1、第第 3 讲讲化学平衡常数化学平衡常数化学反应进行的方化学反应进行的方 向向 【2021备考】 最新考纲命题统计 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.能正确计算化学反应的转化率()。 素养落地： 能从化学平衡常数的角度分析化学反应， 运用化学平衡常数解决问题， 能多角度、动态地分析化学反应的转化率，运用化学反应原理解决实际问题；能 运用模型(Qc与 K 的关系)解释化学平衡的移动，揭示现象的本质和规律。 考点一化学平衡常数转化率 知识梳理 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化学平衡时，生成物浓度幂之积与反应物浓 度幂之积的比
2、值是一个常数，用符号 K 表示。 (2)表达式： 对于反应 mA(g)nB(g)pC(g)qD(g)， Kc p（C）cq（D） cm（A）cn（B）(固体和纯液体的浓度视为常数， 通常不计入平衡常数表达式 中)。 (3)实例 化学方程式平衡常数关系式 N2(g)3H2(g) 2NH3(g) K1 c2（NH3） c（N2）c3（H2） K2 K1(或) K3 1 K11 2N 2(g)3 2H 2(g) NH3(g) K2 c（NH3） c 1 2（N2）c 3 2（H2） 2NH3(g) N2(g)3H2(g) K3c（N2）c 3（H2） c2（NH3） 名师提示你 (1)纯液体、纯固体
3、物质或稀溶液中水的浓度均不写，但是水蒸气的浓度要写。在 非水溶液中进行的反应，若有水参加或生成，则水的浓度不可视为常数，应写进 平衡常数表达式中。 (2)平衡常数表达式中各物质的浓度为平衡时的浓度，其书写形式与化学方程式的 书写有关。 2.化学平衡常数的意义及影响因素 (1)意义：K 值越大，反应物的转化率越大，正反应进行的程度越大，通常 K105 可认为反应彻底，K10 5 认为反应不能发生。 (2)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。 3.化学平衡常数的两大应用 (1)判断化学反应进行的方向 对于可逆反应 aA(g)bB(g)cC(g)dD(g)，在一定温度下的任意
4、时刻，反应 物与生成物浓度有如下关系： Qcc c（C）cd（D） ca（A）cb（B），称为浓度商。 QcK反应向正反应方向进行，v正v逆 QcK反应处于化学平衡状态，v正v逆 QcK反应向逆反应方向进行，v正v逆 (2)判断可逆反应的热效应 4.平衡转化率 对于上例反应中 A(g)的平衡转化率可表示为： (A)c0（A）c 平（A） c0（A） 100%c0(A)代表 A 的初始浓度， c 平(A)代表 A 的平衡 浓度。 名师提示你 1.对于 A(g)B(g)C(g)类反应，达到平衡后，保持温度、容积不变，又加入 一定量的 A，则平衡向正反应方向移动，(B)增大而(A)减小。 2.对于
5、aA(g)bB(g)类反应，达到平衡后，保持温度、容积不变，又加入一定 量的 A，相当于增大压强。 考向突破 考向一化学平衡常数的含义 化学平衡常数、转化率的概念理解 题目设计 1.判断正误(正确的打“”，错误的打“”) (1)平衡常数表达式中，可以是物质的任一浓度() (2)催化剂既能改变化学反应速率，也能改变化学平衡常数() (3)对于同一可逆反应，升高温度，则化学平衡常数增大() (4)增大反应物的浓度，平衡正向移动，化学平衡常数增大() (5)化学平衡发生移动，平衡常数一定改变() (6)对于反应 2SO2(g)O2(g)2SO3(g)，升高温度，K 值减小，则H0() (7)平衡常数
6、大的可逆反应的反应物的转化率一定大() 化学平衡常数的表达式 题目设计 2.在一定温度下，已知以下三个反应的平衡常数： 反应：CO(g)CuO(s)CO2(g)Cu(s)K1 反应：H2(g)CuO(s)Cu(s)H2O(g)K2 反应：CO(g)H2O(g)CO2(g)H2(g)K3 (1)反应的平衡常数表达式为_。 (2)反应的 K3与 K1、K2的关系是 K3_。 提示(1)K1c（CO2） c（CO） (2)K1 K2 3.反应 H2(g)I2(g)2HI(g)的平衡常数为 K1； 反应 HI(g) 1 2H 2(g)1 2I 2(g)的平 衡常数为 K2，则 K1、K2的关系式为(平
