【步步高】高考化学大一轮复习 专题七 第2讲 化学反应的方向和限度(含解析)

第2讲化学反应的方向和限度
[考纲要求] 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。

2.能够利用化学反应的焓变和熵变判断化学反应的方向。

3.了解可逆反应的定义。

4.理解化学平衡的定义。

5.理解化学平衡常数的定义。

考点一化学反应进行的方向
1．自发过程
(1)含义
在一定条件下，不需要借助外力作用就能自动进行的过程。

(2)特点
①体系趋向于从高能状态转变为低能状态(体系对外部做功或释放热量)。

②在密闭条件下，体系有从有序转变为无序的倾向性(无序体系更加稳定)。

2．自发反应
在一定条件下无需外界帮助就能自发进行的反应称为自发反应。

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，绝大多数放热反应都能自发进行，且反应放出的热量越多，体系能量降低得也越多，反应越完全。

可见，反应的焓变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混乱度。

大多数自发反应有趋向于体系混乱度增大的倾向。

②熵和熵变的含义
a．熵的含义
熵是衡量一个体系混乱度的物理量。

用符号S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熵的变化，用ΔS表示，化学反应的ΔS越大，越有利于反应自发进行。

(3)综合判断反应方向的依据
①ΔH－TΔS<0，反应能自发进行。

②ΔH－TΔS＝0，反应达到平衡状态。

③ΔH－TΔS>0，反应不能自发进行。

深度思考
1．能自发进行的反应一定能实际发生吗？
答案不一定，化学反应方向的判据指出的仅仅是在一定条件下化学反应自发进行的趋势，并不能说明在该条件下反应一定能实际发生，还要考虑化学反应的快慢问题。

2．判断正误，正确的划“√”，错误的划“×”
(1)放热过程有自发进行的倾向性，但并不一定能自发进行，吸热过程没有自发进行的倾
向性，但在一定条件下也可自发进行()
(2)反应能否自发进行需综合考虑焓变和熵变对反应的影响()
答案(1)√(2)√
题组一焓变与自发反应
1．实验证明，多数能自发进行的反应都是放热反应。

对此说法的理解正确的是() A．所有的放热反应都是自发进行的
B．所有的自发反应都是放热的
C．焓变是影响反应是否具有自发性的一种重要因素
D．焓变是决定反应是否具有自发性的唯一判据
答案 C
题组二熵变与自发反应
2．下列过程属于熵增加的是() A．一定条件下，水由气态变成液态
B．高温高压条件下使石墨转变成金刚石
C．4NO2(g)＋O2(g)===2N2O5 (g)
D．固态碘升华
答案 D
3．下列反应中，熵显著增加的反应是() A．CO(g)＋2H2(g)===CH3OH(g)
B．CaCO3＋2HCl===CaCl2＋H2O＋CO2↑
C．C(s)＋O2(g)===CO2(g)
D．2Hg(l)＋O2(g)===2HgO(s)
答案 B
解析反应中若生成气体或气体的量增加，都会使混乱度增大，熵增加。

题组三复合判据的应用
4．已知：(NH4)2CO3(s)===NH4HCO3(s)＋NH3(g)ΔH＝74.9 kJ·mol－1。

下列说法中正确的是
() A．该反应中熵变小于0，焓变大于0
B．该反应是吸热反应，因此一定不能自发进行
C．碳酸盐分解反应中熵增加，因此任何条件下所有碳酸盐分解一定自发进行
D．判断反应能否自发进行需要根据ΔH与ΔS综合考虑
答案 D
5．灰锡结构松散，不能用于制造器皿，而白锡结构坚固，可以制造器皿，现把白锡制成的器皿放在0 ℃、100 kPa的室内存放，它会不会变成灰锡而不能再继续使用？
已知：在0 ℃、100 kPa条件下白锡转化为灰锡的反应焓变和熵变分别为
ΔH＝－2 180.9 J·mol－1，ΔS＝－6.61 J·mol－1·K－1。

答案会自发变成灰锡，不能再继续使用。

解析ΔH－TΔS＝－2 180.9 J·mol－1×10－3－273 K×(－6.61 J·mol－1·K－1)×10－3≈
－0.38 kJ·mol－1<0，能自发进行。

反思归纳
焓变、熵变和温度对化学反应方向的影响
1．可逆反应
(1)定义
在同一条件下既可以向正反应方向进行，同时又可以向逆反应方向进行的化学反应。

(2)特点
①二同：a.相同条件下；b.正、逆反应同时进行。

②一小：反应物与生成物同时存在；任一组分的转化率都小于(填“大于”或“小
于”)100%。

(3)表示
在方程式中用“ ”表示。

2．化学平衡状态
(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相等，反应体系中所有参加反应的物质的质量或浓度保持不变的状态。

