第3讲 化学平衡常数 化学反应进行的方向课件2027届高三化学一轮复习

２０２７届 1 第3讲 化学平衡常数　化学反应进行的方向 第3讲　化学平衡常数　化学反应进行的方向 返 回 1 1 1.能用ΔH－TΔS说明化学反应的方向。2.了解化学平衡常数(K)的含义，能利用化学平衡常数进行相关计算。 第3讲　化学平衡常数　化学反应进行的方向 返 回 1 2 01 特 训 点 一 知识特训 能力特训 第3讲　化学平衡常数　化学反应进行的方向 返 回 1 3 1.化学平衡常数 特训点一　化学平衡常数 第3讲　化学平衡常数　化学反应进行的方向 返 回 1 4 ①固体和纯液体的浓度视为常数，通常不计入平衡常数表达式中，但水蒸气要写入。 ②计算时，代入平衡常数表达式的浓度是平衡浓度。 易错提醒 第3讲　化学平衡常数　化学反应进行的方向 返 回 1 Kp的一般表达式[以aA(g)＋bB(g)⥫⥬cC(g)＋dD(g)为例] Kp=[p(X)：X在平衡体系中物质的量分数或体积分数×总压强]。 (1)分压定律：混合气体的总压等于相同温度下各组分气体的分压之和。 p(A)＋p(B)＋p(C)＋p(D)＋……=p 教材拓展 第3讲　化学平衡常数　化学反应进行的方向 返 回 1 (2)气体的分压之比等于其物质的量之比：=。 (3)某气体的分压p(B)与总压之比等于其物质的量分数：==φ(B)。 第3讲　化学平衡常数　化学反应进行的方向 返 回 1 2.化学平衡常数与化学方程式书写形式的关系 (1)正、逆反应的平衡常数互为倒数。 (2)若化学方程式中各物质的化学计量数都扩大n倍或缩小至原来的，则化学平衡常数变为原来的n次幂或次幂。 (3)两方程式相加得到新的化学方程式，其化学平衡常数是两反应平衡常数的乘积。 第3讲　化学平衡常数　化学反应进行的方向 返 回 1 (4)关于H2O的浓度问题 a.稀水溶液中进行的反应，H2O虽然参与反应，但是H2O只作为溶剂，不能代入平衡常数表达式。如NH4Cl＋H2O⥫⥬NH3·H2O＋HCl的平衡常数表达式为K=。 b.H2O的状态不是液态而是气态时，则需要代入平衡常数表 达式。 第3讲　化学平衡常数　化学反应进行的方向 返 回 1 (5)代入平衡常数表达式的是平衡浓度，而不是任意时刻的浓度，更不能将物质的量代入。 (6)同一化学反应，可以用不同的化学方程式表示，每个化学方程式都有自己的平衡常数表达式及相应的平衡常数。因此，要注意使用与化学方程式相对应的平衡常数。 第3讲　化学平衡常数　化学反应进行的方向 返 回 1 3.化学平衡常数的意义及影响因素 (1)K越大，反应物的转化率越大，正反应进行的程度越大，当K＞105时，反应接近完全。 (2)对于同反应，K只受温度影响，与反应物或生成物的浓度变化无关，与压强变化、是否使用催化剂无关，温度升高，若ΔH＜0，则K减小，若ΔH＞0，则K增大。 (3)对于不同的反应，K除受温度影响外，还与反应物本身的性质有关。 第3讲　化学平衡常数　化学反应进行的方向 返 回 1 速率常数与平衡常数的关系 (1)两者的关系：对于基元反应aA(g)＋bB(g)⥫⥬cC(g)＋dD(g)，v正=k正·ca(A)·cb(B)，v逆=k逆·cc(C)·cd(D)，平衡常数K==，反应达到平衡时v正=v逆， 故K=。 教材拓展 第3讲　化学平衡常数　化学反应进行的方向 返 回 1 (2)两者的区别：①反应速率常数通过量化化学反应速率来表示反应的快慢;其影响因素包括温度和反应物性质等。②平衡常数属于平衡程度的标志，表示反应进行的最大限度;平衡常数只受温度的影响，而与反应物的浓度无关。 第3讲　化学平衡常数　化学反应进行的方向 返 回 1 4.有关化学平衡的计算 三段式法是有效解答化学平衡计算题的“万能钥匙”。解题时，要注意有条理地列出起始量、转化量、平衡量，按题目要求进行计算，同时还要注意单位的统一。 (1)分析三个量：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。 第3讲　化学平衡常数　化学反应进行的方向 返 回 1 (3)计算方法：三段式法 化学平衡计算模式：对于反应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－1、b mol·L－1，达到平衡后消耗A的物质的量浓度为mx mol·L－1。 