7、衡常数为同温度下的测定值)_。 提示K1 1 K22 考向二化学平衡常数的应用 根据反应限度进行除杂 命题素材 常压下羰基化法精炼镍的原理为 Ni(s)4CO(g)Ni(CO)4(g)。230 时，该反 应的平衡常数 K210 5。已知：Ni(CO)4 的沸点为 42.2 ，固体杂质不参与反 应。 第一阶段：将粗镍与 CO 反应转化成气态 Ni(CO)4； 第二阶段：将第一阶段反应后的气体分离出来，加热至 230 制得高纯镍。 题目设计 4.(1)第一阶段，如果在 30 和 50 两者之间选择反应温度，应选_？原 因是_ _。 (2)简述提纯原理_ _。 提示(1)50 50 时，反应速率较快
8、，且 Ni(CO)4为气态，能从反应体系中分 离出来 (2)低温时，发生 Ni(s)4CO(g)Ni(CO)4(g)，镍以 Ni(CO)4气体形式从混合物 中分离出来，230 时，由于 Ni(CO)4(g)Ni(s)4CO(g) 的平衡常数 K 5104，所以该反应进行的程度较大，精镍从 Ni(CO)4解离 通过浓度商 Qc与平衡常数 K 的大小 判断平衡移动的方向 命题素材 在一定体积的密闭容器中，进行化学反应 CO2(g)H2(g)CO(g)H2O(g)，其 化学平衡常数 K 和温度 T 的关系如表： T/ 7008008301 0001 200 K0.60.91.01.72.6 题目设计
9、 5.(1)该反应为_(填“吸热”或“放热”)反应。 (2)若 830 时，向容器中充入 1 mol CO、5 mol H2O，反应达到平衡后，其化学 平衡常数 K_(填“大于”“小于”或“等于”)1.0。 (3)830 时，容器中的反应已达到平衡。在其他条件不变的情况下，扩大容器的 体积，平衡_(填“向正反应方向”“向逆反应方向”或“不”)移动。 (4)若 1 200 时，在某时刻平衡体系中 CO2、 H2、 CO、 H2O 的浓度分别为 2 molL 1、2 molL1、4 molL1、4 molL1，则此时 Qc_ 上述反应的平衡移动方向为_(填“正反应方向”“逆反应方向”或“不 移动”
10、)。 提示(1)吸热(2)等于(3)不 (4)c（CO）c（H2O） c（CO2）c（H2） 44 224 逆反应方向 考向三化学平衡常数及转化率的计算 根据直接提供的信息，借助计算模板进 行计算 命题素材 明确三个量(起始、变化、平衡)谨记一个答题模板 反应： mA(g)nB(g)pC(g)qD(g)， 令 A、 B 起始物质的量分别为 a mol、 b mol， 达到平衡后，A 的转化量为 mx mol，容器容积为 V L，则有以下关系： mA（g）nB（g）pC（g）qD（g）起始/mol ab00转化/molmxnxpx qx平衡/molamxbnxpxqx 对于反应物：n(平)n(始
11、)n(转) 对于生成物：n(平)n(始)n(转) 则有：K px V p qx V q amx V m bnx V n c平(A)amx V molL 1 (A)平mx a 100%，(A)(B)mx a nx b mbna (A) amx ab（pqmn）x100% p 平 p始 ab（pqmn）x ab 题目设计 6.(根据 2017课标全国卷，27 改编)H2S 与 CO2在高温下发生反应：H2S(g) CO2(g)COS(g)H2O(g)。在 610 K 时，将 0.10 mol CO2与 0.40 mol H2S 充入 2.5 L 的空钢瓶中，反应平衡后水的物质的量分数为 0.02。
12、 (1)H2S 的平衡转化率1_%，反应平衡常数 K_。 (2)在 620 K 重复实验，平衡后水的物质的量分数为 0.03，H2S 的转化率 2_1，该反应的H_0(填“”“”或“”)。 (3)向反应器中再分别充入下列气体， 能使 H2S 转化率增大的是_(填字母)。 A.H2SB.CO2 C.COSD.N2 提示(1)610 K 时向空钢瓶中充入 0.10 mol CO2和 0.40 mol H2S，钢瓶容积为 2.5 L，按“三段式”法进行计算： H2S（g）CO2（g）COS（g）H2O（g）起始量/mol 0.400.1000转化量/molxxx x平衡量/mol0.40 x0.10
