专题04 化学反应的方向与限度（考点清单）（讲+练）-2024-2025学年高二化学上学期期末考点大串讲（苏教版2019）

专题04 化学反应的方向与限度 考点01 自发过程和自发反应 考点02 化学反应进行方向的判据 考点03 可逆反应 考点04 化学平衡状态 考点05 化学平衡常数 考点06 平衡转化率 ▉考点01 自发过程和自发反应 1．自发过程 （1）含义：在一定条件下，不用借助外力就可以自发进行的过程。 （2）特点 ①能量角度：体系趋向于从高能状态转变为低能状态(体系对外部做功或者释放热量)。 ②混乱度角度：在密闭条件下，体系有从有序自发转变为无序的倾向。 2．自发反应 （1）定义：在一定温度和压强下，无需外界帮助就能自动进行的化学反应。 （2）自发反应的特征。 ①具有方向性，即反应的某个方向在一定条件下是自发的，则其逆反应在该条件下肯定不自发。 ②体系趋向于从高能量状态转变为低能量状态。 ③体系趋向于从有序体系转变为无序体系。 ▉考点02 化学反应进行方向的判据 1.化学反应的自发性与反应焓变的关系 （1）放热反应：绝大多数都能自发进行，且反应放出的热量越多，体系能量降低得越多，反应越完全。 （2）吸热反应：有些也能自发进行。 结论：反应的焓变是影响化学反应能否自发进行的因素之一。 2.反应熵变与反应方向 （1）熵 ①定义：衡量一个体系混乱度的物理量，其符号为S。 ②特点：混乱度越大，体系越无序，体系的熵值就越大。 ③熵的比较 a.同一物质：S(高温)>S(低温)；S(g)>S(l)>S(s)。 b.相同条件下的不同物质：分子结构越复杂，熵值越大。 c.S(混合物)>S(纯净物)。 （2）熵变 ①定义：反应前后体系熵值的变化，记为ΔS。 ②计算式：ΔS＝S(生成物)－S(反应物)。 ③熵增或熵减的判断 a.物质由固态到液态、由液态到气态或由固态到气态的过程，ΔS>0，是熵增加的过程。 b.气体体积增大的反应，熵变通常都是ΔS>0，是熵增加的反应。 c.气体体积减小的反应，熵变通常都是ΔS<0，是熵减小的反应。 （3）熵变与反应方向 ①熵增加有利于反应的自发进行。 ②某些熵减小的反应在一定条件下也能自发进行。 结论：反应的熵变是与反应能否自发进行有关的一个因素，但不是唯一因素。 3.焓变、熵变与反应的方向 在温度、压强一定的条件下，自发反应总是向ΔH－TΔS<0的方向进行。 ΔH－TΔS<0，反应能自发进行； ΔH－TΔS＝0，反应达到平衡状态； ΔH－TΔS>0，反应不能自发进行。 ▉考点03 可逆反应 1.定义 在相同条件下，既能向正反应方向进行，同时又能向逆反应方向进行的反应。 2.表示方法 可逆反应方程式用“”连接，把从左向右进行的反应称为正反应，把从右向左进行的反应称为逆反应。 3.特点 （1）同一条件下，正反应和逆反应同时发生。 （2）反应不能进行到底，反应物不能实现完全转化。 （3）反应体系中，与化学反应有关的各种物质共存于同一反应体系。 （4）反应达到限度时，反应仍在进行，没有停止。 ▉考点04 化学平衡状态 1.化学平衡的建立 （1）化学平衡的建立过程。 （2）化学平衡建立的浓度—时间图像和速率—时间图像。 2.化学平衡状态 当外界条件不变时，可逆反应进行到一定程度，反应物和生成物的浓度不再随时间而发生变化，称之为化学平衡状态。 3.化学平衡状态的特征 4.化学反应达到平衡状态的判断方法 1．直接标志 （1）v正＝v逆 ①同一种物质的生成速率等于消耗速率； ②在化学方程式同一边的不同物质的生成速率和消耗速率之比等于化学计量数之比； ③在化学方程式两边的不同物质的生成(或消耗)速率之比等于化学计量数之比。 （2）各组分的浓度保持一定 ①各组分的浓度不随时间的改变而改变； ②各组分的质量分数、物质的量分数、体积分数不随时间的改变而改变。 2.间接标志——“变量不变” （1）反应体系中的总压强不随时间的改变而变化(适用于反应前后气体分子数不等的反应)。 （2）对于反应混合物中存在有颜色物质的可逆反应，若体系中颜色不再改变，则反应达到平衡状态。 （3）根据平均摩尔质量(即平均相对分子质量)计算公式M＝，若M在反应过程中是一变量，则平均摩尔质量(平均相对分子质量)保持不变，反应达到平衡状态。 （4）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。 ▉考点05 化学平衡常数 1.定义式 对于可逆反应：aA(g)＋bB(g)cC(g)＋dD(g)，在一定温度下，反应达到平衡后，将各物质的物质的量浓度代入表示式K＝，得到的结果是一个定值，称为该反应的化学平衡常数。 2.意义 K值越大，反应进行的程度越大，反应物转化率越大。一般地，K＞105时，认为该反应进行得就基本完全了。 3.影响因素 K只受温度影响，与反应物和生成物的浓度无关。 固体、纯液体、水溶液中水的浓度可视为定值，其浓度不列入平衡常数表达式中。 4.化学平衡常数表达式与化学方程式的书写有关。 