mA(g)＋nB(g)⥫⥬pC(g)＋qD(g) 起始量/(mol·L－1) a b 0 0 变化量/(mol·L－1) mx nx px qx 平衡量/(mol·L－1) a－mx b－nx px qx 则有①平衡常数：K=。 第3讲　化学平衡常数　化学反应进行的方向 返 回 1 ②A的平衡浓度：c(A)=(a－mx) mol·L－1。 ③转化率(α)=×100%， A的转化率α(A)=×100%，α(A)∶α(B)=∶=。 ④生成物的产率：实际产量(指生成物)占理论产量的百分数。一般来讲，转化率越大，原料利用率越高，产率越大。产率=×100%。 第3讲　化学平衡常数　化学反应进行的方向 返 回 1 5.有关化学平衡计算方法和技巧 (1)化学平衡常数的计算 ①根据化学平衡常数表达式计算 ②依据化学方程式计算平衡常数 a.同一可逆反应中，K正·K逆=________。  b.同一方程式中的化学计量数都扩大n倍或缩小至原来的，则新平衡常数K'与原平衡常数K之间的关系是K'=Kn或K'=。 1 第3讲　化学平衡常数　化学反应进行的方向 返 回 1 c.几个可逆反应化学方程式相加得总反应，则总反应的平衡常 数等于各分步反应平衡常数之________。  d.水溶液中进行的反应，必须拆成离子方程式再计算平衡常数。 积 第3讲　化学平衡常数　化学反应进行的方向 返 回 1 (2)压强平衡常数的计算技巧 ①步骤 第一步，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; 第二步，计算各气体组分的物质的量分数或体积分数; 第三步，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); 第四步，根据平衡常数计算公式代入计算。 第3讲　化学平衡常数　化学反应进行的方向 返 回 1 例如，N2(g)＋3H2(g)⥫⥬2NH3(g)，压强平衡常数表达式为Kp=。 ②计算Kp的答题模板 计算Kp的两套模板[以N2(g)＋3H2(g)⥫⥬2NH3(g)为例] 模板1：N2(g)　＋　3H2(g)⥫⥬2NH3(g)(平衡时总压为p0) n(始) 1 mol 3 mol 0 Δn 0.5 mol 1.5 mol 1 mol n(平) 0.5 mol 1.5 mol 1 mol p(X) p0 p0 p0 Kp= 第3讲　化学平衡常数　化学反应进行的方向 返 回 1 模板2：刚性反应器中 　　　　N2(g)＋3H2(g)⥫⥬2NH3(g) p(始) p0 3p0 0 Δp p' 3p' 2p' p(平) p0－p' 3p0－3p' 2p' Kp= 第3讲　化学平衡常数　化学反应进行的方向 返 回 1 1.判断正误，正确的画“√”，错误的画“×”。 (1)C(s)＋H2O(g)⥫⥬CO(g)＋H2(g)的平衡常数表达式为 K=。(　　) (2)平衡常数发生变化，化学平衡一定发生移动。(　　) (3)化学平衡发生移动，平衡常数一定发生变化。(　　) (4)平衡常数K越大，表示反应进行得越快。(　　) × √ × × 第3讲　化学平衡常数　化学反应进行的方向 返 回 1 (5)温度不变，增大反应物浓度，平衡正向移动，平衡常数增 大。(　　) (6)反应A(g)＋B(g)⥫⥬C(g)达到平衡后，温度不变，增大压强， 平衡正向移动，平衡常数增大。(　　) × × 第3讲　化学平衡常数　化学反应进行的方向 返 回 1 2.已知下列反应的平衡常数： ①H2(g)＋S(s)⥫⥬H2S(g)　K1;②S(s)＋O2(g)⥫⥬SO2(g)　K2。 则反应H2(g)＋SO2(g)⥫⥬O2(g)＋H2S(g)的平衡常数K=________(用K1和K2表示)。  答案： 第3讲　化学平衡常数　化学反应进行的方向 返 回 1 3.[全国卷Ⅱ，27(1)节选]CH4－CO2催化反应为CH4(g)＋CO2(g)====2CO(g)＋2H2(g)　ΔH=＋247 kJ·mol－1。某温度下，在体积为2 L的容器中加入2 mol CH4、1 mol CO2以及催化剂进行反应，达到平衡时CO2的转化率是50%，其平衡常数为________。  答案： 第3讲　化学平衡常数　化学反应进行的方向 返 回 1 解析：CH4(g)＋CO2(g)⥫⥬2CO(g)＋2H2(g) 起始浓度/(mol·L－1) 1 0.5 0 0 转化浓度/(mol·L－1) 0.25 0.25 0.5 0.5 平衡浓度/(mol·L－1) 0.75 0.25 0.5 0.5 K===。 