PAGEPAGE24第2講化學反應的方向和限度【2024·備考】最新考綱：1.相識化學反應的可逆性。2.能用焓變和熵變說明常見簡潔化學反應的方向。3.理解化學平衡和化學平衡常數的含義，能用化學平衡常數進行簡潔計算。新課標要求：知道化學反應是有方向的，知道化學反應的方向與反應的焓變和熵變有關。相識化學平衡常數是表征反應限度的物理量，知道化學平衡常數的含義。了解濃度商和化學平衡常數的相對大小與反應方向間的聯系。通過試驗探究，了解濃度、壓強、溫度對化學平衡狀態的影響。最新考情：關于化學反應進行的方向和限度一般考查形式有：一是在選擇題中某個選項考查可逆反應焓變和熵變的大小，如2024年T10B、2024年T12A；二是考查化學平衡狀態的推斷，如2015年T11D；三是與化學平衡相結合考查化學平衡常數的應用，如2024年T15、2024年T15等。預料2024年高考持續這一命題特點，一是在選擇題某一選項中出現，考查難度中等，二是在填空題第20題中結合化學平衡的考查?？键c一化學反應進行的方向[學問梳理]1.自發過程(1)含義在肯定條件下，不須要借助外力作用就能自動進行的過程。(2)特點①體系趨向于從高能狀態轉變為低能狀態(體系對外部做功或釋放熱量)。②在密閉條件下，體系有從有序轉變為無序的傾向性(無序體系更加穩定)。2.化學反應方向(1)判據(2)一般規律：①ΔH<0，ΔS>0的反應任何溫度下都能自發進行；②ΔH>0，ΔS<0的反應任何溫度下都不能自發進行；③ΔH和ΔS的作用相反，且相差不大時，溫度對反應的方向起確定性作用。當ΔH<0，ΔS<0時低溫下反應能自發進行；當ΔH>0，ΔS>0時，高溫下反應能自發進行。說明：對于一個特定的氣相反應，熵變的大小取決于反應前后的氣體物質的化學計量數大小。名師助學：①反應能否自發進行，須要綜合考慮焓變和熵變對反應的影響。②復合判據ΔH－TΔS<0的反應不肯定能夠實際發生。③自發反應的熵不肯定增大，非自發反應的熵也不肯定減小。[題組診斷]化學反應進行的方向1.下列說法正確的是()A.全部能自發進行的化學反應都是放熱反應B.同一物質固、液、氣三種狀態的熵值相同C.ΔH<0、ΔS>0的反應可自發進行D.在其他條件不變的狀況下，運用催化劑可以改變更學反應進行的方向解析只要ΔG<0的化學反應都能自發進行。而ΔG＝ΔH－TΔS，當ΔH>0、ΔS>0時，反應也是有可能自發進行的，故A項錯誤。同一物質固、液、氣三種狀態的熵值遞增，故B項錯誤。ΔG＝ΔH－TΔS，ΔG<0則反應可自發進行，所以ΔH<0、ΔS>0的反應可自發進行，故C項正確。運用催化劑只會改變更學反應的速率，不會改變更學反應進行的方向，故D項錯誤。答案C2.下列說法正確的是()A.反應N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)的ΔH<0，ΔS>0(2024·江蘇化學，12A)B.反應2CO＋2NO=N2＋2CO2在常溫下能自發進行，則反應的ΔH＞0，ΔS＜0(2024·江蘇南京、鹽城一模)C.反應TiO2(s)＋2Cl2(g)=TiCl4(g)＋O2(g)ΔH>0能自發進行，其緣由是ΔS>0(2024·江蘇南通第一次調研)D.反應4Fe(s)＋3O2(g)=2Fe2O3(s)常溫下可自發進行，該反應為吸熱反應(2024·江蘇化學，10C)解析該反應的正反應為氣體分子數削減的反應，ΔS<0，A項錯誤；從反應方程式中氣體物質化學計量系數來看，物質的量在減小，即熵減小，但反應能自發，則該反應是放熱反應，ΔH<0，B項錯誤；一個吸熱反應假如能自發進行，則該反應肯定是熵增大反應，C項正確；該反應的氣體分子數減小，即熵減小，但反應能自發，說明反應肯定為放熱反應，D項錯誤。答案C3.已知吸熱反應2CO(g)=2C(s)＋O2(g)，設ΔH和ΔS不隨溫度而變，下列說法中正確的是()A.低溫下能自發進行B.高溫下能自發進行C.任何溫度下都能自發進行D.任何溫度下都不能自發進行解析已知反應2CO(g)=2C(s)＋O2(g)的ΔH＞0，ΔS＜0，所以ΔH－TΔS＞0，反應任何溫度下都是不能自發進行，D項正確。答案D【歸納總結】焓變、熵變和溫度對化學反應方向的影響ΔHΔSΔH－TΔS反應狀況－＋恒久是負值在任何溫度下過程均自發進行＋－恒久是正值在任何溫度下過程均非自發進行＋＋低溫為正高溫為負低溫時非自發，高溫時自發－－低溫為負高溫為正低溫時自發，高溫時非自發考點二化學平衡常數轉化率[學問梳理]1.化學平衡常數(1)概念：在肯定溫度下，當一個可逆反應達到化學平衡時，生成物濃度冪之積與反應物濃度冪之積的比值是一個常數，用符號K表示。(2)表達式：對于反應mA(g)＋nB(g)pC(g)＋qD(g)，K＝eq\f(cp（C）·cq（D）,cm（A）·cn（B）)。