(2)化学平衡的建立
(3)平衡特点
深度思考
1．判断正误，正确的划“√”，错误的划“×” (1)2H 2O 通电
点燃2H 2↑＋O 2↑为可逆反应
( )
(2)二次电池的充、放电为可逆反应
( ) (3)一个可逆反应达到的平衡状态就是这个反应在该条件下所能达到的限度 ( ) (4)化学反应的限度可以通过改变反应条件而改变
( )
答案 (1)× (2)× (3)√ (4)√
2．向含有2 mol 的SO 2的容器中通入过量氧气发生2SO 2(g)＋O 2(g) 催化剂加热2SO 3(g) ΔH ＝－Q kJ·mol －
1(Q ＞0)，充分反应后生成SO 3的物质的量______2 mol(填“<”、“>”或
“＝”，下同)，SO 2的物质的量______0 mol ，转化率______100%，反应放出的热量_______ Q kJ 。

答案 < > < <
题组一 极端假设，界定范围，突破判断
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c 1、c 2、c 3(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
答案 D
解析平衡浓度之比为1∶3，转化浓度亦为1∶3，故c1∶c2＝1∶3，A、C不正确；平衡时Y生成表示逆反应，Z生成表示正反应速率且v Y(生成)∶v Z(生成)应为3∶2，B不正确；由可逆反应的特点可知0<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
答案 A
方法探究
极端假设法确定各物质浓度范围
上述题目2可根据极端假设法判断，假设反应正向或逆向进行到底，求出各物质浓度的最大值和最小值，从而确定它们的浓度范围。

假设反应正向进行到底：X2(g)＋Y2(g) 2Z(g)
起始浓度(mol·L－1) 0.1 0.3 0.2
改变浓度(mol·L－1) 0.1 0.1 0.2
终态浓度(mol·L－1) 0 0.2 0.4
假设反应逆向进行到底：X2(g)＋Y2(g) 2Z(g)
起始浓度(mol·L－1) 0.1 0.3 0.2
改变浓度(mol·L－1) 0.1 0.1 0.2
终态浓度(mol·L－1) 0.2 0.4 0
平衡体系中各物质的浓度范围为X2∈(0,0.2)，Y2∈(0.2,0.4)，Z∈(0,0.4)。

题组二化学平衡状态标志的判断
3．在两个恒容的密闭容器中进行下列两个可逆反应
(甲)2NO2(g) 2NO(g)＋O2(g)
(乙)H2(g)＋I2(g) 2HI(g)
现有下列状态：
①反应物的消耗速率与生成物的生成速率之比等于系数之比
②反应物的消耗速率与生成物的消耗速率之比等于系数之比
③速率之比等于系数之比的状态
④浓度之比等于系数之比的状态
⑤百分含量之比等于系数之比的状态
⑥混合气体的颜色不再改变的状态
⑦混合气体的密度不再改变的状态
⑧混合气体的平均相对分子质量不再改变的状态
⑨体系温度不再改变的状态
⑩压强不再改变的状态
⑪反应物的浓度不再改变的状态
⑫反应物或生成物的百分含量不再改变的状态
其中能表明(甲)达到化学平衡状态的是__________；
能表明(乙)达到化学平衡状态的是__________；
能表明(甲)、(乙)都达到化学平衡状态的是__________。

答案②⑥⑧⑨⑩⑪⑫②⑥⑨⑪⑫②⑥⑨⑪⑫
4．在两个恒温、恒容的密闭容器中进行下列两个可逆反应：(甲)2X(g) Y(g)＋Z(s) (乙)A(s)＋2B(g) C(g)＋D(g)，当下列物理量不再发生变化时
①混合气体的密度
②反应容器中生成物的百分含量
③反应物的消耗速率与生成物的消耗速率之比等于系数之比
④混合气体的压强
⑤混合气体的平均相对分子质量
⑥混合气体的总物质的量
其中能表明(甲)达到化学平衡状态是________；
能表明(乙)达到化学平衡状态是________。

答案①②③④⑤⑥①②③⑤
5．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．体系的体积不再发生变化
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
答案 C
解析不论反应是否达到平衡状态，生成n mol CO的同时都会生成n mol H2。

反思归纳
1．化学平衡状态常用的判断方法
2. 规避“2”个易失分点 (1)注意两审
一审题干条件，是恒温恒容还是恒温恒压；二审反应特点：①全部是气体参与的等体积反应还是非等体积反应；②是有固体参与的等体积反应还是非等体积反应。