第3讲　化学平衡常数　化学反应进行的方向 返 回 1 考向一　考查化学平衡常数及其应用 典例1　磷及其化合物有着广泛的应用。白磷的结构为 ，白磷与Cl2反应可生成PCl3和PCl5。已知反应 PCl3(g)＋Cl2(g)⥫⥬ PCl5(g) ΔH。 第3讲　化学平衡常数　化学反应进行的方向 返 回 1 下列有关该反应的说法正确的是(　　) A.ΔH＜0 B.平衡常数K= C.其他条件一定，平衡时升高温度，v正减小，v逆增大 D.其他条件一定，增大，PCl3的转化率降低 答案：A 第3讲　化学平衡常数　化学反应进行的方向 返 回 1 解析：该反应为放热反应，ΔH＜0，A正确;平衡常数K=，B错误;其他条件一定，平衡时升高温度，v正和v逆均增大，C错误;其他条件一定，增大，即增加Cl2的投料，平衡正向移动，PCl3的转化率增大，D错误。 第3讲　化学平衡常数　化学反应进行的方向 返 回 1 化学平衡常数的应用 (1)判断化学反应进行的方向或平衡移动的方向 根据浓度商(Q)与平衡常数(K)的大小判断平衡移动的方向： 第3讲　化学平衡常数　化学反应进行的方向 返 回 1 (2)判断可逆反应的热效应 第3讲　化学平衡常数　化学反应进行的方向 返 回 1 对点训练1　醛、酮与HCN可发生加成 反应 ＋H—CN⥫⥬ ，平衡常数为K。 微量碱存在时的催化机理如下： 第一步　OH－＋H—CN H2O＋CN－ 第3讲　化学平衡常数　化学反应进行的方向 返 回 1 第3讲　化学平衡常数　化学反应进行的方向 返 回 1 已知不同基团(—R、—R')对平衡常数的影响如下表所示：   —R —R' 平衡常数K ① —H   210 ② —H   530 ③ —CH3 —CH2CH3 38 ④ —C(CH3)3 —C(CH3)3 ≪1 第3讲　化学平衡常数　化学反应进行的方向 返 回 1 下列说法不正确的是(　　) A.HCN中C原子采用sp杂化 B.若将微量碱改成酸，则反应速率减慢 C.由①②可知推电子基团可以使 上的C原子活化，增大平衡常数 D.④的平衡常数小于③，可能是因为④中 受到的空间位阻更大 答案：C 第3讲　化学平衡常数　化学反应进行的方向 返 回 1 解析：HCN中C原子和H原子形成一个单键，C原子和N原子形成一个三键，C原子采用sp杂化，A正确;H＋能与CN－结合生成HCN，降低CN－浓度，所以若将微量碱改成酸，则反应速率 减慢，B正确;由①②可知吸电子基团可以使 上的C原子 活化，增大平衡常数，C错误;由于④中 受到的空间位阻 更大，不利于反应进行，所以④的平衡常数小于③，D正确。 第3讲　化学平衡常数　化学反应进行的方向 返 回 1 考向二　考查平衡常数和转化率的计算 典例2　【改编题】在密闭容器中发生反应2A(g)＋B(g)⥫⥬2C(g)，向密闭容器中以物质的量比(A∶B)2∶1通入两种反应物，15 min后A在四种温度下的转化率如下表所示，且T1＜T2＜T3＜T4。 温度 T1 T2 T3 T4 转化率 10% 70% 70% 60% 第3讲　化学平衡常数　化学反应进行的方向 返 回 1 下列说法正确的是(　　) A.该反应是吸热反应 B.T温度(T2＜T＜T3)下，A的转化率是70% C.T3温度下，在15 min后继续进行反应，A的转化率变大 D.T4温度下反应15 min后，若c(B)=0.5 mol·L－1，则T4温度时的平衡常数是4.5 答案：D 第3讲　化学平衡常数　化学反应进行的方向 返 回 1 解析：15 min后A在四种温度下的转化率为单位时间内的转化率，该转化率与反应速率有关，根据表格数据可知，随着温度升高，反应速率加快，T1、T2温度下15 min时未达平衡，T3、T4温度下15 min时反应已经达到平衡，为平衡转化率，平衡转化率随温度升高而减小，根据勒夏特列原理知该反应为放热反应，A错误;分析和表格数据可知T温度时(T2＜T＜T3)，A的转化率大于70%，B错误;分析可知T3温度下15 min时已经达到平衡，在15 min后继续进行反应，A的转化率不变，C错误;T4温度下 第3讲　化学平衡常数　化学反应进行的方向 返 回 1 反应15 min后已建立该条件下的平衡，若c(B)=0.5 mol·L－1，设A、B的起始浓度分别为2c mol·L－1，c mol·L－1，A的转化率为60%： 　　　　　　　　　2A(g)　＋　B(g)　⥫⥬　2C(g) 起始/(mol·L－1) 　2c 　c 　0 变化/(mol·L－1) 60%×2c 30%×2c 60%×2c 平衡/(mol·L－1) 40%×2c c－30%×2c 60%×2c 由题意知c－60%c=0.5，故c=，故K===4.5，D正确。 