2022版高考人教版化學一輪復習學案：第七章 第三講 化學平衡常數化學反應進行的方向

第三講化學平衡常數化學反應進行

的方向

I.變化觀念與平衡思想:能從化學平衡常數的角度分析化學反應，

1.了解化學平衡常數(Q的含義，

考點一化學平衡運用化學平衡常數解決問題：能多角度、動態(tài)地分析化學反應中

能利用化學平衡常數進行相關

常數的含義和應用有關物質的轉化率，運用化學反應原理解決實際問題

計算。

考點二化學平衡2.證據推理與模型認知:知道可以通過分析、推理等方法認識研究

2.能正確計算化學反應的轉化率

常數和轉化率的有對象的本質特征、構成要素及其相互關系，建立模型。能運用模型

(a)o

關計算(Qc與K的關系)解釋化學平衡的移動,揭示現象的本質和規(guī)律。

3.了解化學反應速率和化學平衡專點三化學反應

3.科學態(tài)度與社會責任:具有可持續(xù)發(fā)展意識和綠色化學觀念，能

的調控在生活、生產和科學研究

方向的判斷運用化學平衡原理對與化學有關的社會熱點問題做出正確的價值

領域中的重要作用C

判斷。

考點一化學平衡常數的含義和應用(命題指數★★★★★)

,必備知識?自我排查,

1.化學平衡常數：

(1)含義：在一定溫度下,當一個可逆反應達到化學平衡時,生成物迭

度幕之積與反應物濃度幕之積的比值是一個常數,簡稱平衡常數,用

符號￡表示。

(2)表達式：對于一般的可逆反應加A(g)+〃B(g同9c(g)+qD(g)平衡常數

3士、一、?d(C)d(D)

的表達式為K=c"(A)(B)-。

(3)化學平衡常數的意義

①化學平衡常數值的大小是可逆反應進行程度的標志，它能夠表示可

逆反應進行的完全程度?？梢哉f，化學平衡常數是一定溫度下一個反

應本身固有的內在性質的定量體現。

②K值越大，說明反應進行的程度越完全,反應物轉化率越大;反之,

反應進行的程度就越不完全,轉化率就越小。一般來說，當K＞或時,

該反應就進行得基本完全了。

③對只有固體、水參加或生成的反應來說，固體和純液體的濃度視為

，，

1O

④K只受溫度影響,與反應物或生成物的濃度無關。

2.化學平衡常數的應用：

⑴判斷反應進行的程度

TF反應講行

|K值越大|一,二：一：」「反應物的轉化率越高

的程度越大

IK值越小I-mi行「反應物的轉化率越低

1—1的程度越小

(2)計算轉化率

依據起始濃度(或平衡濃度)和平衡常數可以計算平衡濃度(或起始濃

度)，從而計算反應物的轉化率。

利用“三段式”法，可以計算化學平衡常數，及利用化學平衡常數計算

投料量、轉化率等。

(3)判斷反應的熱效應

值增大------正反應為吸熱反應

升回溫度值減小------正反應為放熱反應

值增大正反應為放熱反應

降低溫度(&濟?

值減小正反應為吸熱反應

(4)判斷化學反應進行的方向

對于可逆反應機A(g)+"B(g)==〃C(g)+qD(g)在任意狀態(tài)下，生成物

(f(C)-cq(D)

的濃度和反應物的濃度之間的關系用的(濃度商)=產(A)丁(B)

表示，則:

當QC=K時,v正三v逆，反應處于平衡狀態(tài)；

當Qc<K時,v正之丫逆,反應向正反應方向進行；

當QC>K時,vs<v逆,反應向逆反應方向進行。

基本技能?小測蟲

1.判斷下列說法是否正確，正確的打“小，錯誤的打“義”。

⑴平衡常數改變，化學平衡一定移動；化學平衡發(fā)生移動，平衡常數

一定改變。()

提示：Xo平衡常數只受溫度影響，平衡移動片值不一定改變；平衡常

數改變，溫度一定變化，平衡一定移動。

(2)K值隨溫度升高而增大，說明正反應吸熱。()

提示：4。升高溫度，平衡向吸熱方向移動，片值增大。

(3)可逆反應：C(s)+C02(g)L2co(g)在一定溫度下的平衡常數K的

士/3、,c2(C0)

表達式為K=c(C)((CO2)°()

提示：xo固體或純液體的濃度可看作“1”而不必出現在平衡常數表達

、c(CO)

式中，應為K=c(曲)。

(4)合成氨反應N2(g)+3H2(g)02NH3(g)的平衡常數為K,反應;N2(g)

3

+2H2(g)一NH3(g)的平衡常數為K,反應2NH3(g)^N2(g)+3H2(g)

的平衡常數為K〃，若K=a,則K=G,K"=；。()

提示：7,寫出表達式(；)(?’(比)c(NH3)

K=~3

Co(N2)?(H2)

