水吸熱、且混亂度增大，則ΔH＞0、ΔS＞0，故B正確；ΔH＜0，ΔS＜0的反應(yīng)在高溫下是非自發(fā)進(jìn)行的反應(yīng)，ΔH＞0，ΔS＞0高溫下是自發(fā)進(jìn)行的反應(yīng)，故C錯(cuò)誤；反應(yīng)自發(fā)進(jìn)行由焓變、熵變、溫度共同決定，故D錯(cuò)誤。2．(2021年河北適應(yīng)性測(cè)試)下列說(shuō)法正確的是()A．氕、氘和氚互稱同素異形體B．對(duì)于ΔH>0自發(fā)進(jìn)行的化學(xué)反應(yīng)，有ΔS>0C．對(duì)于相同質(zhì)量的水而言，其體積V的相對(duì)大小有：V(g)>V(l)>V(s)D．兩原子形成化學(xué)鍵時(shí)要有電子得失或電子偏移【解析】選B。氕、氘和氚的質(zhì)子數(shù)相同，中子數(shù)不同，互稱同位素，故A錯(cuò)誤；ΔH－TΔS<0時(shí)反應(yīng)自發(fā)，若ΔH>0，則有ΔS>0，故B正確；由于氫鍵的存在，冰的密度小于液態(tài)水，對(duì)于相同質(zhì)量的水而言，其體積V的相對(duì)大小有：V(g)>V(s)>V(l)，故C錯(cuò)誤；相同原子之間通過(guò)共用電子對(duì)形成的共價(jià)鍵，沒(méi)有電子得失或電子偏移，故D錯(cuò)誤。命題點(diǎn)2：化學(xué)反應(yīng)方向的應(yīng)用(應(yīng)用性考點(diǎn))3．(2021·石家莊模擬)研究化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行的方向?qū)τ诜磻?yīng)設(shè)計(jì)等具有重要意義，下列說(shuō)法正確的是()A．ΔH＜0、ΔS＞0的反應(yīng)在溫度低時(shí)不能自發(fā)進(jìn)行B．在其他外界條件不變的情況下，汽車排氣管中使用催化劑，可以改變產(chǎn)生尾氣的反應(yīng)方向C．反應(yīng)CaCO3(s)=CaO(s)＋CO2(g)在室溫下不能自發(fā)進(jìn)行，說(shuō)明該反應(yīng)的ΔH＜0D．一定溫度下，反應(yīng)MgCl2(l)=Mg(l)＋Cl2(g)的ΔH＞0、ΔS＞0【解析】選D。根據(jù)ΔG＝ΔH－TΔS，對(duì)于ΔH＜0、ΔS＞0的反應(yīng)都有ΔG＜0，即在任何溫度下均能發(fā)生，故A錯(cuò)誤；催化劑只能改變反應(yīng)速率，不改變反應(yīng)進(jìn)行的方向，故B錯(cuò)誤；反應(yīng)CaCO3(s)=CaO(s)＋CO2(g)中有氣體生成，即ΔS＞0，由于室溫下不能自發(fā)進(jìn)行，所以ΔG＝ΔH－TΔS＞0，即該反應(yīng)的ΔH＞0，故C錯(cuò)誤；反應(yīng)MgCl2(l)=Mg(l)＋Cl2(g)中有氣體生成，即ΔS＞0，該分解反應(yīng)是吸熱反應(yīng)，即ΔH＞0，故D正確。【加固訓(xùn)練—拔高】1．(2021·鹽城模擬)下列反應(yīng)均可在室溫下自發(fā)進(jìn)行，其中ΔH＞0，ΔS＞0的是()A．(NH4)2CO3(s)=NH3(g)＋NH4HCO3(s)B．Mg(s)＋2HCl(aq)=MgCl2(aq)＋H2(g)C．4Fe(OH)2(s)＋O2(g)＋2H2O(l)=4Fe(OH)3(s)D.Al(OH)3(s)＋3HNO3(aq)=Al(NO3)3(aq)＋3H2O(l)【解析】選A。A為分解反應(yīng)，屬于吸熱反應(yīng)，ΔH＞0，且常溫下自發(fā)進(jìn)行，生成氣體，ΔS＞0，故A選；B為金屬與酸的反應(yīng)為放熱反應(yīng)，ΔH＜0，故B不選；C為放熱的氧化還原反應(yīng)，ΔH＜0，且ΔS＜0，故C不選；D為中和反應(yīng)，為放熱反應(yīng)，ΔH＜0，故D不選。