第3讲　化学平衡常数　化学反应进行的方向 返 回 1 有关化学平衡计算的三点说明 (1)有关化学平衡的常见计算是化学平衡常数、物质的平衡浓度和平衡转化率之间的相关计算。 (2)在进行有关化学平衡的“三段式”计算时，要注意各物质的起始量、转化量和平衡量三者单位的统一。 (3)凡是气体的压强变化、密度变化均必须转化为物质的量的变化或气体的体积变化才能进行相关计算。 第3讲　化学平衡常数　化学反应进行的方向 返 回 1 对点训练2　CO2催化加氢制甲醇主要反应如下： 反应Ⅰ.CO2(g)＋3H2(g)====CH3OH(g)＋H2O(g)　 ΔH1=－49.4 kJ·mol－1 反应Ⅱ.CO2(g)＋H2(g)====CO(g)＋H2O(g) ΔH2=＋41.2 kJ·mol－1 第3讲　化学平衡常数　化学反应进行的方向 返 回 1 压强分别为p1、p2时，将=1∶3的混合气体置于密闭容器中反应，不同温度下体系中CH3OH或CO的平衡选择性如图所示。 第3讲　化学平衡常数　化学反应进行的方向 返 回 1 下列说法正确的是(　　) A.曲线①②表示的是CH3OH的平衡选择性 B.曲线①②表示的压强：p1＜p2 C.随温度的升高，CO2的平衡转化率受压强影响减小 D.相同温度下，压强分别为p1、p2时，反应Ⅰ的平衡常数：K(p1)＞K(p2) 答案：C 第3讲　化学平衡常数　化学反应进行的方向 返 回 1 解析：只看一条曲线，可知该物质的平衡选择性随温度的升高而增大，反应Ⅰ为放热反应，升温平衡逆向移动，反应Ⅱ为吸热反应，升温平衡正向移动。故升温CO的平衡选择性增大，符合图像。由上述分析可知，图中表示的是CO的平衡选择性，A错误;同一温度下，压强由p1变为p2，CO的平衡选择性增大，根据反应可知，减小压强，反应Ⅰ逆向移动，从而导致反应Ⅱ正向移动，CO的平衡选择性增大，故p1＞p2，B错误;随温度的升高，CO的平衡选择性接近100%，可知升温后主要发生反应Ⅱ，反应Ⅱ的平衡移动与压强无关，故随温度的升高，CO2的平衡转化率受压强影响减小，C正确;平衡常数只与温度有关，温度相同则平衡常数相同，D错误。 第3讲　化学平衡常数　化学反应进行的方向 返 回 1 教材拓展——原子守恒法在多平衡体系计算中的应用 原子守恒法解题的基本思路： 第3讲　化学平衡常数　化学反应进行的方向 返 回 1 典例　工业上常用甲烷、水蒸气重整制 备氢气，体系中发生如下反应： Ⅰ.CH4(g)＋H2O(g)⥫⥬CO(g)＋3H2(g); Ⅱ.CO(g)＋H2O(g)⥫⥬CO2(g)＋H2(g)。 恒温恒压条件下，1 mol CH4(g)和1 mol H2O(g)反应达平衡时， CH4(g)的转化率为a，CO2(g)的物质的量为b mol，则反应Ⅰ的平 衡常数Kx=________[写出含有a、b的计算式;对于反应mA(g)＋ nB(g)====pC(g)＋qD(g)，Kx=，x为物质的量分数]。 第3讲　化学平衡常数　化学反应进行的方向 返 回 1 其他条件不变，H2O(g)起始量增加到5 mol，达平衡时，a=0.90，b=0.65，平衡体系中H2(g)的物质的量分数为____(结果保留两位有效数字)。  答案：　43% 第3讲　化学平衡常数　化学反应进行的方向 返 回 1 解析：由已知信息知，转化的CH4(g)为a mol，剩余的CH4(g)为(1－a) mol，根据C元素守恒可知，CO(g)的物质的量为 (a－b) mol，根据H和O守恒可知，H2O(g)的物质的量为(1－a－b) mol，H2(g)的物质的量为(3a＋b) mol，则反应混合物的总物质的量为(2a＋2) mol，平衡时，CH4(g)、H2O(g)、CO(g)、H2(g)的物质的量分数分别为、、、，因此，反应Ⅰ的平衡常数Kx== 第3讲　化学平衡常数　化学反应进行的方向 返 回 1 。其他条件不变，H2O(g)起始量增加到 5 mol，达到平衡时，a=0.90，b=0.65，则平衡时，CH4(g)为 0.1 mol，根据C元素守恒可知，CO(g)的物质的量为0.25 mol，根据H元素和O元素守恒可知，H2O(g)的物质的量为(5－0.90－0.65) mol=3.45 mol，H2(g)的物质的量为3.35 mol，平衡时混合物的总物质的量为7.8 mol，平衡体系中H2(g)的物质的量分数为×100%≈43%。 