D;Z化學反應的方向、限度與速率

第1講化學反應的方向化學平衡常數

【課標要求】1.知道化學反應是有方向的，知道化學反應的方向與反應的焙變

和病變有關。

2.知道可逆反應在一定條件下能達到化學平衡。能描述化學平衡狀態，判斷化學

反應是否達到平衡。

3.認識化學平衡常數是表示反應限度的物理量，知道化學平衡常數的含義，能書

寫平衡常數表達式。

4.了解濃度商和化學平衡常數的相對大小與反應方向的聯系，能利用平衡常數和

濃度商的關系判斷化學反應是否達到平衡及平衡移動的方向。

5.能進行平衡常數、轉化率的簡單計算。

夯?必備知識

一、化學反應的方向

1.自發反應

在一定條件下無需外界幫助就能自發進行的反應稱為自發反應。

2.燧和埼變的含義

⑴嫡的含義

對于一個由大量粒子組成的體系，用燧來描述體系的無序程度。用符號￡表示。

同一條件下，不同物質有不同的嫡值，同一物質在不同狀態下熔值也不同，一般

規律是S(g)二S⑴二S(s)。

⑵燧變的含義

烯變為反應產物的總燧與反應物的總燧之差，用或表示，化學反應的AS越大，

越有利于反應直發進行。

3.判斷化學反應方向的判據

AG=AH-TAS

△Gv。時，反應正向鎮自發進行；

△G=()時，反應達到建狀態；

△G>0時，反應正向丕能自發進行。

【診斷1】判斷下列敘述的正誤(正確的劃“J”，錯誤的劃“X”)。

⑴自發反應一定能發生，非自發反應一定不能發生(X)

(2)Na與H20的反應是嫡增的放熱反應，該反應能自發進行(V)

(3)吸熱反應不可以自發進行(X)

(4)4Fe(OH)2(s)+0?(g)+2H2O(g)=4Fe(OH)3(s)是嫡減的反應，故該反應在常溫下

不能自發進行(X)

二、化學平衡狀態

1.可逆反應

⑴定義

在相同條件下能同時向正、逆兩個方向進行的反應。

⑵特點

①二同：a.相同條件下；b.正、逆反應同時進行。

②一小：反應物與生成物同時存在；任一組分的轉化率都小王100%。

⑶表示

在方程式中用“”表示。

2.化學平衡狀態

（1）概念

一定條件下的可逆反應中反應物和生成物的濃度不再隨時間的延長而發生變化,

正反應速率與逆反應速率相等的狀態。

⑵建立

①過程對于只加入反應物從正向建立的平衡：

反應1反應物濃度最大，M正）最大，生成物

開始時濃度為0,r（逆）為零

0n

反應物濃度逐漸減小一r（正）逐漸減

反應

—小。生成物濃度由零逐漸增大一“逆）

進行時

從零逐漸增大

0

達到“（正）=”（逆）,反應混合物中各組分的

一

平衡時濃度保持不變

②圖示

建立過程可以用速率一時間圖像表示如下

卜弋化學箔豪…平倚狀&并不

從正反應開始工立

⑶特點

化學平衡是一種動態平衡

⑤一正反應速率=逆反應速率

反應物和生成物的濃度保持不變

擊一條件改變,平衡狀態可能改變.

新條件下建立新的平衡狀態

三、化學平衡常數

1.概念

指平衡濃度

在一定溫度下，當一個可逆反應達到化學平衡時，生成物濃度幕之積與反應物濃

度幕之積的比值是一個常數，用符號或表示。

2.表達式

理(C)?理(D)

⑴對于反應"?A(g)+〃B(g)〃C(g)+qD(g),K=_,人、一…。

c舉(A)?理(B)

固體和純液體不寫入平衡常數表達式，但水蒸氣需寫入

c平(CO)平(H2)

如C(s)J-Hn(g)CO(g)+H2(g)的平衡常數表達式K==---------=、一。

2eg(H2O)

⑵平衡常數的換算

化學方程式平衡常數表達式相互關系

2NH3(g)N2(g)+c平(N?)(H2)

Ki—

c0g_(NH3J

3H2(g)

K\二卷(用K2表示)

N2(g)+&_(NH3)

C.(N2)?澤(H2_)K3二瓜(或出

3H2(g)2NH3(g)

K3=

(用2表示)

2N2(g)+2

c平(NH?)

