2.2 化学反应的方向与限度（举一反三题型专练，江苏专用）化学苏教版选择性必修1

函学科网 www.zxxk.com 第二单元 化学反应的方向与限度（题型 题型01自发过程和自发反应 解题必备 不能自动进行 Cl2+2KBr===2KCl+Br2 CH2==CH2+Br2-->CH2Br-CH2Br 方向性 正反应无法 典例精析 【典例1】A 举一反三 【变式1-1】D 【变式1-2】C 【变式1-3】D 题型02化学反应的方向 解题必备 > E 典例精析 【典例2】B E举一反三 【变式2-1】B 【变式2-2】C 【变式2-3】D 题型03 可逆反应 解题必备 相同 正反应 逆反应 同存于 三典例精析 【典例3】C 举一反三 1/4 让教与学更高效 突破举一反三) 不能自动进行 自动进行 函学科网 【变式3-1】B 【变式3-2】A 【变式33】D 解题必备 相等 保持恒定 限度 典例精析 【典例4】A E 举一反三 【变式41】C 【变式42】D 【变式43】C 解题必备 是 不一定是 不一定 典例精析 【典例5】A 上举一反目 【变式51】D 【变式52】B 【变式5-3】D 解题必备 温度 K 程度 三典例精析 【典例6】C 举一反三 www.zxxk com 让教与学更高效 题型04化学平衡状态 可逆相等动态停止 题型05化学平衡状态的判断 是不一定不一定 题型06化学平衡常数及影响因素 主要因素温度减小增大 214 函学科网 www.zxxk com 让教与学更高效 【变式61】A 【变式62】C 【变式63】D 题型07平衡常数和平衡转化率的相关计算 解题必备 物质的量变化量 化学计量数 典例精析 【典例7】D 举一反三 【变式-1】B 【变式7-2】C 【变式7-3】D 题型08化学平衡常数的应用 解题必备 吸热放热 典例精析 【典例8】C 举一反三 【变式81】B 【变式82】C 【变式83】(1) 0.25mol-L.min 不 1 (2) c2(NH)c(CO,) 增大 (3) 阴 2N0+C02+18H+16e=C0(WH2)2+7H20 题型09压强平衡常数和速率常数 解题必备 k正c(A)·c(B) k造c(C) 3/4 可学科网 典例精析 【典例9】D 举一反三 【变式91】D 【变式92】C 【变式93】D www zxxk.com 让教与学更高效 4/4 第二单元 化学反应的方向与限度（题型突破·举一反三） 题型01 自发过程和自发反应 题型02 化学反应的方向 题型03 可逆反应 题型04 化学平衡状态 题型05 化学平衡状态的判断 题型06 化学平衡常数及影响因素 题型07 平衡常数和平衡转化率的相关计算 题型08 化学平衡常数的应用 题型09 压强平衡常数和速率常数 ▌题型01 自发过程和自发反应 1．自发过程 (1)定义：在一定条件下，不用借助于外力就可以自发进行的过程。 (2)判断下列反应在室温下能否自动进行，如能自动进行，请写出相应的化学方程式。 ①水分解成氢气和氧气的反应：不能自动进行。 ②氯气与溴化钾溶液的反应：Cl2＋2KBr===2KCl＋Br2。 ③乙烯与溴单质的四氯化碳溶液的反应：CH2==CH2＋Br2―→CH2Br—CH2Br。 ④氮气和氧气生成一氧化氮的反应：不能自动进行。 (3)生活中的自发过程 ①花香四溢；②酒香扩散(酒香不怕巷子深)；③食盐在水中溶解； ④石头在水中会自动沉底；⑤墨汁在水中扩散等。 2．自发反应 (1)概念：在一定条件下能自动进行的反应，我们称之为自发反应。一定条件指温度、光照、催化剂、压强等条件。 (2)特点：具有方向性，即许多化学反应的正反应能自动进行，而其逆反应无法自动进行。 【典例1】下列说法正确的是 A．冰在室温下自动融化成水，这是熵增的过程 B．放热反应都能自发进行 C．蔗糖在水中的溶解是熵减的过程 D．反应在室温下可自发进行，则该反应的 【答案】A 【解析】A．冰为固态时水分子排列有序，融化成液态水时，分子混乱度增大，熵值升高，属于熵增过程，A正确；B．反应自发进行的复合判据为，放热反应仅满足，若反应为熵减反应，高温下可能出现，无法自发进行，B错误；C．蔗糖固体溶解于水时，由有序的晶体结构变为分散在溶液中的自由移动分子，体系混乱度增大，属于熵增过程，C错误；D．该反应反应物为3mol气态物质，生成物为液态水，后气体分子数减少，体系混乱度降低，因此，反应能自发进行是因为，D错误；故选A。 【变式1-1】下列过程属于非自发反应的是 A．氢气在氧气中燃烧 B．钢铁在空气中生锈 C．氧化钙跟水反应生成消石灰 D．电解水生成氢气和氧气 【答案】D 【解析】A．氢气在氧气中燃烧，虽然需要点燃或加热，但反应一旦发生，就能自发地进行下去，化学上把这一类反应称为自发反应，A不符合题意；B．钢铁在空气中生锈在常温时就能自发地进行，B不符合题意；C．氧化钙跟水反应生成消石灰在常温时就能自发地进行，C不符合题意；D．电解水生成氢气和氧气的反应，不能自发地进行，反应发生后，还需要持续地通电。一旦停止通电，反应立即停止下来。发生这类反应，需要某种“外力”的推动，化学上把这一类反应称为非自发反应。D符合题意；故答案选D。 【变式1-2】下列有关化学反应的说法正确的是 A．凡是熵增加的反应都可以自发进行 B．自发进行的反应一定速率快、限度大 C．在一定条件下，非自发进行的反应也可能进行 D．非自发进行的反应一定不能发生 【答案】C 【解析】A．反应自发进行的复合判据为，仅熵增加（）时，若反应为吸热反应（）且温度较低，可能满足，反应无法自发进行，A错误；B．反应自发性属于热力学性质，仅判断反应进行的方向，与反应速率、反应限度无必然关联，例如常温下氢气和氧气化合生成水的反应为自发反应，但反应速率极慢，B错误；C．非自发进行的反应是指给定条件下，改变外界条件（如升高温度、外界对体系做功等）使时，反应即可发生，例如常温下电解水可以生成氢气和氧气，C正确；D．非自发进行的反应在改变条件、外界提供能量的情况下可以发生，并非绝对不能发生，D错误； 故选C。 【变式1-3】下列不属于自发过程的是 A．水从高处往低处流 B．冰在常温下融化 C．铁在潮湿空气中生锈 D．石灰石转化为生石灰 A．A B．B C．C D．D 【答案】D 【解析】A．水从高处往低处流是势能降低的过程，无需外界做功即可自发进行，A不符合题意；B．冰在常温下融化是熵增的吸热过程，常温下，可自发进行，B不符合题意；C．铁在潮湿空气中生锈是放热的氧化还原反应，，可自发进行，C不符合题意；D．石灰石（）分解为生石灰（）和的反应是吸热、熵增反应，常温下，无法自发进行，需要高温条件，D符合题意；故选D。 ▌题型02 化学反应的方向 1.化学反应方向的判断 (1)焓变和熵变都与反应自发性有关，又都不能独立地作为反应自发性的判据，要判断反应进行的方向，必须综合考虑体系的焓变和熵变。 (2)可以利用以下公式进行判断，ΔH－TΔS。 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。 2.温度对化学反应方向的影响 当焓变和熵变的作用相反且相差不大时，温度有可能对反应的方向起决定性的作用，温度与反应方向的关系如图所示： 【典例2】（25-26高二上·江苏连云港·阶段检测）已知凡气体分子总数增多的反应一定是熵增加的反应。一定条件下，下列反应不能正向自发进行的是 A． B． C． D． 【答案】B 【解析】A．气体分子数从2增至3，ΔS>0，且ΔH<0，ΔG=ΔH−TΔS始终<0，任何温度下均自发，A不符合题意；B．气体分子数从2减至1，ΔS<0，且ΔH>0，ΔG=ΔH−TΔS始终>0，任何温度下均不自发，B符合题意；C．气体分子数从4减至2，ΔS<0，但ΔH<0，低温时ΔG可能<0，反应可自发，C不符合题意；D．气体分子数从0增至1，ΔS>0，且ΔH>0，高温时ΔG可能<0，反应可自发，D不符合题意；故选B。 【变式2-1】（25-26高二上·江苏苏州·期中）自然界中有一些过程是自发进行的，而且是有方向性的。下列说法中正确的是 A．能够自发进行的反应一定能迅速进行 B．的反应在任何温度下都能自发进行 C．自发反应的熵一定增大，非自发反应的熵一定减小 D．放热反应都可以自发进行，而吸热反应不一定能自发进行 【答案】B 【解析】A．时，反应能自发进行，但反应速率不一定大，比如金属的腐蚀，A错误；B．，若，则，该反应在任何温度下都能自发进行，B正确；C．反应能否自发进行由反应的焓变、熵变和温度共同决定，熵增大的反应有利于反应的自发进行，但是熵增加的反应不一定都是自发反应，C错误；D．