高三化学一轮复习专题7第2单元化学反应的方向和限度文档格式.docx
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当ΔH<
0,ΔS<
0时________下反应能自发进行;
当ΔH>
0,ΔS>
0时,________下反应能自发进行。
[提示]
(1)<
>
(2)>
<
(3)温度 低温 高温
2.NH3(g)+HCl(g)===NH4Cl(s)在室温下可自发进行的理由是________________,CaCO3(s)===CaO(s)+CO2(g)在高温下可自发进行的理由是_______________________。
[提示] ΔH<
0 ΔS>
[考点多维探究]
角度1 化学反应方向的判断
1.实验证明,多数能自发进行的反应都是放热反应。
对此说法的理解正确的是( )【导学号:
37742189】
A.所有的放热反应都是自发进行的
B.所有的自发反应都是放热的
C.焓变是影响反应是否具有自发性的一种重要因素
D.焓变是决定反应是否具有自发性的唯一判据
[答案] C
2.下列反应中,熵显著增加的反应是( )
A.CO(g)+2H2(g)===CH3OH(g)
B.CaCO3+2HCl===CaCl2+H2O+CO2↑
C.2CO(g)+O2===2CO2(g)
D.2Hg(l)+O2(g)===2HgO(s)
B [气体分子数增加的反应为熵增的反应。
]
3.下列反应过程中,ΔH>
0且ΔS>
0的是( )
A.NH3(g)+HCl(g)===NH4Cl(s)
B.CaCO3(s)===CaO(s)+CO2(g)
C.4Al(s)+3O2(g)===2Al2O3(s)
D.HCl(aq)+NaOH(aq)===NaCl(aq)+H2O(l)
B [A是熵减(ΔS<
0)的放热反应(ΔH<
0);
C是熵减的放热反应;
D是放热反应(ΔH<
0)。
4.已知:
(NH4)2CO3(s)===NH4HCO3(s)+NH3(g) ΔH=+74.9kJ·
mol-1。
下列说法中正确的是( )
A.该反应中熵变、焓变都大于0
B.该反应是吸热反应,因此一定不能自发进行
C.碳酸盐分解反应中熵增加,因此任何条件下所有碳酸盐分解一定自发进行
D.能自发进行的反应一定是放热反应,不能自发进行的反应一定是吸热反应
[答案] A
5.下列说法正确的是( )
【导学号:
37742190】
A.凡是放热反应都是自发的,因为吸热反应都是非自发的
B.自发反应一定是熵增大,非自发反应一定是熵减小
C.常温下,反应C(s)+CO2(g)2CO(g)不能自发进行,则该反应的ΔH>
D.反应2Mg(s)+CO2(g)===C(s)+2MgO(s)能自发进行,则该反应的ΔH>
C [反应的自发性取决于熵判据和焓判据,若ΔH<
0,一定能自发,若ΔH>
0,一定不能自发,若ΔH<
0或ΔH>
0,反应能否自发进行取决于温度高低,A、B错误;
C项中该反应ΔS>
0,若ΔH<
0,一定能自发,现常温下不能自发,则说明ΔH>
0,正确;
D项中反应的ΔS<
0,能自发,则说明ΔH<
0,错误。
6.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:
_______________________________________________________________
_____________________________________________________________。
超音速飞机在平流层飞行时,尾气中的NO会破坏臭氧层。
科学家正在研究利用催化技术将尾气中的NO和CO转变成CO2和N2,化学方程式如下:
2NO+2CO2CO2+N2。
反应能够自发进行,则反应的ΔH________0(填“>
”“<
”或“=”)。
[解析]
(1)2CO(g)===2C(s)+O2(g),该反应是焓增、熵减的反应。
