第43讲 化学反应的方向及限度-【优化探究】2025年高考化学一轮复习高考总复习配套课件（鲁科版2019 单选版）

第43讲 化学反应的方向及限度 优化探究 大单元四　化学反应原理 　第10章　化学反应的方向、限度与速率 考点1　化学反应的方向 考点2　化学平衡状态 考点3　化学平衡常数 课时作业43　化学反应的方向及限度 考点1　化学反应的方向 1. 自发过程 (1)含义：在一定条件下，不需要借助光、电等外力作用就能自动进行的 过程。 (2)特点 掌握必备知识 筑牢应试根基 2. 熵、熵变 (1)熵是描述体系的 程度的物理量，符号为 ⁠。 (2)影响熵大小的因素： ①相同条件下，物质不同熵不同； ②同一物质： S (g) S (l) S (s)。 混乱　 S 　 ＞　 ＞　 (3)熵变＝生成物的总熵－反应物的总熵。 3. 化学反应方向的判断 Δ G ＝Δ H － T Δ S Δ G ＜0时，反应正向 ⁠自发进行； Δ G ＝0时，反应达到 ⁠状态； Δ G ＞0时，反应正向 ⁠自发进行。 能　 平衡　 不能　 [易错加练] 能自发进行的反应一定能实际发生吗？ 答案：不一定，化学反应方向的判断依据指出的仅仅是在一定条件下化 学反应能自发进行的趋势，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等问题。 [正误判断] (1)CaCO3(s) CaO(s)＋CO2(g)是一个熵增的过程。 (　√　) (2)Δ H ＜0，Δ S ＞0的反应，一定是自发反应。 (　√　) (3)吸热且熵增的反应，当温度升高时，反应一定能自发进行。 (　×　) (4)凡是放热反应都是自发进行的，吸热反应都是非自发进行的。 (　×　) (5)－10 ℃的水结成冰，可用熵变的判断依据来解释反应的自发性。 (　×　) √ √ × × × 1. (2023·平原段考)实现“节能减排”和“低碳经济”的一项重要课题就 是如何将CO2转化为可利用的资源。目前工业上有一种方法是用CO2来 生产燃料甲醇。一定条件下发生反应：CO2(g)＋3H2(g) CH3OH(g)＋ H2O(g)，该反应过程中能量的变化如图所示。下列关于该反应的说法正 确的是(　D　) A. Δ H ＞0，Δ S ＞0 B. Δ H ＞0，Δ S ＜0 C. Δ H ＜0，Δ S ＞0 D. Δ H ＜0，Δ S ＜0 D 提升关键能力 应对命题方式 由化学方程式可知，该反应的Δ S ＜0，由题图可知该反应的Δ H ＜0，D 项正确。 2. 已知气体分子总数增多的反应一定是熵增的反应。任何条件下，下列 反应不能自发进行的是(　B　) A. 2O3(g) 3O2(g)　Δ H ＜0 B. 2CO(g) 2C(s)＋O2(g)　Δ H ＞0 C. N2(g)＋3H2(g) 2NH3(g)　Δ H ＜0 D. CaCO3(s) CaO(s)＋CO2(g)　Δ H ＞0 B 满足Δ G ＝Δ H － T Δ S ＜0，反应能自发进行。A项，Δ H ＜0，Δ S ＞0， 反应能自发进行；B项，Δ S ＜0，Δ H ＞0，Δ G ＝Δ H － T Δ S ＞0，反应 不能自发进行；C项，Δ S ＜0，Δ H ＜0，低温下反应能自发进行；D 项，Δ S ＞0，Δ H ＞0，高温下反应能自发进行。 3. 下列说法不正确的是(　C　) 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 C 根据Δ H － T Δ S ＜0时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，但不一定能自发进行，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 进行的反应，C错误。 4. 下列反应在任何温度下均能自发进行的是(　D　) A. 2N2(g)＋O2(g) 2N2O(g)　Δ H ＝＋163 kJ·mol－1 B. Ag(s)＋ Cl2(g) AgCl(s)　Δ H ＝－127 kJ·mol－1 C. HgO(s) Hg(l)＋ O2(g)　Δ H ＝＋91 kJ·mol－1 D. H2O2(l) O2(g)＋H2O(l)　Δ H ＝－98 kJ·mol－1 D 反应自发进行的前提条件是反应的Δ H － T Δ S ＜0。A项，Δ H ＞0，Δ S ＜0，在任何温度下都有Δ H － T Δ S ＞0，即在任何温度下反应都不能自 发进行；B项，Δ H ＜0，Δ S ＜0，在较低温度下Δ H － T Δ S ＜0，即反应 只有在较低温度时能自发进行；C项，Δ H ＞0，Δ S ＞0，若使反应自发 进行，需要求Δ H － T Δ S ＜0，必须提高温度，即反应只有在较高温度 时能自发进行；D项，Δ H ＜0，Δ S ＞0，在任何温度下都有Δ H － T Δ S ＜0，即在任何温度下反应均能自发进行。 重要点拨：焓变、熵变和温度对化学反应方向的影响 Δ H Δ S Δ H － T Δ S 反应情况 ＜0 ＞0 ＜0 在任何温度下反应均能自发进行 ＞0 ＜0 ＞0 在任何温度下反应均不能自发进行 ＞0 ＞0 高温时＜0 高温下反应能自发进行 ＜0 ＜0 低温时＜0 低温下反应能自发进行 考点2　化学平衡状态 1. 