資源簡介

第二單元　化學反應的方向與限度
第1課時　化學反應的方向
基礎過關練
題組一　　ΔH與反應的方向
1.下列關于焓變與反應方向的敘述中,正確的是　(　　)
A.化學反應的焓變與反應的方向無關
B.化學反應的焓變直接決定了反應的方向
C.反應焓變為正值時不利于反應自發進行
D.焓變為負值的反應都能自發進行
2.以下反應均為自發反應,其中不能用焓判據解釋的是(　　)
A.2Na(s)+Cl2(g) 2NaCl(s)　ΔH<0
B.C3H8(g)+5O2(g) 3CO2(g)+4H2O(l)　ΔH<0
C.2NH4Cl(s)+Ca(OH)2(s) 2NH3(g)+CaCl2(s)+2H2O(l)　ΔH>0
D.2Mg(s)+O2(g) 2MgO(s)　ΔH<0
題組二　　ΔS與反應的方向
3.下列變化過程中,ΔS<0的是(　　)
A.液氨汽化
B.硫酸鉀溶于水
C.SO2(g)和O2(g)反應生成SO3(g)
D.NH4HCO3(s)分解生成NH3(g)、H2O(g)和CO2(g)
4.奧地利物理學家Boltzmann首次將熵與混亂度定量地聯系起來,即S=klnΩ[k為Boltzmann常數;Ω為混亂度(即微觀狀態數),也粗略地看作空間排列的可能性數目]。在常溫常壓下,下列反應是熵增反應的是(　　)
A.NH4HC2O4(s) NH3(g)+CO(g)+CO2(g)+H2O(g)
B.3F2(g)+8NH3(g) 6NH4F(s)+N2(g)
C.SO2(g)+CaO2(s) CaSO4(s)
D.C(CH3)4(g) CH3CH2CH(CH3)2(l)
題組三　　化學反應方向的判斷
5.下列關于化學反應方向的說法正確的是(　　)
A.反應2A(g)+B(g) 3C(s)+D(g)在一定條件下能自發進行,說明該反應的ΔH>0
B.常溫下反應2Na2SO3(s)+O2(g) 2Na2SO4(s)能自發進行,則ΔH<0
C.一定溫度下,反應2Mg(s)+CO2(g) C(s)+2MgO(s)能自發進行,則該反應的ΔH>0
D.一定溫度下,反應2NaCl(s) 2Na(s)+Cl2(g)能自發進行,則該反應的ΔH<0,ΔS>0
6.下列說法正確的是(　　)
A.能自發進行的反應一定能迅速發生
B.NH4Cl(s) NH3(g)+HCl(g)室溫下不能自發進行,說明該反應的ΔH<0
C.NH4HCO3(s) NH3(g)+H2O(g)+CO2(g)　ΔH>0,該反應在高溫下能自發進行
D.加入合適的催化劑能改變反應的焓變,使非自發反應轉化為自發 反應
7.已知2CO(g) CO2(g)+C(s),T=980 K時,ΔH-TΔS=0。
(1)當體系溫度低于980 K時,ΔH-TΔS　　　　(填“大于”“小于”或“等于”,下同)0;當體系溫度高于980 K時,ΔH-TΔS　　0。
(2)在冶金工業中,以C為還原劑,溫度高于980 K時的氧化產物是以　　　　為主;溫度低于980 K時的氧化產物是以　　　　為主。
能力提升練
題組一　　ΔH、ΔS與反應的方向
1.下列反應在任何溫度下都不能自發進行的是(　　)
A.2O3(g) 3O2(g)　ΔH<0
B.2CO(g) 2C(s)+O2(g)　ΔH>0
C.N2(g)+3H2(g) 2NH3(g)　ΔH<0
D.CaCO3(s) CaO(s)+CO2(g)　ΔH>0
2.250 ℃和1.01×105 Pa時,反應2N2O5(g) 4NO2(g)+O2(g)　ΔH=+56.76 kJ/mol,自發進行的原因是(　　)
A.是吸熱反應
B.是放熱反應
C.是熵減小的反應
D.熵增大效應大于焓增大的效應
3.研究化學反應的方向具有重要意義。下列說法正確的是　(　　)
A.電解水的反應屬于自發反應
B.能自發進行的反應一定能迅速發生
C.自發反應的熵一定增大,非自發反應的熵一定減小
D.2NO(g)+2CO(g) N2(g)+2CO2(g)在常溫下能自發進行,則該反應的ΔH<0
4.下列有關化學反應方向及判據的說法中不正確的是　(　　)
A.ΔH>0、ΔS<0的反應在任何溫度下都不能自發進行
B.2NaHCO3(s) Na2CO3(s)+H2O(g)+CO2(g)　ΔH>0,該反應在高溫條件下能自發進行,原因是反應的ΔS>0
C.焓變和熵變都與反應的自發性有關,但焓變和熵變都不可以單獨作為反應自發性的判據
D.自發反應就是能較快進行的反應,非自發反應就是無法進行的反應
題組二　　化學反應方向的綜合判斷
5.在圖1中A、B兩容器里,分別收集著一種理想氣體(二者不反應,氣體壓強相等)。若將中間活塞打開,兩種氣體分子立即都分布在兩個容器中(如圖2所示)。這是一個不伴隨能量變化的自發過程。關于此過程的下列說法不正確的是　(　　)
圖1　　　　　　　圖2
A.此過程為自發過程,而且沒有熱量的吸收或放出
B.此過程從有序到無序,混亂度增大
C.此過程是自發可逆的
D.此過程是向混亂程度增大的方向變化的過程,即熵增加的過程
6.灰錫結構松散,不能制造器皿,而白錫結構堅固,可以制造器皿。現把白錫制成的器皿放在0 ℃、100 kPa條件下,它會不會變成灰錫而不能再繼續使用(已知:在0 ℃、100 kPa下白錫轉化為灰錫的反應的焓變和熵變分別為ΔH= -2.18 kJ·mol-1、ΔS=-6.61 J·mol-1·K-1)(　　)
A.會變成灰錫
B.無法確定
C.只有繼續降低溫度才會變成灰錫
D.只有繼續升高溫度才會變成灰錫
答案與分層梯度式解析
第二單元　化學反應的方向與限度
第1課時　化學反應的方向
基礎過關練
1.C　可逆反應的正、逆兩個反應,其焓變的絕對值相等,但是符號相反,A項錯誤;焓變對反應方向有影響,但不能決定反應進行的方向,B項錯誤;焓變為正值時,反應吸收熱量,體系能量升高,不利于反應自發進行,C項正確;焓變只能表示反應的熱效應,不能用來獨立判斷反應的自發性,D項錯誤。
2.C　C項反應的ΔH>0,由焓判據判斷反應不能自發進行,而題給條件是能自發進行,所以C項中的反應不能用焓判據解釋。
3.C　液氨汽化,由液態變為氣態,混亂度增大,ΔS>0,A錯誤;硫酸鉀溶于水,混亂度增大,ΔS>0,B錯誤;SO2(g)和O2(g)反應生成SO3(g),化學方程式為2SO2(g)+O2(g) 2SO3(g),反應后氣體分子數減小,混亂度減小,ΔS<0,C正確;NH4HCO3(s)分解生成NH3(g)、H2O(g)和CO2(g),對應的化學方程式為NH4HCO3(s) NH3(g)+H2O(g)+CO2(g),反應后氣體分子數增大,混亂度增大,ΔS>0,D錯誤。
4.A　①物質由固態到液態、由液態到氣態和由固態到氣態的過程都是熵增大的過程;②氣體體積增大的反應是熵增大的反應。故選A。
5.B　A、B、C項中反應的ΔS均小于0,在一定條件下能自發進行,ΔH-T·ΔS<0時,反應可自發進行破題關鍵可知,ΔH<0,B正確,A、C錯誤;反應的ΔS>0,該反應為吸熱反應,反應的ΔH>0,D錯誤。
6.C　反應的自發性與反應的快慢沒有必然聯系,能自發進行的反應不一定能迅速發生,A錯誤;該反應ΔS>0,由于在室溫下不能自發進行,則該反應的ΔH>0,B錯誤;NH4HCO3(s) NH3(g)+H2O(g)+CO2(g)的ΔH>0,ΔS>0,根據ΔH-TΔS<0反應能自發進行可知,該反應在高溫下能自發進行,C正確;催化劑通過降低反應活化能加快反應速率,但不能改變反應的焓變,D錯誤。
