2019-2020年高考化學(xué)一輪復(fù)習(xí)知識(shí)梳理與訓(xùn)練 第7章 第3講 化學(xué)平衡常數(shù) 化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行的方向（含解析）.doc
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2019-2020年高考化學(xué)一輪復(fù)習(xí)知識(shí)梳理與訓(xùn)練 第7章 第3講 化學(xué)平衡常數(shù) 化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行的方向（含解析） [考綱要求] 1.理解化學(xué)平衡常數(shù)的含義，能用化學(xué)平衡常數(shù)進(jìn)行簡(jiǎn)單計(jì)算。2.能用焓變和熵變說明常見簡(jiǎn)單化學(xué)反應(yīng)的方向。 考點(diǎn)一 化學(xué)平衡常數(shù) 1．概念 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)，用符號(hào)K表示。 2．表達(dá)式 對(duì)于反應(yīng)mA(g)＋nB(g)pC(g)＋qD(g)， K＝(固體和純液體的濃度視為常數(shù)，通常不計(jì)入平衡常數(shù)表達(dá)式中)。 3．意義 (1)K值越大，反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率越大，正反應(yīng)進(jìn)行的程度越大。 (2)K只受溫度影響，與反應(yīng)物或生成物的濃度變化無關(guān)。 (3)化學(xué)平衡常數(shù)是指某一具體反應(yīng)的平衡常數(shù)。 深度思考 1．判斷正誤，正確的劃“√”，錯(cuò)誤的劃“” (1)平衡常數(shù)表達(dá)式中，可以是物質(zhì)的任一濃度( ) (2)催化劑能改變化學(xué)反應(yīng)速率，也能改變平衡常數(shù)( ) (3)平衡常數(shù)發(fā)生變化，化學(xué)平衡不一定發(fā)生移動(dòng)( ) (4)化學(xué)平衡發(fā)生移動(dòng)，平衡常數(shù)不一定發(fā)生變化( ) 答案 (1) (2) (3) (4)√ 2．對(duì)于N2(g)＋3H2(g)2NH3(g) K1 2NH3(g)N2(g)＋3H2(g) K2 試分別寫出平衡常數(shù)表達(dá)式，并判斷其關(guān)系_________________________________ ________________________________________________________________________。 答案 K1＝ K2＝ K1＝ 3．化學(xué)平衡常數(shù)只受溫度的影響，溫度升高，化學(xué)平衡常數(shù)是增大還是減小？ 答案 溫度升高化學(xué)平衡常數(shù)的變化要視反應(yīng)而定，若正反應(yīng)是吸熱反應(yīng)，則溫度升高K值增大，反之則減小。 4．對(duì)于一個(gè)可逆反應(yīng)，化學(xué)計(jì)量數(shù)擴(kuò)大或縮小，化學(xué)平衡常數(shù)表達(dá)式是否改變？是什么關(guān)系？轉(zhuǎn)化率是否相同？試舉例說明。 答案 對(duì)于一個(gè)可逆反應(yīng)，化學(xué)計(jì)量數(shù)不一樣，化學(xué)平衡常數(shù)表達(dá)式也不一樣，但對(duì)應(yīng)物質(zhì)的轉(zhuǎn)化率相同。例如： ①aA(g)＋bB(g)cC(g) K1＝ ②naA(g)＋nbB(g)ncC(g) K2＝＝K或K1＝ 無論①還是②，A或B的轉(zhuǎn)化率是相同的。 題組一 化學(xué)平衡常數(shù)及其影響因素 1．溫度為T℃時(shí)，在體積為10L的真空容器中通入1.00mol氫氣和1.00mol碘蒸氣，20min后，反應(yīng)達(dá)到平衡，此時(shí)測(cè)得碘蒸氣的濃度為0.020molL－1。涉及的反應(yīng)可以用下面的兩個(gè)化學(xué)方程式表示： ①H2(g)＋I(xiàn)2(g)2HI(g) ②2H2(g)＋2I2(g)4HI(g) 下列說法正確的是( ) A．反應(yīng)速率用HI表示時(shí)，v(HI)＝0.008molL－1min－1 B．兩個(gè)化學(xué)方程式的意義相同，但其平衡常數(shù)表達(dá)式不同，不過計(jì)算所得數(shù)值相同 C．氫氣在兩個(gè)反應(yīng)方程式中的轉(zhuǎn)化率不同 D．第二個(gè)反應(yīng)中，增大壓強(qiáng)平衡向生成HI的方向移動(dòng) 答案 A 解析 H2(g)＋I(xiàn)2(g)2HI(g) 初始濃度 (molL－1) 0.1000.1000 平衡濃度 (molL－1) 0.0200.0200.160 轉(zhuǎn)化濃度 (molL－1) 0.0800.0800.160 所以，v(HI)＝0.160molL－120min＝0.008molL－1min－1，A正確；K①＝＝64，而K②＝＝K＝642＝4096，故選項(xiàng)B錯(cuò)；兩個(gè)化學(xué)方程式表示的是一個(gè)反應(yīng)，反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí)，氫氣的濃度相同，故其轉(zhuǎn)化率相同，C錯(cuò)；兩個(gè)反應(yīng)相同，只是表達(dá)形式不同，壓強(qiáng)的改變對(duì)平衡的移動(dòng)沒有影響，D錯(cuò)。 2．