2022年高考化學一輪復習知識梳理與訓練 第7章 第3講 化學平衡常數(shù) 化學反應(yīng)進行的方向（含解析）考綱要求1.理解化學平衡常數(shù)的含義，能用化學平衡常數(shù)進行簡單計算。2.能用焓變和熵變說明常見簡單化學反應(yīng)的方向。考點一化學平衡常數(shù)1概念在一定溫度下，當一個可逆反應(yīng)達到化學平衡時，生成物濃度冪之積與反應(yīng)物濃度冪之積的比值是一個常數(shù)，用符號K表示。2表達式對于反應(yīng)mA(g)nB(g)pC(g)qD(g)，K(固體和純液體的濃度視為常數(shù)，通常不計入平衡常數(shù)表達式中)。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“”，錯誤的劃“×”(1)平衡常數(shù)表達式中，可以是物質(zhì)的任一濃度()(2)催化劑能改變化學反應(yīng)速率，也能改變平衡常數(shù)()(3)平衡常數(shù)發(fā)生變化，化學平衡不一定發(fā)生移動()(4)化學平衡發(fā)生移動，平衡常數(shù)不一定發(fā)生變化()答案(1)×(2)×(3)×(4)2對于N2(g)3H2(g)2NH3(g)K12NH3(g)N2(g)3H2(g)K2試分別寫出平衡常數(shù)表達式，并判斷其關(guān)系_。答案K1K2K13化學平衡常數(shù)只受溫度的影響，溫度升高，化學平衡常數(shù)是增大還是減?。看鸢笢囟壬呋瘜W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對于一個可逆反應(yīng)，化學計量數(shù)擴大或縮小，化學平衡常數(shù)表達式是否改變？是什么關(guān)系？轉(zhuǎn)化率是否相同？試舉例說明。答案對于一個可逆反應(yīng)，化學計量數(shù)不一樣，化學平衡常數(shù)表達式也不一樣，但對應(yīng)物質(zhì)的轉(zhuǎn)化率相同。例如：aA(g)bB(g)cC(g)K1naA(g)nbB(g)ncC(g)K2K或K1無論還是，A或B的轉(zhuǎn)化率是相同的。題組一化學平衡常數(shù)及其影響因素1溫度為T時，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)達到平衡，此時測得碘蒸氣的濃度為0.020mol·L1。涉及的反應(yīng)可以用下面的兩個化學方程式表示：H2(g)I2(g)2HI(g)2H2(g)2I2(g)4HI(g)下列說法正確的是()A反應(yīng)速率用HI表示時，v(HI)0.008mol·L1·min1B兩個化學方程式的意義相同，但其平衡常數(shù)表達式不同，不過計算所得數(shù)值相同C氫氣在兩個反應(yīng)方程式中的轉(zhuǎn)化率不同D第二個反應(yīng)中，增大壓強平衡向生成HI的方向移動答案A解析H2(g)I2(g)2HI(g)初始濃度(mol·L1) 0.1000.1000平衡濃度(mol·L1) 0.0200.0200.160轉(zhuǎn)化濃度(mol·L1) 0.0800.0800.160所以，v(HI)0.160mol·L1÷20min0.008mol·L1·min1，A正確；K64，而KK6424096，故選項B錯；兩個化學方程式表示的是一個反應(yīng)，反應(yīng)達到平衡時，氫氣的濃度相同，故其轉(zhuǎn)化率相同，C錯；兩個反應(yīng)相同，只是表達形式不同，壓強的改變對平衡的移動沒有影響，D錯。2已知反應(yīng)：CO(g)CuO(s)CO2(g)Cu(s)和反應(yīng)：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)：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)的平衡常數(shù)K1B反應(yīng)的平衡常數(shù)KC對于反應(yīng)，恒容時，溫度升高，H2濃度減小，則該反應(yīng)的焓變?yōu)檎礑對于反應(yīng)，恒溫恒容下，增大壓強，H2濃度一定減小答案B解析在書寫平衡常數(shù)表達式時，純固體不能表示在平衡常數(shù)表達式中，A錯誤；由于反應(yīng)反應(yīng)反應(yīng)，因此平衡常數(shù)K，B正確；反應(yīng)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H<0，C錯誤；對于反應(yīng)，在恒溫恒容下，增大壓強，如充入惰性氣體，則平衡不移動，H2的濃度不變，D錯誤。題組二化學平衡常數(shù)及其應(yīng)用3某溫度下，某反應(yīng)達平衡時平衡常數(shù)K。恒容時，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礏恒溫恒容下，增大壓強，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)的化學方程式為COH2OCO2H2答案AC解析由化學平衡常數(shù)的表達式可知該反應(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，正反應(yīng)為吸熱反應(yīng)，H0，A項正確、D項錯誤；恒溫恒容下，因該反應(yīng)為等體積反應(yīng)，故增大壓強對該反應(yīng)的平衡無影響，H2的濃度不變，B項錯誤；升高溫度，正、逆反應(yīng)速率都增大，C項正確。