則K，=W，K"=a0

2.人體血液中的血紅蛋白(Hb)可與O2結合生成HbCh，因此具有輸氧

能力。若肺中吸入CO會發(fā)生反應CO+HbO2=^=^O2+HbCO,37℃

時，該反應的平衡常數K=220；HbCO濃度達到HbCh濃度的0.02倍

時，會使人智力受損。

與血紅蛋白溶于血液中的氧

結合的氧(。2)(溶解氧)

每100mL中血液含氧量(20.7mL尸溶解氧(0.3mL)+

Hb結合氧(20.4mL)

(1)結合平衡常數分析，煤氣(CO)中毒導致患者缺氧的原因？

(2)輕微煤氣中毒患者需進入高壓氧艙進行吸氧治療，結合平衡移動原

理，分析原因。

(3)若39℃時，平衡常數K=200,則該反應的正反應是吸熱反應還是

放熱反應？

提示：(1)37℃時，K=220,反應正向進行程度較大，血紅蛋白結合

。2較少，導致患者缺氧。

(2)高壓氧艙中氧氣濃度較高，可使平衡逆向移動，促進血紅蛋白與。2

結合，恢復輸氧能力。

⑶該反應的平衡常數隨溫度升高而減小，正反應是放熱反應。

3.已知Fe(s)+C02(g)、、FeO(s)+CO(g)A^akJ-moF1,平衡常

數為K；測得在不同溫度下，K值如下：

溫度

500700900

/℃

K1.001.472.40

⑴若500℃時進行上述反應，CO2起始濃度為2moi［一ICO的平衡

濃度為o

(2)方程式中的。0(填“大于”“小于”或“等于”)。

(3)700℃上述反應達到平衡，要使得該平衡向右移動，其他條件不變

時，可以采取的措施有(填序號)。

A.縮小反應器體積

B.通入CO2

C.升高溫度到900℃

D.使用合適的催化劑

(1)設500℃時CO的平衡濃度為xmol-L-1,則

Fe(s)+CO2(g)-FeO(s)+CO(g)

起始：20

變化：Xx

平衡：2一Xx

C(CO)X

貝UK=)—7—1,解得x—1o

c(CO2)2~x

故CO的平衡濃度為1mol-L-1o

(2)由表格中數據可知，溫度越高K值越大，推知溫度升高平衡向正反

應方向移動，故此反應的正反應為吸熱反應，即Q大于0。

(3)A項縮小反應器體積，平衡不移動，錯誤；B項通入CO2,平衡向

右移動，正確；C項升高溫度時，平衡向右移動，正確；D項使用催

化劑不會使平衡發(fā)生移動，錯誤。

答案：(1)1mol-L-1(2)大于(3)BC

、關鍵能力?層級突破，

命題角度1：平衡常數的概念辨析

【典例1】(2021.運城模擬)在一定體積的密閉容器中，進行如下化學反

應：2X(g)+Y(s)=F^^Z(g)+W(g),若其化學平衡常數K和溫度方的

關系如表。下列敘述不正確的是()

t℃70080090010001200

K0.61.01.31.82.7

A.上述反應的正反應是吸熱反應

c(7)-c(W)

B.該反應的化學平衡常數表達式為K=-^一V

(X)-c(Y)

C.若在1L的密閉容器中通入X和Y各0.3moL5min后溫度升高到

800℃,此時測得X為0.1mol,該反應達到平衡狀態(tài)

D.混合氣體的密度保持不變可作為該反應達到平衡的標志之一

選B。由圖表分析，隨溫度升高，平衡常數增大，說明平衡正向進行,

正反應為吸熱反應，故A正確；氣相物質為主的反應，固態(tài)，純液體

濃度視為常數，不列入平衡常數表達式，K應為；,故

B錯誤；若在1L的密閉容器中通入X和丫各0.3mol,5min后溫度

升高到800℃,此時測得X為0.1mol,

2X(g)+Y(s)-Z(g)+W(g)

