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第二单元化学反应的方向与限度第二单元化学反应的方向与限度专题专题7化学反应速率与化学平衡化学反应速率与化学平衡2017高考导航高考导航专题专题7化学反应速率与化学平衡化学反应速率与化学平衡考纲要求考纲要求真题统计真题统计命题趋势命题趋势1.了解化学反应的可了解化学反应的可逆性。逆性。2了解化学平衡建了解化学平衡建立的过程。了解化立的过程。了解化学平衡常数的含义学平衡常数的含义,能利用化学平衡常能利用化学平衡常数进行相关计算。数进行相关计算。2015,卷卷 28T(4);2015,卷卷 27T(2);2014,卷卷 28T(3);2014,卷卷 26T(1)(2);2013,卷卷 28T(2)预计预计2017年高考中年高考中将重点考查化学平将重点考查化学平衡常数及转化率的衡常数及转化率的计算，化工生产中计算，化工生产中适宜温度、压强及适宜温度、压强及酸碱度的选择。酸碱度的选择。考点一化学反应的方向考点一化学反应的方向一、自发过程一、自发过程1含义含义在一定条件下，不需要借助外力作用就能自动进行的过程。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特点特点(1)体系趋向于从体系趋向于从_状态转变为状态转变为_状态状态(体系对外部做功或放出热量体系对外部做功或放出热量)；(2)在密闭条件下，体系有从在密闭条件下，体系有从_转变为转变为_的倾的倾向性向性(无序体系更加稳定无序体系更加稳定)。高能高能低能低能有序有序无序无序不能自发进行不能自发进行达到平衡状态达到平衡状态降低降低增加增加能自发进行能自发进行熵增熵增A该反应的焓变效应大于熵变效应该反应的焓变效应大于熵变效应化学反应方向的判断化学反应方向的判断AB解析：解析：该反应是一个气体分子数增多的反应，也就是一个熵该反应是一个气体分子数增多的反应，也就是一个熵增的反应，增的反应，A 正确。该反应是一个分解反应，且该反应的逆正确。该反应是一个分解反应，且该反应的逆反应是反应是 CO 的燃烧， 是个放热反应， 所以该反应是吸热反应，的燃烧， 是个放热反应， 所以该反应是吸热反应，B 错误。虽然该反应的逆反应是熵减反应，但反应放热，一错误。虽然该反应的逆反应是熵减反应，但反应放热，一定条件下可以自发进行，定条件下可以自发进行，C 正确。该反应正确。该反应 S0，H0，能自发进行说明熵变的影响大于焓变，能自发进行说明熵变的影响大于焓变，D 正确。正确。 焓变、熵变和温度对化学反应方向的影响焓变、熵变和温度对化学反应方向的影响 HSHTS反应情况反应情况 永远是负值永远是负值在任何温度下均能自发进行在任何温度下均能自发进行永远是正值永远是正值在任何温度下均不能自发进行在任何温度下均不能自发进行低温为正；高温为低温为正；高温为负负低温时不能自发；高温时能自低温时不能自发；高温时能自发发低温为负；高温为低温为负；高温为正正低温时能自发；高温时不能自低温时能自发；高温时不能自发发考点二可逆反应与化学平衡状态考点二可逆反应与化学平衡状态一、可逆反应一、可逆反应1定义定义在在_下既可以向正反应方向进行，同时又可以向下既可以向正反应方向进行，同时又可以向逆反应方向进行的化学反应。逆反应方向进行的化学反应。2特点特点(1)二同：二同：相同条件下；相同条件下；正、逆反应同时进行。正、逆反应同时进行。(2)一小：反应物与生成物同时存在一小：反应物与生成物同时存在,任一组分的转化率都任一组分的转化率都_100%。同同一一条件条件小于小于二、化学平衡状态二、化学平衡状态1定义定义一定条件下的可逆反应，当反应进行到一定程度时，正反应一定条件下的可逆反应，当反应进行到一定程度时，正反应速率和逆反应速率速率和逆反应速率_，反应物的浓度和生成物的浓度，反应物的浓度和生成物的浓度_，我们称为，我们称为“化学平衡状态化学平衡状态”，简称化学平衡。，简称化学平衡。相等相等不再改变不再改变3特征特征可逆可逆正反应速率正反应速率=逆反应速率逆反应速率1判断正误，正确的打判断正误，正确的打“”“”，错误的打，错误的打“”“”。 (1)2H2O通电通电点燃点燃2H2O2为可逆反应。为可逆反应。( ) (2)二次电池的充、放电为可逆反应。二次电池的充、放电为可逆反应。( ) (3)可逆反应不等同于可逆过程。 可逆过程包括物理变化和化可逆反应不等同于可逆过程。 可逆过程包括物理变化和化学变化，而可逆反应属于化学变化。学变化，而可逆反应属于化学变化。( ) (4)化学反应达到化学平衡状态的正、 逆反应速率相等， 是指化学反应达到化学平衡状态的正、 逆反应速率相等， 是指同一物质的消耗速率和生成速率相等，若用不同物质表示同一物质的消耗速率和生成速率相等，若用不同物质表示时，反应速率不一定相等。时，反应速率不一定相等。( ) (5)一个可逆反应达到的平衡状态就是这个反应在该条件下一个可逆反应达到的平衡状态就是这个反应在该条件下所能达到的限度。所能达到的限度。( ) (6)化学反应的限度可以通过改变反应条件而改变。化学反应的限度可以通过改变反应条件而改变。( ) 0.02ac “两审两审”“”“两标志两标志”突破化学平衡状态的判断突破化学平衡状态的判断 (1)“两审两审” 一审题干条件，是恒温恒容还是恒温恒压。二审反应特点：一审题干条件，是恒温恒容还是恒温恒压。二审反应特点：全部是气体参与的等体积反应还是非等体积反应；全部是气体参与的等体积反应还是非等体积反应；有固有固体或液体参与的等体积反应还是非等体积反应。体或液体参与的等体积反应还是非等体积反应。 (2)“两标志两标志” 本质标志本质标志 v正正v逆逆0。对于某一可逆反应来说，正反应消耗掉某反应。对于某一可逆反应来说，正反应消耗掉某反应物的速率等于逆反应生成该反应物的速率。物的速率等于逆反应生成该反应物的速率。 等价标志等价标志 a 全 部 是 气 体 参 加 的 非 等 体 积 反 应 全 部 是 气 体 参 加 的 非 等 体 积 反 应 如如 N2(g) 3H2(g)2NH3(g)，体系的压强，体系的压强(恒温恒容时恒温恒容时)、平均相对分、平均相对分子质量不再随时间而变化。子质量不再随时间而变化。 b体系中各组分的物质的量浓度、体积分数、物质的量体系中各组分的物质的量浓度、体积分数、物质的量(或或质量质量)分数保持不变。分数保持不变。 c对同一物质而言，断裂的化学键的物质的量与形成的化对同一物质而言，断裂的化学键的物质的量与形成的化学键的物质的量相等。学键的物质的量相等。 d 对 于 有 有 色 物 质 参 加 或 生 成 的 可 逆 反 应 对 于 有 有 色 物 质 参 加 或 生 成 的 可 逆 反 应 如如2NO2(g)N2O4(g)，体系的颜色不再随时间而变化。，体系的颜色不再随时间而变化。 e体系中某反应物的转化率或某生成物的产率达到最大值体系中某反应物的转化率或某生成物的产率达到最大值且不再随时间而变化。且不再随时间而变化。 可逆反应的特点可逆反应的特点D解析：解析：化学平衡是动态平衡，加入的化学平衡是动态平衡，加入的18O2定会与定会与 SO2结合生结合生成含成含18O 的的 SO3，同时含，同时含18O 的的 SO3又会分解得到又会分解得到 SO2和和O2，使，使 SO2中也含有中也含有18O，因此，因此18O 存在于存在于 SO2、O2、SO3这三种物质中。这三种物质中。 2一定条件下，对于可逆反应一定条件下，对于可逆反应 X(g)3Y(g)2Z(g)，若，若 X、Y、Z 的起始浓度分别为的起始浓度分别为 c1、c2、c3(均不为零均不为零)，达到平衡时，达到平衡时，X、Y、Z 的浓度分别为的浓度分别为 0.1 molL1、0.3 molL1、0.08 mol L1，则下列判断正确的是，则下列判断正确的是( ) Ac1c231 B平衡时，平衡时，Y 和和 Z 的生成速率之比为的生成速率之比为 23 CX、Y 的转化率不相等的转化率不相等 Dc1的取值范围为的取值范围为 0 molL1c10.14 molL1 D解析：解析：X、Y 的平衡浓度之比为的平衡浓度之比为 13，转化浓度亦为，转化浓度亦为 13，故故 c1c213，转化率相等，转化率相等，A、C 不正确；平衡时不正确；平衡时 Y 生生成表示逆反应，成表示逆反应，Z 生成表示正反应，且生成表示正反应，且 vY(生成生成)vZ(生成生成)应为应为 32，B 不正确；由可逆反应的特点可知不正确；由可逆反应的特点可知 0 molL1c10.14 molL1。 