H2(g)NH3(g)

(N2).今(H2)

3.意義及影響因素

K>1()5時可視為反應進行完全

進行的木艘越大

意義也直越大

反應物的轉化率越大

內因反應物本身的性質

影響

A/7<0,K值減小

因素外因溫度升高

△H>0,K值增大

4.主要應用

⑴判斷可逆反應進行的程度

⑵判斷化學反應進行的方向

對于化學反應r/A(g)+Z?B(g)cC(g)+</D(g)的任意狀態，濃度商Q二

小(C)?/(D)

T(A)/(B)°

Q<K,反應向正反應方向進行；

。二K,反應處于堊衡狀態；

Q>K,反應向逆反應方向進行。

⑶判斷可逆反應的熱效應

r->/<值增大->正反應為吸熱反應

升高溫度——

—值減小f正反應為放熱反應

…值增大f正反應為放熱反應

降低溫度一

值減小->正反應為吸熱反應

5.平衡轉化率

(1)對于化學反應。A+〃BcC+dD

反應物A的平衡轉化率

初始時A的物質的量?平衡時A的物質的量

a(A)=---------初始時A的物質的量----------X，00%

⑵對于溶液體系和恒容的氣態體系，可以用物質的量濃度進行計算。

【診斷3】判斷下列敘述的正誤(正確的劃3〃，錯誤的劃〃x〃)。

⑴對于N2(g)+3H2(g)2NH3△”<()反應，降溫和加壓均右移，平衡常數均增

大(X)

⑵升高溫度，平衡常數K一定增大(X)

⑶一定溫度下，2sCh+022s03與2sCh0z+2SO2的平衡常數互為相反數

(X)

(4)平衡常數K發生變化，化學平衡必定發生移動［J)

提?關鍵能力

考點一化學平衡狀態的判斷

【題組訓練】

1.在一定溫度下，向2L固定容積的密閉容器中通入1mol82、3molH2,發生

反應：CO2(g)+3H2(g)CH30H(g)+H2O(g)AH<()e能說明該反應已達到平衡

狀態的是()

A.混合氣體的平均相對分子質量不變

〃(CO2)1

B.體系中二短且保持不變

C混合氣體的密度不隨時間變化

D.單位時間內有〃molH—H鍵斷裂,同時有nmolO—H鍵生成

答案A

解析因反應前后的氣體體積不同，混合氣體的平均相對分子質量不變，反應已

達平衡，A正確；〃是不變量,不能說明反應是否達平衡，B錯誤；〃是

不變量，不能說明反應是否達平衡，C錯誤；二者均表示。正，不能說明反應是否

達平衡，D錯誤。

2.在一定溫度下的恒容容器中，當下列物理量不再發生變化時：①混合氣體的壓

強；②混合氣體的密度；③混合氣體的總物質的量；④混合氣體的平均相對分子

質量；⑤混合氣體的顏色；⑥各反應物或生成物的濃度之比等于化學計量數之比；

⑦某種氣體的百分含量

(1)能說明2SO"g)+02(g)2so3(g)達到平衡狀態的是________0

(2)能說明L(g)+H2(g)2Hl(g)達到平衡狀態的是________。

⑶能說明2NCh(g)N2O4(g)達到平衡狀態的是________。

(4)能說明C(s)+82(g)2C0(g)達到平衡狀態的是________。

(5)能說明NH2COONH4s)2NH3(g)+82(g)達到平衡狀態的是0

⑹能說明5CO(g)+I2O5(s)5cCh(g)+h(s)達到平衡狀態的是________。

答案⑴①@④⑦(2)⑤⑦(3)①③④⑤⑦(4)①②③④⑦(5)①②③

⑹②④⑦

］規律方法》---------

化學平衡狀態的判斷方法

?判斷化學平衡狀態的方法——“正、逆相等，變量不變”

速率宓須是二次正反應速率.二於逆反

正、逆應速率?且經過換算后用同一物質表示:

相等的消耗速率和生成速率相等.......，

如果一個量是隨著反應進行而改變的.