可逆反应——“二同一不能” (1)“二同”： ⁠下；正、逆反应同时进行。 (2)“一不能”：不能进行到底。 2. 化学平衡状态 (1)概念 在一定条件下 ⁠反应进行到一定程度时，反应物和生成物的浓度 不再随时间的延长而发生变化，正反应速率和逆反应速率 ⁠，这 种状态称为化学平衡状态，简称化学平衡。 同一条件　 可逆　 相等　 掌握必备知识 筑牢应试根基 (2)化学平衡的建立 绘制“反应速率—时间”图像，表示从正反应开始建立化学平衡状态的 过程。 (3)平衡特征 可逆反应 动态平衡 v正 v逆 物质的量或浓度 ②宏观组成标志 各组分的浓度保持不变，或各组分的质量、物质的量、百分含量、质量 分数等保持不变的状态是平衡状态。 (4)化学平衡状态的判断方法 ① v 正＝ v 逆 ③间接标志 a.有气体参加的 ⁠反应，气体的总压强、总体积、总物质的量 不变时，达到平衡状态。 b.如果平衡体系中的物质有颜色，则平衡体系的颜色不变时，达到平衡 状态。 c.气体的密度、气体的平均相对分子质量不变时，要具体分析各表达式 中的分子或分母变化情况，判断是否达到平衡状态(若体系中各组分均 为气体，气体质量守恒；若体系中不全是气体，要注意气体质量变 化)。 不等体　 特别提醒：不能作为化学平衡状态“标志”的四种情况 (1)反应组分的物质的量之比等于化学方程式中相应物质的化学计量 数之比。 (2)恒温恒容下的体积不变的反应，体系的压强或总物质的量不再随时间 而变化，如2HI(g) H2(g)＋I2(g)。 (3)全是气体参加的体积不变的反应，体系的平均相对分子质量不再随时 间而变化，如2HI(g) H2(g)＋I2(g)。 (4)全是气体参加的反应，恒容条件下体系的密度保持不变。 [正误判断] (1)在化学平衡建立的过程中， v 正一定大于 v 逆。 (　×　) (2)在一定条件下，向密闭容器中充入1 mol N2和3 mol H2充分反应，生 成2 mol NH3。 (　×　) (3)化学反应进行的限度只与化学反应本身有关，与外界条件无关。 (　×　) (4)当某反应在一定条件下达到反应限度时，即达到化学平衡状态，反应 就停止了。 (　×　) (5)存在平衡的过程一定是化学反应的过程。 (　√　) (6)化学平衡状态的建立，与反应的途径无关，不会因时间变化而变化。 (　√　) × × × × √ √ 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 1、 c 2、 c 3(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(　AD　) A. c 1∶ c 2＝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 1的取值范围为0＜ c 1＜0.14 mol·L－1 D 命题方式1　可逆反应 提升关键能力 应对命题方式 X、Y的平衡浓度之比为1∶3，转化浓度之比也为1∶3，故 c 1∶ c 2＝ 1∶3，X、Y的转化率相等，A、C不正确；速率之比等于化学计量 数之比，则平衡时Y和Z的生成速率之比为3∶2，B不正确；由可逆反应 的特点可知：0＜ c 1＜0.14 mol·L－1，D正确。 2. 在密闭容器中进行如下反应：X2(g)＋Y2(g) 2Z(g)，已知X2、Y2、Z 的起始浓度分别为0.1 mol/L、0.3 mol/L、0.2 mol/L，在一定条件下，当 反应达到平衡时，各物质的浓度有可能是(　A　) A. Z为0.3 mol/L B. Y2为0.4 mol/L C. X2为0.2 mol/L D. Z为0.4 mol/L 用极值法：当Z完全转化为X2、Y2时，X2、Y2分别为0.2 mol/L、0.4 mol/L；当0.1 mol/L X2完全转化为Z时，Y2为0.2 mol/L，Z为0.4 mol/L， 则0＜ c (X2)＜0.2 mol/L，0.2 mol/L＜ c (Y2)＜0.4 mol/L，0＜ c (Z)＜0.4 mol/L。 A 反思归纳：用极端假设法确定各物质的浓度范围 先假设反应正向或逆向进行到底，求出各物质浓度的最大值和最小值， 从而确定它们的浓度范围。 假设反应正向进行到底： 假设反应逆向进行到底： 平衡体系中各物质的浓度数值范围为0＜ c (X2)＜0.2 mol·L－1，0.2 mol·L－1＜ c (Y2)＜0.4 mol·L－1，0＜ c (Z)＜0.4 mol·L－1，同时不能 忽略元素守恒。 命题方式2　平衡状态的判断 3. 在一定温度下的恒容容器中，当下列物理量不再发生变化时：①混合 气体的压强；②混合气体的密度；③混合气体的总物质的量；④混合气 体的平均相对分子质量；⑤混合气体的颜色；⑥各反应物或生成物的浓 度之比等于化学计量数之比；⑦某种气体的百分含量。 Ⅰ.(1)能说明2SO2(g)＋O2(g) 2SO3(g)达到平衡状态的是 (填 序号，下同)。 (2)能说明I2(g)＋H2(g) 2HI(g)达到平衡状态的是 ⁠。 (3)能说明2NO2(g) N2O4(g)达到平衡状态的是 ⁠。 (4)能说明C(s)＋CO2(g) 2CO(g)达到平衡状态的是 ⁠。 (5)能说明NH2COONH4(s) 2NH3(g)＋CO2(g)达到平衡状态的是 ⁠ ⁠。 (6)能说明5CO(g)＋I2O5(s) 5CO2(g)＋I2(s)达到平衡状态的是 ⁠ ⁠。 ①③④⑦　 ⑤⑦　 ①③④⑤⑦　 ①②③④⑦　 ①② ③　 ②④ ⑦　 Ⅱ.若上述题目中的(1)～(4)改成一定温度下的恒压密闭容器，结果又 如何？ (1) 。(2) ⁠。 (3) 。(4) ⁠。 ②③④⑦　 ⑤⑦　 ②③④⑤⑦　 ②③④⑦　 反思归纳：判断化学平衡状态的方法 (1)正逆相等、变量不变。 ①正逆相等：反应速率必须一个是正反应速率，一个是逆反应速率，且 经过换算后同一种物质的正反应速率和逆反应速率相等。 ②变量不变：如果一个量随反应的进行而改变，当这个量不变时为平衡 状态；如果一个量随反应的进行保持不变，则不能作为判断平衡状态的 依据。 (2)本质标志、等价标志。 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 掉某物质的速率等于逆反应生成该物质的速率。 ②等价标志： a.对于全部是气体参加的反应，并且反应后气体物质的量发生改变，体 系的压强(恒温恒容)、平均相对分子质量不随时间变化。例如N2(g)＋ 3H2(g) 2NH3(g)。 b.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。 c.对同一物质而言，断裂化学键的物质的量与形成化学键的物质的 量相等。 d.对于有有色物质参加或生成的可逆反应，体系的颜色不再随时间而变 化。例如2NO2(g) N2O4(g)。 e.体系中某反应物的转化率或某生成物的产率达到最大值且不再随时间 而变化。 f.绝热体系的温度不变。 (3)比较浓度商( Q )与平衡常数( K )的关系来判断是否达到平衡状态。 ①若 Q ＞ K ，没有达到平衡状态，平衡逆向移动； ②若 Q ＝ K ，达到平衡状态； ③若 Q ＜ K ，没有达到平衡状态，平衡正向移动。 考点3　化学平衡常数 1. 化学平衡常数的表达式 对于可逆反应： m A(g)＋ n B(g) p C(g)＋ q D(g)，化学平衡常数 K ＝ (式中各物质的浓度为 时的浓度)。 平衡　 掌握必备知识 筑牢应试根基 特别提醒：平衡常数表达式书写的注意事项 (1)不要把反应体系中纯固体、纯液体以及水溶液中水的浓度列入平衡常 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，应列入平衡常数的表达式中。 (3)若进行的反应为离子反应时，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＋H2O H＋＋Cl－＋HClO的化学平衡常数为 K ＝ 。 2. 影响因素 (1) K 只与 ⁠有关。 (2)升高温度 3. 应用 (1)判断可逆反应进行的程度。 温度　 特别提醒：利用平衡常数判断反应进行的程度时关注以下问题： ①用平衡常数比较反应时，平衡常数的单位必须相同，否则不可比；② 当 K ＞105时，反应正向几乎能进行到底，不可逆； K ＜10－5时，反应正 向几乎不能进行，不可逆。这种情况下，不用关心单位是否相同。 (2)利用化学平衡常数，判断反应是否达到平衡或向何方向进行。 对于化学反应 a A(g)＋ b B(g) c C(g)＋ d D(g)的任意状态，浓度商 Q ＝ 。 Q ＜ K ，反应向 ⁠反应方向进行； Q ＝ K ，可逆反应处于 ⁠状态； Q ＞ K ，反应向 ⁠反应方向进行。 正　 平衡　 逆　 (3)利用 K 可判断反应的热效应。 升高温度 降低温度 (4)计算转化率：利用温度不变时平衡常数不变，可列方程求转化率。 (5)计算相关反应的平衡常数：若只是反应方向改变，则平衡常数变为其 倒数；若只是方程式中各物质的化学计量数等倍扩大(变为原来 n 倍)或 缩小程度相同(变为原来的 )，则相应的平衡常数也会变为原来的 n 次幂 或 次幂。 [正误判断] (1)平衡常数表达式中，可以是物质的任一时刻的浓度。 (　×　) (2)化学平衡移动，化学平衡常数一定改变。 (　×　) (3)对某一可逆反应，升高温度则化学平衡常数一定变大。 (　×　) (4)反应：A(g)＋3B(g) 2C(g)达平衡后，温度不变，增大压强，平衡正 向移动，平衡常数 K 增大。 (　×　) (5)化学平衡常数和转化率都能体现反应进行的程度。 (　√　) (6)其他条件不变，使用不同催化剂，反应的平衡常数不变。 (　√　) × × × × √ √ 1. 研究发现，液态苯是优质储氢材料：C6H6(l)＋3H2(g) C6H12(l)。一定 温度下，在密闭容器中充入一定量液态苯(足量)和适量氢气，经反应达 到平衡后，测得 c (H2)＝2 mol·L－1。