2021届高考化学大一轮温习 第七章 第三节 化学平稳常数化学反应进行的方向（含解析）(1)

第三节化学平稳常数化学反映进行的方向
1.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。

(高频)
2.了解化学反应速率和化学平衡的调控在生活、生产和科学研究领域中的重要作用。

(中频)
3.了解化学反应进行方向的判断方法。

化学平稳常数
以m A(g)＋n B(g) p C(g)＋q D(g)为例
1．表达式：K＝c p（C）·c q（D）c m（A）·c n（B）。

2．影响因素
K仅与温度有关，与反映物或生成物的浓度无关。

3．意义
4．注意事项
(1)反映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。

(2)化学平稳常数是指某一具体反映方程式的平稳常数。

假设反映方向改变，那么平稳常数改变。

假设方程式中各物质的化学计量数等倍扩大或缩小，尽管是同一反映，平稳常数也会改变，但意义不变。

化学反映进行的方向
1．自发进程
(1)含义：在必然条件下，不需要借助外力作用就能够自动进行的进程。

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

②在密闭条件下，体系有从有序转变成无序的偏向性(无序体系加倍稳固)。

2．化学反映方向的判据
3．复合判据——自由能ΔG断据
ΔG＝ΔH－TΔS
(1)当ΔH<0，ΔS>0时反映自发进行。

(2)当ΔH>0，ΔS<0时反映不自发进行。

(3)当ΔH>0，ΔS>0时，高温下可能自发进行。

(4)当ΔH<0，ΔS<0时，低温下可能自发进行。

1．易误诊断(正确的打“√”，错误的打“×”)。

(1)C(s)＋H2O(g)CO(g)＋H2(g)的平稳常数表达式为K＝c（CO）·c（H2）
c（C）·c（H2O）( )
(2)关于N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)达到平稳，在温度不变、容积不变的密闭容器中充入N2，化学平稳常数不变( )
(3)化学平稳移动，化学平稳常数必然改变( )
(4)对某一可逆反映，升高温度那么化学平稳常数必然变大( )
(5)增大反映物的浓度，平稳正向移动，化学平稳常数增大( )
(6)化学平稳常数和转化率都能表现反映进行的程度( )
(7)焓变和熵变都能够独立的作为判定化学反应进行的方向的判据( )
(8)ΔH<0的反映必然能自发进行( )
(9)相同温度下，可逆反映的两方向平稳常数互为倒数( )
【答案】(1)×(2)√(3)×(4)×(5)×(6)√(7)×(8)×(9)√
2．(选修4P 32T 2，改编)已知反映A(g)＋3B(g)2C(g)在必然温度下达到平稳，各物质的平稳浓度别离为c (A)＝ mol/L 、c (B)＝ mol/L 、c (C)＝ mol/L 。

那么(1)该反映的平稳常数表达式为________。

(2)该反映的平稳常数的值为________。

(3)假设某时刻各物质的浓度别离为c (A)＝ mol/L ，c (B)＝ mol/L ，c (C)＝ mol/L ，那么该时刻v 正_____v 逆(填“＞”、“＝”或“＜”)。

【答案】 (1)K ＝c 2（C ）c （A ）·c 3（B ） (2)116 (3)＜ 3．在必然温度下将3 mol CO 2和2 mol H 2混合于2 L 的密闭容器中，发生如下反映：CO 2(g)＋H 2(g)CO(g)＋H 2O(g)。

(1)该反映的化学平稳常数表达式K ＝___________________。

(2)已知在700 ℃时，该反映的平稳常数K 1＝，那么该温度下反映CO(g)＋H 2O(g)
CO 2(g)＋H 2(g)的平稳常数K 2＝________，反映12CO 2(g)＋12
H 2(g)12CO(g)＋12
H 2O(g)的平稳常数K 3＝________。