起始(mol)0.300

平衡(mol)0.10.10.1

所以°C—吃?=0?券」=1=K,則此時該反應達到平衡

c(X)U.1

狀態(tài)，故C正確；混合氣體密度"=7，反應前后氣體質量發(fā)生改變,

所以密度改變，則混合氣體的密度保持不變可作為該反應達到平衡的

標志之一，故D正確。

命題角度2：化學平衡常數的應用

【典例2】(2019?全國III卷節(jié)選)近年來，隨著聚酯工業(yè)的快速發(fā)展，氯

氣的需求量和氯化氫的產出量也隨之迅速增長。因此，將氯化氫轉化

為氯氣的技術成為科學研究的熱點?；卮鹣铝袉栴}：

Deacon發(fā)明的直接氧化法為4HCl(g)+O2(g)==2Cl2(g)+2H2O(g)0如

圖為剛性容器中，進料濃度比c(HCl)：c(O2)分別等于1：1、4：1、7：

1時HC1平衡轉化率隨溫度變化的關系：

可知反應平衡常數K(300℃)K(400℃)(填“大于”或“小于”)。

設HC1初始濃度為co,根據進料濃度比c(HCl)：c(O2)=l：1的數據計

算K(400℃)=(列出計算式)。按化學計量

比進料可以保持反應物高轉化率，同時降低產物分離的能耗。進料濃

度比c(HCl)：c(O2)過低、過高的不利影響分別是

根據題中示意圖可以看出隨著溫度的升高，HCI的轉化率降低，說明升

高溫度平衡逆向移動，正反應為放熱反應，所以溫度越高，反應進行

的程度越小，片值越小，即做300℃)大于做400℃)o相同條件下進

料濃度比c(HCI)：c(02)越大,HCI的轉化率越低;進料濃度比c(HCI)：

cSI越小，HCI的轉化率越高。即三條曲線中，最上面一條是c(HCI)：

c@)=1：1的變化曲線。將400℃時的數據代入可得：K=

(0.42)2x(0.42)2,*q=,一,"、，.、〉

cn…—。由示意圖可以看出進料濃度比過鬲或

—U.o4;x—U.zl;Co

過低對反應都不利，過高會造成HCI利用率降低，過低會有大量氧氣

剩余，分離氧氣能耗過高。

答案：大于(1-0.84))4XQ-0.21)co02和CL分離能耗較鬲、

HCI轉化率較低

技法總結?提能s

1.平衡常數只與溫度有關：

升高溫度一K值增大一正反應為吸熱反應

一K值減小一正反應為放熱反應

降低溫度一K值增大一正反應為放熱反應

一K值減小一正反應為吸熱反應

2.未知方程式③(&)與已知方程式①因)和②(&)的關系：

若③=2x①，則；

若③=gx①，則&=迎；；

若③=一①，則K3=1/K1；

若③二①十②，則K3=K1XK2；

若③二①一②，則Kj—K1/K20

,題組訓練?技能通關,

命題點1:平衡常數的概念辨析(基礎性考點)

1.(2021.潮州模擬謀溫度下，反應2A(g)+B(g)；F^^2c(g)的平衡常

數Ki=50,在同一溫度下，反應2c(g)^^=^2A(g)+B(g)的平衡常數

扁為()

A.2500B.50C.0.02D.0.002

選Co某溫度下，反應2A(g)+B(g)—2c(g)的平衡常數K尸

c2(C)

丁7——k=50,在同一溫度下，反應2c(g)—2A(g)+B(g)

ck7As；cID；

的平衡常數=!=白=0.02。

C\U/Ai3U

2.(2021.合肥模擬)對于反應C(s)+H2O(g)—^CO(g)+H2(g)AH>

0,下列有關說法正確的是()

A.平衡常數表達式為K=c

c(C)-c(也0)

B.增大體系壓強，平衡常數K不發(fā)生變化

C.升高體系溫度，平衡常數K減小

D.增加C（s）的量，平衡正向移動

選B。A.片為生成物濃度球之積與反應物濃度球之積的比，且純固體不

能代入片的表達式中，K=JC°也_,故A錯誤；B.I與溫度有

關，增大體系壓強，平衡常數/不發(fā)生變化，故B正確；C.為吸熱反

應，升高溫度，吸熱反應的平衡常數/增大，故C錯誤；D.C為固體，

增加C（s）的量，平衡不移動，故D錯誤。

命題點2：平衡常數的應用（應用性考點）

3.（2021.荔灣區(qū)模擬）臭氧是一種很好的消毒劑，具有高效、潔凈、方

便、經濟等優(yōu)點。臭氧可溶于水，在水中易分解，產生的［O］為游離氧

原子，有很強的殺菌消毒能力。常溫常壓下發(fā)生如下反應①：

O3^^O2+［O］A">0平衡常數為Ka，反應②：［0］+。3—^202

AH<0平衡常數為及，總反應：203—^302AH<0平衡常數為K。

下列說法錯誤的是（）

A.降低溫度，K減小B.K=&Kb

C.適當升溫，可提高消毒效率D.壓強增大，以不變

選A。由于總反應A//V0,為放熱反應，降低溫度，放熱反應的《增大，

故A錯誤；總反應=反應①+反應②，K=KaK?故B正確；反應①△//

>0,為吸熱反應，反應②A//V0為放熱反應，適當升溫，反應①正移，

反應②逆移，則［0］含量增加，可提高消毒效率，故C正確；平衡常數

只與溫度有關，故D正確。

【加固訓練一拔高】

1.已知反應〃A(g)^=^A〃(g)的平衡常數為K,則;A〃(g)^=^:；?A(g)

的平衡常數是()

_1

A.KB.K0

C.蜉D.廠2

選B。對于同一可逆反應，相同溫度下，正、逆兩個方向的平衡常數互

為倒數，已知反應〃A(g)A.(g)的平衡常數為K,則有

1

A〃(g)=^:〃A(g)的平衡常數為力，又同一可逆反應，平衡常數與系數

A

11萬

成對應賽次方關系，所以2A〃(g)、二］〃A(g)的平衡常數為、/彳=

K--o

2

2.反應I、II、in均會在工業(yè)生產硝酸過程中發(fā)生，其中反應I、II

發(fā)生在氧化爐中，反應iii發(fā)生在氧化塔中，不同溫度下各反應的化學

平衡常數如表所示。下列說法正確的是()