保持温度不变，将体积压缩至原来 的一半，达到新平衡时 c (H2)为(　B　) A. 1 mol·L－1 B. 2 mol·L－1 C. 3 mol·L－1 D. 4 mol·L－1 K ＝ ，温度不变， K 不变，则 c (H2)不变，故 c (H2)＝2 mol·L－1。 B 提升关键能力 应对命题方式 2. 在300 mL的密闭容器中，放入镍粉并充入一定量的CO气体，一定条 件下发生反应：Ni(s)＋4CO(g) Ni(CO)4(g)，已知该反应平衡常数与温 度的关系如表所示。下列说法不正确的是(　C　) 温度/℃ 25 80 230 平衡常数 5×104 2 1.9×10－5 C A. 上述生成Ni(CO)4(g)的反应为放热反应 B. 25 ℃时，反应Ni(CO)4(g) Ni(s)＋4CO(g)的平衡常数为2×10－5 C. 80 ℃时，测得某时刻Ni(CO)4、CO的浓度均为0.5 mol·L－1，则此时 v 正＞ v 逆 D. 80 ℃达到平衡时，测得 n (CO)＝0.3 mol，则Ni(CO)4的平衡浓度为2 mol·L－1 温度升高，平衡常数减小，故正反应为放热反应，A项正确；25 ℃时， 逆反应的平衡常数 K '＝ ＝ ＝2×10－5，B项正确；80 ℃时，若 Ni(CO)4、CO的浓度均为0.5 mol·L－1，则 Q ＝ ＝ ＝8＞ K ， v 正＜ v 逆，C项错误；80 ℃达到平衡时，若 n (CO)＝0.3 mol， c (CO)＝1 mol·L－1，故 c [Ni(CO)4]＝ K · c 4(CO)＝(2×14) mol·L－1＝2 mol·L－1，D 项正确。 3. 已知反应：FeO(s)＋CO(g) Fe(s)＋CO2(g)　Δ H ＞0。 (1)此反应的平衡常数表达式为 K ＝ ⁠。 (2)温度降低，则 K (填“增大”“减小”或“不变”)。 (3)已知1 100 ℃时， K ＝0.263。若1 100 ℃时测得 c (CO2)＝0.025 mol· L－1， c (CO)＝0.01 mol·L－1，此时该反应 (填“处于”或“不处于”)化学平衡状态，化学反应速率：正反应速率 (填“＞”“＜”或“＝”)逆反应速率。 　 减小　 不处于　 ＜　 (2023·山东卷，改编)一定条件下，化合物E和TFAA合成H的反应路径如下： 已知反应初始E的浓度为0.10 mol·L－1，TFAA的浓度为0.08 mol·L－1，部 分物质的浓度随时间的变化关系如图所示，忽略反应过程中的体积变 化。 探究真题　素养提升 A. t 1时刻，体系中无E存在 B. t 2时刻，体系中无F存在 C. E和TFAA反应生成F的活化能很小 D. 反应达平衡后，TFAA的浓度为0.08 mol·L－1 下列说法正确的是(　AC　) C t 1时刻TFAA浓度为0，则TFAA完全反应，消耗的E为0.08 mol·L－1，E剩 余0.02 mol·L－1，故体系中有E存在，A错误； 由题给反应路径和物料守恒可知，体系中TFAA、G、F的总浓度应为0.08 mol·L－1，由题图可知， t 2时刻TFAA和G的浓度之和小于0.08 mol·L－1，则体系中一定存在F，B错误； 由题图可知，反应刚开始TFAA的浓度就迅速减小为0，则E和TFAA的反应速率非常快，该反应的活化能很小，C正确；反应G H＋TFAA为可逆反应，反应达平衡后，TFAA的浓度小于0.08 mol·L－1，D错误。 2. (2023·全国甲卷，节选)已知下列反应的热化学方程式： ①3O2(g) 2O3(g) K 1 Δ H 1＝＋285 kJ·mol－1； ②2CH4(g)＋O2(g) 2CH3OH(l) K 2 Δ H 2＝－329 kJ·mol－1； 反应③CH4(g)＋O3(g) CH3OH(l)＋O2(g)的平衡常数 K 3＝ 　 　(用 K 1、 K 2表示)。 根据盖斯定律，反应③＝ ×(②－①)，则反应③的 K 3＝ 。 　 3. (2021·山东卷，节选)2－甲氧基－2－甲基丁烷(TAME)常用作汽油原 添加剂。在催化剂作用下，可通过甲醇与烯烃的液相反应制得，体系中 同时存在如图反应： 反应Ⅰ： ＋CH3OH 　Δ H 1； 反应Ⅱ： ＋CH3OH Δ H 2； 反应Ⅲ： 　Δ H 3。 已知温度为353 K时反应Ⅲ的平衡常数 K x3＝9.0。为研究反应体系的动 力学行为，向盛有四氢呋喃的另一容器中加入一定量A、B和CH3OH。 控制温度为353 K，A、B物质的量浓度 c 随反应时间 t 的变化如图所示。 代表B的变化曲线为 (填“X”或“Y”)； t ＝100 s时，反应Ⅲ的正 反应速率 v 正 (填“＞”“＜”或“＝”)逆反应速率 v 逆。 X　 ＜　 温度为353 K，反应Ⅲ的平衡常数 K x3＝9.0， ＝9.0。由A、B物质的量浓度 c 随反应时间 t 的变化曲线可知，X代表的平衡浓度高于Y，则代表B的变化曲线为X；由曲线的变化趋势可知，100 s 以后各组分的浓度仍在变化， t ＝100 s时， ＝ ≈10.2＞9，因此，反应Ⅲ向逆反应方向移动，故其正反应速率 v 正小于其逆反应速率 v 逆。 