(3)已知在1 000 ℃时，该反映的平稳常数K 4＝，那么该反映为________反映(填“吸热”或“放热”)。

【答案】 (1)
c （CO ）·c （H 2O ）c （H 2）·c （CO 2） (2)
(3)吸热 平稳常数的一个表达式
m A(g)＋n B(g) p C(g)＋q D(g)
c p（C）·c q（D）K＝
c m（A）·c n（B）
阻碍K 的一个因素：温度
用K 与Q c 判定反映方向3个方面
⎩⎪⎨⎪⎧Q c ＝K 体系处于平衡状态，v 正＝v 逆Q c <K 反应正向进行，v 正>v
逆Q c >K 反应逆向进行，v 正<v 逆
判定反映进行方向的三个判据
(1)ΔH <0 (2)ΔS >0 (3)ΔG <0 化学平衡常数的应用与计算
1.化学平稳常数的应用
(1)判定反映进行的程度：化学平稳常数能够表示可逆反映进行的程度。

一个反映的K 值越大，说明平稳时生成物的浓度越大，反映物的浓度越小，反映物的转化率也越大。

一样地说，当K >105时，就以为反映大体进行完全了，当K <10－5时，以为反映很难进行。

(2)判定化学反映进行的方向：关于化学反映a A(g)＋b B(g)c C(g)＋d D(g)的任意状态，浓度商：Q c ＝
c c （C ）·c
d （D ）c a （A ）·c b （B ），有： ⎩⎪⎨⎪⎧Q c
<K ：反应向正反应方向进行，v （正）>v （逆）Q c
＝K ：反应处于化学平衡状态，v （正）＝v （逆）Q c >K ：反应向逆反应方向进行，v （正）<v （逆）
(3)判定反映的热效应：
2．有关计算
(1)利用平稳浓度计算平稳常数K ；
(2)利用K 计算平稳浓度和转化率；
(3)利用K 判定某一时刻是不是为平稳状态或v 正、v 逆的大小关系等。

化学平稳常数明白得应注意的问题(1)与化学方程式书写形式的关系：
关于同一可逆反映，正反映的平稳常数等于逆反映的平稳常数的倒数，即K正＝1
K逆。

假设化学方程式中的化学计量数等倍扩大或缩小，尽管是同一反映，平稳常数也会发生改变。

如化学计量数扩大1倍，则K＝K20。

(2)与物质状态的关系：
由于固体或纯液体的浓度视为常数，因此在平稳常数表达式中再也不写出。

①稀溶液中进行的反映，如有水参加，由于水的浓度视为常数而没必要出此刻表达式中。

②非水溶液中进行的反映，假设有水参加或生成，那么应出此刻表达式中。

如：
CH3COOH(l)＋CH3CH2OH(l)CH3COOCH2CH3(l)＋H2O(l)
K＝c（CH3COOCH2CH3）·c（H2O）
c（CH3COOH）·c（CH3CH2OH）
(2021·新课标全国卷)COCl2的分解反映为COCl2(g)===Cl2(g)＋CO(g) ΔH＝＋108 kJ·mol－1。

反映体系达到平稳后，各物质的浓度在不同条件下的转变状况如以下图所示(第10 min到14 min的COCl2浓度转变曲线未标出)：
(1)计算反映在第8 min时的平稳常数K＝________；
(2)比较第2 min反映温度T(2)与第8 min反映温度T(8)的高低：T(2)________T(8)(填“＜”、“＞”或“＝”)；
(3)假设12 min时反映于温度T(8)下从头达到平稳，那么现在c(COCl2)＝________mol·L －1；
(4)比较产物CO在2～3 min、5～6 min和12～13 min时平均反映速度[平均反映速度分别以v(2～3)、v(5～6)、v(12～13)表示]的大小________；
(5)比较反映物COCl2在5～6 min和15～16 min时平均反映速度的大小：v(5～
6)________v(15～16)(填“＜”“＞”或“＝”)，缘故是____________________________。

【解析】(1)依照图像得出以下数据：
COCl 2(g)===Cl 2(g)＋CO(g) ΔH ＝＋108 kJ·mol －1
开始/(mol·L －1)
8 min/(mol·L －1)
K ＝c （Cl 2）·c （CO ）
c （COCl 2）＝错误! mol ·L －1
≈ mol ·L －1。

