(通用版)高一化学专题15化学平衡常数及反应自发性暑假作业(含解析)

专题15 化学平衡常数及反应自发性

【知识回顾】

一、化学平衡常数

1.概念：在一定温度下，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比值，用符号K 表示。

2.表达式：对于一般的可逆反应：m A(g)＋n B(g)p C(g)＋q D(g)，在一定温度下达到平

衡时：K ＝()()()()

p q m n c C c D c A c B g g 。 3.注意事项：

（1）表达式中各物质的浓度是平衡时的浓度，不是起始浓度也不是物质的量。

（2）对于一个具体的可逆反应，平衡常数K 只与温度（T ）有关，与反应物或生成物的浓度无关。

（3）正逆反应的化学平衡常数不一样，互为倒数关系。

（4）反应物或生成物中有固体或纯液体存在时，由于其浓度看视为常数，是固定不变的，不能代入平衡常数表达式中。

（5）化学平衡常数是指某一具体反应的平衡常数。若化学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，平衡常数也会改变。

（6）稀溶液中进行的反应，如有水参加，水的浓度不必写在平衡常数表达式中。

4.化学平衡常数K 的应用

（1）化学平衡常数值的大小是可逆反应进行程度的标志。K 值越大，说明平衡时生成物的浓度越大，反应物的浓度越小，它的正向反应进行的程度越大，即该反应进行得越完全，反应物转化率越高。反之，则相反。一般地，K ＞105时，该反应就进行得基本完全了。可以说，化学平衡常数是在一定温度下一个反应本身固有的内在性质的定量体现。

（2）可以利用K 值做标准，判断正在进行的可逆反应是否平衡及不平衡时向何方进行建立平衡。（Q ：浓度积）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：()()()()

p q m n c C c D c A c B g g ＝Q c ， Q c ⎩⎪⎨⎪⎧ ＜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。

。

（3）利用K 值可判断反应的热效应

若温度升高，K 值增大，则正反应为吸热反应

若温度升高，K值减小，则正反应为放热反应

二、化学反应的方向

1．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。

2．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；有少数吸热反应也能自发进行。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)。

②熵变的含义：熵变是反应前后体系熵的变化，用△S表示，化学反应的ΔS越大，

越有利于反应自发进行。研究表明，除了热效应外，影响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。

（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，反应得到平衡状态

③ΔH－TΔS＞0，反应不能自发进行

注意：

（1）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）自发过程的两种倾向

①体系趋向于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)。

（3）三个规律：

①放热且熵增加的反应一定能自发进行。

②吸热且熵减少的反应一定不能自发进行。

③焓变和熵变的作用相反且相差不大时，温度有可能对反应方向起决定性作用。

【想一想】

例题1：将固体NH4I置于密闭容器中，在一定温度下发生下列反应：

①NH 4I(s)NH3(g)＋HI(g)；②2HI(g)H2(g)＋I2(g)

达到平衡时，c(H2)＝0.25mol/L，c(HI)＝5mol/L，

则此温度下反应①的平衡常数(单位：mol2·L－2)为

A．25 B．0.025 C．30.25 D．27.5

【答案】D

【解析】

试题分析：平衡时c （HI ）=5mol•L -1，HI 分解生成的H 2的浓度为0.25mol•L -1.NH 4I 分解生

成的HI 的浓度为5mol•L -1+2×0.25mol•L -1=5.5mol•L -1，所以NH 4I 分解生成的NH 3的浓度为 5.5mol•L -1， 所以反应①的平衡常数k=c （NH 3）•c（HI ）=5.5mol•L -1×5mol•L -1=27.5mol•L -1

． 考点：考查化学平衡的有关计算

例题2：某化学反应的△H = -122 kJ/mol ，△S = 231 kJ/mol ，则此反应在下列哪种情

况下可自发进行

A ．在任何温度下都能自发进行

B ．在任何温度下都不能自发进行

C ．仅在高温下自发进行

D ．仅在低温下自发进行 【答案】A

【解析】

试题分析：判断化学反应是否能自发进行，需要综合考虑△H 和△S ，且 △H <0、△S>0时

反应一定自发； △H <0、△S<0时，低温条件下自发；△H>0、△S>0时高温条件下自发；△H >0、△S<0不能自发进行。

考点：化学反应的自发性判断。

【练一练】

1．对于可逆反应：2SO 2(g)+O 2(g) 2SO 3(g)，下列措施能使反应物中活化分子百分数、化学反应速率和化学平衡常数都变化的是( )

A ．增大压强

B ．升高温度

C ．使用催化剂

D ．多充入O 2

2．反应 H 2(g) + I 2(g)

2HI(g)的平衡常数K 1 ，反应 HI(g) 21H 2(g)+ 21I 2(g)的平衡常数K 2 ，则K 1、K 2的关系为（平衡常数为同温度下的测定值）

A ．K 1=2K 2

B ．K 1=K 22

C ．K 1=

221K D ．K 1=2

1K 2 3．下列说法不正确的是( )

A ．焓变是一个与反应能否自发进行有关的因素，放热反应具有自发进行的倾向

B ．在同一条件下物质有不同的熵值，其体系的混乱程度越大，熵值越大

C ．自发反应是指不需要条件就能发生的反应