(2)不能作为“标志”的四种情况
①反应组分的物质的量之比等于化学方程式中相应物质的化学计量数之比。

②恒温恒容下的体积不变的反应，体系的压强或总物质的量不再随时间而变化，如2HI(g) H 2(g)＋I 2(g)。

③全是气体参加体积不变的反应，体系的平均相对分子质量不再随时间而变化，如2HI(g) H 2(g)＋I 2(g)。

④全是气体参加的反应，恒容条件下体系的密度保持不变。

考点三 化学平衡常数
1．概念
在一定温度下，当一个可逆反应达到化学平衡时，生成物浓度幂之积与反应物浓度幂之积的比值是一个常数，用符号K 表示。

2．表达式
对于反应m A(g)＋n B(g) p C(g)＋q D(g)，
K ＝c p (C )·c q (D )c m (A )·c n (B )(固体和纯液体的浓度视为常数，通常不计入平衡常数表达式中)。

3．意义
(1)K 值越大，反应物的转化率越大，正反应进行的程度越大。

(2)K 只受温度影响，与反应物或生成物的浓度变化无关。

(3)化学平衡常数是指某一具体反应的平衡常数。

深度思考
1．对于N 2＋3H 2 2NH 3 K 1 2NH 3 N 2＋3H 2 K 2
试分别写出平衡常数表达式，并判断其关系____________。

答案 K 1＝c 2(NH 3)c (N 2)·c 3(H 2)
K 2＝c 3(H 2)·c (N 2)
c 2(NH 3)
K 1＝1K 2
2．试写出下面可逆反应的平衡常数表达式： C(s)＋H 2O(g) CO(g)＋H 2(g) K ＝_______________。

答案 K ＝c (CO )·c (H 2)
c (H 2O )
3．化学平衡常数只受温度的影响，温度升高，化学平衡常数是增大还是减小？
答案 温度升高化学平衡常数的变化要视反应而定，若正反应是吸热反应，则温度升高K 值增大，反之则减小。

4．对于一个可逆反应，化学计量数扩大或缩小，化学平衡常数表达式是否改变？是什么关系？转化率是否相同？试举例说明。

答案 对于一个可逆反应，化学计量数不一样，化学平衡常数表达式也就不一样，但对应物质的转化率相同。

例如：
(1)a A(g)＋b B(g) c C(g) K 1＝c c (C )
c a (A )·c b (B )
(2)na A(g)＋nb B(g) nc C(g) K 2＝c nc (C )c na (A )·c nb
(B )
＝K n
1或K 1＝n K 2 无论(1)还是(2)，A 或B 的转化率是相同的。

5．判断正误，正确的划“√”，错误的划“×” (1)平衡常数表达式中，可以是物质的任一浓度
( ) (2)催化剂能改变化学反应速率，也能改变平衡常数 ( ) (3)平衡常数发生变化，化学平衡不一定发生移动 ( ) (4)化学平衡发生移动，平衡常数不一定发生变化
( )
答案 (1)× (2)× (3)× (4)√
题组一 化学平衡常数及其影响因素
1．温度为T ℃时，在体积为10 L 的真空容器中通入1.00 mol 氢气和1.00 mol 碘蒸气，20 min 后，反应达到平衡，此时测得碘蒸气的浓度为0.020 mol·L －
1。

涉及的反应可以用下面的
两个化学方程式表示： ①H 2(g)＋I 2(g) 2HI(g) ②2H 2(g)＋2I 2(g) 4HI(g) 下列说法正确的是
( )
A ．反应速率用HI 表示时，v (HI)＝0.008 mol·L －
1·min －
1
B ．两个化学方程式的意义相同，但其平衡常数表达式不同，不过计算所得数值相同
C ．氢气在两个反应方程式中的转化率不同
D ．第二个反应中，增大压强平衡向生成HI 的方向移动 答案 A
解析 H 2(g)＋I 2(g) 2HI(g) 初始浓度
(mol·L －
1) 0.100 0.100 0
平衡浓度
(mol·L －
1) 0.020 0.020 0.160
转化浓度
(mol·L －
1) 0.080 0.080 0.160
所以，v (HI)＝0.160 mol·L －1
÷20 min ＝0.008 mol·L －1
·min －1
，A 正确；K ①＝c 2(HI )c (H 2)·c (I 2)
＝64，
而K ②＝c 4(HI )c 2(H 2)·c 2
(I 2)＝K 2①＝642
＝4 096，故选项B 错；两个化学方程式表示的是一个反应，反应达到平衡时，氢气的浓度相同，故其转化率相同，C 错；两个反应相同，只是表达形式不同，压强的改变对平衡的移动没有影响，D 错。

2．已知反应①：CO(g)＋CuO(s) CO 2(g)＋Cu(s)和反应②：H 2(g)＋CuO(s) Cu(s)＋H 2O(g)在相同的某温度下的平衡常数分别为K 1和K 2，该温度下反应③：CO(g)＋H 2O(g) CO 2(g)＋H 2(g)的平衡常数为K 。