變量_百不變時為平衡狀態；一個隨反應的進1

至至_|一：行保持不變的量.不能作為是否達到平;

:衡狀態的判斷依據

?常見的“變量”

①各物質的質量、物質的量或濃度不變。

②各物質的百分含量(物質的量分數、質量分數等)不變。

③溫度、轉化率或顏色(某組分有顏色)不變。

④壓強、總物質的量(化學反應方程式兩邊氣體體積不相等)

考點二化學平衡常數的意義與應用

［典例1］在一定體積的密閉容器中進行如下化學反應C02(g)+H2(g)CO(g)

+H20(g),其化平衡常數K和溫度7的關系如表所示：

77℃70080083010001200

K0.60.91.01.72.6

回答下列問題：

⑴該反應的化學平衡常數表達式為K=,

⑵該反應為(填“吸熱”或“放熱”)反應。

⑶某溫度下，平衡濃度符合下式：C(CO2)C(H2)=e(CO)c(H2O),試判斷此時的溫

度為℃o該溫度下加入1molCCh(g)和1molHz(g),充分反應，達到平

衡時，CO2的轉化率為o

(4)在800C時，發生上述反應，某一時刻測得容器內各物質的濃度分別為c(C02)

為2mol/L,c(H2)為1.5mol/L,c(CO)為1mol/L，以H2O)為3mol/L,則正、逆反

應速率的比較為。IE________v逆(填或“二”)。

c(CO)<(H2O)

答案(1)------------------⑵吸熱

c(CO2)c(Hi)

(3)83050%(4)<

解析(2)溫度越高，K值越大，說明升溫平衡正向移動，正向為吸熱反應，(3)

由題意可得K=l,查表可知溫度為830℃。設反應了的CCh為xmol,則消耗掉

（表?（令

的H2為xmol,生成的CO和H2O均是xmol（體積為VL）,K=—TZ-----二-

<—）?<—>

上“口人心功力生、rC（CO）c（H2O）1X3

=1,解得k。工CO2的轉化率為50%。（4）Q=（C6）c（任）=而后

>0.9,所以。正V。逆。

題組一平衡常數及其影響因素

1.對于反應C（s）+H2O（g）CO（g）+H2（g）A”>0下列有關說法正確的是（）

（?平（CO）?（:平（H2）

A.平衡常數表達式為K=——―—

c平（C）?。平（H2O）

B.恒溫條件下壓縮容器的體積，平衡逆向移動，平衡常數K不發生變化

C.升高體系溫度,平衡常數K減小

D.恒溫恒壓條件下，通入氨氣,平衡正向移動，平衡常數K變大

答案B

解析固態物質濃度為“常數”，視為“1”，不需寫入平衡常數表達式，A項錯誤；

增大壓強，平衡逆向移動，K不變，B項正確；升溫，該反應正向進行，K增大，

C項錯誤；恒壓條件下，通入氮氣，平衡向氣體體積增大的方向移動，即平衡正

向移動。K只與溫度有關，溫度不變，K不發生變化，D項錯誤。

2.03是一種很好的消毒劑，具有高效、潔凈、方便、經濟等優點。03可溶于水，

在水中易分解，產生的9]為游離氧原子，有很強的殺菌消毒能力。常溫常壓下發

生的反應如下；

反應①0302+[0]A/7X）平衡常數為K\；

反應②[0]+03202AH<0平衡常數為長；

總反應：203302△”<（）平衡常數為K

下列敘述正確的是（）

A.降低溫度，總反應K減小

B.K=KI+K2

C.適當升溫，可提高消毒效率

D.壓強增大，代減小

答案C

2)([])

解析降溫，總反應平衡向右移動，K增大，A項縉誤；/c.=—°：^.°,

C平(03)

Kf扃YQ)，K=普｝=KraB項錯誤；升高溫度,反應①平

衡向右移動，c([0])增大，可提高消毒效率，C項正確；平衡常數只與溫度有關，

D項錯誤。

題組二平衡常數的應用

3.在恒容密閉容器中，由CO合成甲醇：CO(g)+2H2(g)CH30H(g),在其他條

件不斐的情況下研究溫度對反應的影響，實驗結果如圖所示，下列說法正確的是

()

1b"甲髀/mjol八

△

°G時間/min

c平(CH30H)

A.平衡常數￡平(8)-

B.該反業仕刀時的平衡常數比乃時的小

C.CO合成甲醇的反應為吸熱反應

C(H2)

D.處于A點的反應體系從。變到T2,達專助平衡肘,ci-增大

c(CH3OH)