第3讲　化学平衡常数　化学反应进行的方向 返 回 1 02 特 训 点 二 知识特训 能力特训 第3讲　化学平衡常数　化学反应进行的方向 返 回 1 51 1.化学反应的方向 (1)自发反应 ①在一定条件下不借助外力就能自发进行的反应称为自发反应。 ②特点 a.体系趋向于从高能状态转变为低能状态(体系对外部做功或放 出热量)。 b.在密闭条件下，体系有从有序转变为无序(无序体系更加稳定) 的倾向性。 特训点二　化学反应进行的方向 第3讲　化学平衡常数　化学反应进行的方向 返 回 1 52 (2)熵 ①熵：描述体系混乱程度的物理量，符号为S。熵值越大，体系混乱度越大。 ②常见的熵增过程 a.气体的扩散; b.同一种物质的不同状态：S(g)＞S(l)＞S(s); c.反应前无气体，反应后有气体产生的过程; d.反应前后都有气体，但反应后气体的物质的量增加的反应。 第3讲　化学平衡常数　化学反应进行的方向 返 回 1 (3)反应进行的方向 ①判据 第3讲　化学平衡常数　化学反应进行的方向 返 回 1 ②规律 a.ΔH＜0，ΔS＞0的反应在任何温度下都能自发进行; b.ΔH＞0，ΔS＜0的反应在任何温度下都不能自发进行; c.ΔH和ΔS的作用相反，且相差不大时，温度对反应的方向起决定性作用。当ΔH＜0，ΔS＜0时，低温下反应能自发进行;当ΔH＞0，ΔS＞0时，高温下反应能自发进行。 第3讲　化学平衡常数　化学反应进行的方向 返 回 1 2.化学反应的调控 (1)控制反应条件的目的 ①促进有利的化学反应：通过控制反应条件，可以加快化学反应速率，提高反应物的转化率，从而促进有利的化学反应进行。 ②抑制有害的化学反应：通过控制反应条件，也可以减缓化学反应速率，减少甚至消除有害物质或控制副反应的发生，从而抑制有害的化学反应继续进行。 第3讲　化学平衡常数　化学反应进行的方向 返 回 1 (2)控制反应条件的基本措施 ①控制化学反应速率的措施 通过改变反应体系的温度、溶液的浓度、气体的压强(或浓度)、固体的表面积以及使用催化剂等途径调控反应速率。 ②提高转化率的措施 通过改变可逆反应体系的温度、溶液的浓度、气体的压强(或浓度)等改变可逆反应的限度，从而提高转化率。 第3讲　化学平衡常数　化学反应进行的方向 返 回 1 (3)工业合成氨的条件选择 ①反应原理：N2(g)＋3H2(g)⥫⥬2NH3(g)　 ΔH=－92.4 kJ·mol－1。 ②反应特点：①反应为可逆反应;②正反应是气体体积减小的反应;③ΔH＜0。 第3讲　化学平衡常数　化学反应进行的方向 返 回 1 ③从反应快慢和反应限度两个角度选择反应条件 第3讲　化学平衡常数　化学反应进行的方向 返 回 1 ④综合考虑——选择适宜的生产条件 a.温度：400~500 ℃　b.压强：10~30 MPa c.投料比：=　d.以铁触媒作催化剂 e.采用循环操作提高原料利用率 第3讲　化学平衡常数　化学反应进行的方向 返 回 1 1.判断正误，正确的画“√”，错误的画“×”。 (1)同一物质的固、液、气三种状态的熵值相同。(　　) (2)非自发反应，一定条件下也能发生。(　　) (3)在其他外界条件不变的情况下，使用催化剂可以改变化学反 应进行的方向。(　　) (4)需要加热才能够进行的反应，肯定不是自发反应。(　　) (5)ΔH＜0，ΔS＞0的反应在温度低时不能自发进行。(　　) × √ × × × 第3讲　化学平衡常数　化学反应进行的方向 返 回 1 2.(1)汽车燃油不完全燃烧时产生CO，有人设想按下列反应除去CO：2CO(g)====2C(s)＋O2(g)。已知该反应的ΔH＞0，简述该设想能否实现的依据：____________。  (2)已知CaSO4(s)＋CO(g)⥫⥬CaO(s)＋SO2(g)＋CO2(g) ΔH=＋218 kJ·mol－1，该反应能够自发进行的反应条件是_______________________________________________。  答案：(1)不能实现，因为该反应的ΔH＞0，ΔS＜0，ΔG＞0，反应不可能自发进行　(2)高温 第3讲　化学平衡常数　化学反应进行的方向 返 回 1 考向一　化学反应方向的判定 典例1　已知ΔG=ΔH－TΔS，ΔG的值只决定于反应体系的始态和终态，忽略ΔH、ΔS随温度的变化。