则下列说法正确的是
( )
A ．反应①的平衡常数K 1＝
c (CO 2)·c (Cu )
c (CO )·c (CuO )
B ．反应③的平衡常数K ＝K 1
K 2
C ．对于反应③，恒容时，温度升高，H 2浓度减小，则该反应的焓变为正值
D ．对于反应③，恒温恒容下，增大压强，H 2浓度一定减小 答案 B
解析 在书写平衡常数表达式时，纯固体不能表示在平衡常数表达式中，A 错误；由于反应③＝反应①－反应②，因此平衡常数K ＝K 1
K 2，B 正确；反应③中，温度升高，H 2浓
度减小，则平衡左移，即逆反应为吸热反应，正反应为放热反应，因此ΔH <0，C 错误；对于反应③，在恒温恒容下，增大压强，如充入惰性气体，则平衡不移动，H 2的浓度不变，D 错误。

题组二 化学平衡常数及其应用
3．在体积为1 L 的密闭容器中，进行如下化学反应：CO 2(g)＋H 2(g) CO(g)＋H 2O(g)，化学平衡常数K 与温度T 的关系如下表：
(1)升高温度，化学平衡向________(填“正反应”或“逆反应”)方向移动。

(2)能判断该反应达到化学平衡状态的依据是________。

A ．c (CO 2)＝c (CO) B ．K 不变
C ．容器中的压强不变
D ．v 正(H 2)＝v 正(CO 2)
E ．c (H 2)保持不变
(3)若某温度下，平衡浓度符合下列关系：c (CO 2)·c (H 2)＝c (CO)·c (H 2O)，此时的温度为__________；在此温度下，若该容器中含有1 mol CO 2、1.2 mol H 2、0.75 mol CO 、1.5 mol H 2O ，则此时反应所处的状态为__________(填“向正反应方向进行中”、“向逆反应方向进行中”或“平衡状态”)。

答案 (1)正反应 (2)E (3)850 ℃ 向正反应方向进行中
解析 (1)由表格数据可得，随着温度升高，平衡常数增大，说明化学平衡向正反应方向移动；(2)A 项，达到平衡时c (CO 2)不一定等于c (CO)，反之相等时也不一定处于平衡状态；B 项，温度不变K 不变，不正确；C 项，此反应不论是否平衡，压强均不改变，故不正确；D 项，v 正(CO 2)与v 正(H 2)表示的反应方向一致，故不能判断是否达到平衡；E 项，达到平衡时，各种反应物、生成物的浓度保持不变。

(3)由c (CO 2)·c (H 2)＝c (CO)·c (H 2O)，则计算出K ＝1.0，即此时温度为850 ℃，此温度下c (CO )·c (H 2O )c (CO 2)·c (H 2)＝0.75×1.51×1.2＝0.94<1.0，
故反应向正反应方向进行中。

反思归纳
借助平衡常数可以判断一个化学反应是否达到化学平衡状态
对于可逆反应a A(g)＋b B(g) c C(g)
＋d D(g)，在一定温度下的任意时刻，反应物与生成物浓度有如下关系：c c (C )·c d (D )
c a (A )·c b (B )＝Q ，称为浓度商。

Q ⎩⎪⎨⎪
⎧
<K 反应向正反应方向进行，v 正>v 逆＝K 反应处于化学平衡状态，v 正＝v 逆>K 反应向逆反应方向进行，v 正<v 逆
考点四 有关化学平衡常数及转化率的计算
1．分析三个量：即起始量、变化量、平衡量。

2．明确三个关系：
(1)对于同一反应物，起始量－变化量＝平衡量。

(2)对于同一生成物，起始量＋变化量＝平衡量。

(3)各转化量之比等于各反应物的化学计量数之比。

3．计算方法：三段式法
化学平衡计算模式：对以下反应：m A(g)＋n B(g) p C(g)＋q D(g)，令A 、B 起始物质的量(mol)分别为a 、b ，达到平衡后，A 的消耗量为mx ，容器容积为V L 。

m A(g) ＋ n B(g) p C(g)＋q D(g) 起始(mol) a b 0 0 变化(mol) mx nx px qx 平衡(mol) a －mx b －nx px qx 则有：(1)K ＝(px V )p ·(qx V
)q (a －mx V )m ·(b －nx V )n
(2)c 平(A)＝a －mx V
(mol·L －
1)。

(3)α(A)平＝mx a ×100%，α(A)∶α(B)＝mx a ∶nx b ＝mb
na 。

(4)φ(A)＝a －mx
a ＋
b ＋(p ＋q －m －n )x ×100%。

(5)p (平)p (始)＝a ＋b ＋(p ＋q －m －n )x a ＋b 。

(6)ρ(混)＝a ·M (A )＋b ·M (B )V (g·L －1)。

(7)M ＝a ·M (A )＋b ·M (B )a ＋b ＋(p ＋q －m －n )x
(g·mol －
1)。

题组一 有关转化率的计算及判断
1．已知可逆反应：M(g)＋N(g) P(g)＋Q(g) ΔH >0，请回答下列问题：
(1)在某温度下，反应物的起始浓度分别为c (M)＝1 mol·L －
1，c (N)＝2.4 mol·L －
1；达到平
衡后，M 的转化率为60%，此时N 的转化率为________；
(2)若反应温度升高，M 的转化率________(填“增大”、“减小”或“不变”)； (3)若反应温度不变，反应物的起始浓度分别为c (M)＝4 mol·L －
1，c (N)＝a mol·L －
1；达到
平衡后，c (P)＝2 mol·L －
1，a ＝________；
(4)若反应温度不变，反应物的起始浓度为c (M)＝c (N)＝b mol·L －
1，达到平衡后，M 的转
化率为________。