反应能否自发进行由反应的焓变、熵变和温度共同决定，吸热、放热反应在一定条件下可能自发进行，如氢氧化钡与氯化铵的反应吸热、但该反应可自发进行，放热反应常温不一定能自发进行，如铝热反应在常温下不能自发进行，D错误；故选B。 【变式2-2】（25-26高二下·江苏无锡·阶段检测）氢是清洁能源，硼氢化钠(NaBH4)是一种环境友好的固体储氢材料，其水解生氢反应方程式如下：  ，该反应能自发进行的条件是 A．高温 B．低温 C．任意温度 D．无法判断 【答案】C 【解析】根据自发反应判据<0可以自发进行，该反应、，任意温度下均满足，反应可自发进行；故答案选C。 【变式2-3】（25-26高二上·江苏苏州·阶段检测）下列说法正确的是 A．液态水凝结成冰的过程，， B．固体溶解于水过程一定是，的变化不确定 C．室温下不能自发进行，说明该反应的 D．  能自发反应，则a可能等于1 【答案】D 【解析】A．同种物质，液态的能量大于固态，则水凝结成冰的过程是放热过程，即，液态时的熵大于固态时的熵，则水凝结成冰的过程是熵减小的过程，即，故A错误；B．当固体物质在水中溶解时，粒子从有序排列转变为自由运动，这一变化 增加了熵。然而，由于水分子在溶质粒子周围形成了更为有序的排列，这又导致了熵的减小。由于水分子的溶剂化作用非常显著，因此整个溶解过程可能是熵增加的，也可能是熵减小的，故固体溶解于水过程不一定是，如溶于水，由于溶剂水分子被有序地束缚在水合离子周围，导致体系的熵减小，即，固体溶于水可能是放热也可能是吸热，故、的变化均不确定，故B错误；C．的，室温下不能自发进行，说明该反应，则，故C错误；D．，满足了焓判据，题干没有限定是高温自发还是低温自发，则认定该反应能在任何温度下自发进行，则，则a可能等于1，故D正确；故答案选D。 ▌题型03 可逆反应 1．可逆反应的概念 可逆反应是指在相同条件下，既能向正反应方向进行，又能向逆反应方向同时进行的化学反应。 2．可逆反应的特征 (1)同一条件下，正反应和逆反应同时发生、同时存在。 (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同存于同一反应体系。 (4)反应达到限度时，反应仍在进行，没有停止。 【典例3】下列关于可逆反应的叙述正确的是 A．可逆反应是指既能向正反应方向进行，又能向逆反应方向进行的反应点燃 B．2H2O2H2↑+O2↑与2H2+O22H2O互为可逆反应 C．密闭容器中的反应N2(g)+3H2(g)⇌2NH3(g)开始后，三种气体一定同时存在 D．对于可逆反应，当正反应速率增大时，逆反应速率就会减小 【答案】C 【解析】A．可逆反应的定义是同一条件下同时能向正、逆反应方向进行的反应，该选项缺少“同一条件、同时进行”的限制，A错误；B．两个反应的反应条件分别为电解和点燃，条件不相同，不满足可逆反应需在同一条件下进行的要求，不互为可逆反应，B错误；C．合成氨为可逆反应，反应不能进行到底，反应开始后，反应物不能完全消耗、生成物会生成且同时发生分解，因此、、三种气体一定同时存在，C正确；D．对于可逆反应，如升高温度、增大压强时，正、逆反应速率会同时增大，因此正反应速率增大时逆反应速率不一定减小，D错误；故选C。 【变式3-1】在一密闭容器中进行反应：，已知反应过程中某一时刻的浓度分别为，当反应达到平衡时，可能存在的数据是 A．为 B．为 C．均为 D．为 【答案】B 【分析】根据可逆反应的极端假设法可知，的平衡浓度范围，的平衡浓度范围，，的平衡浓度范围。 【解析】A．为对应反应正向进行完全的情况，可逆反应无法完全进行到底，A错误； B．为，在的平衡浓度范围内，反应逆向进行消耗，生成和，符合化学计量关系，B正确； C．若为，说明反应逆向进行，浓度增加，对应浓度应减少，即平衡时应为，不可能为，C错误； D．为对应反应逆向进行完全的情况，可逆反应无法完全进行到底，D错误；答案选B。 【变式3-2】（25-26高一下·江苏连云港·期中）已知二氧化硫与氧气化合生成三氧化硫是可逆反应，下列说法错误的是 A．增大浓度能使二氧化硫完全转化为三氧化硫 B．达到平衡时，仍有二氧化硫和氧气生成三氧化硫 C．使用合适的催化剂能使反应速率增大 D．降低温度会使反应速率减小 【答案】A 【解析】A．可逆反应存在反应限度，无论改变何种外界条件，反应物都无法完全转化为生成物，因此增大浓度也不能使二氧化硫完全转化为三氧化硫，A符合题意；B．化学平衡为动态平衡，达到平衡时正、逆反应速率相等且均不为0，因此仍有二氧化硫和氧气反应生成三氧化硫，B不符合题意；C．合适的催化剂可降低反应的活化能，提高活化分子百分数，从而同等程度增大正、逆反应速率，C不符合题意；D．降低温度会减小活化分子百分数，有效碰撞频率降低，因此化学反应速率会减小，D不符合题意；故选A。 【变式3-3】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、、(均不为零)，达到平衡时，X、Y、Z的浓度分别为0.1mol·L-1、0.3mol·L-1、0.08mol·L-1，则下列判断正确的是 A．：=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．cl的取值范围为0<<0.14mol·L-1 【答案】D 【解析】A．设反应消耗X的浓度为，则消耗Y的浓度为，故，A错误；B．平衡时正逆反应速率相等，Y的生成对应逆反应、Z的生成对应正反应，二者速率之比等于化学计量数之比为，B错误；C．X、Y起始浓度之比为，反应消耗浓度之比也为，故二者转化率相等，C错误；D．采用极限法：若反应完全正向进行，的Z完全转化为反应物，可生成的X，此时最大为；若反应完全正向进行，X完全消耗，此时最小为，由于起始浓度均不为零且反应可逆，故，D正确；故答案选D。 ▌题型04 化学平衡状态 1．化学平衡状态的建立 2．化学平衡状态 (1)化学平衡状态的概念 在一定条件下的可逆反应里，当正、逆两个方向的反应速率相等时，反应体系中所有参加反应的物质的质量或浓度保持恒定的状态。也就是在给定条件下，反应达到了最大“限度”，这种状态称为化学平衡状态，简称为化学平衡。 (2)化学平衡状态的特征 ①研究的对象是可逆反应。 ②化学平衡的条件是v正和v逆相等。 ③化学平衡是一种动态平衡，此时反应并未停止。 ④当可逆反应达到平衡时，各组分的质量(或浓度)为恒定值。 ⑤若外界条件改变，平衡可能发生改变，并在新条件下建立新的平衡。 【典例4】（25-26高二上·江苏苏州·阶段检测）把气体充入密闭容器中，在一定条件下发生反应，在反应趋向平衡状态的过程中，下列说法正确的是 A．的生成速率小于其分解速率 B．的生成速率等于其分解速率 C．的生成速率大于其分解速率 D．无法判断的生成速率与分解速率的相对大小 【答案】A 【解析】把气体充入密闭容器中，在一定条件下发生反应，在反应趋向平衡状态的过程中，反应正向进行，正反应速率大于逆反应速率，的生成速率小于其分解速率，正反应速率逐渐减小，逆反应速率逐渐增大，当反应达到平衡状态时，正逆反应速率相等，故选A。 【变式4-1】14CO2与碳在高温条件下发生反应：14CO2＋C2CO，达到化学平衡后，平衡混合物中含14C的粒子有(　　) A．14CO2 B．14CO2、14CO C．14CO2、14CO、14C D．14CO 【答案】C 【解析】当可逆反应达到平衡状态时，反应并没停止，是一种动态平衡，所以在三种物质中都含有14C。 【变式4-2】在一定温度下，容器内某一反应中、的物质的量随反应时间变化的曲线如图所示，下列叙述中正确的是 A．反应的化学方程式为2MN B．时，正逆反应速率相等，达到平衡 C．时，正反应速率大于逆反应速率 D．时，的浓度是浓度的倍 【答案】D 【分析】根据图象分析，M在反应过程中物质的量增加，为生成物，N在反应过程中物质的量减小，为反应物，时刻二者物质的量数值相等，但后续物质的量仍继续改变，尚未达到平衡；之后物质的量不再变化，反应达平衡状态；同一密闭容器体积恒定，可以直接借助物质的量大小比较浓度； 【解析】A．从曲线变化的趋势看，逐渐减小，逐渐增加。当时，、均不为，分别为、；时由减至，减少，增加，说明、之间的量变关系为，A错误；B．时、两物质的物质的量相等，且为，时刻后，M和N的物质的量仍在发生变化，说明反应还未达到平衡，此时正反应速率大于逆反应速率，并非正、逆反应速率相等，B错误；C．时，、的物质的量不随时间改变，是化学平衡的特征，说明正、逆反应速率相等，C错误；D．时为为，即的浓度为的倍，D正确；故选D。 【变式4-3】恒温时向2 L密闭容器中通入一定量的气体X和Y，发生反应：2X(g)＋Y(g)3Z(g)，Y的物质的量n(Y)随时间t变化的曲线如图所示。下列说法正确的是(　　) A．正反应速率a点比b点小 B．