2021版浙江高考选考化学一轮复习教师用书：专题72　第二单元　化学反应的方向和限度

第二单元　化学反应的方向和限度
[考点分布]
知识内容
考试
要求
2016年
2017年
2018年
2019年
2020年
4月
10月
4月
11月
4月
11月
4月
1月
(1)化学反应的限度
b
T12
T12
T12



T17
T21
(2)化学平衡的概念
b
T12
T12
T12

T14
T14

T21
(3)化学平衡状态的特征
b
T12
T12
T12

T14
T14
T17
T21、T29(1) ①
(4)自发反应的概念
a








(5)熵变的概念
a




T30(二)(1)



(6)用熵变、焓变判断化学反应的方向
c






T30(1)

(7)化学平衡常数
b





T30(一)(2)

T29(1) ②
(8)反应物的转化率
b
T30(1)

T21
T16、T21、
T30(一)(1)
T22
T22、T30(一)(1)(3)


(9)化学平衡常数与反应限度、转化率的关系
c

T30(1)
T30(2)

T30(二)
T30(一)(2)

T29
　化学反应进行的方向

一、自发反应
1．自发过程
(1)概念
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
①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)。
②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。
二、熵、熵变
1．熵的概念
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)。
2．熵变的概念
熵变是反应前后体系熵的变化，用ΔS表示，化学反应的ΔS越大，越有利于反应自发进行。
三、用熵变、焓变判断化学反应的方向
1．熵变与反应方向
研究表明，对于化学反应而言，决定化学反应能否自发进行的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。
2．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另一个因素。
3．综合判断反应方向的依据
(1)ΔH－TΔS0，反应不能自发进行。

题组化学反应方向的判断
1．实验证明，多数能自发进行的反应都是放热反应。对此说法的理解正确的是(　　)
A．所有的放热反应都是自发进行的
B．所有的自发反应都是放热的
C．焓变是影响反应是否具有自发性的一种重要因素
D．焓变是决定反应是否具有自发性的唯一判据
答案：C
2．(2020·金华高二质检)下列过程属于熵增加的是(　　)
A．一定条件下，水由气态变成液态
B．高温高压条件下使石墨转变成金刚石
C．4NO2(g)＋O2(g)===2N2O5 (g)
D．固态碘升华
答案：D
3．(2020·宁波月考)下列说法错误的是(　　)
A．2NO(g)＋2CO(g)===N2(g)＋2CO2(g)在常温下能自发进行，则该反应的ΔH>0
B．反应NH3(g)＋HCl(g)===NH4Cl(s)在室温下可自发进行，则该反应的ΔH0，ΔS>0
D．常温下，反应C(s)＋CO2(g)===2CO(g)不能自发进行，则该反应的ΔH>0
解析：选A。A项，该反应是熵减的反应，常温下能自发进行说明ΔH0；D项，该反应ΔS>0，常温下不能自发进行，则有ΔH－TΔS>0，故ΔH>0。
4．[2019·浙江4月选考，T30(1)改编]水是“生命之基质”，是“永远值得探究的物质”。关于反应H2(g)＋O2(g)===H2O(l)，下列说法不正确的是(　　)
A．焓变ΔH＜0，熵变ΔS＜0
B．可以把反应设计成原电池，实现能量的转化
C．一定条件下，若观察不到水的生成，说明该条件下反应不能自发进行
D．选用合适的催化剂，有可能使反应在常温常压下以较快的速率进行
解析：选C。该反应显然为放热反应，所以焓变ΔH＜0，该反应气体分子数减小，所以熵变ΔS＜0，A项正确；该反应属于自发的氧化还原反应，所以可以设计成原电池，实现能量的转化，B项正确；反应能自发进行的判断依据是ΔH－TΔS0)。下列说法不正确的是(　　)
A．0.1 mol X和0.2 mol Y充分反应生成Z的物质的量一定小于0.3 mol
B．达到化学平衡状态时，X、Y、Z的浓度不再发生变化
C．达到化学平衡状态时，反应放出的总热量可达a kJ
D．升高反应温度，逆反应速率增大、正反应速率减小
解析：选D。升高反应温度，正、逆反应速率均增大。
2．(2018·浙江11月选考，T14)已知X(g)＋Y(g)2W(g)＋M(g)　ΔH＝a kJ·mol－1(a＞0)。一定温度下，在体积恒定的密闭容器中，加入1 mol X(g)与1 mol Y(g)。下列说法正确的是(　　)
A．充分反应后，放出热量为a kJ
B．当反应达到平衡状态时，X与W的物质的量浓度之比一定为1∶2
C．当X的物质的量分数不再改变，表明该反应已达到平衡
D．若增大Y的浓度，正反应速率增大，逆反应速率减小
解析：选C。A项，反应X(g)＋Y(g)2W(g)＋M(g)属于可逆反应，且为吸热反应，则1 mol X(g) 与1 mol Y (g)充分反应后不可能完全转化，吸收的热量小于a kJ，故A错误；B项，当反应达到平衡状态时，正反应速率和逆反应速率相等，反应混合物中各组分的浓度保持不变，但X与W的物质的量浓度之比不一定为1∶2，故B错误；C项，当X的物质的量分数不再改变，说明正反应速率和逆反应速率相等，表明该反应已达到平衡，故C正确；D项，若增大Y的浓度，正、逆反应速率均增大，故D错误。
3．一定温度下，在体积恒定的密闭容器中发生反应：N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)。反应过程中的部分数据如下表所示：
c/(mol·L－1)
t/min　　　
c(N2)
c(H2)
c(NH3)
0
1.0
3.0
0
3