(2)2 min 和8 min 时反映都处于平稳状态，在4 min 时生成物浓度都增大，反映物浓度减小，那么改变的条件是升高温度，故T (2)＜T (8)。

(3)设12 min 时COCl 2的平稳浓度为x 。

由于12 min 时反映在温度T (8)下达到平稳，则由平稳常数概念得
K ＝c （Cl 2）·c （CO ）c （COCl 2）
＝错误! mol 2·L －2 ＝ mol·L －1
解得x ≈ mol ·L －1。

(4)分析图像表示的意义，依照图像可得出平均反映速度为v (5～6)＞v (2～3)＝v (12～
13)。

(5)分析图像可知反映在5～6 min 和15～16 min 时，反映温度相同，因为在相同温度时，该反映的反映物浓度越高，反应速度越大，故v (5～6)＞v (15～16)。

【答案】 (1) mol·L －1 (2)＜ (3)
(4)v (5～6)＞v (2～3)＝v (12～13)
(5)＞ 在相同温度时，该反映的反映物浓度越高，反映速度越大
平稳常数相关计算的思维模式
分析题意―→各物质的平稳浓度―→平稳常数(K )――→温度不变浓度改变
⎩⎪⎨⎪⎧计算新平衡时的转化率或有关浓度判断平衡移动的方向或v 正、v 逆的大小
考向1 化学平稳常数的含义和阻碍因素
1．(2021·高考组合题)(1)(山东高考)必然温度下，现将1 mol N 2O 4充入一恒压密闭容器中，反映达到平稳。

假设在相同温度下，上述反映改在体积为1 L 的恒容密闭容器中进行，平稳常数________(填“增大”“不变”或“减小”)。

(2)(浙江高考)关于气相反映，用某组分(B)的平稳压强(p B )代替物质的量浓度(c B )也可表示平稳常数(记作K p )，那么反映CH 4(g)＋H 2O(g)CO(g)＋3H 2(g) ΔH ＝＋ kJ/mol 的K p ＝________；随着温度的升高，该平稳常数________(填“增大”、“减小”或“不变”)。

(3)(福建高考)已知反映化学方程式可表示为3Fe 3＋＋NH ＋4＋2SO 2－4＋
6H 2O===NH 4Fe 3(SO 4)2(OH)6↓＋6H ＋，过滤后母液的pH ＝，c (Fe 3＋)＝a mol ·L －1，c (NH ＋4)
＝b mol ·L －1，c (SO 2－4)＝d mol ·L
－1，该反映的平稳常数K ＝________(用含a 、b 、d 的代数式表示)。

【解析】 (1)平稳常数只与温度有关，温度不变，平稳常数不变。

(2)K p ＝p （CO ）·p 3（H 2）
p （CH 4）·p （H 2O ），温度升高，平稳向右移动，K p 增大。

(3)K ＝c 6（H ＋）
c 3（Fe 3＋）·c （NH ＋4）·c 2（SO 2－4）
＝（10－2）6a 3·b ·d 2＝10－12
a 3bd 2 【答案】 (1)不变 (2)
p （CO ）·p 3（H 2）p （CH 4）·p （H 2O ） 增大 (3)10－12
a 3bd 2 考向2 平稳常数的应用
2．(2021·贵阳模拟)在必然体积的密闭容器中，进行如下化学反映：CO 2(g)＋H 2(g)
CO(g)＋H2O(g)，其化学平稳常数K和温度t的关系如表：
回答以下问题： (1)该反映为________反映(填“吸热”或“放热”)。

(2)某温度下，各物质的平稳浓度符合下式：
3c (CO 2)·c (H 2)＝5c (CO)·c (H 2O)，试判定现在的温度为________。

(3)830 ℃时，容器中的反映已达到平稳。

在其他条件不变的情形下，扩大容器的体积。

平稳________移动(填“向正反映方向”、“向逆反映方向”或“不”)。

(4)假设1 200 ℃时，在某时刻平稳体系中CO 2、H 2、CO 、H 2O 的浓度别离为2 mol·L －1、2 mol·L －1、4 mol·L －1、4 mol ·L －1，那么现在上述反映的平稳移动方向为______(填“正反映方向”、“逆反映方向”或“不移动”)。