t0 min时该反应停止 C．t0 min时，c(Z)＝0.75 mol·L－1 D．当密闭容器中的压强不再变化，该可逆反应达到了化学平衡状态 【答案】C 【解析】反应开始加入一定量的气体X和Y，则反应2X(g)＋Y(g)3Z(g)从正反应方向开始进行，随着反应的进行，正反应速率越来越小，到平衡时达到最小值，则根据图示可知，a点的正反应速率大于b点的正反应速率，A错误；可逆反应从b点开始达到平衡，化学平衡为动态平衡，此时反应仍在进行，正反应速率等于逆反应速率，B错误；从图像中可以看出，从反应开始到平衡，参加反应的Y的物质的量为0.5 mol，根据物质反应转化关系可知，生成的Z的物质的量为1.5 mol，由于容器的容积是2 L，因此t0 min时，c(Z)＝＝0.75 mol·L－1，C正确；该反应是一个反应前后气体物质的量不变的反应，体系的压强始终不变，因此不能根据压强不变判断反应是否达到平衡状态，D错误。 ▌题型05 化学平衡状态的判断 1．用本质特征判断 判断依据：正反应速率与逆反应速率相等，即v正＝v逆。 (1)同一种物质：该物质的生成速率等于它的消耗速率。 (2)不同的物质：速率之比等于化学方程式中各物质的化学计量数之比，但必须是不同方向的速率。 2．用宏观特征判断 判断依据：反应混合物中各组成成分的浓度、含量保持不变。 (1)各组成成分的质量、物质的量、分子数、体积(气体)、物质的量浓度均保持不变。 (2)各组成成分的质量分数、物质的量分数、气体的体积分数均保持不变。 (3)反应物的转化率、产物的产率保持不变。 3．用“总压强、混合气体的密度、平均摩尔质量”判断平衡状态的注意事项 (1)恒温恒容条件下，用“总压强、平均摩尔质量”判断平衡状态时，要特别关注反应前后气体分子总数的变化，如： mA(g)＋nB(g) pC(g)＋qD(g) 是否平衡 压强 当m＋n≠p＋q时，总压强一定(其他条件一定) 是 当m＋n＝p＋q时，总压强一定(其他条件一定) 不一定 混合气体的 当m＋n≠p＋q时，一定 是 当m＋n＝p＋q时，一定 不一定 (2)恒温恒容条件下，用“混合气体的密度”判断平衡状态时，要特别关注反应前后是否有非气态物质参与反应，如 关注各物质的状态 是否平衡 密度 C(s)＋CO2(g) 2CO(g)(ρ一定) 是 N2(g)＋3H2(g) 2NH3(g)(ρ一定) 不一定 H2(g)＋I2(g) 2HI(g)(ρ一定) 不一定 【典例5】（25-26高二上·江苏南通·阶段检测）Haber-Bosch法合成氨反应为，工业上将原料以投入合成塔。下列说法正确的是 A．从合成塔排出的气体中， B．当时，反应达到平衡状态 C．(E表示键能) D．升高温度，正反应速率减小，逆反应速率增大 【答案】A 【分析】合成氨反应中，氢气与氮气按3∶1反应，而投料比中氢气相对不足，反应后两者剩余量之比可由反应进度比较。判断平衡状态需比较按同一化学反应计量归一后的正、逆反应速率；反应热等于断键吸收的能量与成键释放的能量之差；升温会同时增大正、逆反应速率。 【解析】A．以投料时氮气的物质的量为1 mol为基准，设反应消耗氮气x mol，则氮气剩余(1-x) mol，氢气剩余(2.8-3x) mol。因反应正向进行，x>0，故，A正确；B．按化学反应计量数，氢气的正反应消耗速率与氮气的正反应速率之比为3∶1，氨的逆反应消耗速率与氮气的逆反应速率之比为2∶1。平衡时正、逆反应速率相等，应满足，题给等式不能作为平衡判据，B错误；C．反应热等于反应物化学键断裂吸收的总能量与生成物化学键形成释放的总能量之差，该反应为放热反应，故应为，C错误；D．升高温度，正、逆反应速率均增大，D错误；故选A。 【变式5-1】（25-26高二上·江苏连云港·阶段检测）我国科学家研发出一种乙醇(沸点78.5℃)绿色制氢新途径，并实现高附加值乙酸(沸点118℃)的生产，反应为：。一定条件下，在恒容密闭容器中发生该反应，下列说法正确的是 A．降低温度，v(正)减小，v(逆)增大 B．向容器中通入氦气，v(正)、v(逆)均增大 C．当v正(H2O)=2v逆(H2)，说明该反应达到平衡状态 D．当混合气体的平均摩尔质量不变，说明该反应达到平衡状态 【答案】D 【解析】A．降低温度时，正反应和逆反应的速率均会减小，故A错误；B．恒容条件下通入氦气，各反应物和生成物的浓度未改变，因此正、逆反应速率均不变，故B错误；C．反应达到平衡状态时，应满足。选项C给出的关系式为，与平衡条件不符，故C错误；D．反应前后气体总质量不变，气体总物质的量增多，平均摩尔质量M是变量，当M不变时，反应达到平衡，故D正确；选D。 【变式5-2】（25-26高二上·江苏苏州·阶段检测）对于反应，下列说法正确的是 A．的大小不随时间改变时，该反应达到平衡 B．当的物质的量分数不随时间改变时，该反应达到平衡 C．可作为判断该反应达到平衡的标志 D．每消耗，同时生成，该反应达到平衡 【答案】B 【解析】A．是一个不变量，不能用来判断反应是否达到平衡，A项错误；B．当的物质的量分数不随时间改变时，说明各物质浓度不变，达到平衡，B正确；C．才可作为判断该反应达到平衡的标志，C项错误；D．每消耗，同时生成，都描述的是正反应，不能判断该反应是否达到平衡，D项错误；故选B。 【变式5-3】（25-26高二上·江苏泰州·阶段检测）固态或气态碘分别与氢气反应的热化学方程式如下： ① ② 下列判断正确的是 A．①中的为固态，②中的为气态 B．当反应①气体的总物质的量不变时反应达到平衡状态 C．反应①的产物比反应②的产物的热稳定性更好 D．1 mol固态碘升华时将吸热35.96 kJ 【答案】D 【解析】A．升华吸热，故气态的能量高于固态。两反应的产物相同，根据盖斯定律，反应物总能量越高，反应的焓变越小。因，故反应①的反应物总能量高于反应②，因此反应①中的为气态，反应②中的为固态，A错误；B．反应①中为气态，反应为，气体总物质的量在反应过程中始终不变，因此不能作为判断平衡状态的依据，B错误；C．两反应的产物均为HI(g)，是同一物质，其热稳定性由物质本身决定，与反应物状态无关，故稳定性相同，C错误；D．固态碘升华的焓变可通过盖斯定律计算：，即1 mol固态碘升华吸热35.96 kJ，D正确；故答案选D。 ▌题型06 化学平衡常数及影响因素 1．化学平衡常数 对于可逆反应：aA(g)+bB(g)cC(g)+dD(g)，在温度一定时，无论起始浓度如何，反应达到平衡后，各物质的物质的量浓度满足以下关系式： K= 该结果是一个常数，此常数称为化学平衡常数，简称平衡常数，用字母K表示。 2．化学平衡常数的意义 已知：25 ℃时，卤化氢生成反应的平衡常数如下表： 化学方程式 平衡常数K F2＋H22HF 6.5×1095 Cl2＋H22HCl 2.57×1033 Br2＋H22HBr 1.91×1019 I2＋H22HI 8.67×102 由表中数据可知，生成卤化氢的平衡常数K值从上到下依次减小，反应进行的程度也依次减小。在上述反应中，生成氟化氢的反应进行得最为完全。 (1)平衡常数的大小能说明反应进行的程度(也叫反应的限度)。 (2)K值越大，表示反应进行得越完全，当K>105时，该反应进行得基本完全了。 3．化学平衡常数的影响因素 (1)内因：不同的化学反应及化学方程式的书写形式是决定化学平衡常数的主要因素。 (2)外因：在化学方程式一定的情况下，K只受温度影响。 已知：N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)　ΔH<0的平衡常数与温度的关系如下： T/K 373 473 573 673 773 K 3.35×109 1.00×107 2.45×105 1.88×104 2.99×103 ①放热反应，温度升高，K值减小；②吸热反应，温度升高，K值增大。 4．化学平衡常数表达式书写注意事项、 ①化学平衡常数表达式中各物质的浓度必须是平衡时的浓度，且不出现固体、纯液体或水溶液中水的浓度。②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，化学平衡常数都会相应改变。 如N2＋3H22NH3，K＝a，则有： 2NH3N2＋3H2，K′＝。 N2＋H2NH3，K″＝a。 5．已知两反应的平衡常数分别为K1、K2 ①若两反应相加，则总反应的平衡常数K＝K1·K2。 ②若两反应相减，则总反应的平衡常数K＝。 【典例6】（25-26高二上·江苏南通·期中）实验表明：少量的可以催化分解。有、无存在下分解的能量变化示意如图，i发生反应为。下列说法不正确的是 A．分解是放热反应 B．ii发生反应： C．反应速率： D．