已知反應(yīng)①：CO(g)＋CuO(s)CO2(g)＋Cu(s)和反應(yīng)②：H2(g)＋CuO(s)Cu(s)＋H2O(g)在相同的某溫度下的平衡常數(shù)分別為K1和K2，該溫度下反應(yīng)③：CO(g)＋H2O(g)CO2(g)＋H2(g)的平衡常數(shù)為K。則下列說法正確的是( ) A．反應(yīng)①的平衡常數(shù)K1＝ B．反應(yīng)③的平衡常數(shù)K＝ C．對(duì)于反應(yīng)③，恒容時(shí)，溫度升高，H2濃度減小，則該反應(yīng)的焓變?yōu)檎? D．對(duì)于反應(yīng)③，恒溫恒容下，增大壓強(qiáng)，H2濃度一定減小 答案 B 解析 在書寫平衡常數(shù)表達(dá)式時(shí)，純固體不能表示在平衡常數(shù)表達(dá)式中，A錯(cuò)誤；由于反應(yīng)③＝反應(yīng)①－反應(yīng)②，因此平衡常數(shù)K＝，B正確；反應(yīng)③中，溫度升高，H2濃度減小，則平衡左移，即逆反應(yīng)為吸熱反應(yīng)，正反應(yīng)為放熱反應(yīng)，因此ΔH<0，C錯(cuò)誤；對(duì)于反應(yīng)③，在恒溫恒容下，增大壓強(qiáng)，如充入惰性氣體，則平衡不移動(dòng)，H2的濃度不變，D錯(cuò)誤。 題組二 化學(xué)平衡常數(shù)及其應(yīng)用 3．某溫度下，某反應(yīng)達(dá)平衡時(shí)平衡常數(shù)K＝。恒容時(shí)，溫度升高，H2的濃度減小。下列說法正確的是( ) A．該反應(yīng)的焓變?yōu)檎? B．恒溫恒容下，增大壓強(qiáng)，H2的濃度一定減小 C．升高溫度，逆反應(yīng)速率增大 D．該反應(yīng)的化學(xué)方程式為CO＋H2OCO2＋H2 答案 AC 解析 由化學(xué)平衡常數(shù)的表達(dá)式可知該反應(yīng)的方程式為CO2(g)＋H2(g)CO(g)＋H2O(g)，溫度升高，H2的濃度減小，說明平衡正向移動(dòng)，正反應(yīng)為吸熱反應(yīng)，ΔH＞0，A項(xiàng)正確、D項(xiàng)錯(cuò)誤；恒溫恒容下，因該反應(yīng)為等體積反應(yīng)，故增大壓強(qiáng)對(duì)該反應(yīng)的平衡無影響，H2的濃度不變，B項(xiàng)錯(cuò)誤；升高溫度，正、逆反應(yīng)速率都增大，C項(xiàng)正確。 借助平衡常數(shù)可以判斷一個(gè)化 學(xué)反應(yīng)是否達(dá)到化學(xué)平衡狀態(tài) 對(duì)于可逆反應(yīng)aA(g)＋bB(g)cC(g)＋dD(g)，在一定溫度下的任意時(shí)刻，反應(yīng)物與生成物濃度有如下關(guān)系： ＝Q，稱為濃度商。 Q 考點(diǎn)二 有關(guān)化學(xué)平衡的計(jì)算 1．分析三個(gè)量：即起始量、變化量、平衡量。 2．明確三個(gè)關(guān)系： (1)對(duì)于同一反應(yīng)物，起始量－變化量＝平衡量。 (2)對(duì)于同一生成物，起始量＋變化量＝平衡量。 (3)各轉(zhuǎn)化量之比等于各反應(yīng)物的化學(xué)計(jì)量數(shù)之比。 3．計(jì)算方法：三段式法 化學(xué)平衡計(jì)算模式：對(duì)以下反應(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)?。B(g)pC(g)＋qD(g) 起始(mol) ab00 變化(mol) mxnxpxqx 平衡(mol) a－mxb－nxpxqx 則有：(1)K＝ (2)c平(A)＝ (molL－1)。 (3)α(A)平＝100%，α(A)∶α(B)＝∶＝。 (4)φ(A)＝100%。 (5)＝。 (6)(混)＝(gL－1)。 (7)＝(gmol－1)。 題組一 有關(guān)轉(zhuǎn)化率的計(jì)算及判斷 1．已知可逆反應(yīng)：M(g)＋N(g)P(g)＋Q(g) ΔH>0，請(qǐng)回答下列問題： (1)在某溫度下，反應(yīng)物的起始濃度分別為c(M)＝1molL－1，c(N)＝2.4molL－1；達(dá)到平衡后，M的轉(zhuǎn)化率為60%，此時(shí)N的轉(zhuǎn)化率為________。 (2)若反應(yīng)溫度升高，M的轉(zhuǎn)化率________(填“增大”、“減小”或“不變”)。 (3)若反應(yīng)溫度不變，反應(yīng)物的起始濃度分別為c(M)＝4molL－1，c(N)＝amolL－1；達(dá)到平衡后，c(P)＝2molL－1，a＝________。 (4)若反應(yīng)溫度不變，反應(yīng)物的起始濃度為c(M)＝c(N)＝bmolL－1，達(dá)到平衡后，M的轉(zhuǎn)化率為________。 答案 (1)25% (2)增大 (3)6 (4)41% 解析 (1) M(g) ?。 (g) P(g)＋ Q(g) 始態(tài)molL－112.400 變化量molL－1160%160% 因此N的轉(zhuǎn)化率為100%＝25%。 (2)由于該反應(yīng)的ΔH>0，即該反應(yīng)為吸熱反應(yīng)，因此升高溫度，平衡右移，M的轉(zhuǎn)化率增大。 (3)根據(jù)(1)可求出各平衡濃度： c(M)＝0.4molL－1 c(N)＝1.8molL－1 c(P)＝0.6molL－1 c(Q)＝0.6molL－1 因此化學(xué)平衡常數(shù)K＝＝＝ 由于溫度不變，因此K不變，新狀態(tài)達(dá)到平衡后 c(P)＝2molL－1 c(Q)＝2molL－1 c(M)＝2molL－1 c(N)＝(a－2) molL－1 K＝＝＝ 解得a＝6。 (4)設(shè)M的轉(zhuǎn)化率為x，則達(dá)到平衡后各物質(zhì)的平衡濃度分別為 c(M)＝b(1－x) molL－1 c(N)＝b(1－x) molL－1 c(P)＝bxmolL－1 c(Q)＝bxmolL－1 K＝＝＝ 解得x≈41%。 