7.答案　(1)小于　大于　(2)CO　CO2
解析　反應2CO(g) CO2(g)+C(s)的ΔS<0,由題意T=980 K時, ΔH-TΔS=0,推出ΔH<0,即該反應是放熱反應。當T>980 K時,ΔH-TΔS>0,逆反應能夠自發進行,主要氧化產物是一氧化碳;當T<980 K時,ΔH-TΔS<0,正反應能夠自發進行,主要氧化產物是二氧化碳。
能力提升練
1.B　A項,ΔH<0,ΔS>0,任何溫度下都能自發進行,錯誤;B項,ΔH>0, ΔS<0,任何溫度下都不能自發進行,正確;C項,ΔH<0, ΔS<0,低溫下能自發進行,錯誤;D項,ΔH>0,ΔS>0,高溫下能自發進行,錯誤。
2.D　2N2O5(g) 4NO2(g)+O2(g)　ΔH=+56.76 kJ/mol,該反應為吸熱反應,ΔH>0,反應能夠自發進行,說明ΔH-TΔS<0,所以ΔS>0,熵增大效應大于焓增大的效應。
3.D　電解水的反應屬于非自發反應,A項錯誤;反應是否自發進行與反應速率無關,B項錯誤;反應是否自發進行應判斷ΔH-TΔS是否小于0,不應只考慮ΔS的大小,C項錯誤;該反應反應前后氣體分子數減小,熵減小,在常溫下能自發進行,則ΔH-TΔS<0,ΔH<0高頻考點,D項正確。
4.D　
焓變和熵變都不可以單獨作為反應自發性的判據,C正確;反應能否自發進行與反應速率的大小無關,D錯誤。
5.C　這是一個不伴隨能量變化的自發過程,沒有熱量的吸收或放出,A項正確;該過程為由有序到無序的過程,屬于熵增過程,B、D項正確;該過程中,ΔH=0、ΔS>0,所以ΔH-TΔS<0,可知該過程為自發過程,其逆過程不能自發進行,C項錯誤。
6.A　在0 ℃、100 kPa條件下,ΔH-TΔS=-2 180 J·mol-1-273 K× (-6.61 J·mol-1·K-1)=-375.47 J·mol-1<0,因此在該條件下白錫會變為灰錫,故選A。
1(共29張PPT)
1.自發反應是在一定條件下能自動進行的反應。
2.在恒壓下,大多數能自發進行的反應是放熱反應(ΔH<0),也有些能自發進行的化學反應是
吸熱反應(ΔH>0)。
第二單元 化學反應的方向與限度
必備知識 清單破
知識點 1 反應焓變與反應方向(詳見定點1)
1.熵
(1)概念:衡量體系混亂度的物理量,其符號為S,單位為J·mol-1·K-1。
(2)特點:混亂度越大,體系越無序,體系的熵值就越大。
2.熵變與反應方向
(1)熵變:反應產物總熵與反應物總熵之差,即ΔS=S(反應產物)-S(反應物),如果發生變化后體
系的混亂度增大,那么該過程的ΔS>0;反之,ΔS<0。物質由固態到液態、由液態到氣態和由固
態到氣態的過程,是熵增大的過程,ΔS>0;氣體體積增大的反應,是熵增大的反應,ΔS>0;氣體體
積減小的反應,是熵減小的反應,ΔS<0。
(2)一些能自發進行的反應混亂度增大,即體系的熵增大,但也有些能自發進行的反應是熵減
小的(ΔS<0)。
知識點 2 反應熵變與反應方向(詳見定點1)
1.可逆反應的特征

知識點 3 化學平衡狀態
物濃度由零逐漸增大 v(逆)從零開始逐漸增大;反應達到平衡時:v(正)=v(逆),反應混合物
中各組分的濃度不再發生變化。

3.化學平衡狀態與平衡特征
(1)化學平衡狀態:當外界條件不變時,可逆反應進行到一定程度,反應物和生成物濃度不再隨
時間而發生變化,這種狀態稱為化學平衡狀態。
2.化學平衡的建立(恒溫條件)
　　反應開始時:v(正)最大,v(逆)為零;反應進行時:反應物濃度減小 v(正)逐漸變小,生成

(2)特點——“五大特征”
1.化學平衡常數
(1)對于一般的可逆反應aA(g)+bB(g) cC(g)+dD(g),平衡常數的表達式為K= 。
(2)平衡常數K的大小能說明反應進行的程度(也叫反應的限度)。K值越大,表示反應進行得
越完全;K值越小,表示反應進行得越不完全。
(3)化學平衡常數與反應物或生成物的濃度無關;平衡常數隨反應溫度的變化而變化,在使用
平衡常數時應注明溫度。固體、純液體、水溶液中水的濃度可視為定值,其濃度不列入平衡
常數表達式中。
知識點 4 化學平衡常數、平衡轉化率、產率
衡轉化率一般是相同條件下的最大轉化率,反應過程中的轉化率一般是沒有達到平衡時的轉
化率。對于反應aA(g)+bB(g) cC(g)+dD(g),反應物A的平衡轉化率為α(A)= ×
100%,式中c0(A)和c(A)分別表示A的初始濃度和A的平衡濃度。
3.產率= ×100%。
歸納提升 平衡轉化率與平衡常數均能定量表示化學反應進行的程度,但平衡常數不直觀,
平衡轉化率能更直觀地表示化學反應進行的程度。
2.平衡轉化率
(1)轉化率:反應至某時刻時,某反應物的轉化量與該物質起始總量的比值。
(2)平衡轉化率:反應達平衡后,某反應物在反應中已轉化的量與該物質起始總量的比值。平
知識辨析
1.自發過程就是自發反應。這種說法對嗎
2.常溫、常壓下,熵增大的反應一定能自發進行,熵減小的反應一定不能自發進行。這種說法
對嗎
3.吸熱且熵增大的反應,溫度越低反應越可能自發進行。這種說法對嗎
4.恒溫恒容條件下,足量的A(s)發生反應:A(s) B(g)+2C(g),若c(B)∶c(C)不再變化,該反應
一定達到平衡狀態。這種說法對嗎
一語破的
1.不對。自發過程是指在一定條件下,不用借助外力就可以自動進行的過程;自發反應是指在
一定條件下,可以自發進行到顯著程度的化學反應。自發過程可以是物理過程,不一定是自
發反應;而自發反應一定是自發過程。
2.不對。有些熵增大的反應,需要高溫才能自發進行。有些熵減小的反應,在一定條件下也可
以自發進行。
3.不對。吸熱且熵增大的反應,溫度越高反應越可能自發進行。
4.不對。該可逆反應中,c(B)∶c(C)一直為1∶2,所以不能依據c(B)∶c(C)不再變化判斷反應
是否達到平衡。

1.焓判據
(1)體系總是趨向于從高能狀態轉化為低能狀態(這時體系往往會對外部做功或釋放能量),該
判據又稱能量判據。
(2)應用:由焓判據知,放熱過程(ΔH<0)常常是容易自發進行的。
(3)焓判據的局限性:有些吸熱反應也可以自發進行,因此焓變是影響反應自發進行的因素,但
不是唯一因素。
2.熵判據
(1)在與外界隔離的體系中,體系趨向于由有序轉變為無序,導致體系的熵增大,這一經驗規律
叫做熵增原理。在用來判斷過程的方向時,就稱為熵判據。
關鍵能力 定點破
定點 1 反應自發性的判據
(2)應用:熵增(ΔS>0)的過程常常是容易自發進行的。
(3)熵判據的局限性:少數熵減小的過程,在一定條件下也可以自發進行,熵變是影響反應自發
進行的又一個因素,但也不是唯一因素。
歸納提升
化學反應方向與焓變、熵變的關系
a.從焓變(能量)角度:ΔH<0,有利于反應自發進行。
b.從熵變角度:ΔS>0,有利于反應自發進行。
c.在實際的化學反應中,當ΔH與ΔS同時大于0或同時小于0時,二者對化學反應自發性的影響
出現矛盾,因此,在分析一個具體化學反應能否自發進行時,不能單獨使用焓判據或熵判據來
分析,否則可能會得出錯誤的結論。
3.復合判據