若反应i、ii的平衡常数分别为、，则的平衡常数 【答案】C 【解析】A．反应物总能量高于生成物总能量，分解放热，A正确；B．总反应为，减去反应i可得反应ii为，B正确；C．活化能越大反应速率越慢，由图可知反应i的活化能大于反应ii的活化能，故反应速率，C错误；D．总反应为反应i和反应ii相加，多步反应总平衡常数等于各步平衡常数的乘积，故，D正确；故选C。 【变式6-1】下列关于化学平衡常数的说法正确的是 A．化学平衡常数只与温度有关 B．化学平衡常数越大，反应进行的程度越小 C．化学平衡常数表达式中，反应物的浓度必须写在分子上 D．改变压强，化学平衡常数一定发生变化 【答案】A 【解析】A．化学平衡常数仅与温度有关，与浓度、压强、催化剂等其他外界条件均无关，A正确；B．化学平衡常数越大，说明平衡体系中生成物占比越高，反应进行的程度越大，B错误；C．化学平衡常数表达式为生成物浓度幂之积与反应物浓度幂之积的比值，反应物浓度写在分母上，C错误；D．化学平衡常数只受温度影响，改变压强时若温度不变，平衡常数不会发生变化，D错误；故答案选A。 【变式6-2】（25-26高二上·江苏泰州·期末）乙醛在I2催化下的分解反应为  ，反应过程中的能量变化如图所示。下列叙述正确的是 A．分解反应的平衡常数表达式 B．基元反应②是乙醛分解反应的决速步 C．反应①吸收的能量大于反应②释放的能量 D．I2改变了反应过程，提高了乙醛的平衡转化率 【答案】C 【解析】A．平衡常数表达式中，纯液体（为液态）的浓度视为1，不写入表达式，正确的K应为，A错误； B．决速步由活化能最大的基元反应决定，反应①的活化能（第一个峰的高度）大于反应②，故反应①是决速步，B错误； C．反应①为吸热，中间产物能量高于反应物，反应②为放热，产物能量低于中间产物，总反应吸热，则反应①吸收的能量大于反应②释放的能量，C正确； D．作为催化剂，只能改变反应历程、加快反应速率，不影响平衡移动，无法提高乙醛的平衡转化率，D错误； 故选C。 【变式6-3】（25-26高二上·江苏南京·期末）甲烷催化重整反应为  。下列说法正确的是 A．该反应 B．反应平衡常数 C．平衡时升高温度，增大，减小 D．其他条件相同，增大， 的转化率升高 【答案】D 【解析】A．该反应反应物总气体物质的量为2 mol，生成物总气体物质的量为4 mol，气体物质的量增大，混乱度增加，故，A错误；B．平衡常数为生成物浓度幂之积与反应物浓度幂之积的比值，正确表达式应为，选项表达式缺少气态反应物的浓度项，B错误；C．升高温度会使体系活化分子百分数增大，正、逆反应速率均增大，该反应正反应吸热，增大的幅度大于，并非减小，C错误；D．其他条件相同时，增大相当于提高反应物的投料，平衡正向移动，的消耗量增加，转化率升高，D正确；故选D。 ▌题型07 平衡常数和平衡转化率的相关计算 1．计算模型——三段式法 　　　　　　 aA(g) ＋ bB(g) cC(g)＋dD(g) c(初)(mol·L－1) x y 0 0 Δc(mol·L－1) am bm cm dm c(平)(mol·L－1) x-am y-bm cm dm 2．解题思路 (1)设未知数：具体题目要具体分析，一般设某物质的转化量或转化率为x。 (2)确定三个量：根据反应物、生成物及变化量三者之间的关系，代入未知数确定平衡体系中各物质的起始量、变化量、平衡量并按（1）中“模式”列表。 (3)解题设问题：明确了“始”、“变”、“平”三个量的具体数值，再根据相应关系求平衡时某成分的浓度、反应物转化率等，求出题目答案。 3．基本计算关系 (1)各物质的物质的量浓度变化量之比＝物质的量变化量之比＝化学计量数之比。 (2)反应物的转化率＝×100%＝×100%。 (3)反应产物的产率＝×100%。 (4)平衡时B组分的体积分数＝平衡时B组分的物质的量分数＝×100%。 【典例7】（25-26高二下·江苏盐城·阶段检测）某温度下，1L容器中发生反应：4NH3(g)＋5O2(g)4NO(g)＋6H2O(g)，NH3在20s内由1.0mol/L变成0.2mol/L(反应尚未达到平衡)。下列说法正确的是 A．反应速率关系：2v(NO)=3v(H2O) B．20s内，v(O2)=0.045mol/(L·s) C．20s内，NH3的转化率为20% D．20s内，上述反应转移电子数目为4×6.02×1023 【答案】D 【解析】A．化学反应速率之比等于化学计量数之比，，可得，选项关系与计量数比例相反，A错误；B．先计算，速率之比等于计量数比，，与选项数值不符，B错误；C．的转化率为，不是20%，C错误；D．每个参与反应时N元素从-3价升高到+2价，转移5个电子，20s内反应的物质的量为，转移电子总物质的量为，对应数目为，D正确；故选D。 【变式7-1】（25-26高二上·江苏苏州·阶段检测）在一定条件下，向某恒容密闭容器中充入和水蒸气，当反应达到平衡时，水蒸气的体积分数与的体积分数相等。下列说法错误的是 A．反应达到平衡后，的体积为 B．当混合气体的密度不随时间改变，该反应达到平衡 C．反应达到平衡时，的体积分数为 D．每断裂键，同时断裂键，该反应达到平衡 【答案】B 【分析】 达到平衡时，水蒸气的体积分数与的体积分数相等，即20-x=x，x=10 mL。 【解析】A．根据以上分析，反应达到平衡后，的体积为30-10=20 mL，故A正确；B．反应前后气体总质量不变，容器体积不变，密度是恒量，当混合气体的密度不随时间改变，反应不一定达到平衡，故B错误；C．反应达到平衡时，的体积分数为，故C正确；  D．每断裂键，同时断裂键，说明正逆反应速率相等，该反应达到平衡，故D正确；选B。 【变式7-2】（25-26高二上·江苏南通·阶段检测）在T ℃、101 kPa时，下列反应的焓变和平衡常数分别表示为： 反应①           ΔH1=-197 kJ·mol-1     K1=a 反应②           ΔH2                        K2 反应③   ΔH3=-26.5 kJ·mol-1    K3=b 下列说法正确的是 A．在反应①中，当气体质量保持不变时，该反应达到平衡状态 B．对反应②，，K2=a·b2 C．反应③达到平衡后，增大压强对平衡没有影响 D．若使用催化剂，则反应①的焓变ΔH1减小 【答案】C 【解析】A．反应①中所有物质均为气体，根据质量守恒，反应前后气体总质量始终保持不变，因此气体质量不变不能作为反应达到平衡状态的判据，A错误；B．根据盖斯定律，由反应①-2×反应③可得反应②，计算焓变，焓变数值正确，但平衡常数满足，并非，B错误；C．反应③反应前后气体系数总和相等（反应物气体系数和为2，生成物气体系数和也为2），增大压强平衡不发生移动，C正确；D．催化剂只能改变反应的活化能，不改变反应的焓变，因此反应①的不变，D错误；故选C。 【变式7-3】（24-25高二下·江苏扬州·期中）向体积为2 L的恒容密闭容器中充入1.5 mol 、3 mol ，一定条件下仅发生反应：。反应体系中的平衡转化率与温度的关系如下图所示。下列说法正确的是 A．该反应的 B．500 K时，该反应的化学平衡常数为50 C．700 K时，其他条件不变，若使用高效催化剂，的平衡转化率可能会达到40% D．500 K时，若向容器中充入1 mol 、2 mol ，则达到平衡时，的转化率小于60% 【答案】D 【解析】A．温度升高，的平衡转化率降低，说明平衡逆向移动，该反应的，A错误；B．500 K时，的平衡转化率为60%，容器体积为2 L，列三段式：，该反应的化学平衡常数为，B错误；C．催化剂不影响平衡，平衡转化率不变，C错误；D．500 K时，若向容器中充入1 mol 、2 mol ，与题干中投料比例相同，投料物质的量减小，容器内压强减小，不利于反应的正向进行，则达到平衡时，的转化率小于60%，D正确；故选D。 ▌题型08 化学平衡常数的应用 1.判断反应进行的方向 对于一般的可逆反应mA(g)＋nB(g) pC(g)＋qD(g)，在任意状态时，生成物与反应物的浓度幂之积的比值称为浓度商，用Q表示，即Q＝，则 2.判断反应的热效应 若升高温度，K值增大，则正反应为吸热反应；若升高温度，K值减小，则正反应为放热反应。 【典例8】（25-26高二上·江苏南通·阶段检测）在100℃时，将0.40 mol的NO2气体充入2 L固定容积的密闭容器中，每隔一定时间就对该容器内的物质进行分析，得到如下表数据： 时间(s) 0 20 40 60 80 100 n(NO2)/mol 0.40 0.30 0.26 n1 0.24 …… n(N2O4)/mol 0.00 0.05 0.07 0.08 n2 …… 下列相关说法正确的是 A．