答案D

解析A項，因該反應中氨氣前的系數為2,則該反應的平衡常數的表達式為K

c平（CH3OH）

=c4（CO）?理（氏）,錯誤；B項，由圖像可知，反應從乃到。時，甲醇的物

質的量增大，根據平衡常數的計算式可知刀時的平衡常數比乃時的大，錯誤；C

項，由圖像可知在乃溫度下反應先達到平衡，反應速率較5快，則有乃>八，從

圖像的縱坐標分析可得溫度降低，平衡向正反應方向移動，則正反應為放熱反應，

錯誤；D項，處于A點的反應體系從力變到乃的過程中，平衡向逆反應方向移

c(%)

動，則c(H2)增大，而“CH3OH)減小，達到平衡時(「口應該增大，正確。

C\vri3Uri)

4.在體積為1L的密閉容器中，進行如下化學反應：CO2(g)+H2(g)CO(g)+

H2O(g)，化學平衡常數K與溫度7的關系如下表：

77℃70080085010001200

K0.60.91.01.72.6

回答下列問題：

⑴升高溫度，化學平衡向(填“正反應”或“逆反應”)方向移動，

(2)若某溫度下,平衡濃度符合下列關系；C(CO2>C(H2)=C(CO)C(H2O),此時的溫

度為；在此溫度下，若該容器中含有1mol82、1.2molH2、0.75mol

CO、1.5molH2O,則此時反應所處的狀態為o(填“向正反應方向

進行中，，“向逆反應方向進行中”或“平衡狀態，，)。

答案(1)正反應

(2)850℃向正反應方向進行中

解析(1)由表格數據可知，隨著溫度升高，平衡常數增大，說明升高溫度化學平

衡向正反應方向移動。(2)c(CO28(H2)=c(C。?以取0),則計算出K=1.0,即此時

4、，八“、口上丁。(CO)?(?(H2O)0.75X1.5,.sv

加.度為850C,此)血度下.(co?)?c(H))-=-]*]2<1。故反應向正反應方

向進行中。

考點三化學平衡常數、轉化率的相關計算

【典例2](2020?全國卷III節選改編)CCh催化加氫生成乙烯的反應：2co21g)+

6H2(g)催化劑C2H4(g)+4H2O(g)，理論計算表明，原料初始組成n(CO2):〃(氏)

=1：3,在體系壓強為0.1MPa,反應達到平衡E寸，四種組分的物質的量分數x

隨溫度7的變化如圖所示。

根據圖中點A(440K,0.39),計算該溫度時反應的平衡常數KP=(MPa)

T列出計算式。以分壓表示,分壓二總壓義物質的量分數)。

9

答案-X

4麗或0.39“(華蘆不

解析原料初始組成〃(。。2)：〃(H2)=I：3.在體系壓強為0.1MPa建才平衡。由

A點坐標可知，該溫度下，氫氣和水的物質的量分數均為().39,則乙烯的物質的

量分數為水的四分之一，即^二氧化碳的物質的量分數為氫氣的三分之一，

0394X^-^9

039*41-

即吟，因此，該溫度下反應的平衡常數Kp=------------77TT—X^(MPa)-34

0.396X(等)2U」

X康(MPa尸。

|歸納總結一

壓強平衡常數(七)的含義與計算

?Kp含義

在化學平衡體系中，各氣體物質的分壓替代濃度，計算的平衡常數叫壓強平衡常

數。

?表達式

對于一般可逆反應，〃(A)+〃(B)p(C)+q(D),當在一定溫度下達到平衡時其壓

滯(C)?必(D)

強平衡常數長可表示為Kp=其中MA)、p(B)、p(C)、〃(D)表

"￥(A)?萍(B)'

示反應物和生成物的分壓，用平衡分壓可以這樣計算:

分壓=總壓X物質的量分數(或體積分數)。

p(總)=p(A)+p(B)+p(C)+p(D)；

p(A)n(A)c(A)

p(B)(B)=c(B)°

?計算流程

根據分壓計算公式求出各氣體物質的

分壓.某氣體的分壓=氣體總壓強X該

氣體的體積分數(或物質的量分數)

根據壓強平衡常數計算公式代入計算,

如：2SO2(g)+O2(g)=2so式g)的K=

P'S。,)

2

p(SO2)-p(O2)