題組二 化學(xué)平衡常數(shù)、轉(zhuǎn)化率的相互換算 2．SO2常用于制硫酸，其中一步重要的反應(yīng)為2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g) ΔH＜0。若向一個(gè)2L的密閉容器中充入0.4molSO2、0.2molO2和0.4molSO3，發(fā)生上述反應(yīng)。 請(qǐng)回答下列問題： (1)當(dāng)反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí)，各物質(zhì)的濃度可能是________(填字母)。 A．c(SO2)＝0.3molL－1、c(O2)＝0.15molL－1 B．c(SO3)＝0.4molL－1 C．c(O2)＝0.2molL－1、c(SO2)＝0.4molL－1 D．c(SO3)＝0.3molL－1 (2)任選上述一種可能的情況，計(jì)算達(dá)到平衡時(shí)的平衡常數(shù)為________。 (3)某溫度時(shí)，將4molSO2和2molO2通入2L密閉容器中，10min時(shí)反應(yīng)達(dá)到平衡，SO2的轉(zhuǎn)化率為80%，則 0～10min內(nèi)的平均反應(yīng)速率v(O2)＝________，該溫度下反應(yīng)2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g)的平衡常數(shù)K＝________。 答案 (1)AD (2)(或180) (3)0.08molL－1min－1 80 解析 (1) 2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g) 起始濃度(molL－1)0.20.10.2 正向進(jìn)行到底(molL－1)000.4 逆向進(jìn)行 到底(molL－1)0.40.20 由此可知，A、D項(xiàng)可能。 (2) 2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g) 起始濃度(molL－1)0.20.10.2 轉(zhuǎn)化濃度(molL－1)0.10.050.1 平衡濃度,(molL－1)0.30.150.1 可得A項(xiàng)中K1＝＝，同理可得出選項(xiàng)D中K2＝＝180。 (3)v(SO2)＝＝0.16molL－1min－1，換算出v(O2)＝0.08molL－1min－1。 2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g) 起始濃度(molL－1)210 轉(zhuǎn)化濃度,(molL－11.60.81.6 平衡濃度(molL－1)0.40.21.6 可得K＝＝80。 考點(diǎn)三 化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行的方向 1．自發(fā)過程 (1)含義 在一定條件下，不需要借助外力作用就能自動(dòng)進(jìn)行的過程。 (2)特點(diǎn) ①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)。 ②在密閉條件下，體系有從有序轉(zhuǎn)變?yōu)闊o序的傾向性(無序體系更加穩(wěn)定)。 2．自發(fā)反應(yīng) 在一定條件下無需外界幫助就能自發(fā)進(jìn)行的反應(yīng)稱為自發(fā)反應(yīng)。 3．判斷化學(xué)反應(yīng)方向的依據(jù) (1)焓變與反應(yīng)方向 研究表明，對(duì)于化學(xué)反應(yīng)而言，絕大多數(shù)放熱反應(yīng)都能自發(fā)進(jìn)行，且反應(yīng)放出的熱量越多，體系能量降低得也越多，反應(yīng)越完全?？梢姡磻?yīng)的焓變是制約化學(xué)反應(yīng)能否自發(fā)進(jìn)行的因素之一。 (2)熵變與反應(yīng)方向 ①研究表明，除了熱效應(yīng)外，決定化學(xué)反應(yīng)能否自發(fā)進(jìn)行的另一個(gè)因素是體系的混亂度。大多數(shù)自發(fā)反應(yīng)有趨向于體系混亂度增大的傾向。 ②熵和熵變的含義 a．熵的含義 熵是衡量一個(gè)體系混亂度的物理量。用符號(hào)S表示。 同一條件下，不同物質(zhì)有不同的熵值，同一物質(zhì)在不同狀態(tài)下熵值也不同，一般規(guī)律是S(g)>S(l)>S(s)。 b．熵變的含義 熵變是反應(yīng)前后體系熵的變化，用ΔS表示，化學(xué)反應(yīng)的ΔS越大，越有利于反應(yīng)自發(fā)進(jìn)行。 (3)綜合判斷反應(yīng)方向的依據(jù) ①ΔH－TΔS<0，反應(yīng)能自發(fā)進(jìn)行。 ②ΔH－TΔS＝0，反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)。 ③ΔH－TΔS>0，反應(yīng)不能自發(fā)進(jìn)行。 深度思考 1．能自發(fā)進(jìn)行的反應(yīng)一定能實(shí)際發(fā)生嗎？ 答案 不一定，化學(xué)反應(yīng)方向的判據(jù)指出的僅僅是在一定條件下化學(xué)反應(yīng)自發(fā)進(jìn)行的趨勢(shì)，并不能說明在該條件下反應(yīng)一定能實(shí)際發(fā)生，還要考慮化學(xué)反應(yīng)的快慢問題。 2．判斷正誤，正確的劃“√”，錯(cuò)誤的劃“” (1)放熱過程有自發(fā)進(jìn)行的傾向性，但并不一定能自發(fā)進(jìn)行，吸熱過程沒有自發(fā)進(jìn)行的傾向性，但在一定條件下也可自發(fā)進(jìn)行( ) (2)反應(yīng)能否自發(fā)進(jìn)行需綜合考慮焓變和熵變對(duì)反應(yīng)的影響( ) 答案 (1)√ (2)√ 題組一 焓變與自發(fā)反應(yīng) 1．