化學平衡常數

溫度反應I反應n反應in：

(K)4NH3+5O2一4NH3+302一2NO+O2一

4NO+6H2。2N2+6H2O2NO2

500l.lxlO267.1X10341.3xl02

7002.1X10192.6x10251.0

A.使用選擇性催化反應I的催化劑可增大氧化爐中NO的含量

B.通過改變氧化爐的溫度可促進反應I而抑制反應n

c.通過改變氧化爐的壓強可促進反應I而抑制反應n

D.氧化爐出氣在進入氧化塔前應進一步提高溫度

選A。催化劑具有選擇性，選擇適合反應I的催化劑以加快反應I的速

率，抑制反應II的發(fā)生，從而增大氧化爐中NO的含量，故A正確；由

表中平衡常數數據可知，相同溫度時，反應II的進行程度遠大于反應

I,所以通過改變氧化爐的溫度只能促進反應II而抑制反應I的發(fā)生，

故B錯誤；反應I和II正向均是氣體體積增大的反應，增大壓強或減

小壓強對反應I和II的影響相同，不可能通過改變壓強達到促進反應

I而抑制反應II的目的，故C錯誤；根據500°C、700°C時反應III的

平衡常數/數值可知，反應III正向是放熱反應，溫度過高會抑制反應

III的發(fā)生，所以氧化爐出氣在進入氧化塔前應降溫處理，D錯誤。

3.已知化學反應①：Fe(s)+CO2(g)^^FeO(s)+CO(g),其平衡常數

為KT；化學反應②：Fe(s)+H2O(g)^^FeO(s)+H2(g),其平衡常數

為K2。在溫度973K和1173K情況下，&、&的值分別如表所示：

溫度973K1173K

1.472.15

K22.331.67

⑴通過表格中的數值可以推斷：反應①是(填“吸熱”或“放熱”)

反應。

(2)現有反應③：CO2(g)+H2(g)=^=^CO(g)+H2O(g),請你寫出該反應

的平衡常數K3的數學表達式：&=o

⑶根據反應①與②可推導出&、&與&之間的關系式。根

據此關系式及表中數據，也能推斷出反應③是(填“吸熱”或

“放熱”)反應。

(1)由表中數據可知，溫度升高，①的平衡常數增大，說明平衡向正反

應方向移動，則正反應吸熱；(2)依據反應CO2(g)+H2(g)==CO(g)+

H2O(g),根據平衡常數的概念，該反應的平衡常數K3的數學表達式：

c(CO)-c(也0)

&=c(H2)c(CO2)；⑶已知：①Fe(s)+C°2(g)—^Fe°(s)+

1

CO(g);@Fe(s)+H2O(g)=^^FeO(s)+H2(g);利用蓋斯定律聘①一②

可得：

…,c(CO)-c(H，O)

則

@H2(g)+CO2(g)^^CO(g)+H2O(g);K3=C(H2)C(CQ)=

、x。(用？=?;依據圖表平衡常數數據分析，溫度升高

C，(JC%C)2)c(H2)K2

冬增大，說明平衡正向進行，反應是吸熱反應。

也

詼但“玨cc(CO)-c(H2O)cK1”玨

合木：⑴吸心(2)c(玲)c(C02)⑶元吸

考點二化學平衡常數和轉化率的有關計算(命題指數★★★★★)

、必備知識?自我排查，

1.化學平衡相關計算：

化學平衡的計算需要應用三段式：

N2(g)+3H2(g)^^2NH3(g)

起始量130

轉化量abc

平衡量1—a3-bc

①反應物的平衡量=起始量一轉化量

②生成物的平衡量=起始量+轉化量

③各物質轉化濃度之比等于化學計量數之比。轉化濃度是聯系化學方

程式、起始濃度、平衡濃度、轉化率、化學反應速率的橋梁，因此抓

住轉化濃度是解題的關鍵。

2.轉化率相關計算：

槎小玄_反應物的轉化濃度_反應物的轉化物質的量

⑴轉化率一反應物的起始濃度一反應物的起始物質的量

xlOO%=

氣體反應物轉化的體積

氣體反應物起始體積X1OO/o0

(2)生成物的產率=實奈際褐產量端xlOO%

平衡量

(3)平衡時混合物組分的百分含量=平衡時各物質的總量xlOO%

⑷某組分的體積分數=盛某氣組分腹的褊物質益的勺量量XI。。％

3.平衡常數和轉化率計算注意事項:

⑴代入平衡常數K表達式的各濃度一定是某一溫度下各反應物和生成

物的平衡濃度。

⑵①在同一條件下，平衡轉化率是最大的轉化率。

②產率=理論產量xlOO%,“產率”不一定是平衡狀態(tài)下的。

③催化劑可以提高產率，但是不能提高平衡轉化率。

某組分的平衡量

④平衡時混合物組分的百分含量=平衡時各物質的總量xlOO%。

基本技能?小測9

1.判斷下列說法是否正確，正確的打“小，錯誤的打“義”。

⑴一定條件下，平衡轉化率是反應的最大轉化率。()

提示：4。平衡狀態(tài)即化學反應限度，轉化率是最大值。

⑵平衡常數K和濃度商&表達式一樣，表示的含義也一樣。()

提示：xo《和&表達式一樣，但Q可以代表任意時刻的濃度關系，而

片只能代表平衡狀態(tài)下的濃度關系。

(3)某溫度下，反應2A(g)+B(g)—2c(g)的平衡常數Ki=50,在同

一溫度下，反應2c(g)—2A(g)+B(g)的平衡常數K2也是50。()

提示：xo對反應2A(g)+B(g)、、20(g)的平衡常數K、=

c2(C)

丁——k，而同一溫度下，反應2c(g)—2A(g)+B(g)的平

ckA；cIB；

.c(A)c(B)1

衡z吊數K?=2—(=T7=0.02。

CAi

(4)在1100℃時，一定容積的密閉容器中發(fā)生反應：FeO(s)+

v1

CO(g)vFe(s)+CO2(g)AH=akJ-mol-^),該溫度下K=

0.263,達到化學平衡狀態(tài)時,若c(CO)=0.100molL」，則c(CO2)=0.263

mol-L^o()

,c(C0)

提示：x平衡常數K=—而k2=0.263,故達到平衡時，若c(C0)

oc\UU)

11

=0.100mol-L_,貝4c(C02)=0.0263mol-L-o

2.已知可逆反應CO+H2O(g)母問型CO2+H2,達到平衡時，K

c(CO)-c(H)

22,K是常數，只與溫度有關，與濃度無關。

c(CO)c(H2O)

-1-1

(1)830K時，若起始時：c(CO)=2mol-L,c(H2O)=3mol-L,平衡

時CO的轉化率為60%,水蒸氣的轉化率為；K值為o

(2)830K時,若只將起始時，以也0)改為6moi則水蒸氣的轉化

率為O

1

(3)若830K時,起始濃度c(CO)=amoLL?c(H2O)=Z?mol-L-,H2

1

的平衡濃度C(H2)=Cmol-L-,

①a、b>c之間的關系式是

②當Q=。時，a=

(1)

嚼高嚓

CO+H2O(g)CO2+H2

起始濃度(mol1Ii)2300

轉化濃度(moLL—i)1.21.21.21.2

平衡濃度(mol[-i)0.81.81.21.2

12x12

K—0.8X1.8f碎。)一3xl00%-40%o

⑵設水蒸氣的轉化濃度為％

CO+H2O(g)嚼同型CO2+H2

起始濃度(moLL—i)2600

轉化濃度(moLL—i)XXXX

平衡濃度(molir)2~x6~xxX

_________x?x1.5

h(2—%)?(6一%)—1,x—1.5,a(H2。)一$xl00%=25%o

CO+H2O(g)嚼問蟹

(3)CO2+H2

起始濃度(mol1—i)ab00

轉化濃度(mol-L-1)cccc

平衡濃度(moll〉)a-cb-ccc

'(Q—(7)(?！猚)=1。當Z?=Q時，代入上式，可得a=2co

答案：(1)40%1(2)25%(3)-------;~7；——=1②2c

(Q—c)<b—c)

、關鍵能力?層級突破，

命題角度1：平衡常數的計算

【典例1】(2020.山東等級考節(jié)選)探究CH30H合成反應化學平衡的影

響因素，有利于提高CH30H的產率。以CO2、抵為原料合成CH30H

涉及的主要反應如下：

I.CO2(g)+3H2(g)^^=^CH3OH(g)+H2O(g)

AHi=-49.5kJ-mor1

II.CO(g)+2H2(g)^^CH3OH(g)

1

AH2=-90.4kLmor

III.CO2(g)+H2(g)^^=^CO(g)+H2O(g)AH3

一定條件下，向體積為VL的恒容密閉容器中通入1molCO2和3mol

H2發(fā)生上述反應,達到平衡時,容器中CH30H(g)為amoLCO為。mol,

此時H2(3(g)的濃度為moll」(用含a、b、V的代數式表示,

下同)，反應III的平衡常數為。

假設反應n中，CO反應了％mol,則n生成的CH30H為％mol,I生

成的CH30H為(a—%)mol,IH生成CO為S+%)mol,根據反應I:

82足)+3H九閭^^CH30H_(g)+H20號)，反應II:

CO(g)+2H2您)^^CH30H(g),反應III:C02您)+

H2您)^^CO&4(g)+H20/J§),所以平衡時水的物質的量為

(a+Z?)mol

(a—%)mol+(b+x)mol=(a+Z?)mol,濃度為

VL

mol-L1;平衡時CO2的物質的量為1mol-(?—x)mol—(b+x)mol=(l

—a~b)mol,H2的物質的量為3mol—3(?—x)mol—2x—(Z?+x)mol=

(3—3a—Z?)mol,CO的物質的量為》mol,水的物質的量為(a+b)mol,

ba~\~b

V

則反應ni的平衡常數為------~---=

1—a~b3~3a—b

VXy

_______bx(a+Z?)________

(1—Q—Z?)x(3—3Q—Z?)0

za+:_______b(a+b)________

*V(1—a—Z?)(3—3Q—b)

命題角度2：平衡常數和轉化率的計算

【典例2】(2019?全國卷H節(jié)選)環(huán)戊二烯(C)是重要的有機化工原料,

廣泛用于農藥、橡膠、塑料等生產?；卮鹣铝袉栴}:

(1)已知：O(g)==O(g)+H2(g)

AHi=100.3kJ-mol"1①

-1

H2(g)+I2(g)=2HI(g)AH2=-11.0kJ-mol②

對于反應：Q(g)+l2(g)==C(g)+2HI(g)③

A%=kJ-mol-1

(2)某溫度下，等物質的量的碘和環(huán)戊烯(Q)在剛性容器內發(fā)生反應③,

起始總壓為105pa,平衡時總壓增加了20%,環(huán)戊烯的轉化率為

，該反應的平衡常數&=Pa0達到平衡后，欲增加

環(huán)戊烯的平衡轉化率，可采取的措施有(填標號)。

A.通入惰性氣體B.提高溫度

C.增加環(huán)戊烯濃度D.增加碘濃度

(1)反應①+②可得反應③：則+AH2=100.3kJ-mol-1+

(-H.OkJ-mol—l)=89.3kJ-moL。

(2)設起始加入反應物的物質的量都為1mol,

起始(mol)1100

轉化(mol)XXX2x

平衡(mol)1一%1—XX2x

反應后氣體的總物質的量為2+%,平衡由壓強之比等于氣體物質的量

之比知：=1.2,%=0.4,環(huán)戊烯的轉化率為亍x100%=40%;反

應后的氣體的總壓強為1.2x105pa,Q、卜、HI的分壓分別為1

X1.2X105Pa=0.3xl05Pa、1xl.2xl05Pa=OJxlO^Pa.|xl,2xl0^Pa

555

=0.2xl0Pa、gxl.2xl0Pa=0.4xl0Pa,Kp=

(0.2X1Q5)x(Q.4X1Q5)2

4

(0.3x105)x(0.3x105)Pa~3.56><10Pa;達到平衡后，通入惰性氣

體對平衡沒有影響，環(huán)戊烯的平衡轉化率不變，A錯誤；反應③是吸

熱反應，提高溫度平衡向正反應方向移動，環(huán)戊烯的平衡轉化率增大，

B正確；增加環(huán)戊烯濃度，環(huán)戊烯的平衡轉化率減小，C錯誤；增加碘

濃度平衡向正反應方向移動，環(huán)戊烯的平衡轉化率增大，D正確。

答案：(1)89.3(2)40%3.56X104BD

技法總結?提能處

1.化學平衡常數相關計算：

對于反應：4A(g)+“B(g)T-----\?C(g)+qD(g),令A、B起始物質的量

(mol)分別為a、b,達到平衡后，A的消耗量為mx,容器容積為VL。

mA(g)+nB(g)、、〃C(g)+^D(g)

起始/molab00

變化/molmxnxpxqx

平衡/mola—mxb-nxpxqx

/7—TDX

建立等式求解：①c平(A)=J^mol-L^o

@a(A)=—xl00%o

/7—rnx

④0(A)=-17J------------1X100%

。十匕十(p十q—m—n)x

Z(平)。+。+(p+q-m—Qx

5P(始)a-\-b

aM(A)(B)

⑥"(混)二一

Vg11°

a?M(A)+加(B)

⑦相對平均摩爾質量：M=g-mol1

Q+Z?+(p+q-m—n)x

2.平衡轉化率的分析和判斷方法:

⑴反應aA(g)+AB(g)—^cC(g)+#(g)的轉化率分析

①若反應物起始物質的量之比等于化學計量數之比，達到平衡后，它

們的轉化率相等。

②若只增加A的量，平衡正向移動，B的轉化率提高，A的轉化率降

低。

③若按原比例同倍數地增加(或降低)A、B的濃度，等效于壓縮(或擴大)

容器體積，氣體反應物的轉化率與化學計量數有關。同倍增大c(A)和

c(B)

a+Z?=c+dA、B的轉化率不變

ja+Z?>c+dA、B的轉化率增大

、a+Z?<c+dA、B的轉化率減小

⑵反應機A(g)―^〃B(g)+qC(g)的轉化率分析在八V不變時，增加

A的量，等效于壓縮容器體積，A的轉化率與化學計量數有關。

(m^n+qA的轉化率不變

增大c(Anm>n-\-qA的轉化率增大

[m<n+qA的轉化率減小

、題組訓練?技能通關，

命題點1：平衡常數的計算(基礎性考點)

