考 綱要 求1.了解化學(xué)平衡常數(shù)的含義，能利用化學(xué)平衡常數(shù)進(jìn)行相關(guān)計(jì)算。2.了解化學(xué)反應(yīng)的方向與化學(xué)反應(yīng)的焓變與熵變的關(guān)系。3.掌握化學(xué)反應(yīng)在一定條件下能否自發(fā)進(jìn)行的判斷依據(jù)，能夠利用化學(xué)反應(yīng)的焓變和熵變判斷化學(xué)反應(yīng)的方向。
考點(diǎn)一　化學(xué)平衡常數(shù)?基礎(chǔ)梳理·自我排查1.化學(xué)平衡常數(shù)的定義在一定溫度下，當(dāng)一個(gè)可逆反應(yīng)達(dá)到化學(xué)平衡時(shí)，生成物__________與反應(yīng)物__________的比值是一個(gè)常數(shù)，用符號(hào)____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)。
[判斷]　(正確的打“√”，錯(cuò)誤的打“×”)(1)平衡常數(shù)表達(dá)式中，可以是物質(zhì)的任一濃度(　　)(2)溫度、濃度、壓強(qiáng)、催化劑均能改變平衡常數(shù)(　　)(3)升高溫度，平衡常數(shù)一定增大(　　)(4)平衡常數(shù)變化，化學(xué)平衡不一定發(fā)生移動(dòng)(　　)(5)化學(xué)平衡發(fā)生移動(dòng)，平衡常數(shù)一定改變(　　)(6)平衡常數(shù)和轉(zhuǎn)化率都能體現(xiàn)可逆反應(yīng)進(jìn)行的程度(　　)(7)反應(yīng)A(g)＋3B(g)?2C(g)，達(dá)平衡后，溫度不變，增大壓強(qiáng)，平衡正向移動(dòng)，平衡常數(shù)K值增大(　　)(8)對(duì)于反應(yīng)：2SO2(g)＋O2(g)?2SO3(g)，升高溫度，K值減小，則ΔH>0(　　)
考點(diǎn)專練·層級(jí)突破練點(diǎn)一　化學(xué)平衡常數(shù)的判斷1．O3也是一種很好的消毒劑，具有高效、潔凈、方便、經(jīng)濟(jì)等優(yōu)點(diǎn)。O3可溶于水，在水中易分解，產(chǎn)生的[O]為游離氧原子，有很強(qiáng)的殺菌消毒能力。常溫常壓下發(fā)生反應(yīng)如下：反應(yīng)①　O3?O2＋[O]　ΔH＞0　平衡常數(shù)為K1；反應(yīng)②　[O]＋O3?2O2　ΔH＜0　平衡常數(shù)為K2；總反應(yīng)：2O3?3O2　ΔH＜0　平衡常數(shù)為K。下列敘述正確的是(　　)A．降低溫度，K減小B．K＝K1＋K2C．適當(dāng)升溫，可提高消毒效率D．壓強(qiáng)增大，K2減小
解析：A項(xiàng)，因該反應(yīng)中氫氣前的系數(shù)為2，則該反應(yīng)的平衡常數(shù)的表達(dá)式為K＝ ，錯(cuò)誤；B項(xiàng)，由圖像可知，反應(yīng)從T2到T1時(shí)，甲醇的物質(zhì)的量增大，根據(jù)平衡常數(shù)和計(jì)算式可知T1時(shí)的平衡常數(shù)比T2 時(shí)的大，錯(cuò)誤；C項(xiàng)，由圖像可知在T2溫度下反應(yīng)先達(dá)到平衡，反應(yīng)速率較T1快，則有T2>T1，從圖像的縱坐標(biāo)分析可得溫度降低，平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)，則正反應(yīng)為放熱反應(yīng)，錯(cuò)誤；D項(xiàng)，處于A點(diǎn)的反應(yīng)體系從T1變到T2的過程中，平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng)，則c(H2)增大，而c(CH3OH)減小，達(dá)到平衡時(shí) 應(yīng)該增大，正確。
3．在一定體積的密閉容器中，進(jìn)行如下化學(xué)反應(yīng)：CO2(g)＋H2(g)?CO(g)＋H2O(g)，其化學(xué)平衡常數(shù)K和溫度t的關(guān)系如表：回答下列問題：(1)該反應(yīng)的化學(xué)平衡常數(shù)表達(dá)式為K＝________。(2)該反應(yīng)為________反應(yīng)(填“吸熱”或“放熱”)。(3)某溫度下，各物質(zhì)的平衡濃度符合下式：3c(CO2)·c(H2)＝5c(CO)·c(H2O)，試判斷此時(shí)的溫度為________。