在20 s时，用N2O4表示的反应速率v(N2O4)=0.00125 mol/(L·s) B．在100℃时，反应的平衡常数 C．若开始时投入1 mol NO2和1 mol N2O4，则反应向正方向进行 D．在100 s时，若把体积压缩为1 L，达到新平衡时c(N2O4)＜0.08 mol/L 【答案】C 【分析】根据表格中数据，80 s时，，，而60 s时，故60 s时已达到平衡状态，故n1=0.24，n2=0.08。 【解析】A．化学反应速率是平均反应速率，无法计算20 s时的瞬时速率，A错误；B．60 s反应达到平衡，此时，，平衡常数：，B错误；C．投入1 mol 和1 mol 时，，，浓度商，反应向正方向进行，C正确；D．原平衡，体积压缩为1 L，若平衡不移动，压缩体积压强增大平衡正向移动，浓度增大，故新平衡，D错误；故选C。 【变式8-1】（25-26高二上·江苏南通·期中）830℃时反应的平衡常数。在容积不变的密闭容器中，将与混合加热到830℃发生反应达平衡。其他条件不变，向上述体系中投入一定量的CaO可以增大的体积分数。下列有关说法不正确的是 A．增大的浓度，使CO的转化率增大，同时提高的产率 B．投入一定量的CaO， C．在相同时间内，投入纳米CaO比微米CaO更有利于增大的体积分数 D．其他条件不变，向上述平衡体系中再投入CO、、、各0.1 mol，此时 【答案】B 【解析】A．增大反应物的浓度，平衡正向移动，转化率升高，生成的量增加，产率提高，A正确；B．平衡常数仅与温度有关，反应温度仍为，保持不变，B错误；C．纳米比微米的表面积更大，与的反应速率更快，相同时间内消耗更多，促使平衡正向移动的程度更大，更有利于增大的体积分数，C正确；D．设原平衡时转化的物质的量为，列三段式 ，平衡常数，解得，平衡时、、，加入各后，浓度商，平衡正向移动，故，D正确；故选B。 【变式8-2】（24-25高二上·江苏南通·阶段检测）在100°C时，将0.40mol的NO2气体充入2L抽空的密闭容器中，每隔一定时间就对该容器内的物质进行分析，得到如下表数据： 时间(s) 0 20 40 60 80 100 n(NO2)/mol 0.40 n1 0.26 n3 0.24 …… n(N2O4)/mol 0.00 0.050 n2 0.080 n4 …… 下列说法正确的是 A．在20s时，用N2O4表示的反应速率(N2O4)=0.00125mol/(L·s) B．在100°C时，反应2NO2(g)N2O4(g)的平衡常数K= C．在100s时，再加入0.06molNO2和0.02molN2O4，此时(正，NO2)>2(逆，N2O4) D．在100s时，若把体积压缩为1L，达到新平衡时c(NO2)<0.12mol/L 【答案】C 【解析】A．题目要求20s时（瞬时）的反应速率，计算得到的 是0~20s的平均反应速率，不是20s时的瞬时速率，A错误；B．80s反应达到平衡，，则消耗的 为 ，平衡时 ，浓度：，，平衡常数 ，B错误；C．在100s时，系统处于平衡状态。加入物质后，新的浓度为：；，此时的反应商 ；因为 ，所以反应向正反应方向进行，即 。根据化学计量数关系，正反应速率，逆反应速率。因此，当时，反应向正方向进行，则，故，C正确；D．原平衡，体积压缩为，若平衡不移动，；压缩体积压强增大，平衡正向移动，物质的量减少，但根据勒夏特列原理，平衡只能减弱浓度增大的趋势，不能抵消，因此新平衡，D错误；故选C。 【变式8-3】（25-26高二上·江苏苏州·期中）目前资源化利用成为减少碳排放的主要研究方向。 (1)醇化反应为，在一定温度下，向体积为2 L的恒容密闭容器中充入3 mol和1 mol，控制条件仅发生醇化反应，测得、和的物质的量(n)随时间的变化如图1所示。 ①0∼3 min内，用表示的化学反应速率_______，醇化反应进行到第3 min时，v(正)_______v(逆)(填“>”、“＜”或“=”)。 ②在反应达到平衡后，再向容器中加入0.25 mol和0.75 mol，则平衡_______(填“正向”、“逆向”或“不”)移动。 (2)利用合成尿素，主要通过下列反应实现 反应Ⅰ： 反应Ⅱ： 密闭体系中反应Ⅰ的平衡常数(K)的表达式为_______，降低温度，反应Ⅰ的平衡常数(K)_______(填“增大”、“减小”或“不变”)。 (3)电催化合成尿素：向溶液中通至饱和，在电极上生成原理如图2所示。(尿素中氮元素的化合价为-3) ①电极a是电解池的_______极。 ②生成的电极反应式为_______。 【答案】(1) > 不 (2) 增大 (3) 阴 【分析】在电解池装置中，向溶液中通至饱和，在电极上生成原理如图2所示。根据氢离子移动或者电极上的物质转化可判断电极y是阳极，电极x是阴极。 【解析】（1）①0～3 min内，，则，用表示的化学反应速率。 醇化反应进行到3 min时物质的量继续降低，和的物质的量继续升高则平衡正移，故。 ②反应在10 min后达到平衡，此时物质的量为0.25 mol，和的物质的量均为0.75 mol，则，平衡时剩余的。，在反应达到平衡后，再向容器中加入0.25 mol和0.75 mol，则，故平衡不移动。 ▌题型09 压强平衡常数和速率常数 1．压强平衡常数 (1)以aA(g)＋bB(g)cC(g)＋dD(g)为例，Kp＝，其中，p(X)：X在平衡体系中物质的量分数(或体积分数)×总压强。 (2)计算方法 ①根据“三段式”法计算平衡体系中各物质的物质的量或物质的量浓度。 ②计算各气体组分的物质的量分数或体积分数。 ③根据分压计算公式求出各气体物质的分压，某气体的分压＝气体总压强×该气体的体积分数(或物质的量分数)。 ④根据平衡常数计算公式代入计算。 2．速率常数(k正、k逆) (1)表达式：若基元反应为mA ＋nBpC，则：v正＝k正cm(A)·cn(B)、v逆＝k逆cp (C) 上式中的k为速率常数，是化学反应速率的量化表示方式。 (2)表示意义：其数值相当于参加反应的物质都处于单位浓度(1 mol·L－1)时的反应速率。 (3)影响因素：不同的反应有不同的速率常数，速率常数与反应温度、反应溶剂、催化剂等有关，与浓度无关。 (4)当化学反应达到平衡时，v正＝v逆，即k正cm (A)·cn(B) ＝k逆cp (C)，则化学平衡常数K＝。 【典例9】（25-26高二上·江苏南通·阶段检测）研究反应，温度为T时，在两个体积均为2 L的密闭容器中进行实验，测得气体混合物中碘化氢的物质的量分数与反应时间t的关系如下表： 容器编号 起始物质 t/s 0 40 50 60 70 80 Ⅰ 0.5 mol 、0.5 mol 0 50 68 76 80 80 Ⅱ x mol HI 100 90 84 81 80 80 研究发现上述反应中：，，其中，为常数。下列说法正确的是 A．气体的平均相对分子质量不再改变可以说明该反应达到了化学平衡状态 B．在70 s时，容器Ⅰ中的转化率为90% C．容器Ⅰ中在前40 s的平均速率 D．温度为T时，该反应 【答案】D 【解析】A．该反应前后气体物质的量不变，气体质量也不变，根据平均相对分子质量公式，气体的平均相对分子质量始终不变，所以不能根据气体的平均相对分子质量不再改变说明该反应达到化学平衡状态，A错误；B．设转化x mol ，列三段式：，，，在70 s时，容器Ⅰ中的转化率为，B错误；C．设转化y mol ，列三段式：，，，在40 s时，容器Ⅰ中前40 s的平均速率，C错误；D．设平衡时转化n mol ，列三段式：，，，平衡常数，D正确；故选D。 【变式9-1】（25-26高二上·江苏南通·期中）NH3是重要的化工原料。工业合成氨，关乎世界化工发展与粮食的安全，对其研究意义重大。自由能(单位)可用于判断一定温度下反应的自发性，能自发，。工业合成氨的反应为：在298 K时该反应的，。实验研究表明，在用铁触媒作催化剂的条件下，合成氨反应速率与反应的物质的浓度关系为，k是速率常数。 某合成氨速率方程为，k是速率常数，根据表中数据分析，下列数值正确的是 实验 1 m n p q 2 2m n p 2q 3 m n 0.1p 10q 4 m 2n p 2.828q A．α=2、β=3、γ=-1 B．α=1、β=3、γ=2 C．α=2、β=1.5、γ=1 D．α=1、β=1.5、γ=-1 【答案】D 【解析】根据，将各组数据代入方程中： ①、②、③、④；由可知，，因此α=1；由可知，，因此γ=-1；由可知，，因此β=1.5；故选D。 