0.25
6

2.4

9
0.8


反应刚好达到平衡状态时(　　)
A．t＝6 min
B．c(NH3)＝0.4 mol·L－1
C．容器内的气体分子数n(N2)∶n(H2)∶n(NH3)＝1∶3∶2
D．H2的正反应速率等于N2的逆反应速率
解析：选B。根据反应方程式，可将表格补充如下：
　　　 　c/(mol·L－1)
t/min　　　　　
c(N2)
c(H2)
c(NH3)
0
1.0
3.0
0
3
0.875
2.625
0.25
6
0.8
2.4
0.4
9
0.8
2.4
0.4
由表格可知，6 min时已达平衡，但不能确定是否6 min刚好平衡，A项错误；由表格数据可知，B项正确；达到平衡时，n(N2)∶n(H2)∶n(NH3)＝c(N2)∶c(H2)∶c(NH3)＝0.8 mol·L－1∶2.4 mol·L－1∶0.4 mol·L－1＝2∶6∶1，C项错误；达到平衡时，H2的正反应速率等于N2的逆反应速率的3倍，D项错误。

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。
例如：可逆反应X2(g)＋Y2(g)2Z(g)，各物质的起始浓度分别为c(X2)＝0.1 mol·L－1，c(Y2)＝0.3 mol·L－1，c(Z)＝0.2 mol·L－1。
假设反应正向进行到底：X2(g)＋Y2(g)2Z(g)
起始浓度(mol·L－1) 0.1 0.3 0.2
改变浓度(mol·L－1) 0.1 0.1 0.2
终态浓度(mol·L－1) 0 0.2 0.4
假设反应逆向进行到底：X2(g)＋Y2(g)2Z(g)
起始浓度(mol·L－1) 0.1 0.3 0.2
改变浓度(mol·L－1) 0.1 0.1 0.2
终态浓度(mol·L－1) 0.2 0.4 0
平衡体系中各物质的浓度范围为X2∈(0，0.2)，Y2∈(0.2，0.4)，Z∈(0，0.4)。
题组二化学平衡状态的判断
4．(2018·浙江4月选考，T14)反应N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)　ΔHH2O>CO2
D．反应②中，升高温度，K值增大
解析：选C。NO(g)N2(g)＋O2(g)的平衡常数为K＝＝＝[]－＝(1×10－30) －＝1×1015，A项错误；常温下H2和O2很难反应生成 H2O，B项错误；常温下，NO、H2O、CO2三种物质分解放出O2的K分别为1×1030、5×10－82、4×10－92，倾向顺序为NO>H2O>CO2，C项正确；反应②为放热反应，升高温度，平衡向逆反应方向移动，K值减小，D项错误。
3．碘单质难溶于水却易溶于KI溶液。碘水中加入KI溶液发生反应：I2(aq)＋I－(aq)I(aq)，该反应的平衡常数与温度的关系如图，下列说法不正确的是(　　)

A．上述正反应为放热反应
B．上述体系中加入苯，平衡不移动
C．可运用该反应原理除去硫粉中少量的碘单质
D．实验室配制碘水时，为增大碘单质的溶解度可加入适量KI溶液
解析：选B。由图中可看出，随着温度的升高，平衡常数减小，故升高温度，平衡逆向移动，正反应为放热反应，A项正确；加入苯后能将溶液的碘单质萃取，降低了溶液中c(I2)，平衡逆向移动，B项错误；硫粉中的碘单质在加入KI后，碘单质生成KI3而除去，C项正确；配制碘水时，加入KI溶液，使得平衡正向移动，增大碘单质的溶解度，D项正确。

(1)关于H2O的浓度问题
①稀水溶液中进行的反应，虽然H2O参与反应，但是H2O只作为溶剂，不能代入平衡常数表达式。
如NH4Cl＋H2ONH3·H2O＋HCl的平衡常数表达式为K＝。
②H2O的状态不是液态而是气态时，则需要代入平衡常数表达式。
(2)代入平衡常数表达式的是平衡浓度，而不是任意时刻的浓度，更不能将物质的量代入。
(3)同一化学反应，可以用不同的化学方程式表示，每个化学方程式都有自己的平衡常数表达式及相应的平衡常数。因此，要注意使用与化学方程式相对应的平衡常数。
4．已知反应①CO(g)＋CuO(s)CO2(g)＋Cu(s)和反应②H2(g)＋CuO(s)Cu(s)＋H2O(g)在相同的某温度下的平衡常数分别为K1和K2，该温度下反应③CO(g)＋H2O(g)CO2(g)＋H2(g)的平衡常数为K。则下列说法正确的是(　　)
A．反应①的平衡常数K1＝
B．反应③的平衡常数K＝
C．对于反应③，恒容时，温度升高，H2浓度减小，则该反应的焓变为正值
D．对于反应③，恒温恒容下，增大压强，平衡常数增大
解析：选B。在书写平衡常数表达式时，纯固体不能表示在平衡常数表达式中，A错误；由于反应③＝反应①－反应②，因此平衡常数K＝，B正确；反应③中，温度升高，H2浓度减小，则平衡左移，即逆反应为吸热反应，正反应为放热反应，因此ΔH0，ΔS0，即任何温度下反应都不能自发进行；对于B项，ΔH