　　在溫度、壓力一定的條件下,化學反應的方向是反應的焓變和熵變共同影響的結果,反
應方向的判據為ΔH-TΔS:
ΔH-TΔS<0　反應能自發進行;
ΔH-TΔS=0　反應達到平衡狀態;
ΔH-TΔS>0　反應不能自發進行。
典例 下列反應中,一定不能自發進行的是(　 )
A.2KClO3(s) 2KCl(s)+3O2(g) ΔH=-78.03 kJ·mol-1 ΔS=111 0 J·mol-1·K-1
B.CO(g) C(石墨,s)+ O2(g) ΔH=110.5 kJ·mol-1 ΔS=-89.36 J·mol-1·K-1
C.4Fe(OH)2(s)+2H2O(l)+O2(g) 4Fe(OH)3(s) ΔH=-444.3 kJ·mol-1 ΔS=-280.1 J·mol-1·K-1
D.NH4HCO3(s)+CH3COOH(aq) CO2(g)+CH3COONH4(aq)+H2O(l) ΔH=37.301 kJ·mol-1
ΔS=184.05 J·mol-1·K-1
B
思路點撥： (1)在利用ΔH-TΔS作為判據判斷反應方向時,給出ΔH的單位通常為kJ·mol-1,ΔS的單位通常是J·mol-1·K-1,進行計算時需注意。
(2)利用ΔH、ΔS的符號和ΔH-TΔS進行推理,可以避開計算。
解析：A項為放熱、熵增大的反應,在任何溫度下都有ΔH-TΔS<0,因此該反應一定能自發進
行,A項不符合題意;B項為吸熱、熵減小的反應,在任何溫度下都有ΔH-TΔS>0,故該反應一定
不能自發進行,B項符合題意;C項為放熱、熵減小的反應,在低溫時可能有ΔH-TΔS<0,因此該
反應在低溫下能自發進行,C項不符合題意;D項為吸熱、熵增大的反應,在高溫時可能有ΔH-
TΔS<0,因此該反應在高溫下能自發進行,D項不符合題意。

　　對于恒容密閉容器中的反應mA(g)+nB(g) pC(g)+qD(g),分析如下:
定點 2 化學平衡狀態的判斷
可能的情況舉例 是否已達平衡
體系中各成分的含量 各物質的物質的量或物質的
量分數、質量或質量分數、
各氣體的體積或體積分數一
定 平衡
總體積、總物質的量一定 不一定平衡
正、逆反應速率的關系 在單位時間內消耗了m mol
A,同時生成m mol A,即v(正)=
v(逆) 平衡
在單位時間內消耗了n mol
B,同時生成p mol C 不一定平衡
v(A)∶v(B)∶v(C)∶v(D)=
m∶n∶p∶q 不一定平衡
壓強 壓強不再變化,當m+n≠p+q 平衡
壓強不再變化,當m+n=p+q 不一定平衡
混合氣體的平均相對分子質
量 平均相對分子質量一定,當 m+n≠p+q 平衡
平均相對分子質量一定,當 m+n=p+q 不一定平衡
溫度 絕熱條件,體系溫度一定 平衡
氣體的密度 密度一定 不一定平衡
顏色 體系(含有色物質)的顏色不
變,即有色物質的濃度不變 平衡
1.直接標志
(1)速率標志:指“等”,即v正=v逆。有兩層含義:對于同一物質而言,該物質的生成速率等于它
的消耗速率;對于不同的物質而言,反應速率之比等于化學方程式中的化學計量數之比,但必
須是不同方向的反應速率。
(2)含量標志:指“定”,即反應混合物中各組分的含量保持不變,必須是所有組分均不變,不能
只其中一種不變。
2.間接標志
(1)反應物或生成物中含有色物質的可逆反應,顏色不再變化即表明反應達到平衡狀態。
(2)對于反應前后氣體體積變化的反應,氣體的總物質的量、平均相對分子質量保持不變,以
及恒壓下體積不再改變,恒容下壓強不再改變,都可以成為判斷平衡狀態的標志。
典例 在恒溫恒容的密閉容器中分別進行下列兩個可逆反應:
反應1:2NO2(g) 2NO(g)+O2(g),其中NO2是紅棕色氣體。
反應2:H2(g)+I2(g) 2HI(g),其中I2(g)是紫色的。
以上兩個反應過程中,有下列情況:
①同一物質正反應速率等于逆反應速率。②混合氣體的顏色不再改變。③混合氣體的密度
不再改變。④混合氣體的壓強不再改變。⑤混合氣體的平均相對分子質量不再改變。⑥對
于反應1,單位時間內生成n mol O2的同時生成2n mol NO2。⑦對于反應2,用H2、I2和HI表示
的反應速率之比為1∶1∶2。
(1)上述情況中能作為反應1達到平衡狀態標志的是　　　　　　 。
(2)上述情況中能作為反應2達到平衡狀態標志的是　　　　　　 。
①②④⑤⑥
①②
思路點撥：判斷可逆反應是否達到平衡狀態的根本依據是正、逆反應速率是否相等。基本
的判斷方法是看反應中某依據是否是變量,若是變量,一旦不變即可作為平衡標志,若為不變
量則不能作為平衡標志。
解析 ： (1)對于反應2NO2(g) 2NO(g)+O2(g),當同一物質的正、逆反應速率相等時,反應處
于平衡狀態,①正確;混合氣體的顏色不再改變時,說明c(NO2)不變,反應處于平衡狀態,②正
確;氣體的密度ρ= ,氣體的質量和容器的容積是定值,氣體的密度不變不能作為反應達到平
衡狀態的標志,③錯誤;由于該反應為反應前后氣體體積變化的反應,恒容容器中的壓強不變,
表明反應處于平衡狀態,④正確;混合氣體的平均相對分子質量 = ,該反應中氣體的質量
始終不變,而氣體的物質的量為變量,則混合氣體的平均相對分子質量保持不變時,表明反應
處于平衡狀態,⑤正確;單位時間內生成O2和生成NO2的反應方向相反,且二者生成的物質的
量之比為1∶2,反應處于平衡狀態,⑥正確。(2)對于反應:H2(g)+I2(g) 2HI(g),當同一物質
的正、逆反應速率相等時,反應處于平衡狀態,①正確;混合氣體的顏色不再改變時,說明c(I2)
不變,反應處于平衡狀態,②正確;由于氣體的質量和容器的容積是定值,氣體的密度不變不能
作為反應達到平衡狀態的標志,③錯誤;由于該反應為反應前后氣體體積不變的反應,容器中
氣體的物質的量始終不變,則容器中的壓強始終不變,故混合氣體的壓強不變不能作為反應
達到平衡狀態的標志,④錯誤;由于該反應氣體的質量、氣體的總物質的量是定值,氣體的平
均相對分子質量不變,不能判斷反應是否處于平衡狀態,⑤錯誤;沒有說明反應的方向,若表示
同一方向的反應速率之比,則不能表明反應達到平衡,⑦錯誤。
　　在容積為V L的密閉容器中充入a mol A和b mol B,發生反應mA(g)+nB(g) pC(g)+
qD(g),達到平衡時A的轉化量為mx mol,列三段式如下:
mA(g)+nB(g) pC(g)+qD(g)
起/mol　 a　 b　　 0　　 0
轉/mol　 mx　 nx　 px　 qx
平/mol　 a-mx　 b-nx　 px　 qx
定點 3 化學平衡的有關計算——三段式法
②平衡時c(A)= mol·L-1;
③A的平衡轉化率α(A)= ×100%;
④A的百分含量φ(A)= ×100%。
對于反應物,平衡量=起始量-轉化量;對于生成物,平衡量=起始量+轉化量,則有:
①K= ;
典例 工業合成氨的反應為N2(g)+3H2(g) 2NH3(g),設在容積為2.0 L的密閉容器中充入
0.60 mol N2(g)和1.60 mol H2(g),反應在一定條件下達到平衡時,NH3的物質的量分數(NH3的物質的量與反應體系中總的物質的量之比)為 。試計算:
(1)該條件下N2的平衡轉化率為　　　 。