題組一轉化率與化學平衡常數的計算

l.H2s與C02在高溫下發生反應：H2S(g)+C02(g)COS(g)+H2O(g)o在610K

時，將0.10molCO2與0.40molH2S充入2.5L的空鋼瓶中，反應平衡后水的物質

的量分數為002。

(1)H2s的平衡轉化率ai=%,反應平衡常數K=。

⑵在620K重復實驗，平衡后水的物質的量分數為().03,H2s的轉化率

a2ai,該反應的'H()(填，"Y或“二”)。

⑶向反應器中再分別充入下列氣體，能使H2s轉化率增大的是_______(填標號)。

A.H2sB.CO2

c.cosD.N2

答案(1)2.52.8X10?3(2)>>

(3)B

解析(1)設平衡時H2s轉化的物質的量為xmol,列三段式：

H2S(g)+C()2(g))S(g)+H2()(g)

初始/mol0.400.1000

轉化/molxXXX

平衡/mol0.40-.r0.10-J'XX

由題意得：

X

(0.40-x)+(0.10-x)+葉尸°。2

解得x=0.01,H2s的平衡轉化率ai=040molX100%=2.5%,K=

0.010.01

憶(COS)c_(JhO)=______2.5X2.5______3

1V

c平(H2S)平(CO2)0.40-0.010.10—0。351°

-Z5-*-25-

(2)溫度升高，水的平衡物質的量分數增大，平衡右移，則H2s的轉化率增大，故

a2>aio溫度升高，平衡向吸熱反應方向移動，故AH>0。(3)A項，充入H2S,H2s

的轉化率反而減小；B項，充入CO2,增大了一種反應物的濃度，能夠提高另一

種反應物的轉化率，故H2s的轉化率增大；C項，充入COS,平衡左移，H2s的

轉化率減小；D項，充入N2,對平衡無影響，不改變H2s的轉化率。

|歸納總結"---------

?平衡常數計算的萬能模板——“三段式”

(1)計算步驟

具體題目要具體分析,靈活設立.

巧設未知數

一般設某物質的轉化量為工

根據化學計W數及變化能之間的關

系,代入未知數確定平衡體系中各

物質的起始量、變化鼠、平衡最，

并按“三段式法”列出

明確了“始”“變”“平”三個第

的具體數值，再根據相應關系求平

解題沒問題

衡時某成分的濃度、反應物轉化率

等,求出題目答案

(2)明確三個量——起始量、變化量、平衡量

催化劑

N2+3H2高溫、高壓2NH3

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它們在化學方程式中化學計量數之比。

(3)K的計算模式

對于反應：〃7A(g)+〃B(g)/?C(g)+qD(g),令A、B起始物質的量濃度分別為。

molL\bmol-L-1,達到平衡后消耗A的物質的量濃度為皿mobL」。

mA(g)+〃B(g)PC(g)+gD(g)

起始/(moLLi)ab00

變化/(moll」)mxnxpxqx

平衡/a-ntxb—nxpxqx

______(px)化(qx)q

K(a—nvc)Cb—nxyn

?平衡轉化率的分析與計算

(1)計算公式：

反應物的轉化率=4鬻9X100%=X100%。

〃(起始)￡。(:起慧始)；

(2)轉化率的分析：

(i)以反應〃A(g)+/制g)cC(g)+c/D(g)為例。

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，A、B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由溫度或壓強引起的化學平衡正向移動，反應物的轉化率增大。

④若按原比例同倍數地增力口(或降低)A、B的濃度，等效于壓縮(或擴大)容器容積,

氣體反應物的轉化率與化學計量數有關。

(a-Vb=c-\~dA、B的轉化率不變

同倍增大c(A)和c(B)<〃+O>c+dA、B的轉化率增大

[a+Xc+dA、B的轉化率減小

(ii)以反應nzA(g)/iB(g)+qC(g)為例。

在rV不變時，增加A的量，等效于壓縮容器容積，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(A)<A的轉化率增大