實(shí)驗(yàn)證明，多數(shù)能自發(fā)進(jìn)行的反應(yīng)都是放熱反應(yīng)。對(duì)此說法的理解正確的是( ) A．所有的放熱反應(yīng)都是自發(fā)進(jìn)行的 B．所有的自發(fā)反應(yīng)都是放熱的 C．焓變是影響反應(yīng)是否具有自發(fā)性的一種重要因素 D．焓變是決定反應(yīng)是否具有自發(fā)性的唯一判據(jù) 答案 C 題組二 熵變與自發(fā)反應(yīng) 2．下列過程屬于熵增加的是( ) A．一定條件下，水由氣態(tài)變成液態(tài) B．高溫高壓條件下使石墨轉(zhuǎn)變成金剛石 C．4NO2(g)＋O2(g)===2N2O5 (g) D．固態(tài)碘升華 答案 D 3．下列反應(yīng)中，熵顯著增加的反應(yīng)是( ) A．CO(g)＋2H2(g)===CH3OH(g) B．CaCO3＋2HCl===CaCl2＋H2O＋CO2↑ C．C(s)＋O2(g)===CO2(g) D．2Hg(l)＋O2(g)===2HgO(s) 答案 B 解析 反應(yīng)中若生成氣體或氣體的量增加，都會(huì)使混亂度增大，熵增加。 題組三 復(fù)合判據(jù)的應(yīng)用 4．已知：(NH4)2CO3(s)===NH4HCO3(s)＋NH3(g) ΔH＝＋74.9kJmol－1。下列說法中正確的是( ) A．該反應(yīng)中熵變小于0，焓變大于0 B．該反應(yīng)是吸熱反應(yīng)，因此一定不能自發(fā)進(jìn)行 C．碳酸鹽分解反應(yīng)中熵增加，因此任何條件下所有碳酸鹽分解一定自發(fā)進(jìn)行 D．判斷反應(yīng)能否自發(fā)進(jìn)行需要根據(jù)ΔH與ΔS綜合考慮 答案 D 5．灰錫結(jié)構(gòu)松散，不能用于制造器皿，而白錫結(jié)構(gòu)堅(jiān)固，可以制造器皿，現(xiàn)把白錫制成的器皿放在0℃、100kPa的室內(nèi)存放，它會(huì)不會(huì)變成灰錫而不能再繼續(xù)使用？ 已知：在0℃、100kPa條件下白錫轉(zhuǎn)化為灰錫的反應(yīng)焓變和熵變分別為ΔH＝－2180.9Jmol－1，ΔS＝－6.61Jmol－1K－1。 答案 會(huì)自發(fā)變成灰錫，不能再繼續(xù)使用。 解析 ΔH－TΔS＝－2180.9Jmol－110－3－273K(－6.61Jmol－1K－1)10－3≈－0.38kJmol－1<0，能自發(fā)進(jìn)行。 焓變、熵變和溫度對(duì)化學(xué)反應(yīng)方向的影響 ΔH ΔS ΔH－TΔS 反應(yīng)情況 － ＋ 永遠(yuǎn)是負(fù)值 在任何溫度下過程均自發(fā)進(jìn)行 ＋ － 永遠(yuǎn)是正值 在任何溫度下過程均非自發(fā)進(jìn)行 ＋ ＋ 低溫為正高溫為負(fù) 低溫時(shí)非自發(fā)，高溫時(shí)自發(fā) － － 低溫為負(fù)高溫為正 低溫時(shí)自發(fā)，高溫時(shí)非自發(fā) 探究高考 明確考向 1．(xx四川理綜，7)在10L恒容密閉容器中充入X(g)和Y(g)，發(fā)生反應(yīng)X(g)＋Y(g)M(g)＋N(g)，所得實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如下表： 實(shí)驗(yàn)編號(hào) 溫度/℃ 起始時(shí)物質(zhì)的量/mol 平衡時(shí)物質(zhì)的量/mol n(X) n(Y) n(M) ① 700 0.40 0.10 0.090 ② 800 0.10 0.40 0.080 ③ 800 0.20 0.30 a ④ 900 0.10 0.15 b 下列說法正確的是( ) A．實(shí)驗(yàn)①中，若5min時(shí)測(cè)得n(M)＝0.050mol，則0至5min時(shí)間內(nèi)，用N表示的平均反應(yīng)速率v(N)＝1.010－2molL－1min－1 B．實(shí)驗(yàn)②中，該反應(yīng)的平衡常數(shù)K＝2.0 C．實(shí)驗(yàn)③中，達(dá)到平衡時(shí)，X的轉(zhuǎn)化率為60% D．實(shí)驗(yàn)④中，達(dá)到平衡時(shí)，b＞0.060 答案 C 解析 A項(xiàng)，根據(jù)方程式可知在5min內(nèi)反應(yīng)生成的n(N)等于生成的n(M)，則v(N)＝＝110－3molL－1min－1，該項(xiàng)錯(cuò)誤；B項(xiàng)，根據(jù)表格中數(shù)據(jù)可知平衡時(shí)c(X)＝0.002molL－1、c(Y)＝0.032molL－1、c(N)＝c(M)＝0.008molL－1，則平衡常數(shù)K＝＝＝1.0，該項(xiàng)錯(cuò)誤；C項(xiàng)，因該反應(yīng)在800℃時(shí)平衡常數(shù)為1.0，設(shè)反應(yīng)中轉(zhuǎn)化的X的物質(zhì)的量為x，則有(0.20－x)(0.30－x)＝xx，故x＝0.12mol，X的轉(zhuǎn)化率為100%＝60%，該項(xiàng)正確；假設(shè)在900℃時(shí)，該反應(yīng)的平衡常數(shù)也為1.0，根據(jù)實(shí)驗(yàn)④中的數(shù)據(jù)可知b＝0.060，由①中數(shù)據(jù)可知在700℃時(shí)平衡常數(shù)約為2.6，結(jié)合800℃時(shí)平衡常數(shù)為1.0可知，溫度越高，該平衡常數(shù)越小，平衡逆向移動(dòng)，故b<0.060，該項(xiàng)錯(cuò)誤。 2．(xx江蘇，15)一定條件下存在反應(yīng)：CO(g)＋H2O(g)CO2(g)＋H2(g)，其正反應(yīng)放熱。