高三第一轮化学复习必修选化学反应进行的方向和化学平衡状态

高三第一轮化学（必修2+选修4）复习 第二讲 化学反应进行的方向和化学平衡状态
【2013考纲解读】
1.了解化学反应的方向与化学反应的焓变与熵变之间的关系。

能够利用化学反应的焓变和熵变判断化学反应的方向。

2、了解化学反应的可逆性。

3、了解化学平衡建立的过程。

理解化学平衡常数的含义，能够利用化学平衡常数进行简单的计算。

【知识梳理】 一、化学反应的方向
1．自发反应
在一定条件下____________就能自发进行的反应称为自发反应。

2．特点
(1)体系趋向于从________状态转变为________状态(体系对外部________或________热量)。

(2)在密闭条件下，体系有从________转变为________的倾向性(无序体系更加稳定)。

1．“放热过程都可以自发进行，但吸热过程都不能自发进行。

”这句话对吗？应如何理解？ 3．判断化学反应方向的依据 (1)焓变与反应方向
研究表明，对于化学反应而言，绝大多数__________都能自发进行，且反应放出的热量________，体系能量________得也________，反应越________。

可见，____________是制约化学反应能否自发进行的因素之一。

(2)熵变与反应方向
①研究表明，除了热效应外，决定化学反应能否自发进行的另一个因素是体系的__________。

大多数自发反应有趋向于体系____________增大的倾向。

②熵和熵变的含义 a ．熵的含义
熵是衡量一个体系__________的物理量。

用符号________表示。

同一条件下，不同物质有不同的熵值，同一物质在不同状态下熵值也不同，一般规律是S (g)>S (l)>S (s)。

b ．熵变的含义
熵变是反应前后体系____________，用________表示，化学反应的ΔS 越大，越有利于反应____________。

(3)综合判断反应方向的依据
①ΔH －T ΔS <0，反应________________________________________________________。

②ΔH －T ΔS ＝0，反应_______________________________________________________。

③ΔH －T ΔS >0，反应________________________________________________________。

2．能自发进行的反应一定能实际发生吗？ 3．判断下列说法是否正确。

(1)在温度、压力一定的条件下，焓因素和熵因素共同决定一个化学反应的方向 ( ) (2)温度、压力一定时，放热、熵增加的反应一定能自发进行 ( ) (3)反应焓变是决定反应能否自发进行的唯一因素 ( ) (4)固体的溶解过程只与焓变有关
( ) 4．分析下列反应在任何温度下均能自发进行的是
( )
A ．2N 2(g)＋O 2(g)===2N 2O(g) ΔH ＝＋163 kJ·mol －
1
B ．Ag(s)＋12
Cl 2(g)===AgCl(s) ΔH ＝－127 kJ·mol －
1
C ．HgO(s)===Hg(l)＋12
O 2(g) ΔH ＝＋91 kJ·mol －
1
D ．H 2O 2(l)===12
O 2(g)＋H 2O(l) ΔH ＝－98 kJ·mol －
1
焓判据和熵判据能作为反应自发进行的一般判据，而由能量判据和熵判据组成的复合判据才是反应是否自发进行的根本判据：反应是否自发与温度有关，一般低温时焓变影响为主；高温时熵变影响为主。

1．下列说法或解释不正确的是
( )
A ．(2010·北京理综，10B)“NO 2球”浸泡在冷水中，颜色变浅是因为发生：
2NO 2(g)
N 2O 4(g) ΔH <0
B ．(2010·江苏，8B)常温下，反应C(s)＋CO 2(g)===2CO(g)不能自发进行，则该反应的ΔH >0
C ．(2010·江苏，8C)一定条件下，使用催化剂能加快反应速率并提高反应物的平衡转化率
D ．对于反应N 2H 4(l)===N 2(g)＋2H 2(g) ΔH ＝－50.6 kJ·mol －
1，它在任何温度下都是自发的
2．下列说法错误的是 ( )
A ．NH 4NO 3溶于水是自发过程
B ．同一种物质气态时熵值最大，液态时次之，而固态时最小
C ．借助于外力能自发进行的过程，其体系的能量趋向于从高能状态转变为低能状态
D ．由能量判据(以焓变为基础)和熵判据组合而成的复合判据，更适合于所有的过程
二、化学平衡状态
1．可逆反应的理解
2．化学平衡状态——化学反应的限度
(1)概念：一定条件下的可逆反应中，正反应速率与逆反应速率，反应体系中所有反应物和生成物的保持不变的状态。