根据ΔG=ΔH-TΔS,ΔG>
0,不能实现。
(2)该反应为熵减反应,能自发进行说明ΔH<
0。
[答案]
(1)该反应是焓增、熵减的反应,任何温度下均不能自发进行
(2)<
7.(2016·
全国甲卷改编)①C3H6(g)+NH3(g)+
O2(g)===C3H3N(g)+3H2O(g) ΔH=-515kJ·
mol-1
②C3H6(g)+O2(g)===C3H4O(g)+H2O(g) ΔH=-353kJ·
mol-1,上述①②反应在热力学上趋势均很大的原因是
_______________________________________________________________,
其中反应ΔS>
0的是反应________。
[答案] ①②反应均为放热量大的反应 ①
焓变、熵变和温度对化学反应方向的影响
ΔH
ΔS
反应情况
-
+
在任何温度下过程均自发进行
在任何温度下过程均非自发进行
低温时非自发,高温时自发
低温时自发,高温时非自发
考点2|可逆反应与化学平衡状态
1.可逆反应
2.化学平衡状态
(1)概念
一定条件下的可逆反应中,正反应速率与逆反应速率相等,反应体系中所有参加反应的物质的浓度保持不变的状态。
(2)建立过程
在一定条件下,把某一可逆反应的反应物加入固定容积的密闭容器中。
反应过程如下:
以上过程可用如图表示:
(3)特征
1.向含有2mol的SO2的容器中通入过量氧气发生2SO2(g)+O2(g)
2SO3(g) ΔH=-QkJ·
mol-1(Q>
0),充分反应后生成SO3的物质的量________2mol(填“<
”“>
”或“=”,下同),SO2的物质的量________0mol,转化率________100%,反应放出的热量________QkJ。
[提示] <
2.T℃时,将amolH2O(g)和amolCO(g)充入体积为VL的密闭容器中,发生反应:
H2O(g)+CO(g)H2(g)+CO2(g)。
请回答下列问题:
(1)反应刚开始时,c0(H2O)________(填“>
”或“=”,下同)c0(CO)________c0(H2)。
(2)随着反应的进行,c(H2O)逐渐________(填“增大”“减小”或“不变”,下同),c(CO2)逐渐________。
(3)当反应达到平衡状态时,c(H2)将________,单位时间消耗H2O的物质的量与消耗H2的物质的量是否相等?
________,CO2的体积分数将________。
[提示]
(1)= >
(2)减小 增大 (3)不变 是 不变
角度1 极端转化法确定可逆反应某状态的量
1.在密闭容器中进行反应:
X2(g)+Y2(g)2Z(g),已知X2、Y2、Z的起始浓度分别为0.1mol·
L-1、0.3mol·
L-1、0.2mol·
L-1,在一定条件下,当反应达到平衡时,各物质的浓度有可能是( )
37742191】
A.Z为0.3mol·
L-1B.Y2为0.4mol·
L-1
C.X2为0.2mol·
L-1D.Z为0.4mol·
A [假设反应正向进行到底:
X2(g)+Y2(g)2Z(g)
起始浓度(mol·
L-1)0.10.30.2
改变浓度(mol·
L-1)0.10.10.2
终态浓度(mol·
L-1)00.20.4
假设反应逆向进行到底:
L-1)0.20.40
平衡体系中各物质的浓度范围为0<
X2<
0.2,0.2<
Y2<
0.4,0<
Z<
0.4。
2.一定条件下,对于可逆反应X(g)+3Y(g)2Z(g),若X、Y、Z的起始浓度分别为c1、c2、c3(均不为零),达到平衡时,X、Y、Z的浓度分别为0.1mol·
L-1、0.08mol·
L-1,则下列判断正确的是( )
A.c1∶c2=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.c1的取值范围为0mol·
L-1<
c1<
0.14mol·
