1、第20讲化学平衡常数化学反应进行的方向高考备考导航考试要求：1.了解化学平衡常数的含义，能书写平衡常数表达式，能进行平衡常数、转化率的简单计算。2.能利用平衡常数和浓度商的关系判断化学反应是否达到平衡及平衡移动的方向。3.了解浓度商和化学平衡常数的相对大小与反应方向间的联系。4.知道化学反应是有方向的，知道化学反应的方向与反应的焓变和熵变有关。名师点拨：本讲内容是高考的重点与热点，在高考中的考点主要有两个：一是化学平衡常数的计算及利用化学平衡常数进行化学平衡移动方向的判断和反应是放热还是吸热等；二是焓变、熵变与化学反应方向的关系。化学平衡常数及转化率的理解和应用是压轴题，特别是涉及二者的计算更
2、是重点和难点，通常结合图像加以分析，并联系生产、生活实际考查学生知识运用能力，特别是用平衡分压等代替平衡浓度来表示平衡常数的题目更应加以关注。考点一化学平衡常数的含义及其应用核心知识梳理1化学平衡常数(1)含义在一定_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，简称平衡常数，用符号_K_表示。化学平衡常数是指某一具体反应的平衡常数。(2)表达式对于一般的可逆反应mA(g)nB(g)pC(g)qD(g)，在一定温度下达到平衡时，平衡常数的表达式：K_。平衡常数表达式中，各物质的浓度均为平衡时的浓度。其书写形式与化学方程式的书写有关。固体
3、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K值越大，正反应进行的程度_越大_，反应物的转化率_越大_。当K_105_时，可以认为反应进行得较完全。K值越小，正反应进行的程度_越小_，反应物的转化率_越小_。当K_105_时，认为反应很难进行。(4)影响因素内因：_反应物本身_的性质。外因：只受_温度_影响，与_浓度_、_压强_、_催化剂_等外界因素无关。即在一定温度下，平衡常数保持不变。(5)平衡常数的应用判断、比较可逆反应进行的程度一般来说，一定温度下的一个具体的可逆反应：K值正反应进行的程度平衡时生成物浓度平衡时反应物浓度反应物转化率越大_越大_越大_越小_越高_越小_
4、越小_越小_越大_越低_判断正在进行的可逆反应的方向以及反应是否达到平衡对于可逆反应：mA(g)nB(g)pC(g)qD(g)，若浓度商Qc，则将浓度商和平衡常数作比较可得可逆反应所处的状态。判断可逆反应的反应热2平衡转化率转化率是指平衡时转化了的某反应物的量与转化前该反应物的量之比，用来表示反应限度。可逆反应中某一反应物A的平衡转化率可表示为：(A)_100%_c0(A)代表A的初始浓度，c平(A)代表A的平衡浓度。易错警示平衡转化率的几点注意事项(1)在同一条件下，平衡转化率是最大的转化率。(2)产率100%，“产率”不一定是平衡状态下的。(3)催化剂可以提高产率，但是不能提高平衡转化率。
5、(4)平衡时混合物组分的百分含量100%3化学平衡的计算方法“三段式法”化学平衡的计算模式可采取“三段式”的方式，依题意，列出化学方程式，并计算。“三段式法”是有效解答化学平衡计算题的“万能钥匙”。解题时要注意清楚有条理地列出起始量、转化量、平衡量，按题目要求进行计算，同时还要注意单位统一。(1)计算步骤：写出有关化学平衡的化学方程式。|标示出各物质的起始量、转化量、平衡量。|(2)具体方法：可按下列模式进行计算：如mA(g)nB(g)pC(g)qD(g)，令A、B起始物质的量浓度分别为a molL1、b molL1，达到平衡后消耗A的物质的量浓度为mx molL1。 mA(g)nB(g)pC
6、(g)qD(g)起始/(molL1) a b 0 0变化/(molL1) mx nx px qx平衡/(molL1) amx bnx px qx相关计算：平衡常数：K。A的平衡转化率：平(A)100%。A的物质的量分数：w(A)100%。混合气体的密度：混。混合气体的平均相对分子质量：。(3)注意事项：注意反应物和生成物的浓度关系。反应物：c(平)c(始)c(变)；生成物：c(平)c(始)c(变)。利用混和计算时要注意m总应为气体的质量，V应为反应容器的体积，n总应为气体的总物质的量。起始浓度之比、平衡浓度之比不一定与化学计量数成正比，但物质之间是按化学计量数之比反应和生成的，故各物质的浓度变
7、化之比一定等于化学计量数之比，这是计算的关键。(4)化学平衡常数计算“四要求”有关K的计算要明确题目要求，一般有四种情况：写出K的表达式只要求写出化学平衡常数的表达式。写出K的计算式只要求写出K的计算式而不要求计算结果。列式计算K写出K的计算式(计算过程)并求出最后计算结果。求K的数值只要直接给出K的计算结果即可。另外，还要注意看计算时是否要求带单位，若无特别要求，一般不用带单位。特别提醒使用化学平衡常数应注意的问题(1)化学平衡常数K值的大小是可逆反应进行程度的标志，它能够表示可逆反应进行的程度。一个反应的K值越大，表明平衡时生成物的浓度越大，反应物的浓度越小，反应物的转化率也越大。可以说，
8、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)化学平衡常数只与温度有关，与反应物或生成物的浓度无关。(3)反应物或生成物中有固体和纯液体存在时，其浓度可看作“1”，而不计入平衡常数表达式中。如H2O(l)的浓度，固体物质的浓度均不写，但水蒸气浓度要写。(4)化学平衡常数是指某一具体反应的平衡常数。若反应方向改变，则平衡常数改变，正、逆反应的平衡常数互为倒数；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。基础小题自测1判断正误，正确的打“”，错误的打“”。(1)CH3COOHC2H5OHCH3COOC2H5H2O的平衡常数表达式为K。(