【解析】 (1)依照已知题干中的表格可知，随着温度的升高，平稳常数慢慢增大，说明正反映为吸热反映。

(2)某温度下，各物质的平稳浓度有如下关系3c (CO 2)·c (H 2)＝5c (CO)·c (H 2O)，依照平稳常数表达式K ＝c （CO ）·c （H 2O ）
c （CO 2）·c （H 2）可知，K ＝3/5＝，平稳常数只与温度有关，温度必然，
平稳常数为定值，因此现在对应的温度为700 ℃。

(3)830 ℃达到平稳，扩大容器的体积的刹时，反映物和生成物的浓度都减小相同的倍数，依照平稳常数表达式K ＝c （CO ）·c （H 2O ）
c （CO 2）·c （H 2）可知，反映物和生成物同时改变相同的倍
数，Q c ＝K ，平稳不发生移动。

(4)1 200 ℃时Q c ＝c （CO ）·c （H 2O ）
c （CO 2）·c （H 2），将各物质的浓度代入可得Q c ＝4，而此温度
下的平稳常数为，即Q c >K ，因此平稳向逆反映方向移动。

【答案】(1)吸热(2)700 ℃(3)不(4)逆反映方向
考向3 利用K计算其他物理量
3．(选修4P33T9，改编)已知一氧化碳与水蒸气的反映为：
CO(g)＋H2O(g)CO2(g)＋H2(g)
在427 ℃时的平稳常数是。

若是反映开始时，一氧化碳和水蒸气的浓度都是mol/L，计算一氧化碳在此反映条件下的转化率________(写出解题步骤)。

【解析】CO(g) ＋H2O(g)CO2(g)＋H2(g)
c(始)/mol/L 0 0
Δc/mol/L x x x x
c(平)/mol/L －x) －x) x x
K＝x2
（－x）（－x）
＝
解之：x＝mol/L，
故：α(CO)＝错误!×100%＝75%。

【答案】75%
化学反应速率和化学平衡的综合计算
1.解题步骤
(1)写出涉及的可逆反映的化学方程式。

(2)找出起始量、转化量和平稳量中哪些是已知量，哪些是未知量，按“三段式”列出。

(3)依照问题成立相应的关系式进行计算。

2．注意几个物理量的计算
(1)算转化率用转变的物质的量(Δn)或浓度转变(Δc)计算。

(2)算反应速度用转变的物质的量浓度除以时刻计算。

(3)算平稳常数用平稳浓度计算。

(2021·海南高考)已知A(g)＋B(g)C(g)＋D(g)反映的平稳常数和温度的关系如下：
温度/℃70080083010001200
平衡常数
回答以下问题：
(1)该反映的平稳常数表达式K＝_______，ΔH_______0(填“＜”、“＞”“＝”)。

(2)830 ℃时，向一个5 L的密闭容器中充入mol A和mol的B，如反映初始6 s内A 的平均反映速度v(A)＝mol·L－1·s－1，那么6 s时c(A)＝______mol·L－1，C的物质的量为________mol；假设反映经一段时刻后，达到平稳时A的转化率为________，若是这时向该密闭容器中再充入1 mol氩气，平稳时A的转化率为________。

(3)判定该反映是不是达到平稳的依据为________(填正确选项前的字母)。

a．压强不随时刻改变
b．气体的密度不随时刻改变
c．c(A)不随时刻改变
d．单位时刻里生成C和D的物质的量相等
(4)1 200 ℃时反映C(g)＋D(g)A(g)＋B(g)的平稳常数的值为________。

【解析】(1)因平稳常数随温度的升高而降低，因此ΔH＜0；(2)c(A，起)＝mol/5 L ＝mol/L，由V(A)可得Δc(A)＝mol/L，c(A，末)＝c(A，起)－Δc(A)＝mol/L；或直接写“三段式”可得计算所需数据；因体积没变，加入的氩气不引发各物质浓度转变，因此转化率不变；(3)a、b、d本来确实是可不能随反映转变的量，不能作为平稳的标志。