jn<n-\-qA的轉化率減小

題組二壓強平衡常數的計算

2.(1)(2020?全國卷H節選)容器中通入等物質的量的乙烷和氫氣，在等壓(p)下發生

1

反應C2H6(g)=C2H4(g)+H2(g)AHi=+137kJmol-z乙烷的平衡轉化率為a。

反應的平衡常數KP=(用平衡分壓代替平衡濃度計算,

分壓二總壓X物質的量分數)。

(2)(2020.全國卷I節選)硫酸是一種重要的基本化工產品。接觸法制硫酸生產中的

關鍵工序是SO2的催化氧化：

-

S02(g)+拉(g)鋼催化劑S03(g)A//=-98kJmol'o

回答下列問題：

將組成(物質的量分數)為2〃?％SO2(g).m%Ch(g)和q%N4g)的氣體通入反應器，

在溫度f、壓強p條件下進行反應。平衡時，若SO2轉化率為a,則SO3壓強為

,平衡常數也二.(以分壓表示，分壓=總壓X物質的量

分數)。

a(1+a)

答案(1)----------------Xp

(2+a)(1-a)

2ma

(2)-------p------------------------

100-ma([-a]]-5(-------p)05

100-ma

解析（1）設起始時C2H6和H2的物質的量均為1mol,列出三段式:

C2H6(g)C2H4(g)+H2(g)

起始（mol）101

轉化（mol）aaa

平衡（mol）1—Qa1+a

平衡時C2H6、C2H4和H2對應的分壓分別為;3八號7,和若］，則該反應的

a1+a

2+"a(1+a)

平衡常數Kp=I=/_i__7~\義〃。

1一?(2十a)(1—a)

2+―

⑵設通入的SCh、02和N2共lOOmol,利用三段式法進行計算:

SO2(g)+202(g)…」SO3(g)

起始（mol）2mm0

轉化（mol）Imama2ma

平衡（mol）2m—2main—maIma

平衡時氣體的總物質的量為（3/7?-\-q-ma）mol,則/?(S02)=pX(2m—2ma)/(3in+q

—ma),p(O?)—pX(m—ma)/(3m~\~q-ma),p(SC)3)=pX2〃7a/(3/〃+q—〃7a),因3/〃

p千（S03）

+q=10(),Kp=，代入計算得檢=

1

(S02)X/蒞平(02)

a___________

（』）"（而5°5

方法篇

化學反應存在可逆性的實驗方案設計

【考題再現】

［2021?浙江1月選考，T25（B）］

現象和正誤

選項目的方案設計

結論判斷

取5mL().1mol/LKI溶液于若溶液變血紅

探究KI與

試管中,加入1mL0.1mol/L色，則K1與

BFeCh反應的正確

FeCl3溶液，充分反應后滴入FeCh溶液的反

限度

5滴15%的KSCN溶液應由一定限度

［實驗設計］認識化學反應存在限度

向2mLO.OlmolL-'Kl溶液中加入1mLO.OlmolL^FeCb溶液再滴加入幾滴

0.1molL-'KSCN溶液，你認為能觀察到什么現象？

預測實驗現象實際觀察到的實驗現象結論

加入KSCN溶液后無血紅加入KSCN溶液后,出現血紅F/+沒有完全反

色色應

［實驗原理］2Fe3++21-b+2Fe2+

［實驗結論］FeCh與KI的反應為可逆反應，可逆反應不能進行到底，存在一定

的限度。

［原因解釋］理論上F￥+與I-等物質的量發生反應，在KI過量的情況下，Fe3+

應該完全反應，沒有剩余。但實驗證實，即使KI過量，FeCh也不能完全轉化成

FeCh,故該反應存在一定的限度。

【遷移應用】

某研究性小組決定用實驗探究的方法證明化學反應具有一定的限度。取5mLO.l

mol/LKI溶液于試管中,滴加().1mol/LFeCh溶液2mL,發生如下反應：2Fe3

2

++21-2Fe++ho為證明該反應具有可逆性且具有限度，他們設計了如下實

驗：

①取少量反應液，滴加AgNOs溶液，發現有少量黃色沉淀（Agl）,證明反應物沒

有反應完全；

②再取少量反應液，加入少量CC14,振蕩，發現CC14層顯淺紫色，證明萃取到

h,即有h生成。綜合①②的結論，他們得出該反應具有一定的可逆性，在一定

條件下會達到反應限度。

⑴老師指出他們上述實驗中①不合理，你認為是___________________________

在不改變反應物用量的前提下，改進的方法是

⑵有人認為步驟②適合檢驗生成12較多的情況下，還有一種簡便方法可以靈敏地

檢驗是否生成了12,這種方法是_______________________________________

⑶控制適合的條件，將反應2Fe3++21-2Fe?++h,設計成如圖所示的原電

池。

/—靈敏若電——流計\

T-橋

石墨卡二口口二卜石墨

?二:二子.