9、)(2)对于反应2SO2(g)O2(g)2SO3(g)，在恒温恒容条件达到平衡时，当向容器中充入SO3，平衡向逆方向移动，平衡常数减小。()(3)反应A(g)3B(g)2C(g)，达平衡后，温度不变，增大压强，平衡正向移动，平衡常数K值增大。()(4)反应物和生成物相同的同一类型的化学方程式，如果化学计量数不同，但K值可能完全相同。()(5)增大反应物的浓度，平衡正向移动，化学平衡常数增大。()提示增大反应物的浓度，平衡向正反应方向移动，但K不变化，因为K只受温度的影响，温度不变，K不变。(6)可根据K随温度的变化情况判断反应的热效应。()(7)对于一个可逆反应，化学计量数不同，化学平衡常数表
10、达式及数值也不同。()(8)平衡常数发生变化，化学平衡一定发生移动。()(9)化学平衡发生移动，平衡常数一定发生变化。()提示不一定，平衡常数只与温度有关。(10)平衡常数表达式中，物质的浓度可以是任一时刻的浓度。()(11)可逆反应2A(s)B(g)2C(g)3D(g)的平衡常数为K。()(12)对于反应：2SO2(g)O2(g)2SO3(g)，升高温度，K值减小，则H0。()(13)化学平衡常数大的可逆反应的反应物的转化率一定大。()(14)催化剂能改变化学反应速率，也能改变平衡常数。()(15)反应SO2(g)2CO(g)2CO2(g)S(l)H0在恒容的密闭容器中进行，平衡前，随着反应
11、的进行，容器内压强始终不变。()提示反应前后气体分子数不等，平衡前容器内压强逐渐变小。(16)对某一可逆反应，升高温度则化学平衡常数一定变大。()提示对于正反应吸热的反应，升高温度平衡正向移动，K增大；对于正反应放热的反应，升高温度平衡逆向移动，K变小。(17)化学平衡常数和转化率都能体现反应进行的程度。()提示化学反应达平衡时，各反应物的转化率达最大。化学平衡常数本身就是化学平衡时各物质浓度的关系。故平衡常数和转化率是从两个不同的角度来反映化学反应进行的程度。(18)C(s)H2O(g)CO(g)H2(g)的平衡常数表达式为K。()2在一定温度下，1 L的密闭容器中发生反应C(s)H2O(g
12、)CO(g)H2(g)，平衡时测得C、H2O、CO、H2的物质的量都为0.1 mol。(1)该反应的平衡常数K_0.1_。(2)若升高平衡体系的温度，该反应的平衡常数会增大，则该反应的H_(填“”或“”)0。(3)相同条件下，向该密闭容器中充入各物质的起始量如下：均为0.2 mol；C(s)、H2O均为0.2 mol，CO、H2均为0.1 mol，判断该反应进行的方向：_向逆反应方向_，_向正反应方向_。3深度思考：对于N23H22NH3K1NH3N2H2K2试分别写出平衡常数表达式，并判断其关系。提示K1K2K1方法点拨(1)若方程式的系数是原来的2倍，则KK；(2)若方程式的系数是原来的倍
13、，则K；(3)若一个方程式等于两个方程式相加，则KK1K2；(4)若一个方程式等于两个方程式相减，则K。考点突破提升微考点1平衡常数的概念辨析典例1 (1)(2021河南洛阳高三检测)工业上消除氮氧化物的污染，可用如下反应：CH4(g)2NO2(g)N2(g)CO2(g)2H2O(g)Ha kJmol1在温度T1和T2时，分别将0.50 mol CH4和1.2 mol NO2充入体积为1 L的密闭容器中，测得n(CH4)随时间变化数据如下表：时间/minn(CH4)/mol温度010204050T10.500.350.250.100.10T20.500.300.180.15下列说法不正确的是(
14、D)A10 min内，T1时v(CH4)比T2时小B温度：T1T2CH：a0D平衡常数：K(T1)K(T2)解析根据题意可知，10 min内，T1时v(CH4)0.015 molL1min1，T2时v(CH4)0.02 molL1min1，T1时v(CH4)比T2时小，A项正确；升高温度，反应速率增大，T2T1，B项正确；温度升高，平衡时甲烷剩余量增多，说明升高温度平衡向逆反应方向移动，正反应放热，所以a0，C项正确；T1时正反应进行的程度大，因此平衡常数K(T1)K(T2)，D项错误。(2)(2020山东等级考模拟二，10)反应、均会在工业生产硝酸过程中发生，其中反应、发生在氧化炉中，反应发
15、生在氧化塔中，不同温度下各反应的化学平衡常数如下表所示。下列说法正确的是(A)温度(K)化学平衡常数反应：2NOO22NO2反应：4NH35O24NO6H2O反应：4NH33O22N26H2O5001.110267.110341.31027002.110192.610251.0A.使用选择性催化反应的催化剂可增大氧化炉中NO的含量B通过改变氧化炉的温度可促进反应而抑制反应C通过改变氧化炉的压强可促进反应而抑制反应D氧化炉出气在进入氧化塔前应进一步提高温度解析使用选择性催化反应的催化剂可增大反应的速率，进而增大氧化炉中NO的含量，故A正确；升高温度，反应和反应的K值均减小，则正反应均为放热反应，
16、无法通过改变氧化炉的温度促进反应而抑制反应，故B错误；反应和反应的正反应均为气体体积增大的反应，无法通过改变氧化炉的压强促进反应而抑制反应，故C错误；氧化炉出气在进入氧化塔前应降低温度，促进反应正向进行，故D错误。对点集训1(1)(2021经典习题选萃)O3是一种很好的消毒剂，具有高效、洁净、方便、经济等优点。O3可溶于水，在水中易分解，产生的O为游离氧原子，有很强的杀菌消毒能力。常温常压下发生的反应如下：反应O3O2OH0平衡常数为K1；反应OO32O2H0平衡常数为K2；总反应：2O33O2H0平衡常数为K。下列叙述正确的是(C)A降低温度，总反应K减小BKK1K2C适当升温，可提高消毒效