(2)該條件下反應2NH3(g) N2(g)+3H2(g)的平衡常數為　　　 。
66.7%
0.005
思路點撥：平衡轉化率應用三段式法解題,(2)中反應的平衡常數是題給反應平衡常數的倒數。
解析：設N2轉化的物質的量濃度為x mol·L-1,
　　　　　　N2(g)+3H2(g) 2NH3(g)
起(mol·L-1)　0.3　 0.8　　 0
轉(mol·L-1)　 x　 　3x　 2x
平(mol·L-1)　0.3-x 0.8-3x 　2x
所以 = ,解得x=0.2。
(1)N2的平衡轉化率為 ×100%≈66.7%。
(2)反應2NH3(g) N2(g)+3H2(g)的平衡常數K= = =0.005。
1.壓強平衡常數(Kp)的含義
　　對于有氣體參加的反應,用各氣體的平衡分壓代替平衡濃度計算的平衡常數。如反應
aA(g)+bB(g) cC(g) +dD(g),Kp= 。
定點 4 壓強平衡常數(Kp)的計算

2.四步驟計算壓強平衡常數
典例 天然氣的主要成分為CH4,一般還含有C2H6等烴類,是重要的燃料和化工原料。乙烷在一
定條件可發生如下反應:C2H6(g) C2H4(g)+H2(g) ΔH1,容器中通入等物質的量的乙烷和氫
氣,在等壓下(p)發生上述反應,乙烷的平衡轉化率為α。反應的平衡常數Kp=　　　　　　
　 (用平衡分壓代替平衡濃度計算,分壓=總壓×物質的量分數)。
×p
思路點撥：掌握氣體分壓的計算方法,利用“三段式”法計算出各氣體的平衡分壓,代入平
衡常數表達式。
解析：假設起始時n(C2H6)為1 mol,則C2H6的轉化量為1 mol×α=α mol。根據題意,列三段式:
　　　　 C2H6(g) C2H4(g)+H2(g)
起始量　　1 mol　　 0　　 1 mol
轉化量　 α mol　 α mol α mol
平衡量　 (1-α)mol　 α mol　(1+α)mol
平衡時氣體總物質的量n總=(2+α)mol,故p(C2H6)= ×p,p(C2H4)= ×p,p(H2)= ×p,則
Kp= = = ×p。第2課時　化學平衡狀態
基礎過關練
題組一　　可逆反應
1.下列反應不屬于可逆反應的是(　　)
A.SO2+H2O H2SO3與H2SO3 SO2+H2O
B.H2+I2 2HI與2HI H2+I2
C.2SO2+O2 2SO3與2SO3 2SO2+O2
D.2H2O 2H2↑+O2↑與2H2+O2 2H2O
2.往10 mL 0.2 mol·L-1 NaI溶液中滴加4~5滴0.1 mol·L-1 FeCl3溶液后,再進行下列實驗,可證明FeCl3溶液和NaI溶液的反應為可逆反應的是(　　)
A.再滴加AgNO3溶液,觀察是否有AgI沉淀產生
B.加入CCl4振蕩后,觀察下層液體顏色
C.加入CCl4振蕩后,取上層清液,滴加AgNO3溶液,觀察是否有AgCl沉淀產生
D.加入CCl4振蕩后,取上層清液,滴加KSCN溶液,觀察是否出現紅色
題組二　　化學平衡的建立與特征
3.下列有關可逆反應的說法不正確的是(　　)
A.可逆反應是指在同一條件下能同時向正、逆兩個方向進行的反應
B.可逆反應的速率越大,進行的限度也就越大
C.可逆反應達到平衡時,反應并未停止,但是用反應物或生成物表示的平均反應速率為0
D.存在平衡的不一定是可逆反應
4.一定溫度下,在某恒容密閉容器中加入NH3和O2,發生反應4NH3(g)+5O2(g) 4NO(g)+6H2O(g)　ΔH<0,在建立平衡的過程中,下列說法正確的是(　　)
A.正反應速率增大,逆反應速率減小
B.達到平衡前,混合氣體的熵逐漸增大
C.達到平衡前,混合氣體的密度始終在不斷增大
D.反應過程中,有非極性鍵和極性鍵的斷裂和形成
5.在一個密閉容器中發生如下反應:2SO2(g)+O2(g) 2SO3(g),反應過程中某一時刻測得SO2、O2、SO3的濃度分別為0.2 mol·L-1、0.1 mol·L-1、0.2 mol·L-1,當反應達到平衡時,可出現的數據是(　　)
A.c(SO3)=0.4 mol·L-1
B.c(SO3)=0.15 mol·L-1,c(SO2)=0.15 mol·L-1
C.c(O2)=0.3 mol·L-1
D.c(SO3)+c(SO2)=0.4 mol·L-1
6.錫、鉛均為第ⅣA族元素,在含Pb2+的溶液中投入Sn會發生置換反應生成Sn2+,反應過程中金屬離子(R2+)的物質的量濃度隨時間的變化情況如圖所示。下列說法錯誤的是(　　)
A.0~10 s內,v(Sn2+)=0.044 mol·L-1·s-1
B.反應的離子方程式為Pb2++Sn Pb+Sn2+
C.5 s時,正、逆反應速率相等,反應達到平衡狀態
D.12 s時,5c(Sn2+)=11c(Pb2+)
7.某溫度下,體積恒定的密閉容器中發生反應CO(g)+NO2(g)CO2(g)+NO(g)　ΔH,不能說明此可逆反應已達到平衡狀態的是(　　)
A.混合氣體的壓強不再變化
B.CO的物質的量濃度不再變化
C.混合氣體的顏色不再變化
D.NO2的轉化率不再變化
題組三　　化學平衡狀態的判斷
8.在一定溫度下,體積一定的密閉容器中可逆反應3Fe(s)+4H2O(g) Fe3O4(s)+4H2(g)達到平衡的標志是(　　)
A.容器內混合氣體的密度不再變化
B.斷裂2 mol O—H鍵的同時形成1 mol H—H鍵
C.容器內混合氣體的壓強不再變化
D.消耗3 mol Fe的同時生成1 mol Fe3O4
9.在一定溫度下的恒容密閉容器中發生反應C2H4(g)+H2(g) C2H6(g)　ΔH<0,下列敘述中,不能表明反應達到平衡狀態的是(　　)
A.混合氣體的密度不再發生變化
B.混合氣體總物質的量不再發生變化
C.單位時間內消耗H2與消耗C2H6的物質的量之比為1∶1
D.容器中各物質的物質的量分數不再發生變化
10.工業合成氨的反應為N2(g)+3H2(g) 2NH3(g),在恒溫恒容的密閉容器中,可作為合成氨平衡標志的是(　　)
A.混合氣體的總物質的量不再變化
B.混合氣體的密度保持不變
C.單位時間內生成3 mol H2同時消耗2 mol NH3
D.c(N2)∶c(H2)∶(NH3)=1∶3∶2
11.在一個不傳熱的固定容積的密閉容器中發生可逆反應mA(g)+nB(g) pC(g)+qD(g),當m、n、p、q為任意整數時,達到平衡的標志是(　　)
①體系的壓強不再改變
②體系的溫度不再改變
③各組分的濃度不再改變
④各組分的質量分數不再改變
⑤反應速率v(A)∶v(B)∶v(C)∶v(D)=m∶n∶p∶q
⑥單位時間內m mol A斷鍵反應,同時p mol C也斷鍵反應
A.③④⑤⑥　　　　　　B.②③④⑥
C.①③④⑤　　　　　　D.①③④⑥
12.O3脫硝還可發生反應2NO2(g)+ O3(g)N2O5(g)+O2(g)　ΔH<0。T ℃時,向2.0 L恒容密閉容器中充入2.0 mol NO2和1.0 mol O3,反應過程中測定的部分數據見下表:
t/s 0 3 6 12 24
n(O2)/mol 0 0.36 0.60 0.80 0.80
(1)反應在0~3 s內的平均速率v(NO2)=　　　　　　　　。
(2)下列描述中能說明上述反應已達平衡的是　　　　。(填字母)