若ΔG＜0，则该反应可以自发进行。 第3讲　化学平衡常数　化学反应进行的方向 返 回 1 63 根据右图判断，600 ℃时， 下列反应不能自发进行的 是(　　) A.C(s)＋O2(g)====CO2(g) B.2C(s)＋O2(g)====2CO(g) C.TiO2(s)＋2Cl2(g)====TiCl4(g)＋O2(g) D.TiO2(s)＋C(s)＋2Cl2(g)====TiCl4(g)＋CO2(g) 答案：C 第3讲　化学平衡常数　化学反应进行的方向 返 回 1 解析：由图可知，600 ℃时C(s)＋O2(g)====CO2(g)的ΔG＜0，反应能自发进行，A不符合题意;600 ℃时2C(s)＋O2(g)==== 2CO(g)的ΔG＜0，反应能自发进行，B不符合题意;600 ℃时TiO2(s)＋2Cl2(g)====TiCl4(g)＋O2(g)的ΔG＞0，反应不能自发进行，C符合题意;根据盖斯定律，TiO2(s)＋C(s)＋2Cl2(g) ====TiCl4(g)＋CO2(g)可由A＋C得到，且由图中数据可知 600 ℃时其ΔG＜0，反应能自发进行，D不符合题意。 第3讲　化学平衡常数　化学反应进行的方向 返 回 1 反应能否自发进行需综合考虑焓变和熵变对反应的影响，复合判据ΔH－TΔS＜0的反应不一定能够实际发生，只是指出了在该条件下化学反应自发进行的趋势，还要考虑化学反应的快慢问题。 易错提醒 第3讲　化学平衡常数　化学反应进行的方向 返 回 1 对点训练1　已知体系自由能变 化ΔG=ΔH－TΔS，ΔG＜0时反应 能自发进行，两个氢化反应的 ΔG与温度的关系如图所示。 下列说法正确的是(　　) A.反应①的ΔS＜0 B.反应②在600 ℃时的反应速率很快 C.温度大于1 000 ℃时，反应①能自发进行 D.反应②的ΔH＞0 答案：C 第3讲　化学平衡常数　化学反应进行的方向 返 回 1 解析：反应①随温度的升高，ΔG逐渐减小，则ΔS＞0，A错误;该题可以推测自发反应时的温度，但无法推测什么温度的反应速率快，B错误;反应①在温度大于1 000 ℃时ΔG＜0，故此时反应①能自发进行，C正确;根据图像和数学知识可知，反应②的ΔH＜0，D错误。 第3讲　化学平衡常数　化学反应进行的方向 返 回 1 考向二　化学反应的调控 典例2　已知：(HF)2(g)⥫⥬2HF(g)　ΔH＞0，平衡体系的总质量m(总)与总物质的量n(总)之比在不同温度下随压强的变化曲线如图所示。 第3讲　化学平衡常数　化学反应进行的方向 返 回 1 下列说法正确的是(　　) ①温度：T1＞T2　②反应速率：v(b)＜v(a) ③平衡常数：K(a)＜K(b)＜K(c)　④欲测定HF的相对分子质量，宜在高温低压下进行反应 A.①② B.①③ C.①④ D.②③ 答案：C 第3讲　化学平衡常数　化学反应进行的方向 返 回 1 解析：该反应为吸热反应，升高温度，平衡正向移动，n(总)越大，越小，所以T1＞T2，①正确;因为T1＞T2，所以反应速率v(b)＞v(a)，②错误;该反应为吸热反应，温度越高，K越大，T1＞T2，所以平衡常数K(a)=K(c)＜K(b)，③错误;该反应为吸热反应，欲测定HF的相对分子质量，应在高温低压下进行反应，使平衡正向移动，尽可能多地生成HF，④正确;故选C。 第3讲　化学平衡常数　化学反应进行的方向 返 回 1 化学反应适宜条件选择的思维流程 第3讲　化学平衡常数　化学反应进行的方向 返 回 1 对点训练2　2007年诺贝尔化学奖颁给了德国化学家格哈德·埃特尔，以表彰他在固体表面化学研究中取得的开拓性成就。他的成就之一是证实了氢气与氮气在固体催化剂表面合成氨气的反应过程，模拟示意图如图。 第3讲　化学平衡常数　化学反应进行的方向 返 回 1 关于合成氨工艺，下列说法正确的是(　　) A.图①到图③的活化能减去图⑤到图③的活化能就是合成氨反应的反应热 B.反应过程中有极性键的断裂与形成 C.当温度、体积一定时，在原料气中添加少量稀有气体，有利于提高平衡转化率 D.合成氨反应使用高温、高压的条件是为了提高反应物的平衡转化率 答案：A 第3讲　化学平衡常数　化学反应进行的方向 返 回 1 解析：图①到图③为氮气和氢气中的化学键断裂的过程，图⑤到图③为氨气中化学键断裂的过程，故图①到图③的活化能减去图⑤到图③的活化能就是合成氨反应的反应热，A正确;该反应过程中只有非极性键的断裂和极性键的形成，B错误;当温度、体积一定时，在原料气中添加少量稀有气体不影响各组分的浓度，因此不影响平衡，不能提高平衡转化率，C错误;合成氨的反应是气体总体积减小的放热反应，故高压是为了提高反应物的平衡转化率，但高温不是为了提高转化率，D错误。 