2．(2021·資陽(yáng)模擬)下列有關(guān)化學(xué)反應(yīng)方向的描述中正確的是()A．某吸熱反應(yīng)能自發(fā)進(jìn)行，因此該反應(yīng)是熵增反應(yīng)B．知道了某過(guò)程有自發(fā)性之后，可預(yù)測(cè)反應(yīng)過(guò)程發(fā)生的快慢C．CaCO3(s)CaO(s)＋CO2(g)ΔH＞0，該反應(yīng)能否自發(fā)進(jìn)行與溫度無(wú)關(guān)D．冰融化為水的過(guò)程中：ΔH＜0，ΔS＞0【解析】選A。ΔH－TΔS＜0的反應(yīng)可自發(fā)進(jìn)行，則某吸熱反應(yīng)能自發(fā)進(jìn)行，因此該反應(yīng)是熵增反應(yīng)，故A正確；自發(fā)反應(yīng)的反應(yīng)速率不一定大，知道了某過(guò)程有自發(fā)性，不能說(shuō)明該反應(yīng)一定發(fā)生，也不能說(shuō)明該反應(yīng)速率快慢，故B錯(cuò)誤；由化學(xué)計(jì)量數(shù)可知ΔS＞0，又ΔH＞0，則該反應(yīng)在高溫下才能自發(fā)進(jìn)行，所以能否自發(fā)進(jìn)行與溫度有關(guān)，故C錯(cuò)誤；同一物質(zhì)固態(tài)的能量小于液態(tài)，液態(tài)的熵大于固態(tài)，所以冰融化為水的過(guò)程中ΔH＞0，ΔS＞0，故D錯(cuò)誤。3．(2021·佛山模擬)關(guān)于反應(yīng)2H2(g)＋O2(g)=2H2O(l)，下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是()A．焓變?chǔ)＜0B．可以把反應(yīng)設(shè)計(jì)成原電池，實(shí)現(xiàn)能量的轉(zhuǎn)化C．由熵變?chǔ)＜0可知，該反應(yīng)可自發(fā)進(jìn)行D．選用合適的催化劑，有可能使反應(yīng)在相同條件下以較快的速率進(jìn)行【解析】選C。反應(yīng)2H2(g)＋O2(g)=2H2O(l)為放熱反應(yīng)，則ΔH＜0，故A正確；原電池的原理利用的是自發(fā)的氧化還原反應(yīng)，該反應(yīng)可以設(shè)計(jì)成原電池，實(shí)現(xiàn)能量的轉(zhuǎn)化，故B正確；反應(yīng)能自發(fā)進(jìn)行的判斷依據(jù)是ΔH－TΔS＜0，則由熵變和焓變共同決定，由熵變?chǔ)＜0不能得出該反應(yīng)可自發(fā)進(jìn)行，故C錯(cuò)誤；選用合適的催化劑，可以改變反應(yīng)的活化能，加快反應(yīng)速率，故D正確。1．(2020·浙江7月選考)5mL0.1mol·L－1KI溶液與1mL0.1mol·L－1FeCl3溶液發(fā)生反應(yīng)：2Fe3＋(aq)＋2I－(aq)2Fe2＋(aq)＋I(xiàn)2(aq)，達(dá)到平衡。下列說(shuō)法不正確的是()A．加入苯，振蕩，平衡正向移動(dòng)B．經(jīng)苯2次萃取分離后，在水溶液中加入KSCN，溶液呈血紅色，表明該化學(xué)反應(yīng)存在限度C．加入FeSO4固體，平衡逆向移動(dòng)D．該反應(yīng)的平衡常數(shù)K＝eq\f(c2（Fe2＋）,c2（Fe3＋）·c2（I－）)【解析】選D。