解析：(3)某溫度下，各物質(zhì)的平衡濃度有如下關(guān)系3c(CO2)·c(H2)＝5c(CO)·c(H2O)，根據(jù)平衡常數(shù)表達(dá)式K＝ 可知，K＝3/5＝0.6，平衡常數(shù)只與溫度有關(guān)，溫度一定，平衡常數(shù)為定值，所以此時(shí)對(duì)應(yīng)的溫度為700 ℃。(6)1 200 ℃時(shí)Qc＝ ，將各物質(zhì)的濃度代入可得Qc＝4，而此溫度下的平衡常數(shù)為2.6，即Qc>K，所以平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng)。
4．用O2將HCl轉(zhuǎn)化為Cl2，可提高效益，減少污染。新型RuO2催化劑對(duì)上述HCl轉(zhuǎn)化為Cl2的總反應(yīng)具有更好的催化活性。實(shí)驗(yàn)測(cè)得在一定壓強(qiáng)下，總反應(yīng)的HCl平衡轉(zhuǎn)化率隨溫度變化的αHCl～T曲線如下圖：(1)則總反應(yīng)的ΔH________0(填“＞”“＝”或“＜”)；A、B兩點(diǎn)的平衡常數(shù)K(A)與K(B)中較大的是________。(2)在上述實(shí)驗(yàn)中若壓縮體積使壓強(qiáng)增大，請(qǐng)?jiān)谏蠄D畫出相應(yīng)αHCl～T曲線的示意圖，并簡(jiǎn)要說明理由：_______________________。(3)下列措施中，有利于提高αHCl的有________。A．增大n(HCl)B．增大n(O2)C．使用更好的催化劑D．移去H2O
溫度相同的條件下，增大壓強(qiáng)，平衡右移，αHCl增大，因此曲線應(yīng)在原曲線上方
練點(diǎn)二　平衡常數(shù)(K)的應(yīng)用計(jì)算5．催化還原CO2是解決溫室效應(yīng)及能源問題的重要手段之一。研究表明，在Cu/ZnO催化劑存在下，CO2和H2可發(fā)生兩個(gè)平行反應(yīng)，分別生成CH3OH和CO。反應(yīng)的熱化學(xué)方程式如下：CO2(g)＋3H2(g)?CH3OH(g)＋H2O(g)ΔH1＝－53.7 kJ·ml－1ⅠCO2(g)＋H2(g)?CO(g)＋H2O(g)　ΔH2Ⅱ某實(shí)驗(yàn)室控制CO2和H2初始投料比為1∶2.2，在相同壓強(qiáng)下，經(jīng)過相同反應(yīng)時(shí)間測(cè)得如下實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)：注：Cat.1：Cu/ZnO納米棒；Cat.2：Cu/ZnO納米片；甲醇選擇性：轉(zhuǎn)化的CO2中生成甲醇的百分比已知：①CO和H2的標(biāo)準(zhǔn)燃燒熱分別為－283.0 kJ·ml－1和－285.8 kJ·ml－1②H2O(l)===H2O(g)　ΔH3＝＋44.0 kJ·ml－1
請(qǐng)回答(不考慮溫度對(duì)ΔH的影響)：(1)反應(yīng)Ⅰ的平衡常數(shù)表達(dá)式K＝________________；反應(yīng)Ⅱ的ΔH2＝________kJ·ml－1。(2)有利于提高CO2轉(zhuǎn)化為CH3OH平衡轉(zhuǎn)化率的措施有________。A．使用催化劑Cat.1B．使用催化劑Cat.2C．降低反應(yīng)溫度D．投料比不變，增加反應(yīng)物的濃度E．增大CO2和H2的初始投料比(3)表中實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表明，在相同溫度下不同的催化劑對(duì)CO2轉(zhuǎn)化成CH3OH的選擇性有顯著的影響，其原因？
表中數(shù)據(jù)表明此時(shí)反應(yīng)未達(dá)到平衡，不同的催化劑對(duì)反應(yīng)Ⅰ的催化能力不同，因而在該時(shí)刻下對(duì)甲醇選擇性有影響