甲FeCk溶液乙KI溶液

①反應開始時,乙中石墨電極上發生_________（填“氧化”或“還原”）反應，

電極反應式為。

②電流計讀數為（）時，反應達到平衡狀態。此時在甲中加入FeCb固體，發現電

流計又發生偏轉，則用中的石墨作__________（填“正”或“負”）極，該電極的

電極反應式為__________________

答案⑴該反應中KI過量，故不能直接檢驗是否存在I-取少量反應液，滴加

KSCN溶液，若溶液變紅，則證明還有Fe3+未完全反應(2)取少量反應液，滴加

淀粉溶液，若溶液變藍，則說明生成了12(3)①氧化21--2e=h②負Fe2

+-e=Fe3+

解析⑴實驗①中M(KI)=0.1mol/LX0.005L=0.0005mol,n(FeCh)=0.1

mol/LX().002L=0.0002mol,該反應中KI過量，不能直接檢驗是否含「判斷反

應的可逆性，實驗①不合理。在不改變反應物用量的前提下，要證明反應有一定

的限度，應檢驗反應后的溶液中是否含Fe?*,改進的方法是：取少量反應液，滴

加KSCN溶液，若溶液變紅，則證明還有Fe-。'未完全反應，證明反應具有可逆性。

(2)檢驗b可用淀粉溶液，方法是：取少量反應液，滴加淀粉溶液，若溶液變藍，

則說明生成了12。(3)①反應開始時，甲中石墨電吸上Fe3+發生還原反應生成Fe?

十,乙中石墨電極上「發生氧化反應生成12,電極反應式為2「一2b=12。②在

甲中加入FeCb固體，Fe?+濃度增大，平衡向逆反應方向移動，甲中Fe2+發生氧

化反應生成Fe-*,甲中的石墨作負極，該電極的電極反應式為：Fe2+—e=Fe3

+

o

練?高考真題

1.(2021?浙江卷)相同溫度和壓強下,關于物質燧的大小比較，合理的是()

A.lmolCH4(g)<1molHz(g)

B.lmolH?O(g)<2molH2O(g)

C.imolH2O(S)>ImolH2O(1)

D.lmolC(s,金剛石)>1molC(s,石墨)

答案B

解析A.H2是單質，CPU是化合物，同溫同壓下，同狀態的相同物質的量單質的

熠值低于化合物，所以嫡值1molCHMg)>lmolH2(g),A錯誤；B.相同狀態的相

同物質，物質的量越大，埔值越大，所以炳值1molH?O(g)V2moiB正

確；C.等量的同物質，熠值關系為：S(g)>S⑴〉S(s),所以炳值1molH2CXS)V1mol

H2O(1),C錯誤；D.從金剛石和石墨的結構組成上來看，金剛石的微觀結構更有

序，嫡值更低，所以炳值lmolC(s,金剛石)VImolC(s,石墨)，D錯誤；答案

為Bo

2.(2021.海南卷)制備水煤氣的反應C(s)+H2O(g)H2(g)+CO(g)△”>()，下列

說法正確的是()

A該反應NS<0

B.升高溫度，反應速率增大

C.恒溫下，增大總壓，H20(g)的平衡轉化率不變

D.恒溫恒壓下，加入催化劑，平衡常數增大

答案B

解析該反應是一個氣體體積增大的反應，A5>0,A項錯誤；增大壓強，平衡

向氣體體積減小的方向移動，即平衡逆向移動，IhO(g)的平衡轉化率減小，C項

錯誤；平衡常數只與溫度有關，溫度不變，平衡常數不變，D項錯誤。

3.(2021?廣東卷節選)我國力爭于2030年前做到碳達峰，2060年前實現碳中和。

CH4與CO2重整是CO2利用的研究熱點之一。該重整反應體系主要涉及以下反應：

a)CH4(g)+CCh(g)2C0(g)+2H2(g)bH\

b)C02(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g)

c)CH4(g)CXs)+2H2(g)AH3

d)2CO(g)CO2(g)+C(s)AH4

e)CO(g)+H2(g)H2O(g)+C(s)AH5

設品為相對壓力平衡常數，其表達式寫法：在濃度平衡常數表達式中，用相對分

壓代替濃度。氣體的相對分壓等于其分壓(單位為kPa)除以po(po=100kPa)。反應

a、c、e的In跖隨最溫度的倒數)的變化如下圖所示。

①反應C的相對壓力平衡常數表達式為降=。

②在下圖中A點對應溫度下、原料組成為，2(CO2)"(CH4)=1：1、初始總壓為100

kPa的恒容密閉容器中進行反應，體系達到平衡時H2的分壓為40kPa。計算CH4

的平衡轉化率寫出計算過程。

16

B

-8

-16

yXloVK_1

P2(H2)