第3讲　化学平衡常数　化学反应进行的方向 返 回 1 03 真 题 探 究 第3讲　化学平衡常数　化学反应进行的方向 返 回 1 76 典例　恒压下，向某密闭容器中充入一定量的CH3OH(g)和CO(g)，发生如下反应： 主反应：CH3OH(g)＋CO(g)====CH3COOH(g)　ΔH1 副反应：CH3OH(g)＋CH3COOH(g)====CH3COOCH3(g)＋H2O(g)　ΔH2 真题示范 第3讲　化学平衡常数　化学反应进行的方向 返 回 1 77 在不同温度下，反应达到平衡时，测得两种含碳产物的分布分数δ随投料比x(物质的量之比)的变化关系如图所示，下列说法正确的是(　　) A.投料比x代表 B.曲线c代表乙酸的分布分数 C.ΔH1＜0，ΔH2＞0 D.L、M、N三点的平衡常数： K(L)=K(M)＞K(N) 第3讲　化学平衡常数　化学反应进行的方向 返 回 1 [真题分析] ——本题以“主、副反应”为载体考查化学反应速率、平衡常数、化学平衡移动，问题设计与呈现方式适度创新。学科核心素养体现在“宏观辨识与微观探析、变化观念与平衡思想”。 第3讲　化学平衡常数　化学反应进行的方向 返 回 1 [思路分析] ——化学平衡图像题的解题步骤 第3讲　化学平衡常数　化学反应进行的方向 返 回 1 [命题预测] ——2026年高考仍会围绕新科技、陌生图像考查化学反应速率及平衡，同时又对平衡常数、焓变等知识进行考查。从中培养分析问题和解决问题的能力，将所学知识应用于实际中，学以致用。 答案：D 第3讲　化学平衡常数　化学反应进行的方向 返 回 1 解析：题干明确指出，图中曲线表示的是两种含碳产物的分布分数即δ(CH3COOH)、δ(CH3COOCH3)，若投料比x代表，x越大，可看作CH3OH的量增多，则生成的CH3COOCH3越多，CH3COOCH3分布分数越大，则曲线a或曲线b表示CH3COOCH3的分布分数，曲线c或曲线d表示CH3COOH的分布分数，据此分析可知A、B均正确，则此假设错误，故投料比x代表，曲线a或曲线b表示 第3讲　化学平衡常数　化学反应进行的方向 返 回 1 δ(CH3COOH)，曲线c或曲线d表示δ(CH3COOCH3)，据此作 答。根据分析可知，投料比x代表，A错误;根据分析可知，曲线c表示CH3COOCH3的分布分数，B错误;根据分析可 知，曲线a或曲线b表示δ(CH3COOH)，当投料比相同时，观察图像可知T2时δ(CH3COOH)大于T1时δ(CH3COOH)，而T2＞ T1，温度越高δ(CH3COOH)越大，说明温度升高主反应的平衡正向移动，ΔH1＞0，曲线c或曲线d表示δ(CH3COOCH3)，当投 第3讲　化学平衡常数　化学反应进行的方向 返 回 1 料比相同时，T1时δ(CH3COOCH3)大于T2时δ(CH3COOCH3)，而T2＞T1，温度越高δ(CH3COOCH3)越小，说明温度升高副反应的平衡逆向移动，ΔH2＜0，C错误;L、M、N三点对应副反应的ΔH2＜0，且T(N)＞T(M)=T(L)，升高温度平衡逆向移动，K(L)=K(M)＞K(N)，D正确。 第3讲　化学平衡常数　化学反应进行的方向 返 回 1 1.在恒温恒容密闭容器中 充入一定量W(g)，发生如下反应： 反应②和③的速率方程分别为v2=k2c2(X) 和v3=k3c(Z)，其中k2、k3分别为反应②和③的速率常数，反应 ③的活化能大于反应②，测得W(g)的浓度随时间的变化如下表： 真题再练 t/min 0 1 2 c(W)/(mol·L－1) 0.160 0.113 0.080 t/min 3 4 5 c(W)/(mol·L－1) 0.056 0.040 0.028 第3讲　化学平衡常数　化学反应进行的方向 返 回 1 下列说法正确的是(　　) A.0~2 min内，W的平均反应速率为0.080 mol·L－1·min－1 B.若升高温度，平衡时c(Z)减小 C.若k2=k3，平衡时c(Z)=c(X) D.