加入苯振蕩，苯將I2萃取到苯層，水溶液中c(I2)減小，平衡正向移動(dòng)，A正確；將5mL0.1mol·L－1KI溶液與1mL0.1mol·L－1FeCl3溶液混合，參與反應(yīng)的Fe3＋與I－物質(zhì)的量之比為1∶1，反應(yīng)后I－一定過(guò)量，經(jīng)苯2次萃取分離后，在水溶液中加入KSCN，溶液呈血紅色，說(shuō)明水溶液中仍含有Fe3＋，即Fe3＋沒(méi)有完全消耗，表明該化學(xué)反應(yīng)存在限度，B正確；加入FeSO4固體溶于水電離出Fe2＋，c(Fe2＋)增大，平衡逆向移動(dòng)，C正確；該反應(yīng)的平衡常數(shù)K＝eq\f(c2（Fe2＋）·c（I2）,c2（Fe3＋）·c2（I－）)，D錯(cuò)誤。2．(2019·江蘇高考改編)在恒壓、NO和O2的起始濃度一定的條件下，催化反應(yīng)相同時(shí)間，測(cè)得不同溫度下NO轉(zhuǎn)化為NO2的轉(zhuǎn)化率如圖中實(shí)線所示(圖中虛線表示相同條件下NO的平衡轉(zhuǎn)化率隨溫度的變化)。下列說(shuō)法正確的是()A．反應(yīng)2NO(g)＋O2(g)=2NO2(g)的ΔH>0B．圖中X點(diǎn)所示條件下，延長(zhǎng)反應(yīng)時(shí)間能提高NO轉(zhuǎn)化率C．圖中Y點(diǎn)所示條件下，增加O2的濃度不能提高NO轉(zhuǎn)化率D.380℃下，c起始(O2)＝5.0×10－4mol·L－1，NO平衡轉(zhuǎn)化率為50%，則平衡常數(shù)K＝2000【解析】選B。A項(xiàng)，實(shí)線表示不同溫度下相同時(shí)間內(nèi)NO的轉(zhuǎn)化率，虛線表示相同條件下隨溫度變化的NO的平衡轉(zhuǎn)化率，隨著溫度升高，由虛線知，NO的平衡轉(zhuǎn)化率減小，即溫度升高，2NO＋O2=2NO2的平衡逆向移動(dòng)，說(shuō)明該反應(yīng)為放熱反應(yīng)，ΔH<0，錯(cuò)誤；B項(xiàng)，與X點(diǎn)相同溫度下，NO的轉(zhuǎn)化率沒(méi)有達(dá)到最大，所以反應(yīng)沒(méi)有達(dá)到平衡，如果延長(zhǎng)時(shí)間，使反應(yīng)達(dá)到平衡，則可以提高NO的轉(zhuǎn)化率，正確；C項(xiàng)，Y點(diǎn)處，反應(yīng)已達(dá)平衡，通入O2時(shí)，平衡正向移動(dòng)，NO的轉(zhuǎn)化率會(huì)提高，錯(cuò)誤；D項(xiàng)，設(shè)起始時(shí)c(NO)＝amol·L－1，則：2NO＋O2=2NO2起始c(mol·L－1)a5×10－40平衡c(mol·L－1)0.5a(5×10－4－0.25a)0.5a轉(zhuǎn)化c(mol·L－1)0.5a0.25a0.5aK＝eq\f(（0.5a）2,（0.5a）2×（5×10－4－0.25a）)＝eq\f(1,5×10－4－0.25a)當(dāng)0.25a＝0時(shí)，K＝2000，但0.25a>0，所以K>2000，錯(cuò)誤。3．(2020·全國(guó)Ⅲ卷節(jié)選)二氧化碳催化加氫合成乙烯是綜合利用CO2的熱點(diǎn)研究領(lǐng)域，反應(yīng)如下2CO2(g)＋6H2(g)C2H4(g)＋4H2O(g)。(1)理論計(jì)算表明，原料初始組成n(CO2)∶n(H2)＝1∶3，在體系壓強(qiáng)為0.1MPa，反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí)，四種組分的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)x隨溫度T的變化如圖所示。圖中，表示C2H4、CO2變化的曲線分別是_____________________________