實例：化學方程式平衡常數關系式N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)K1＝eq\f(c2（NH3）,c（N2）·c3（H2）)K2＝eq\r(K1)(或Keq\s\up6(\f(1,2))1)K3＝eq\f(1,K1)eq\f(1,2)N2(g)＋eq\f(3,2)H2(g)NH3(g)K2＝eq\f(c（NH3）,c\s\up6(\f(1,2))（N2）·c\s\up6(\f(3,2))（H2）)2NH3(g)N2(g)＋3H2(g)K3＝eq\f(c（N2）·c3（H2）,c2（NH3）)(3)意義：①K值越大，正反應進行的程度越大，反應物的轉化率越大。②K只受溫度影響，與反應物或生成物的濃度變更無關，吸熱反應，上升溫度，K增大，放熱反應，上升溫度，K減小。名師助學：①計算化學平衡常數利用的是物質的平衡濃度，而不是隨意時刻濃度，也不能用物質的量。②對于有純固體和純液體參與的反應，它們在K的表達式中不出現。③催化劑能加快化學反應速率，但對化學平衡無影響，也不會變更平衡常數的大小。④化學反應方向變更或化學計量數變更，化學平衡常數均發生變更。2.平衡轉化率對于上例反應中A(g)的平衡轉化率可表示為：α(A)＝eq\f(c0（A）－c平（A）,c0（A）)×100%{c0(A)代表A的初始濃度，c平(A)代表A的平衡濃度}。[題組診斷]化學平衡常數的理解1.甲醇是重要的化學工業基礎原料和清潔液體燃料。工業上可利用CO或CO2來生產燃料甲醇。已知制備甲醇的有關化學反應以及在不同溫度下的化學反應平衡常數如下表所示：化學反應平衡常數溫度/℃500800①2H2(g)＋CO(g)CH3OH(g)K12.50.15②H2(g)＋CO2(g)H2O(g)＋CO(g)K21.02.50③3H2(g)＋CO2(g)CH3OH(g)＋H2O(g)K3(1)據反應①與②可推導出K1、K2與K3之間的關系，則K3＝________(用K1、K2表示)。(2)反應③的ΔH________0(填“>”或“＜”)。解析(1)K1＝eq\f(c（CH3OH）,c2（H2）·c（CO）)，K2＝eq\f(c（CO）·c（H2O）,c（H2）·c（CO2）)，K3＝eq\f(c（H2O）·c（CH3OH）,c3（H2）·c（CO2）)，K3＝K1·K2。(2)依據K3＝K1·K2，500℃、800℃時，反應③的平衡常數分別為2.5，0.375；升溫，K減小，平衡左移，正反應為放熱反應，所以ΔH＜0。答案(1)K1·K2(2)＜2.某溫度下氣體反應達到化學平衡，平衡常數K＝eq\f(c（A）·c2（B）,c2（E）·c（F）)，恒容時，若溫度適當降低，F的濃度增加，下列說法正確的是()A.增大c(A)、c(B)，K增大B.降低溫度，正反應速率增大C.該反應的焓變為負值D.該反應的化學方程式為2E(g)＋F(g)A(g)＋2B(g)解析某溫度下氣體反應達到化學平衡，平衡常數K＝eq\f(c（A）c2（B）,c2（E）c（F）)，則該反應為2E(g)＋F(g)A(g)＋2B(g)，恒容時，若溫度適當降低，F的濃度增加，平衡向逆反應方向移動，正反應為吸熱反應，故C錯誤，D正確；平衡常數只受溫度影響，與濃度無關，溫度不變，平衡常數不變，故A錯誤；降低溫度，正、逆反應速率都降低，正反應速率降低更多，平衡向逆反應方向移動，故B錯誤。答案D化學平衡常數的應用3.在肯定溫度下，1L的密閉容器中發生反應：C(s)＋H2O(g)CO(g)＋H2(g)，平衡時測得C、H2O、CO、H2的物質的量都為0.1mol。(1)該反應的平衡常數K＝________。(2)若上升平衡體系的溫度，該反應的平衡常數會增大，則該反應的ΔH________0(填“>”或“<”)。(3)相同條件下，向該密閉容器中充入各物質的起始量如下：①均為0.2mol②C(s)、H2O為0.2mol，CO、H2為0.1mol，推斷該反應進行的方向：①________，②________。解析(1)容積為1L，則H2O、CO、H2的濃度均為0.1mol·L－1，K＝eq\f(c（CO）·c（H2）,c（H2O）)＝eq\f(0.1×0.1,0.1)＝0.1。(2)上升溫度平衡常數增大，說明平衡向右移動，正反應為吸熱反應，ΔH>0。(3)①Qc＝eq\f(0.2×0.2,0.2)＝0.2>K＝0.1，反應向逆反應方向進行；②Qc＝eq\f(0.1×0.1,0.2)＝0.05<K＝0.1，反應向正反應方向進行。答案(1)0.1(2)>(3)①向逆反應方向②向正反應方向4.在一個體積為2L的真空密閉容器中加入0.5molCaCO3，發生反應CaCO3(s)CaO(s)＋CO2(g)，測得二氧化碳的物質的量濃度隨溫度的變更關系如下圖所示，圖中A表示CO2的平衡濃度與溫度的關系曲線，B表示不同溫度下反應經過相同時間時CO2的物質的量濃度的變更曲線。