若反应方向改变、化学计量数等倍扩大或缩小，化学平衡常数也会改变。 已知两反应的平衡常数分别为K1、K2。 ①若两反应互为逆反应，则K1•K2＝1。 ②若两反应的反应物和生成物相同，反应1的系数是反应2的n倍，则K1＝K。 ③若两反应相加，则总反应的平衡常数K＝K1•K2。 ④若两反应相减，则总反应的平衡常数K＝。 ▉考点06 平衡转化率 1.定义 某一反应物的平衡转化率α等于该物质在反应中已转化的量(如物质的量、物质的量浓度等)与该物质起始总量的比值。 2.表达式 平衡转化率α＝×100% 对于反应aA＋bBcC＋dD，反应物A的平衡转化率为α(A)＝×100%，式中c0(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。 1．（24-25高二上·北京·期中）下列有关化学反应自发性的说法正确的是 A．放热反应一定是自发进行的反应 B．化学反应的熵变与反应的方向无关 C．反应：，常温下一定能自发进行的判据是， D．只有不需要任何条件才能够自动进行的过程才是自发过程 【答案】C 【解析】A．放热反应容易自发进行，但不是所有的放热反应都能自发进行，故A错误； B．反应能否自发进行，取决于=△H-T•△S的差值，当△H-T•△S＜0时，反应能自发进行，可见熵变是影响化学反应方向的因素之一，故B错误； C．该反应生成气体，反应放热，焓变小于0而熵变大于0的反应，△H-T△S＜0，则反应常温下可自发进行，故C正确； D．反应自发进行的判断依据是△H-T△S＜0；自发进行的反应也需要一定条件才可以发生，故D错误； 故选：C。 2．（24-25高二上·广西桂林·阶段练习）下列关于平衡状态的叙述错误的是 A．达到平衡时，正、逆反应速率均为零 B．达到平衡时，反应物和生成物的总质量不再发生变化 C．在给定条件下，达到平衡时可逆反应完成程度达到最大 D．化学平衡是所有可逆反应都存在的一种状态 【答案】A 【解析】A．化学平衡状态是动态平衡，同一物质的正逆反应速率相等，但不为0，故A错误； B．达到平衡时，各物质的正逆反应速率相等，即同一物质的生成量和消耗量相等，所以反应物和生成物的总质量不再发生变化，故B正确； C．在给定条件下，达到平衡状态时可逆反应的反应物转化率最高，即可逆反应完成程度达到最大，故C正确； D．可逆反应均有限度，均存在化学平衡状态，故D正确； 故选：A。 3．（24-25高二上·河南·期中）℃时向2L恒容密闭容器中通入和，发生反应：时反应恰好达平衡，此时测得与的物质的量相等。下列叙述错误的是 A．前的平均反应速率 B．的平衡转化率为10% C．平衡时的体积分数为 D．该温度下平衡常数 【答案】D 【分析】根据已知，列三段式，0.2-x=x，解得x=0.1mol，据此分析； 【解析】A．前的平均反应速率，A正确； B．的平衡转化率为10%，B正确； C．平衡时的体积分数为，C正确； D．该温度下平衡常数，D错误； 故选D。 4．（24-25高二上·广东·期中）在某一密闭容器中，发生反应 该反应的平衡常数表达式为 A． B． C． D． 【答案】C 【解析】化学平衡常数是可逆反应达到平衡状态时各种生成物浓度幂之积与各种反应物浓度幂之积的比。由于H2O是液体物质，浓度不变，可认为是1，则该反应的化学平衡常数表达式为：K=，故合理选项是C。 5．（24-25高二上·北京·期中）下列说法不正确的是 A．水凝结成冰的过程中，体系的 B．发生离子反应的条件之一是生成气体，此过程是一个的过程 C．化学反应自发进行的方向，与反应的和都有关 D．溶于水吸热，说明其溶于水不是自发过程 【答案】D 【解析】A．水凝结成冰的过程中，体系的混乱度减小，即熵变，A正确； B．发生离子反应的条件之一是生成气体，有气体生成时体系的混乱程度增大，，B正确； C．化学反应有向物质内能降低、体系混乱程度增大方向进行的趋势，当时反应能自发进行，C正确； D．溶于水吸热，但溶解过程是混乱度增大的物理过程，能够自发进行，D错误； 故选D。 6．（24-25高二上·河南·期中）熵变和焓变是判断反应能否自发的重要依据。下列反应任意条件下均可自发进行的是 A．  △H＜0 B．  △H＜0 C．  △H＞0 D．  △H＞0 【答案】B 【解析】A．的△H＜0、ΔS＜0，则在低温条件下能自发进行，A不符合题意； B．的△H＜0、ΔS＞0，则在任何条件下都能自发进行，B符合题意； C．的△H＞0、ΔS＞0，则在高温条件下能自发进行，C不符合题意； D．的△H＞0、ΔS＜0，则在任何条件下都不能自发进行，D不符合题意； 故选B。 7．（24-25高二上·北京西城·期中）已知450℃时，反应：的，由此推测在450℃时，反应的化学平衡常数为 A．0.02 B．50 C．100 D．无法确定 【答案】B 【解析】相同温度下，正逆反应的平衡常数互为倒数。450℃时，反应：的，则450℃时，反应的化学平衡常数为，故选B。 8．（24-25高二上·湖南长沙·期中）下列说法不正确的是 A．