【答案】 (1)c （C ）·c （D ）
c （A ）·c （B ） ＜ (2) 80% 80% (3)c (4)
考向1 平稳状态各组分含量的计算
4．关于可逆反映A(g)＋2B(g)3C(g)＋D(s)，在1 L 密闭容器中加入2 mol A 和4 mol B ，恒温恒容时达到化学平稳，A 的物质的量为1 mol ，那么以下说法正确的选项是( )
A ．假设起始加入6 mol C 和4 mol D ，那么达到化学平稳时，各类气体的物质的量之比为1∶2∶1
B ．假设起始加入3 mol
C 和 mol
D ，那么达到化学平稳时，各类气体的物质的量分数之比为1∶2∶3
C ．该可逆反映达平稳时，A 、B 的转化率相等
D ．假设向密闭容器中再加入10 g A 气体，那么容器中气体总质量也增加10 g
【解析】 先分析起始加入2 mol A 和4 mol B 时，平稳体系中A 、B 、C 的物质的量。

A(g)＋ 2B(g)3C(g)＋ D(s)
起始量 2 mol 4 mol 0 0
转化量 1 mol 2 mol 3 mol 1 mol
平稳量 1 mol 2 mol 3 mol 1 mol
假设投料6 mol C 和4 mol D ，由于D 是固体，投料与原投料等效，各类气体的物质的量之比为1∶2∶3，A 项错误；假设通入3 mol C 和 mol D ，投料相当于原投料的一半，平稳时3种气体的物质的量别离为 mol 、1 mol 、 mol ，其中平稳体系中D 完全转化为A 、B ，不符合反映特点，B 项错误；由于该反映反映物的投料比等于化学计量系数比，因此反映物的转化率相等，C 项正确；加入10 g A ，由于平稳正向移动，生成固体D ，气体总质量增加少于10 g ，D 项错误。

【答案】C
考向2 与转化率有关的综合计算
5．某温度下，在一个2 L的密闭容器中加入4 mol A和2 mol B进行如下反映：3A(g)＋2B(g)4C(s)＋D(g)，反映2 min后达到平稳，测得生成mol C，以下说法正确的选项是( )
A．前2 min D的平均反映速度为mol·L－1·min－1
B．现在，B的平稳转化率是40%
C．增大该体系的压强，平稳不移动，化学平稳常数不变
D．增加B，平稳向右移动，B的平稳转化率增大
【解析】生成mol C的同时消耗mol B、生成mol D，那么前2 min，v(D)＝错误!＝mol·L－1·min－1，B的平稳转化率为错误!×100%＝40%，A错、B对；增大该体系的压强，平稳向正反映方向移动，但平稳常数不变，C错；增加B，平稳向右移动，A的平稳转化率增大但B的平稳转化率减小，D错。

【答案】B
化学反应方向的判断
(1)关于ΔH＞0，ΔS＞0的吸热反映，高温下反映可自发进行。

(2)关于ΔH＜0，ΔS＜0的放热反映，低温下反映可自发进行。

(3)对ΔH>0，ΔS<0的吸热反映，任何条件下都不自发进行。

(2020·浙江高考节选)将必然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稳：NH2COONH4(s)2NH3(g)＋CO2(g)
实验测得不同温度下的平稳数据列于下表：
(1)取必然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 ℃下达到分解平稳。