极端假设法确定各物质浓度范围极端假设法确定各物质浓度范围 可逆反应各物质浓度范围可根据极端假设法判断，假设反应可逆反应各物质浓度范围可根据极端假设法判断，假设反应正向或逆向进行到底，求出各物质浓度的最大值和最小值，正向或逆向进行到底，求出各物质浓度的最大值和最小值，从而确定它们的浓度范围。从而确定它们的浓度范围。 例如：可逆反应例如：可逆反应 X2(g)Y2(g)2Z(g)，各物质的起始浓度分，各物质的起始浓度分别为别为 c(X2)0.1 molL1，c(Y2)0.3 molL1，c(Z)0.2 molL1。 假设反应正向进行到底：假设反应正向进行到底：X2(g)Y2(g)2Z(g) 起始浓度起始浓度(molL1) 0.1 0.3 0.2 化学平衡状态的判断化学平衡状态的判断B解析：解析：发生反应发生反应 NO2(g)SO2(g) NO(g)SO3(g)。A 说明说明c(NO2)不变，可以作为达到平衡的标志。平均相对分子质量不变，可以作为达到平衡的标志。平均相对分子质量Mmn，气体的总质量不变，气体的总物质的量不变，平均，气体的总质量不变，气体的总物质的量不变，平均相对分子质量始终不变，相对分子质量始终不变，B 错误。错误。NO2和和 SO2的起始体积比的起始体积比为为 12，反应过程中二者变化量，反应过程中二者变化量(设为设为 x)相同，则平衡时体相同，则平衡时体积比为积比为(1x)(2x)， 当体积比保持不变时表示反应达到平， 当体积比保持不变时表示反应达到平衡，衡，C 正确。正确。D 项中消耗项中消耗 SO2表示正反应，生成表示正反应，生成 NO2表示逆表示逆反应，正确。反应，正确。 4(1)在一定条件下，可逆反应达到平衡状态的本质特征是在一定条件下，可逆反应达到平衡状态的本质特征是_。下列关系中能说明反应。下列关系中能说明反应N2(g)3H2(g)2NH3(g)已经达到平衡状态的是已经达到平衡状态的是_。 A3v正正(N2)v正正(H2) Bv正正(N2)v逆逆(NH3) C2v正正(H2)3v逆逆(NH3) Dv正正(N2)3v逆逆(H2) 正反应速率与逆反应速率相等正反应速率与逆反应速率相等Cabcabeabceabcd举例举例反应反应mA(g)nB(g) pC(g)qD(g)正正、逆逆反应速反应速率的关率的关系系在单位时间内消耗了在单位时间内消耗了m mol A，同时生成同时生成m mol A平衡平衡在单位时间内消耗了在单位时间内消耗了n mol B，同时生成同时生成p mol C不一定平不一定平衡衡v(A) v(B) v(C) v(D)m n p q不一定平不一定平衡衡在单位时间内消耗了在单位时间内消耗了n mol B，同时消耗同时消耗q mol D平衡平衡举例反应举例反应mA(g)nB(g) pC(g)qD(g)混合物体混合物体系中各组系中各组分的含量分的含量各物质的物质的量或物质的量分数一定各物质的物质的量或物质的量分数一定平衡平衡各物质的质量或质量分数一定各物质的质量或质量分数一定平衡平衡总压强或总体积或总物质的量一定总压强或总体积或总物质的量一定不一定不一定平衡平衡压强压强mnpq时时，总压强一定总压强一定(其他条件其他条件不变不变)平衡平衡mnpq时时，总压强一定总压强一定(其他条件其他条件不变不变)不一定不一定平衡平衡举例反应举例反应mA(g)nB(g) pC(g)qD(g)温度温度在其他条件不变的条件下在其他条件不变的条件下，体系温度一定体系温度一定平衡平衡颜色颜色体系的颜色体系的颜色(反应物或生成物有颜色反应物或生成物有颜色)不再变不再变化化平衡平衡混合气体的混合气体的平均相对分平均相对分子质量子质量mnpq时时，平均相对分子质量一定平均相对分子质量一定平衡平衡mnpq时时，平均相对分子质量一定平均相对分子质量一定不一定不一定平衡平衡体系的密度体系的密度mnpq，恒温恒压恒温恒压，体系密度一定体系密度一定平衡平衡恒温恒容，体系密度一定恒温恒容，体系密度一定不一定不一定平衡平衡考点三化学平衡常数及平衡转化率考点三化学平衡常数及平衡转化率一、化学平衡常数一、化学平衡常数1概念概念在一定温度下，当一个可逆反应达到在一定温度下，当一个可逆反应达到_时，生时，生成物成物_与反应物与反应物_的比值是一个的比值是一个常数，用符号常数，用符号_表示。