借助平衡常數(shù)可以判斷一個化學反應(yīng)是否達到化學平衡狀態(tài)對于可逆反應(yīng)aA(g)bB(g)cC(g)dD(g)，在一定溫度下的任意時刻，反應(yīng)物與生成物濃度有如下關(guān)系：Q，稱為濃度商。Q考點二有關(guān)化學平衡的計算1分析三個量：即起始量、變化量、平衡量。2明確三個關(guān)系：(1)對于同一反應(yīng)物，起始量變化量平衡量。(2)對于同一生成物，起始量變化量平衡量。(3)各轉(zhuǎn)化量之比等于各反應(yīng)物的化學計量數(shù)之比。3計算方法：三段式法化學平衡計算模式：對以下反應(yīng)：mA(g)nB(g)pC(g)qD(g)，令A、B起始物質(zhì)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)pC(g)qD(g)起始(mol) ab00變化(mol) mxnxpxqx平衡(mol) amxbnxpxqx則有：(1)K(2)c平(A) (mol·L1)。(3)(A)平×100%，(A)(B)。(4)(A)×100%。(5)。(6)(混)(g·L1)。(7)(g·mol1)。題組一有關(guān)轉(zhuǎn)化率的計算及判斷1已知可逆反應(yīng)：M(g)N(g)P(g)Q(g)H>0，請回答下列問題：(1)在某溫度下，反應(yīng)物的起始濃度分別為c(M)1mol·L1，c(N)2.4mol·L1；達到平衡后，M的轉(zhuǎn)化率為60%，此時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)4mol·L1，c(N)amol·L1；達到平衡后，c(P)2mol·L1，a_。(4)若反應(yīng)溫度不變，反應(yīng)物的起始濃度為c(M)c(N)bmol·L1，達到平衡后，M的轉(zhuǎn)化率為_。答案(1)25%(2)增大(3)6(4)41%解析(1)M(g)N(g)P(g)Q(g)始態(tài)mol·L112.400變化量mol·L11×60%1×60%因此N的轉(zhuǎn)化率為×100%25%。(2)由于該反應(yīng)的H>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)0.4mol·L1c(N)1.8mol·L1c(P)0.6mol·L1c(Q)0.6mol·L1因此化學平衡常數(shù)K由于溫度不變，因此K不變，新狀態(tài)達到平衡后c(P)2mol·L1c(Q)2mol·L1c(M)2mol·L1c(N)(a2) mol·L1K解得a6。(4)設(shè)M的轉(zhuǎn)化率為x，則達到平衡后各物質(zhì)的平衡濃度分別為c(M)b(1x) mol·L1c(N)b(1x) mol·L1c(P)bxmol·L1c(Q)bxmol·L1K解得x41%。題組二化學平衡常數(shù)、轉(zhuǎn)化率的相互換算2SO2常用于制硫酸，其中一步重要的反應(yīng)為2SO2(g)O2(g)2SO3(g)H0。若向一個2L的密閉容器中充入0.4molSO2、0.2molO2和0.4molSO3，發(fā)生上述反應(yīng)。請回答下列問題：(1)當反應(yīng)達到平衡時，各物質(zhì)的濃度可能是_(填字母)。Ac(SO2)0.3mol·L1、c(O2)0.15mol·L1Bc(SO3)0.4mol·L1Cc(O2)0.2mol·L1、c(SO2)0.4mol·L1Dc(SO3)0.3mol·L1(2)任選上述一種可能的情況，計算達到平衡時的平衡常數(shù)為_。(3)某溫度時，將4molSO2和2molO2通入2L密閉容器中，10min時反應(yīng)達到平衡，SO2的轉(zhuǎn)化率為80%，則010min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)0.08mol·L1·min180解析(1)2SO2(g)O2(g)2SO3(g)起始濃度(mol·L1)0.20.10.2正向進行到底(mol·L1)000.4逆向進行到底(mol·L1)0.40.20由此可知，A、D項可能。(2) 2SO2(g)O2(g)2SO3(g)起始濃度(mol·L1)0.20.10.2轉(zhuǎn)化濃度(mol·L1)0.10.050.1平衡濃度,(mol·L1)0.30.150.1可得A項中K1，同理可得出選項D中K2180。(3)v(SO2)0.16mol·L1·min1，換算出v(O2)0.08mol·L1·min1。2SO2(g)O2(g)2SO3(g)起始濃度(mol·L1)210轉(zhuǎn)化濃度,(mol·L11.60.81.6平衡濃度(mol·L1)0.40.21.6可得K80?？键c三化學反應(yīng)進行的方向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進行的過程。(2)特點體系趨向于從高能狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)榈湍軤顟B(tài)(體系對外部做功或釋放熱量)。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)進行的反應(yīng)稱為自發(fā)反應(yīng)。3判斷化學反應(yīng)方向的依據(jù)(1)焓變與反應(yīng)方向研究表明，對于化學反應(yīng)而言，絕大多數(shù)放熱反應(yīng)都能自發(fā)進行，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?，反應(yīng)的焓變是制約化學反應(yīng)能否自發(fā)進行的因素之一。