2025版新教材高考化學(xué)一輪復(fù)習(xí)第6章化學(xué)反應(yīng)的方向限度與速率第1節(jié)第1課時(shí)化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行的方向化學(xué)平衡常數(shù)學(xué)案魯科版

PAGE17-第1課時(shí)化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行的方向化學(xué)平衡常數(shù)考試評(píng)價(jià)解讀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．能正確計(jì)算化學(xué)反應(yīng)的轉(zhuǎn)化率。核心素養(yǎng)達(dá)成變更觀念與平衡思想能從化學(xué)平衡常數(shù)的角度分析化學(xué)反應(yīng)，運(yùn)用化學(xué)平衡常數(shù)解決問題。能多角度、動(dòng)態(tài)地分析化學(xué)反應(yīng)的轉(zhuǎn)化率，運(yùn)用化學(xué)反應(yīng)原理解決實(shí)際問題。證據(jù)推理與模型認(rèn)知知道可以通過分析、推理等方法相識(shí)探討對(duì)象的本質(zhì)特征、構(gòu)成要素及其相互關(guān)系，建立模型。能運(yùn)用模型(Q與K的關(guān)系)說明化學(xué)平衡的移動(dòng)，揭示現(xiàn)象的本質(zhì)和規(guī)律?；瘜W(xué)反應(yīng)的方向[以練帶憶]1．下列幾個(gè)過程中，屬于熵值減小變更的是()A．干冰的升華B．NaCl溶于水C．NH3(g)＋HCl(g)=NH4Cl(s)D．2Na＋2H2O=2NaOH＋H2↑C解析：只有C項(xiàng)是氣體分子數(shù)削減的反應(yīng)。2．已知反應(yīng)：2CO(g)=2C(s)＋O2(g)。設(shè)ΔH和ΔS不隨溫度而變，下列說法中正確的是()A．低溫下是自發(fā)反應(yīng)B．高溫下是自發(fā)反應(yīng)C．低溫下是非自發(fā)反應(yīng)，高溫下是自發(fā)反應(yīng)D．任何溫度下都是非自發(fā)反應(yīng)D解析：碳燃燒生成CO為放熱反應(yīng)，則CO分解生成碳和O2為吸熱反應(yīng)，即ΔH>0；該反應(yīng)氣體的物質(zhì)的量削減，則ΔS<0；則化學(xué)反應(yīng)方向的判據(jù)ΔH－TΔS總大于0，因此在任何溫度下，該反應(yīng)都不能自發(fā)進(jìn)行。3．已知①碳酸鈣的分解CaCO3(s)=CaO(s)＋CO2(g)ΔH1僅在高溫下自發(fā)進(jìn)行；②氯酸鉀的分解2KClO3(s)=2KCl(s)＋3O2(g)ΔH2在任何溫度下都自發(fā)進(jìn)行，下面有幾組焓變數(shù)據(jù)，其中可能正確的是()A．ΔH1＝－178.32kJ·mol－1ΔH2＝－78.3kJ·mol－1B．ΔH1＝＋178.32kJ·mol－1ΔH2＝－78.3kJ·mol－1C．ΔH1＝－178.32kJ·mol－1ΔH2＝＋78.3kJ·mol－1D．ΔH1＝＋178.32kJ·mol－1ΔH2＝＋78.3kJ·mol－1B解析：碳酸鈣的分解ΔS>0，反應(yīng)僅高溫自發(fā)，說明該反應(yīng)ΔH1>0；氯酸鉀的分解ΔS>0，反應(yīng)在任何溫度下都自發(fā)進(jìn)行，說明該反應(yīng)ΔH2<0，B正確。[練后梳理]1．自發(fā)過程和自發(fā)反應(yīng)(1)自發(fā)過程：在肯定條件下，不須要借助外力作用就能自動(dòng)進(jìn)行的過程。(2)自發(fā)反應(yīng)：在肯定條件下無(wú)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)。外界幫助包括電能、光能等，留意加熱不屬于外界幫助，加熱是保持反應(yīng)溫度的條件。(3)自發(fā)過程的特點(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)外部做功或放出熱量)。②在密閉條件下，體系有從有序轉(zhuǎn)變?yōu)闊o(wú)序的傾向性(無(wú)序體系更加穩(wěn)定)。2．化學(xué)反應(yīng)方向的判據(jù)(1)焓判據(jù)放熱過程中體系能量降低，ΔH<0，具有自發(fā)進(jìn)行的傾向。(2)熵判據(jù)①熵：描述體系混亂程度的物理量，符號(hào)為S。熵值越大，體系混亂度越大。②常見的熵增過程a．氣體的擴(kuò)散；b．同一物質(zhì)不同狀態(tài)：S(g)>S(l)>S(s)；c．反應(yīng)后有氣體產(chǎn)生的反應(yīng)；d．反應(yīng)后氣體的物質(zhì)的量增加的反應(yīng)。③熵判據(jù)：體系的混亂度增大，ΔS>0，反應(yīng)有自發(fā)進(jìn)行的傾向。(3)復(fù)合判據(jù)①在溫度、壓強(qiáng)肯定的條件下，化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行的方向是反應(yīng)的焓變和熵變共同影響的結(jié)果，反應(yīng)方向的復(fù)合判據(jù)為ΔH－TΔS。