冰在室温下自动熔化成水。这是熵增的过程 B．非自发反应在外界条件改变是可能会自发进行反应 C．若反应在常温下能自发进行，则该反应的 D．知道了某反应过程有自发性之后，可预测该过程发生反应的快慢 【答案】D 【解析】A．冰熔化成水，物质由固态变为液体，混乱程度增大，属于熵增的过程，A正确； B．非自发反应在外界条件改变时可能会自发进行反应‌，比如在通电的情况下，水可以生成H2和O2，B正确； C．该反应属于熵减过程，△S＜0，依据ΔG=ΔH-TΔS <0，该反应自发进行，则ΔH<0，C正确； D．知道了某过程有自发性之后，不可预测反应过程发生的快慢，反应是否自发与反应速率无关，D错误； 答案选D。 9．（24-25高二上·浙江台州·期中）下列属于化学反应且且的是 A． B． C．浓硫酸稀释 D． 【答案】B 【分析】常见的放热反应包括：燃烧反应；酸碱中和反应；活泼金属与水或酸的反应；大多数化合反应；铝热反应； 常见的吸热反应包括：大多数分解反应；以碳、氢气、一氧化碳为还原剂的氧化还原反应；碱与铵盐的反应； 熵是描述混乱度的物理量，熵值增大，混乱度增大，一般同一物质，气态的熵值大于液体，液体的熵值大于固体，据此作答。 【解析】A．气态水变为液态水，是物质的状态发生变化，不是化学反应，故A不符合题意； B．氨气的氧化反应为放热反应，即，且该反应为气体分子数增多的反应，因此为熵增，即，故B符合题意； C．浓硫酸溶于水是放热过程，并非是发生了化学反应，故C不符合题意； D．二氧化硫的氧化反应为放热反应，即，但该反应为气体分子数减小的反应，因此为熵减，即，故D不符合题意； 故答案选B。 10．（24-25高二上·天津和平·期中）一定温度下，在容积恒定的密闭容器中进行反应。，下列叙述能表明该反应已达到平衡状态的是 ①混合气体的密度不变        ②容器内气体的压强不变 ③混合气体的总物质的量不变    ④B的物质的量浓度不变 ⑤        ⑥ A．②⑤⑥ B．①④⑤ C．②④⑤⑥ D．只有④ 【答案】B 【解析】①混合气的密度等于混合气的总质量除以容器体积，A是固体，所以混合气的总质量是一个变量，容器体积是定值，所以混合气密度在未平衡前一直在变化，当密度不变时，反应达到平衡状态，①符合题意； ②该反应是反应前后气体系数之和相等的反应，在温度和容积一定时，压强和气体的总物质的量成正比，所以容器内气体的压强一直不变，则压强不变不能判断该反应是否平衡，②不符合题意； ③该反应的混合气的总物质的量一直不变，故不能用总的物质的量不变判断是否平衡，③不符合题意； ④B的物质的量浓度不再变化说明达到了平衡状态，④符合题意； ⑤用C表示的正反应速率等于用D表示的逆反应速率，说明正逆反应速率相等，反应达到了平衡状态，⑤符合题意； ⑥当各物质浓度不发生变化，反应达到平衡，⑤不符合题意； 故①④⑤都是平衡状态的标志； 故答案为：B。 11．（24-25高二上·福建福州·期中）一定条件下，将和混合于恒容的密闭容器中，发生反应：3X(g)+Y(g) ⇌Z(s)+4W(g)。末该反应达到平衡，生成W的物质的量随时间的变化情况如图所示。下列判断正确的是 A．当混合气体的平均摩尔质量保持不变，该反应达到平衡状态 B．用Z表示的反应速率为0.05mol·L-1·min-1 C．从到过程中，体系压强不断增大 D．反应过程中X和Y的转化率之比为3∶1 【答案】A 【解析】A．反应中的生成物Z为固体，根据质量守恒定律可知，随反应的进行，气体的总质量将减小，由反应方程式可知，随反应进行气体物质的量不变，因此混合气体的平均摩尔质量会减小，当混合气体的平均摩尔质量不再改变时，该反应达到平衡状态，故A项正确； B．Z为固体，因此无法用Z表示化学反应速率，故B项错误； C．由图可知，从到过程中，反应正向进行，根据方程式可知，随反应的进行，容器内气体的分子数不变，即总物质的量不变，根据同温同容时，气体的压强之比等于气体的物质的量之比可知，从到过程中，气体的压强将不变，故C项错误； D．反应过程中，因此反应过程中X和Y的转化率之比为==1：1，故D项错误； 故答案选A。 12．（24-25高二上·江西·期中）常温下，向2L的恒容密闭容器中充入1molX和2molY，发生反应：，时测得容器中X、Z物质的量浓度相同，Y的转化率为20%，下列说法错误的是 A． B．前5min的平均反应速率 C．5min时X的体积分数为25% D．反应达平衡时 【答案】B 【分析】向2L的恒容密闭容器中充入1molX和2molY，发生反应：X(g)+2Y(g)⇌nZ(g)，5min时测得容器中X、Z物质的量浓度相同，Y的转化率为20%，说明Y转化了0.4mol，剩余1.6mol，根据系数关系可知，X转化了0.2mol，则X剩余0.8mol，此时X浓度为0.4mol/L，则Z浓度为0.4mol/L，Z的物质的量为0.8mol，即转化的Z的物质的量为0.8mol，根据系数关系，得出n=4，据此分析答题。 