(2)建立过程
以可逆反应N2＋3H2
2NH3为例：
①反应刚开始时，反应物浓度，正反应速率；生成物浓度为，逆反应速率为。

②反应进行中，反应物浓度逐渐，正反应速率逐渐，生成物浓度逐渐，逆反应速率逐渐。

③达到平衡时，正反应速率与逆反应速率________ ，此时反应物、生成物的浓度均保持________(如图)。

(3)平衡状态的特征
[深度思考]
1．反应2H2O电解
点燃
2H2↑＋O2↑是否为可逆反应？
2．向含有2 mol的SO2的容器中通入过量氧气发生2SO2＋O 2催化剂
加热
2SO3，充分反应后生成SO3的物质的量______2 mol(填“<”、“>”或“＝”，下同)，SO2的物质的量______0 mol，转化率________100%。

(４)化学平衡状态的判定
题组一极端假设法解化学平衡状态题的应用
1．一定条件下，对于可逆反应X(g)＋3Y(g)2Z(g)，若X、Y、Z的起始浓度分别为c1、c2、c3(均不为零)，达到平衡时，X、Y、Z的浓度分别为0.1 mol·L－1、0.3
mol·L－1、0.08 mol·L－1，则下列判断正确的是()
A．c1∶c2＝3∶1
B．平衡时，Y和Z的生成速率之比为2∶3
C．X、Y的转化率不相等
D．c1的取值范围为0 mol·L－1<c1<0.14 mol·L－1
2．在密闭容器中进行反应：X2(g)＋Y2(g)2Z(g)，已知X2、Y2、Z的起始浓度分别为0.1 mol·L －1、0.3 mol·L－1、0.2 mol·L－1，在一定条件下，当反应达到平衡时，各物质的浓度有可能是
()
A．Z为0.3 mol·L－1B．Y2为0.4 mol·L－1
C．X2为0.2 mol·L－1D．Z为0.4 mol·L－1
题组二化学平衡状态标志的判断
3．可逆反应：2NO2(g)2NO(g)＋O2(g)在体积固定的密闭容器中进行，达到平衡状态的标志
(
)
①单位时间内生成n mol O2的同时生成2n mol NO2
②单位时间内生成n mol O2的同时生成2n mol NO
③用NO2、NO、O2表示的反应速率的比为2∶2∶1的状态
④混合气体的颜色不再改变的状态⑤混合气体的密度不再改变的状态⑥混合气体的压
强不再改变的状态
⑦混合气体的平均相对分子质量不再改变的状态
A．①④⑥⑦B．②③⑤⑦
C．①③④⑤D．全部
4．下列说法可以证明H2(g)＋I2(g)2HI(g)已达平衡状态的是____________(填序号)。

①单位时间内生成n mol H2的同时，生成n mol HI②一个H—H 键断裂的同时有
两个H—I键断裂③百分含量w(HI)＝w(I2)④反应速率v(H2)＝v(I2)＝
1
2
v(HI)
⑤c(HI)∶c(H2)∶c(I2)＝2∶1∶1⑥温度和体积一定时，某一生成物浓度不再变化
⑦温度和体积一定时，容器内压强不再变化⑧条件一定，混合气体的平均相对分
子质量不再变化⑨温度和体积一定时，混合气体颜色不再变化⑩温度和压强一
定时，混合气体的密度不再变化
5．一定温度下在一容积不变的密闭容器中发生可逆反应2X(g)Y(g)＋Z(s)，以下不能说明该反应达到化学平衡状态的是()
A．混合气体的密度不再变化
B．反应容器中Y的质量分数不变
C．X的分解速率与Y的消耗速率相等
D．单位时间内生成1 mol Y的同时生成2 mol X
6．在一恒温、恒容的密闭容器中发生反应A(s)＋2B(g)C(g)＋D(g)，当下列物理量不再变化时，能够表明该反应已达平衡状态的是()
A．混合气体的压强
B．混合气体的平均相对分子质量
C．A的物质的量浓度
D．气体的总物质的量
7．在一定温度下的某容积可变的密闭容器中，建立下列化学平衡：C(s)＋H2O(g)CO(g)＋H2(g)不能确定上述可逆反应在一定条件下已达到化学平衡状态的是()
A．体系的压强不再发生变化
B．v正(CO)＝v逆(H2O)
C．生成n mol CO的同时生成n mol H2
D．1 mol H—H键断裂的同时断裂2 mol H—O键
8．(2012·山东理综，29改编)已知N2O4(g)2NO2(g)ΔH>0，现将1 mol N2O4充入一恒压密闭容器中，下列示意图正确且能说明反应达到平衡状态的是________。