當(dāng)ΔH－TΔSeq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(＜0時(shí)，反應(yīng)能夠自發(fā)進(jìn)行,＝0時(shí)，反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài),＞0時(shí)，反應(yīng)不能自發(fā)進(jìn)行))②反應(yīng)自發(fā)進(jìn)行的規(guī)律：ΔH<0，ΔS>0，反應(yīng)任何溫度下均自發(fā)進(jìn)行；ΔH>0，ΔS<0，反應(yīng)任何溫度下均不能自發(fā)進(jìn)行；ΔH>0，ΔS>0，反應(yīng)高溫自發(fā)進(jìn)行；ΔH<0，ΔS<0，反應(yīng)低溫自發(fā)進(jìn)行。化學(xué)平衡常數(shù)[以練帶憶]1．放熱反應(yīng)CO(g)＋H2O(g)CO2(g)＋H2(g)在溫度t1時(shí)達(dá)到平衡，c1(CO)＝c1(H2O)＝1.0mol·L－1，其平衡常數(shù)為K1。反應(yīng)體系的溫度上升至t2時(shí)，反應(yīng)物的平衡濃度分別為c2(CO)和c2(H2O)，平衡常數(shù)為K2，則下列說法正確的是()A．K2和K1的單位均為mol·L－1B．K2＞K1C．c2(CO)＝c2(H2O)D．c1(CO)＞c2(CO)C解析：K＝eq\f(c平CO2·c平H2,c平CO·c平H2O)，因此K的單位不行能為mol·L－1，A項(xiàng)錯(cuò)誤；該反應(yīng)是放熱反應(yīng)，上升溫度平衡左移，K2＜K1，B項(xiàng)錯(cuò)誤；溫度t1時(shí)CO(g)和H2O(g)的濃度相等，且CO(g)和H2O(g)按物質(zhì)的量之比1∶1生成，因此c2(CO)＝c2(H2O)，C項(xiàng)正確；上升溫度平衡左移，因此c2(CO)比c1(CO)大，D項(xiàng)錯(cuò)誤。2．在1L密閉容器中，把1molA和1molB混合發(fā)生如下反應(yīng)：3A(g)＋B(g)xC(g)＋2D(g)，當(dāng)反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí)，生成0.4molD，并測(cè)得C的平衡濃度為0.4mol·L－1，下列敘述中不正確的是()A．x的值為2B．A的轉(zhuǎn)化率為40%C．B的平衡濃度為0.8mol·L－1D．D的體積分?jǐn)?shù)為20%B解析：設(shè)平衡時(shí)轉(zhuǎn)化B的物質(zhì)的量為y，則3A(g)＋B(g)xC(g)＋2D(g)初始：1mol1mol00轉(zhuǎn)化：3yyxy2y平衡：1mol－3y1mol－y0.4mol0.4mol則2y＝0.4mol，則y＝0.2mol；xy＝0.4mol，x＝2。平衡時(shí)n(B)＝1mol—0.2mol＝0.8mol，c(B)＝0.8mol·L－1。α(A)＝eq\f(3×0.2mol,1mol)×100%＝60%。該反應(yīng)為氣體的物質(zhì)的量不變的可逆反應(yīng)，則平衡時(shí)D的體積分?jǐn)?shù)為eq\f(0.4mol,2mol)×100%＝20%。3．在肯定溫度下，已知以下三個(gè)反應(yīng)的平衡常數(shù)：反應(yīng)①：CO(g)＋CuO(s)CO2(g)＋Cu(s)K1反應(yīng)②：H2(g)＋CuO(s)Cu(s)＋H2O(g)K2反應(yīng)③：CO(g)＋H2O(g)CO2(g)＋H2(g)K3(1)反應(yīng)①的平衡常數(shù)表達(dá)式為______________。(2)反應(yīng)③的K3與K1、K2的關(guān)系是K3＝________。解析：(2)K3＝eq\f(c平CO2·c平H2,c平CO·c平H2O)，K2＝eq\f(cH2O,cH2)，結(jié)合K1＝eq\f(cCO2,cCO)，可知K3＝eq\f(K1,K2)。答案：(1)K1＝eq\f(cCO2,cCO)(2)eq\f(K1,K2)[練后梳理]1．概念在肯定溫度下，當(dāng)一個(gè)可逆反應(yīng)達(dá)到化學(xué)平衡時(shí)，反應(yīng)產(chǎn)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)aA(g)＋bB(g)cC(g)＋dD(g)，K＝eq\f(c\o\al(c,平)C·c\o\al(d,平)D,c\o\al(a,平)A·c\o\al(b,平)B)(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)。如①C(s)＋H2O(g)CO(g)＋H2(g)的平衡常數(shù)表達(dá)式K＝eq\f(c平CO·c平H2,c平H2O)；②Fe3＋(aq)＋3H2O(l)Fe(OH)3(s)＋3H＋(aq)的平衡常數(shù)表達(dá)式K＝eq\f(c\o\al(3,平)H＋,c平Fe3＋)。3．意義及影響因素(1)K值越大，反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率越大，正反應(yīng)進(jìn)行得程度越大。(2)K只受溫度影響，與反應(yīng)物或反應(yīng)產(chǎn)物的濃度變更無(wú)關(guān)。(3)化學(xué)平衡常數(shù)是指某一詳細(xì)反應(yīng)的平衡常數(shù)。4．應(yīng)用(1)推斷可逆反應(yīng)進(jìn)行的程度。