(新高考)高考化学一轮复习讲义第7章第41讲化学平衡状态化学平衡常数(含解析)

这是一份(新高考)高考化学一轮复习讲义第7章第41讲化学平衡状态化学平衡常数(含解析)，共16页。试卷主要包含了会用复合判据判断反应进行的方向，15 K时，石灰石发生分解反应，1 ml·，5、0，002,0等内容，欢迎下载使用。
考点一 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．熵和熵变的含义
(1)熵的含义
度量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。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
ΔS＝S(生成物)－S(反应物)。化学反应的ΔS越大，越有利于反应自发进行。
3．判断化学反应方向的判据
ΔG＝ΔH－TΔS
ΔG0时，反应不能自发进行。
1．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( )
2．能自发进行的反应一定能迅速发生( )
3．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( )
答案 1.× 2.× 3.×
1．下列有关说法不正确的是________(填字母)。
A．C3H6(g)＋NH3(g)＋eq \f(3,2)O2(g)===C3H3N(g)＋3H2O(g) ΔH＝－515 kJ·ml－1和C3H6(g)＋O2(g) ===C3H4O(g)＋H2O(g) ΔH＝－353 kJ·ml－1两个反应在热力学上趋势均很大
B．Na与H2O的反应是熵增的放热反应，该反应能自发进行
C．某吸热反应能自发进行，因此该反应是熵增反应
D．2NO(g)＋2CO(g)===N2(g)＋2CO2(g)在常温下能自发进行，则该反应的ΔH>0
E．反应SiO2(s)＋2C(s)===Si(s)＋2CO(g)只能在高温下自发进行，则该反应的ΔH>0
F．反应BaSO4(s)＋4C(s)===BaS(s)＋4CO(g)在室温下不能自发进行，说明该反应的ΔH>0
G．一定温度下，反应MgCl2(l)===Mg(l)＋Cl2(g)的ΔH>0，ΔS>0
答案 D
2．已知在100 kPa、298.15 K时，石灰石发生分解反应：
CaCO3(s)===CaO(s)＋CO2(g) ΔH＝＋178.3 kJ·ml－1 ΔS＝＋160.4 J·ml－1·K－1，则
(1)该反应____(填“能”或“不能”)正向自发进行。
(2)若温度能决定反应方向，则该反应正向自发进行的最低温度为________。
答案 (1)不能 (2)1 111.6 K
解析 (1)ΔG＝ΔH－TΔS＝178.3 kJ·ml－1－298.15 K×160.4×10－3 kJ·ml－1·K－1≈130.5 kJ·
ml－1＞0，所以该反应不能正向自发进行。
(2)根据ΔG＝ΔH－TΔS＜0时，反应可正向自发进行，则有T＞eq \f(ΔH,ΔS)≈1 111.6 K。
考点二 可逆反应与化学平衡建立
1．可逆反应
2．化学平衡状态
(1)概念
一定条件下的可逆反应中，当正反应和逆反应速率相等时，反应物和生成物的浓度均保持不变，即体系的组成不随时间而改变的状态。
(2)建立
(3)平衡特点
3．判断化学平衡状态的两种方法
(1)动态标志：v正＝v逆≠0
①同种物质：同一物质的生成速率等于消耗速率。
②不同物质：必须标明是“异向”的反应速率关系。如aA＋bBcC＋dD，eq \f(v正A,v逆B)＝eq \f(a,b)时，反应达到平衡状态。
(2)静态标志：“变量”不变
在未达到平衡时不断变化、在达到平衡时不再发生变化的各种物理量(如各物质的质量、物质的量或浓度、百分含量、压强、密度或颜色等)，如果不再发生变化，即达到平衡状态。
可简单总结为“正逆相等，变量不变”。
1．反应2NaHCO3eq \(=====,\s\up7(△))Na2CO3＋CO2↑＋H2O、Na2CO3＋CO2＋H2O===2NaHCO3互为可逆反应( )
2．化学反应达到平衡后，反应物和生成物的浓度或百分含量相等( )
3．在1 L的密闭容器中发生反应：2NO(g)＋O2(g)2NO2(g)，当容器中气体的颜色保持不变时，说明反应已达到平衡状态( )