17、率D压强增大，K2减小解析降温，总反应平衡向右移动，K增大，A项错误；K1、K2、KK1K2，B项错误；升高温度，反应平衡向右移动，c(O)增大，可提高消毒效率，C项正确；对于给定的反应，平衡常数只与温度有关，D项错误。(2)(2021山东枣庄二调)在一定温度下，向2 L恒容密闭容器中充入1 mol A，发生反应：2A(g)B(g)C(g)。反应过程中c(C)随时间变化的曲线如图所示，下列说法不正确的是(B)A反应在050 s的平均反应速率v(C)1.6103 molL1s1B该温度下，反应的平衡常数K0.025 molL1C保持其他条件不变，升高温度，平衡时c(B)0.09 molL1，则该
18、反应的H0D反应达平衡后，再向容器中充入1 mol A，该温度下再达到平衡时，A的转化率不变解析反应在050 s的平均反应速率v(C)1.6103 molL1s1，A正确；该温度下，平衡时，c(C)0.10 molL1，则c(B)0.10 molL1，c(A)0.50 molL10.20 molL10.30 molL1，反应的平衡常数K0.11，B不正确；升高温度，平衡时c(B)0.09 molL10.10 molL1，则平衡向逆反应方向移动，该反应的H0，C正确；反应达平衡后，再向容器中充入1 mol A，平衡正向移动，达到平衡时与原平衡等效，所以A的转化率不变，D正确。微考点2化学平衡常数
19、的应用典例2 (1)(2021山东滨州高三检测)将一定量纯净的氨基甲酸铵固体置于密闭容器中，发生反应：NH2COONH4(s)2NH3(g)CO2(g)。该反应的平衡常数的负对数(lg K)值随温度(T)的变化曲线如图所示，下列说法不正确的是(C)A该反应的H0BA点对应状态的平衡常数K(A)102.294CNH3的体积分数不变时，该反应一定达到平衡状态D30 时，B点对应状态的v(正)v(逆)解析lg K越大，平衡常数K越小，根据图像得随温度升高，平衡常数增大，说明升高温度平衡向正反应方向移动，正反应是吸热反应，A正确；A点对应的lg K2.294，平衡常数K(A)102.294，B正确；该
20、反应的反应物是固体，反应体系中的气体NH3、CO2的体积分数不变，NH3的体积分数不变时不一定达到平衡，C错误；30 时，B点的Qc大于平衡常数K，反应向逆反应方向进行，则B点对应状态的v(正)v(逆)，D正确。(2)(2021经典习题选萃)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：Deacon发明的直接氧化法为：4HCl(g)O2(g)=2Cl2(g)2H2O(g)。右图为刚性容器中，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(
21、300 )_大于_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_O2和Cl2分离能耗较高、HCl转化率较低_。在一定温度的条件下，进一步提高HCl的转化率的方法是_增加反应体系压强、及时除去产物_(写出2种)。解析分析任意一条平衡曲线可知，在进料浓度比固定的条件下，随着温度的升高，HCl的平衡转化率降低，说明正反应为放热反应，由于K只与温度有关，升高温度，平衡逆向移动，平衡
22、常数K减小，即K(300 )大于K(400 )。根据进料浓度比及HCl的平衡转化率间的关系可知，c(HCl)c(O2)11的曲线为最上面的那条曲线，由该曲线可知：温度为400 时HCl的平衡转化率为84%。根据条件可列三段式如下：4HCl(g)O2(g)2Cl2(g)2H2O(g)初始：c0 c0 0 0转化：c00.84 c00.21 c00.42 c00.42平衡：c0(10.84) c0(10.21) c00.42 c00.42K(400 )进料浓度比c(HCl)c(O2)过低，导致产品Cl2混有大量O2，则导致分离两气体时能耗较高；而进料浓度比c(HCl)c(O2)过高，则导致HCl的
23、转化率过低，浪费原料。在温度一定时，要增大HCl的平衡转化率，可采取措施有：及时移走部分产物、增大体系压强等对点集训2(1)(2021湖北宜昌模拟)化学平衡常数K的数值大小是衡量化学反应进行程度的标志，在常温下，下列反应的平衡常数的数值如下：2NO(g)N2(g)O2(g)K1110302H2(g)O2(g)2H2O(g)K2210812CO2(g)2CO(g)O2(g)K341092以下说法正确的是(C)A常温下，NO分解产生O2的反应的平衡常数表达式为K1c(N2)c(O2)B常温下，水分解产生O2，此时平衡常数的数值约为51080C常温下，NO、H2O、CO2三种化合物分解放出O2的倾向
24、由大到小的顺序为NOH2OCO2D以上说法都不正确解析化学平衡常数是指生成物的浓度幂之积除以反应物的浓度幂之积的数值，故A错；根据方程式的书写反写，平衡常数是原来的倒数，故B错；根据化学平衡常数K值越大，化学反应进行的程度越大，故C正确；因C项正确，故D错误。(2)(2021经典习题汇编)CH4CO2催化重整反应为CH4(g)CO2(g)2CO(g)2H2(g)。某温度下，在体积为2 L的容器中加入2 mol CH4、1 mol CO2以及催化剂进行重整反应，达到平衡时CO2的转化率是50%，其平衡常数为_mol2L2。甲醇既是重要的化工原料，又可作为燃料，利用合成气(主要成分为CO、CO2和