解析：(1)因?yàn)镃O2(g)＋3H2(g)?CH3OH(g)＋H2O(g)，平衡常數(shù)K的表達(dá)式為K＝ ；因?yàn)镃O和H2的標(biāo)準(zhǔn)燃燒熱分別為－283.0 kJ·ml－1和－285.8 kJ·ml－1，可得下列熱化學(xué)方程式：CO(g)＋1/2O2(g)===CO2(g)　ΔH＝－283.0 kJ·ml－1①H2(g)＋1/2O2(g)===H2O(l)　ΔH＝－285.8 kJ·ml－1②又H2O(g)===H2O(l)　ΔH＝－44.0 kJ·ml－1③根據(jù)蓋斯定律，由②－①－③得：CO2(g)＋H2(g)?CO(g)＋H2O(g)　ΔH2＝＋41.2 kJ·ml－1
(2)根據(jù)可逆反應(yīng)：CO2(g)＋3H2(g)?CH3OH(g)＋H2O(g)，使用催化劑不能使平衡發(fā)生移動(dòng)，即不能提高平衡轉(zhuǎn)化率，A、B錯(cuò)誤；該反應(yīng)為放熱反應(yīng)，降低溫度平衡正向移動(dòng)，平衡轉(zhuǎn)化率提高，C項(xiàng)正確；投料比不變，增加反應(yīng)物濃度，相當(dāng)于增大壓強(qiáng)，平衡正向移動(dòng)，平衡轉(zhuǎn)化率提高，D項(xiàng)正確；增大二氧化碳和氫氣的初始投料比，能提高氫氣的轉(zhuǎn)化率，但二氧化碳的轉(zhuǎn)化率會(huì)降低，故E錯(cuò)誤；故選CD。(3)從表格數(shù)據(jù)分析，在相同的溫度下，不同的催化劑，其二氧化碳的轉(zhuǎn)化率也不同，說明不同的催化劑的催化能力不同；相同催化劑不同的溫度，二氧化碳的轉(zhuǎn)化率不同，且溫度高的轉(zhuǎn)化率大，因?yàn)檎磻?yīng)為放熱反應(yīng)，說明表中數(shù)據(jù)是未到平衡數(shù)據(jù)。故由表中數(shù)據(jù)表明此時(shí)反應(yīng)未達(dá)到平衡，不同的催化劑對(duì)反應(yīng)Ⅰ的催化能力不同，因而在該時(shí)刻下對(duì)甲醇選擇性有影響。
6．氮的氧化物直接排放會(huì)引發(fā)嚴(yán)重的環(huán)境問題，請(qǐng)回答下列問題：NOx的排放主要來自于汽車尾氣，包含NO2和NO，有人提出用活性炭對(duì)NOx進(jìn)行吸附，發(fā)生反應(yīng)如下：反應(yīng)a：C(s)＋2NO(g)?N2(g)＋CO2(g)ΔH＝－34.0 kJ·ml－1反應(yīng)b：2C(s)＋2NO2(g)?N2(g)＋2CO2(g)ΔH＝－64.2 kJ·ml－1(1)對(duì)于反應(yīng)a，在T1℃時(shí)，借助傳感器測(cè)得反應(yīng)在不同時(shí)間點(diǎn)上各物質(zhì)的濃度如下：
①0～10 min內(nèi)，NO的平均反應(yīng)速率v(NO)＝____________，當(dāng)升高反應(yīng)溫度，該反應(yīng)的平衡常數(shù)K________(填“增大”“減小”或“不變”)。②30 min后，只改變某一條件，反應(yīng)重新達(dá)到平衡；根據(jù)上表中的數(shù)據(jù)判斷改變的條件可能是________(填字母)。A．加入一定量的活性炭 B．通入一定量的NOC．適當(dāng)縮小容器的體積 D．加入合適的催化劑
0.042 ml/(L·min)
(2)某實(shí)驗(yàn)室模擬反應(yīng)b，在密閉容器中加入足量的C和一定量的NO2氣體，維持溫度為T2℃，如圖為不同壓強(qiáng)下反應(yīng)b經(jīng)過相同時(shí)間NO2的轉(zhuǎn)化率隨著壓強(qiáng)變化的示意圖。請(qǐng)分析1 050 kPa前，反應(yīng)b中NO2轉(zhuǎn)化率隨著壓強(qiáng)增大而增大的原因___________________________；在1 100 kPa時(shí)，NO2的體積分?jǐn)?shù)為________。(3)用某物質(zhì)的平衡分壓代替其物質(zhì)的量濃度也可以表示化學(xué)平衡常數(shù)(記作Kp)；在T2℃、1.1×106 Pa時(shí)，該反應(yīng)的化學(xué)平衡常數(shù)Kp＝__________________________(用計(jì)算表達(dá)式表示)。
1 050 kPa前反應(yīng)未達(dá)平衡狀態(tài)，隨著壓強(qiáng)增大，反應(yīng)速率加快，NO2轉(zhuǎn)化率提高
