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第6章化学反应的速率、限度与方向第3节化学反应的方向化学平衡常数课标解读要点网络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.能正确计算反应的平衡转化率(α)。3.了解化学反应进行的方向判断。A层级必备知识·关键能力化学反应进行的方向1.自发过程(1)含义在温度和压强一定的条件下,不借助光、电等外部力量就能自动进行的过程。(2)特点①体系趋向于从_____状态转变为_____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_____自发地转变为_____的倾向(无序体系更加稳定)。高能低能有序无序2.自发反应在一定条件下___________________就能自发进行的反应称为自发反应。注意:自发反应(过程)指的是在一定条件下有自发进行的倾向而不一定发生,如燃烧反应是自发反应,但在常温下不一定燃烧。不需要借助外力作用3.熵与熵变(1)熵:描述体系_________的物理量,符号为S。熵值越大,体系_______越大。(2)熵变:ΔS=S(反应产物)-S(反应物)。(3)常见的熵增过程①同一种物质由固态到液态再到气态:S(g)__S(l)__S(s)。②反应后气体物质的量______的反应。③固体参加生成气体的反应,如C(s)+H2O(g)CO(g)+H2(g)。混乱程度混乱度增加4.化学反应方向的判定(1)判据焓判据放热过程中体系能量降低,ΔH__0,具有自发进行的倾向,但有些吸热反应也可以自发进行,故焓变只是影响反应方向的一种因素熵判据体系的混乱度增加(即熵增),ΔS__0,反应有自发进行的倾向,但有些熵减的过程也能自发进行,故熵变只是影响反应方向的一种因素复合判据ΔH-TΔS___,反应不能自发进行___,反应达到平衡状态___,反应能自发进行0=00(2)一般规律①ΔH__0,ΔS__0的反应任何温度下都能自发进行;②ΔH__0,ΔS__0的反应任何温度下都不能自发进行;③ΔH和ΔS的作用相反,且相差不大时,_____对反应的方向起决定性作用。当ΔH0,ΔS0时,_____下反应能自发进行;当ΔH0,ΔS0时,_____下反应能自发进行。说明: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系数大小。温度低温高温[基础判断](1)放热过程均可以自发进行,吸热过程均不能自发进行。()(2)CaCO3=====高温CaO+CO2↑高温能自发进行的原因是该反应为熵增的反应。()(3)-10℃的水结成冰,可用熵变的判据来解释反应的自发性。()[答案](1)×(2)√(3)×(4)×(5)√(4)2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)ΔH0,在任何温度下均能自发进行。()(5)ΔH0,ΔS0的反应在低温下可能自发进行。()命题点化学反应进行方向的分析1.(2019·西安模拟)下列有关化学反应方向及其判据的说法中正确的是()A.非自发反应就是不可能发生的反应,自发反应就是能较快进行的反应B.高温高压下可以使石墨转化为金刚石是自发的化学反应C[A项,反应的自发进行与反应的可能发生不是一致的;B项,自发的化学反应是指不受外力作用能发生的反应,石墨转化为金刚石需在高压条件下进行,该反应不是自发的反应;D项,低温时能自发的反应为ΔH0。]C.由焓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D.反应NH3(g)+HCl(g)===NH4Cl(s)在低温下能自发进行,说明该反应的ΔH0[答案]C2.反应2AB(g)===C(g)+3D(g)在高温时能自发进行,反应后体系中物质的总能量升高,则该反应的ΔH、ΔS应为()A.ΔH0,ΔS0B.ΔH0,ΔS0C.ΔH0,ΔS0D.ΔH0,ΔS03.下列有关说法不正确的是________(填字母)。A.C3H6(g)+NH3(g)+32O2(g)===C3H3N(g)+3H2O(g)ΔH=-515kJ·mol-1和C3H6(g)+O2(g)===C3H4O(g)+H2O(g)ΔH=-353kJ·mol-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ΔH0[答案]DFE.反应NH3(g)+HCl(g)===NH4Cl(s)在室温下可自发进行,则该反应的ΔH0F.CaCO3(s)===CaO(s)+CO2(g)室温下不能自发进行,说明该反应的ΔH0G.一定温度下,反应MgCl2(l)===Mg(l)+Cl2(g)的ΔH0、ΔS04.(1)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ΔH0,简述该设想能否实现的依据:__________________________________________________________________。(2)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,化学方程式如下:2NO+2CO2CO2+N2。反应能够自发进行,则反应的ΔH________0(填“”“”或“=”)。[解析](1)2CO(g)===2C(s)+O2(g),该反应是焓增、熵减的反应。根据ΔG=ΔH-TΔS,ΔG0,不能实现。(2)该反应为熵减反应,能自发进行说明ΔH0。[答案](1)该反应是焓增、熵减的反应,任何温度下均不自发进行(2)化学平衡常数1.化学平衡常数(1)概念:在一定温度下,当一个可逆反应达到_________时,生成物___________与反应物___________的比值是一个常数,用符号__表示。化学平衡浓度幂之积浓度幂之积K(2)表达式:对于反应aA(g)+bB(g)cC(g)+dD(g),K=________。