课时作业43　化学反应的方向及限度 一、选择题 1. 下列对化学反应的预测正确的是(　C　) 选项 化学方程式 已知条件 预测 A A(s) B(g)＋C(s) Δ H ＞0 它一定是非自发反应 B A(g)＋2B(g) 2C(g)＋3D(g) 能自发反应 Δ H 一定小于0 C M(s)＋ a N(g) 2Q(g) Δ H ＜0，自发反应 a 可能等于1、2、3 D M(s)＋N(g) 2Q(s) 常温下，自发进 行 Δ H ＞0 C 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 13 A(s) B(g)＋C(s)，气体物质的量增大，为熵增大的反应，Δ S ＞0，Δ H ＞0，在高温条件下能自发进行，A错误；A(g)＋2B(g) 2C(g)＋ 3D(g)为气体物质的量增大的反应，Δ S ＞0，所以若Δ H ＜0，一定满足Δ H － T Δ S ＜0，反应一定能够自发进行，若Δ H ＞0，当高温时，Δ H － T Δ S ＜0，也可以自发进行，B错误；M(s)＋ a N(g) 2Q(g)　Δ H ＜0， 若 a 为1时，Δ H － T Δ S ＜0恒成立，任何温度下能自发反应，若 a 为2或 3，Δ S 约等于或小于0，低温时Δ H － T Δ S ＜0，能自发进行，C正确； M(s)＋N(g) 2Q(s)为气体物质的量减小的反应，Δ S ＜0，当Δ H ＞0 时，Δ H － T Δ S ＞0，一定不能自发进行，D错误。 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 13 2. 恒容绝热的密闭容器中充入反应物，在一定条件下分别发生四个不同 的反应，平衡常数与压强随反应进行变化情况合理，且在高温下能自发 进行的是(　A　) A 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 13 若为吸热反应，Δ H ＞0，随着反应进行，温度降低， K 减小； p 增 大，说明气体物质的量增多，Δ S ＞0，因此高温下能自发进行， p 减小，反应不能自发进行。若为放热反应，Δ H ＜0，随着反应进 行，温度升高， K 减小； p 增大，任何条件都能自发进行， p 减 小，低温下能自发进行。 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 13 3. 一定温度下，向一体积不变的密闭容器中加入一定量的SO2和O2，发 生反应： 2SO2(g)＋O2(g) 2SO3(g)　Δ H ＝－196.6 kJ·mol－1 下列有关该反应的叙述正确的是(　A　) A A. 达到平衡状态时，正、逆反应速率相等 B. 达到平衡状态时，SO2和O2的浓度都为0 C. 若起始时加入2 mol SO2和1 mol O2，则达平衡时放出的热量为196.6 kJ D. 若反应达到平衡状态后，2 min时生成 a mol SO3，则4 min时生成2 a mol SO3 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 13 可逆反应达到平衡状态时，正、逆反应速率相等，A正确；该反应为可 逆反应，达到平衡状态时，反应物不能完全转化为生成物，所以SO2和 O2的浓度不等于0，B错误；因为该反应是可逆反应，所以消耗的SO2的 物质的量小于2 mol、消耗O2的物质的量小于1 mol，放出的热量小于 196.6 kJ，C错误；反应达到平衡状态时，各物质的物质的量不变，2～4 min三氧化硫的物质的量不变，为 a mol，D错误。 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 13 4. 下列关于化学平衡常数 K 的说法错误的是(　D　) A. 对于某一可逆反应来说， K 只与温度有关，与浓度无关 B. 升高温度， K 变小，正反应是放热反应 C. K 越大，反应进行得越彻底 D. 使用合适的催化剂，既可以改变反应速率，也可以改变平衡常数 K 平衡常数只受温度影响，使用催化剂可以加快反应速率，但不影响平衡 常数，D错误。 D 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 13 5. 研究氮氧化物与悬浮在大气中海盐粒子的相互作用时，涉及如下 反应： 2NO2(g)＋NaCl(s) NaNO3(s)＋ClNO(g)　 K 1　Δ H 1＜0； 2NO(g)＋Cl2(g) 2ClNO(g)　 K 2　Δ H 2＜0。 则反应4NO2(g)＋2NaCl(s) 2NaNO3(s)＋2NO(g)＋Cl2(g)的平衡常数是 (　A　) A A. B. 2 K 1－ K 2 C. D. － K 2 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 13 2NO2(g)＋NaCl(s) NaNO3(s)＋ClNO(g)　 K 1＝ ；2NO(g)＋ Cl2(g) 2ClNO(g)　 K 2＝ ；4NO2(g)＋2NaCl(s) 2NaNO3(s) ＋2NO(g)＋Cl2(g)　 K ＝ ＝ × × ＝ 。 