(2)推斷反應(yīng)是否達(dá)到平衡或向哪一方向進(jìn)行。對(duì)于化學(xué)反應(yīng)aA(g)＋bB(g)cC(g)＋dD(g)的隨意狀態(tài)，濃度商：Q＝eq\f(ccC·cdD,caA·cbB)。Q＜K，反應(yīng)向正反應(yīng)方向進(jìn)行；Q＝K，反應(yīng)處于平衡狀態(tài)；Q＞K，反應(yīng)向逆反應(yīng)方向進(jìn)行。(3)推斷反應(yīng)的熱效應(yīng)：若上升溫度，K值增大，則正反應(yīng)為吸熱反應(yīng)；若上升溫度，K值減小，則正反應(yīng)為放熱反應(yīng)。平衡常數(shù)的大小反映了化學(xué)反應(yīng)可能進(jìn)行的程度(即反應(yīng)限度)，平衡常數(shù)的數(shù)值越大，說明反應(yīng)進(jìn)行得越完全。一般認(rèn)為，K>105時(shí)，反應(yīng)就基本進(jìn)行完全；K<10－5時(shí)，正反應(yīng)基本不能進(jìn)行?？键c(diǎn)1“三段式”突破K的綜合計(jì)算[抓本質(zhì)·悟考法]羰基硫(COS)可作為一種糧食熏蒸劑，能防止某些昆蟲、線蟲和真菌的危害。在恒容密閉容器中，將CO和H2S混合加熱并達(dá)到下列平衡：CO(g)＋H2S(g)COS(g)＋H2(g)K＝0.1反應(yīng)前CO的物質(zhì)的量為10mol，平衡后CO的物質(zhì)的量為8mol。下列說法正確的是()A．上升溫度，H2S濃度增大，表明該反應(yīng)是吸熱反應(yīng)B．通入CO后，正反應(yīng)速率漸漸增大C．反應(yīng)前H2S物質(zhì)的量為7molD．CO的平衡轉(zhuǎn)化率為80%【解題關(guān)鍵點(diǎn)】(1)反應(yīng)CO(g)＋H2S(g)COS(g)＋H2(g)的平衡常數(shù)K＝0.1。(2)反應(yīng)前后CO的物質(zhì)的量。【易錯(cuò)失分點(diǎn)】題中已知反應(yīng)前后CO的物質(zhì)的量，沒有告知容器的容積，在計(jì)算平衡常數(shù)時(shí)簡(jiǎn)單錯(cuò)把物質(zhì)的量當(dāng)成濃度代入計(jì)算，雖可得正確答案，但原理錯(cuò)誤。[自主解答]________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________C解析：A項(xiàng)，上升溫度，H2S濃度增大，說明平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng)，逆反應(yīng)吸熱，正反應(yīng)放熱，錯(cuò)誤；B項(xiàng)，通入CO氣體瞬間正反應(yīng)速率增大，達(dá)到最大值，向正反應(yīng)方向建立新的平衡，正反應(yīng)速率又漸漸減小，錯(cuò)誤；C項(xiàng)，設(shè)反應(yīng)前H2S的物質(zhì)的量為nmol，容器的容積為VL，則CO(g)＋H2S(g)COS(g)＋H2(g)K＝0.1n(始)/mol10n00n(轉(zhuǎn))/mol2222n(平)/mol8n－222K＝eq\f(\f(2,V)×\f(2,V),\f(8,V)×\f(n－2,V))＝0.1，解得n＝7，正確；D項(xiàng)，依據(jù)題意可知CO轉(zhuǎn)化了2mol，則CO的轉(zhuǎn)化率為eq\f(2mol,10mol)×100%＝20%，錯(cuò)誤。[多角度·突破練]?角度1平衡常數(shù)的概念辨析1．(2024·濟(jì)南模擬)已知，相關(guān)數(shù)據(jù)見下表：編號(hào)化學(xué)方程式平衡常數(shù)不同溫度下的平衡常數(shù)979K1173KⅠFe(s)＋CO2(g)FeO(s)＋CO(g)K11.472.15ⅡCO(g)＋H2O(g)CO2(g)＋H2(g)K1.62bⅢFe(s)＋H2O(g)FeO(s)＋H2(g)K3a1.68依據(jù)以上信息推斷，下列結(jié)論錯(cuò)誤的是()A．a(chǎn)>bB．增大壓強(qiáng)，平衡狀態(tài)Ⅱ不移動(dòng)C．上升溫度，平衡狀態(tài)Ⅲ向正反應(yīng)方向移動(dòng)D．反應(yīng)Ⅱ、Ⅲ均為放熱反應(yīng)C解析：由Ⅰ＋Ⅱ＝Ⅲ，得K3＝K1·K2，則a>2，b<1，a>b，A項(xiàng)正確；Ⅱ是等體積反應(yīng)，增大壓強(qiáng)，平衡不移動(dòng)，B項(xiàng)正確；由a>2，b<1，可知隨溫度上升，K2、K3均減小，故反應(yīng)Ⅱ、Ⅲ均為放熱反應(yīng)，D項(xiàng)正確；升溫時(shí)反應(yīng)Ⅱ、Ⅲ均向逆反應(yīng)方向移動(dòng)，C項(xiàng)不正確。2．(2024·山東模擬)反應(yīng)Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ均會(huì)在工業(yè)生產(chǎn)硝酸過程中發(fā)生，其中反應(yīng)Ⅰ、Ⅱ發(fā)生在氧化爐中，反應(yīng)Ⅲ發(fā)生在氧化塔中，不同溫度下各反應(yīng)的化學(xué)平衡常數(shù)如下表所示。下列說法正確的是()溫度(K)化學(xué)平衡常數(shù)反應(yīng)Ⅰ：4NH3＋5O24NO＋6H2O反應(yīng)Ⅱ：4NH3＋3O22N2＋6H2O反應(yīng)Ⅲ：2NO＋O22NO25001.1×10267.1×10341.3×1027002.1×10192.6×10251.0A．