实例①Cl2+H2OHClO+H++Cl-K=__________________。[C]c[D]d[A]a[B]b[HClO][H+][Cl-][Cl2]②C(s)+H2O(g)CO(g)+H2(g)K=_________。③CO2-3+H2OHCO-3+OH-K=_____________。④CaCO3(s)CaO(s)+CO2(g)K=______。[CO][H2][H2O][HCO-3][OH-][CO2-3][CO2](3)意义:平衡常数越大,化学反应程度或限度_____,反应物的转化率_____。一般地说,当K___时就认为反应完全,当K_____时认为反应很难进行。越大越大10510-52.平衡常数的影响因素对于确定的化学反应,平衡常数K只与_____有关,与浓度、压强无关。(1)对于吸热反应,升高温度,K值_____。(2)对于放热反应,升高温度,K值_____。注意:①即使化学平衡发生移动,但只要温度不变,平衡常数就不会改变,利用此守恒可以计算恒定温度下再次平衡后的转化率等物理量,这也是定量化学的重要定律;②平衡常数改变,平衡一定移动,温度一定改变。温度增大减小[基础判断](1)可逆反应2A(s)+B(g)2C(g)+3D(g)的平衡常数为K=[C]2[D]3[A]2[B]。()(2)可逆反应的正、逆两反应方向的ΔH与K互为相反数。()[答案](1)×(2)×(3)×(4)×(3)对于N2(g)+3H2(g)2NH3ΔH0反应,降温和加压均右移,平衡常数均增大。()(4)在一定温度下,SO2(g)+12O2(g)SO3(g)与2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)的K值相同。()[答案]K1·K2=1K2=K23(或K3=K122)K1=1K23(或K1·K23=1)[知识应用]1.对于N2(g)+3H2(g)2NH3(g)K12NH3(g)N2(g)+3H2(g)K2NH3(g)12N2(g)+32H2(g)K3则K1与K2的关系为________,K2与K3的关系为________,K3与K1的关系为________。[答案]K1K22.已知下列反应在某温度下的平衡常数:H2(g)+S(s)H2S(g)K1S(s)+O2(g)SO2(g)K2则在该温度下反应H2(g)+SO2(g)O2(g)+H2S(g)的平衡常数为________。[答案](1)0.1mol·L-1(2)(3)正反应0.1mol·L-13.在一定温度下,1L的密闭容器中发生反应:C(s)+H2O(g)CO(g)+H2(g),平衡时测得C、H2O、CO、H2的物质的量都为0.1mol。(1)该反应的平衡常数K=________。(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ΔH________0(填“”或“”)。(3)该温度下,再充入0.1molH2O(g),平衡向________方向移动,该反应的平衡常数K′=________。[答案]A命题点1化学平衡常数及其应用1.T℃时可逆反应mA(g)+nB(s)pC(g)的平衡常数为K,下列说法中正确的是()A.K值越大,表明该反应越有利于C的生成,反应物的转化率越大B.若缩小反应器的容积,能使平衡正向移动,则K增大C.K=[C]p[A]m[B]nD.如果m+n=p,则K=12.(2019·西安市铁一中学质检)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①O3O2+[O]ΔH0平衡常数为K1;反应②[O]+O32O2ΔH0平衡常数为K2;总反应:2O33O2ΔH0平衡常数为K。下列叙述正确的是()A.降低温度,总反应K减小B.K=K1+K2C.适当升温,可提高消毒效率D.压强增大,K2减小C[降温,总反应平衡向右移动,K增大,A项错误;K1=[O2][[O]][O3]、K2=[O2]2[[O]][O3]、K=[O2]3[O3]2=K1·K2,B项错误;升高温度,反应①平衡向右移动,[[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。]3.(双选)在300mL的密闭容器中,放入镍粉并充入一定量的CO气体,一定条件下发生反应:Ni(s)+4CO(g)Ni(CO)4(g),已知该反应平衡常数与温度的关系如下表。温度/℃2580230平衡常数/L3·mol-35×10421.9×10-5下列说法正确的是()A.上述生成Ni(CO)4(g)的反应为放热反应B.25℃时反应Ni(CO)4(g)Ni(s)+4CO(g)的平衡常数为0.5mol3·L-3C.在某条件下达到平衡,测得Ni(CO)4、CO浓度均为0.5mol·L-1,则此时温度高于80℃D.80℃时,在相同容器中充入0.3molCO和0.3molNi(CO)4,同时加入足量Ni,此时v正v逆AD[A项,化学平衡常数只受温度的影响,根据表格中数据,随着温度的升高,平衡常数减小,因此正反应是放热反应,故正确;B项,Ni(s)+4CO(g)Ni(CO)4(g),化学平衡常数的表达式为K1=[NiCO4][CO]4,Ni(CO)4(g)Ni(s)+4CO(g),化学平衡常数的表达式为K2=[CO]4[NiCO4],K2=1K1mol3·L-3=15×104mol3·L-3=2×10-5mol3·L-3,故错误;C项,化学平衡常数为0.50.54L3·mol-3=8L3·mol-32L3·mol-3,因此温度低于80℃,故错误;D项,此时Qc=0.30.30.30.34L3·mol-3=1L3·mol-3K=2L3·mol-3,正向进行,v正v逆,故正确。]化学平衡常数的两大应用(1)判断可逆反应的反应热。升高温度K值增大→正反应为吸热反应,ΔH0K值减小→正反应为放热反应,ΔH0降低温度
本文标题:2021版新高考化学一轮复习 第6章 化学反应的速率、限度与方向 第3节 化学反应的方向 化学平衡常
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