高考专题化学平衡常数化学反应进行的方向考点三化学反应进行的方向讲义高三一轮复习.docx

高考专题：化学平衡常数 化学反应进行的方向考纲要求1.了解化学平衡常数（K）的含义，能利用化学平衡常数进行相关计算。2.了解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。3.能正确计算化学反应的转化率（）考点三 化学反应进行的方向要点浓缩化学反应进行的方向:复合判据定方向，横是焓变纵为熵，一高三低二任意，四象限它不张扬。要点细化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：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)。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。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S表示，化学反应的S越大，越有利于反应自发进行。(3)复合判据判断反应方向的依据在温度、压强一定的条件下，化学反应方向是反应的焓变和熵变共同影响的结果，反应方向的复合判据为GHTS。当GHTSHTS<0，反应能自发进行。HTS0，反应达到平衡状态。HTS>0，反应不能自发进行。温馨提示焓变、熵变和温度对化学反应方向的影响HSHTS反应情况永远是负值在任何温度下过程均自发进行永远是正值在任何温度下过程均非自发进行低温为正高温为负低温时非自发，高温时自发低温为负高温为正低温时自发，高温时非自发易错警示(1)反应能否自发进行需综合考虑焓变和熵变对反应的影响。(2)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。典题演练1100 kPa时，反应2NO(g)O2(g)2NO2(g)中NO的平衡转化率与温度的关系曲线如图1，反应2NO2(g)N2O4(g)中NO2的平衡转化率与温度的关系曲线如图2。(1)图1中A、B、C三点表示不同温度、压强下2NO(g)O2(g)2NO2(g)达到平衡时NO的转化率，则_点对应的压强最大。(2)100 kPa、25 时，2NO2(g)N2O4(g)平衡体系中N2O4的物质的量分数为_，N2O4的分压p(N2O4)_kPa，列式计算平衡常数Kp_(Kp用平衡分压代替平衡浓度计算，分压总压×物质的量分数)。(3)100 kPa、25 时，V mL NO与0.5V mL O2混合后最终气体的体积为_ mL。解析(1)图1中曲线为等压线，A、C在等压线下方，B在等压线上方，A、C点相对等压线，NO的平衡转化率减小，则平衡逆向移动，为减小压强所致，B点相对等压线，NO的平衡转化率增大，则平衡正向移动，为增大压强所致，故压强最大的点为B点。(2)100 kPa、25 时，NO2的平衡转化率为80%，设起始时NO2的浓度为a，则平衡时NO2的浓度为0.2a、N2O4的浓度为0.4a，故N2O4的物质的量分数为×100%66.7%。N2O4的分压p(N2O4)100 kPa×66.7%66.7 kPa。Kp0.06。(3)100 kPa、25 时，V mL NO与0.5V mL O2生成V mL NO2,2NO2(g)N2O4(g)平衡体系中NO2的转化率为80%，知平衡时气体的体积为V mL×(180%)V mL×80%×0.6V mL。答案(1)B(2)66.7%66.70.06(3)0.6V2(2019·海南，14)由-羟基丁酸生成-丁内酯的反应如下：在298 K下，-羟基丁酸水溶液的初始浓度为0.180 mol·L1，测得-丁内酯的浓度随时间变化的数据如表所示。回答下列问题：t/min215080100120160220c/mol·L10.0240.0500.0710.0810.0900.1040.1160.132(1)该反应在5080 min内的平均反应速率为_mol·L1·min1。(2)120 min时-羟基丁酸的转化率为_。(3)298 K时该反应的平衡常数K_。(4)为提高-羟基丁酸的平衡转化率，除适当控制反应温度外，还可采取的措施是_。答案(1)0.000 7(2)0.5(50%)(3) (4)将-丁内酯移走32019·全国卷，27(2)环戊二烯()是重要的有机化工原料，广泛用于农药、橡胶、塑料等生产。回答下列问题：某温度，等物质的量的碘和环戊烯()在刚性容器内发生反应(g)I2(g)(g)2HI(g)H>0，起始总压为105 Pa，平衡时总压增加了20%，环戊烯的转化率为_，该反应的平衡常数Kp_Pa。达到平衡后，欲增加环戊烯的平衡转化率，可采取的措施有_(填标号)。