(2)熵變與反應(yīng)方向研究表明，除了熱效應(yīng)外，決定化學反應(yīng)能否自發(fā)進行的另一個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。熵和熵變的含義a熵的含義熵是衡量一個體系混亂度的物理量。用符號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S表示，化學反應(yīng)的S越大，越有利于反應(yīng)自發(fā)進行。(3)綜合判斷反應(yīng)方向的依據(jù)HTS<0，反應(yīng)能自發(fā)進行。HTS0，反應(yīng)達到平衡狀態(tài)。HTS>0，反應(yīng)不能自發(fā)進行。深度思考1能自發(fā)進行的反應(yīng)一定能實際發(fā)生嗎？答案不一定，化學反應(yīng)方向的判據(jù)指出的僅僅是在一定條件下化學反應(yīng)自發(fā)進行的趨勢，并不能說明在該條件下反應(yīng)一定能實際發(fā)生，還要考慮化學反應(yīng)的快慢問題。2判斷正誤，正確的劃“”，錯誤的劃“×”(1)放熱過程有自發(fā)進行的傾向性，但并不一定能自發(fā)進行，吸熱過程沒有自發(fā)進行的傾向性，但在一定條件下也可自發(fā)進行()(2)反應(yīng)能否自發(fā)進行需綜合考慮焓變和熵變對反應(yīng)的影響()答案(1)(2)題組一焓變與自發(fā)反應(yīng)1實驗證明，多數(shù)能自發(fā)進行的反應(yīng)都是放熱反應(yīng)。對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C4NO2(g)O2(g)=2N2O5 (g)D固態(tài)碘升華答案D3下列反應(yīng)中，熵顯著增加的反應(yīng)是()ACO(g)2H2(g)=CH3OH(g)BCaCO32HCl=CaCl2H2OCO2CC(s)O2(g)=CO2(g)D2Hg(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，都會使混亂度增大，熵增加。題組三復合判據(jù)的應(yīng)用4已知：(NH4)2CO3(s)=NH4HCO3(s)NH3(g)H74.9kJ·mol1。下列說法中正確的是()A該反應(yīng)中熵變小于0，焓變大于0B該反應(yīng)是吸熱反應(yīng)，因此一定不能自發(fā)進行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)進行D判斷反應(yīng)能否自發(fā)進行需要根據(jù)H與S綜合考慮答案D5灰錫結(jié)構(gòu)松散，不能用于制造器皿，而白錫結(jié)構(gòu)堅固，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，它會不會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H2180.9J·mol1，S6.61J·mol1·K1。答案會自發(fā)變成灰錫，不能再繼續(xù)使用。解析HTS2180.9J·mol1×103273K×(6.61J·mol1·K1)×1030.38kJ·mol1<0，能自發(fā)進行。焓變、熵變和溫度對化學反應(yīng)方向的影響HSHTS反應(yīng)情況永遠是負值在任何溫度下過程均自發(fā)進行永遠是正值在任何溫度下過程均非自發(fā)進行低溫為正高溫為負低溫時非自發(fā)，高溫時自發(fā)低溫為負高溫為正低溫時自發(fā)，高溫時非自發(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)，所得實驗數(shù)據(jù)如下表：實驗編號溫度/起始時物質(zhì)的量/mol平衡時物質(zhì)的量/moln(X)n(Y)n(M)7000.400.100.0908000.100.400.0808000.200.30a9000.100.15b下列說法正確的是()A實驗中，若5min時測得n(M)0.050mol，則0至5min時間內(nèi)，用N表示的平均反應(yīng)速率v(N)1.0×102mol·L1·min1B實驗中，該反應(yīng)的平衡常數(shù)K2.0C實驗中，達到平衡時，X的轉(zhuǎn)化率為60%D實驗中，達到平衡時，b0.060答案C解析A項，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)1×103mol·L1·min1，該項錯誤；B項，根據(jù)表格中數(shù)據(jù)可知平衡時c(X)0.002mol·L1、c(Y)0.032mol·L1、c(N)c(M)0.008mol·L1，則平衡常數(shù)K1.0，該項錯誤；C項，因該反應(yīng)在800時平衡常數(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(0.20x)×(0.30x)x·x，故x0.12mol，X的轉(zhuǎn)化率為×100%60%，該項正確；假設(shè)在900時，該反應(yīng)的平衡常數(shù)也為1.0，根據(jù)實驗中的數(shù)據(jù)可知b0.060，由中數(shù)據(jù)可知在700時平衡常數(shù)約為2.6，結(jié)合800時平衡常數(shù)為1.0可知，溫度越高，該平衡常數(shù)越小，平衡逆向移動，故b<0.060，該項錯誤。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?