1.(2021?南昌模擬)已知在25℃時，下列反應的平衡常數如下：

@N2(g)+O2(g)^^2NO(g)Ki=lxl(r3o

81

②2H2(g)+O2(g)—2H20(g)7C2=2X10

③2co2(g)=^=^2co(g)+O2(g)K3=4X10—92

下列說法正確的是()

A.NO分解反應NO(g)―N2(g)+1O2(g)的平衡常數為1x10-30

B.根據K2的值可以判斷常溫下H2和。2很容易反應生成HzO

C.常溫下，NO、H2O、CO2三種物質分解放出。2的傾向順序為NO

>H2O>CO2

D.溫度升高，上述三個反應的平衡常數均增大

選CoNO分解反應NO(g)、N2(g)+102(g)的平衡常數K=

yjc(N)-C(O)I1/T/1

—-------------2-------------------2---------/--------------------------------------------/--------八/--------------

c(NO)c2(NO)10-30

c(N2)-C(O2)

1015,故A錯誤；化學平衡常數表示化學反應進行的程度，但不表示反

應難易程度，故B錯誤；化學平衡常數K的數值越大，化學反應進行

的程度越大，常溫下，NO、H2O、CO2三種化合物分解放出O2的化學

平衡常數K的數值逐漸減小，則化學反應進行傾向由大到小的順序為

NO>H2O>CO2,故C正確；②是放熱反應，①③是吸熱反應，升高

溫度平衡向吸熱方向移動，所以升高溫度②平衡常數減小、①③平衡

常數增大，故D錯誤。

2.(2021.邢臺模擬)將1molN2O5置于2L密閉容器中，在一定溫度下

發(fā)生下列反應：

?2N2O5(g)=F^^2N2O4(g)+O2(g)；(DN204(g)^^2N02(g)o達到平

衡時，c(O2)=0.2mol-Lc(NO2)=0.6mol-L則此溫度下反應①的

平衡常數為()

14

A.3.2B.0.2C.TQT；D.77

ioU

選B。N2O5分解得到N2O4部分轉化為N()2(g),平衡時c。)=0.2mol.「

1

-1

c(NC)2)=0.6mol-L,貝4:平衡時c(N204)=2c(02)--c(N02)=0.2

一1一“，，、1m。

moI-Lx2--x0.6moI-L=0.1moI-L,平衡時cWOs)=21_

2c(O2)=0.5moI—0.2moi.|_Tx2=0.1mol-L-1,故反應①的平衡常

2

…c(N204)XC。)0.1x0.2

數2,2(帆)一_o?T-=0.20

命題點2：平衡轉化率計算(綜合性考點)

3.在恒溫時，一固定容積的容器內發(fā)生如下反應：

2NO2(g)^^N2O4(g),達到平衡時,再向容器內通入一定量的NO2(g),

重新達到平衡后，與第一次平衡時相比，NO?的轉化率()

A.不變B.增大C.減小D.無法判斷

選B。恒溫恒容下，到達平衡時再向容器內通入一定量的N02(g),等效

為在原平衡基礎上增大壓強，平衡正向移動，MOKg)的體積分數增大，

NO2的體積分數減小，NO2的轉化率增大，故選B。

4.將固體NH4I置于密閉容器中，在一定溫度下發(fā)生下列反應：①

NH4I(S)^^=^NH3(g)+HI(g)；②2Hl(g)—^H2(g)+[2(g)。達到平衡

-1-1

時，C(H2)=0.5mol-L,c(HI)=4mol-L,則此溫度下反應①的平衡

常數為()

A.9B.16C.20D.25

選C。平衡時c(HI)=4mol-L_1,HI分解生成的乩的濃度為0.5mol.L

t。NH4I分解生成的HI的濃度為4moi.「'+2x0.5mo|.|_T=5mo|.LT,

1

所以NH4I分解生成的N%的濃度為5mol-L-,所以反應①的平衡常數

/T=c(NH3)-c(HI)=5x4=20。

考點三化學反應方向的判斷(命題指數★★★)

、必備知識?自我排查，

1.自發(fā)過程和自發(fā)反應：

(1)自發(fā)過程。

①含義：在一定條件下，不用借助外力就可以自動進行的過程。

②特點：

A.體系趨向于從高能狀態(tài)轉變?yōu)榈湍軤顟B(tài)(體系對外部做功或釋放熱

量)。

B.在密閉條件下，體系有從有序自發(fā)轉變?yōu)闊o序的傾向(無序體系更

加穩(wěn)定)。

③非自發(fā)過程：在一定條件下，需持續(xù)借助外力才能進行的過程。

⑵自發(fā)反應。

①含義：在給定的條件下，可以自發(fā)進行到顯著程度的化學反應，稱

為自發(fā)反應。

②非自發(fā)反應：不能自發(fā)進行，必須借助某種外力才能進行的反應。

2.化學反應方向的判斷：

⑴烯判據。

①放熱反應過程中體系能量降低,具有自發(fā)進行的傾向，因此可用蠟

變來判斷反應進行的方向。

②局限性：放熱反應有利于反應自發(fā)進行，但有些吸熱反應也能自發(fā)