現(xiàn)有三個(gè)相同的2L恒容絕熱(與外界沒有熱量交換)密閉容器Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ，在Ⅰ中充入1molCO和1molH2O，在Ⅱ中充入1molCO2和1molH2，在Ⅲ中充入2molCO和2molH2O，700℃條件下開始反應(yīng)。達(dá)到平衡時(shí)，下列說法正確的是( ) A．容器Ⅰ、Ⅱ中正反應(yīng)速率相同 B．容器Ⅰ、Ⅲ中反應(yīng)的平衡常數(shù)相同 C．容器Ⅰ中CO的物質(zhì)的量比容器Ⅱ中的多 D．容器Ⅰ中CO的轉(zhuǎn)化率與容器Ⅱ中CO2的轉(zhuǎn)化率之和小于1 答案 CD 解析 分析題給化學(xué)方程式的特點(diǎn)，應(yīng)用化學(xué)平衡移動(dòng)原理分析、解決問題。 容器Ⅰ中反應(yīng)正向進(jìn)行，放出熱量，容器Ⅱ中反應(yīng)逆向進(jìn)行，吸收熱量，兩個(gè)容器中反應(yīng)溫度不同，則Ⅰ、Ⅱ中正反應(yīng)速率不相同，A錯(cuò)；容器Ⅲ中加入反應(yīng)物的量比容器Ⅰ中多，由于該反應(yīng)為放熱反應(yīng)，Ⅲ中放出熱量比Ⅰ多，Ⅲ中反應(yīng)正向進(jìn)行的程度比Ⅰ小，因此容器Ⅲ中反應(yīng)的化學(xué)平衡常數(shù)比Ⅰ小，B錯(cuò)；Ⅰ中反應(yīng)正向進(jìn)行，放出熱量，Ⅱ中反應(yīng)逆向進(jìn)行，吸收熱量，由于容器均為絕熱容器，Ⅰ和Ⅱ中反應(yīng)進(jìn)行的程度均較小，則C、D均正確。 3．(xx浙江理綜，27)煤炭燃燒過程中會(huì)釋放出大量的SO2，嚴(yán)重破壞生態(tài)環(huán)境。采用一定的脫硫技術(shù)可以把硫元素以CaSO4的形式固定，從而降低SO2的排放。但是煤炭燃燒過程中產(chǎn)生的CO又會(huì)與CaSO4發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，降低了脫硫效率。相關(guān)反應(yīng)的熱化學(xué)方程式如下： CaSO4(s)＋CO(g)CaO(s)＋SO2(g)＋CO2(g) ΔH1＝218.4kJmol－1(反應(yīng)Ⅰ) CaSO4(s)＋4CO(g)CaS(s)＋4CO2(g) ΔH2＝－175.6kJmol－1(反應(yīng)Ⅱ) 請(qǐng)回答下列問題： (1)反應(yīng)Ⅰ能夠自發(fā)進(jìn)行的反應(yīng)條件是______________________________________。 (2)對(duì)于氣體參與的反應(yīng)，表示平衡常數(shù)Kp時(shí)用氣體組分(B)的平衡壓強(qiáng)p(B)代替該氣體物質(zhì)的量的濃度c(B)，則反應(yīng)Ⅱ的Kp＝________(用表達(dá)式表示)。 (3)假設(shè)某溫度下，反應(yīng)Ⅰ的速率(v1)大于反應(yīng)Ⅱ的速率(v2)，則下列反應(yīng)過程能量變化示意圖正確的是______。 (4)通過監(jiān)測(cè)反應(yīng)體系中氣體濃度的變化可判斷反應(yīng)Ⅰ和Ⅱ是否同時(shí)發(fā)生，理由是________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (5)如圖為實(shí)驗(yàn)測(cè)得不同溫度下反應(yīng)體系中CO初始體積百分?jǐn)?shù)與平衡時(shí)固體產(chǎn)物中CaS質(zhì)量百分?jǐn)?shù)的關(guān)系曲線。則降低該反應(yīng)體系中SO2生成量的措施有______。 A．向該反應(yīng)體系中投入石灰石 B．在合適的溫度區(qū)間內(nèi)控制較低的反應(yīng)溫度 C．提高CO的初始體積百分?jǐn)?shù) D．提高反應(yīng)體系的溫度 (6)恒溫恒容條件下，假設(shè)反應(yīng)Ⅰ和Ⅱ同時(shí)發(fā)生，且v1>v2，請(qǐng)?jiān)谙聢D中畫出反應(yīng)體系中c(SO2)隨時(shí)間t變化的總趨勢(shì)圖。 答案 (1)高溫 (2) (3)C (4)如果氣相中SO2和CO2兩種氣體的濃度之比隨時(shí)間發(fā)生變化，則表明兩個(gè)反應(yīng)同時(shí)發(fā)生 (5)ABC (6) 解析 (1)反應(yīng)Ⅰ的正反應(yīng)是氣體總分子數(shù)增加的反應(yīng)，則有ΔS>0，又知ΔH>0，該反應(yīng)若能自發(fā)進(jìn)行，說明ΔH－TΔS<0，高溫條件下反應(yīng)可自發(fā)進(jìn)行。 (2)由用濃度表示的平衡常數(shù)表達(dá)式的書寫方法可知，反應(yīng)Ⅱ的Kp應(yīng)為生成物平衡壓強(qiáng)的冪之積與反應(yīng)物平衡壓強(qiáng)的冪之積的比值，注意固體物質(zhì)不能出現(xiàn)在平衡常數(shù)的表達(dá)式中，故Kp＝。 (3)相同溫度下，因兩個(gè)反應(yīng)的反應(yīng)物完全相同，反應(yīng)速率越大，則反應(yīng)的活化能越小，因此反應(yīng)Ⅰ的活化能小于反應(yīng)Ⅱ的活化能；反應(yīng)Ⅰ的ΔH>0，生成物的能量高于反應(yīng)物的能量，反應(yīng)Ⅱ的ΔH<0，生成物的能量應(yīng)低于反應(yīng)物的能量，故C項(xiàng)正確。 (4)若反應(yīng)體系中c(CO2)＝c(SO2)，則只發(fā)生反應(yīng)Ⅰ；若反應(yīng)體系中c(SO2)＝0，則只發(fā)生反應(yīng)Ⅱ；若反應(yīng)體系中c(CO2)>c(SO2)且c(SO2)≠0，則反應(yīng)Ⅰ、Ⅱ同時(shí)發(fā)生。 (5)由圖可知，CO的初始體積百分?jǐn)?shù)越大、溫度越低，CaS的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)越大，即反應(yīng)Ⅱ進(jìn)行的程度越大，則反應(yīng)Ⅰ產(chǎn)生的SO2就會(huì)越少，故B、C項(xiàng)正確，D項(xiàng)錯(cuò)誤；向反應(yīng)體系中投入石灰石，因CaCO3＋SO2CaSO3＋CO2，也會(huì)減少SO2的產(chǎn)生，A項(xiàng)正確。 (6)因反應(yīng)Ⅰ與Ⅱ同時(shí)進(jìn)行，且v1>v2，反應(yīng)Ⅰ首先達(dá)到平衡狀態(tài)，在建立平衡的過程中，c(SO2)逐漸增大。由于反應(yīng)Ⅱ在進(jìn)行的過程中，c(CO2)會(huì)逐漸增大，又會(huì)導(dǎo)致反應(yīng)Ⅰ平衡逆向移動(dòng)，c(SO2)又會(huì)逐漸減小。據(jù)此可畫出c(SO2)隨時(shí)間t變化的總趨勢(shì)圖。 4．(xx廣東理綜，31)用CaSO4代替O2與燃料CO反應(yīng)，既可提高燃燒效率，又能得到高純CO2，是一種高效、清潔、經(jīng)濟(jì)的新型燃燒技術(shù)，反應(yīng)①為主反應(yīng)，反應(yīng)②和③為副反應(yīng)。 ①1/4CaSO4(s)＋CO(g)1/4CaS(s)＋CO2(g) ΔH1＝－47.3kJmol－1 ②CaSO4(s)＋CO(g)CaO(s)＋CO2(g)＋SO2(g) ΔH2＝＋210.5kJmol－1 ③CO(g)1/2C(s)＋1/2CO2(g) ΔH3＝－86.2kJmol－1 (1)反應(yīng)2CaSO4(s)＋7CO(g)CaS(s)＋CaO(s)＋6CO2(g)＋C(s)＋SO2(g)的ΔH＝____________(用ΔH1、ΔH2和ΔH3表示)。 (2)反應(yīng)①～③的平衡常數(shù)的對(duì)數(shù)lgK隨反應(yīng)溫度T的變化曲線如圖所示，結(jié)合各反應(yīng)的ΔH，歸納lgKT曲線變化規(guī)律： a)________________________________________________________________________； b)________________________________________________________________________。 (3)向盛有CaSO4的真空恒容密閉容器中充入CO，反應(yīng)①于900℃達(dá)到平衡，c平衡(CO)＝8.010－5molL－1，計(jì)算CO的轉(zhuǎn)化率(忽略副反應(yīng)，結(jié)果保留兩位有效數(shù)字)。 (4)為減少副產(chǎn)物，獲得更純凈的CO2，可在初始燃料中適量加入________。 (5)以反應(yīng)①中生成的CaS為原料，在一定條件下經(jīng)原子利用率100%的高溫反應(yīng)，可再生CaSO4，該反應(yīng)的化學(xué)方程式為________________________；在一定條件下，CO2可與對(duì)二甲苯反應(yīng)，在其苯環(huán)上引入一個(gè)羧基，產(chǎn)物的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式為________________。 答案 (1)4ΔH1＋ΔH2＋2ΔH3 (2)隨著溫度的升高，放熱反應(yīng)的lgK隨溫度的升高而減小，吸熱反應(yīng)的lgK隨溫度的升高而增大 同為放熱反應(yīng)，ΔH越大，lgK隨溫度變化的變化值越小 (3)由圖像可知，當(dāng)反應(yīng)①在900℃時(shí)，lgK＝2，即平衡常數(shù)K＝100。設(shè)起始時(shí)CO的濃度為amolL－1，轉(zhuǎn)化量為xmolL－1。 1/4CaSO4(s)＋CO(g)1/4CaS(s)＋CO2(g) a0 xx 8.010－5x 根據(jù)：K＝＝100，解得x＝8.010－3。 根據(jù)：a－x＝8.010－5，解得a＝8.0810－3。 所以CO的轉(zhuǎn)化率＝100%≈99% (4)二氧化碳(或CO2) (5)CaS＋2O2CaSO4 解析 (1)利用蓋斯定律可以計(jì)算出所給反應(yīng)的焓變，要學(xué)會(huì)利用所給化學(xué)方程式中化學(xué)計(jì)量數(shù)和反應(yīng)物、中間產(chǎn)物的關(guān)系進(jìn)行解答。根據(jù)蓋斯定律，由①4＋②＋③2可得目標(biāo)熱化學(xué)方程式，故有ΔH＝4ΔH1＋ΔH2＋2ΔH3。 (2)該圖像只標(biāo)明反應(yīng)①的變化趨勢(shì)，由于反應(yīng)①是放熱反應(yīng)，可得出“隨著溫度升高，放熱反應(yīng)的lgK隨溫度的升高而減小，吸熱反應(yīng)的lgK隨溫度的升高而增大”的結(jié)論；由于所給三個(gè)熱化學(xué)方程式中有兩個(gè)是放熱反應(yīng)，一個(gè)是吸熱反應(yīng)，而給出的圖像中有兩條變化趨勢(shì)相同，因此可判斷曲線Ⅰ代表反應(yīng)③，曲線Ⅱ代表反應(yīng)②，通過反應(yīng)①和反應(yīng)③曲線相對(duì)關(guān)系，可得出“同為放熱反應(yīng)，ΔH越大，lgK隨溫度變化的變化值越小”的結(jié)論。 (3)由圖像可知，當(dāng)反應(yīng)①在900℃時(shí)，lgK＝2，即平衡常數(shù)K＝100。設(shè)起始時(shí)CO的濃度為amolL－1，轉(zhuǎn)化量為xmolL－1。 1/4CaSO4(s)＋CO(g)1/4CaS(s)＋CO2(g) a0 xx 8.010－5x 根據(jù)：K＝＝100，解得x＝8.010－3。 根據(jù)：a－x＝8.010－5，解得a＝8.0810－3。 