，F(xiàn)有三個相同的2L恒容絕熱(與外界沒有熱量交換)密閉容器、，在中充入1molCO和1molH2O，在中充入1molCO2和1molH2，在中充入2molCO和2molH2O，700條件下開始反應(yīng)。達到平衡時，下列說法正確的是()A容器、中正反應(yīng)速率相同B容器、中反應(yīng)的平衡常數(shù)相同C容器中CO的物質(zhì)的量比容器中的多D容器中CO的轉(zhuǎn)化率與容器中CO2的轉(zhuǎn)化率之和小于1答案CD解析分析題給化學方程式的特點，應(yīng)用化學平衡移動原理分析、解決問題。容器中反應(yīng)正向進行，放出熱量，容器中反應(yīng)逆向進行，吸收熱量，兩個容器中反應(yīng)溫度不同，則、中正反應(yīng)速率不相同，A錯；容器中加入反應(yīng)物的量比容器中多，由于該反應(yīng)為放熱反應(yīng)，中放出熱量比多，中反應(yīng)正向進行的程度比小，因此容器中反應(yīng)的化學平衡常數(shù)比小，B錯；中反應(yīng)正向進行，放出熱量，中反應(yīng)逆向進行，吸收熱量，由于容器均為絕熱容器，和中反應(yīng)進行的程度均較小，則C、D均正確。3(xx·浙江理綜，27)煤炭燃燒過程中會釋放出大量的SO2，嚴重破壞生態(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又會與CaSO4發(fā)生化學反應(yīng)，降低了脫硫效率。相關(guān)反應(yīng)的熱化學方程式如下：CaSO4(s)CO(g)CaO(s)SO2(g)CO2(g)H1218.4kJ·mol1(反應(yīng))CaSO4(s)4CO(g)CaS(s)4CO2(g)H2175.6kJ·mol1(反應(yīng))請回答下列問題：(1)反應(yīng)能夠自發(fā)進行的反應(yīng)條件是_。(2)對于氣體參與的反應(yīng)，表示平衡常數(shù)Kp時用氣體組分(B)的平衡壓強p(B)代替該氣體物質(zhì)的量的濃度c(B)，則反應(yīng)的Kp_(用表達式表示)。(3)假設(shè)某溫度下，反應(yīng)的速率(v1)大于反應(yīng)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)測反應(yīng)體系中氣體濃度的變化可判斷反應(yīng)和是否同時發(fā)生，理由是_。(5)如圖為實驗測得不同溫度下反應(yīng)體系中CO初始體積百分數(shù)與平衡時固體產(chǎn)物中CaS質(zhì)量百分數(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的初始體積百分數(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)和同時發(fā)生，且v1>v2，請在下圖中畫出反應(yīng)體系中c(SO2)隨時間t變化的總趨勢圖。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間發(fā)生變化，則表明兩個反應(yīng)同時發(fā)生(5)ABC(6)解析(1)反應(yīng)的正反應(yīng)是氣體總分子數(shù)增加的反應(yīng)，則有S>0，又知H>0，該反應(yīng)若能自發(fā)進行，說明HTS<0，高溫條件下反應(yīng)可自發(fā)進行。(2)由用濃度表示的平衡常數(shù)表達式的書寫方法可知，反應(yīng)的Kp應(yīng)為生成物平衡壓強的冪之積與反應(yīng)物平衡壓強的冪之積的比值，注意固體物質(zhì)不能出現(xiàn)在平衡常數(shù)的表達式中，故Kp。(3)相同溫度下，因兩個反應(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)的活化能小于反應(yīng)的活化能；反應(yīng)的H>0，生成物的能量高于反應(yīng)物的能量，反應(yīng)的H<0，生成物的能量應(yīng)低于反應(yīng)物的能量，故C項正確。(4)若反應(yīng)體系中c(CO2)c(SO2)，則只發(fā)生反應(yīng)；若反應(yīng)體系中c(SO2)0，則只發(fā)生反應(yīng)；若反應(yīng)體系中c(CO2)>c(SO2)且c(SO2)0，則反應(yīng)、同時發(fā)生。(5)由圖可知，CO的初始體積百分數(shù)越大、溫度越低，CaS的質(zhì)量百分數(shù)越大，即反應(yīng)進行的程度越大，則反應(yīng)產(chǎn)生的SO2就會越少，故B、C項正確，D項錯誤；向反應(yīng)體系中投入石灰石，因CaCO3SO2CaSO3CO2，也會減少SO2的產(chǎn)生，A項正確。(6)因反應(yīng)與同時進行，且v1>v2，反應(yīng)首先達到平衡狀態(tài)，在建立平衡的過程中，c(SO2)逐漸增大。由于反應(yīng)在進行的過程中，c(CO2)會逐漸增大，又會導致反應(yīng)平衡逆向移動，c(SO2)又會逐漸減小。據(jù)此可畫出c(SO2)隨時間t變化的總趨勢圖。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)濟的新型燃燒技術(shù)，反應(yīng)為主反應(yīng)，反應(yīng)和為副反應(yīng)。1/4CaSO4(s)CO(g)1/4CaS(s)CO2(g)H147.3kJ·mol1CaSO4(s)CO(g)CaO(s)CO2(g)SO2(g)H2210.5kJ·mol1CO(g)1/2C(s)1/2CO2(g)H386.2kJ·mol1(1)反應(yīng)2CaSO4(s)7CO(g)CaS(s)CaO(s)6CO2(g)C(s)SO2(g)的H_(用H1、H2和H3表示)。