【变式9-2】（24-25高二上·江苏南京·期中）在水溶液中进行的反应： ，已知该反应的速率方程为 (k为常数)，为探究反应速率与反应物浓度的关系，在进行四次实验，所得的数据如下表： 编号物理量 ① ② ③ ④ 0.001 0.001 0.001 0.002 c(R-)/mol/L 0.10 0.20 0.20 0.10 c(H+)/mol/L 0.008 0.008 0.004 0.008 下列结论正确的是 A． B． C． D．k=0.03 【答案】C 【解析】将①②③④的数据代入速率公式可得：，，； 对比v1 、v2数据得b=1；v1 、v4数据得a=1；v2、v3 数据得c=2；将数据代入，可得k=3.75； 故选C。 【变式9-3】H2S在恒压密闭容器(维持压强为p)中发生分解反应：H2S(g)H2(g)+S2(g)不同温度下，各组分的平衡摩尔分数与温度的关系如图所示。 已知：压强平衡常数Kp为用各物质分压代替浓度计算得到的平衡常数。 下列说法不正确的是 A．该反应的ΔH>0 B．反应达到平衡后向容器中加入He，重新达到平衡后H2的物质的量增多 C．T1 ℃下H2S和S2的平衡摩尔分数相等，则T1 ℃下该反应的压强平衡常数Kp= D．a点时H2S的转化率为60% 【答案】D 【解析】A．由图可知，随温度升高，H2S的平衡摩尔分数降低，故升高温度平衡正向移动，正反应为吸热反应，ΔH>0，A正确；B．该反应为气体分子数增多的反应，在恒压容器中加入不参与反应的He等效于使容器容积扩大，反应物和产物的分压降低，反应向气体分子数增多的方向进行，重新达到平衡后H2的物质的量增多，B正确；C．T1 ℃下H2S和S2的平衡摩尔分数相等，根据化学反应的物质的量比例，的物质的量为S2的2倍，故此时各组分的平衡摩尔分数分别为x(H2S)=x(S2)=25%，x(H2)=50%，各物质的分压分别为p(H2S)=p(S2)=0.25p，p(H2)=0.5p，，C正确；D．设初始投入H2S的物质的量为n mol，a点达到平衡时，发生反应的H2S为x mol，利用三段式整理数据如下： 由方程式可知，H2的平衡摩尔分数一定大于S2的，且都随温度升高而增大，因此曲线①表示H2，曲线②表示S2，根据图像可知a点时和平衡摩尔分数相等，得，，求得转化率为，D错误；故选D。 1 / 2 学科网（北京）股份有限公司 $ 第二单元 化学反应的方向与限度（题型突破·举一反三） 题型01 自发过程和自发反应 题型02 化学反应的方向 题型03 可逆反应 题型04 化学平衡状态 题型05 化学平衡状态的判断 题型06 化学平衡常数及影响因素 题型07 平衡常数和平衡转化率的相关计算 题型08 化学平衡常数的应用 题型09 压强平衡常数和速率常数 ▌题型01 自发过程和自发反应 1．自发过程 (1)定义：在一定条件下，不用借助于外力就可以自发进行的过程。 (2)判断下列反应在室温下能否自动进行，如能自动进行，请写出相应的化学方程式。 ①水分解成氢气和氧气的反应： 。 ②氯气与溴化钾溶液的反应： 。 ③乙烯与溴单质的四氯化碳溶液的反应： 。 ④氮气和氧气生成一氧化氮的反应： 。 (3)生活中的自发过程 ①花香四溢；②酒香扩散(酒香不怕巷子深)；③食盐在水中溶解； ④石头在水中会自动沉底；⑤墨汁在水中扩散等。 2．自发反应 (1)概念：在一定条件下能 的反应，我们称之为自发反应。一定条件指温度、光照、催化剂、压强等条件。 (2)特点：具有 ，即许多化学反应的 能自动进行，而其逆反应 自动进行。 【典例1】下列说法正确的是 A．冰在室温下自动融化成水，这是熵增的过程 B．放热反应都能自发进行 C．蔗糖在水中的溶解是熵减的过程 D．反应在室温下可自发进行，则该反应的 【变式1-1】下列过程属于非自发反应的是 A．氢气在氧气中燃烧 B．钢铁在空气中生锈 C．氧化钙跟水反应生成消石灰 D．电解水生成氢气和氧气 【变式1-2】下列有关化学反应的说法正确的是 A．凡是熵增加的反应都可以自发进行 B．自发进行的反应一定速率快、限度大 C．在一定条件下，非自发进行的反应也可能进行 D．非自发进行的反应一定不能发生 【变式1-3】下列不属于自发过程的是 A．水从高处往低处流 B．冰在常温下融化 C．铁在潮湿空气中生锈 D．石灰石转化为生石灰 A．A B．B C．C D．D ▌题型02 化学反应的方向 1.化学反应方向的判断 (1)焓变和熵变都与反应自发性有关，又都不能独立地作为反应自发性的判据，要判断反应进行的方向，必须综合考虑体系的焓变和熵变。 (2)可以利用以下公式进行判断，ΔH－TΔS。 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。 2.温度对化学反应方向的影响 当焓变和熵变的作用相反且相差不大时，温度有可能对反应的方向起决定性的作用，温度与反应方向的关系如图所示： 【典例2】（25-26高二上·江苏连云港·阶段检测）已知凡气体分子总数增多的反应一定是熵增加的反应。一定条件下，下列反应不能正向自发进行的是 A． B． C． D． 【变式2-1】（25-26高二上·江苏苏州·期中）自然界中有一些过程是自发进行的，而且是有方向性的。下列说法中正确的是 A．能够自发进行的反应一定能迅速进行 B．的反应在任何温度下都能自发进行 C．自发反应的熵一定增大，非自发反应的熵一定减小 D．放热反应都可以自发进行，而吸热反应不一定能自发进行 【变式2-2】（25-26高二下·江苏无锡·阶段检测）氢是清洁能源，硼氢化钠(NaBH4)是一种环境友好的固体储氢材料，其水解生氢反应方程式如下：  ，该反应能自发进行的条件是 A．高温 B．低温 C．任意温度 D．无法判断 【变式2-3】（25-26高二上·江苏苏州·阶段检测）下列说法正确的是 A．液态水凝结成冰的过程，， B．固体溶解于水过程一定是，的变化不确定 C．室温下不能自发进行，说明该反应的 D．  能自发反应，则a可能等于1 ▌题型03 可逆反应 1．可逆反应的概念 可逆反应是指在 条件下，既能向 方向进行，又能向 方向同时进行的化学反应。 2．可逆反应的特征 (1)同一条件下，正反应和逆反应同时发生、同时存在。 (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 同一反应体系。 (4)反应达到限度时，反应仍在进行，没有停止。 【典例3】下列关于可逆反应的叙述正确的是 A．可逆反应是指既能向正反应方向进行，又能向逆反应方向进行的反应点燃 B．2H2O2H2↑+O2↑与2H2+O22H2O互为可逆反应 C．密闭容器中的反应N2(g)+3H2(g)⇌2NH3(g)开始后，三种气体一定同时存在 D．对于可逆反应，当正反应速率增大时，逆反应速率就会减小 【变式3-1】在一密闭容器中进行反应：，已知反应过程中某一时刻的浓度分别为，当反应达到平衡时，可能存在的数据是 A．为 B．为 C．均为 D．为 【变式3-2】（25-26高一下·江苏连云港·期中）已知二氧化硫与氧气化合生成三氧化硫是可逆反应，下列说法错误的是 A．增大浓度能使二氧化硫完全转化为三氧化硫 B．达到平衡时，仍有二氧化硫和氧气生成三氧化硫 C．使用合适的催化剂能使反应速率增大 D．降低温度会使反应速率减小 【变式3-3】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、、(均不为零)，达到平衡时，X、Y、Z的浓度分别为0.1mol·L-1、0.3mol·L-1、0.08mol·L-1，则下列判断正确的是 A．：=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．cl的取值范围为0<<0.14mol·L-1 ▌题型04 化学平衡状态 1．化学平衡状态的建立 2．化学平衡状态 (1)化学平衡状态的概念 在一定条件下的可逆反应里，当正、逆两个方向的反应速率 时，反应体系中所有参加反应的物质的质量或浓度 的状态。也就是在给定条件下，反应达到了最大“ ”，这种状态称为化学平衡状态，简称为化学平衡。 (2)化学平衡状态的特征 ①研究的对象是 反应。 ②化学平衡的条件是v正和v逆 。 ③化学平衡是一种 平衡，此时反应并未 。 ④当可逆反应达到平衡时，各组分的质量(或浓度)为恒定值。 ⑤若外界条件改变，平衡可能发生改变，并在新条件下建立新的平衡。 【典例4】（25-26高二上·江苏苏州·阶段检测）把气体充入密闭容器中，在一定条件下发生反应，在反应趋向平衡状态的过程中，下列说法正确的是 A．的生成速率小于其分解速率 B．的生成速率等于其分解速率 C．的生成速率大于其分解速率 D．无法判断的生成速率与分解速率的相对大小 【变式4-1】14CO2与碳在高温条件下发生反应：14CO2＋C2CO，达到化学平衡后，平衡混合物中含14C的粒子有(　　) A．14CO2 B．