a.混合氣體密度不再變化
b.單位時間內消耗2 mol NO2的同時生成1 mol O2
c.v正(NO2)=2v逆(N2O5)
d.混合氣體壓強不再變化
能力提升練
題組一　　化學平衡的建立
1.在2 L的密閉容器中進行反應2SO2(g)+O2(g) 2SO3(g)　ΔH<0,起始時SO2、O2、SO3的物質的量分別為0.2 mol、0.1 mol、0.6 mol。下列說法正確的是　(　　)
A.該反應一定是正向建立平衡
B.平衡時,SO3的濃度范圍為0C.該反應在高溫下自發進行
D.當SO2和O2的物質的量之比不再變化時,化學反應達到了平衡
2.下列有關化學反應限度的說法正確的是(　　)
A.可逆反應達到平衡狀態時,各反應物、生成物的濃度相等
B.在一定條件下,一個可逆反應達到的平衡狀態就是該反應所能達到的最大限度
C.化學反應在一定條件下建立平衡狀態后,化學反應就會停止
D.1 mol N2和3 mol H2在一定條件下可生成2 mol NH3
題組二　　化學平衡狀態的判斷
3.用Cl2生產某些含氯有機物時會生成副產物HCl,利用下列反應可實現氯的循環利用:4HCl(g)+O2(g) 2Cl2(g)+2H2O(g)　ΔH<0。在恒溫恒容的密閉容器中,充入4 mol HCl、1 mol O2發生上述反應,下列示意圖正確且能說明反應最終達到平衡狀態的是(　　)
A.①②③　　B.②③　　C.③　　D.④
4. 在兩個絕熱恒容的密閉容器中進行下列兩個可逆反應:
甲:C(s)+H2O(g) CO(g)+H2(g)
乙:CO(g)+H2O(g) CO2(g)+H2(g)
現有下列狀態:①混合氣體平均相對分子質量不再改變　②恒溫時,氣體壓強不再改變　③各氣體組分濃度相等　④反應體系中溫度保持不變　⑤斷裂氫氧鍵速率是斷裂氫氫鍵速率的2倍　⑥混合氣體密度不變　⑦單位時間內,消耗水蒸氣質量與生成氫氣質量比為9∶1
其中能表明甲、乙容器中反應都達到平衡狀態的是(　　)
A.①②⑤　　　　　　B.③④⑥
C.⑥⑦　　　　　 　D.④⑤
5.在容積可變的真空密閉容器中投入一定量草酸錳(MnC2O4),發生反應:MnC2O4(s) MnO(s)+CO(g)+CO2(g)。在一定溫度下達到平衡,測得混合氣體總濃度為0.8 mol·L-1。若保持溫度不變,將容器容積擴大至原來的2倍,達到新平衡時測得c(CO2)=x mol·L-1。下列說法正確的是　(　　)
A.當CO體積分數保持不變時表明反應達到平衡狀態
B.當氣體平均摩爾質量保持不變時表明反應達到平衡狀態
C.達到新平衡時c(CO2)=c(CO)=0.4 mol·L-1
D.達到新平衡時,平衡常數減小
題組三　　化學平衡的簡單計算
6.一定溫度下,在3 L的恒容密閉容器中發生反應:X(g)+2Y(g) 3Z(g)。反應過程中的部分數據如表所示:
t/min n(X)/mol n(Y)/mol n(Z)/mol
0 1.0 1.2 0
5 0.6
10 0.7
15 0.6
下列說法正確的是(　　)
A.5~10 min用Y表示的平均反應速率為0.04 mol·L-1·min-1
B.10~15 min反應沒有達到平衡
C.達到平衡狀態時,c(Z)=0.2 mol·L-1
D.X的平衡轉化率為30%
7.某溫度下,在容積為2 L的密閉容器中投入一定量的A、B發生反應3A(g)+bB(g) cC(g)　ΔH=-Q kJ·mol-1(Q>0),12 s時反應達到平衡,生成C的物質的量為0.8 mol,反應過程中A、B的物質的量濃度隨時間的變化關系如圖所示。下列說法正確的是(　　)
A.前12 s內,A的平均反應速率為0.025 mol·L-1·s-1
B.12 s后,A的消耗速率等于B的生成速率
C.化學計量數之比b∶c=1∶2
D.12 s內,A和B反應放出的熱量為0.2Q kJ
8.(經典題)一定條件下,向2 L恒容密閉容器中加入3 mol A和 1 mol B,發生反應3A(g)+B(g) xC(g)+2D(s)。2 min末該反應達到平衡狀態,生成0.8 mol D,并測得C的濃度為0.4 mol·L-1。下列判斷錯誤的是(　　)
A.x=2
B.0~2 min內,A的平均反應速率為0.3 mol·L-1·min-1
C.B平衡時的物質的量為0.4 mol
D.混合氣體的密度不再變化時,該反應達到了平衡狀態
9.某溫度時,在一個容積為2 L的密閉容器中,X、Y、Z三種物質的物質的量隨時間的變化曲線如圖所示:
(1)反應開始至2 min,氣體Z的反應速率為　　　　　　　　。
(2)在2 L的另一個密閉容器中,放入0.2 mol A和0.3 mol B,在一定溫度下,壓強為p,放入催化劑(體積忽略),發生反應2A(g)+3B(g) xC(g)+2D(g),在a min后,容器中c(A)=0.05 mol·L-1,若溫度不變,壓強變為0.9p,則v(C)=　　　　　　　　。
10.某恒定溫度下,在一個2 L的密閉容器中充入氣體A、氣體B,其濃度分別為2 mol·L-1、1 mol·L-1,且發生如下反應:3A(g)+2B(g) 4C( )+2D( )。反應一段時間后達到平衡狀態,測得生成 1.6 mol C,且反應前后氣體的壓強之比為5∶4。回答下列問題:
(1)C和D的聚集狀態分別為　　　　、　　　　(填“氣體”或“非氣體”)。
(2)B的轉化率為　　　　。
(3)增加C的量,A、B的轉化率　　　　(填“變大”“變小”或“不變”)。
答案與分層梯度式解析
第2課時　化學平衡狀態
基礎過關練
1.D　反應條件相同,且正、逆反應同時進行,為可逆反應,A、B、C不符合題意;反應條件不同,不屬于可逆反應,D符合題意。
2.D　I-有剩余,Ag+可跟剩余的I-反應生成AgI沉淀,跟反應是否可逆無關,A項錯誤;無論該反應是否可逆,溶液中一定有碘單質,下層一定會呈紫紅色,B項錯誤;上層清液一定含Cl-,一定會產生白色AgCl,與本反應是否可逆無關,C項錯誤;加KSCN溶液,若溶液變紅,證明溶液中還有Fe3+,該反應為可逆反應,若溶液不變紅,證明溶液中Fe3+已經全部轉化為Fe2+,該反應不可逆,D項正確。
3.B　可逆反應是指在同一條件下能同時向正、逆兩個方向進行的反應,A項正確;化學反應速率與反應快慢相關,限度大小與轉化程度相關,可逆反應的速率大小與限度沒有必然聯系,B項錯誤;可逆反應達到平衡時,反應并未停止,各成分的濃度不再變化,故用反應物或生成物的濃度變化表示的平均反應速率為0,C項正確;晶體投入其飽和溶液中就存在溶解與結晶的平衡,故存在平衡的不一定是可逆反應易錯點,D項正確。
4.B　在建立平衡的過程中,正反應速率減小,逆反應速率增大,A錯誤;該反應的ΔS>0,故達到平衡前混合氣體的熵逐漸增大,B正確;反應前后該混合氣體的質量保持不變,在恒容的條件下,該混合氣體的密度始終不變,C錯誤;反應過程中,沒有非極性鍵的形成,D錯誤。