答案 (1)25% (2)增大 (3)6 (4)41%
解析 (1) M(g) ＋ N(g) P(g)＋ Q(g) 始态mol·L －
1
1
2.4 0
变化量mol·L －
1 1×60% 1×60%
因此N 的转化率为1 mol·L －
1×60%2.4 mol·L －
1
×100%＝25%。

(2)由于该反应的ΔH >0，即该反应为吸热反应，因此升高温度，平衡右移，M 的转化率增大。

(3)根据(1)可求出各平衡浓度： c (M)＝0.4 mol·L －
1
c (N)＝1.8 mol·L －
1
c (P)＝0.6 mol·L －
1
c (Q)＝0.6 mol·L －
1
因此化学平衡常数K ＝c (P )·c (Q )c (M )·c (N )＝0.6×0.60.4×1.8＝1
2
由于温度不变，因此K 不变，新状态达到平衡后 c (P)＝2 mol·L －
1 c (Q)＝
2 mol·L －
1
c (M)＝2 mol·L －
1 c (N)＝(a －2) mol·L －
1
K ＝c (P )·c (Q )c (M )·c (N )＝2×22×(a －2)＝1
2
解得a ＝6。

(4)设M 的转化率为x ，则达到平衡后各物质的平衡浓度分别为 c (M)＝b (1－x ) mol·L －
1 c (N)＝b (1－x ) mol·L －
1
c (P)＝bx mol·L －
1 c (Q)＝bx mol·L －
1
K ＝c (P )·c (Q )c (M )·c (N )＝bx ·bx b (1－x )·b (1－x )＝12
解得x ≈41%。

题组二 综合应用
2．苯乙烷(C 8H 10)可生产塑料单体苯乙烯(C 8H 8)，其反应原理是 C 8H 10(g) C 8H 8(g)＋H 2(g) ΔH ＝125 kJ·mol －
1
Ⅰ.某温度下，将0.40 mol 苯乙烷，充入2 L 真空密闭容器中发生反应，测定不同时间该容器内物质的量，得到数据如下表：
(1)当反应进行到20 min 时，该段时间内H 2的平均反应速率是________。

(2)该温度下，该反应的化学平衡常数是________________。

(3)若保持其他条件不变，用0.40 mol H 2(g)和0.40 mol C 8H 8(g)合成C 8H 10(g)，当有30 kJ 热量放出时，该反应中H 2的转化率是________________。

此时，该反应是否达到了平衡状态？________(填“是”或“否”)。

Ⅱ.工业上以高温水蒸气作为反应体系的稀释剂(不参与反应)，C 8H 10(g)的平衡转化率与水蒸气的用量、体系的温度、压强的关系如图Ⅰ、图Ⅱ所示。

(4)由图Ⅰ可知，T 1________T 2(填“大于”、“小于”或“等于”)。

(5)由图Ⅱ可知，当其他条件不变时，水蒸气的用量越大，C 8H 10的平衡转化率将_______(填“越大”、“越小”或“不变”)，原因是_______。

答案 (1)0.003 5 mol·L －
1·min －
1
(2)4/75或0.053 (3)60% 是 (4)大于
(5)越大 随着水蒸气的加入，扩大了容器的体积，相当于对反应体系减小压强(或使得浓度商Q ＜K )平衡右移，转化率增大 解析 (1)v (H 2)＝v (C 8H 10)＝
0.40 mol －0.26 mol 2 L ×20 min
＝0.003 5 mol·L －1·min －
1
(2) C 8H 10(g) C 8H 8(g)＋H 2(g) 起始/mol·L －
1
0.20 0 0
平衡/mol·L －
1
0.12
0.08 0.08
K ＝0.08×0.080.12＝475
(3) C 8H 8(g)＋ H 2(g) C 8H 10(g) 起始/mol 0.40 0.40 0 某时刻/mol 0.40－x 0.40－x x
125 kJ·mol －
1×x ＝30 kJ
x ＝0.24 mol
α(H 2)＝0.24 mol
0.4 mol
×100%＝60%
Q ＝0.2420.40－0.242×0.40－0.242＝754＝1
K
，所以处于平衡状态。