(2)反應(yīng)的平衡常數(shù)的對數(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H，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)于900達到平衡，c平衡(CO)8.0×105mol·L1，計算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)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)的化學方程式為_；在一定條件下，CO2可與對二甲苯反應(yīng)，在其苯環(huán)上引入一個羧基，產(chǎn)物的結(jié)構(gòu)簡式為_。答案(1)4H1H22H3(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)，H越大，lgK隨溫度變化的變化值越小(3)由圖像可知，當反應(yīng)在900時，lgK2，即平衡常數(shù)K100。設(shè)起始時CO的濃度為amol·L1，轉(zhuǎn)化量為xmol·L1。1/4CaSO4(s)CO(g)1/4CaS(s)CO2(g)a0xx8.0×105x根據(jù)：K100，解得x8.0×103。根據(jù)：ax8.0×105，解得a8.08×103。所以CO的轉(zhuǎn)化率×100%99%(4)二氧化碳(或CO2)(5)CaS2O2CaSO4解析(1)利用蓋斯定律可以計算出所給反應(yīng)的焓變，要學會利用所給化學方程式中化學計量數(shù)和反應(yīng)物、中間產(chǎn)物的關(guān)系進行解答。根據(jù)蓋斯定律，由×4×2可得目標熱化學方程式，故有H4H1H22H3。(2)該圖像只標明反應(yīng)的變化趨勢，由于反應(yīng)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；由于所給三個熱化學方程式中有兩個是放熱反應(yīng)，一個是吸熱反應(yīng)，而給出的圖像中有兩條變化趨勢相同，因此可判斷曲線代表反應(yīng)，曲線代表反應(yīng)，通過反應(yīng)和反應(yīng)曲線相對關(guān)系，可得出“同為放熱反應(yīng)，H越大，lgK隨溫度變化的變化值越小”的結(jié)論。(3)由圖像可知，當反應(yīng)在900時，lgK2，即平衡常數(shù)K100。設(shè)起始時CO的濃度為amol·L1，轉(zhuǎn)化量為xmol·L1。1/4CaSO4(s)CO(g)1/4CaS(s)CO2(g)a0xx8.0×105x根據(jù)：K100，解得x8.0×103。根據(jù)：ax8.0×105，解得a8.08×103。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)的分析可知，當二氧化碳濃度增大時，可使平衡向左移動，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：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CaS2O2CaSO4；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)簡式為。5xx·新課標全國卷，28(3)已知：C2H4(g)H2O(g)=C2H5OH(g)H45.5kJ·mol1。乙醇是重要的有機化工原料，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、壓強的關(guān)系(其中nH2OnC2H411)。列式計算乙烯水合制乙醇反應(yīng)在圖中A點的平衡常數(shù)Kp_(用平衡分壓代替平衡濃度計算，分壓總壓×物質(zhì)的量分數(shù))。圖中壓強(p1、p2、p3、p4)的大小順序為_，理由是_。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6.9MPa，nH2OnC2H40.61，乙烯的轉(zhuǎn)化率為5%，若要進一步提高乙烯轉(zhuǎn)化率，除了可以適當改變反應(yīng)溫度和壓強外，還可以采取的措施有_、_。答案0.07(MPa)1p4>p3>p2>p1反應(yīng)分子數(shù)減少，相同溫度下，壓強增大，乙烯轉(zhuǎn)化率提高將產(chǎn)物乙醇液化移去增加nH2OnC2H4比解析Kp0.07(MPa)1C2H4(g)H2O(g)C2H5OH(g)是一個氣體體積減小的反應(yīng)，相同溫度下，增大壓強，平衡向正反應(yīng)方向移動，C2H4的轉(zhuǎn)化率提高，所以p4>p3>p2>p1。依據(jù)反應(yīng)特點及平衡移動原理，提高乙烯轉(zhuǎn)化率還可以增大H2O與C2H4的比例，將乙醇及時分離出去等。6xx·大綱全國卷，28(2)反應(yīng)AX3(g)X2(g)AX5(g)在容積為10L的密閉容器中進行。起始時AX3和X2均為0.2mol。反應(yīng)在不同條件下進行，反應(yīng)體系總壓強隨時間的變化如圖所示。列式計算實驗a從反應(yīng)開始至達到平衡時的反應(yīng)速率v(AX5)_。圖中3組實驗從反應(yīng)開始至達到平衡時的反應(yīng)速率v(AX5)由大到小的次序為_(填實驗序號)；與實驗a相比，其他兩組改變的實驗條件及判斷依據(jù)是：b_，c_。