假设在恒温下紧缩容器体积，氨基甲酸铵固体的质量________(填“增加”、“减少”或“不变”)。

(2)氨基甲酸铵分解反映的焓变ΔH____0(填“＞”、“＝”或“＜”)，熵变ΔS_____0(填“＞”、“＝”或“＜”)。

【解析】(1)恒温下紧缩容器体积，气体压强增大，平稳逆向移动，氨基甲酸铵固体的质量增加。

(2)由表中数据可知，升高温度平稳正向移动，说明正反映是吸热的，即焓变ΔH＞0，由于气体的量增加，熵变ΔS＞0。

【答案】(1)增加(2)＞＞
考向化学反映进行方向的判定的有关分析
6．以下说法正确的选项是________。

A．ΔH<0、ΔS>0的反映在温度低时不能自发进行
B．NH4HCO3(s)===NH3(g)＋H2O(g)＋CO2(g) ΔH＝＋kJ/mol能自发进行，缘故是体系有自发地向混乱度增加的方向转变的偏向
C．因为焓变和熵变都与反映的自发性有关，因此焓变或熵变均能够单独作为反映自发性的判据
D．在其他外界条件不变的情形下，利用催化剂，能够改转变学反映进行的方向
E．CaCO3(s)===CaO(s)＋CO2(g)室温下不能自发进行，说明该反映的ΔH＜0
F．必然温度下，反映MgCl2(l)Mg(l)＋Cl2(g)的ΔH>0、ΔS>0
【解析】ΔH<0、ΔS>0，那么ΔG<0，任何温度下反映都能自发进行，A错误，B 正确；用焓变和熵变判定反映的自发性，都有例外，故都不能单独作为反映自发性的判据，而应用复合判据，C错误；利用催化剂只能降低反映的活化能，不能改变反映的方向，D错误；CaCO3(s)分解为吸热，ΔH>0，E错；MgCl(l)分解生成Cl2(g)，ΔS>0，ΔH>0，F正确。

【答案】BF
化学平稳计算——“三段式”答题模板
(2021·新课标全国卷Ⅱ)在1.0 L密闭容器中放入mol A(g)，在必然温度进行如下反映：A(g)B(g)＋C(g) ΔH＝＋kJ·mol－1
反映时刻(t)与容器内气体总压强(p)的数据见下表：
时间t/h0124816202530
总压强p
100 kPa
回答以下问题：
(1)欲提高A的平稳转化率，应采取的方法为_________________________________。

(2)由总压强p和起始压强p0计算反映物A的转化率α(A)的表达式为________，平稳时A的转化率为________，列式并计算反映的平稳常数K_______________________________________。

(3)①由总压强p和起始压强p0表示反映体系的总物质的量n总和反映物A的物质的量
n (A)，n 总＝________mol ，n (A)＝________mol 。

②下表为反映物A 浓度与反映时刻的数据，计算：
a ＝________。

反应时间t /h 0 4 8 16
c (A)/(mol·L －1) a 5
分析该反映中反映物的浓度c (A)转变与时刻距离(Δt )的规律，得出的结论是_____，由此规律推出反映在12 h 时反映物的浓度c (A)为______mol·L －1。

标准答案
(1)升高温度、降低压强
(2)(p
p 0－1)×100% %
A(g) B(g) ＋ C(g)
起始浓度/mol·L
－1 0 0 转化浓度/
mol·L
－1错误! 错误! 错误! 平衡浓度/
mol·L
－1错误! 错误! 错误! K ＝（ 1 mol·L －1）2 9 mol ·L
－1 ≈ mol ·L －1 (3)①×p
p 0 ×(2－p p 0) ② 达到平稳前每距离4 h ，c (A)减少约一半
答题模板
如m A(g)＋n B(g)p C(g)＋q D(g)，令A 、B 起始物质的量(mol)别离为
a、b，达到平稳后，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 转变(mol) mx nx px qx 平稳(mol) a －mx b －nx px qx
那么有：①K ＝
[
px V ]p ·[qx V ]q [a －mx V ]m ·[b －nx V
]n ②关于反映物：n (平)＝n (始)－n (变)；
关于生成物：n (平)＝n (始)＋n (变)。

③c 平(A)＝a －mx V 。

④α(A)平＝mx a ×100%，α(A)∶α(B)＝mx a ∶nx b ＝mb na 。

⑤φ(A)＝a －mx
a ＋
b ＋（p ＋q －m －n ）x ×100%。

思维流程
①写出有关化学平稳的方程式。

②确信各物质的起始浓度、转化浓度、平稳浓度。

③依照已知条件成立等式关系进行解答。