請按要求回答下列問題：(1)該反應正反應為________(填“吸”或“放”)熱反應；溫度為T5時，該反應耗時40s達到平衡，則此溫度下，該反應的平衡常數數值為________。(2)假如該反應的平衡常數K值變大，該反應________(填編號)。a.肯定向逆反應方向移動b.在平衡移動時正反應速領先增大后減小c.肯定向正反應方向移動d.在平衡移動時逆反應速領先減小后增大(3)請說明隨溫度的上升，曲線B向曲線A靠近的緣由：____________________________________________________________________。(4)保持溫度、體積不變，充入CO2氣體，則CaCO3的質量________，CaO的質量________，CO2的濃度________(填“增大”“減小”或“不變”)。解析(1)T5時，c(CO2)＝0.20mol·L－1，K＝c(CO2)＝0.20。(2)K值增大，平衡正向移動，正反應速率大于逆反應速率。(4)體積不變，增大c(CO2)，平衡左移，CaCO3質量增大，CaO質量減小，由于溫度不變，K不變，所以c(CO2)不變。答案(1)吸0.20(2)bc(3)隨著溫度上升，反應速率加快，達到平衡所須要的時間變短(4)增大減小不變【歸納總結】化學平衡常數三點理解兩點應用1.三點理解(1)對于同類型的反應，K值越大，反應物轉化率越大，表示反應進行的程度越大；K值越小，反應物轉化率越小，表示反應進行的程度越小。(2)化學平衡常數只與溫度有關，與反應物或生成物的濃度無關。(3)化學平衡常數是指某一詳細反應的平衡常數。若化學方程式中的化學計量數變更，相應地化學平衡常數也要發生變更。2.兩點應用(1)利用化學平衡常數推斷化學平衡移動的方向對于可逆反應aA(g)＋bB(g)cC(g)＋dD(g)，在肯定溫度下的隨意時刻，反應物與生成物濃度有如下關系：eq\f(cc（C）·cd（D）,ca（A）·cb（B）)＝Qc，稱為濃度商。Qceq\b\lc\{(\a\vs4\al\co1(<K反應向正反應方向進行，v正>v逆,＝K反應處于化學平衡狀態，v正＝v逆,>K反應向逆反應方向進行，v正<v逆))(2)利用化學平衡常數推斷可逆反應的熱效應有關化學平衡“三段式”計算5.已知反應X(g)＋Y(g)R(g)＋Q(g)的平衡常數與溫度的關系如表所示。830℃時，向一個2L的密閉容器中充入0.2molX和0.8molY，反應初始4s內v(X)＝0.005mol/(L·s)。下列說法正確的是()溫度/℃70080083010001200平衡常數1.71.11.00.60.4A.4s時容器內c(Y)＝0.76mol/LB.830℃達平衡時，X的轉化率為80%C.反應達平衡后，上升溫度，平衡正向移動D.1200℃時反應R(g)＋Q(g)X(g)＋Y(g)的平衡常數K＝0.4解析反應初始4s內X的平均反應速率v(X)＝0.005mol/(L·s)，依據速率之比等于化學計量數之比，可知v(Y)＝v(X)＝0.005mol/(L·s)，則4s內Δc(Y)＝0.005mol·L－1·s－1×4s＝0.02mol/L，Y的起始濃度為eq\f(0.8mol,2L)＝0.4mol/L，故4s時c(Y)＝0.4mol/L－0.02mol/L＝0.38mol/L，A項錯誤；設平衡時A的濃度變更量為x，則：X(g)＋Y(g)R(g)＋Q(g)起先(mol/L):0.10.400變更(mol/L):xxxx平衡(mol/L):0.1－x0.4－xxx故eq\f(x2,（0.1－x）（0.4－x）)＝1.0，解得x＝0.08，所以平衡時X的轉化率為eq\f(0.08mol/L,0.1mol/L)×100%＝80%，B項正確；由表格可知，溫度上升，化學平衡常數減小，平衡逆向移動，C項錯誤；1200℃時反應X(g)＋Y(g)R(g)＋Q(g)的平衡常數值為0.4，所以1200℃時反應R(g)＋Q(g)X(g)＋Y(g)的平衡常數的值為eq\f(1,0.4)＝2.5，D項錯誤。答案B6.利用I2O5可消退CO污染，反應為I2O5(s)＋5CO(g)5CO2(g)＋I2(s)。不同溫度下，向裝有足量的I2O5固體的2L恒容密閉容器中通入2molCO，測得CO2的體積分數φ(CO2)隨時間t變更曲線如圖，下列說法正確的是()A.b點時，CO的轉化率為20%B.容器內的壓強保持恒定，表明反應達到平衡狀態C.b點和d點的化學平衡常數：Kb>KdD.