表示。化学平衡化学平衡浓度幂之积浓度幂之积浓度幂之积浓度幂之积K3意义意义化学平衡常数的大小反映了化学反应可能进行的程度。化学平衡常数的大小反映了化学反应可能进行的程度。吸热吸热放热放热2(1)对于对于 3Fe(s)4H2O(g)Fe3O4(s)4H2(g)，反应的化，反应的化学平衡常数的表达式为学平衡常数的表达式为_。 (2)已知下列反应的平衡常数：已知下列反应的平衡常数： H2(g)S(g)H2S(g) K1 S(g)O2(g)SO2(g) K2 则反应则反应 SO2(g)H2(g)O2(g)H2S(g)的平衡常数为的平衡常数为 _(用用 K1和和 K2表示表示)。 Kc4 H2 c4 H2O K1K2 (1)2015高考全国卷高考全国卷，27(2)已知反应已知反应 CO(g)2H2(g)CH3OH(g) H0 在在 716 K 时，气体混合物中碘化氢的物质的量分数时，气体混合物中碘化氢的物质的量分数 x(HI)与反与反应时间应时间 t 的关系如下表：的关系如下表： t/min020406080120 x(HI)10.910.850.8150.7950.784x(HI)00.600.730.7730.7800.784根据上述实验结果，该反应的平衡常数根据上述实验结果，该反应的平衡常数 K 的计算式为的计算式为 _。 0.1080.1080.7842 上述反应中，正反应速率为上述反应中，正反应速率为 v正正k正正x2(HI)，逆反应速率，逆反应速率为为 v逆逆k逆逆x(H2)x(I2)，其中，其中 k正正、k逆逆为速率常数，则为速率常数，则 k逆逆为为_(以以 K 和和 k正正表示表示)。若。若 k正正0.002 7 min1，在，在 t40 min 时，时，v正正_min1。 由上述实验数据计算得到由上述实验数据计算得到 v正正x(HI)和和 v逆逆x(H2)的关系的关系可用下图表示。当升高到某一温度时，反应重新达到平衡，可用下图表示。当升高到某一温度时，反应重新达到平衡，相应的点分别为相应的点分别为_(填字母填字母)。 k正正K 1.95103A、E 2HI(g) H2(g) I2(g) 初始浓度初始浓度/molL1 1 0 0 转化浓度转化浓度/molL1 0.216 0.108 0.108 平衡浓度平衡浓度/molL1 0.784 0.108 0.108 Kc H2 c I2 c2 HI 0.1080.1080.7842。 建立平衡时建立平衡时,v正正v逆逆,即即 k正正x2(HI)k逆逆x(H2)x(I2),k逆逆x2 HI x H2 x I2 k正正。由于该反应前后气体分子数不变，故。由于该反应前后气体分子数不变，故 k逆逆x2 HI x H2 x I2 k正正c2 HI c H2 c I2 k正正k正正K。 在。 在 t40min 时时,x(HI)0.85,则则 v正正0.0027min10.8521.95103 min1。 因因 2HI(g) H2(g)I2(g) H0，升高温度，升高温度，v正正、v逆逆均均增大， 且平衡向正反应方向移动增大， 且平衡向正反应方向移动,HI 的物质的量分数减小的物质的量分数减小,H2、I2的物质的量分数增大。因此，反应重新达到平衡后，相应的物质的量分数增大。因此，反应重新达到平衡后，相应的点分别应为的点分别应为 A 点和点和 E 点。点。 (2014高考福建卷高考福建卷)已知已知 t 时，反应时，反应 FeO(s)CO(g)Fe(s)CO2(g)的平衡常数的平衡常数 K0.25。 (1)t 时， 反应达到平衡时时， 反应达到平衡时 n(CO)n(CO2)_。 (2)若在若在 1 L 密闭容器中加入密闭容器中加入 0.02 mol FeO(s)，并通入，并通入 x mol CO，t 时反应达到平衡。此时时反应达到平衡。此时 FeO(s)转化率为转化率为 50%，则，则 x_。 410.05化学平衡常数及其应用化学平衡常数及其应用C解析：解析：K1的表达式应为的表达式应为 K1c N2 c O2 c2 NO ；常温下，水分解产；常温下，水分解产生生 O2，是，是 H2和和 O2化合生成化合生成 H2O 的逆反应，因此其平衡常的逆反应，因此其平衡常数的数值应为数的数值应为 K2的倒数，数值为的倒数，数值为 51082；由于三个反应都；由于三个反应都在常温下进行， 根据在常温下进行， 根据 K 值的大小可以得出三种化合物分解放值的大小可以得出三种化合物分解放出出 O2的倾向由大到小的顺序为的倾向由大到小的顺序为 NOH2OCO2。 t/7008008301 0001 200K0.60.91.01.72.6回答下列问题：回答下列问题： (1)该反应的化学平衡常数表达式为该反应的化学平衡常数表达式为 K_。 (2)该反应为该反应为_反应反应(填填“吸热吸热”或或“放热放热”)。 吸热吸热700 等于等于不不与平衡转化率相关的计算与平衡转化率相关的计算C解析：解析：A.升高温度，升高温度，H2S 浓度增大，说明平衡向逆反应方向浓度增大，说明平衡向逆反应方向移动，逆反应为吸热反应，则该反应正反应为放热反应，故移动，逆反应为吸热反应，则该反应正反应为放热反应，故不正确。不正确。B.通入通入 CO 后，正反应速率瞬间增大，之后化学平后，正反应速率瞬间增大，之后化学平衡发生移动，正反应速率逐渐减小，逆反应速率逐渐增大，衡发生移动，正反应速率逐渐减小，逆反应速率逐渐增大，当正反应速率和逆反应速率相等时，反应达到新的化学平衡当正反应速率和逆反应速率相等时，反应达到新的化学平衡状态，故不正确。状态，故不正确。C.设反应前设反应前 H2S 的物质的量为的物质的量为 a mol，容，容器的容积为器的容积为 1 L，列，列“三段式三段式”进行解题：进行解题： CO(g)H2S(g)COS(g)H2(g) 起始物质的量起始物质的量 浓度浓度(molL1) 10 a 0 0 转化物质的量转化物质的量 浓度浓度(molL1) 2 2 2 2 平衡物质的量平衡物质的量 浓度浓度(molL1) 8 a2 2 2 化学平衡常数化学平衡常数 K228 a2 0.1,解得解得 a7,故正确。故正确。DCO的平衡转化率为的平衡转化率为10 mol8 mol10 mol100%20%,故不正确。故不正确。 25%增大增大6(4)若反应温度不变，反应物的起始浓度为若反应温度不变，反应物的起始浓度为 c(M)c(N)b molL1，达到平衡后，达到平衡后，M 的转化率为的转化率为_。 41% 有关化学平衡计算的注意事项有关化学平衡计算的注意事项 (1)注意反应物和生成物的浓度关系：反应物：注意反应物和生成物的浓度关系：反应物：c(平平)c(始始)c(变变)；生成物：；生成物：c(平平)c(始始)c(变变)。 (2)利用利用混混m总总V和和Mrm总总n总总计算时要注意计算时要注意 m总总应为气体的质应为气体的质量，量，V 应为反应容器的体积，应为反应容器的体积，n总总应为气体的物质的量。应为气体的物质的量。 (3)起始浓度、平衡浓度不一定符合化学计量数之比，但物质起始浓度、平衡浓度不一定符合化学计量数之比，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，故各物质的浓度变化之比一定等于化学计量数之比，这是计算的关键。化之比一定等于化学计量数之比，这是计算的关键。 (4)凡是气体的压强变化、 密度变化均必须转化为物质的量的凡是气体的压强变化、 密度变化均必须转化为物质的量的变化或气体的体积变化才能进行相关计算。变化或气体的体积变化才能进行相关计算。
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