14CO2、14CO C．14CO2、14CO、14C D．14CO 【变式4-2】在一定温度下，容器内某一反应中、的物质的量随反应时间变化的曲线如图所示，下列叙述中正确的是 A．反应的化学方程式为2MN B．时，正逆反应速率相等，达到平衡 C．时，正反应速率大于逆反应速率 D．时，的浓度是浓度的倍 【变式4-3】恒温时向2 L密闭容器中通入一定量的气体X和Y，发生反应：2X(g)＋Y(g)3Z(g)，Y的物质的量n(Y)随时间t变化的曲线如图所示。下列说法正确的是(　　) A．正反应速率a点比b点小 B．t0 min时该反应停止 C．t0 min时，c(Z)＝0.75 mol·L－1 D．当密闭容器中的压强不再变化，该可逆反应达到了化学平衡状态 ▌题型05 化学平衡状态的判断 1．用本质特征判断 判断依据：正反应速率与逆反应速率相等，即v正＝v逆。 (1)同一种物质：该物质的生成速率等于它的消耗速率。 (2)不同的物质：速率之比等于化学方程式中各物质的化学计量数之比，但必须是不同方向的速率。 2．用宏观特征判断 判断依据：反应混合物中各组成成分的浓度、含量保持不变。 (1)各组成成分的质量、物质的量、分子数、体积(气体)、物质的量浓度均保持不变。 (2)各组成成分的质量分数、物质的量分数、气体的体积分数均保持不变。 (3)反应物的转化率、产物的产率保持不变。 3．用“总压强、混合气体的密度、平均摩尔质量”判断平衡状态的注意事项 (1)恒温恒容条件下，用“总压强、平均摩尔质量”判断平衡状态时，要特别关注反应前后气体分子总数的变化，如： mA(g)＋nB(g) pC(g)＋qD(g) 是否平衡 压强 当m＋n≠p＋q时，总压强一定(其他条件一定) 当m＋n＝p＋q时，总压强一定(其他条件一定) 混合气体的 当m＋n≠p＋q时，一定 当m＋n＝p＋q时，一定 (2)恒温恒容条件下，用“混合气体的密度”判断平衡状态时，要特别关注反应前后是否有非气态物质参与反应，如 关注各物质的状态 是否平衡 密度 C(s)＋CO2(g) 2CO(g)(ρ一定) N2(g)＋3H2(g) 2NH3(g)(ρ一定) H2(g)＋I2(g) 2HI(g)(ρ一定) 【典例5】（25-26高二上·江苏南通·阶段检测）Haber-Bosch法合成氨反应为，工业上将原料以投入合成塔。下列说法正确的是 A．从合成塔排出的气体中， B．当时，反应达到平衡状态 C．(E表示键能) D．升高温度，正反应速率减小，逆反应速率增大 【变式5-1】（25-26高二上·江苏连云港·阶段检测）我国科学家研发出一种乙醇(沸点78.5℃)绿色制氢新途径，并实现高附加值乙酸(沸点118℃)的生产，反应为：。一定条件下，在恒容密闭容器中发生该反应，下列说法正确的是 A．降低温度，v(正)减小，v(逆)增大 B．向容器中通入氦气，v(正)、v(逆)均增大 C．当v正(H2O)=2v逆(H2)，说明该反应达到平衡状态 D．当混合气体的平均摩尔质量不变，说明该反应达到平衡状态 【变式5-2】（25-26高二上·江苏苏州·阶段检测）对于反应，下列说法正确的是 A．的大小不随时间改变时，该反应达到平衡 B．当的物质的量分数不随时间改变时，该反应达到平衡 C．可作为判断该反应达到平衡的标志 D．每消耗，同时生成，该反应达到平衡 【变式5-3】（25-26高二上·江苏泰州·阶段检测）固态或气态碘分别与氢气反应的热化学方程式如下： ① ② 下列判断正确的是 A．①中的为固态，②中的为气态 B．当反应①气体的总物质的量不变时反应达到平衡状态 C．反应①的产物比反应②的产物的热稳定性更好 D．1 mol固态碘升华时将吸热35.96 kJ ▌题型06 化学平衡常数及影响因素 1．化学平衡常数 对于可逆反应：aA(g)+bB(g)cC(g)+dD(g)，在 一定时，无论起始浓度如何，反应达到平衡后，各物质的物质的量浓度满足以下关系式： K= 该结果是一个常数，此常数称为化学平衡常数，简称平衡常数，用字母 表示。 2．化学平衡常数的意义 已知：25 ℃时，卤化氢生成反应的平衡常数如下表： 化学方程式 平衡常数K F2＋H22HF 6.5×1095 Cl2＋H22HCl 2.57×1033 Br2＋H22HBr 1.91×1019 I2＋H22HI 8.67×102 由表中数据可知，生成卤化氢的平衡常数K值从上到下依次减小，反应进行的程度也依次减小。在上述反应中，生成氟化氢的反应进行得最为完全。 (1)平衡常数的大小能说明反应进行的 (也叫反应的限度)。 (2)K值越大，表示反应进行得越完全，当K>105时，该反应进行得基本完全了。 3．化学平衡常数的影响因素 (1)内因：不同的化学反应及化学方程式的书写形式是决定化学平衡常数的 。 (2)外因：在化学方程式一定的情况下，K只受 影响。 已知：N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)　ΔH<0的平衡常数与温度的关系如下： T/K 373 473 573 673 773 K 3.35×109 1.00×107 2.45×105 1.88×104 2.99×103 ①放热反应，温度升高，K值 ；②吸热反应，温度升高，K值 。 4．化学平衡常数表达式书写注意事项、 ①化学平衡常数表达式中各物质的浓度必须是平衡时的浓度，且不出现固体、纯液体或水溶液中水的浓度。②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，化学平衡常数都会相应改变。 如N2＋3H22NH3，K＝a，则有： 2NH3N2＋3H2，K′＝。 N2＋H2NH3，K″＝a。 5．已知两反应的平衡常数分别为K1、K2 ①若两反应相加，则总反应的平衡常数K＝K1·K2。 ②若两反应相减，则总反应的平衡常数K＝。 【典例6】（25-26高二上·江苏南通·期中）实验表明：少量的可以催化分解。有、无存在下分解的能量变化示意如图，i发生反应为。下列说法不正确的是 A．分解是放热反应 B．ii发生反应： C．反应速率： D．若反应i、ii的平衡常数分别为、，则的平衡常数 【变式6-1】下列关于化学平衡常数的说法正确的是 A．化学平衡常数只与温度有关 B．化学平衡常数越大，反应进行的程度越小 C．化学平衡常数表达式中，反应物的浓度必须写在分子上 D．改变压强，化学平衡常数一定发生变化 【变式6-2】（25-26高二上·江苏泰州·期末）乙醛在I2催化下的分解反应为  ，反应过程中的能量变化如图所示。下列叙述正确的是 A．分解反应的平衡常数表达式 B．基元反应②是乙醛分解反应的决速步 C．反应①吸收的能量大于反应②释放的能量 D．I2改变了反应过程，提高了乙醛的平衡转化率 【变式6-3】（25-26高二上·江苏南京·期末）甲烷催化重整反应为  。下列说法正确的是 A．该反应 B．反应平衡常数 C．平衡时升高温度，增大，减小 D．其他条件相同，增大， 的转化率升高 ▌题型07 平衡常数和平衡转化率的相关计算 1．计算模型——三段式法 　　　　　　 aA(g) ＋ bB(g) cC(g)＋dD(g) c(初)(mol·L－1) x y 0 0 Δc(mol·L－1) am bm cm dm c(平)(mol·L－1) x-am y-bm cm dm 2．解题思路 (1)设未知数：具体题目要具体分析，一般设某物质的转化量或转化率为x。 (2)确定三个量：根据反应物、生成物及变化量三者之间的关系，代入未知数确定平衡体系中各物质的起始量、变化量、平衡量并按（1）中“模式”列表。 (3)解题设问题：明确了“始”、“变”、“平”三个量的具体数值，再根据相应关系求平衡时某成分的浓度、反应物转化率等，求出题目答案。 3．基本计算关系 (1)各物质的物质的量浓度变化量之比＝ 之比＝ 之比。 (2)反应物的转化率＝×100%＝×100%。 (3)反应产物的产率＝ ×100%。 (4)平衡时B组分的体积分数＝平衡时B组分的物质的量分数＝ ×100%。 【典例7】（25-26高二下·江苏盐城·阶段检测）某温度下，1L容器中发生反应：4NH3(g)＋5O2(g)4NO(g)＋6H2O(g)，NH3在20s内由1.0mol/L变成0.2mol/L(反应尚未达到平衡)。下列说法正确的是 A．反应速率关系：2v(NO)=3v(H2O) B．20s内，v(O2)=0.045mol/(L·s) C．20s内，NH3的转化率为20% D．20s内，上述反应转移电子数目为4×6.02×1023 【变式7-1】（25-26高二上·江苏苏州·阶段检测）在一定条件下，向某恒容密闭容器中充入和水蒸气，当反应达到平衡时，水蒸气的体积分数与的体积分数相等。