反應起先至a點的反應速率v(CO)＝0.3mol·L－1·min－1解析5CO(g)＋I2O5(s)5CO2(g)＋I2(s)起始量/mol20轉化量/molyyb點量/mol2－yy依據b點時CO2的體積分數φ(CO2)＝y÷2＝0.80，得y＝1.6mol，轉化率＝(變更量÷起始量)×100%＝(1.6÷2)×100%＝80%，A項錯誤；兩邊計量數相等，所以壓強始終不變，不能做平衡狀態的標記，B項錯誤；b點比d點時生成物CO2體積分數大，說明進行的程度大，則化學平衡常數：Kb＞Kd，C項正確；0到0.5min時：5CO(g)＋I2O5(s)5CO2(g)＋I2(s)起始量/mol20轉化量/molxxa點量/mol2－xx依據a點時CO2的體積分數φ(CO2)＝x÷2＝0.30，得x＝0.6mol；則從反應起先至a點時的反應速率為v(CO)＝(0.6mol÷2L)÷0.5min＝0.6mol·L－1·min－1，D項錯誤。答案C7.(2024·江蘇徐州、宿遷、連云港、淮安四市11月模擬)80℃時，NO2(g)＋SO2(g)SO3(g)＋NO(g)。該溫度下，在甲、乙、丙三個恒容密閉容器中，投入NO2和SO2，起始濃度如下表所示，其中甲經2min達平衡時，NO2的轉化率為50%，下列推斷不正確的是()起始濃度甲乙丙c(NO2)/mol·L－10.100.200.20c(SO2)/mol·L－10.100.100.20A.平衡時，乙中SO2的轉化率大于50%B.當反應平衡時，丙中c(SO2)是甲中的2倍C.溫度升至90℃，上述反應平衡常數為25/16，則正反應為吸熱反應D.其他條件不變，若起始時向容器乙中充入0.10mol·L－1NO2和0.20mol·L－1SO2，達到平衡時c(NO)與原平衡不同解析乙可以看作是在甲基礎上再加入0.1mol·L－1NO2，平衡向正反應方向移動，SO2的轉化率增大，即大于50%，A項正確；因為反應前后氣體系數之和相等，丙可以看作是在甲的基礎增大壓強，即甲和丙為等效平衡，丙中c(SO2)是甲中的2倍，B項正確；NO2(g)＋SO2(g)SO3(g)＋NO(g)eq\a\vs4\al(起始,（mol·L－1）)0.10.100eq\a\vs4\al(變更,（mol·L－1）)0.1×50%0.1×50%0.1×50%0.1×50%eq\a\vs4\al(平衡,（mol·L－1）)0.050.050.050.05依據化學平衡常數的定義，K＝(0.05×0.05)/(0.05×0.05)＝1，上升到90℃，化學平衡常數為25/16>1，說明上升溫度，平衡向正反應方向移動，即正反應是吸熱反應，C項正確；容器乙中充入0.1mol·L－1NO2、0.2mol·L－1SO2，與乙相當，即c(NO)與原平衡相同，D項錯誤。答案D【方法技巧】解答化學平衡計算題的“萬能鑰匙”——三段式法1.步驟(1)寫出涉及的可逆反應的化學方程式。(2)找出起始量、轉化量和平衡量中哪些是已知量，哪些是未知量，按“三段式”列出。(3)依據問題建立相應的關系式進行計算。2.模板對于反應：mA(g)＋nB(g)pC(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。建立等式求解：(1)K＝eq\f(\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(px,V)))\s\up12(p)·\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(qx,V)))\s\up12(q),\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(a－mx,V)))\s\up12(m)·\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(b－nx,V)))\s\up12(n))(2)c平(A)＝eq\f(a－mx,V)(mol·L－1)。(3)α(A)平＝eq\f(mx,a)×100%，α(A)∶α(B)＝eq\f(mx,a)∶eq\f(nx,b)＝eq\f(mb,na)。(4)φ(A)＝eq\f(a－mx,a＋b＋（p＋q－m－n）x)×100%。(5)eq\f(p（平）,p（始）)＝eq\f(a＋b＋（p＋q－m－n）x,a＋b)?！緦W問網絡回顧】1.250℃和1.01×105Pa時，2N2O5(g)=4NO2(g)＋O2(g)ΔH＝＋56.76kJ/mol能自發進行，其自發進行的緣由是()A.是吸熱反應 B.是放熱反應C.是熵削減的反應 D.熵增效應大于能量效應解析反應能自發進行，則有ΔH－TΔS＜0，因ΔH＞0，則ΔH＜TΔS，即熵增效應大于能量效應，D項正確。答案D2.反應H2(g)＋I2(g)2HI(g)的平衡常數為K1；反應HI(g)eq\f(1,2)H2(g)＋eq\f(1,2)I2(g)的平衡常數為K2，則K1、K2的關系式為(平衡常數為同溫度下的測定值)()A.K1＝2K2 B.K1＝Keq\o\al(2,2)C.K1＝eq\f(1,Keq\o\al(2,2)) D.K1＝eq\f(1,2)K2解析K1＝c2(HI)/[c(H2)·c(I2)]，K2＝[c(H2)·c(I2)]eq\s\up6(\f(1,2))/c(HI)，K1＝eq\f(1,Keq\o\al(2,2))。