25、H2)在催化剂作用下合成甲醇。发生的主要反应之一为CO(g)2H2(g)CH3OH(g)H0，该反应的化学平衡常数K表达式为_K_。如图，能正确反映平衡常数K随温度变化关系的曲线为_a_(填曲线标记字母)，其判断理由是_反应为放热反应，升高温度，平衡逆向移动，平衡常数K减小，故曲线a符合要求_。F.Daniels等曾利用测压法在刚性反应器中研究了25 时N2O5(g)分解反应：2N2O5(g)4NO2(g)O2(g)2N2O4(g)其中NO2二聚为N2O4的反应可以迅速达到平衡。体系的总压强p随时间t的变化如下表所示t时，N2O5(g)完全分解：t/min040801602601 3001 7
26、00p/kPa35.840.342.545.949.261.262.363.1则25 时N2O4(g)2NO2(g)反应的平衡常数Kp_13.4_kPa(Kp为以分压表示的平衡常数，计算结果保留1位小数)。解析达到平衡时CO2转化率为50%，则平衡时n(CO2)0.5 mol，根据三段式：CH4(g)CO2(g)=2CO(g)2H2(g)n始 2 mol 1 mol 0 0n 0.5 mol 0.5 mol 1 mol 1 moln末 1.5 mol 0.5 mol 1 mol 1 mol可得反应平衡时c(CH4)0.75 molL1、c(CO2)0.25 molL1、c(CO)0.5 mol
27、L1、c(H2)0.5 molL1，则平衡常数K mol2L2 mol2L2。根据平衡常数的定义可知，一定温度下，反应达平衡时，生成物浓度幂之积与反应物浓度幂之积的比值为平衡常数，故该反应的化学平衡常数表达式为K。根据题干可知 H0，即该反应为放热反应，所以升高温度，平衡逆向移动，平衡常数K减小，故曲线a符合要求。根据N2O5分解反应先发生：2N2O5=4NO2O2，起始N2O5为35.8 kPa，可得完全分解时O2的分压为17.9 kPa，NO2(不考虑转化为N2O4)的分压为71.6 kPa；发生2NO2N2O4导致NO2减少，压强降低，设生成N2O4的分压为x kPa，则最终有p(O2)
28、p(NO2)p(N2O4)17.9 kPa(71.62x) kPax kPa63.1 kPa，解得：x26.4；则Kp kPa13.4 kPa。萃取精华：书写化学平衡常数表达式时的注意事项对于同一化学反应，由于书写方式不同，各反应物、生成物的系数不同，平衡常数的表达式就不同对于给定的同一化学反应，其正、逆反应的平衡常数互为倒数考点二化学反应进行的方向核心知识梳理1自发过程(1)定义：在一定条件下，不需要借助_光_、_电_等外力作用就能自动进行的过程。(2)特点：体系趋向于从_高_能量状态转变为_低_能量状态(体系对外部_做功_或_放出_能量)；在密闭条件下，体系有从_有_序转变为_无_序的倾向
29、性(无序体系更加稳定)。2熵、熵变(1)熵是描述体系_混乱_程度的物理量，符号为_S_。熵值越大，体系混乱度_越大_。(2)影响熵大小的因素相同条件下，物质不同熵不同。同一物质的熵：气态(g)_液态(l)_固态(s)。(3)熵变：SS(反应产物)S(反应物)。(4)常见的熵增过程同一种物质的不同状态：S(g)_S(l)_S(s)。反应后气体物质的量增加的反应。3化学反应方向的判据微点拨(1)某些自发反应需在一定条件下才能自动进行，非自发反应具备了一定条件也能发生。(2)对于一个特定的气相反应，熵变的大小取决于反应前后的气体物质的化学计量数大小。基础小题自测1判断正误，正确的打“”，错误的打“”
30、。(1)工业合成氨N2(g)3H2(g)2NH3(g)反应，在低温时自发进行。()(2)Na与H2O的反应是熵增的放热反应，该反应能自发进行。()(3)某吸热反应能自发进行，因此该反应是熵增反应。()(4)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。()(5)焓变是影响反应是否具有自发性的唯一因素。()(6)吸热且熵增加的反应，当温度升高时，反应一定能自发进行。()(7)8NH3(g)6NO2(g)=7N2(g)12H2O(g)H0，则该反应一定能自发进行。()(8)CaCO3(s)CaO(s)CO2(g)是一个熵增加的过程。()
31、(9)放热的反应一定能够自发进行，吸热的反应不能自发进行。()(10)10 的水结成冰，可用熵变的判据来解释反应的自发性。()(11)H0、S0的反应在温度低时不能自发进行。()提示H0、S0时，则G0，任何温度下反应都能自发进行。(12)某吸热反应能自发进行，因此该反应是熵增反应。()(13)2NO(g)2CO(g)=N2(g)2CO2(g)在常温下能自发进行，则该反应的H0。()(14)反应NH3(g)HCl(g)=NH4Cl(s)在室温下可自发进行，则该反应的H0。()(15)CaCO3(s)=CaO(s)CO2(g)室温下不能自发进行，说明该反应的H0。()提示CaCO3(s)分解为吸
32、热反应，H0。(16)需要加热的反应，一定不能自发进行。()(17)由能量判据和熵判据组合而成的复合判据，将更适合于所有的过程。()2深度思考：(1)下列说法正确的是(C)A所有能自发进行的化学反应都是放热反应B同一物质固、液、气三种状态的熵值相同CH0，S0的反应可自发进行D在其他条件不变的情况下，使用催化剂可以改变化学反应进行的方向(2)分析下列反应，在任何温度下均能自发进行的是(D)A2N2(g)O2(g)=2N2O(g)H163 kJmol1BAg(s)Cl2(g)=AgCl(s)H127 kJmol1CHgO(s)=Hg(l)O2(g)H91 kJmol1DH2O2(l)=O2(g)