用p0表示開始時總壓強，p表示平衡時總壓強，表示AX3的平衡轉(zhuǎn)化率，則的表達式為_；實驗a和c的平衡轉(zhuǎn)化率：a為_，c為_。答案1.7×104mol·L1·min1bca加入催化劑。反應(yīng)速率加快，但平衡點沒有改變溫度升高。反應(yīng)速率加快，但平衡點向逆反應(yīng)方向移動(或反應(yīng)容器的容積和起始物質(zhì)的量未改變，但起始總壓強增大)2(1)50%40%解析實驗a開始時，n00.4mol，總壓強為160kPa，平衡時總壓強為120kPa，設(shè)平衡時總物質(zhì)的量為n，則，n0.40mol×0.30mol，AX3(g)X2(g)AX5(g)起始量/mol0.200.200變化量/molxxx平衡量/mol0.20x0.20xx(0.20x)(0.20x)x0.30，x0.10。v(AX5)1.7×104mol·L1·min1。實驗b從反應(yīng)開始至達到平衡時的反應(yīng)速率v(AX5)2.5×104mol·L1·min1。實驗c達到平衡時n0.40mol×0.32mol，從反應(yīng)開始到達到平衡時的反應(yīng)速率v(AX5)1.8×104mol·L1·min1。所以v(AX5)由大到小的順序是bca。與實驗a相比較，實驗b達到平衡的時間縮短，但平衡點與實驗a相同，應(yīng)為加入催化劑而導致加快反應(yīng)速率。實驗c與實驗a比較，起始時容器的體積和氣體的物質(zhì)的量均相同，但壓強增大，應(yīng)為升高溫度使氣體膨脹所致。溫度升高加快化學反應(yīng)速率且平衡逆向移動。AX3(g)X2(g)AX5(g)起始量/mol0.200.200變化量/mol0.200.200.20平衡量/mol0.200.200.200.200.20，解得2(1)。實驗a的平衡轉(zhuǎn)化率2×(1)0.5，即50%；實驗c的平衡轉(zhuǎn)化率2×(1)0.4，即40%。練出高分一、單項選擇題1下列說法正確的是()A凡是放熱反應(yīng)都是自發(fā)的，因為吸熱反應(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)進行，則該反應(yīng)的H>0D反應(yīng)2Mg(s)CO2(g)=C(s)2MgO(s)能自發(fā)進行，則該反應(yīng)的H>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H<0，S>0，則一定自發(fā)，若H>0，S<0，則一定不能自發(fā)，若H<0，S<0或H>0，S>0，反應(yīng)能否自發(fā)，和溫度有關(guān)，A、B錯誤；C項中反應(yīng)的S>0，若H<0，則一定能自發(fā)，現(xiàn)常溫下不能自發(fā)，說明H>0，正確；D項中反應(yīng)的S<0，能自發(fā)，說明H<0，錯誤。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)H746.5kJ·mol1，在某溫度時，用氣體傳感器測得不同時間的NO和CO濃度如表：時間/s012345c(NO)/ (×104mol·L1)10.04.502.501.501.001.00c(CO)/ (×103mol·L1)3.603.052.852.752.702.70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)進行B催化轉(zhuǎn)化器在冬季時對廢氣轉(zhuǎn)化效率比夏季更高C2s末的平均反應(yīng)速率v(NO)3.75×104mol·L1·s1D在該溫度下，反應(yīng)的平衡常數(shù)K5000，說明該反應(yīng)轉(zhuǎn)化較快，具有實際意義答案D解析A項，依據(jù)化學方程式得出該反應(yīng)為熵減反應(yīng)，即S0，又H0，故該反應(yīng)在較低溫度下有利于自發(fā)進行；B項，溫度升高，平衡逆向移動，轉(zhuǎn)化率降低，即冬季轉(zhuǎn)化率高；C項，v(NO)(10.02.50)×104mol·L1÷2s3.75mol·L1·s1；D項，K105時反應(yīng)進行得較完全。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)H0。測得兩容器中c(A)隨時間t的變化如圖所示：容器甲乙容積(L)0.50.5反應(yīng)放熱(kJ)Q1Q2反應(yīng)物起始量1molA1molB0.5molA0.5molB下列說法正確的是()Ax1BQ12Q2C根據(jù)題中信息無法計算a值D保持其他條件不變，起始時向乙容器充入0.2molA、0.2molB、0.2molC，則此時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，當投料量A是1mol(濃度為2mol·L1)時和0.5mol(濃度為1mol·L1)時，甲可看作在兩個乙的基礎(chǔ)上加壓，加壓平衡向氣體體積縮小的方向移動，根據(jù)達到平衡后乙容器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x1，A正確；放出的熱量Q12Q2，B錯誤；由于兩個反應(yīng)在相同條件下，故平衡常數(shù)相同，通過三段法可計算出a的值，C錯誤；根據(jù)乙在t2時的平衡量關(guān)系，求出平衡常數(shù)K2，濃度商Qc2.52，說明反應(yīng)逆向進行，v正<v逆，D錯誤。4將2molX和2molY充入2L密閉容器中發(fā)生反應(yīng)：X(g)3Y(g)2Z(g)aQ(g)。