運(yùn)用選擇性催化反應(yīng)Ⅰ的催化劑可增大氧化爐中NO的含量B．通過變更氧化爐的溫度可促進(jìn)反應(yīng)Ⅰ而抑制反應(yīng)ⅡC．通過變更氧化爐的壓強(qiáng)可促進(jìn)反應(yīng)Ⅰ而抑制反應(yīng)ⅡD．氧化爐出氣在進(jìn)入氧化塔前應(yīng)進(jìn)一步提高溫度A解析：運(yùn)用選擇性催化反應(yīng)Ⅰ的催化劑可促進(jìn)反應(yīng)Ⅰ而抑制反應(yīng)Ⅱ，進(jìn)而增大氧化爐中NO的含量，故A正確；上升溫度，反應(yīng)Ⅰ和反應(yīng)Ⅱ的K值均減小，則正反應(yīng)均為放熱反應(yīng)，無(wú)法通過變更氧化爐的溫度促進(jìn)反應(yīng)Ⅰ而抑制反應(yīng)Ⅱ，故B錯(cuò)誤；反應(yīng)Ⅰ和反應(yīng)Ⅱ的正反應(yīng)均為氣體體積增大的反應(yīng)，無(wú)法通過變更氧化爐的壓強(qiáng)促進(jìn)反應(yīng)Ⅰ而抑制反應(yīng)Ⅱ，故C錯(cuò)誤；反應(yīng)Ⅲ是放熱反應(yīng)，氧化爐出氣在進(jìn)入氧化塔前應(yīng)降低溫度，促進(jìn)反應(yīng)Ⅲ正向進(jìn)行，故D錯(cuò)誤。3．甲醇是一種重要的化工原料。利用CO、CO2和H2在催化劑的作用下合成甲醇，有關(guān)反應(yīng)的反應(yīng)焓變與平衡常數(shù)表示如下：反應(yīng)1：CO2(g)＋H2(g)CO(g)＋H2O(g)ΔH1K1反應(yīng)2：CO(g)＋2H2(g)CH3OH(g)ΔH2K2反應(yīng)3：CO2(g)＋3H2(g)CH3OH(g)＋H2O(g)ΔH3K3(1)①ΔH3＝________(用ΔH1、ΔH2表示)。②K3＝________(用K1、K2表示)。(2)平衡常數(shù)K隨溫度變更的曲線如圖所示：①ΔH2________(填“大于”“小于”或“等于”)ΔH3，理由是_______________。②溫度為T1K時(shí)，體系建立起化學(xué)平衡狀態(tài)，測(cè)得c(H2)＝0.1mol·L－1，eq\f(c平CH3OH,c平CO)＝________。解析：(1)①分析已知的三個(gè)熱化學(xué)方程式的特點(diǎn)及相互關(guān)系，由蓋斯定律可得ΔH3＝ΔH1＋ΔH2；②K3＝eq\f(c平CH3OH·c平H2O,c平CO·c\o\al(3,平)H2)＝eq\f(c平CH3OH·c平H2O·c平CO,c\o\al(2,平)H2·c平CO·c平CO2·c平H2)＝K1·K2。(2)①由圖可知，隨溫度上升，K1增大，故ΔH1>0，又ΔH3＝ΔH1＋ΔH2，則ΔH2<ΔH3。②由圖可知，T1K時(shí)，K1＝K3，由K3＝K1·K2得K2＝1，而K2＝eq\f(c平CH3OH,c平CO·c\o\al(2,平)H2)，故eq\f(c平CH3OH,c平CO)＝ceq\o\al(2,平)(H2)＝0.12＝0.01。答案：(1)①ΔH1＋ΔH2②K1·K2(2)①小于由圖可知隨著溫度上升，K1增大，則ΔH1>0，依據(jù)蓋斯定律知ΔH3＝ΔH1＋ΔH2，所以ΔH2<ΔH3②0.01多個(gè)化學(xué)反應(yīng)疊加時(shí)K與ΔH變更在利用多個(gè)方程式求算K時(shí)，要留意K與焓變(ΔH)的區(qū)分：方程式相加減，焓變相加減，平衡常數(shù)相乘除；方程式乘以某個(gè)系數(shù)x，焓變也需乘以該系數(shù)，平衡常數(shù)變?yōu)樵瓉?lái)的x次方。?角度2化學(xué)平衡常數(shù)的計(jì)算與應(yīng)用4．在300mL的密閉容器中，放入鎳粉并充入肯定量的CO氣體，肯定條件下發(fā)生反應(yīng)：Ni(s)＋4CO(g)Ni(CO)4(g)，已知該反應(yīng)平衡常數(shù)與溫度的關(guān)系如下表：溫度/℃2580230平衡常數(shù)5×10421.9×10－5下列說法不正確的是()A．上述生成Ni(CO)4(g)的反應(yīng)為放熱反應(yīng)B．25℃時(shí)反應(yīng)Ni(CO)4(g)Ni(s)＋4CO(g)的平衡常數(shù)為2×10－5C．80℃達(dá)到平衡時(shí)，測(cè)得n(CO)＝0.3mol，則Ni(CO)4的平衡濃度為2mol·L－1D．80℃時(shí)，測(cè)得某時(shí)刻，Ni(CO)4、CO濃度均為0.5mol·L－1，則此時(shí)v(正)>v(逆)D解析：隨著溫度的上升，平衡常數(shù)漸漸減小，說明上升溫度，平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng)，因此正反應(yīng)是放熱反應(yīng)，A正確；逆反應(yīng)的平衡常數(shù)是正反應(yīng)的倒數(shù)，B正確；選項(xiàng)C中，依據(jù)80℃時(shí)平衡常數(shù)的表達(dá)式可知，Ni(CO)4的平衡濃度為2mol·L－1，C正確；80℃時(shí)，測(cè)得某時(shí)刻，Ni(CO)4、CO濃度均為0.5mol·L－1，則此時(shí)eq\f(0.5,0.54)＝8>2，反應(yīng)向逆反應(yīng)方向進(jìn)行，則此時(shí)v(正)<v(逆)，D錯(cuò)誤。5．