D [平衡浓度之比为1∶3,转化浓度亦为1∶3,故c1∶c2=1∶3,A、C不正确;
平衡时Y生成表示逆反应速率,Z生成表示正反应速率且vY(生成)∶vZ(生成)应为3∶2,B不正确;
由可逆反应的特点可知0mol·
L-1。
极端转化法确定各物质物理量的范围
可逆反应中各物质的物理量(浓度、物质的量、体积、质量等),可运用极端假设法判断:
假设反应正向或逆向进行彻底,求出各物质物理量的极大值和极小值,从而确定它们有关物理量的范围。
注意:
反应物物理量范围的最小值对应生成物的最大值;
反应物物理量范围的最大值对应生成物的最小值。
角度2 化学平衡状态的判定
3.将FeCl3溶液和KI溶液混合,发生反应:
2Fe3+(aq)+2I-(aq)2Fe2+(aq)+I2(aq)。
下列各项能判断上述可逆反应达到平衡状态的是( )
A.溶液颜色不再变化
B.c(K+)不再变化
C.c(Fe3+)与c(Fe2+)之和不再变化
D.v正(I-)=2v正(I2)
A [A项,溶液颜色不再变化,说明Fe3+、Fe2+及I2的浓度不再变化,反应达到平衡状态;
B项,钾离子浓度始终不变,因此c(K+)不变不能用于判断反应是否达到平衡状态;
C项,由铁元素守恒知,铁离子和亚铁离子的浓度之和始终不变,因此c(Fe3+)与c(Fe2+)之和不变不能用于判断反应是否达到平衡状态;
D项,v正(I-)和v正(I2)同为正反应速率,v正(I-)=2v正(I2)不能用于判断反应是否达到平衡状态。
4.(2017·
安阳模拟)一定温度下某容积固定的密闭容器中,对可逆反应A(g)+B(g)2C(g),下列叙述能说明反应已达到平衡的是( )
37742192】
A.容器内的压强不再变化
B.混合气体的密度不再变化
C.消耗B的速率是生成C的速率的
D.单位时间内生成amolB,同时生成2amolC
D [该反应为等体反应,且容积固定,故p、ρ不变不能说明达到平衡,A、B错;
消耗B与生成C均为正向,C错。
化学平衡状态的判定方法及注意事项
(1)方法
①
(2)注意事项
①化学平衡状态判断“三关注”
关注反应条件,是恒温恒容,恒温恒压,还是绝热恒容容器;
关注反应特点,是等体积反应,还是非等体积反应;
关注特殊情况,是否有固体参加或生成,或固体的分解反应。
②不能作为“标志”的四种情况
a.反应组分的物质的量之比等于化学方程式中相应物质的化学计量数之比。
b.恒温恒容下的体积不变的反应,体系的压强或总物质的量不再随时间而变化,如2HI(g)H2(g)+I2(g)。
c.全是气体参加的体积不变的反应,体系的平均相对分子质量不再随时间而变化,如2HI(g)H2(g)+I2(g)。
d.全是气体参加的反应,恒容条件下体系的密度保持不变。
总之,要抓住“变量不变”即可——如果所给的物理量随着反应的进行是一个变量,在某时间段内不变,就可以说明反应达到平衡状态;
如果该物理量始终是一个定值,就不能作为判断的依据。
考点3|化学平衡常数及其应用
1.化学平衡常数
(1)概念:
在一定温度下,当一个可逆反应达到化学平衡时,生成物浓度幂之积与反应物浓度幂之积的比值是一个常数,用符号K表示。
(2)表达式:
对于反应mA(g)+nB(g)pC(g)+qD(g),K=
。
(3)意义:
化学平衡常数的大小反映了化学反应进行的程度。
K
正反应进行的程度
平衡时生成物浓度
平衡时反应物浓度
反应物转化率
越大
越小
一般地说,当K>
105时,就认为反应基本进行完全了,当K<
10-5时,认为反应很难进行。
2.平衡常数的影响因素
对于确定的化学反应,平衡常数K只与温度有关,与浓度、压强无关。
(1)对于吸热反应,升高温度,K值增大。
(2)对于放热反应,升高温度,K值减小。
(1)书写下列化学平衡的平衡常数表达式。
①Cl2+H2OHClO+Cl-+H+
②C(s)+H2O(g)CO(g)+H2(g)
③CH3COOH+C2H5OHCH3COOC2H5+H2O
④CO
+H2OHCO