13、 xxx 反应平衡后水的物质的量分数为 0.02，则有 x （0.40 x）（0.10 x）xx 0.02，解得 x0.01，故 H2S 的平衡转化率10.01 mol 0.40 mol100%2.5%。 此时 H2S、CO2、COS 和 H2O(g)的物质的量(mol)分别为 0.39、0.09、0.01、0.01， 故 该 反 应 的 平 衡 常 数 K c（COS）c（H2O） c（H2S）c（CO2） n（COS）n（H2O） n（H2S）n（CO2） 0.012 0.390.092.810 3。 (2)在 620 K 重复实验，平衡后水的物质的量分数为 0.03，温度升高，平衡后水的
14、 物质的量分数增大，说明平衡正向移动，则H0；升高温度，平衡正向移动， 反应物的平衡转化率增大，则 H2S 的转化率：21。 (3)该反应器为钢瓶，反应过程中容积不变。向反应器中再充入 H2S 气体，平衡正 向移动，CO2的转化率增大，但 H2S 的转化率减小，A 错误；充入 CO2，平衡正 向移动，H2S 的转化率增大，CO2的转化率减小，B 正确；充入 COS，平衡逆向 移动，H2S 的转化率减小，C 错误；充入 N2，平衡不移动，H2S 的转化率不变， D 错误。 根据图表获取信息进行计算 题目设计 7.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，
15、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： (1)Deacon 发明的直接氧化法为：4HCl(g)O2(g)=2Cl2(g)2H2O(g)。下图为刚 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(300 )_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
16、分别是_。 提示根据反应方程式知，HCl 平衡转化率越大，平衡常数 K 越大，结合图像知 K(300 )K(400 )； 由图像知，400 时，HCl 平衡转化率为 84%，用三段式法对数据进行处理得： 4HCl（g）O2（g）=2Cl2（g）2H2O（g）起始（浓度） c0c000变化（浓度）0.84c00.21c00.42c0 0.42c0平衡（浓度）（10.84）c0（10.21）c00.42c00.42c0 则 K （0.42）2（0.42）2 （10.84）4（10.21）c0；根据题干信息知，进料浓度比过低，氧气 大量剩余，导致分离产物氯气和氧气的能耗较高；进料浓度比过高，HCl
17、不能充 分反应，导致 HCl 转化率较低。 考向四压强平衡常数(Kp) 命题素材 在化学平衡体系中，用各气体物质的分压代替浓度，计算的平衡常数叫压强平衡 常数。 其计算技巧如下： 题目设计 8.500 时，向容积为 2 L 的密闭容器中通入 1 mol N2和 3 mol H2，模拟合成氨的 反应，容器内的压强随时间的变化如下表所示： 时间/min010203040 压强/MPa20171513.21111 (1)达到平衡时 N2的转化率为_。 (2)用压强表示该反应的平衡常数 Kp_(Kp等于平衡时生成物分压幂的乘 积与反应物分压幂的乘积的比值，某物质的分压等于总压该物质的物质的量分 数)。
18、 分析假设到平衡时氮气转化的物质的量为 x mol，则有 N23H22NH3起始物质的量 130改变物质的量x3x 2x平衡物质的量1x33x2x 根据压强比等于物质的量比分析，有关系式：（1x）（33x）2x 13 11 20 解 x0.9； (1)达到平衡时 N2的转化率为0.9 mol 1 mol 100%90%； (2)用压强表示该反应的平衡常数 Kp 1.8 2.211 MPa 2 0.1 2.211 MPa 0.3 2.211 MPa 348 MPa 2。 提示(1)90%(2)48MPa 2 核心素养：图表类速率、平衡题信息的获取与应用(教用) 素养说明：化学核心素养要求考生能依