在溫度為373K時(shí)，將0.100mol無(wú)色的N2O4氣體放入1L抽空的密閉容器中，立即出現(xiàn)紅棕色，直至建立N2O42NO2的平衡。如圖是隔肯定時(shí)間測(cè)定的N2O4的濃度與時(shí)間變更的曲線圖(縱坐標(biāo)為N2O4的濃度，橫坐標(biāo)為時(shí)間)。(1)計(jì)算在20～40s時(shí)間內(nèi)，NO2的平均生成速率為________mol·L－1·s－1。(2)①該反應(yīng)的化學(xué)平衡常數(shù)表達(dá)式為___________________。②該溫度下平衡常數(shù)的值為________。(3)達(dá)到平衡狀態(tài)時(shí)N2O4的轉(zhuǎn)化率為________。(4)求平衡時(shí)容器內(nèi)氣體壓強(qiáng)與反應(yīng)前的壓強(qiáng)之比為________(填最簡(jiǎn)整數(shù)比)。解析：(1)依據(jù)圖像，20～40s時(shí)間內(nèi)，N2O4的濃度變更量是0.020mol·L－1，則v(N2O4)＝eq\f(0.020mol·L－1,20s)＝0.001mol·L－1·s－1，依據(jù)化學(xué)方程式可知，NO2的速率是N2O4速率的2倍，故v(NO2)＝0.002mol·L－1·s－1。(2)①依據(jù)平衡常數(shù)的定義，可干脆寫出表達(dá)式。②60s后反應(yīng)達(dá)到平衡，此時(shí)N2O4的濃度是0.040mol·L－1，則N2O4的濃度變更量是0.060mol·L－1，NO2的濃度是0.120mol·L－1，代入平衡常數(shù)表達(dá)式可計(jì)算出數(shù)值。(3)N2O4的轉(zhuǎn)化率為eq\f(0.060mol·L－1,0.100mol·L－1)×100%＝60%。(4)平衡時(shí)容器內(nèi)氣體的總濃度為0.040mol·L－1＋0.120mol·L－1＝0.160mol·L－1，故平衡時(shí)與反應(yīng)前的壓強(qiáng)比為0.160mol·L－1∶0.100mol·L－1＝8∶5。答案：(1)0.002(2)①K＝eq\f(c\o\al(2,)平NO2,c平N2O4)②0.36(3)60%(4)8∶5應(yīng)用化學(xué)平衡常數(shù)時(shí)應(yīng)留意的四個(gè)問題(1)化學(xué)平衡常數(shù)是在肯定溫度下一個(gè)反應(yīng)本身固有的內(nèi)在性質(zhì)的定量體現(xiàn)。(2)化學(xué)平衡常數(shù)只與溫度有關(guān)，與反應(yīng)物或反應(yīng)產(chǎn)物的濃度無(wú)關(guān)。(3)反應(yīng)物或反應(yīng)產(chǎn)物中有固體和純液體存在時(shí)，其濃度可看作一個(gè)常數(shù)，不計(jì)入平衡常數(shù)表達(dá)式中。(4)化學(xué)平衡常數(shù)是指某一詳細(xì)反應(yīng)的平衡常數(shù)。若反應(yīng)方向變更，則平衡常數(shù)變更；若化學(xué)方程式中各物質(zhì)的系數(shù)等倍擴(kuò)大或縮小，盡管是同一反應(yīng)，平衡常數(shù)也會(huì)變更?？键c(diǎn)2壓強(qiáng)平衡常數(shù)Kp的計(jì)算方法[抓本質(zhì)·悟考法]肯定量的CO2與足量的C在恒壓密閉容器中發(fā)生反應(yīng)：C(s)＋CO2(g)2CO(g)ΔH＝＋173kJ·mol－1，若壓強(qiáng)為pkPa，平衡時(shí)體系中氣體體積分?jǐn)?shù)與溫度的關(guān)系如圖所示，回答下列問題：(1)650℃時(shí)CO2的平衡轉(zhuǎn)化率為________。(2)t1℃時(shí)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))；該溫度下達(dá)平衡后若再充入等物質(zhì)的量的CO和CO2氣體，則平衡________(填“正向”“逆向”或“不”)移動(dòng)，緣由是________________________________________解析：(1)設(shè)CO2的起始量為amol，反應(yīng)消耗xmol。C(s)＋CO2(g)2CO(g)起始amol0Δnxmol2xmol平衡(a－x)mol2xmoleq\f(2x,a－x＋2x)×100%＝40%x＝eq\f(a,4)，故α(CO2)＝eq\f(\f(a,4),a)×100%＝25%。(2)t1℃時(shí)CO與CO2的體積分?jǐn)?shù)相等，均為0.5，Kp＝eq\f(0.5p2,0.5p)＝0.5p。再充入等物質(zhì)的量的CO和CO2時(shí)，二者的體積分?jǐn)?shù)不變，平衡不移動(dòng)。答案：(1)25%(2)0.5p不再充入等物質(zhì)的量的CO和CO2，平衡體系中二者的體積分?jǐn)?shù)仍相同，平衡不移動(dòng)【解題關(guān)鍵點(diǎn)】(1)依據(jù)“三段式”計(jì)算出平衡時(shí)各組分的物質(zhì)的量。(2)依據(jù)信息“分壓＝總壓×物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)”計(jì)算出各組分的分壓。【易錯(cuò)失分點(diǎn)】(1)忽視了不能將固體帶入平衡常數(shù)表達(dá)式。(2)不能依據(jù)圖像得出t1℃時(shí)兩種氣體的含量都為50%。