進行，例如：在25℃和101kPa時，2N2C）5（g）==4NO2（g）+O2（g）AH

=+56.7kJ-mol-^

（2）牖和燧判據。

①燧：用來量度體系混亂程度的物理量,符號為S單位為ImoLK

%體系混亂程度越大，燧值越大。

同一種物質，不同狀態(tài)，焙值大小為S"）〉S⑴〉S（s）。

②燧變（AS）：AS=S（生成物）一S（反應物）。

③烯增原理：在與外界隔絕的體系中，自發(fā)過程將導致體系的嫡增大，

即燧變大于零。

④烯判據：

A.體系有自發(fā)地向混亂度增大（即牖增）的方向轉變的傾向，因此可用

崎變來判斷反應進行的方向。

B.局限性：燧增有利于反應自發(fā)進行，但有些燧值減小的反應，在一

定條件下也能自發(fā)進行。如：NH3(g)+HCl(g)==NH4Cl(s)AS<Oo

(3)復合判據。

研究表明，在恒溫、恒壓下，判斷化學反應自發(fā)性的判據是體系自由

能變化(AG、單位：kJ-mol-1)：AG=AH—TAS(注意：7的單位是“K”，

不是“C”)。

①AG<0,反應能自發(fā)進行；

②AG=0,反應達到平衡狀態(tài);

③AG>0,反應不能自發(fā)進行。

基本技能?小測出

1.判斷下列說法是否正確，正確的打“小，錯誤的打“義”。

⑴自發(fā)反應一定能發(fā)生，非自發(fā)反應一定不能發(fā)生。()

提示：Xo某些自發(fā)反應需要在一定條件下才能發(fā)生，非自發(fā)反應具備

了一定條件也能發(fā)生。

(2)Na與H2O的反應是燧增的放熱反應，該反應能自發(fā)進行。()

提示：J該反應符合自發(fā)反應條件。

⑶吸熱反應不可以自發(fā)進行。()

提示：xo吸熱的嫡增反應可以自發(fā)進行。

(4)同種物質氣態(tài)時燧值最大。()

提示：ylo同一種物質，不同狀態(tài)，嫡值大小為S(g)>S(l)>S(s)。

(5)—10℃的水結成冰，可用燧變的判據來解釋反應的自發(fā)性。()

提示：xo應該用蛤判據來解釋。

2.工業(yè)上可以用焦炭還原氧化鐵得到金屬鐵，但是金屬鋁冶煉時，卻

是用電解熔融氧化鋁的方法。

已知:25℃(298K)時,反應2Al2O3(s)+3C(s)==4Al(s)+3CO2(g)中，

AH=2171kJ-moF1,AS=635.5J-mor'-K-^

(1)室溫下能否自發(fā)進行？該反應的最適宜溫度是多少？

(2)為什么不選擇此種方法冶煉鋁？

提示：(1)室溫下，AG=A”一TAS=2171kJ-mo「i—298Kx635.5xl(p3

kJ-mol^-K982kJ-mol因此室溫下反應不能自發(fā)進行。該反應

為吸熱的嫡增加反應，為使反應能自發(fā)進行，假設反應蛤變與反應嫡

變不隨溫度變化而變化，當AGV0時，2171x1000—7\635.5<0,7>3

416Ko

(2)當7>3416K時，該反應才能自發(fā)進行，而這么高的溫度在工業(yè)生

產中一般是很難滿足的。因此，不使用焦炭還原氧化鋁制備金屬鋁。

、關鍵能力?層級突破，

命題角度1：化學反應方向的判斷

【典例1】(2020.江蘇高考)反應SiCl4(g)+2H2(g)A^Si(s)+4HCl(g)

可用于純硅的制備。下列有關該反應的說法正確的是()

A.該反應AH>0、AS<0

B.該反應的平衡常數K=ye、…、

C.高溫下反應每生成1molSi需消耗2x22.4LH2

D.用E表示鍵能，該反應AH=4石(Si—C1)+2E(H—H)—4E(H—Cl)

選B。A項，以也為還原劑的反應屬于吸熱反應，A//>0,該反應中氣體

的物質的量增多，則AS>0,錯誤；B項，平衡常數表達式中，不寫入

固體物質，用生成物濃度森之積除以反應物的濃度球之積，正確；C

項，沒有指明乩在標準狀況下的體積，錯誤；D項，1molSi中含有

2molSi—Si鍵，沒有寫入計算表達式中，錯誤。

命題角度2：化學反應方向的應用

【典例2】(2019?天津高考節(jié)選)多晶硅是制作光伏電池的關鍵材料。

將SiCl4氫化為SiHCb有三種方法，對應的反應依次為