練后歸納?化學(xué)平衡計(jì)算中常用的“三關(guān)系四公式”1．三個(gè)量的關(guān)系(1)三個(gè)量：即起始量、變化量、平衡量。(2)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，始起量＋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。
考點(diǎn)二　化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行的方向?基礎(chǔ)梳理·自我排查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________進(jìn)行的過程。(2)特點(diǎn)①體系趨向于從________狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)開_______狀態(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________轉(zhuǎn)變?yōu)開_______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____________就能自發(fā)進(jìn)行的反應(yīng)稱為自發(fā)反應(yīng)。
3．化學(xué)反應(yīng)方向的判據(jù)
[判斷]　(正確的打“√”，錯(cuò)誤的打“×”)(1)CaCO3(s)高溫CaO(s)＋CO2(g)是一個(gè)熵增加的過程(　　)(2)ΔH0的反應(yīng)，一定是自發(fā)反應(yīng)(　　)(3)吸熱且熵增加的反應(yīng)，當(dāng)溫度升高時(shí)，反應(yīng)一定能自發(fā)進(jìn)行(　　)(4)凡是放熱反應(yīng)都是自發(fā)的，吸熱反應(yīng)都是非自發(fā)的(　　)(5)Na與H2O的反應(yīng)是熵增的放熱反應(yīng)，該反應(yīng)能自發(fā)進(jìn)行(　　)(6)反應(yīng)NH3(g)＋HCl(g)===NH4Cl(s)在室溫下可自發(fā)進(jìn)行，該反應(yīng)的ΔH＜0(　　)
微點(diǎn)撥1．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。2．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。?
考點(diǎn)專練·層級(jí)突破?練點(diǎn)一　化學(xué)反應(yīng)的自發(fā)性1．下列關(guān)于化學(xué)反應(yīng)自發(fā)性的說法中正確的是(　　)A．熵增加的化學(xué)反應(yīng)一定能自發(fā)進(jìn)行B．自發(fā)進(jìn)行的化學(xué)反應(yīng)一定能迅速發(fā)生C．在一定條件下，吸熱反應(yīng)可自發(fā)進(jìn)行D．電解池中的化學(xué)反應(yīng)屬于自發(fā)過程
解析：放熱的熵增反應(yīng)是自發(fā)的，吸熱的熵減反應(yīng)是不自發(fā)的；電解過程屬于非自發(fā)過程。
2．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)
解析：反應(yīng)是否能自發(fā)進(jìn)行是由焓變和熵變共同決定的，故焓變是影響反應(yīng)是否具有自發(fā)性的一種重要因素。
練點(diǎn)二　化學(xué)反應(yīng)的方向性3．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>0D．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
解析：若ΔH0，則一定自發(fā)，若ΔH>0，ΔS0，若ΔH0，正確；D項(xiàng)中反應(yīng)的ΔS”“0，不能實(shí)現(xiàn)。(2)該反應(yīng)為熵減反應(yīng)，能自發(fā)進(jìn)行說明ΔH

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