[自主解答]________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________[多角度·突破練]?角度1壓強(qiáng)平衡常數(shù)的計(jì)算1．活性炭也可用于處理汽車尾氣中的NO，在1L恒容密閉容器中加入0.1000molNO和2.030mol固體活性炭，生成A、B兩種氣體，在不同溫度下測(cè)得平衡體系中各物質(zhì)的物質(zhì)的量以及容器內(nèi)壓強(qiáng)如下表：溫度活性炭/molNO/molA/molB/molp/MPa200℃2.0000.04000.03000.03003.93335℃2.0050.05000.02500.0250p依據(jù)上表數(shù)據(jù)，寫出容器中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式：______________________________________，推斷p________(填“>”“<”或“＝”)3.93MPa。計(jì)算反應(yīng)體系在200℃時(shí)的平衡常數(shù)Kp＝________。答案：C＋2NON2＋CO2>eq\f(9,16)2．無(wú)色氣體N2O4是一種強(qiáng)氧化劑，為重要的火箭推動(dòng)劑之一。N2O4與NO2轉(zhuǎn)換的熱化學(xué)方程式為N2O4(g)2NO2(g)ΔH＝＋24.4kJ·mol－1。上述反應(yīng)中，正反應(yīng)速率v正＝k正·p(N2O4)，逆反應(yīng)速率v逆＝k逆·p2(NO2)，其中k正、k逆為速率常數(shù)，p為平衡分壓，則Kp為________(以k正、k逆表示)。若將肯定量的N2O4投入真空容器中恒溫恒壓分解(溫度298K、壓強(qiáng)100kPa)，已知該條件下k正＝4.8×104s－1，當(dāng)N2O4分解10%時(shí)，v正＝________kPa·s－1。解析：上述反應(yīng)中，正反應(yīng)速率v正＝k正·p(N2O4)，逆反應(yīng)速率v逆＝k逆·p2(NO2)，其中k正、k逆為速率常數(shù)，平衡時(shí)，v正＝v逆，k正·p(N2O4)＝k逆·p2(NO2)，Kp＝eq\f(p2NO2,pN2O4)＝eq\f(k正,k逆)。若將肯定量N2O4投入真空容器中恒溫恒壓分解(溫度298K、壓強(qiáng)100kPa)，已知該條件下k正＝4.8×104s－1，當(dāng)N2O4分解10%時(shí)，v正＝4.8×104s－1×100kPa×eq\f(0.9,1.1)≈3.9×106kPa·s－1答案：eq\f(k正,k逆)3.9×1063．肯定溫度下，等物質(zhì)的量的碘和環(huán)戊烯()在剛性容器內(nèi)發(fā)生反應(yīng)(g)＋I(xiàn)2(g)=(g)＋2HI(g)ΔH＝＋89.3kJ·mol－1，初始總壓為105Pa，平衡時(shí)總壓增加了20%，環(huán)戊烯的轉(zhuǎn)化率為________，該反應(yīng)的平衡常數(shù)Kp＝________Pa。達(dá)到平衡后，欲增加環(huán)戊烯的平衡轉(zhuǎn)化率，可實(shí)行的措施有________(填標(biāo)號(hào))。A．通入惰性氣體 B．提高溫度C．增加環(huán)戊烯濃度 D．增加碘濃度解析：設(shè)容器中起始加入I2(g)和環(huán)戊烯的物質(zhì)的量均為a，平衡時(shí)轉(zhuǎn)化的環(huán)戊烯的物質(zhì)的量為x，列出三段式：(g)＋I(xiàn)2(g)=(g)＋2HI(g)初始/mol:aa00轉(zhuǎn)化/mol:xxx2x平衡/mol:a－xa－xx2x依據(jù)平衡時(shí)總壓強(qiáng)增加了20%，且恒溫恒容時(shí)，壓強(qiáng)之比等于氣體物質(zhì)的量之比，得eq\f(a＋a,a－x＋a－x＋x＋2x)＝eq\f(1,1.2)，解得x＝0.4a，則環(huán)戊烯的轉(zhuǎn)化率為eq\f(0.4a,a)×100%＝40%。平衡時(shí)(g)、I2(g)、(g)、HI(g)的分壓分別為eq\f(p總,4)、eq\f(p總,4)、eq\f(p總,6)、eq\f(p總,3)，則Kp＝eq\f(\f(p總,6)×\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(p總,3)))eq\s\up12(2),\f(p總,4)×\f(p總,4))＝eq\f(8,27)p總，依據(jù)p總＝1.2×105Pa，可得Kp＝eq\f(8,27)×1.2×105Pa≈3.56×104Pa。通入惰性氣體，對(duì)該反應(yīng)的平衡無(wú)影響，A項(xiàng)不符合題意；該反應(yīng)為吸熱反應(yīng)，提高溫度，平衡正向移動(dòng)，可提高環(huán)戊烯的平衡轉(zhuǎn)化率，B項(xiàng)符合題意；增加環(huán)戊烯濃度，能提高I2(g)的平衡轉(zhuǎn)化率，但環(huán)戊烯的平衡轉(zhuǎn)化率降低，C項(xiàng)不符合題意；增加I2(g)的濃度，能提高環(huán)戊烯的平衡轉(zhuǎn)化率，D項(xiàng)符合題意。答案：40%3.56×104BD壓強(qiáng)平衡常數(shù)Kp與計(jì)算方法(1)含義：在化學(xué)平衡體系中，用各氣體物質(zhì)的分壓代替濃度計(jì)算的平衡常數(shù)。