2min時達到平衡，生成0.8molZ，測得Q的濃度為0.4mol·L1，下列敘述錯誤的是()Aa的值為2B平衡時X的濃度為0.8mol·L1CY的轉(zhuǎn)化率為60%D反應(yīng)速率v(Y)0.2mol·L1·min1答案D解析生成Q的物質(zhì)的量為0.8mol，a2，A正確；X(g)3Y(g)2Z(g)2Q(g)n(始)(mol) 2200n(變)(mol) 0.41.20.80.8n(2min)(mol)1.60.80.80.8X的平衡濃度為0.8mol·L1，Y的轉(zhuǎn)化率為60%，B、C項正確；v(Y)0.3mol·L1·min1，D項錯誤。5. T時，在VL恒容密閉容器中加入足量的TaS2(s)和1molI2(g)，發(fā)生反應(yīng)TaS2(s)2I2(g)TaI4(g)S2(g)H0。tmin時生成0.1molTaI4。下列說法中正確的是()A0tmin內(nèi)，v(I2)mol·L1·min1B若T時反應(yīng)的平衡常數(shù)K1，則平衡時I2的轉(zhuǎn)化率為C圖中制備TaS2晶體過程中循環(huán)使用的物質(zhì)是S2(g)D圖中T1端得到純凈TaS2晶體，則溫度T1T2答案B解析A選項，c(I2)2c(TaI4)2×，錯誤；B選項，依據(jù)三段式進行計算：TaS2(s)2I2(g)TaI4(g)S2(g)002xxx2xxxK1，x，B選項正確；TaS2(s)2I2(g)TaI4(g)S2(g)H0，右端升高溫度平衡右移，生成氣體TaI4，在左端降低溫度反應(yīng)逆向進行，生成純凈的TaS2(s)，循環(huán)利用的是I2(g)，C、D選項錯誤。6已知A(g)B(g)C(g)D(g)，反應(yīng)的平衡常數(shù)和溫度的關(guān)系如下：溫度/70080083010001200平衡常數(shù)1.71.11.00.60.4830時，向一個2L的密閉容器中充入0.2mol的A和0.8mol的B，反應(yīng)初始4s內(nèi)A的平均反應(yīng)速率v(A)0.005mol·L1·s1。下列說法中正確的是()A4s時c(B)為0.76mol·L1B830達平衡時，A的轉(zhuǎn)化率為80%C反應(yīng)達平衡后，升高溫度，平衡正向移動D1200時反應(yīng)C(g)D(g)A(g)B(g)的平衡常數(shù)的值為0.4答案B解析A的濃度減少量c(A)0.005mol·L1·s1×4s0.02mol·L1，所以B的濃度減少量為0.02mol·L1,4s時c(B)0.4mol·L10.02mol·L1，A選項錯誤；B選項依據(jù)三段式進行計算：A(g) B(g) C(g) D(g)始態(tài)(mol·L1) 0.10.400反應(yīng)的量(mol·L1)xx平衡(mol·L1) 0.1x0.4xxxK1，x0.08，B選項正確；溫度越高，平衡常數(shù)越小，所以升高溫度平衡左移，C選項錯誤；D選項，平衡常數(shù)為2.5，錯誤。二、不定項選擇題7O3也是一種很好的消毒劑，具有高效、潔凈、方便、經(jīng)濟等優(yōu)點。O3可溶于水，在水中易分解，產(chǎn)生的O為游離氧原子，有很強的殺菌消毒能力。常溫常壓下發(fā)生反應(yīng)如下：反應(yīng)O3O2OH0平衡常數(shù)為K1；反應(yīng)OO32O2H0平衡常數(shù)為K2；總反應(yīng)：2O33O2H0平衡常數(shù)為K。下列敘述正確的是()A降低溫度，K增大BKK1K2C適當升溫，可提高消毒效率D壓強增大，K2減小答案AC解析A項，降溫，總反應(yīng)平衡右移，K增大，正確；B項，K1、K2、KK1·K2，錯誤；C項，升溫，反應(yīng)右移，c(O)增大，提高消毒效率，正確；D項，對于給定的反應(yīng)，平衡常數(shù)只與溫度有關(guān)，錯誤。8一定條件下，反應(yīng)：6H2(g)2CO2(g)C2H5OH(g)3H2O(g)的數(shù)據(jù)如下圖所示。下列說法正確的是()A該反應(yīng)的H0B達平衡時，v正(H2)v逆(CO2)Cb點對應(yīng)的平衡常數(shù)K值大于c點Da點對應(yīng)的H2的平衡轉(zhuǎn)化率為90%答案D解析A項，升溫，CO2的轉(zhuǎn)化率越小，平衡左移，正反應(yīng)為放熱反應(yīng)，H0，錯誤；B項，應(yīng)為v正(H2)3v逆(CO2)；C項，升溫，平衡左移，b點溫度高，其平衡常數(shù)小，錯誤；D項，6H2(g)2CO2(g)C2H5OH(g)3H2O(g)21006x2xx3x×100%60%x0.3所以H2的平衡轉(zhuǎn)化率為×100%90%，正確。三、非選擇題9甲醇來源豐富、價格低廉、運輸貯存方便，是一種重要的化工原料，有著重要的用途和應(yīng)用前景。(1)若在恒溫恒容的容器內(nèi)進行反應(yīng)CO(g)2H2(g)CH3OH(g)，則可用來判斷該反應(yīng)達到平衡狀態(tài)的標志有_(填字母)。ACO的百分含量保持不變B容器中H2的濃度與CO的濃度相等C容器中混合氣體的密度保持不變DCO的生成速率與CH3OH的生成速率相等(2)工業(yè)上利用甲醇制備氫氣的常用方法有兩種：甲醇蒸氣重整法。該法中的一個主要反應(yīng)為CH3OH(g)CO(g)2H2(g)，此反應(yīng)能自發(fā)進行的原因是_。甲醇部分氧化法。在一定溫度下以Ag/CeO2­ZnO為催化劑時原料氣比例對反應(yīng)的選擇性(選擇性越大，表示生成的該物質(zhì)越多)影響關(guān)系如圖所示。則當n(O2)/n(CH3OH)0.25時，CH3OH與O2發(fā)生的主要反應(yīng)方程式為_；在制備H2時最好控制n(O2)/n(CH3OH)_。