【解析】A．由分析可得，n=4，A正确； B．前5min的平均反应速率v(X)==0.02mol⋅L-1⋅min-1，B错误； C．5min时X的体积分数为=25%，C正确； D．反应达平衡时，正逆反应速率相等，则2v正(X)=v逆(Y)，D正确； 故答案选B。 13．（24-25高二上·广东广州·期中）将一定量纯净的氨基甲酸铵置于密闭真空容器中(假设容器体积不变，固体试样体积忽略不计)，在恒定温度下使其达到分解平衡：。能判断该反应已经达到化学平衡状态的是 ①     ②密闭容器中总压强不变 ③密闭容器中混合气体的密度不变 ④密闭容器中混合气体的平均相对分子质量不变，且等于26 ⑤密闭容器中混合气体的总物质的量不变 ⑥密闭容器中的体积分数不变 ⑦固体的质量不变 A．②③④⑤⑦ B．②③⑤⑦ C．②③⑤⑥⑦ D．②③④⑤⑥⑦ 【答案】B 【解析】①v(NH3)正=2v(CO2)逆才能满足正逆反应速率相等，故不能说明反应达到平衡状态，故不符合题意； ②正反应气体分子数增大，当密闭容器中总压强不变时反应达到平衡状态，故符合题意； ③密度是混合气的质量和容器容积的比值，在反应过程中容积始终是不变的，但是气体的质量是变化的，所以当密闭容器中混合气体的密度不变时反应达到平衡状态，故符合题意； ④由于体系中只有两种气体，且氨气和二氧化碳的体积之比始终满足2：1，所以密闭容器中混合气体的平均相对分子质量始终不变，为=26，不能说明反应达到平衡状态，故不符合题意； ⑤正反应气体的分子数增大，当密闭容器混合气体的总物质的量不变时反应达到平衡状态，故符合题意； ⑥由于体系中只有两种气体，且氨气和二氧化碳的体积之比始终满足2：1，所以密闭容器中的体积分数始终不变，不能说明反应达到平衡状态，故不符合题意； ⑦由于反应物是固体，所以混合气体总质量不变时反应达到平衡状态，故符合题意； 答案选B。 14．（24-25高二上·浙江·期中）汽车尾气中的、会对大气造成严重污染，利用催化技术可将和转化为和，发生反应   （1）该反应在 (填“高温”或“低温”或“任何温度”)能自发进行。 （2）为探究温度和催化剂的比表面积对化学反应速率的影响规律，某研究小组设计了如表三组实验。 实验编号 T(℃) 初始浓度() 初始浓度() 催化剂的比表面积 I 200 82 Ⅱ   200 b 124 Ⅲ 300 a 82 实验I、Ⅱ探究 的改变对化学反应速率的影响，其中a= 。 （3）测得不同时间的浓度如下表： 时间/s 0 6 12 …… 5.00 3.00 1.40 …… 用的浓度变化表示的平均反应速率为 （4）在恒容密闭容器中充入一定量的和，发生反应 ①当改变下列条件时，反应速率会增加的是 。 A．升高温度        B．充入惰性气体        C．加入CaO固体        D．再通入 ②下列能说明该反应达到平衡状态的是 。 A．容器内气体密度不再变化 B．的浓度不再改变 C．相同时间内，反应生成同时生成 D．、、、的浓度之比为 【答案】（1）低温 （2）催化剂的比表面积 （3） （4）AD BC 【解析】（1）根据反应：  ，正反应为气体分子数减小的反应，即，根据复合判据，当时反应能自发进行，故该反应在低温能自发进行； （2）由表格数据可知，实验Ⅰ、Ⅱ温度相同，催化剂的比表面积不同，则实验I、Ⅱ探究催化剂的比表面积的改变对化学反应速率的影响；实验Ⅰ、Ⅲ催化剂的比表面积相同，温度不同，则实验Ⅰ、Ⅲ探究温度的改变对化学反应速率的影响，应控制反应物的初始浓度相同，所以a=； （3）化学反应速率之比等于其化学计量系数之比，故用的浓度变化表示的平均反应速率为； （4）①A．升高温度，活化分子百分数增加，有效碰撞次数增多，反应速率增加，A符合题意； B．充入惰性气体Ar，各反应组分的浓度不变，反应速率不变，B不符合题意； C．加入CaO固体，各反应组分的浓度不变，反应速率不变，C不符合题意； D．再通入，体系中反应物NO的浓度增大，反应速率增加，D符合题意； 故选AD； ②A．混合气体的质量和容器体积均不变，混合气体的密度始终不变，则容器内气体密度不再变化，不能说明该反应达到平衡状态，A不符合题意； B．在恒容密闭容器中充入一定量的和，随着反应的进行，N2的浓度不断变化，则的浓度不再改变，能说明该反应达到平衡状态，B符合题意； C．相同时间内，反应生成为逆反应，同时生成为正反应，且正、逆反应速率之比等于化学计量数之比，换算成同一物质有，能说明该反应达到平衡状态，C符合题意； D．、、、的浓度之比为，这只是反应可能的一种状态，不能说明此时各物质浓度不再变化，则不能说明该反应达到平衡状态，D不符合题意； 故选BC。 15．（24-25高二上·四川广安·期中）下，往的恒容密闭容器中充入和，发生反应，后，反应达到平衡，此时混合气体中的物质的量分数为。 回答下列问题： （1）反应达到平衡时， ，的平衡转化率为 。 （2）内， 。 （3）反应达到平衡后，混合气体的总压强与起始时混合气体的总压强之比为 。 （4）该温度下，反应的平衡常数为 。 （5）对于反应，下列说法正确的是_______(填标号)。 A．每消耗同时断裂碳氢键，则该反应达到平衡 B．每消耗，同时转移电子 C．反应进行到某时刻时，与的物质的量之和可能为 D．不管反应进行到何种程度，该恒容密闭容器中的恒为 （6）该反应达到平衡后，再向密闭容器中充入物质的量均为的和，此时 (填“>”、“<”或“=”)，判断的理由为 。 【答案】（1）0.02 （2） （3）4：5 （4）20 （5）AD （6）= 此时Qc=，反应仍处于平衡状态，= 【解析】（1）根据已知条件列三段式： 此时混合气体中的物质的量分数==； 解得x=0.1，反应达到平衡时，；的平衡转化率=； （2）内，； （3）反应达到平衡后，混合气体的总压强与起始时混合气体的总压强之比等于反应前后气体的总物质的量之比，即； （4）该温度下平衡常数K=； （5）A．每消耗lmolCO的同时断裂4mol碳氢键，则说明正逆反应速率相等，该反应达到平衡，正确； B．没有标况，不能计算其物质的量，错误； C．若一氧化碳和氢气完全反应，则剩余氢气0.2mol、生成甲烷0.2mol，此时H2与CH4的物质的量之和0.4mol，由于反应为可逆反应，故H2与CH4的物质的量之和不可能为0.36mol，错误； D．根据元素守恒可知，不管反应进行到何种程度，该恒容密闭容器中的n(C)：n(H)：n(O)恒为0.2:1.6:0.2=1：8：1，正确； 故选AD； （6）该反应达到平衡后，再向密闭容器中充入物质的量均为0.1mol的CO和CH4，则，平衡不移动，正逆反应速率相等。 16．（24-25高二上·上海·期中）将与置于一恒容绝热密闭容器中发生反应 ，改变原料气配比进行多组实验，测得的平衡转化率部分实验结果如图所示。 回答下列问题： （1）下列说法能表示化学反应达到平衡状态的是_______。 A．气体的平均摩尔质量不变 B． C．气体的压强保持不变 D．保持不变 （2）计算C点的转化率为 ，B点时的化学平衡常数 。 【答案】（1）CD （2）60% 1 【解析】（1）A. 反应前后气体总质量不变、总物质的量不变，平均摩尔质量是恒量，气体的平均摩尔质量不变，反应不一定平衡，故不选A；     B. ，不能判断正逆反应速率是否相等，反应不一定平衡，故不选B； C. 反应前后气体总物质的量不变，恒容绝热密闭容器中发生反应，温度是变量，所以压强是变量，气体的压强保持不变，反应一定达到平衡状态，故选C；     D. ，恒容绝热密闭容器中发生反应，温度是变量，所以K是变量，K保持不变，则反应一定达到平衡状态，选D； 选CD。 （2）C点=1.5，NO2的平衡转化率为40%， 的转化率为； B点=1，NO2的平衡转化率为50%， B点时的化学平衡常数。 17．（24-25高二上·福建福州·期中）化石燃料的综合利用既能减少污染，又能提高资源利用率。其常用的方法包括煤的气化、液化以及转化为有机产品等。 （1）利用反应C(s)+H2O(g)⇌CO(g)+H2(g)  ∆H =+131 kJ·mol -1可将煤气化。向某恒容密闭容器中充入1molC和1 mol H2O(g)。 ①该反应能在 (填“高温”、“低温”或“任何温度”)下自发。 ②T℃时，能判断反应已达到平衡状态的是 (填标号)。 A．混合气体的密度保持不变     　　B．CO的体积分数保持不变 C．υ消耗(H2O)=υ生成(H2)           　　D．CO、H2的物质的量之比不再改变 （2）利用反应CO2(g)+3H2 (g)⇌CH3OH(g)+H2O(g)合成甲醇。向2L恒容密闭容器中充入1 mol CO2和3 mol H2，在不同催化剂下，相同时间内测得CO2的转化率随温度的变化如下图所示。 ①催化效果最佳的是催化剂 (填“I”、“Ⅱ”或“Ⅲ”)。 ②时，平衡常数K= (保留三位有效数字)。 （3）利用反应CO(g)+2H2(g)⇌CH3OH(g)合成甲醇。在容积为1L的密闭容器中，充入1 mol CO和2 mol H2，测得CO和CH3OH的浓度随时间变化如图。 ①从4min到9min，υ(CO)= mol·L-1·min-1。 ②平衡时H2的转化率为 。 ③平衡时混合气体中CH3OH(g)的体积分数是 。 【答案】（1）高温 AB （2）Ⅰ 2.08 （3）0.05 75% 50% 【解析】（1）①反应C(s)+H2O(g)⇌CO(g)+H2(g)的∆H>0，∆S>0，由∆G=∆H-T∆S<0，反应能自发进行可知，该反应能在高温下自发进行；②A．反应有固体参加，故气体质量在平衡前为变量，体积不变，故气体的密度在平衡前为变量，即密度不再改变证明达到平衡，A符合题意；B．CO的体积分数在平衡前为变量，故CO的体积分数保持不变证明达到平衡，B符合题意；C．υ消耗(H2O)和υ生成(H2)均为正反应速率，υ消耗(H2O)=υ生成(H2)不能证明达到平衡，C不符合题意；D．