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 13 6. 利用CO2和CH4反应制备合成气(CO、H2)的原理是CH4(g)＋CO2(g) 2CO(g)＋2H2(g)　Δ H ＞0。温度为 T ℃时，该反应的平衡常数为 K 。下 列说法正确的是(　C　) A. K 越大，说明反应速率、CO2的平衡转化率越大 B. 增大压强，平衡向逆反应方向移动， K 减小 C. 升高温度，反应速率和平衡常数 K 都增大 D. 加入催化剂，能提高合成气的平衡产率 C 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 13 K 越大，说明反应进行的越完全，CO2的平衡转化率越大，但反应速率 受外界因素影响，反应速率不一定越大，A错误； K 只受温度影响，温 度不变，则 K 不变，B错误；升高温度，活化分子百分数增大，反应速 率增大，该反应Δ H ＞0，为吸热反应，则平衡常数 K 增大，C正确；加 入催化剂，只能改变反应速率，平衡不移动，则不能提高合成气的平衡 产率，D错误。 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 13 7. 在一容积不变、绝热的密闭容器中发生可逆反应：2X(s) Y(g)＋ Z(g)，以下说法不能说明该反应达到化学平衡状态的是(　D　) A. 混合气体的密度不再变化 B. 反应容器中Y的质量分数不变 C. 该反应的化学平衡常数不变 D. 容器中混合气体的平均相对分子质量不变 D 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 13 由2X(s) Y(g)＋Z(g)可知，反应前后气体的质量是变量，容器的体积不 变，反应过程中混合气体的密度是变量，当混合气体的密度不再变化 时，各气体的质量不再改变，反应达到平衡状态，故A不符合题意；当 反应容器中Y的质量分数不变时，体积不变，说明Y的浓度不再改变， 反应达到平衡，故B不符合题意；由2X(s) Y(g)＋Z(g)是在绝热的密闭 容器中进行可知，温度是变量，而平衡常数是温度的函数，当反应的化 学平衡常数不变时，说明温度不再改变，反应达到平衡状态，故C不符 合题意； 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 13 由2X(s) Y(g)＋Z(g)可知，反应物是固体，产物是气体，且生成的气体 比例不会改变，总是1∶1，则混合气体的平均相对分子质量 ＝ 是定值，所以当容器内混合气体的平均相对分子质量不变时， 不能判断反应达到平衡状态，故D符合题意。 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 13 8. 下列说法中可以证明反应H2(g)＋I2(g) 2HI(g)已达平衡状态的是 (　B　) ①单位时间内生成 n mol H2的同时生成 n mol HI；②一个H—H键断裂的 同时有两个H—I键断裂；③百分含量 w (HI)＝ w (I2)；④反应速率 v (H2) ＝ v (I2)＝ v (HI)；⑤ c (HI)∶ c (H2)∶ c (I2)＝2∶1∶1；⑥温度和体积一定 时，反应产物浓度不再变化；⑦温度和体积一定时，容器内的压强不再 变化；⑧条件一定时，混合气体的平均相对分子质量不再变化；⑨温度 和体积一定时，混合气体颜色不再变化；⑩温度和压强一定时，混合气 体的密度不再变化 B A. ①②③④　B. ②⑥⑨　C. ②⑥⑨⑩　D. ③⑤⑥⑦⑧ 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 13 ①单位时间内生成 n mol H2的同时生成 n mol HI，速率之比不等于化学 计量数之比，错误；②一个H—H键断裂的同时有两个H—I键断裂，等 效于两个H—I键形成的同时有两个H—I键断裂，反应达到平衡状态，正 确；③百分含量 w (HI)＝ w (I2)，相等并不是不变，错误；④反应速率 v (H2)＝ v (I2)＝ v (HI)，未体现正、逆速率的关系，且速率之比不等于化学 计量数之比，错误；⑤ c (HI)∶ c (H2)∶ c (I2)＝2∶1∶1不能说明反应达 到平衡状态，错误；⑥温度和体积一定时，反应产物浓度不再变化，说 明正、逆反应速率相等，反应达到平衡状态，正确；⑦温度和体积一定 时，容器内的压强始终不变，错误； 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 13 ⑧条件一定时，混合气体的平均相对分子质量始终不变，错误；⑨温度 和体积一定时，混合气体颜色不再变化，说明 c (I2)不再发生变化，反应 达到平衡状态，正确；⑩温度和压强一定时，由于反应前后体积和气体 的质量始终不变，则混合气体的密度始终不变，即混合气体的密度不再 变化不能说明反应达到平衡状态，错误。 