(4)升温，平衡右移，C 8H 10的平衡转化率增大，所以T 1大于T 2。

(5)随着水蒸气的加入，扩大了容器的体积，相当于对反应体系减小压强，平衡右移，转化率增大。

探究高考 明确考向
1．(2013·安徽理综，11)一定条件下，通过下列反应可以制备特种陶瓷的 原料MgO ：
MgSO 4(s)＋CO(g) MgO(s)＋CO 2(g)＋SO 2(g) ΔH ＞0
该反应在恒容的密闭容器中达到平衡后，若仅改变图中横坐标x 的值， 重新达到平衡后，纵坐标y 随x 变化趋势合理的是
( )
答案 解析 由于此反应为吸热反应，升高温度，平衡正向移动，混合气体质量增加，密度增大，A 正确；当增加CO 的物质的量时，相当于增大体系的压强，CO 的转化率减小，CO 2与
CO 的物质的量之比减小，B 错误；平衡常数只与温度有关，与SO 2的浓度无关，C 错误；MgSO 4为固体，增加其质量对平衡无影响，所以CO 的转化率不变，D 错误。

2．(2013·四川理综，6)在一定温度下，将气体X 和气体Y 各0.16 mol 充入10 L 恒容密闭容器中，发生反应X(g)＋Y(g) 2Z(g) ΔH ＜0，一段时间后达到平衡。

反应过程中测定的数据如下表：
( )
A ．反应前2 min 的平均速率v (Z)＝2.0×10－
3mol·L －
1·min －
1 B ．其他条件不变，降低温度，反应达到新平衡前v (逆)＞v (正) C ．该温度下此反应的平衡常数K ＝1.44
D ．其他条件不变，再充入0.2 mol Z ，平衡时X 的体积分数增大 答案 C
解析 根据表格中的数据，列出平衡三段式，逐项分析。

A 项根据表中的数据可求得在前2 min 内生成Z 为0.08 mol ，故v (Z)＝
0.08 mol
10 L ×2 min
＝
4×10－
3 mol·L －
1·min －
1。

B 项由于该反应的正反应是放热反应，降低温度，平衡正向移动，v (逆)<v (正)。

C 项根据平衡常数的表达式K ＝c 2(Z )c (X )·c (Y )＝0.01220.01×0.01＝1.44。

D 项因
该反应前后气体化学计量数和相等，其他条件不变时，再充入0.2 mol Z ，达到平衡时，其作用效果相当于保持Z 的物质的量不变，缩小容器的体积，X 的体积分数不变。

3．(2013·江苏，15改编)一定条件下存在反应：CO(g)＋H 2O(g) CO 2(g)＋H 2(g)，其正反应放热。

现有三个相同的2 L 恒容绝热(与外界没有热量交换)密闭容器Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ，在Ⅰ中充入1 mol CO 和1 mol H 2O ，在Ⅱ中充入1 mol CO 2和1 mol H 2，在Ⅲ中充入2 mol CO 和2 mol H 2O ，700 ℃条件下开始反应。

达到平衡时，下列说法正确的是
( )
A ．容器Ⅰ、Ⅱ中正反应速率相同
B ．容器Ⅰ、Ⅲ中反应的平衡常数相同
C ．容器Ⅰ中CO 的物质的量比容器Ⅱ中的多
D ．容器Ⅰ中CO 的转化率与容器Ⅱ中CO 2的转化率之和等于1 答案 C
解析 分析题给化学方程式的特点，应用化学平衡移动原理分析、解决问题。

容器Ⅰ中反应正向进行，放出热量，容器Ⅱ中反应逆向进行，吸收热量，两个容器中反应温度不同，则Ⅰ、Ⅱ中正反应速率不相同，A 错。

容器Ⅲ中加入反应物的量比容器Ⅰ中多，由于该反应为放热反应，Ⅲ中放出热量比Ⅰ多，Ⅲ中反应正向进行的程度比Ⅰ小，因此容器Ⅲ中反应的化学平衡常数比Ⅰ小，B 错。

Ⅰ中反应正向进行，放出热量，Ⅱ中反应逆向进行，吸收热量，由于容器均为绝热容器，Ⅰ和Ⅱ中反应进行的程度均较小，则C 正确D 错误。

4．[2012·海南，15(3)]可逆反应A(g)＋B(g) C(g)＋D(g)。

判断该反应是否达到平衡的依据为__________(填正确选项前的字母)： a ．压强不随时间改变 b ．气体的密度不随时间改变 c ．c (A)不随时间改变
d ．单位时间里生成C 和D 的物质的量相等 答案 c
5．(2013·广东理综，31)大气中的部分碘源于O 3对海水中I －
的氧化，将O 3持续通入NaI 溶液中进行模拟研究。