33、H2O(l)H98 kJmol1(3)能自发进行的反应一定能实际发生吗？提示(2)A项，该反应H0、S0，在任何温度下都不能自发进行；B项，该反应H0、S0，在高温下不能自发进行；C项，该反应H0、S0，在低温下不能自发进行；D项，该反应H0、S0，在任何温度下都能自发进行。(3)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。考点突破提升微考点1化学反应方向的判断典例1 (1)(2021经典习题汇编)下列有关说法正确的是(D)A反应N2(g)3H2(g)2NH3(g)的H0，S0B反应4Fe(s)3O2
34、(g)=2Fe2O3(s)常温下可自发进行，该反应为吸热反应CNa与H2O的反应是熵增的放热反应，该反应不能自发进行D某吸热反应能自发进行，因此该反应是熵增反应解析N2(g)3H2(g)2NH3(g)的S0，故A项错误；在常温下能自发进行，GHTS0，该反应的气体被消耗，熵减少，S0，因此该反应HO，属于放热反应，故B项错误；若反应的H0，S0则G0，反应一定能自发进行，故C项错误；若一个反应的H0且能够自发进行，那么必有S0，故D项正确。(2)(2021湖北荆门模拟)汽车燃油不完全燃烧时产生CO，有人设想按下列反应除去CO：2CO(g)=2C(s)O2(g)。已知该反应的H0，判断该设想能否
35、实现并写出依据：_该设想不能实现，因为该反应是焓增、熵减的反应，任何温度下均不能自发进行_。超音速飞机在平流层飞行时，尾气中的NO会破坏臭氧层。科学家正在研究利用催化技术将尾气中的NO和CO转变成CO2和N2，化学方程式为2NO2CO2CO2N2。若反应能够自发进行，则反应的H_(填“”“”或“”)0。解析2CO(g)=2C(s)O2(g)，该反应是焓增、熵减的反应。根据GHTS0，该设想不能实现。该反应为熵减反应，能自发进行，说明H0。对点集训1(2021云南玉溪元江一中高三月考)下列说法正确的是(B)A能自发进行的反应一定能迅速发生B反应NH4HCO3(s)=NH3(g)H2O(g)CO2
36、(g)H185.57 kJmol1能自发进行，是因为体系有自发地向混乱度增大的方向转变的倾向C因为焓变和熵变都与反应的自发性有关，因此焓变或熵变均可以单独作为判断反应能否自发进行的判据D在其他外界条件不变的情况下，使用催化剂，可以改变化学反应进行的方向解析反应进行的自发趋势与反应速率无关，能自发进行的反应速率不一定大，A项错误；HTS0的反应可自发进行，由H0、S0，能自发进行，是因为体系有自发地向混乱度增大的方向转变的倾向，B项正确；焓变或熵变单独作为判断反应方向的判据不全面，应使用复合判断据HTS0判断反应能否自发进行，C项错误；催化剂对平衡移动无影响，即催化剂不能改变化学反应进行的方向，
37、D项错误。萃取精华：焓变、熵变和温度对化学反应方向的影响HSHTS反应情况负值在任何温度下，过程均自发进行正值在任何温度下，过程均不能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，高温时非自发微考点2转化率的判断与计算典例2 (2021湖北黄冈模拟)在恒压、NO和O2的起始浓度一定的条件下，催化反应相同时间，测得不同温度下NO转化为NO2的转化率如图中实线所示(图中虚线表示相同条件下NO的平衡转化率随温度的变化)。下列说法正确的是(B)A反应2NO(g)O2(g)2NO2(g)的H0B图中X点所示条件下，延长反应时间能提高NO转化率C图中Y点所示条件下，增加O2的
38、浓度不能提高NO转化率D380 下，c起始(O2)5.0104 molL1，NO平衡转化率为50%，则平衡常数K2 000解析随温度升高NO的转化率先升高后降低，说明温度升高平衡向逆方向移动，H0，A错误；根据上述分析，X点时，反应还未到达平衡状态，延长反应时间能提高NO的转化率，B正确；Y点，反应已经达到平衡状态，增加O2的浓度，平衡向正反应方向移动，提高NO的转化率，C错误；设NO起始浓度为a molL1，NO的转化率为50%，则平衡时NO、O2和NO2的浓度分别为0.5a molL1、(51040.25a)molL1、0.5a molL1，根据平衡常数表达式K2 000，D错误。对点集训
39、2(1)(2021山东青岛高三检测)在10 L恒容密闭容器中充入X(g)和Y(g)，发生反应X(g)Y(g)M(g)N(g)，所得实验数据如下表：实验编号温度/起始时物质的量/mol平衡时物质的量/moln(X)n(Y)n(M)7000.400.100.0908000.100.400.0808000.200.30a9000.100.15b下列说法正确的是(C)A实验中，若5 min时测得，n(M)0.050 mol，则0至5 min时间内，用N表示的平均反应速率v(N)1.0102 molL1min1B实验中，该反应的平衡常数K2.0C实验中，达到平衡时，X的转化率为60%D实验中，达到平衡时
40、，b0.060解析该反应是气体分子数相等的反应，由实验数据知：温度升高，M的产率减小，所以该反应的正反应是放热反应。实验中，05 min内，v(N)v(M)1103 molL1min1，A项错误，实验中，达到平衡时，c(X)0.002 molL1，c(Y)0.032 molL1，c(M)c(N)0.008 molL1，K1，B项错误；实验温度与实验相同，所以平衡常数相同，K1，解得a0.12，所以反应转化的X也是0.12 mol，X的平衡转化率为100%60%，C项正确；实验中反应物起始浓度均为实验的一半，两实验中反应物比值相等，因该反应是气体分子数不变的反应，所以若在恒温恒容条件下两实验所达