若增大容器容积，平衡时Y的产率增大 答案：B 第3讲　化学平衡常数　化学反应进行的方向 返 回 1 解析：由表格数据可知，2 min时W的浓度为0.080 mol·L－1，则0~2 min内，W的平均反应速率为 =0.040 mol·L－1·min－1，A错误;反应③的活化能大于反应②，说明X转化为Z的反应为放热反应，升高温度，反应②平衡向逆反应方向移动，Z的浓度减小，B正确;由反应达到平衡时，正、逆反应速率相等，可得k2c2(X)=k3c(Z)，若k2=k3，则X和Z的浓度关系为c(Z)=c2(X)，C错误;由转化关系可知，反应①为W完全分解生成X和Y，Y只参与反应①，所以增大容器容积，平衡时Y的物质的量不变、产率不变，D错误。 第3讲　化学平衡常数　化学反应进行的方向 返 回 1 2.向一恒容密闭容器中加入1 mol CH4和一定量的H2O，发生反应：CH4(g)＋H2O(g)⥫⥬CO(g)＋3H2(g)。CH4的平衡转化率按不同投料比x[x=]随温度的变化曲线如图所示。 第3讲　化学平衡常数　化学反应进行的方向 返 回 1 下列说法错误的是(　　) A.x1＜x2 B.反应速率：vb正＜vc正 C.点a、b、c对应的平衡常数：Ka＜Kb=Kc D.反应温度为T1，当容器内压强不变时，反应达到平衡状态 答案：B 第3讲　化学平衡常数　化学反应进行的方向 返 回 1 解析：一定条件下，增大水的浓度，能提高CH4的转化率，即x值越小，CH4的转化率越大，则x1＜x2，A正确;b点和c点温度相同，CH4的起始物质的量都为1 mol，b点x值小于c点，则b点加水多，反应物浓度大，反应速率vb正＞vc正，B错误;由图像可知，x一定时，温度升高CH4的平衡转化率增大，说明正反应为吸热反应，温度升高平衡正向移动，K增大，温度相同，K不变，则点a、b、c对应的平衡常数大小关系为Ka＜Kb=Kc，C正确;该反应为气体分子数增大的反应，反应进行时压强会发生改变，所以温度一定时，当容器内压强不变时，反应达到平衡状态，D正确。 第3讲　化学平衡常数　化学反应进行的方向 返 回 1 (生产环保情境题)实现“碳达峰、碳中和”目标最直接、最有效、最经济的手段是将CO2转化为绿色能源。二甲醚是一种绿色能源，也是一种化工原料。在体积均为1 L的容器Ⅰ、Ⅱ中分别充入1 mol CO2和3 mol H2，发生反应：2CO2(g)＋6H2(g)====CH3OCH3(g)＋3H2O(g)　ΔH。相对容器Ⅱ，容器Ⅰ仅改变温度或压强中的一个条件。 真题预测 第3讲　化学平衡常数　化学反应进行的方向 返 回 1 两个容器同时发生化学反应， CO2的转化率与时间关系如图， 下列叙述正确的是(　　) A.该反应中，产物总能量大于 反应物总能量 B.其他条件相同，压强：容器 Ⅰ＞容器Ⅱ C.容器Ⅱ中0~6 min内，H2的平 均反应速率为0.2 mol·L－1·min－1 D.容器Ⅰ条件下，平衡常数K为27 答案：C 第3讲　化学平衡常数　化学反应进行的方向 返 回 1 解析：根据图像可知，容器Ⅰ中的反应先达到平衡，说明容器Ⅰ反应速率大于容器Ⅱ，则容器Ⅰ改变的条件可能是升高温度或增大压强。同时从图中还可知，平衡时容器Ⅱ中CO2的转化率更高，说明容器Ⅰ改变的条件相对于容器Ⅱ而言，促使反应平衡逆向移动，若改变的条件为升高温度，则反应的化学平衡逆向移动，正反应为放热反应。若改变的条件为增大压强，反应的化学平衡正向移动，则Ⅰ中CO2的转化率应该大于Ⅱ，故改变的条件不可能是增大压强，因此Ⅰ改变的条件是升高温度。根据以 第3讲　化学平衡常数　化学反应进行的方向 返 回 1 上分析可知反应为放热反应，则产物总能量小于反应物总能 量，A错误;若其他条件相同，容器Ⅰ比容器Ⅱ先达到平衡状态，且正反应体积减小，因此改变的条件是温度，故温度大小关系为容器Ⅰ＞容器Ⅱ，B错误;容器Ⅱ中0~6 min内，CO2的转化率为40%，即反应消耗CO2的物质的量为1 mol×40%=0.4 mol， H2消耗1.2 mol，则H2的平均反应速率为= 0.2 mol·L－1·min－1，C正确; 第3讲　化学平衡常数　化学反应进行的方向 返 回 1 容器Ⅰ条件下，4 min时达到平衡状态，CO2的转化率为50%，根据三段式得： 2CO2(g)＋6H2(g)====CH3OCH3(g)＋3H2O(g) 　 初始量 /(mol·L－1) 1 3 0 0 　 转化量 /(mol·L－1) 0.5 1.5 0.25 0.75 　 平衡量 /(mol·L－1) 0.5 1.5 0.25 0.75 平衡常数K==≈0.037，D错误。 第3讲　化学平衡常数　化学反应进行的方向 返 回 1 第3讲　化学平衡常数　化学反应进行的方向 返 回 1 $