(2)計(jì)算步驟第一步，依據(jù)“三段式”法計(jì)算平衡體系中各物質(zhì)的物質(zhì)的量或物質(zhì)的量濃度；其次步，計(jì)算各氣體組分的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)或體積分?jǐn)?shù)；第三步，依據(jù)分壓計(jì)算式求出各氣體物質(zhì)的分壓，某氣體的分壓＝氣體總壓強(qiáng)×該氣體的體積分?jǐn)?shù)(或物質(zhì)的量分?jǐn)?shù))；第四步，依據(jù)平衡常數(shù)計(jì)算公式代入計(jì)算。例如：N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)，壓強(qiáng)平衡常數(shù)表達(dá)式為Kp＝eq\f(p2NH3,pN2·p3H2)。?角度2轉(zhuǎn)化率的推斷與計(jì)算4．將等物質(zhì)的量的X、Y氣體充入某密閉容器中，在肯定條件下，發(fā)生反應(yīng)并達(dá)到平衡：X(g)＋3Y(g)2Z(g)ΔH<0。當(dāng)變更某個(gè)條件并維持新條件直至新的平衡時(shí)，表中關(guān)于新平衡與原平衡的比較正確的是()選項(xiàng)變更條件新平衡與原平衡比較A上升溫度X的轉(zhuǎn)化率變小B增大壓強(qiáng)X的濃度變小C充入肯定量YY的轉(zhuǎn)化率增大D運(yùn)用適當(dāng)催化劑X的體積分?jǐn)?shù)變小A解析：上升溫度，平衡逆向移動(dòng)，X的轉(zhuǎn)化率變小，A正確；增大壓強(qiáng)，平衡正向移動(dòng)，但容器的體積減小，X的濃度增大，B錯(cuò)誤；充入肯定量Y，X的轉(zhuǎn)化率增大，而Y的轉(zhuǎn)化率減小，C錯(cuò)誤；運(yùn)用適當(dāng)催化劑，只能加快反應(yīng)速率，不能變更平衡移動(dòng)方向，X的體積分?jǐn)?shù)不變，D錯(cuò)誤。5．某溫度下，在一個(gè)2L的密閉容器中，加入4molA和2molB，發(fā)生反應(yīng)3A(g)＋2B(g)4C(s)＋2D(g)，反應(yīng)一段時(shí)間后達(dá)到平衡狀態(tài)，測(cè)得生成1.6molC。下列說法正確的是()A．該反應(yīng)的平衡常數(shù)表達(dá)式為K＝eq\f(c\o\al(4,平)C·c\o\al(2,平)D,c\o\al(3,平)A·c\o\al(2,平)B)B．B的平衡轉(zhuǎn)化率是40%C．增大壓強(qiáng)，化學(xué)平衡常數(shù)增大D．增加B的量，B的平衡轉(zhuǎn)化率增大B解析：化學(xué)平衡常數(shù)的表達(dá)式中不能出現(xiàn)固體或純液體，而物質(zhì)C是固體，A項(xiàng)錯(cuò)誤；依據(jù)化學(xué)方程式可知，平衡時(shí)B削減的物質(zhì)的量＝1.6mol×0.5＝0.8mol，故B的平衡轉(zhuǎn)化率為eq\f(0.8mol,2mol)＝40%，B項(xiàng)正確；化學(xué)平衡常數(shù)只與溫度有關(guān)，增大壓強(qiáng)化學(xué)平衡常數(shù)不變，C項(xiàng)錯(cuò)誤；增加B的量，平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)，但B的增加量比平衡的移動(dòng)量幅度大，故A的轉(zhuǎn)化率增大，而B的轉(zhuǎn)化率減小，D項(xiàng)錯(cuò)誤。平衡轉(zhuǎn)化率的分析與推斷方法(1)反應(yīng)aA(g)＋bB(g)cC(g)＋dD(g)的轉(zhuǎn)化率分析①若反應(yīng)物初始物質(zhì)的量之比等于系數(shù)之比，達(dá)到平衡后，它們的轉(zhuǎn)化率相等。②若只增加A的量，平衡正向移動(dòng)，B的轉(zhuǎn)化率提高，A的轉(zhuǎn)化率降低。③若按原比例同倍數(shù)地增加或降低A、B的濃度，等效于壓縮或擴(kuò)大容器體積，氣體反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率與系數(shù)有關(guān)。同倍增大cA和cBeq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(a＋b＝c＋dA、B的轉(zhuǎn)化率不變,a＋b>c＋dA、B的轉(zhuǎn)化率增大,a＋b<c＋dA、B的轉(zhuǎn)化率減小))2反應(yīng)mAgnBg＋qCg的轉(zhuǎn)化率分析在T、V不變時(shí)，增加A的量，等效于壓縮容器體積，A的轉(zhuǎn)化率與系數(shù)有關(guān)。增大cAeq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(m＝n＋qA的轉(zhuǎn)化率不變,m>n＋qA的轉(zhuǎn)化率增大,m<n＋qA的轉(zhuǎn)化率減小))1．(命題情境：化學(xué)平衡與新能源開發(fā)問題)氫能被視為21世紀(jì)最具發(fā)展?jié)摿Φ那鍧嵞茉?，人類?duì)氫能應(yīng)用自200年前就產(chǎn)生了愛好。從20世紀(jì)70年頭以來(lái)，世界上很多國(guó)家和地區(qū)就廣泛開展了氫能探討?？