所以CO的轉(zhuǎn)化率＝100%≈99%。 (4)要獲得更純凈的二氧化碳，必須減少二氧化硫的量，通過反應(yīng)②的分析可知，當(dāng)二氧化碳濃度增大時(shí)，可使平衡向左移動(dòng)，所以可在初始燃料(CO)中加入適量二氧化碳，減少二氧化硫的產(chǎn)生，獲得更純凈的二氧化碳。 (5)本小題首先確定三點(diǎn)：一是反應(yīng)物為CaS；二是生成物為CaSO4；三是原子利用率為100%。所以另一種反應(yīng)物為O2，反應(yīng)方程式為CaS＋2O2CaSO4；通過分析題給信息可知，生成物為反應(yīng)物在苯環(huán)上引入羧基而得，所以生成物的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式為。 5．[xx新課標(biāo)全國卷Ⅰ，28(3)]已知：C2H4(g)＋H2O(g)===C2H5OH(g) ΔH＝－45.5kJmol－1。 乙醇是重要的有機(jī)化工原料，可由乙烯氣相直接水合法或間接水合法生產(chǎn)。 下圖為氣相直接水合法中乙烯的平衡轉(zhuǎn)化率與溫度、壓強(qiáng)的關(guān)系(其中nH2O∶nC2H4＝1∶1)。 ①列式計(jì)算乙烯水合制乙醇反應(yīng)在圖中A點(diǎn)的平衡常數(shù)Kp＝________________________ (用平衡分壓代替平衡濃度計(jì)算，分壓＝總壓物質(zhì)的量分?jǐn)?shù))。 ②圖中壓強(qiáng)(p1、p2、p3、p4)的大小順序?yàn)開___________，理由是___________________________ ________________________________________________________________________。 ③氣相直接水合法常用的工藝條件為磷酸/硅藻土為催化劑，反應(yīng)溫度290℃、壓強(qiáng)6.9MPa，nH2O∶nC2H4＝0.6∶1，乙烯的轉(zhuǎn)化率為5%，若要進(jìn)一步提高乙烯轉(zhuǎn)化率，除了可以適當(dāng)改變反應(yīng)溫度和壓強(qiáng)外，還可以采取的措施有________________________、________________________。 答案?、伲剑剑?.07(MPa)－1 ②p4>p3>p2>p1 反應(yīng)分子數(shù)減少，相同溫度下，壓強(qiáng)增大，乙烯轉(zhuǎn)化率提高 ③將產(chǎn)物乙醇液化移去 增加nH2O∶nC2H4比 解析?、貹p＝＝＝＝0.07(MPa)－1 ②C2H4(g)＋H2O(g)C2H5OH(g)是一個(gè)氣體體積減小的反應(yīng)，相同溫度下，增大壓強(qiáng)，平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)，C2H4的轉(zhuǎn)化率提高，所以p4>p3>p2>p1。 ③依據(jù)反應(yīng)特點(diǎn)及平衡移動(dòng)原理，提高乙烯轉(zhuǎn)化率還可以增大H2O與C2H4的比例，將乙醇及時(shí)分離出去等。 6．[xx大綱全國卷，28(2)]反應(yīng)AX3(g)＋X2(g)AX5(g)在容積為10L的密閉容器中進(jìn)行。起始時(shí)AX3和X2均為0.2mol。反應(yīng)在不同條件下進(jìn)行，反應(yīng)體系總壓強(qiáng)隨時(shí)間的變化如圖所示。 ①列式計(jì)算實(shí)驗(yàn)a從反應(yīng)開始至達(dá)到平衡時(shí)的反應(yīng)速率v(AX5)＝________________。 ②圖中3組實(shí)驗(yàn)從反應(yīng)開始至達(dá)到平衡時(shí)的反應(yīng)速率v(AX5)由大到小的次序?yàn)開_______(填實(shí)驗(yàn)序號(hào))；與實(shí)驗(yàn)a相比，其他兩組改變的實(shí)驗(yàn)條件及判斷依據(jù)是： b________________________________________________________________________， c________________________________________________________________________。 ③用p0表示開始時(shí)總壓強(qiáng)，p表示平衡時(shí)總壓強(qiáng)，α表示AX3的平衡轉(zhuǎn)化率，則α的表達(dá)式為________________________________________________________________________； 實(shí)驗(yàn)a和c的平衡轉(zhuǎn)化率：αa為______，αc為________。 答案 ①≈1.710－4molL－1min－1 ②bca 加入催化劑。反應(yīng)速率加快，但平衡點(diǎn)沒有改變 溫度升高。反應(yīng)速率加快，但平衡點(diǎn)向逆反應(yīng)方向移動(dòng)(或反應(yīng)容器的容積和起始物質(zhì)的量未改變，但起始總壓強(qiáng)增大) ③α＝2(1－) 50% 40% 解析?、賹?shí)驗(yàn)a開始時(shí)，n0＝0.4mol，總壓強(qiáng)為160kPa，平衡時(shí)總壓強(qiáng)為120kPa，設(shè)平衡時(shí)總物質(zhì)的量為n，則 ＝，n＝0.40mol＝0.30mol， AX3(g)?。2(g) AX5(g) 起始量/mol0.200.200 變化量/molxxx 平衡量/mol0.20－x0.20－xx (0.20－x)＋(0.20－x)＋x＝0.30，x＝0.10。 v(AX5)＝≈1.710－4molL－1min－1。 ②實(shí)驗(yàn)b從反應(yīng)開始至達(dá)到平衡時(shí)的反應(yīng)速率v(AX5)＝＝2.510－4molL－1min－1。