4．对于反应H2(g)＋I2(g)2HI(g)，当压强不变时，反应达到平衡状态( )
5．恒温恒容下进行的可逆反应：2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g)，当SO3的生成速率与SO2的消耗速率相等时，反应达到平衡状态( )
6．在一定条件下，向密闭容器中充入1 ml N2和3 ml H2充分反应，生成2 ml NH3( )
答案 1.× 2.× 3.√ 4.× 5.× 6.×
1．在密闭容器中进行反应：X2(g)＋Y2(g)2Z(g)，已知X2、Y2、Z的起始浓度分别为0.1 ml·
L－1、0.3 ml·L－1、0.2 ml·L－1，在一定条件下，当反应达到平衡时，各物质的浓度有可能是( )
A．Z为0.3 ml·L－1
B．Y2为0.4 ml·L－1
C．X2为0.2 ml·L－1
D．Z为0.4 ml·L－1
答案 A
2．在一定温度下的恒容容器中，当下列物理量不再发生变化时：①混合气体的压强；②混合气体的密度；③混合气体的总物质的量；④混合气体的平均相对分子质量；⑤混合气体的颜色；⑥各反应物或生成物的浓度之比等于化学计量数之比；⑦某种气体的百分含量
(1)能说明2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g)达到平衡状态的是______________(填序号，下同)。
(2)能说明I2(g)＋H2(g)2HI(g)达到平衡状态的是______________。
(3)能说明2NO2(g)N2O4(g)达到平衡状态的是________________________。
(4)能说明C(s)＋CO2(g)2CO(g)达到平衡状态的是______________。
(5)能说明NH2COONH4(s)2NH3(g)＋CO2(g)达到平衡状态的是______________。
(6)能说明5CO(g)＋I2O5(s)5CO2(g)＋I2(s)达到平衡状态的是______________。
答案 (1)①③④⑦ (2)⑤⑦ (3)①③④⑤⑦ (4)①②③④⑦ (5)①②③ (6)②④⑦
3．若上述题目中的(1)～(4)改成一定温度下的恒压密闭容器，结果又如何？
(1)__________________。(2)________________________________________________。
(3)__________________。(4)________________________________________________。
答案 (1)②③④⑦ (2)⑤⑦ (3)②③④⑤⑦ (4)②③④⑦
4．汽车尾气净化的主要原理为2NO(g)＋2CO(g)eq \(,\s\up7(催化剂))2CO2(g)＋N2(g) ΔH＜0。若该反应在绝热、恒容的密闭体系中进行，下列示意图正确且能说明反应在进行到t1时刻达到平衡状态的是________(填序号)。
答案 ②④⑤
解析 ①达到平衡时，v正应保持不变；②由于是放热反应，又是绝热容器，体系温度升高，平衡左移，K减小，当K不变时，温度不变，达到平衡状态；③图中达到平衡时，CO、CO2的改变量不是1∶1；④w(NO)逐渐减小，达到平衡时保持不变；⑤因正反应放热，容器绝热，故反应开始后体系温度升高，达到平衡状态时，体系温度不再发生变化；⑥ΔH是一个定值，不能用于判断可逆反应是否达到平衡状态。
规避“2”个易失分点
(1)化学平衡状态判断“三关注”
关注反应条件，是恒温恒容、恒温恒压，还是绝热恒容容器；关注反应特点，是等体积反应，还是非等体积反应；关注特殊情况，是否有固体参加或生成，或固体的分解反应。
(2)不能作为化学平衡状态“标志”的四种情况
①反应组分的物质的量之比等于化学方程式中相应物质的化学计量数之比。
②恒温恒容下的体积不变的反应，体系的压强或总物质的量不再随时间而变化，如2HI(g) H2(g)＋I2(g)。
③全是气体参加的体积不变的反应，体系的平均相对分子质量不再随时间而变化，如2HI(g)H2(g)＋I2(g)。
④全是气体参加的反应，恒容条件下体系的密度保持不变。
考点三 化学平衡常数
1．概念
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，即化学平衡常数，用符号K表示。