反应过程中CO、H2的物质的量之比始终不变，不能证明平衡，D不符合题意；故答案选AB； （2）①由图象知，在T1-T4温度范围内，相同温度和时间，催化剂Ⅰ的CO2转化率最高，催化剂效果最佳的反应是催化剂Ⅰ；②T5时，向2L恒容密闭容器中充入1 mol CO2和3 mol H2，CO2转化率为60%，即平衡时，消耗CO2为0.6mol，剩余的CO2为0.4mol，由反应方程式可知，消耗 H2为1.8mol，剩余的H2为1.2mol，生成CH3OH和H2O(g)各0.6mol，即平衡时， c(CO2)=0.2mol/L，c( H2)=0.6mol/L，c(CH3OH)=0.3mol/L，c(H2O)=0.3mol/L，平衡常数K=； （3）①从4min到9min，υ(CO)=；②由图可知，平衡时CO转化了0.75mol/L，容器体积为1L，故CO转化了0.75mol，由数量关系CO~2H2可知，H2转化了1.5mol，H2的转化率为；③由图可知，平衡时CO浓度为0.25mol/L，CH3OH浓度为0.75mol/L，即平衡时平衡时CO物质的量为0.25mol，CH3OH物质的量为0.75mol，H2转化了1.5mol，平衡时的物质的量为0.5mol，混合气体中CH3OH(g)的体积分数是。 ( 17 )原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有 学科网（北京）股份有限公司 $$ 专题04 化学反应的方向与限度 考点01 自发过程和自发反应 考点02 化学反应进行方向的判据 考点03 可逆反应 考点04 化学平衡状态 考点05 化学平衡常数 考点06 平衡转化率 ▉考点01 自发过程和自发反应 1．自发过程 （1）含义：在一定条件下，不用借助外力就可以自发进行的过程。 （2）特点 ①能量角度：体系趋向于从高能状态转变为低能状态(体系对外部做功或者释放热量)。 ②混乱度角度：在密闭条件下，体系有从有序自发转变为无序的倾向。 2．自发反应 （1）定义：在一定温度和压强下，无需外界帮助就能自动进行的化学反应。 （2）自发反应的特征。 ①具有方向性，即反应的某个方向在一定条件下是自发的，则其逆反应在该条件下肯定不自发。 ②体系趋向于从高能量状态转变为低能量状态。 ③体系趋向于从有序体系转变为无序体系。 ▉考点02 化学反应进行方向的判据 1.化学反应的自发性与反应焓变的关系 （1）放热反应：绝大多数都能自发进行，且反应放出的热量越多，体系能量降低得越多，反应越完全。 （2）吸热反应：有些也能自发进行。 结论：反应的焓变是影响化学反应能否自发进行的因素之一。 2.反应熵变与反应方向 （1）熵 ①定义：衡量一个体系混乱度的物理量，其符号为S。 ②特点：混乱度越大，体系越无序，体系的熵值就越大。 ③熵的比较 a.同一物质：S(高温)>S(低温)；S(g)>S(l)>S(s)。 b.相同条件下的不同物质：分子结构越复杂，熵值越大。 c.S(混合物)>S(纯净物)。 （2）熵变 ①定义：反应前后体系熵值的变化，记为ΔS。 ②计算式：ΔS＝S(生成物)－S(反应物)。 ③熵增或熵减的判断 a.物质由固态到液态、由液态到气态或由固态到气态的过程，ΔS>0，是熵增加的过程。 b.气体体积增大的反应，熵变通常都是ΔS>0，是熵增加的反应。 c.气体体积减小的反应，熵变通常都是ΔS<0，是熵减小的反应。 （3）熵变与反应方向 ①熵增加有利于反应的自发进行。 ②某些熵减小的反应在一定条件下也能自发进行。 结论：反应的熵变是与反应能否自发进行有关的一个因素，但不是唯一因素。 3.焓变、熵变与反应的方向 在温度、压强一定的条件下，自发反应总是向ΔH－TΔS<0的方向进行。 ΔH－TΔS<0，反应能自发进行； ΔH－TΔS＝0，反应达到平衡状态； ΔH－TΔS>0，反应不能自发进行。 ▉考点03 可逆反应 1.定义 在相同条件下，既能向正反应方向进行，同时又能向逆反应方向进行的反应。 2.表示方法 可逆反应方程式用“”连接，把从左向右进行的反应称为正反应，把从右向左进行的反应称为逆反应。 3.特点 （1）同一条件下，正反应和逆反应同时发生。 （2）反应不能进行到底，反应物不能实现完全转化。 （3）反应体系中，与化学反应有关的各种物质共存于同一反应体系。 （4）反应达到限度时，反应仍在进行，没有停止。 ▉考点04 化学平衡状态 1.化学平衡的建立 （1）化学平衡的建立过程。 （2）化学平衡建立的浓度—时间图像和速率—时间图像。 2.化学平衡状态 当外界条件不变时，可逆反应进行到一定程度，反应物和生成物的浓度不再随时间而发生变化，称之为化学平衡状态。 3.化学平衡状态的特征 4.化学反应达到平衡状态的判断方法 1．直接标志 （1）v正＝v逆 ①同一种物质的生成速率等于消耗速率； ②在化学方程式同一边的不同物质的生成速率和消耗速率之比等于化学计量数之比； ③在化学方程式两边的不同物质的生成(或消耗)速率之比等于化学计量数之比。 （2）各组分的浓度保持一定 ①各组分的浓度不随时间的改变而改变； ②各组分的质量分数、物质的量分数、体积分数不随时间的改变而改变。 2.间接标志——“变量不变” （1）反应体系中的总压强不随时间的改变而变化(适用于反应前后气体分子数不等的反应)。 （2）对于反应混合物中存在有颜色物质的可逆反应，若体系中颜色不再改变，则反应达到平衡状态。 （3）根据平均摩尔质量(即平均相对分子质量)计算公式M＝，若M在反应过程中是一变量，则平均摩尔质量(平均相对分子质量)保持不变，反应达到平衡状态。 （4）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。 ▉考点05 化学平衡常数 1.定义式 对于可逆反应：aA(g)＋bB(g)cC(g)＋dD(g)，在一定温度下，反应达到平衡后，将各物质的物质的量浓度代入表示式K＝，得到的结果是一个定值，称为该反应的化学平衡常数。 2.意义 K值越大，反应进行的程度越大，反应物转化率越大。一般地，K＞105时，认为该反应进行得就基本完全了。 3.影响因素 K只受温度影响，与反应物和生成物的浓度无关。 固体、纯液体、水溶液中水的浓度可视为定值，其浓度不列入平衡常数表达式中。 4.化学平衡常数表达式与化学方程式的书写有关。 若反应方向改变、化学计量数等倍扩大或缩小，化学平衡常数也会改变。 已知两反应的平衡常数分别为K1、K2。 ①若两反应互为逆反应，则K1•K2＝1。 ②若两反应的反应物和生成物相同，反应1的系数是反应2的n倍，则K1＝K。 ③若两反应相加，则总反应的平衡常数K＝K1•K2。 ④若两反应相减，则总反应的平衡常数K＝。 ▉考点06 平衡转化率 1.定义 某一反应物的平衡转化率α等于该物质在反应中已转化的量(如物质的量、物质的量浓度等)与该物质起始总量的比值。 2.表达式 平衡转化率α＝×100% 对于反应aA＋bBcC＋dD，反应物A的平衡转化率为α(A)＝×100%，式中c0(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。 1．（24-25高二上·北京·期中）下列有关化学反应自发性的说法正确的是 A．放热反应一定是自发进行的反应 B．化学反应的熵变与反应的方向无关 C．反应：，常温下一定能自发进行的判据是， D．只有不需要任何条件才能够自动进行的过程才是自发过程 2．（24-25高二上·广西桂林·阶段练习）下列关于平衡状态的叙述错误的是 A．达到平衡时，正、逆反应速率均为零 B．达到平衡时，反应物和生成物的总质量不再发生变化 C．在给定条件下，达到平衡时可逆反应完成程度达到最大 D．化学平衡是所有可逆反应都存在的一种状态 3．（24-25高二上·河南·期中）℃时向2L恒容密闭容器中通入和，发生反应：时反应恰好达平衡，此时测得与的物质的量相等。下列叙述错误的是 A．前的平均反应速率 B．的平衡转化率为10% C．平衡时的体积分数为 D．该温度下平衡常数 4．（24-25高二上·广东·期中）在某一密闭容器中，发生反应 该反应的平衡常数表达式为 A． B． C． D． 5．（24-25高二上·北京·期中）下列说法不正确的是 A．水凝结成冰的过程中，体系的 B．发生离子反应的条件之一是生成气体，此过程是一个的过程 C．化学反应自发进行的方向，与反应的和都有关 D．溶于水吸热，说明其溶于水不是自发过程 6．（24-25高二上·河南·期中）熵变和焓变是判断反应能否自发的重要依据。下列反应任意条件下均可自发进行的是 A．  △H＜0 B．  △H＜0 C．  △H＞0 D．  △H＞0 7．（24-25高二上·北京西城·期中）已知450℃时，反应：的，由此推测在450℃时，反应的化学平衡常数为 A．0.02 B．50 C．100 D．无法确定 8．（24-25高二上·湖南长沙·期中）下列说法不正确的是 A．冰在室温下自动熔化成水。这是熵增的过程 B．非自发反应在外界条件改变是可能会自发进行反应 C．若反应在常温下能自发进行，则该反应的 D．知道了某反应过程有自发性之后，可预测该过程发生反应的快慢 9．（24-25高二上·浙江台州·期中）下列属于化学反应且且的是 A． B． C．浓硫酸稀释 D． 10．（24-25高二上·天津和平·期中）一定温度下，在容积恒定的密闭容器中进行反应。，下列叙述能表明该反应已达到平衡状态的是 ①混合气体的密度不变        ②容器内气体的压强不变 ③混合气体的总物质的量不变    ④B的物质的量浓度不变 ⑤        ⑥ A．②⑤⑥ B．①④⑤ C．②④⑤⑥ D．只有④ 11．（24-25高二上·福建福州·期中）一定条件下，将和混合于恒容的密闭容器中，发生反应：3X(g)+Y(g) ⇌Z(s)+4W(g)。末该反应达到平衡，生成W的物质的量随时间的变化情况如图所示。下列判断正确的是 A．当混合气体的平均摩尔质量保持不变，该反应达到平衡状态 B．