答案C3.可逆反應：2SO2＋O22SO3達到平衡狀態時，保持恒溫恒容向容器中加入肯定量的O2。下列說法正確的是(K為平衡常數，Qc為濃度商)()A.Qc不變，K變大，O2轉化率增大B.Qc不變，K變大，SO2轉化率減小C.Qc變小，K不變，O2轉化率減小D.Qc增大，K不變，SO2轉化率增大解析當可逆反應2SO2＋O22SO3達到平衡狀態時，保持恒溫恒容向容器中加入肯定量的O2，平衡向右進行，但O2轉化率減小，濃度商Qc變小，K不變。答案C4.在容積為1.00L的容器中，通入肯定量的N2O4，發生反應N2O4(g)2NO2(g)，隨溫度上升，混合氣體的顏色變深?；卮鹣铝袉栴}：(1)反應的ΔH________0(填“大于”或“小于”)；100℃時，體系中各物質濃度隨時間變更如上圖所示。反應的平衡常數K1為________。(2)100℃時達平衡后，變更反應溫度為T，c(N2O4)以0.0020mol·L－1·s－1的平均速率降低，經10s又達到平衡。①T________100℃(填“大于”或“小于”)，推斷理由是_____________________________________________________________________。②列式計算溫度T時反應的平衡常數K2___________________________________________________________________。解析(1)升溫，顏色變深，NO2增多，即平衡右移，所以正反應吸熱，即ΔH＞0。由題中圖像可知平衡時NO2和N2O4的濃度，將數據代入平衡常數表達式計算即可。(2)①由題意可知，變更溫度使N2O4的濃度降低，即平衡正向移動，則應是上升溫度，T大于100℃；②依據速率和時間，求出削減的N2O4的濃度為0.020mol·L－1，則平衡時N2O4的濃度為0.020mol·L－1，NO2的濃度為0.160mol·L－1，由平衡常數表達式可得K2的值。答案(1)大于0.36(2)①大于正反應吸熱，反應向吸熱方向進行，故溫度上升②平衡時，c(NO2)＝0.0020mol·L－1·s－1×10s×2＋0.120mol·L－1＝0.160mol·L－1c(N2O4)＝0.040mol·L－1－0.0020mol·L－1·s－1×10s＝0.020mol·L－1K2＝eq\f(（0.160）2,0.020)＝1.28一、選擇題1.肯定條件下，下列反應不行能自發進行的是()A.2O3(g)=3O2(g)ΔH＜0B.CaCO3(s)=CaO(s)＋CO2(g)ΔH＞0C.N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)ΔH＜0D.2CO(g)=2C(s)＋O2(g)ΔH＞0解析依據ΔG＝ΔH－TΔS，A項，反應屬于熵增，即ΔS＞0，ΔH＜0，ΔG＜0，B項，反應能夠自發進行，A項錯誤；B項，反應是熵增，即ΔS＞0，因為ΔH＞0，高溫時能自發進行，B項錯誤；C項，反應是熵減，即ΔS＜0，因此ΔH<0，低溫時能自發進行，C項錯誤；D項，反應是熵減，即ΔS＜0，因為ΔH＞0，因此任何條件下，都不能自發進行，D項正確。答案D2.下列關于平衡常數的說法正確的是()A.在平衡常數表達式中，反應物濃度用起始濃度，生成物濃度用平衡濃度B.在任何條件下，化學平衡常數都是一個恒定值C.平衡常數的大小與溫度、濃度、壓強、催化劑等無關D.從平衡常數的大小可以推斷一個反應進行的程度解析在平衡常數表達式中，反應物及生成物濃度均為達到化學平衡時的濃度；在溫度肯定時，對一個確定化學計量數的可逆反應，化學平衡常數是一個恒定值，其大小只與溫度有關，與其他外界條件無關，平衡常數的大小反映了化學反應可能進行的程度。答案D3.1000K時，反應C(s)＋2H2(g)CH4(g)的K＝8.28×107，當各氣體物質的量濃度分別為H20.7mol·L－1、CH40.2mol·L－1時，上述平衡()A.向正反應方向移動 B.向逆反應方向移動C.達到平衡 D.無法推斷移動方向解析當各氣體物質的量濃度分別為H20.7mol·L－1、CH40.2mol·L－1時Qc＝eq\f(c（CH4）,c2（H2）)＝eq\f(0.2,（0.7）2)≈0.4、K＝8.28×107；K>Qc向正反應方向移動，A項正確。答案A4.放熱反應CO(g)＋H2O(g)CO2(g)＋H2(g)在溫度t1時達到平衡，c1(CO)＝c1(H2O)＝1.0mol·L－1，其平衡常數為K1。