5.D　反應過程中的某一時刻測得SO2、O2和SO3的濃度分別為 0.2 mol·L-1、0.1 mol·L-1和0.2 mol·L-1,若完全轉化,則SO2、O2和SO3的濃度分別為0.4 mol·L-1、0.2 mol·L-1和0 mol·L-1或 0 mol·L-1、0 mol·L-1和0.4 mol·L-1。根據分析可知平衡時,0< c(SO2)<0.4 mol·L-1,A錯誤;SO3的濃度減小,則SO2的濃度應增大,B錯誤;根據分析可知平衡時,06.C　0~10 s內Sn2+的濃度從0變為0.44 mol·L-1,所以v(Sn2+)= =0.044 mol·L-1·s-1,A項正確;Sn的還原性比較強,在含Pb2+的溶液中投入Sn會發生置換反應生成Sn2+,由題圖可知該反應為可逆反應,反應的離子方程式為Pb2++Sn Pb+Sn2+,B項正確;由題圖可知5 s時Pb2+和Sn2+的濃度相等,反應還在向正反應方向進行,正、逆反應速率不相等,反應沒有達到平衡狀態,C項錯誤;由題圖可知 12 s時,c(Sn2+)=0.44 mol·L-1,c(Pb2+)=0.2 mol·L-1,= =,即5c(Sn2+)=11c(Pb2+),D項正確。
7.A　題給反應是氣體分子總數不變的反應,一定溫度、一定體積下,壓強始終不變,混合氣體的壓強不再變化不能說明此可逆反應已達到平衡狀態,A符合題意;CO的物質的量濃度不再變化,符合平衡特征,B不符合題意;混合氣體的顏色不再變化,則NO2的物質的量濃度不再變化,符合平衡特征,C不符合題意;NO2的轉化率不再變化,則各成分的物質的量濃度不再變化,符合平衡特征,D不符合題意。
8.A　題給反應是氣體質量減小的反應,反應過程中體積不變,則密度一直減小,當容器內混合氣體的密度不再變化時,反應達到平衡狀態,A項正確;斷裂2 mol O—H鍵、形成1 mol H—H鍵都表示的是正反應速率,不能說明反應達到平衡狀態,B項錯誤;該反應是氣體體積不變的反應,反應過程中壓強一直不變,容器內混合氣體的壓強不再變化不能說明反應達到平衡狀態,C項錯誤;消耗3 mol Fe、生成1 mol Fe3O4都表示的是正反應速率,不能說明反應達到平衡狀態,D項錯誤。
9.A　題給反應在恒容密閉容器中進行,反應物和產物均為氣體,反應體系中氣體的質量不變,所以密度也不變,無法根據密度不變判斷反應是否達到平衡狀態,A符合題意;反應前后氣體總物質的量不相等,所以混合氣體總物質的量不再發生變化,說明反應達到平衡狀態,B不符合題意;單位時間內消耗1 mol C2H6的同時生成1 mol H2,單位時間內消耗H2與生成H2的物質的量之比為1∶1,可說明反應達到平衡狀態,C不符合題意;容器中各物質的物質的量分數不再發生變化,說明反應達到平衡狀態,D不符合題意。
10.A　反應前后氣體體積不等,氣體總物質的量是變量,混合氣體的總物質的量不再變化,說明反應達到平衡狀態,A正確;氣體總質量不變,容器容積不變,密度是恒量,混合氣體的密度保持不變,反應不一定平衡,B錯誤;單位時間內生成3 mol H2同時消耗2 mol NH3,均表示正反應,不能判斷正、逆反應速率是否相等,反應不一定平衡,C錯誤;c(N2)∶c(H2)∶(NH3)=1∶3∶2,不能判斷各物質濃度是否還發生改變,反應不一定平衡,D錯誤。
11.B　①如果該反應是一個反應前后氣體體積不變的可逆反應,則體系的壓強始終不變,所以不能根據壓強不再改變判斷反應是否達到平衡狀態,不選;②體系的溫度不再改變,正、逆反應速率相等,所以能據此判斷該反應達到平衡狀態,選;③各組分的濃度不再改變,該反應達到平衡狀態,選;④當該反應達到平衡狀態,各組分的質量分數不再改變,選;⑤反應過程中同一反應方向一直有v(A)∶v(B)∶v(C)∶ v(D)=m∶n∶p∶q,不能據此判斷該反應是否達到平衡狀態,不選;⑥單位時間內m mol A斷鍵反應等效于p mol C成鍵,同時p mol C也斷鍵反應,則反應達到平衡狀態,選;故選B。
12.答案　(1)0.12 mol·L-1·s-1　(2)cd
解析　(1)0~3 s內,Δn(O2)=0.36 mol,則Δn(NO2)=0.36 mol×2= 0.72 mol,v(NO2)==0.12 mol·L-1·s-1。(2)根據質量守恒,混合氣體的質量始終不變,容器容積不變,則混合氣體的密度始終不變,混合氣體的密度不再改變,不能說明反應達到平衡狀態,a錯誤;單位時間內消耗2 mol NO2的同時生成1 mol O2,只指明正反應速率,不能說明反應達到平衡狀態,b錯誤;v正(NO2)=2v逆(N2O5)=v逆(NO2),說明反應達到平衡狀態,c正確;該反應是氣體體積減小的反應,隨著反應進行,混合氣體壓強減小,當混合氣體壓強不再變化,說明反應達到平衡狀態,d正確。
能力提升練
1.B　無法確定該反應進行的方向,A錯誤;根據S原子守恒可知,SO2和SO3的物質的量之和是0.8 mol,由于反應是可逆反應,反應物的轉化率達不到100%,所以當反應達平衡時,02.B　反應達到平衡狀態時各反應物、生成物的濃度不再改變,并不一定相等,A錯誤;在一定條件下,一個可逆反應達到的平衡狀態就是反應所能達到的最大限度,B正確;化學反應在一定條件下建立平衡狀態后,化學反應仍然在進行,只是正、逆反應速率相等,C錯誤;N2和H2的反應屬于可逆反應,所以1 mol N2和3 mol H2在一定條件下達到平衡時生成NH3的量小于2 mol,D錯誤。
3.D　在恒容密閉容器中發生題述反應,反應物與生成物都是氣體,密度在反應過程中始終不變,圖①不正確;ΔH與反應時間無關,圖②不能說明反應最終達到平衡狀態;容器中開始未充入生成物,逆反應的初始速率為0,圖③不正確。圖④示意圖正確且能說明反應最終達到平衡狀態,D項符合題意。
4.D　①平均相對分子質量是混合氣體的質量和混合氣體的總的物質的量的比值,乙反應中混合氣體質量、物質的量都不變,則反應中平均相對分子質量一直不變,混合氣體平均相對分子質量不再改變不能說明反應達到平衡,不正確;②同樣乙中壓強不再發生變化時,也不能說明反應達到平衡,不正確;③達到化學平衡時各組分的濃度不再發生變化,但各組分的濃度不一定相等,不正確;④正確;⑤反應速率的方向相反,且滿足速率之比等于相應物質的化學計量數之比,正確;⑥密度是混合氣體的質量和容器容積的比值,在反應過程中,乙中混合氣體質量和容器容積始終不變,不正確;⑦反應方向是相同的,不正確。
知識歸納　反應達到平衡狀態時正反應速率等于逆反應速率,體系組成不再變化,其他關聯量也不再變化。
5.C　由反應方程式可知,CO、CO2是氣體產物,且二者的物質的量相等,其他物質都呈固態,則反應過程中,CO的體積分數和CO2的體積分數始終相等,均為50%,所以混合氣體中CO的體積分數保持不變時不能說明反應達到平衡狀態,A項錯誤;CO、CO2是氣體產物,且二者的物質的量相等,設生成CO、CO2的物質的量都是y mol,氣體平均摩爾質量始終為 g·mol-1=36 g·mol-1,當氣體平均摩爾質量保持不變時不能說明反應達到平衡狀態,B項錯誤;在一定溫度下達到平衡,測得混合氣體總濃度為0.8 mol·L-1,由A可知,CO的體積分數和CO2的體積分數始終相等,均為50%,達到新平衡時,氣體濃度不變,c(CO2)=c(CO)=0.4 mol·L-1,C項正確;溫度不變,平衡常數不變,D項錯誤。
6.D　當反應進行至第10 min時,X消耗0.3 mol,則Y消耗0.6 mol,剩余0.6 mol,15 min時Y的物質的量仍然是0.6 mol,說明反應進行至第10 min時已達平衡狀態,列三段式有:
　　　　　　X(g)+2Y(g) 3Z(g)
初始/mol 1 1.2 0
轉化/mol 0.3 0.6 0.9
平衡/mol 0.7 0.6 0.9
5~10 min內,Y的物質的量的變化量為0.2 mol,其反應速率v(Y)= ≈0.013 mol·L-1·min-1,A錯誤;反應進行至第10 min時,已達平衡狀態,B錯誤;達到平衡狀態時,Z物質的量為0.9 mol,則其濃度為0.3 mol·L-1,C錯誤;X的平衡轉化率為×100%=30%,D正確。
7.C　分析圖像可知12 s內A的濃度變化為(0.8-0.2)mol·L-1= 0.6 mol·L-1,反應速率v(A)==0.05 mol·L-1·s-1,A項錯誤;分析可知,前12 s內,Δc(A)∶Δc(B)∶Δc(C)=0.6 mol·L-1∶ 0.2 mol·L-1∶0.4 mol·L-1=3∶1∶2,則A、B、C的化學計量數之比為3∶1∶2,A、B的化學計量數不同,12 s后達到平衡狀態,A的消耗速率不等于B的生成速率,B項錯誤,C項正確;消耗3 mol A放熱 Q kJ,12 s內消耗A的物質的量為0.6 mol·L-1×2 L=1.2 mol,消耗1.2 mol A放出的熱量為0.4Q kJ,D項錯誤。
8.C　平衡時生成的C的物質的量為0.4 mol·L-1×2 L=0.8 mol,生成物的物質的量之比等于化學計量數之比解題技法,故0.8 mol∶ 0.8 mol=x∶2,解得x=2,A項正確;2 min內生成0.8 mol C,故 2 min內C的反應速率v(C)==0.2 mol·L-1·min-1,反應速率之比等于化學計量數之比,故v(A)=v(C)=×0.2 mol·L-1·min-1= 0.3 mol·L-1·min-1,B項正確;由分析知達到平衡時n(B)=1 mol-×0.8 mol=0.6 mol,C項錯誤;容器的容積不變,反應體系中有固體,則混合氣體的質量可變,密度可變,故混合氣體的密度不再變化,可以說明該反應達到了平衡狀態,D項正確。
9.答案　(1)0.05 mol·L-1·min-1
(2) mol·L-1·min-1
解析　(1)2 min時,Z的物質的量為0.2 mol,則反應開始至2 min,氣體Z的反應速率為=0.05 mol·L-1·min-1。(2)由a min后,A的濃度為0.05 mol·L-1可知,反應消耗A的物質的量為0.2 mol-0.05 mol·L-1×2 L=0.1 mol,容器中A、B、C、D的物質的量分別為0.1 mol、0.3 mol-0.1 mol×=0.15 mol、0.1 mol×=0.05x mol、0.1 mol,由同溫、同體積下反應前后混合氣體的物質的量之比等于氣體壓強之比可得:=,解得x=2,則v(C)== mol·L-1·min-1。
10.答案　(1)非氣體　氣體　(2)40%　(3)不變
解析　(1)根據題意列“三段式”:
　　　　　　　 3A(g)+2B(g) 4C( )+2D( )
起始量/mol 4 2 0 0
變化量/mol 1.2 0.8 1.6 0.8
平衡量/mol 2.8 1.2 1.6 0.8
反應前后壓強之比等于5∶4,恒溫恒容時,壓強之比等于氣體物質的量之比,即反應前后氣體物質的量之比為5∶4,則D為氣體,C為固體或純液體。(2)B的轉化率為×100%=40%。(3)C是固體或純液體,因此增加C的量,A、B的轉化率不變。
2第3課時　化學平衡常數
基礎過關練
題組一　　化學平衡常數的定義及其影響因素
1.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定值
C.確定反應的平衡常數的大小只與溫度有關,而與濃度、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快慢
2.O3是一種很好的消毒劑,具有高效、潔凈、方便、經濟等優點。O3可溶于水,在水中易分解,產生的[O]為游離氧原子,有很強的殺菌消毒能力。常溫常壓下發生的反應如下:
反應①O3(g) O2(g)+[O](g)　ΔH>0　平衡常數為K1;
反應②[O](g)+O3(g) 2O2(g)　ΔH<0　平衡常數為K2;
總反應:2O3(g) 3O2(g)　ΔH<0　平衡常數為K。
下列敘述正確的是(　　)
A.降低溫度,總反應K減小
B.K=K1+K2
C.適當升溫,可提高消毒效率
D.壓強增大,K2減小
3.當把晶體N2O4放入密閉容器中使其變為氣體,并建立了N2O4(g) 2NO2(g)平衡后,保持溫度不變,再通入若干N2O4氣體,待反應達到新的平衡時,則新平衡與舊平衡相比,的值(　　)
A.不變　　　　　　B.變大
C.變小　　　　　　D.無法確定
題組二　　化學平衡常數的計算
4.已知合成氨反應可逆且為放熱反應,在一定溫度和壓強下,以下推論不正確的是(　　)
A.N2(g)+3H2(g) 2NH3(g)　ΔH1、2NH3(g) N2(g)+3H2(g)　ΔH2,則ΔH1+ΔH2=0
B.N2(g)+3H2(g) 2NH3(g)　K1、2NH3(g) N2(g)+3H2(g)　K2,則K1·K2=1
C.N2(g)+3H2(g) 2NH3(g)　ΔH1、2NH3(l) N2(g)+3H2(g)　ΔH2,則ΔH1+ΔH2<0
D.N2(g)+3H2(g) 2NH3(g)　K1、NH3(g) N2(g)+H2(g)　K2,則K1·=1
5.將4 mol SO2與2 mol O2放入容積為4 L的恒容密閉容器中,在一定條件下反應達到平衡:2SO2(g)+O2(g) 2SO3(g),測得平衡時SO3的濃度為0.5 mol·L-1,則此條件下的平衡常數K為(　　)
A.4　　　　　　 B.0.4　　　
C.0.25　　　　　　D.0.2
6.將固體NH4I置于密閉容器中,在一定溫度下發生下列反應: ①NH4I(s) NH3(g)+HI(g);②2HI(g) H2(g)+I2(g)。達到平衡時,c(H2)=0.5 mol/L,c(HI)=4 mol/L,則此溫度下反應①的平衡常數為(　　)
A.9　　　　　　 B.16　　　
C.20　　　　　　D.25
能力提升練
題組一　　化學平衡常數的應用
1.已知NO和O2轉化為NO2的反應機理如下:
①2NO(g) N2O2(g)(快)　ΔH1<0,平衡常數K1
②N2O2(g)+O2(g) 2NO2(慢)　ΔH2<0,平衡常數K2
下列說法正確的是(　　)
A.2NO(g)+O2(g) 2NO2(g)　ΔH=ΔH1+ΔH2
B.2NO(g)+O2(g) 2NO2(g)的平衡常數K=
C.反應①的速率大小決定2NO(g)+O2(g) 2NO2(g)的反應速率
D.反應過程中的能量變化如圖所示
2.在恒溫條件下,向盛有食鹽的2 L恒容密閉容器中加入0.2 mol NO2、0.2 mol NO和0.1 mol Cl2,發生如下兩個反應:
①2NO2(g)+NaCl(s) NaNO3(s)+ClNO(g)　ΔH1<0,平衡常數K1
②2NO(g)+Cl2(g) 2ClNO(g)　ΔH2<0,平衡常數K2