下列说法错误的是 A．反应达到平衡后，的体积为 B．当混合气体的密度不随时间改变，该反应达到平衡 C．反应达到平衡时，的体积分数为 D．每断裂键，同时断裂键，该反应达到平衡 【变式7-2】（25-26高二上·江苏南通·阶段检测）在T ℃、101 kPa时，下列反应的焓变和平衡常数分别表示为： 反应①           ΔH1=-197 kJ·mol-1     K1=a 反应②           ΔH2                        K2 反应③   ΔH3=-26.5 kJ·mol-1    K3=b 下列说法正确的是 A．在反应①中，当气体质量保持不变时，该反应达到平衡状态 B．对反应②，，K2=a·b2 C．反应③达到平衡后，增大压强对平衡没有影响 D．若使用催化剂，则反应①的焓变ΔH1减小 【变式7-3】（24-25高二下·江苏扬州·期中）向体积为2 L的恒容密闭容器中充入1.5 mol 、3 mol ，一定条件下仅发生反应：。反应体系中的平衡转化率与温度的关系如下图所示。下列说法正确的是 A．该反应的 B．500 K时，该反应的化学平衡常数为50 C．700 K时，其他条件不变，若使用高效催化剂，的平衡转化率可能会达到40% D．500 K时，若向容器中充入1 mol 、2 mol ，则达到平衡时，的转化率小于60% ▌题型08 化学平衡常数的应用 1.判断反应进行的方向 对于一般的可逆反应mA(g)＋nB(g) pC(g)＋qD(g)，在任意状态时，生成物与反应物的浓度幂之积的比值称为浓度商，用Q表示，即Q＝，则 2.判断反应的热效应 若升高温度，K值增大，则正反应为 反应；若升高温度，K值减小，则正反应为 反应。 【典例8】（25-26高二上·江苏南通·阶段检测）在100℃时，将0.40 mol的NO2气体充入2 L固定容积的密闭容器中，每隔一定时间就对该容器内的物质进行分析，得到如下表数据： 时间(s) 0 20 40 60 80 100 n(NO2)/mol 0.40 0.30 0.26 n1 0.24 …… n(N2O4)/mol 0.00 0.05 0.07 0.08 n2 …… 下列相关说法正确的是 A．在20 s时，用N2O4表示的反应速率v(N2O4)=0.00125 mol/(L·s) B．在100℃时，反应的平衡常数 C．若开始时投入1 mol NO2和1 mol N2O4，则反应向正方向进行 D．在100 s时，若把体积压缩为1 L，达到新平衡时c(N2O4)＜0.08 mol/L 【变式8-1】（25-26高二上·江苏南通·期中）830℃时反应的平衡常数。在容积不变的密闭容器中，将与混合加热到830℃发生反应达平衡。其他条件不变，向上述体系中投入一定量的CaO可以增大的体积分数。下列有关说法不正确的是 A．增大的浓度，使CO的转化率增大，同时提高的产率 B．投入一定量的CaO， C．在相同时间内，投入纳米CaO比微米CaO更有利于增大的体积分数 D．其他条件不变，向上述平衡体系中再投入CO、、、各0.1 mol，此时 【变式8-2】（24-25高二上·江苏南通·阶段检测）在100°C时，将0.40mol的NO2气体充入2L抽空的密闭容器中，每隔一定时间就对该容器内的物质进行分析，得到如下表数据： 时间(s) 0 20 40 60 80 100 n(NO2)/mol 0.40 n1 0.26 n3 0.24 …… n(N2O4)/mol 0.00 0.050 n2 0.080 n4 …… 下列说法正确的是 A．在20s时，用N2O4表示的反应速率(N2O4)=0.00125mol/(L·s) B．在100°C时，反应2NO2(g)N2O4(g)的平衡常数K= C．在100s时，再加入0.06molNO2和0.02molN2O4，此时(正，NO2)>2(逆，N2O4) D．在100s时，若把体积压缩为1L，达到新平衡时c(NO2)<0.12mol/L 【变式8-3】（25-26高二上·江苏苏州·期中）目前资源化利用成为减少碳排放的主要研究方向。 (1)醇化反应为，在一定温度下，向体积为2 L的恒容密闭容器中充入3 mol和1 mol，控制条件仅发生醇化反应，测得、和的物质的量(n)随时间的变化如图1所示。 ①0∼3 min内，用表示的化学反应速率_______，醇化反应进行到第3 min时，v(正)_______v(逆)(填“>”、“＜”或“=”)。 ②在反应达到平衡后，再向容器中加入0.25 mol和0.75 mol，则平衡_______(填“正向”、“逆向”或“不”)移动。 (2)利用合成尿素，主要通过下列反应实现 反应Ⅰ： 反应Ⅱ： 密闭体系中反应Ⅰ的平衡常数(K)的表达式为_______，降低温度，反应Ⅰ的平衡常数(K)_______(填“增大”、“减小”或“不变”)。 (3)电催化合成尿素：向溶液中通至饱和，在电极上生成原理如图2所示。(尿素中氮元素的化合价为-3) ①电极a是电解池的_______极。 ②生成的电极反应式为_______。 ▌题型09 压强平衡常数和速率常数 1．压强平衡常数 (1)以aA(g)＋bB(g)cC(g)＋dD(g)为例，Kp＝，其中，p(X)：X在平衡体系中物质的量分数(或体积分数)×总压强。 (2)计算方法 ①根据“三段式”法计算平衡体系中各物质的物质的量或物质的量浓度。 ②计算各气体组分的物质的量分数或体积分数。 ③根据分压计算公式求出各气体物质的分压，某气体的分压＝气体总压强×该气体的体积分数(或物质的量分数)。 ④根据平衡常数计算公式代入计算。 2．速率常数(k正、k逆) (1)表达式：若基元反应为mA ＋nBpC，则：v正＝ 、v逆＝ 上式中的k为速率常数，是化学反应速率的量化表示方式。 (2)表示意义：其数值相当于参加反应的物质都处于单位浓度(1 mol·L－1)时的反应速率。 (3)影响因素：不同的反应有不同的速率常数，速率常数与反应温度、反应溶剂、催化剂等有关，与浓度无关。 (4)当化学反应达到平衡时，v正＝v逆，即k正cm (A)·cn(B) ＝k逆cp (C)，则化学平衡常数K＝ 。 【典例9】（25-26高二上·江苏南通·阶段检测）研究反应，温度为T时，在两个体积均为2 L的密闭容器中进行实验，测得气体混合物中碘化氢的物质的量分数与反应时间t的关系如下表： 容器编号 起始物质 t/s 0 40 50 60 70 80 Ⅰ 0.5 mol 、0.5 mol 0 50 68 76 80 80 Ⅱ x mol HI 100 90 84 81 80 80 研究发现上述反应中：，，其中，为常数。下列说法正确的是 A．气体的平均相对分子质量不再改变可以说明该反应达到了化学平衡状态 B．在70 s时，容器Ⅰ中的转化率为90% C．容器Ⅰ中在前40 s的平均速率 D．温度为T时，该反应 【变式9-1】（25-26高二上·江苏南通·期中）NH3是重要的化工原料。工业合成氨，关乎世界化工发展与粮食的安全，对其研究意义重大。自由能(单位)可用于判断一定温度下反应的自发性，能自发，。工业合成氨的反应为：在298 K时该反应的，。实验研究表明，在用铁触媒作催化剂的条件下，合成氨反应速率与反应的物质的浓度关系为，k是速率常数。 某合成氨速率方程为，k是速率常数，根据表中数据分析，下列数值正确的是 实验 1 m n p q 2 2m n p 2q 3 m n 0.1p 10q 4 m 2n p 2.828q A．α=2、β=3、γ=-1 B．α=1、β=3、γ=2 C．α=2、β=1.5、γ=1 D．α=1、β=1.5、γ=-1 【变式9-2】（24-25高二上·江苏南京·期中）在水溶液中进行的反应： ，已知该反应的速率方程为 (k为常数)，为探究反应速率与反应物浓度的关系，在进行四次实验，所得的数据如下表： 编号物理量 ① ② ③ ④ 0.001 0.001 0.001 0.002 c(R-)/mol/L 0.10 0.20 0.20 0.10 c(H+)/mol/L 0.008 0.008 0.004 0.008 下列结论正确的是 A． B． C． D．k=0.03 【变式9-3】H2S在恒压密闭容器(维持压强为p)中发生分解反应：H2S(g)H2(g)+S2(g)不同温度下，各组分的平衡摩尔分数与温度的关系如图所示。 已知：压强平衡常数Kp为用各物质分压代替浓度计算得到的平衡常数。 下列说法不正确的是 A．该反应的ΔH>0 B．反应达到平衡后向容器中加入He，重新达到平衡后H2的物质的量增多 C．T1 ℃下H2S和S2的平衡摩尔分数相等，则T1 ℃下该反应的压强平衡常数Kp= D．a点时H2S的转化率为60% 1 / 2 学科网（北京）股份有限公司 $