上升反應體系的溫度至t2時，反應物的平衡濃度分別為c2(CO)和c2(H2O)，平衡常數為K2，則()A.K2和K1的單位均為mol·L－1B.K2>K1C.c2(CO)＝c2(H2O)D.c1(CO)>c2(CO)解析溫度上升平衡向逆反應方向移動，平衡常數為K2<K1，單位為1，c1(CO)<c2(CO)，C正確。答案C5.某溫度下，在一個2L的密閉容器中，加入4molA和2molB，發生反應：3A(g)＋2B(g)4C(s)＋2D(g)，反應一段時間后達到平衡狀態，測得生成1.6molC。下列說法正確的是()A.該反應的化學平衡常數K＝eq\f(c4（C）·c2（D）,c3（A）·c2（B）)B.B的平衡轉化率是40%C.增大壓強，化學平衡常數增大D.增加B的量，B的平衡轉化率增大解析化學平衡常數的表達式中不能出現固體或純液體，而物質C是固體，A錯誤；依據化學方程式可知，平衡時B削減的物質的量是1.6mol×0.5＝0.8mol，故B的平衡轉化率為40%，B正確；化學平衡常數只與溫度有關，增大壓強時化學平衡常數不變，C錯誤；增加B的量，平衡向正反應方向移動，A的轉化率增大，而B的轉化率減小，D錯誤。答案B6.已知：2CrOeq\o\al(2－,4)＋2H＋Cr2Oeq\o\al(2－,7)＋H2O。25℃時，調整初始濃度為1.0mol·L－1的Na2CrO4溶液的pH，測定平衡時溶液中c(Cr2Oeq\o\al(2－,7))和c(H＋)，獲得如圖所示的曲線。下列說法不正確的是()A.平衡時，pH越小，c(Cr2Oeq\o\al(2－,7))越大B.A點CrOeq\o\al(2－,4)的平衡轉化率為50%C.A點CrOeq\o\al(2－,4)轉化為Cr2Oeq\o\al(2－,7)反應的平衡常數K＝1014D.平衡時，若溶液中c(Cr2Oeq\o\al(2－,7))＝c(CrOeq\o\al(2－,4))，則c(H＋)>2.0×10－7mol·L－1解析平衡時，pH越小，氫離子濃度越大，越有利于平衡向正反應方向進行，c(Cr2Oeq\o\al(2－,7))越大，A項正確；A點c(Cr2Oeq\o\al(2－,7))＝0.25mol/L，消耗鉻酸鈉的濃度是0.5mol/L，所以CrOeq\o\al(2－,4)的平衡轉化率為50%，B項正確；A點c(Cr2Oeq\o\al(2－,7))＝0.25mol/L，c(CrOeq\o\al(2－,4))＝0.5mol/L，所以CrOeq\o\al(2－,4)轉化為Cr2Oeq\o\al(2－,7)反應的平衡常數K＝eq\f(0.25,0.52×（10－7）2)＝1014，C項正確；平衡時，若溶液中c(Cr2Oeq\o\al(2－,7))＝c(CrOeq\o\al(2－,4))，依據原子守恒可知c(Cr2Oeq\o\al(2－,7))＝c(CrOeq\o\al(2－,4))＝eq\f(1,3)mol·L－1，所以依據圖像可知c(H＋)＜2.0×10－7mol·L－1，D項錯誤。答案D7.在某恒溫密閉容器中，投入肯定量的A發生可逆反應：A(s)B(g)＋C(g)ΔH＝－QkJ/mol(Q>0)。一段時間后反應達到平衡，然后縮小容器體積，重新達到平衡。下列分析不正確的是()A.兩次平衡時，C(g)的濃度相等B.平衡時，單位時間內n生成(B)∶n消耗(C)＝1∶1C.若再向平衡體系中加入少量A，平衡不移動D.若起先時向容器中加入1molB和1molC，則達到平衡時汲取QkJ熱量解析平衡常數K＝c(B)·c(C)，只與溫度有關，則縮小容器體積，K保持不變，因c(B)、c(C)同等倍數變更，為使K保持不變，只有c(B)、c(C)濃度均不變更，即與原平衡濃度相等，A項正確；依據平衡時v(正)＝v(逆)可知，平衡時，單位時間內n生成(B)∶n消耗(C)＝1∶1，B項正確；因A是固體，再向平衡體系中加入少量A，平衡不移動，C項正確；由于反應是可逆反應，因此達到平衡時汲取熱量小于Q，D項錯誤。答案D8.在25℃時，密閉容器中X、Y、Z三種氣體的起始濃度和平衡濃度如下表，下列說法錯誤的是()物質XYZ起始濃度/(mol·L－1)0.10.20平衡濃度/(mol·L－1)0.050.050.1A.反應達到平衡時，X的轉化率為50%B.反應可表示為X＋3Y2Z，平衡常數為1600C.其他條件不變時，增大壓強可使平衡常數增大D.變更溫度可以變更該反應的平衡常數解析達到平衡消耗X的物質的量濃度為(0.1－0.05)mol·L－1＝0.05mol·L－1，因此轉化率為0.05/0.1×100%＝50%，A項正確；依據化學反應速率之比等于化學計量數之比，因此三種組分的系數之比為：(0.1－0.05)∶(0.2－0.05)∶0.1＝1∶3∶2，因此反應方程式為：X＋3Y2Z，依據化學平衡常數的表達式，K＝0.12/(0.05×0.053)＝1600，B項正確；化學平衡常數只受溫度的影響，與濃度、壓強無關，C項錯誤、D項正確。