答案(1)AD(2)該反應(yīng)是一個熵增的反應(yīng)(或S0)2CH3OHO22HCHO2H2O0.5解析(1)濃度相等不能說明其濃度不再變化，B錯誤；氣體總質(zhì)量一定，容器體積一定，密度始終不變，C錯誤。(2)無法判斷該反應(yīng)的焓變化，但該反應(yīng)是一個熵增的反應(yīng)。若是放熱反應(yīng)，則一定能自發(fā)進行，若是吸熱反應(yīng)，則一定條件下能自發(fā)進行。n(O2)/n(CH3OH)0.25時，主要生成甲醛。制備H2，則H2的選擇性要好，由圖可知在n(O2)/n(CH3OH)0.5時，H2的選擇性接近100%。10已知：CO(g)H2O(g)CO2(g)H2(g)HQ，其平衡常數(shù)隨溫度變化如下表所示：溫度/400500850平衡常數(shù)9.9491請回答下列問題：(1)上述反應(yīng)的化學平衡常數(shù)表達式為_。該反應(yīng)的Q_0(填“”或“”)。(2)850時在體積為10L的反應(yīng)器中，通入一定量的CO和H2O(g)，發(fā)生上述反應(yīng)，CO和H2O(g)的物質(zhì)的量濃度變化如圖所示，則04min時平均反應(yīng)速率v(CO)_。(3)若在500時進行。且CO、H2O(g)的起始濃度均為0.020mol·L1，該條件下，CO的最大轉(zhuǎn)化率為。(4)若在850時進行，設(shè)起始時CO和H2O(g)共為1mol，其中H2O(g)的體積分數(shù)為x，平衡時CO的轉(zhuǎn)化率為y，試推導y隨x變化的函數(shù)關(guān)系式為_。答案(1)K(2)0.03mol·L1·min1(3)75%(4)yx解析(1)可逆反應(yīng)CO(g)H2O(g)CO2(g)H2(g)的平衡常數(shù)K。由表中數(shù)據(jù)可知，溫度越高，平衡常數(shù)越小，平衡向逆反應(yīng)方向移動，因升高溫度平衡向吸熱方向移動，故正反應(yīng)為放熱反應(yīng)。(2)由圖像可知：CO在4min內(nèi)濃度減小了0.20mol·L10.08mol·L10.12mol·L1，則v(CO)0.03mol·L1·min1。(3)500時平衡常數(shù)為9，設(shè)CO最多能轉(zhuǎn)化xmol·L1，則CO(g)H2O(g)CO2(g)H2(g)起始(mol·L1): 0.020.0200轉(zhuǎn)化(mol·L1): xx平衡(mol·L1): 0.02x0.02xxx則有9，解得x0.015，則CO的最大轉(zhuǎn)化率為×100%75%。(4)850時平衡常數(shù)為1，有CO(g) H2O(g) CO2(g)H2(g)起始 (mol·L1): 1xx00轉(zhuǎn)化 (mol·L1): y(1x) y(1x) y(1x) y(1x)平衡 (mol·L1): 1xyxyxyxyy(1x) y(1x)則有：1，解得yx。11水煤氣法制甲醇工藝流程框圖如下已知：除去水蒸氣后的水煤氣含5559%的H2,1518%的CO,1113%的CO2，少量的H2S、CH4，除去H2S后，可采用催化或非催化轉(zhuǎn)化技術(shù)，將CH4轉(zhuǎn)化成CO，得到CO、CO2和H2的混合氣體，是理想的合成甲醇原料氣，即可進行甲醇合成。(1)制水煤氣的主要化學反應(yīng)方程式為C(s)H2O(g)高溫,CO(g)H2(g)，此反應(yīng)是吸熱反應(yīng)。此反應(yīng)的化學平衡常數(shù)表達式為_；下列能提高碳的平衡轉(zhuǎn)化率的措施是_。A加入C(s) B加入H2O(g)C升高溫度D增大壓強(2)將CH4轉(zhuǎn)化成CO，工業(yè)上常采用催化轉(zhuǎn)化技術(shù)，其反應(yīng)原理為CH4(g)O2(g)CO(g)2H2O(g)H519kJ。工業(yè)上要選擇合適的催化劑，分別對X、Y、Z三種催化劑進行如下實驗(其他條件相同)。X在T1時催化效率最高，能使正反應(yīng)速率加快約3×105倍；Y在T2時催化效率最高，能使正反應(yīng)速率加快約3×105倍；Z在T3時催化效率最高，能使逆反應(yīng)速率加快約1×106倍；已知：T1T2T3，根據(jù)上述信息，你認為在生產(chǎn)中應(yīng)該選擇的適宜催化劑是_(填“X”或“Y”或“Z”)，選擇的理由是_。(3)合成氣經(jīng)壓縮升溫后進入10m3甲醇合成塔，在催化劑作用下，進行甲醇合成，主要反應(yīng)是：2H2(g)CO(g)CH3OH(g)H181.6kJ。4下此反應(yīng)的平衡常數(shù)為160。此溫度下，在密閉容器中加入CO、H2，反應(yīng)到某時刻測得各組分的濃度如下：物質(zhì)H2COCH3OH濃度/mol·L10.20.10.4比較此時正、逆反應(yīng)速率的大小：v正_v逆(填“”、“”或“”)。若加入同樣多的CO、H2，在T5反應(yīng)，10min后達到平衡，此時c(H2)0.4mol·L1，則該時間內(nèi)反應(yīng)速率v(CH3OH)_mol·L1·min1。(4)生產(chǎn)過程中，合成氣要進行循環(huán)，其目的是_。答案(1)KBC(2)Z催化效率高且活性溫度低(或催化活性高速度快，反應(yīng)溫度低產(chǎn)率高)(3)0.03(4)提高原料CO、H2的利用率(或提高產(chǎn)量、產(chǎn)率亦可)。解析(1)根據(jù)平衡常數(shù)的定義，可知K；根據(jù)化學平衡移動原理，增加一種物質(zhì)的濃度可以提高另外一種物質(zhì)的轉(zhuǎn)化率；上述反應(yīng)為吸