10 min時反應達到平衡狀態,測得容器內體系的壓強減小20%,這 10 min內用ClNO(g)表示的平均反應速率v(ClNO)=7.5×10-3 mol/ (L·min)。下列說法不正確的是(　　)
A.反應4NO2(g)+2NaCl(s) 2NaNO3(s)+2NO(g)+Cl2(g)的平衡常數為
B.平衡后c(Cl2)=2.5×10-2 mol/L
C.其他條件保持不變,反應在恒壓條件下進行,則平衡常數K2增大
D.若升高溫度,則平衡常數K1減小
題組二　　平衡轉化率的計算
3.某溫度下,在2 L的恒容密閉容器中充入氣體A和氣體B發生反應生成氣體C,反應過程中各組分的物質的量隨反應時間的變化如圖所示。下列說法正確的是(　　)
A.t1 min時反應達到平衡狀態
B.B的平衡轉化率為10%
C.該反應的化學方程式可表示為A+3B 2C
D.該溫度下,反應的平衡常數為300
4.已知可逆反應:M(g)+N(g) P(g)+Q(g)　ΔH>0。在某溫度下,反應物的起始濃度分別為c(M)=1 mol·L-1, c(N)=2.4 mol·L-1。達到平衡后,M的轉化率為60%。請回答下列問題:
(1)此時N的轉化率為　　　　。
(2)若反應溫度不變,反應物的起始濃度分別為c(M)=4 mol·L-1, c(N)=a mol·L-1;達到平衡后,c(P)=2 mol·L-1,a=　　　　。
(3)若反應溫度不變,反應物的起始濃度為c(M)=c(N)=b mol·L-1,達到平衡后,M的轉化率為　　　　(已知≈1.414)。
答案與分層梯度式解析
第3課時　化學平衡常數
基礎過關練
1.C　在平衡常數表達式中,反應物濃度和生成物濃度均為平衡濃度,A錯誤;確定反應的平衡常數只與溫度有關,溫度發生變化,化學平衡常數也會發生變化,B錯誤;確定反應的平衡常數的大小只與溫度有關,而與濃度、壓強、催化劑等無關,C正確;從平衡常數的大小可以推斷一個反應的限度,不能推斷反應快慢,D錯誤。
2.C　由2O3(g) 3O2(g)　ΔH<0可知,正反應為放熱反應,則降低溫度平衡常數增大,A項錯誤;由K==×=K1×K2,B項錯誤;適當升溫,反應①的平衡正向移動,有利于生成[O],反應②的平衡逆向移動,[O]的量增多,則可提高消毒效率C項正確,;平衡常數只受溫度的影響,溫度不變,平衡常數不變,D項錯誤。
3.A　反應N2O4(g) 2NO2(g)平衡常數為K=,溫度不變平衡常數不變,則的值不變,故選A。
4.C　放熱反應的逆反應為吸熱反應,兩者焓變相加等于0,A正確;反應方程式顛倒,則平衡常數互為倒數,兩者平衡常數相乘等于1,B正確;同種物質液態能量比氣態能量低,N2(g)+3H2(g) 2NH3(g)　ΔH1是放熱反應,2NH3(l) N2(g)+3H2(g)　ΔH2是吸熱反應,吸收的熱量比前面放出的熱量更多,因此ΔH1+ΔH2>0,C錯誤;K1=,則K1·=1,D正確。
5.A　平衡時SO3的濃度為0.5 mol·L-1,列三段式:
　　　　　　　　2SO2(g)+O2(g) 2SO3(g)
起始/(mol·L-1) 1 0.5 0
變化/(mol·L-1) 0.5 0.25 0.5
平衡/(mol·L-1) 0.5 0.25 0.5
平衡常數K===4,A項正確。
6.C　由H2和HI平衡時的濃度可推算出反應①生成的HI和NH3的濃度都為0.5 mol/L×2+4 mol/L=5 mol/L,由于NH3沒有轉化,其平衡濃度仍為5 mol/L,而HI的平衡濃度為4 mol/L,則反應①的平衡常數為K=c(NH3)·c(HI)=5×4=20,C項正確。
能力提升練
1.A　聯立兩熱化學方程式將①+②可得2NO(g)+O2(g) 2NO2(g)　ΔH=ΔH1+ΔH2,K=K1·K2,A項正確,B項錯誤;反應①為快反應,反應②為慢反應,則反應②的速率大小決定2NO(g)+O2(g) 2NO2(g)的反應速率,C項錯誤;由題干知反應①②都為放熱反應,即兩步反應的反應物的總能量均大于生成物的總能量,與圖像不符,D項錯誤。
2.C　K1=,K2=,反應4NO2(g)+2NaCl(s) 2NaNO3(s)+2NO(g)+Cl2(g)的平衡常數K==,A正確; 10 min時反應達到平衡狀態,測得容器內體系的壓強減少20%,則平衡時混合氣體總物質的量為(0.2+0.2+0.1) mol×(1-20%)=0.4 mol,這10 min內用ClNO(g)表示的平均反應速率v(ClNO)=7.5× 10-3 mol/(L·min),則平衡時n(ClNO)=7.5×10-3 mol/(L·min)× 10 min×2 L=0.15 mol,設①中反應的NO2為x mol,②中反應的Cl2為y mol,則:
2NO2(g)+NaCl(s) NaNO3(s)+ClNO(g)
x mol 0.5x mol
2NO(g)+Cl2(g) 2ClNO(g)
2y mol y mol 2y mol
則0.5x+2y=0.15,(0.2-x+0.2-2y+0.1-y)+0.5x+2y=0.4,聯立方程式,解得x=0.1、y=0.05,故平衡后c(Cl2)==2.5×10-2 mol/L, B正確;平衡常數只受溫度影響高頻考點,其他條件保持不變,反應在恒壓條件下進行,則平衡常數K2不變,C錯誤;ΔH1<0,若升高溫度,反應①的平衡逆向移動,則K1=減小,D正確。
3.C　t1 min時三種物質的物質的量相等,但由于t1 min后各種物質的物質的量繼續變化,故該時刻反應未達到平衡狀態易錯點,A項錯誤;反應開始時n(B)=2.0 mol,平衡時n(B)=0.2 mol,所以B的平衡轉化率為×100%=90%,B項錯誤;根據圖示可知A、B的物質的量在減少,C的物質的量在增加,說明A、B是反應物,C是生成物,在前10 min內三種物質的物質的量變化量之比Δn(A)∶Δn(B)∶ Δn(C)=0.6 mol∶1.8 mol∶1.2 mol=1∶3∶2,10 min后三種物質都存在,且物質的量不再發生變化,說明該反應為可逆反應,三種物質的物質的量變化量之比等于化學方程式中化學計量數之比,故該反應的化學方程式為A+3B 2C,C項正確;根據圖示可知平衡時n(A)= 0.6 mol,n(B)=0.2 mol,n(C)=1.2 mol,由于容器的容積是2 L,故平衡時c(A)=0.3 mol/L,c(B)=0.1 mol/L,c(C)=0.6 mol/L,故該溫度下的化學平衡常數K==1 200,D項錯誤。
4.答案　(1)25%　(2)6　(3)41.4%
解析　(1)根據已知條件列出“三段式”:
M(g)+N(g) P(g)+Q(g)
起始/(mol·L-1) 1 2.4 0 0
轉化/(mol·L-1) 0.6 0.6 0.6 0.6
平衡/(mol·L-1) 0.4 1.8 0.6 0.6
N的轉化率為×100%=25%。
(2)溫度不變,平衡常數不變,K===,解得a=6。
(3)溫度不變,平衡常數不變,設M的轉化率為x,則K= =,則=,解得x≈41.4%。
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