用Z表示的反应速率为0.05mol·L-1·min-1 C．从到过程中，体系压强不断增大 D．反应过程中X和Y的转化率之比为3∶1 12．（24-25高二上·江西·期中）常温下，向2L的恒容密闭容器中充入1molX和2molY，发生反应：，时测得容器中X、Z物质的量浓度相同，Y的转化率为20%，下列说法错误的是 A． B．前5min的平均反应速率 C．5min时X的体积分数为25% D．反应达平衡时 13．（24-25高二上·广东广州·期中）将一定量纯净的氨基甲酸铵置于密闭真空容器中(假设容器体积不变，固体试样体积忽略不计)，在恒定温度下使其达到分解平衡：。能判断该反应已经达到化学平衡状态的是 ①     ②密闭容器中总压强不变 ③密闭容器中混合气体的密度不变 ④密闭容器中混合气体的平均相对分子质量不变，且等于26 ⑤密闭容器中混合气体的总物质的量不变 ⑥密闭容器中的体积分数不变 ⑦固体的质量不变 A．②③④⑤⑦ B．②③⑤⑦ C．②③⑤⑥⑦ D．②③④⑤⑥⑦ 14．（24-25高二上·浙江·期中）汽车尾气中的、会对大气造成严重污染，利用催化技术可将和转化为和，发生反应   （1）该反应在 (填“高温”或“低温”或“任何温度”)能自发进行。 （2）为探究温度和催化剂的比表面积对化学反应速率的影响规律，某研究小组设计了如表三组实验。 实验编号 T(℃) 初始浓度() 初始浓度() 催化剂的比表面积 I 200 82 Ⅱ   200 b 124 Ⅲ 300 a 82 实验I、Ⅱ探究 的改变对化学反应速率的影响，其中a= 。 （3）测得不同时间的浓度如下表： 时间/s 0 6 12 …… 5.00 3.00 1.40 …… 用的浓度变化表示的平均反应速率为 （4）在恒容密闭容器中充入一定量的和，发生反应 ①当改变下列条件时，反应速率会增加的是 。 A．升高温度        B．充入惰性气体        C．加入CaO固体        D．再通入 ②下列能说明该反应达到平衡状态的是 。 A．容器内气体密度不再变化 B．的浓度不再改变 C．相同时间内，反应生成同时生成 D．、、、的浓度之比为 15．（24-25高二上·四川广安·期中）下，往的恒容密闭容器中充入和，发生反应，后，反应达到平衡，此时混合气体中的物质的量分数为。 回答下列问题： （1）反应达到平衡时， ，的平衡转化率为 。 （2）内， 。 （3）反应达到平衡后，混合气体的总压强与起始时混合气体的总压强之比为 。 （4）该温度下，反应的平衡常数为 。 （5）对于反应，下列说法正确的是_______(填标号)。 A．每消耗同时断裂碳氢键，则该反应达到平衡 B．每消耗，同时转移电子 C．反应进行到某时刻时，与的物质的量之和可能为 D．不管反应进行到何种程度，该恒容密闭容器中的恒为 （6）该反应达到平衡后，再向密闭容器中充入物质的量均为的和，此时 (填“>”、“<”或“=”)，判断的理由为 。 16．（24-25高二上·上海·期中）将与置于一恒容绝热密闭容器中发生反应 ，改变原料气配比进行多组实验，测得的平衡转化率部分实验结果如图所示。 回答下列问题： （1）下列说法能表示化学反应达到平衡状态的是_______。 A．气体的平均摩尔质量不变 B． C．气体的压强保持不变 D．保持不变 （2）计算C点的转化率为 ，B点时的化学平衡常数 。 17．（24-25高二上·福建福州·期中）化石燃料的综合利用既能减少污染，又能提高资源利用率。其常用的方法包括煤的气化、液化以及转化为有机产品等。 （1）利用反应C(s)+H2O(g)⇌CO(g)+H2(g)  ∆H =+131 kJ·mol -1可将煤气化。向某恒容密闭容器中充入1molC和1 mol H2O(g)。 ①该反应能在 (填“高温”、“低温”或“任何温度”)下自发。 ②T℃时，能判断反应已达到平衡状态的是 (填标号)。 A．混合气体的密度保持不变     　　B．CO的体积分数保持不变 C．υ消耗(H2O)=υ生成(H2)           　　D．CO、H2的物质的量之比不再改变 （2）利用反应CO2(g)+3H2 (g)⇌CH3OH(g)+H2O(g)合成甲醇。向2L恒容密闭容器中充入1 mol CO2和3 mol H2，在不同催化剂下，相同时间内测得CO2的转化率随温度的变化如下图所示。 ①催化效果最佳的是催化剂 (填“I”、“Ⅱ”或“Ⅲ”)。 ②时，平衡常数K= (保留三位有效数字)。 （3）利用反应CO(g)+2H2(g)⇌CH3OH(g)合成甲醇。在容积为1L的密闭容器中，充入1 mol CO和2 mol H2，测得CO和CH3OH的浓度随时间变化如图。 ①从4min到9min，υ(CO)= mol·L-1·min-1。 ②平衡时H2的转化率为 。 ③平衡时混合气体中CH3OH(g)的体积分数是 。 ( 17 )原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有 学科网（北京）股份有限公司 $$