A通入惰性气体 B提高温度 C增加环戊烯浓度 D增加碘浓度解析设容器中起始加入I2(g)和环戊烯的物质的量均为a，平衡时转化的环戊烯的物质的量为x，列出三段式：(g)I2(g)(g)2HI(g)起始：a a 0 0转化：x x x 2x平衡：ax ax x 2x根据平衡时总压强增加了20%，且恒温恒容时，压强之比等于气体物质的量之比，得，解得x0.4a，则环戊烯的转化率为×100%40%，平衡时(g)、I2(g)、(g)、HI(g)的分压分别为、，则Kpp总，根据p总1.2×105 Pa，可得Kp×1.2×105 Pa3.56×104 Pa。通入惰性气体，对反应的平衡无影响，A项不符合题意；反应为吸热反应，提高温度，平衡正向移动，可提高环戊烯的平衡转化率，B项符合题意；增加环戊烯浓度，能提高I2(g)的平衡转化率，但环戊烯的平衡转化率降低，C项不符合题意；增加I2(g)的浓度，能提高环戊烯的平衡转化率，D项符合题意。答案40%3.56×104BD42019·全国卷，28(1)(3)近年来，随着聚酯工业的快速发展，氯气的需求量和氯化氢的产出量也随之迅速增长。因此，将氯化氢转化为氯气的技术成为科学研究的热点。回答下列问题：(1)Deacon发明的直接氧化法为：4HCl(g)O2(g)=2Cl2(g)2H2O(g)。如图为刚性容器中，进料浓度比c(HCl)c(O2)分别等于11、41、71时HCl平衡转化率随温度变化的关系：可知反应平衡常数K(300 )_K(400 )(填“大于”或“小于”)。设HCl初始浓度为c0，根据进料浓度比c(HCl)c(O2)11的数据计算K(400 )_(列出计算式)。按化学计量比进料可以保持反应物高转化率，同时降低产物分离的能耗。进料浓度比c(HCl)c(O2)过低、过高的不利影响分别是_、_。(3)在一定温度的条件下，进一步提高HCl的转化率的方法是_。(写出2种)解析(1)由题给HCl平衡转化率随温度变化的关系图可知，随温度升高，HCl平衡转化率降低，则此反应为放热反应，温度越高，平衡常数越小，即K(300 )大于K(400 )。结合题图可知，c(HCl)c(O2)11、400 时HCl的平衡转化率为84%，列出三段式： 4HCl(g)O2(g)=2Cl2(g)2H2O(g)起始 c0 c0 0 0转化 0.84c0 0.21c0 0.42c0 0.42c0平衡 (10.84)c0 (10.21)c0 0.42c0 0.42c0则K(400 )；进料浓度比c(HCl)c(O2)过低会使O2和Cl2分离的能耗较高，过高则会造成HCl转化率较低。答案(1)大于O2和Cl2分离能耗较高HCl转化率较低(3)增加反应体系压强、及时除去产物52019·全国卷，28(1)(2)(4)水煤气变换CO(g)H2O(g)=CO2(g)H2(g)H<0是重要的化工过程，主要用于合成氨、制氢以及合成气加工等工业领域中。回答下列问题：(1)Shibata曾做过下列实验：使纯H2缓慢地通过处于721 下的过量氧化钴CoO(s)，氧化钴部分被还原为金属钴Co(s)，平衡后气体中H2的物质的量分数为0.025 0。在同一温度下用CO还原CoO(s)，平衡后气体中CO的物质的量分数为0.019 2。根据上述实验结果判断，还原CoO(s)为Co(s)的倾向是CO_H2(填“大于”或“小于”)。(2)721 时，在密闭容器中将等物质的量的CO(g)和H2O(g)混合，采用适当的催化剂进行反应，则平衡时体系中H2的物质的量分数为_(填标号)。A<0.25B0.25C0.250.50D0.50 E>0.50(4)Shoichi研究了467 、489 时水煤气变换中CO和H2分压随时间变化关系(如图所示)，催化剂为氧化铁，实验初始时体系中的和pCO相等、和相等。计算曲线a的反应在3090 min内的平均速率(a)_kPa·min1。467 时和pCO随时间变化关系的曲线分别是_、_。489 时和pCO随时间变化关系的曲线分别是_、_。解析(1)由题给信息可知，H2(g)CoO(s)Co(s)H2O(g)(i)K139，由题给信息可知，CO(g)CoO(s)Co(s)CO2(g)(ii)K251.08。相同温度下，平衡常数越大，反应倾向越大，故CO还原氧化钴的倾向大于H2。(2)第(1)问和第(2)问的温度相同，利用盖斯定律，由(ii)(i)得CO(g)H2O(g)CO2(g)H2(g)K1.31。设起始时CO(g)、H2O(g)的物质的量都为1 mol，容器体积为1 L，在721 下，反应达平衡时H2的物质的量为x mol。 CO(g)H2O(g)H2(g)CO2(g)起始/mol 1 1 0 0转化/mol x x x x平衡/mol 1x 1x x xK1.31，若K取1，则x0.5，(H2)0.25；若K取4，则x0.67，(H2)0.34。氢气的物质的量分数介于0.25与0.34之间，故选C。(4)由题图可知，3090 min内，(a)0.004 7 kPa·min1。水煤气变换中CO是反应物，H2是产物，又该反应是放热反应，升高温度，平衡向左移动，重新达到平衡时，H2的压强减小，CO的压强增大。故a曲线代表489 时随时间变化关系的曲线，d曲线代表489 时pCO随时间变化关系的曲线，b曲线代表467 时随时间变化关系的曲线，c曲线代表467 时pCO随时间变化关系的曲线。