41、平衡是等效的，即实验若在800 达平衡时，n(M)0.06 mol，现在温度是900 ，升高温度，平衡逆向移动，故b0.060，D项错误。(2)(2021安徽滁州模拟)化工生产中原料转化与利用非常重要，现有反应：CCl4H2CHCl3HCl，查阅资料可知沸点：CCl4为77 ，CHCl3为61.2 。在密闭容器中，该反应达到平衡后，测得下表数据。实验序号温度 初始CCl4浓度(molL1)初始H2浓度(molL1)CCl4的平衡转化率11100.81.2a21101.01.050%31001.01.0b在100 时，此反应的化学平衡常数表达式为：_K_；在110 时的平衡常数为_1_。在实验2
42、中，若1小时后反应达到平衡，则H2的平均反应速率为_0.5_molL1h1_。在此平衡体系中再加入0.5 mol CCl4和1.0 mol HCl，平衡将向_逆反应_方向移动。实验1中，CCl4的转化率a_50%(填“”“”或“”)。实验3中，b的值_D_(填字母序号)。A等于50%B大于50%C小于50%D由本题所给资料无法判断解析根据题给各物质的沸点及反应温度可知所有物质均为气态，该反应的平衡常数表达式K；由实验2可知，CCl4的转化率为50%，则平衡时c(CCl4)c(H2)c(CHCl3)c(HCl)0.5 molL1，则代入平衡常数表达式可得K1。达到平衡后H2的转化浓度为0.5 m
43、olL1，则H2的平均反应速率为0.5 molL1h1；由于加入HCl的物质的量大于加入CCl4的物质的量，使QK，则平衡向逆反应方向移动。实验1中，设CCl4转化浓度为x molL1，K1，解得x0.48，则CCl4的转化率100%60%50%；实验3中，由于不知道该反应是放热反应还是吸热反应，故无法判断。考点三等效平衡核心知识梳理1等效平衡的含义在一定条件(恒温恒容或恒温恒压)下，只是起始加入情况不同的同一可逆反应体系(不管是从正反应开始，还是从逆反应开始)，在达到化学平衡状态时，任何相同组分的百分含量(体积分数、物质的量分数或质量分数等)均相同，这样的化学平衡互为等效平衡。2等效平衡的原
44、理同一可逆反应，当外界条件一定时，反应无论从正反应开始，还是从逆反应开始，最后都能达到平衡状态。其中平衡混合物中各物质的含量相同。由于化学平衡状态与条件有关，而与建立平衡的途径无关。因而，同一可逆反应，从不同的状态开始，只要达到平衡时条件(温度、浓度、压强等)完全相同，则可形成等效平衡。如：常温常压下，可逆反应： 2SO2O22SO3 2 mol 1 mol 0 mol 0 mol 0 mol 2 mol 0.5 mol 0.25 mol 1.5 mol从正反应开始，从逆反应开始，从正逆反应同时开始，由于三种情况如果按方程式的计量关系折算成同一方向的反应物，对应各组分的物质的量均相等(如将折算
45、为)，因此三者为等效平衡。3分析方法(1)极值思维法(“一边倒”)：按照化学方程式的化学计量数关系，把起始物转化为方程式同一侧的物质，通过对比两种情况对应组分的起始量是相等还是等比，来判断化学平衡是否等效的一种思维方法。(2)化学平衡计算的基本模式平衡“三段式”例mAnBpCqD起始 a b 0 0转化： mx nx px qx平衡： amx bnx px qx注意：转化量与方程式中各物质的化学计量数成比例；这里a、b可指物质的量、浓度、体积等；对反应物：平始转。对生成物：平始转。4等效平衡的分类及规律等效平衡根据外界温度、压强和体积的变化情况，可以分为以下三类：等效类型条件恒温、恒容恒温、恒
46、容恒温、恒压起始投料换算为方程式同一边物质，其“量”相同换算为方程式同一边物质，其“量”符合同一比例换算为方程式同一边物质，其“量”符合同一比例反应的特点任何可逆反应反应前后气体体积相等的反应任何可逆反应平衡特点质量分数(w)相同相同相同物质的量浓度(c)相同成比例相同(气体)物质的量(n)相同成比例成比例质量(m)相同成比例成比例分子数(N)相同成比例成比例等效情况完全等效不完全等效不完全等效(1)恒温、恒容条件下的体积可变反应：方法：极值等量即等效例如，一定条件下的可逆反应：2SO2O22SO3 2 mol 1 mol 0 mol 0 mol 0 mol 2 mol 0.5 mol 0.2
47、5 mol 1.5 mol a mol b mol c mol上述三种配比，按方程式的计量数关系均转化为反应物，则SO2均为2 mol、O2均为1 mol，三者建立的平衡状态完全相同。中a、b、c三者的关系满足：a2，b1，即与上述平衡等效。(2)恒温、恒压条件下的体积可变反应：方法：极值等比即等效例如：2SO2O22SO3 2 mol 1 mol 0 mol 1 mol 0.5 mol 2 mol a mol b mol c mol中21，故互为等效平衡。中a、b、c三者关系满足或，c0，即与平衡等效。(3)恒温条件下体积不变的反应：方法：无论是恒温恒容，还是恒温恒压，只要极值等比即等效，因
48、为压强改变对该类反应的化学平衡无影响。例如：H2(g)I2(g)2HI(g) 1 mol 1 mol 0 mol 2 mol 2 mol 1 mol a mol b mol c mol两种情况下，n(H2)n(I2)11，故两平衡等效。中a、b、c三者关系满足：11或ab11，c0，即与等效。5等效平衡的判断及应用(1)恒温恒容条件下等效平衡的判断反应前后气体分子数不等的可逆反应对于反应前后气体分子数不等的可逆反应，改变起始时加入物质的物质的量，若按可逆反应化学计量数之比换算成同一边的物质(一边倒)，其物质的量对应相等，则它们互为等效平衡。见下表以可逆反应：2A(g)B(g)3C(g)D(g)