+OH-
⑤CaCO3(s)CaO(s)+CO2(g)
⑥4NH3+5O24NO+6H2O(g)
[提示] ①K=
②K=
③K=
④K=
⑤K=c(CO2)
⑥K=
(2)①对于N2(g)+3H2(g)2NH3(g) K1
2NH3(g)N2(g)+3H2(g) K2
NH3(g)
N2(g)+
H2(g) K3
则K1与K2的关系为________,K2与K3的关系为________,K3与K1的关系为________。
②已知A+B2C K1,C+DE K2,则A+B+2D2E的K3=________(用K1、K2表示)
[提示] ①K1=
或K1·
K2=1 K2=K
或K3=K2
K1=
②K1·
角度1 化学平衡常数的含义及影响因素
1.在某温度下,可逆反应mA+nBpC+qD的平衡常数为K,下列说法正确的是( )
37742193】
A.K越大,达到平衡时,反应进行的程度越大
B.K越小,达到平衡时,反应物的转化率越大
C.K随反应物浓度的改变而改变
D.K随温度和压强的改变而改变
A [K是生成物浓度幂之积与反应物浓度幂之积的比值,显然,K越大,反应进行的程度越大,反应物的转化率越大,A项正确、B项错误;
K只受温度的影响,故C、D项错误。
2.已知制备甲醇的有关化学反应以及在不同温度下的化学反应平衡常数如下表所示:
化学反应
平衡常数
温度/℃
500
800
①2H2(g)+CO(g)CH3OH(g)
K1
2.5
0.15
②H2(g)+CO2(g)H2O(g)+CO(g)
K2
1.0
2.50
③3H2(g)+CO2(g)CH3OH(g)+H2O(g)
K3
(1)据反应①与②可推导出K1、K2与K3之间的关系,则K3=________(用K1、K2表示)。
(2)反应③的ΔH________0(填“>
”或“<
”)。
[解析]
(1)K3=K1·
K2。
(2)500℃时,K3=2.5,800℃时,K3=0.375。
即升高温度K变小,即逆向移动,正向为放热反应,ΔH<
[答案]
(1)K1·
K2
(2)<
3.(2017·
武汉模拟)已知反应A(g)+B(g)C(g)+D(g)的平衡常数和温度的关系如下:
700
830
1000
1200
1.7
1.1
0.6
0.4
现有两个相同的2L恒容绝热(与外界没有热量交换)密闭容器Ⅰ、Ⅱ,在Ⅰ中充入1molA和1molB,在Ⅱ中充入1molC和1molD,800℃条件下开始反应。
达到平衡时,下列说法正确的是( )
A.容器Ⅰ、Ⅱ中的压强相等
B.容器Ⅰ、Ⅱ中反应的平衡常数相同
C.该反应的正反应是放热反应
D.容器Ⅰ中A的浓度比容器Ⅱ中的小
C [由题中平衡常数与温度的关系可得该反应的正反应是放热反应,C正确;
由于反应体系是绝热体系,则容器Ⅰ达到平衡时的温度比容器Ⅱ高,故其平衡常数小,平衡时压强大,A、B错误;
容器Ⅰ比容器Ⅱ温度高,故平衡时A的浓度容器Ⅰ大于容器Ⅱ,D错误。
化学平衡常数热点归纳
(1)化学平衡常数与化学方程式书写形式的关系
对于同一可逆反应,正反应的平衡常数等于逆反应的平衡常数的倒数,即:
K正=
若化学方程式中的化学计量数等倍扩大或缩小,尽管是同一反应,平衡常数也会发生改变。
两反应加和,得到的新反应,其化学平衡常数是两反应平衡常数的乘积;
两反应相减,得到的新反应,其化学平衡常数是两反应平衡常数相除得到的商。
(2)化学平衡常数与物质状态的关系
由于固体或纯液体的浓度视为常数1,所以在平衡常数表达式中不再写出。
(3)化学平衡常数与平衡移动的关系
即使化学平衡发生移动,但只要温度不变,平衡常数就不会改变,利用此守恒可以计算恒定温度下再次平衡后的转化率等物理量,这也是定量化学的重要定律。
角度2 利用平衡常数判断反应方向
4.在体积为1L的密闭容器中,进行如下化学反应:
CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g),化学平衡常数K与温度T的关系如下表:
37742194】
T/℃
850
0.9
2.6
回答下列问题:
(1)升高温度,化学平衡向________(填“正反应”或“逆反应”)方向移动。
(2)若某温度下,平衡浓度符合下列关系:
c(CO2)·
c(H2)=c(CO)·
c(H2O),此时的温度为________;
在此温度下,若该容器中含有1molCO2、1.2molH2、0.75molCO、1.5molH2O,则此时反应所处的状态为________________________(填“向正反应方向进行中”、“向逆反应方向进行中”或“平衡状态”)。
[解析]
(1)由表格数据,可知随着温度升高,平衡常数增大,说明化学平衡向正反应方向移动;
(2)由c(CO2)·
c(H2O),则计算出K=1.0,即此时温度为850℃,此温度下
=
<
1.0,故反应向正反应方向进行中。
[答案]
(1)正反应
(2)850℃ 向正反应方向进行中
5.已知反应A(g)+3B(g)2C(g)在一定温度下达到平衡,各物质的平衡浓度分别为c(A)=2.0mol/L、c(B)=2.0mol/L、c(C)=1.0mol/L。
则:
(1)该反应的平衡常数表达式为________。
(2)该反应的平衡常数的值为________。
(3)若某时刻各物质的浓度分别为c(A)=3.0mol/L,c(B)=2.0mol/L,c(C)=2.0mol/L,则该时刻v正____________________________________v逆(填“>
”“=”或“<
[解析]
(2)由A(g)+3B(g)2C知
K=
(3)Qc=
>
反应向逆方向进行,v正<
v逆。
[答案]
(1)K=
(2)
(3)<
利用K和Qc判断反应方向
对于化学反应aA(g)+bB(g)cC(g)+dD(g)的任意状态,浓度商:
Qc=
,有:
[课堂小结·
反馈达标1+1] 全新理念 探究高考 明确考向
1.一组判断,展示高考易误点
(1)化学平衡常数表达式中的浓度可以用物质的量代替计算。
( )
(2)增大压强,化学平衡向右移动,反应物的转化率增大,平衡常数也增大。
(3)升高温度,反应的平衡常数一定增大。
(4)化学平衡常数增大,化学平衡一定向正反应方向移动。
(5)ΔH<
0的反应一定自发进行。
(6)平衡常数和转化率都能体现可逆反应进行的程度。
(7)C(s)+H2O(g)CO(g)+H2(g)的K表达式为
(8)一个可逆反应的正反应K正与逆反应K逆相等。
(9)一定温度下,N2(g)+3H2(g)2NH3(g)的K1与2N2(g)+6H2(g)4NH3(g)的K2的关系为K1=2K2。
(10)从热力学的角度,2NO(g)+2CO(g)===N2(g)+2CO2(g) ΔH>
0的反应不可能自发进行。
(11)在一定温度下的恒容密闭容器中发生N2(g)+3H2(g)2NH3(g)反应,当密度不变时,反应达到平衡状态。
(12)对于2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)反应,当v正(SO2)=v逆(O2)时,反应达到平衡。
[答案]
(1)×
(2)×
(3)×
(4)√ (5)√ (6)√ (7)×
(8)×
(9)×
(10)√ (11)×
(12)×
2.一题串知,覆盖高考考什么
————————————————————————
(2013·
全国卷Ⅱ)在1.0L密闭容器中放入0.10molA(g),在一定温度进行如下反应:
A(g)B(g)+C(g) ΔH=+85.1kJ·
反应时间(t)与容器内气体总压强(p)的数据见下表:
时间t/h
1
2
4
8
16
20
25
30
4.91
5.58
6.32
7.31
8.54
9.50
9.52
9.53
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- 化学 一轮 复习 专题 单元 化学反应 方向 限度