(1)O 3将I －
氧化成I 2的过程由3步反应组成：
①I－(aq)＋O3(g)===IO－(aq)＋O2(g)ΔH1
②IO－(aq)＋H＋(aq) HOI(aq)ΔH2
③HOI(aq)＋I－(aq)＋H＋(aq) I2(aq)＋H2O(l)ΔH3
总反应的化学方程式为____________________，其反应热ΔH＝__________。

(2)在溶液中存在化学平衡：I2(aq)＋I－(aq) I－3(aq)，其平衡常数表达式为____________。

(3)为探究Fe2＋对O3氧化I－反应的影响(反应体系如图1)，某研究小组测定两组实验中I－3浓度和体系pH，结果见图2和下表。

①第1
②图1中的A为__________，由Fe3＋生成A的过程能显著提高I－的转化率，原因是_______________________________________________________________________。

③第2组实验进行18 s后，I－3浓度下降，导致下降的直接原因有(双选)________。

A．c(H＋)减小B．c(I－)减小
C．I2(g)不断生成D．c(Fe3＋)增加
(4)据图2，计算3～18 s内第2组实验中生成I－3的平均反应速率(写出计算过程，结果保留两位有效数字)。

答案(1)2I－(aq)＋O3(g)＋2H＋(aq) I2(aq)＋O2(g)＋H2O(l)ΔH1＋ΔH2＋ΔH3
(2)K＝c(I－3)
c(I2)·c(I－)
(3)①由于2I－＋O3＋2H＋===I2＋O2＋H2O，既消耗H＋又生成水，导致溶液的酸性减弱，pH升高
②Fe2＋Fe3＋氧化I－生成I2，使I－的转化率显著提高
③BD
(4)v(I－3)＝11.8×10－3 mol·L－1－3.5×10－3 mol·l－1
18 s－3 s
＝5.5×10－4 mol·L－1·s－1
解析利用盖斯定律、化学反应速率、化学平衡的影响因素等分析及计算，逐步解决问题。

(1)根据盖斯定律，由①＋②＋③可得总反应为2I－(aq)＋O3(g)＋2H＋(aq)===I2(aq)＋
O 2(g)＋H 2O(l)，则ΔH ＝ΔH 1＋ΔH 2＋ΔH 3。

(2)所给反应的平衡常数表达式为K ＝c (I －
3)
c (I 2)·c (I )。

(3)①第1组实验中 ，pH 升高是因为反应消耗了H ＋。

②图1中的A 为Fe 2＋
，由Fe 3＋
生成Fe 2＋
的过程中，I －
被氧化为I 2，因此
I －
的转化率显著提高。

③导致I －
3浓度下降的原因是c (Fe 3＋
)增加，使c (I －
)减小，平衡I 2(aq)
＋I －(aq) I －
3(aq)逆向移动。

(4)v (I －
3)＝(11.8×10－
3－3.5×10－
3) mol·L －
1(18－3) s
≈5.5×10－4 mol·L －1·s －
1。

6．[2013·福建理综，23(2)①]利用H 2S 废气制取氢气的方法有多种。

高温热分解法
已知：H 2S(g) H 2(g)＋1
2
S 2(g)
在恒容密闭容器中，控制不同温度进行H 2S 分解实验。

以H 2S 起始浓度均为c mol·L
－1
测定H 2S 的转化率，结果见下图。

图中a 为H 2S 的平衡转化率与温度关系曲线，b 曲线表示不同温度下反应经过相同时间且未达到化学平衡时H 2S 的转化率。

据图计算985 ℃时H 2S 按上述反应分解的平衡常数K ＝________；说明随温度的升高，曲线b 向曲线a 逼近的原因：______________________________。

答案
2
3
0.2c 温度升高，反应速率加快，达到平衡所需的时间缩短(或其他合理答案) 解析 由图知，985 ℃时H 2S 的平衡转化率为40%，则：
H 2S(g) H 2(g)＋1
2S 2(g)
起始时浓度(mol·L －
1) c
平衡时浓度,(mol·L －
1)
0.6 c 0.4 c 0.2 c
则K ＝c 1
2(S 2)·c (H 2)c (H 2S )
＝0.2 c ·0.4c 0.6c ＝2
30.2 c
b 曲线表示未达到平衡时H 2S 的转化率，温度越高，b 曲线上的转化率越接近平衡值，原因是温度升高，反应速率加快，达到平衡所需的时间缩短。

7．[2013·山东理综，29(1)]利用“化学蒸气转移法”制备TaS 2晶体，发生如下反应： TaS 2(s)＋2I 2(g) TaI 4(g)＋S 2(g) ΔH >0 (Ⅰ)
反应(Ⅰ)的平衡常数表达式K ＝________，若K ＝1，向某恒容容器中加入1 mol I 2(g)和足量TaS 2(s)，I 2(g)的平衡转化率为________________。

答案
c (TaI 4)c (S 2)
c 2(I 2)
66.7%
解析 反应(Ⅰ)中，TaS 2为固体，则平衡常数表达式为K ＝[c (TaI 4)·c (S 2)]/c 2(I 2)。