實(shí)驗(yàn)c達(dá)到平衡時(shí)n＝0.40mol＝0.32mol，從反應(yīng)開始到達(dá)到平衡時(shí)的反應(yīng)速率v(AX5)＝≈1.810－4molL－1min－1。所以v(AX5)由大到小的順序是bca。與實(shí)驗(yàn)a相比較，實(shí)驗(yàn)b達(dá)到平衡的時(shí)間縮短，但平衡點(diǎn)與實(shí)驗(yàn)a相同，應(yīng)為加入催化劑而導(dǎo)致加快反應(yīng)速率。實(shí)驗(yàn)c與實(shí)驗(yàn)a比較，起始時(shí)容器的體積和氣體的物質(zhì)的量均相同，但壓強(qiáng)增大，應(yīng)為升高溫度使氣體膨脹所致。溫度升高加快化學(xué)反應(yīng)速率且平衡逆向移動(dòng)。 ③ AX3(g) ＋ X2(g) AX5(g) 起始量/mol0.200.200 變化量/mol0.20α0.20α0.20α 平衡量/mol0.20－0.20α0.20－0.20α0.20α ＝，＝， 解得α＝2(1－)。 實(shí)驗(yàn)a的平衡轉(zhuǎn)化率 α＝2(1－)＝0.5，即50%； 實(shí)驗(yàn)c的平衡轉(zhuǎn)化率 α＝2(1－)＝0.4，即40%。 練出高分 一、單項(xiàng)選擇題 1．下列說法正確的是( ) A．凡是放熱反應(yīng)都是自發(fā)的，因?yàn)槲鼰岱磻?yīng)都是非自發(fā)的 B．自發(fā)反應(yīng)的熵一定增大，非自發(fā)反應(yīng)的熵一定減小 C．常溫下，反應(yīng)C(s)＋CO2(g)2CO(g)不能自發(fā)進(jìn)行，則該反應(yīng)的ΔH>0 D．反應(yīng)2Mg(s)＋CO2(g)===C(s)＋2MgO(s)能自發(fā)進(jìn)行，則該反應(yīng)的ΔH>0 答案 C 解析 反應(yīng)的自發(fā)性是由熵變和焓變共同決定的。若ΔH<0，ΔS>0，則一定自發(fā)，若ΔH>0，ΔS<0，則一定不能自發(fā)，若ΔH<0，ΔS<0或ΔH>0，ΔS>0，反應(yīng)能否自發(fā)，和溫度有關(guān)，A、B錯(cuò)誤；C項(xiàng)中反應(yīng)的ΔS>0，若ΔH<0，則一定能自發(fā)，現(xiàn)常溫下不能自發(fā)，說明ΔH>0，正確；D項(xiàng)中反應(yīng)的ΔS<0，能自發(fā)，說明ΔH<0，錯(cuò)誤。 2．在汽車上安裝催化轉(zhuǎn)化器，可將尾氣中的主要污染物轉(zhuǎn)化成無毒物質(zhì)，反應(yīng)為2NO(g)＋2CO(g)N2(g)＋2CO2(g) ΔH＝－746.5kJmol－1，在某溫度時(shí)，用氣體傳感器測(cè)得不同時(shí)間的NO和CO濃度如表： 時(shí)間/s 0 1 2 3 4 5 c(NO)/ (10－4molL－1) 10.0 4.50 2.50 1.50 1.00 1.00 c(CO)/ (10－3molL－1) 3.60 3.05 2.85 2.75 2.70 2.70 經(jīng)分析，得出結(jié)論不正確的是( ) A．該反應(yīng)在較低溫度下有利于自發(fā)進(jìn)行 B．催化轉(zhuǎn)化器在冬季時(shí)對(duì)廢氣轉(zhuǎn)化效率比夏季更高 C．2s末的平均反應(yīng)速率v(NO)＝3.7510－4molL－1s－1 D．在該溫度下，反應(yīng)的平衡常數(shù)K＝5000，說明該反應(yīng)轉(zhuǎn)化較快，具有實(shí)際意義 答案 D 解析 A項(xiàng)，依據(jù)化學(xué)方程式得出該反應(yīng)為熵減反應(yīng)，即ΔS＜0，又ΔH＜0，故該反應(yīng)在較低溫度下有利于自發(fā)進(jìn)行；B項(xiàng)，溫度升高，平衡逆向移動(dòng)，轉(zhuǎn)化率降低，即冬季轉(zhuǎn)化率高；C項(xiàng)，v(NO)＝(10.0－2.50)10－4molL－12s＝3.75molL－1s－1；D項(xiàng)，K＝105時(shí)反應(yīng)進(jìn)行得較完全。 3．向甲、乙兩恒溫恒容的密閉容器中，分別充入一定量的A和B，發(fā)生反應(yīng)：A(g)＋B(g)xC(g) ΔH＜0。測(cè)得兩容器中c(A)隨時(shí)間t的變化如圖所示： 容器 甲 乙 容積(L) 0.5 0.5 反應(yīng)放熱(kJ) Q1 Q2 反應(yīng)物起始量 1molA 1molB 0.5molA 0.5molB 下列說法正確的是( ) A．x＝1 B．Q1＜2Q2 C．根據(jù)題中信息無法計(jì)算a值 D．保持其他條件不變，起始時(shí)向乙容器充入0.2molA、0.2molB、0.2molC，則此時(shí)v正> v逆 答案 A 解析 根據(jù)圖表數(shù)據(jù)可知容器容積為0.5L，當(dāng)投料量A是1mol(濃度為2molL－1)時(shí)和0.5mol(濃度為1molL－1)時(shí)，甲可看作在兩個(gè)乙的基礎(chǔ)上加壓，加壓平衡向氣體體積縮小的方向移動(dòng)，根據(jù)達(dá)到平衡后乙容器A的轉(zhuǎn)化率為50%，而甲的大于50%，說明正向是氣體體積減小的方向，所以x＝1，A正確；放出的熱量Q1＞2Q2，B錯(cuò)誤；由于兩個(gè)反應(yīng)在相同條件下，故平衡常數(shù)相同，通過三段法可計(jì)算出a的值，C錯(cuò)誤；根據(jù)乙在t2時(shí)的平衡量關(guān)系，求出平衡常數(shù)K＝2，濃度商Qc＝＝2.5＞2，說明反應(yīng)逆向進(jìn)行，v正下載提示(請(qǐng)認(rèn)真閱讀)
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