答案C9.肯定條件下，利用CO2合成CH3OH的反應如下：CO2(g)＋3H2(g)CH3OH(g)＋H2O(g)ΔH1，探討發覺，反應過程中會有副反應：CO2(g)＋H2(g)CO(g)＋H2O(g)ΔH2，溫度對CH3OH、CO的產率影響如圖所示。下列說法中，不正確的是()A.ΔH1<0，ΔH2>0B.增大壓強有利于加快合成反應的速率C.生產過程中，溫度越高越有利于提高CH3OH的產率D.合成CH3OH反應的平衡常數表達式是K＝eq\f(c（H2O）·c（CH3OH）,c（CO2）·c3（H2）)解析依據圖示上升溫度CH3OH的產率降低，反應CO2(g)＋3H2(g)CH3OH(g)＋H2O(g)向逆反應方向移動，ΔH1<0，上升溫度CO的產率增大，反應CO2(g)＋H2(g)CO(g)＋H2O(g)向正反應方向移動，ΔH2>0，A項正確；反應有氣體參與，增大壓強有利于加快合成反應的速率，B項正確；由圖像可見，溫度越高CH3OH的產率越低，C項錯誤；依據化學平衡常數的概念，合成CH3OH反應的平衡常數表達式是K＝eq\f(c（CH3OH）·c（H2O）,c（CO2）·c3（H2）)，D項正確。答案C10.某溫度下2L密閉容器中3種氣體起始狀態和平衡狀態時的物質的量(n)如表所示，下列說法正確的是()XYWn(起始狀態)/mol210n(平衡狀態)/mol10.51.5A.該溫度下，此反應的平衡常數表達式是K＝eq\f(c2（X）·c（Y）,c3（W）)B.其他條件不變，上升溫度，若W的體積分數減小，則此反應ΔH<0C.其他條件不變，運用催化劑，正、逆反應速率和平衡常數均增大，平衡不移動D.其他條件不變，當密閉容器中混合氣體密度不變時，表明反應已達到平衡解析由表知，X、Y是反應物，W是生成物，且Δn(X)∶Δn(Y)∶Δn(W)＝2∶1∶3，化學方程式為2X＋Y3W，反應的平衡常數表達式是K＝eq\f(c3（W）,c2（X）·c（Y）)，A項錯誤；上升溫度，若W的體積分數減小，說明平衡向逆反應方向移動，則此反應的ΔH<0，B項正確；運用催化劑，平衡常數不變，C項錯誤；混合氣體密度始終不變，因此混合氣體密度不變，不能說明反應已達到平衡，D項錯誤。答案B二、填空題11.隨著科學技術的發展和環保要求的不斷提高，CO2的捕集利用技術成為探討的重點。完成下列填空：(1)目前國際空間站處理CO2的一個重要方法是將CO2還原，所涉及的反應方程式為CO2(g)＋4H2(g)eq\o(=,\s\up7(Ru))CH4(g)＋2H2O(g)已知H2的體積分數隨溫度的上升而增加。若溫度從300℃升至400℃，重新達到平衡，推斷下列表格中各物理量的變更。(選填“增大”“減小”或“不變”)v正v逆平衡常數K轉化率α(2)相同溫度時，上述反應在不同起始濃度下分別達到平衡，各物質的平衡濃度如下表：c(CO2)/(mol·L－1)c(H2)/(mol·L－1)c(CH4)/(mol·L－1)c(H2O)/(mol·L－1)平衡Ⅰabcd平衡Ⅱmnxya、b、c、d與m、n、x、y之間的關系式為________。解析(1)H2的體積分數隨溫度的上升而增加，這說明上升溫度平衡向逆反應方向移動，即正反應是放熱反應。上升溫度，正、逆反應速率均增大，平衡向逆反應方向移動，平衡常數減小，反應物的轉化率減小。(2)相同溫度時平衡常數不變，則a、b、c、d與m、n、x、y之間的關系式為eq\f(cd2,ab4)＝eq\f(xy2,mn4)。答案(1)v正v逆平衡常數K轉化率α增大增大減小減小(2)eq\f(cd2,ab4)＝eq\f(xy2,mn4)12.對于可逆反應CO＋H2O(g)CO2＋H2，回答下列問題：(1)830K時，若起始時c(CO)＝2mol·L－1，c(H2O)＝3mol·L－1，平衡時CO的轉化率為60%，水蒸氣的轉化率為________；平衡常數K的值為________。(2)830K，若只將起始時c(H2O)改為6mol·L－1，則水蒸氣的轉化率為________。(3)若830K時，起始濃度c(CO)＝amol·L－1，c(H2O)＝bmol·L－1，H2的平衡濃度c(H2)＝cmol·L－1，則：①a、b、c之間的關系式是________；②當a＝b時，a＝________c。解析在以下計算中，各濃度單位均為mol·L－1。eq\a\vs4\ac\hs10\co8(（1）,CO,＋,H2O（g）,,CO2,＋,H2,起始濃度,2,,3,,0,,0,轉化濃度,1.2,,1.2,,1.2,,1.2,平衡濃度,0.8,,1.8,,1.2,,1.2)K＝eq\f(1.2×1.2,0.8×1.8)＝1，α(H2O)＝eq\f(1.2,3)×100%＝40%。