设平衡时，I 2转化的物质的量为x ，则有
TaS 2(s)＋2I 2(g) TaI 4(g)＋
S 2(g)
起始/mol 1 0 0 转化/mol
x 0.5x 0.5x
平衡/mol
1－x 0.5x 0.5x
此时平衡常数K 为1，则有[(0.5x )·(0.5x )]/(1－x )2＝1，从而可得x ＝2/3 mol ，I 2(g)的转化率为(2/3 mol)/1 mol ×100%≈66.7%。

8．[2012·福建理综，23(5)]在恒容绝热(不与外界交换能量)条件下进行2A(g)＋B(g) 2C(g)＋D(s)反应，按下表数据投料，反应达到平衡状态，测得体系压强升高。

简述该反应的平衡常数与温度的变化关系： ___________。

答案 解析 表中数据D 为0，按表中数据投料，起始至平衡阶段，反应一定向正反应方向进行。

又该反应的正反应是一个气体分子数减小的反应，反应达到平衡状态，体系压强升高，说明正反应一定是一个放热反应，升高温度，平衡向左移动，即化学平衡常数随温度升高而减小。

9．[2012·海南，15(1)(2)(4)]已知A(g)＋B(g) C(g)＋D(g)反应的平衡常数和温度的关系 如下：
(1)该反应的平衡常数表达式K ＝__________，ΔH ______0(填“<”、“>”或“＝”)； (2)830 ℃时，向一个5 L 的密闭容器中充入0.20 mol 的A 和0.80 mol 的B ，如反应初始6 s 内A 的平均反应速率v (A)＝0.003 mol·L －
1·s －
1。

则6 s 时c (A)＝________mol·L －
1，C
的物质的量为________mol ；若反应经一段时间后，达到平衡时A 的转化率为______，如果这时向该密闭容器中再充入1 mol 氩气，平衡时A 的转化率为________； (4)1 200 ℃时反应C(g)＋D(g) A(g)＋B(g)的平衡常数的值为__________。

答案 (1)c (C )·c (D )c (A )·c (B )
< (2)0.022 0.09 80% 80% (4)2.5
解析 (1)根据反应A(g)＋B(g) C(g)＋D(g)，可写出平衡常数K ＝c (C )·c (D )
c (A )·c (B )，随着温
度升高，K 值减小，即升温平衡逆向移动，正反应为放热反应，ΔH <0。

(2)6 s 内消耗的A 为0.003 mol·L －
1·s －
1×6 s ×5 L ＝0.09 mol ，则此时A 的物质的量浓度
为
0.20 mol －0.09 mol 5 L
＝0.022 mol·L －
1；生成C 的物质的量与消耗A 的物质的量相等，均
为0.09 mol 。

设平衡时参加反应的A 为x mol ，则平衡时A 、B 、C 、D 的物质的量分别为(0.20－x )mol 、(0.80－x )mol 、x mol 、x mol ，根据平衡常数的表达式和此时K ＝1.0求得x ＝0.16，即平衡时A 的转化率为80%；向该平衡体系中充入氩气等稀有气体，对该平衡无影响，即平衡时A 的转化率依然为80%。

10．[2011·浙江理综，27(1)②③]某研究小组在实验室探究氨基甲酸铵(NH 2COONH 4)分解反应
平衡常数的测定。

将一定量纯净的氨基甲酸铵固体置于特制的密闭真空容器中(假设容器体积不变，固体试样体积忽略不计)，在恒定温度下使其达到分解平衡：NH 2COONH 4(s) 2NH 3(g)＋CO 2(g)
实验测得不同温度下的平衡数据列于下表：
③取一定量的氨基甲酸铵固体放在一个带活塞的密闭真空容器中，在25.0 ℃下达到分解平衡。

若在恒温下压缩容器体积，氨基甲酸铵固体的质量将________(填“增加”、“减少”或“不变”)。

答案 ②K ＝c 2(NH 3)·c (CO 2)＝⎝⎛⎭⎫23c 2·⎝⎛⎭⎫13c ＝427×(4.8×10－3 mol·L －1)3
≈ 1.6×10－
8 (mol·L －
1)3
③增加
解析 ②根据K ＝c 2(NH 3)·c (CO 2)
＝⎝⎛⎭⎫2×4.8×10－3 mol·L －132·⎝⎛⎭
⎫4.8×10－3 mol·L －
13≈1.6×10－8 (mol·L －1)3。

③由NH 2COONH 4(s) 2NH 3(g)＋CO 2(g)正反应气体分子数增加，增大压强平衡向逆反应方向移动。

练出高分
1．下列说法正确的是
( )
A ．凡是放热反应都是自发的，因为吸热反应都是非自发的
B ．自发反应的熵一定增大，非自发反应的熵一定减小。