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 13 9. 一定温度下，反应N2O4(g) 2NO2(g)的焓变为Δ H 。现将1 mol N2O4充 入一恒压密闭容器中，下列示意图正确且能说明反应达到平衡状态的是 (　C　) A. ①② B. ①③ C. ①④ D. ②③ 温度一定，Δ H 是恒量，不能判断该反应是否平衡；该反应起始充入1 mol N2O4，正反应速率应是逐渐减小直至不变，③曲线趋势不正确，故 选C。 C 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 13 10. 某温度下，在密闭容器中进行反应：H2(g)＋CO2(g) H2O(g) ＋CO(g)　Δ H ＞0，已知H2(g)和CO2(g)的初始浓度均为0.01 mol·L－1， 测得H2的平衡转化率为60％，下列说法不正确的是(　AD　) A. CO2的平衡转化率为60％ B. 升高温度平衡常数 K 增大 C. 该温度下反应的平衡常数 K ＝2.25 D. 若初始H2(g)、CO2(g)、H2O(g)、CO(g)的浓度均为0.01 mol·L－1，则 反应逆向进行 D 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 13 根据题目已知信息，列三段式： 　　　　　　 H2(g)＋CO2(g) H2O(g)＋CO(g) 起始/(mol·L－1) 0.01 0.01 0 0 转化/(mol·L－1) 0.006 0.006 0.006 0.006 平衡/(mol·L－1) 0.004 0.004 0.006 0.006 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 13 因此，二氧化碳的平衡转化率为60％，A项正确；此反应为吸热反应， 温度升高，平衡正向移动，平衡常数 K 增大，B项正确；依据三段式， 该温度下平衡常数 K ＝ ＝2.25，C项正确；若初始H2(g)、 CO2(g)、H2O(g)、CO(g)的浓度均为0.01 mol·L－1，则此时浓度商 Q ＝ ＝1＜ K ＝2.25，反应正向进行，D项错误。 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 13 二、非选择题 11. 已知在100 kPa、298.15 K时，石灰石发生分解反应：CaCO3(s) CaO(s)＋CO2(g)　Δ H ＝＋178.3 kJ·mol－1　Δ S ＝＋160.4 J·mol－1·K－1，则 (1)该反应 (填“能”或“不能”)正向自发进行。 (1)Δ G ＝Δ H － T Δ S ＝[＋178.3－298.15×(＋160.4×10－3)]kJ·mol－1 ≈130.5 kJ·mol－1＞0，所以该反应不能正向自发进行。 不能　 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 13 (2)若温度能决定反应方向，则该反应正向自发进行的最低温度为 ⁠ ⁠。 (2)根据Δ G ＝Δ H － T Δ S ＜0时，反应可正向自发进行，则有 T ＞ ≈ 1 111.6 K。 1 111.6 K　 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 13 12. (1)工业上，裂解正丁烷可以获得乙烯、丙烯等化工原料。 反应1：C4H10(g，正丁烷) CH4(g)＋C3H6(g)　Δ H 1； 反应2：C4H10(g，正丁烷) C2H6(g)＋C2H4(g)　Δ H 2。 某温度下，向2 L恒容密闭容器中投入2 mol正丁烷，假设控制反应条 件，只发生反应1，达到平衡时测得CH4的体积分数为 。下列情况表明 上述反应达到平衡的是 (填字母，下同)。 CD　 A. 混合气体的密度保持不变 B. 甲烷、丙烯的生成速率相等 C. 混合气体的压强保持不变 D. 丙烯的体积分数保持不变 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 13 (1)气体密度等于气体质量除以容器体积，反应1的反应物和反应产物都 是气体，气体质量不变，容器体积不变，因此在恒温恒容条件下气体密 度始终不变，因此混合气体密度不变不能作为判断平衡的标志，故A不 符合题意；甲烷、丙烯均属于反应产物，两者的化学计量数相同，无论 是否达到平衡，它们的生成速率始终相等，故B不符合题意；在恒容恒 温下，气体分子数逐渐增多，气体压强逐渐增大，当压强不变时反应达 到平衡，故C符合题意；丙烯的体积分数由0逐渐增大，丙烯的体积分数 不变时表明反应达到平衡，故D符合题意。 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 13 (2)深入研究碳、氮元素的物质转化有着重要的实际意义，合成尿素的反 应为2NH3(g)＋CO2(g) CO(NH2)2(s)＋H2O(l)　Δ H ＝－87.0 kJ·mol－1。 