答案①片、②溫度為A時，結合圖像C可知，此時反應cIn整二°即

P(CH4)

P2(H2)

p(%)=1,帶入數據解得，p(CH4)平衡=kPa=16kPa,p(CH0初始=

8

15()-16

----X]00kPa=50kPa,平衡轉化率/X100%=68%

1+1

/(H2)

解析①反應c為CH(g)C(s)+2H(g),其平衡常數表達式為；②

42p\Crl4/、

po

一(H2)

溫度為A時，結合圖像c可知，此時反應In降=0即=1，帶入數據解

p,(C篇H4)、

網

/目FA40X40、，,1

得，p(CH。平衡=]()()kPa=16kPa,〃(0?4)初始=丁力義100kPa=50kPa,

―z.，八》50—16

平衡轉化率X100%=68%o

4.(2021.遼寧卷)苯催化加氫制備環己烷是化工生產中的重要工藝，一定條件下，

發生如下反應:

1.主反應：(g)+3H?(gK

△H]VO

II.副反應：(g)

AH?>0

⑴有利于提高平衡體系中環己烷體積分數的措施有.

A.適當升溫B.適當降溫

C.適當加壓D.適當減壓

⑵反應I在管式反應器中進行，實際投料往往在n(H2):〃(C6H6)=3：1的基礎上

適當增大出用量，其目的是____________________________________________o

(3)恒壓反應器中,按照n(H2)：〃(C6H6)=4：1投料，發生I、II反應，總壓為po,

平衡時苯的轉化率為a,環己烷的分壓為p,則反應I的&二(列出計算

式即可，用平衡分壓代替平衡濃度計算，分壓二總壓X物質的量分數)。

答案(1)BC(2)提高苯的利用率

⑶---------/-------V；

1-a4-3aJ

-----〃0義po

5-3a(5-3aJ

IJ(g)+3H/(g)-(g)

解析(1)根據[主反應：是

一個氣體體積減小的放熱反應，故有利于提高平衡體系中環己烷體積分數即使平

衡向正反應方向移動，根據勒夏特列原理，可采用適當降低溫度和適當加壓有利

平衡正向移動，而升溫和減壓都將使平衡逆向移動；(2)反應I在管式反應器中進

行，實際投料往往在加H2)：〃(C6H6)=3：1的基礎上適當增大H2用量，增大H2

的濃度將使平衡正向移動，從而提高苯的轉化率即利用率，故適當增大H?用量的

目的是提高苯的利用率；（3）恒壓反應器中，按照〃（出）：〃（C6H6）=4：1投料，設

投入的苯的物質的量為1mol,發生I、II反應總壓為〃o,平衡時苯的轉化率為a,

環己烷的總壓為p,貝1」：

C6H6+3H2環己烷

起始量/mol140

轉化量/mola3aa

平衡量/mol1—a4—3aa

環己烷甲基環戊烷

起始量/mola0

轉化量/molxX

平衡量/mola一犬X

有反應后平衡體系中總的物質的量為：1—a+4—3a+a—M+工=5—3a,故平衡時,

苯的分壓為：/焉川，氏的分壓為：導外，則反應I的除=〃？善釜;必

成?學科素養

A級基礎鞏固

1.已知①碳酸鈣的分解CaCO3(s)=CaO(s)+CCh(g)\H\僅在高溫下自發進行；

②氯酸鉀的分解2KC103(s)=2KCKs)+3Ch(g)△從在任何溫度下都自發進行，下

面有幾組婚變數據，其中可能正確的是()

A.A//1=-178.32kJmol-1&H?=?78.3kJmol-1

B.A/71=+178.32kJmol-1bHi=-78.3kJmol-1

C.AHi=-178.3