49、为例：序号ABCD判断应用2 mol1 mol00、互为等效平衡可确定、达到平衡后物质的量、质量、体积、物质的量浓度、各组分百分含量(物质的量分数、质量分数、体积分数)相同4 mol2 mol001 mol0.5 mol1.5 mol0.5 mol01 mol3 mol1 mol003 mol1 mol反应前后气体分子数相等的可逆反应对于反应前后气体分子数相等的可逆反应，改变起始时加入物质的物质的量，若按可逆反应化学计量数之比换算成同一边的物质(一边倒)，其物质的量对应成比例，则它们互为等效平衡。见下表以可逆反应：2A(g)B(g)3C(g)D(s)为例：序号ABCD判断应用2 mol1 mo
50、l00、互为等效平衡可确定、达到平衡后各组分百分含量(物质的量分数、质量分数、体积分数)相同4 mol2 mol001 mol0.5 mol1.5 mol0.5 mol01 mol3 mol1 mol003 mol1 mol(2)恒温恒压下等效平衡的判断在恒温恒压条件下，对于任何有气体物质参加的可逆反应，改变起始时加入物质的物质的量，若按可逆反应化学计量数之比换算成同一边的物质(一边倒)，其物质的量对应成比例，则它们互为等效平衡。见下表以可逆反应：2A(g)B(g)3C(g)D(g)为例。序号ABCD判断应用2 mol1 mol00、互为等效平衡可确定、达到平衡后物质的量浓度、各组分百分含量相
51、同4 mol2 mol001 mol0.5 mol1.5 mol0.5 mol01 mol3 mol1 mol003 mol1 mol基础小题自测1(2021黑龙江哈尔滨师大附中高三测试)在一个1 L的密闭容器中，加入2 mol A和1 mol B，发生反应：2A(g)B(g)3C(g)D(s)，达到平衡时，C的浓度为1.2 mol/L，维持容器的体积和温度不变，按下列配比作为起始物质，达到平衡后，C的浓度还是1.2 mol/L的是(C)A1 mol A0.5 mol B1.5 mol C0.1 mol DB3 mol C0.5 mol DC2 mol A1 mol B1 mol DD0.5
52、mol A0.25 mol B2.25 mol C提示反应2A(g)B(g)3C(g)D(s)，D为固体，D的量不影响平衡，在恒温恒容下，不同途径达到平衡后，C的浓度仍为1.2 molL1，说明与原平衡为完全等效平衡，按化学计量数转化到方程式左边，只要满足n(A)2 mol，n(B)1 mol即可。C中，D为固体，不影响平衡移动，开始通入2 mol A1 mol B1 mol D，与原平衡为完全等效平衡，故C正确。2(2021天津高三检测)在一固定容积的密闭容器中，保持一定温度，在一定条件下进行反应A(g)2B(g)3C(g)，已知加入1 mol A和3 mol B，且达到平衡后，生成a mo
53、l C。(1)达到平衡时，C在混合气体中的体积分数是_(用字母a表示)。(2)在相同的实验条件下，若加入2 mol A和6 mol B，达到平衡后，C的物质的量为_2a_mol(用字母a表示)，此时C在反应混合气体中的质量分数_不变_(填“增大”“减小”或“不变”)。(3)在相同实验条件下，若改为加入2 mol A和8 mol B，若要求平衡后C在反应混合气体中的质量分数不变，则还应加入C_6_mol。解析反应前后气体体积不变，所以平衡时混合气体的总的物质的量为1 mol3 mol4 mol。所以平衡时，C在反应混合气体中的体积分数为。恒温恒容，反应前后气体体积不变，加入2 mol A和6 m
54、ol B，A、B的物质的量之比为13，与原平衡相等，为等效平衡，物质的转化率相同，平衡时对应组分的含量相同。C在反应混合气体中的体积分数不变，C的物质的量变为2a mol。恒温恒容，反应前后气体体积不变，按化学计量数转化到左边，A、B的物质的量之比满足13。令加入x mol C，则13，解得x6。考点突破提升微考点1恒温、恒容下的等效平衡的应用典例1 (2021山东济南历城二中月考)T 时，SO2与O2发生反应：2SO2(g)O2(g)2SO3(g)。甲、乙两容器的容积相同，且保持容积不变，甲容器中充入1 g SO2和1 g O2，乙容器中充入2 g SO2和2 g O2。下列叙述中错误的是(
55、D)A化学反应速率：甲乙B平衡时O2的浓度：甲乙C平衡时SO2的转化率：甲乙D平衡时SO2的体积分数：甲乙解析本题考查恒温恒容条件下的“等效平衡”规律及应用，涉及反应速率、转化率及体积分数等的判断。甲、乙两个容器均保持恒温恒容，甲容器中充入1 g SO2和1 g O2，乙容器中充入2 g SO2和2 g O2，乙中物质的起始浓度是甲中对应物质的2倍，则平衡时乙中反应速率和O2的浓度均大于甲，A、B正确。达到平衡时，甲中反应的平衡与将乙的容积扩大2倍达到的平衡是等效平衡，而扩大容积，减小压强，平衡逆向移动，SO2的转化率减小，SO2的体积分数增大，则平衡时乙中SO2的转化率大，甲中SO2的体积分
56、数大，C正确，D错误。萃取精华：等效平衡判断“四步曲”：观察可逆反应特点(物质状态、气体分子数)，判断反应是反应前后气体体积不变的可逆反应还是反应前后气体体积改变的可逆反应。：挖掘反应条件，是恒温恒容还是恒温恒压，注意密闭容器不等于恒容容器。：采用一边倒法，将起始物质按可逆反应化学计量数之比转化成方程式中同一边的物质。：联系等效平衡判断依据，结合题目条件判断是否达到等效平衡。对点集训1(1)(2021山东济南高三检测)已知N2(g)3H2(g)2NH3(g)H92.3 kJmol1，在一定温度和催化剂的条件下，向一密闭容器中通入1 mol N2和3 mol H2，达到平衡状态；相同条件下，向另