2．表达式
对于一般的可逆反应mA(g)＋nB(g)pC(g)＋qD(g)，当在一定温度下达到平衡时，K＝eq \f(cpC·cqD,cmA·cnB)(固体和纯液体的浓度视为常数，通常不计入化学平衡常数表达式中)。
如：①C(s)＋H2O(g)CO(g)＋H2(g)的平衡常数表达式K＝________。
②Fe3＋(aq)＋3H2O(l)Fe(OH)3(s)＋3H＋(aq)的平衡常数表达式K＝________。
答案 ①eq \f(cCO·cH2,cH2O) ②eq \f(c3H＋,cFe3＋)
3．影响因素
K只受温度影响，与反应物或生成物的浓度变化无关，与压强变化、是否使用催化剂无关。
4．平衡常数意义及应用
(1)判断可逆反应进行的程度
(2)判断反应是否达到平衡或进行的方向
对于化学反应aA(g)＋bB(g)cC(g)＋dD(g)的任意状态，浓度商：Q＝eq \f(ccC·cdD,caA·cbB)。
Q＜K，反应向正反应方向进行；
Q＝K，反应处于平衡状态；
Q＞K，反应向逆反应方向进行。
(3)判断可逆反应的热效应
1．平衡常数表达式中，可以是物质的任一浓度( )
2．增大反应物的浓度，平衡正向移动，化学平衡常数增大( )
3．对某一可逆反应，升高温度则化学平衡常数一定变大( )
4．一个可逆反应的正反应K正与逆反应K逆相等( )
5．平衡常数发生变化，化学平衡不一定发生移动( )
6．化学平衡常数和转化率都能体现反应进行的程度( )
答案 1.× 2.× 3.× 4.× 5.× 6.√
一、化学平衡常数的含义及应用
1．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，能杀灭新冠肺炎病毒。已知常温常压下发生的反应如下：
反应①O3O2＋[O] ΔH>0，平衡常数为K1(反应进行的程度较小)
反应②[O]＋O32O2 ΔHv逆
答案 D
解析 升高温度，NO的浓度增大，说明平衡左移，则该反应的ΔHpD＝pB，故C错误；在T2 ℃时，若反应体系处于状态D，达到平衡时NO的浓度要减小，反应正向进行，则此时v正>v逆，故D正确。
11．T ℃时，在一固定容积的密闭容器中发生反应：A(g)＋B(g)C(s) ΔHv逆
D．在80 ℃达到平衡时，测得n(CO)＝0.3 ml，则Ni(CO)4的平衡浓度为2 ml·L－1
答案 D
解析 温度升高，平衡常数减小，故该反应为放热反应，A项错误；25 ℃时，逆反应的平衡常数K′＝eq \f(1,K)＝eq \f(1,5×104)＝2×10－5，B项错误；80 ℃时，若Ni(CO)4、CO的浓度均为0.5 ml·
L－1，则Q＝eq \f(c[NiCO4],c4CO)＝eq \f(0.5,0.54)＝8>K，v正＜v逆，C项错误；80 ℃达到平衡时，若n(CO)＝
0.3 ml，c(CO)＝1 ml·L－1，故c[Ni(CO)4]＝K·c4(CO)＝2×14 ml·L－1＝2 ml·L－1，D项正确。
13．化学平衡常数K的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如下：
2NO(g)N2(g)＋O2(g) K1＝1×1030
2H2(g)＋O2(g)2H2O(l) K2＝2×1081
2CO2(g)2CO(g)＋O2(g) K3＝4×10－92
以下说法正确的是( )
A．常温下，NO分解生成O2的反应的平衡常数表达式为K1＝c(N2)·c(O2)
B．常温下，水分解生成O2，此时平衡常数约为5×10－80
C．常温下，NO、H2O、CO2三种化合物分解放出O2的倾向由大到小的顺序为NO>H2O>CO2
D．以上说法都不正确
答案 C
解析 K1的表达式应为K1＝eq \f(cN2·cO2,c2NO)；常温下，水分解生成O2是H2和O2化合生成H2O的逆反应，因此其平衡常数应为K2的倒数，为5×10－82；由于三个反应都在常温下进行，根据K的大小可以得出三种化合物分解放出O2的倾向由大到小的顺序为NO>H2O>CO2。
14．(2022·保定模拟)将2 ml CH4(g)和5 ml H2O(g)通入一密闭容器中，发生反应：CH4(g)＋H2O(g)CO(g)＋3H2(g)。CH4(g)的平衡转化率与温度、压强的关系如图所示，下列有关平衡常数的判断正确的是( )
A．KA>KB＝KC>KD
B．KA