茖W(xué)家探討以太陽(yáng)能為熱源分解Fe3O4，最終循環(huán)分解水制H2，其中一步重要反應(yīng)為2Fe3O4(s)6FeO(s)＋O2(g)ΔH＝akJ·mol－1。在肯定壓強(qiáng)下，F(xiàn)e3O4的平衡轉(zhuǎn)化率隨溫度變更的α(Fe3O4)－T曲線如圖所示。下列有關(guān)說法不正確的是()A．a(chǎn)>0B．壓強(qiáng)p1>p2C．上升溫度，該反應(yīng)的平衡常數(shù)增大D．將體系中O2分別出去，能提高Fe3O4的轉(zhuǎn)化率B解析：依據(jù)圖像分析，壓強(qiáng)肯定，溫度上升，F(xiàn)e3O4的平衡轉(zhuǎn)化率上升，該反應(yīng)為吸熱反應(yīng)，ΔH>0，即a>0，A項(xiàng)正確；溫度肯定時(shí)，壓強(qiáng)增大，平衡逆向移動(dòng)，F(xiàn)e3O4的平衡轉(zhuǎn)化率降低，故p1<p2，B項(xiàng)不正確；上升溫度，平衡正移，反應(yīng)的平衡常數(shù)增大，C項(xiàng)正確；將體系中O2分別出去，平衡正向移動(dòng)，能提高Fe3O4的轉(zhuǎn)化率，D項(xiàng)正確。2.為了緩解溫室效應(yīng)，科學(xué)家提出了回收和利用CO2的方案：利用CO2制備CH4。300℃時(shí)，向2L恒容密閉容器中充入2molCO2和8molH2，發(fā)生反應(yīng)CO2(g)＋4H2(g)CH4(g)＋2H2O(g)ΔH，混合氣體中CH4的濃度與反應(yīng)時(shí)間的關(guān)系如圖所示。(1)①?gòu)姆磻?yīng)起先到恰好達(dá)到平衡時(shí)，H2的平均反應(yīng)速率v(H2)＝________。②300℃時(shí)，反應(yīng)的平衡常數(shù)K＝________。③保持溫度不變，向平衡后的容器中再充入2molCO2和8molH2，重新達(dá)到平衡時(shí)CH4的濃度________(填標(biāo)號(hào))。A．等于0.8mol·L－1B．等于1.6mol·L－1C．0.8mol·L－1<c(CH4)<1.6mol·L－1D．大于1.6mol·L－1(2)300℃時(shí)，假如該容器中有1.6molCO2、2.0molH2、5.6molCH4、4.0molH2O(g)，則v正________(填“>”“<”或“＝”)v逆。(3)已知：200℃時(shí)，該反應(yīng)的平衡常數(shù)K＝61.8mol－2·L2。則ΔH________(填“>”“<”或“＝”)0。解析：(1)①?gòu)姆磻?yīng)起先到恰好達(dá)到平衡時(shí)，H2的平均反應(yīng)速率v(H2)＝4v(CH4)＝4×eq\f(0.8mol·L－1,10min)＝0.32mol·L－1·min－1。②CO2(g)＋4H2(g)CH4(g)＋2H2O(g)初始濃度/(mol·L－1)1400轉(zhuǎn)化濃度/(mol·L－1)0.83.20.81.6平衡濃度/(mol·L－1)0.20.80.81.6300℃時(shí)，反應(yīng)的平衡常數(shù)K＝eq\f(1.6mol·L－12×0.8mol·L－1,0.2mol·L－1×0.8mol·L－14)＝25mol－2·L2。③保持溫度不變，向平衡后的容器中再充入2molCO2和8molH2，相當(dāng)于增大壓強(qiáng)，平衡正向移動(dòng)，則重新達(dá)到平衡時(shí)CH4的濃度大于1.6mol·L－1。(2)Q＝eq\f(22×2.8,0.8×14)＝14(mol－2·L2)<K＝25(mol－2·L2)，反應(yīng)正向進(jìn)行，v正>v逆。(3)200℃時(shí)，該反應(yīng)的平衡常數(shù)K＝61.8mol－2·L2，說明上升溫度，平衡常數(shù)減小，平衡逆向移動(dòng)，正反應(yīng)為放熱反應(yīng)，則ΔH<0。答案：(1)①0.32mol·L－1·min－1②25mol－2·L2③D(2)>(3)<3．(命題情境：化學(xué)平衡常數(shù)與環(huán)境污染治理)“綠水青山就是金山銀山”。近年來(lái)，綠色發(fā)展、生態(tài)愛護(hù)成為我國(guó)展示給世界的一張新“名片”。汽車尾氣是造成大氣污染的重要緣由之一，削減氮的氧化物在大氣中的排放是環(huán)境愛護(hù)的重要內(nèi)容之一。請(qǐng)回答下列問題：(1)已知：N2(g)＋O2(g)=2NO(g)ΔH1＝＋180.5kJ·mol－1C(s)＋O2(g)=CO2(g)ΔH2＝－393.5kJ·mol－12C(s)＋O2(g)=2CO(g)ΔH3＝－221kJ·mol－1若某反應(yīng)的平衡常數(shù)表達(dá)式為K＝eq\f(c平N2·c\o\al(2,平)CO2,c\o\al(2,平)NO·c\o\al(2,平)CO)，則此反應(yīng)的熱化學(xué)方程式為________________________________________。(2)N2O5在肯定條件下可發(fā)生分解反應(yīng)：2N2O5(g)4NO2(g)＋O2(g)，某溫度下向恒容密閉容器中充入肯定量N2O5，測(cè)得N2O5濃度隨時(shí)間的變更如下表：t/min012345c(N2O5)/(mol·L－1)1.000.710.500.350.250.17①反應(yīng)起先時(shí)體系壓強(qiáng)為p0