三、化学平衡常数
1.定义：在一定温度下，可逆反应达到平衡时，生成物与反应物的比是一个常数，这个常数叫做该反应的化学平衡常数，简称平衡常数，用符号表示。

2.表达式：mA(g)+nB(g)pC(g)+qD(g)的平衡常数K= 。

一般当K＞105时，该反应进行得。

4.注意：
⑴K只受______影响，_____不变，K值不变。

⑵反应物或生成物中有固体和液态水存在时，由于其浓度可看做“常数”而不代入公式。

写出下列反应的平衡常数的表达式：
①2HI(g)H2(g)+I2(g) K= ②PCl5(g)PCl3(g)+Cl2(g) K=
③CaCO3(s)CaO(s)+CO2(g) K=_______ ④Fe3O4(s)+4H22O(g)K= _______
⑶化学平衡常数表达式与化学方程式的书写方式有关。

例如：N2(g)+3H2(g)2NH3(g) K1=__________________；
1/2N2(g)+3/2H2(g)NH3(g) K2= ；
2NH3(g)N2(g)+3H2(g) K3= 。

可得到K1和K2的关系式：；K1和K3的关系式：。

结论：化学平衡常数是指某一具体反应的平衡常数。

若反应方向改变，则平衡常数。

若方程式中各物质的化学计量数等倍扩大或缩小，尽管是同一反应，平衡常数也会____,但意义不变。

5.应用：
⑴推断反应进行的程度。

K值越大，反应进行的程度。

K值越小，反应进行的程度。

⑵判断可逆反应是否达到化学平衡状态。

对于可逆反应：m A(g)＋n B(g)p C(g)＋q D(g)在一定温度下的任意时刻，反应物与生成物的浓度有如下关系：Q c＝
c p(C)·c q(D)
c m(A)·c n(B)，Q c叫做该反应的浓度商。

Q c＜K ，反应向进行，V正___V逆；
Q c＝K ，反应处于，V正___V逆；
Q c＞K ，反应向进行，V正___V逆。

⑶可判断反应的热效应：
若升高温度，Ｋ值增大，则正反应为反应；
若升高温度，Ｋ值减小，则正反应为反应。

6.平衡常数的计算：
利用化学平衡常数可进行有关物质的浓度、转化率的计算和反应进行方向的判断。

(1)一般思路
①写出有关化学平衡的方程式。

②确定各物质的起始浓度（物质的量）、转化浓度（物质的量）、平衡浓度（物质的量）。

③根据已知条件建立等式关系进行解答。

(2)计算方法
如m A(g)＋n C(g)＋q D(g)，令A、B起始物质的量浓度分别为a mol/L、b mol/L，达到平衡后消耗A的物质的量浓度为mx mol/L。

m A(g)＋n C(g)＋q D(g)
起始(mol/L) a b0 0
变化(mol/L) mx nx px qx
平衡(mol/L) a－mx b－nx px qx ①K＝(px)p·(qx)q
(a－mx)m·(b－nx)n ②α(A)＝
mx
a×100%
例题：一定温度下，将0.1molSO2和0.06molO2注入体积为2L的密闭容器中，当达平衡状态时，测得容器中有0.08mol的2SO3。

求在该温度下：（1）此反应的平衡常数。

(2)求SO2和O2的转化率。

[高考真题]2013高考（新课标）
在1.0 L密闭容器中放入0.10molA(g)，在一定温度进行如下反应应:
A(g)B(g)＋C(g) △H=+85.1kJ·mol－1
反应时间(t)与容器内气体总压强(p)的数据见下表：
回答下列问题:
(1)欲提高A的平衡转化率，应采取的措施为。

(2)由总压强P和起始压强P0计算反应物A的转化率α(A)的表达式为。

平衡时A的转化率为_ ，列式并计算反应的平衡常数K 。

(3)①由总压强p和起始压强p0表示反应体系的总物质的量n总和反应物A的物质的量n（A），n总=
mol，n（A）= mol。

分析该反应中反应反应物的浓度c（A）变化与时间间隔（△t）的规律，得出的结论是，
由此规律推出反应在12h时反应物的浓度c（A）为mol·L-1。