57、一体积相同的密闭容器中通入0.9 mol N2、2.7 mol H2和0.2 mol NH3(起始时反应正向进行)，达到平衡状态，则下列说法正确的是(B)A两个平衡状态的平衡常数的关系：KKB两个平衡状态时H2的百分含量相同CN2的转化率：平衡平衡D反应放出的热量：QQ92.3 kJ解析两平衡的温度相同，故平衡常数KK，A项错误；两容器体积相等，且都可以转化为1 mol N2和3 mol H2，故两个平衡是等效平衡，则两平衡中H2的百分含量相同，B项正确；由于反应是可逆反应不能进行彻底，平衡中原有一部分NH3，故反应放出的热量为QQ，且都小于92.3 kJ，N2的转化率为平衡平衡，C、D项错误
58、。(2)(2021福建三明高三期末)在一密闭的容器中充入2 mol A和1 mol B发生反应：2A(g)B(g)xC(g)，达到平衡后，C的体积分数为w%；若维持容器的容积和温度不变，按起始物质的量A：0.6 mol、B：0.3 mol、C：1.4 mol充入容器，达到平衡后，C的体积分数仍为w%，则x的值为(C)A2B3C2或3D无法确定解析在恒温恒容时，开始充入2 mol A和1 mol B与开始充入0.6 mol A、0.3 mol B和1.4 mol C达到平衡时，C的体积分数均为w%，说明二者为等效平衡状态。按化学计量数把C转化为A和B，应满足n(A)2 mol，n(B)1 mol
59、，故0.6 mol2 mol，解得x2；对于反应前后气体计量数之和相等的反应，若开始加入的反应物的物质的量的比相同，也能达到等效平衡状态，所以x3也是正确的。微考点2恒温、恒压下的等效平衡的应用典例2 (2021经典习题汇编)在相同温度和压强下，对反应CO2(g)H2(g)CO(g)H2O(g)进行甲、乙、丙、丁四组实验，实验起始时放入容器内各组分的物质的量见下表物质物质的量实验CO2H2COH2O甲a mola mol0 mol0 mol乙2a mola mol0 mol0 mol丙0 mol0 mola mola mol丁a mol0 mola mola mol上述四种情况达到平衡后，n(
60、CO)的大小顺序是(A)A乙丁丙甲B乙丁甲丙C丁乙丙甲D丁丙乙甲解析根据等效平衡理论，恒温恒压条件下，将产物按化学计量数转化到反应物一边，只要与原平衡对应物质的物质的量之比完全相同，所建立的平衡与原平衡视为等效。通过转换关系计算发现，甲与丙相同，乙和丁相同，甲：n(CO2)n(H2)a mol，乙：n(CO2)2a mol，n(H2)a mol，乙建立的平衡可以看成甲建立平衡后再加入a mol CO2，乙平衡向正反应进行程度大干甲平衡，故n(CO)的大小顺序是乙丁丙甲，故A项正确。萃取精华：利用等效平衡解题的步骤对点集训2(2021经典习题选萃).恒温、恒压下，在一容积可变的容器中发生如下反应
61、：A(g)B(g)C(g)若开始时放入1 mol A和1 mol B，到达平衡后，生成a mol C，这时A的物质的量为_(1a)_mol。若开始时放入3 mol A和3 mol B，到达平衡后，生成C的物质的量为_3a_mol。若开始时放入x mol A、2 mol B和1 mol C，到达平衡后，A和C的物质的量分别是y mol和3a mol，则x_2_mol，y_33a_mol。平衡时，B的物质的量_D_(选填一个编号)。A大于2 molB等于2 molC小于2 molD可能大于、等于或小于2 mol若在的平衡混合物中再加入3 mol C，待再次到达平衡后，C的物质的量分数是_。.若维持
62、温度不变，在一个与反应前起始体积相同且容积固定的容器中发生上述反应。开始时放入1 mol A和1 mol B到达平衡后生成b mol C，将b与小题中的a进行比较_乙_(选填一个编号)。甲ab 乙ab丙ab 丁不能比较解析由反应A(g)B(g)C(g)可知，生成a mol C必消耗a mol A，则n(A)平(1a)mol。因与为恒温恒压条件下的等效平衡，且开始时A和B的物质的量为开始时A和B物质的量的3倍，则达到平衡后，生成C的物质的量为生成C的物质的量的3倍，故生成C的物质的量为3a mol。因与为恒温恒压条件下的等效平衡，若1 mol C全部生成A和B，则可得到1 mol A和1 mol
63、 B；则x mol1 mol3 mol，解得x2。又因A(g)B(g)C(g)开始物质的量(mol) 2 2 1转化物质的量(mol) 3a1 3a1 3a1平衡物质的量(mol) 33a 33a 3a从而可得y33a，n(B)平(33a)mol。由此可知，若3a1，则B的物质的量小于2 mol；若3a1，则B的物质的量等于2 mol；若3a1，则B的物质的量大于2 mol，故D项正确。因与和均为等效平衡，则与和中C的物质的量分数均相等，故C的物质的量分数为或。因为题中容器的容积不变，而小题中容器的容积缩小，所以小题的容器中的压强小于小题容器中的压强，有利于平衡逆向移动，故可得反应达到平衡后a
64、b。本讲要点速记：1化学平衡常数的表达式及注意事项(1)表达式。对于反应mA(g)nB(g)pC(g)qD(g)，K。(2)三注意：平衡常数表达式中的浓度必须为平衡浓度。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。化学平衡常数只受温度的影响，与反应物、生成物的浓度无关。2化学平衡常数的三应用(1)判断反应进行的程度。(2)判断反应进行的方向和热效应。(3)计算物质的含量、转化率、平衡浓度等。具体说明如下：明确三个量起始量、变化量、平衡量N23H22NH3起始量 1 3 0变化量 a b c平衡量 1a 3b c明确三个量的关系A对于同一反应物，起始量变化量平衡量。B对于同一生成物，起始量变化量平衡量。C各变化量之比等于各物质的化学计量数之比。3判断化学反应进行的方向HTS