若向某恒温且恒容的密闭容器中加入等物质的量的NH3和CO2，发生上 述反应。下列叙述不能说明反应已经达到平衡状态的是 ⁠。 A. 断裂6 mol N—H键的同时断裂2 mol O—H键 B. 压强不再变化 C. 混合气体的密度不再变化 D. CO2的体积分数不再变化 A　 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 13 (2)根据方程式可知：每2分子NH3反应生成1分子CO(NH2)2，会断裂2个 N—H键，即1个NH3分子断裂1个N—H键。现在断裂6 mol N—H键，就 是6 mol NH3反应，要生成3 mol H2O，形成6 mol O—H键；断裂2 mol O—H键，就是1 mol水发生反应，生成水的物质的量大于消耗水的物质 的量，正、逆反应速率不相等，没有达到平衡，A符合题意；该反应在 恒温恒容条件下进行，反应前后气体的物质的量发生改变，当气体压强 不再变化时，气体的物质的量不变，则反应达到了平衡状态，B不符合 题意；反应前后气体的质量发生变化，而反应在恒温恒容条件下进行， 气体的体积不变，则混合气体的密度不再变化，说明反应达到了平衡状 态，C不符合题意。 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 13 (3)反应：4NO2(g)＋2NaCl(s) 2NaNO3(s)＋2NO(g)＋Cl2(g)，恒温恒容 情况下，下列说法能判断此反应达到平衡的是 ⁠。 A. 气体物质中氮元素与氧元素的质量比不变 B. 容器内气体密度不变 C. 容器内气体颜色不变 D. 容器内NaNO3的浓度保持不变 ABC　 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 13 (3)反应物NO2中氮元素与氧元素的质量比为7∶16，反应产物NO中氮元 素和氧元素的质量比为7∶8，所以未平衡前气体物质中氮元素和氧元素 的质量比是变量，当气体物质中氮元素与氧元素的质量比不变时，反应 达到了平衡，故A符合题意；随着反应的进行，气体物质的质量减小， 而容器体积不变，所以混合气体的密度减小，当容器内气体密度不变 时，反应达到了平衡，故B符合题意；NO2是红棕色气体，Cl2是黄绿色 气体，当容器内气体颜色不变时，说明NO2和Cl2的浓度均不再改变，反 应达到了平衡，故C符合题意；NaNO3是固体，不能用固体浓度不变衡 量反应是否达到平衡，故D不符合题意。 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 13 13. 已知：CO(g)＋2H2(g) CH3OH(g)　Δ H 。 (1)经测定不同温度下该反应的平衡常数如表： 温度/℃ 250 300 350 K /(mol－2·L2) 2.041 0.270 0.012 该反应为 (填“放热”或“吸热”)反应。 放热　 (1)根据数据可知，随着温度的升高，平衡常数减小，平衡逆向移 动，逆反应为吸热反应，则正反应为放热反应。 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 13 (2)250 ℃时，某时刻测得该反应的反应物与生成物浓度为 c (CO)＝0.4 mol·L－1、 c (H2)＝0.4 mol·L－1、 c (CH3OH)＝0.8 mol·L－1，则此时 v 正 ⁠(填“＞”“＝”或“＜”) v 逆。 ＜　 (2)对于某时刻，浓度商 Q ＝ ＝ mol－2·L2＝12.5 mol－2 ·L2，大于250 ℃时的平衡常数，反应逆向进行，正反应速率小于逆反 应速率。 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 13 (3)某温度下，在体积固定的2 L密闭容器中将1 mol CO和2 mol H2混合，使反应达到平衡，实验测得平衡时与起始时的气体压强比值为0.7，则该反应的平衡常数为 (结果保留一位小数)。 2.7 mol－2·L2　 (3)同温同体积的情况下，压强之比等于物质的量之比，平衡时与起始时 的气体压强比值为0.7，开始的物质的量为1 mol＋2 mol＝3 mol，则平衡 时的物质的量为3 mol×0.7＝2.1 mol。 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 13 设平衡时CO转化的物质的量为 x mol，则 　　　　　　　 CO(g)＋2H2(g) CH3OH(g) 起始/mol 1 2 0 转化/mol x 2 x x 平衡/mol 1－ x 2－2 x x 1－ x ＋2－2 x ＋ x ＝2.1，得 x ＝0.45；体积为2 L， 则 K ＝ ＝ mol－2·L2≈2.7 mol－2·L2。 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 13 $$