(2)設CO的轉化濃度為xeq\a\vs4\ac\hs10\co8(,CO,＋,H2O（g）,,CO2,＋,H2,起始濃度,2,,6,,0,,0,轉化濃度,x,,x,,x,,x,平衡濃度,2－x,,6－x,,x,,x)K＝eq\f(x2,（2－x）（6－x）)＝1，解得x＝1.5mol·L－1，則α(H2O)＝eq\f(1.5,6)×100%＝25%。eq\a\vs4\ac\hs10\co8(（3）,CO,＋,H2O（g）,,CO2,＋,H2,起始濃度,a,,b,,0,,0,轉化濃度,c,,c,,c,,c,平衡濃度,a－c,,b－c,,c,,c)eq\f(c2,（a－c）（b－c）)＝1，化簡得c＝eq\f(ab,a＋b)，當a＝b時，a＝2c。答案(1)40%1(2)25%(3)①c＝eq\f(ab,a＋b)②213.甲醇是重要的有機化工原料，目前世界甲醇年產量超過2.1×107噸，在能源驚慌的今日，甲醇的需求也在增大。甲醇的合成方法是：(ⅰ)CO(g)＋2H2(g)CH3OH(g)ΔH＝－90.1kJ·mol－1另外：(ⅱ)2CO(g)＋O2(g)=2CO2(g)ΔH＝－566.0kJ·mol－1(ⅲ)2H2(g)＋O2(g)=2H2O(l)ΔH＝－572.0kJ·mol－1若混合氣體中有二氧化碳存在時，還發生下列反應：(ⅳ)CO2(g)＋H2(g)CO(g)＋H2O(g)ΔH＝＋41.1kJ·mol－1回答下列問題：(1)甲醇的燃燒熱為________________kJ·mol－1。(2)在堿性條件下利用一氯甲烷(CH3Cl)水解也可制備少量的甲醇，該反應的化學方程式為______________________________________________________________。(3)若反應在密閉恒容絕熱容器中進行，反應(ⅳ)對合成甲醇反應中CO的轉化率的影響是_________________________________________________________。a.增大 B.減小c.無影響 D.無法推斷(4)在恒溫恒容的密閉容器中發生反應(ⅰ)，各物質的濃度如下表：濃度/mol·L－1時間/minc(CO)c(H2)c(CH3OH)00.81.6020.6x0.240.30.60.560.30.60.5①x＝____________________。②前2min內H2的平均反應速率為v(H2)＝____________________。該溫度下，反應(ⅰ)的平衡常數K＝____________________。③反應進行到第2min時，變更了反應條件，變更的這個條件可能是________(填序號)。a.運用催化劑b.降低溫度c.增加H2的濃度(5)下圖是溫度、壓強與反應(ⅰ)中CO轉化率的關系：①由圖像可知，較低溫度時，CO轉化率對________(選填“溫度”或“壓強”)敏感。②由圖像可知，溫度越低，壓強越大，CO轉化率越高，但實際生產往往采納300～400℃和10MPa的條件，其緣由是____________________________________________________________________。解析(1)利用蓋斯定律，熱化學方程式(ⅲ)－(ⅰ)＋eq\f(1,2)(ⅱ)，得新的熱化學方程式為CH3OH(g)＋eq\f(3,2)O2(g)=CO2(g)＋2H2O(l)ΔH＝－764.9kJ·mol－1。(2)依據提示知CH3Cl中的Cl原子被羥基取代生成CH3OH。(3)反應(ⅳ)消耗反應(ⅰ)的另外一種反應物氫氣，而且生成反應(ⅰ)的反應物CO，使反應(ⅰ)的CO轉化率降低；但反應(ⅳ)為吸熱反應，使體系溫度降低，反應(ⅰ)正向移動，使反應(ⅰ)中CO的轉化率提高，兩個緣由孰輕孰重不得而知，故無法推斷反應(ⅳ)對反應(ⅰ)中CO轉化率的影響。eq\a\vs4\ac\hs10\co5(（4）①,CO（g）＋,2H2（g）,,CH3OH（g）,態,0.8mol·L－1,1.6mol·L－1,,0,2min內轉化,0.2mol·L－1,0.4mol·L－1,,0.2mol·L－1,2min,0.6mol·L－1,1.2mol·L－1,,0.2mol·L－1)②v(H2)＝0.4mol·L－1/2min＝0.2mol·L－1·min－1。平衡常數K＝0.5/(0.62×0.3)L2·mol－2＝4.6L2·mol－2。③2min到4min的反應速率大于0到2min的反應速率，而降低溫度，反應速率降低，b項錯誤；由表格中的數據可知c項不行能；a項運用催化劑是可以的。(5)①由圖像可知，不管壓強多大，只要溫度較低，則轉化率均較高，故轉化率對溫度較敏感。②溫度較低，反應速率慢，不利于甲醇的生成；壓強太大對設備要求高，成本高。答案(1)764.9(2)CH3Cl＋NaOH→CH3OH＋NaCl[或CH3Cl＋H2Oeq\o(→,\s\up7(NaOH（aq）))CH3OH＋