19、据新发现、新信息，分析、评价已有的认 识模型，能指出存在问题，提出改进、优化模型的意见。通过对图像、表格类试 题信息的规范审读，进一步提高学生获取信息的能力。 获取信息类型 类型一：从表格信息总结规律 类型二：从图中信息总结规律 类型三：从题中信息总结规律并作图 类型四：从题中信息总结规律并分析原因 分析方法： 1.提取什么？ 审清题，明确目标，并做好标注。 2.怎么提取？ 分析变化趋势和斜率变化。 3.答题模板： 其他条件不变， 随着自变量(横坐标)变化(增大或减少)， XX 因变量(纵 坐标)逐渐(增大或减少)。或者就横坐标、自变量分区作答(非单调曲线)。 写规律时的原则：先整体后局部。
20、分析原因型分析方法： 答题模板：什么因素的改变使什么平衡向什么方向移动，结果是什么。 作图策略： 分析图表信息，确定横纵坐标，做好“三点一变化”：起点、终点、转折点和变 化趋势。 【实例分析】用 CaSO4代替 O2与燃料 CO 反应，既可提高燃烧效率，又能得到 高纯 CO2，是一种高效、清洁、经济的新型燃烧技术，反应为主反应，反应 和为副反应。 1/4CaSO4(s)CO(g)1/4CaS(s)CO2(g)H147.3 kJmol 1 CaSO4(s)CO(g)CaO(s)CO2(g)SO2(g)H2210.5 kJmol 1 CO(g)1/2C(s)1/2CO2(g)H386.2 kJmo
21、l 1 反应的平衡常数的对数 lgK 随反应温度 T 的变化曲线见下图，结合各反应 的H，归纳 lgKT 曲线变化规律： a)_； b)_。 审读指导 1.审题(图)时目标是什么？ 2.K 的含义？lgK 的含义？哪些量与 K 变化趋势一致？(以反应为例) 3.该反应的自变量？因变量？ 4.变化趋势和斜率变化如何？受什么因素影响？ 答案a)放热反应的 lg K 随温度升高而下降 b)放出或吸收热量越大的反应，其 lg K 受温度影响越大 【典例 1】(2019陕西省高三下学期第一次模拟，27)氮的氧化物直接排放会引 发严重的环境问题，请回答下列问题： NOx的排放主要来自于汽车尾气，包含 NO
22、2和 NO，有人提出用活性炭对 NOx进 行吸附，发生反应如下： 反应 a：C(s)2NO(g)N2(g)CO2(g)H34.0 kJmol 1 反应 b：2C(s)2NO2(g)N2(g)2CO2(g)H64.2 kJmol 1 (1)对于反应 a，在 T1时，借助传感器测得反应在不同时间点上各物质的浓度如 下： 010 min 内，NO 的平均反应速率 v(NO)_，当升高反应温度，该反 应的平衡常数 K_(填“增大”“减小”或“不变”)。 30 min 后，只改变某一条件，反应重新达到平衡；根据上表中的数据判断改变 的条件可能是_(填字母)。 A.加入一定量的活性炭B.通入一定量的 NO
23、 C 适当缩小容器的体积D.加入合适的催化剂 (2)某实验室模拟反应 b，在密闭容器中加入足量的 C 和一定量的 NO2气体，维持 温度为 T2，如图为不同压强下反应 b 经过相同时间 NO2的转化率随着压强变 化的示意图。请分析 1 050 kPa 前，反应 b 中 NO2转化率随着压强增大而增大的 原因_ _； 在 1 100 kPa 时，NO2的体积分数为_。 (3)用某物质的平衡分压代替其物质的量浓度也可以表示化学平衡常数(记作 Kp)； 在 T2、1.1106Pa 时，该反应的化学平衡常数 Kp_(用计算表达式表 示)。 解析(1)C(s)2NO(g)N2(g)CO2(g)H34.0
24、 kJmol 1，图表数据得 到 010 min 内，NO 的平均反应速率 v(NO)c t 1.00 molL 10.58 molL1 10 min 0.042 mol/(Lmin)，由于该反应的正反应为放热反应，所以升高温度，化学平衡向 吸热的逆反应方向移动，故化学平衡常数减小； 30 min 后，只改变某一条件，反应重新达到平衡，C(s)2NO(g)N2(g) CO2(g)，依据图表数据分析，平衡状态物质浓度增大，依据平衡常数计算 K c（N2）c（CO2） c2（NO） 0.360.36 0.482 9 16， 平衡常数会随温度变化， 而平衡常数不变说 明改变的条件一定不是温度；依据数
25、据分析，氮气浓度增大，一氧化氮浓度增大， 反应前后气体体积不变，所以可能是减小容器体积或加入一定量一氧化氮；A.加 入一定量的活性炭，炭是固体物质，对化学平衡无影响，平衡不移动，A 错误； B.通入一定量的 NO，新平衡状态下物质平衡浓度增大，B 正确；C.适当缩小容器 的体积，反应前后体积不变，平衡状态物质浓度增大，C 正确；D.加入合适的催 化剂，催化剂只改变化学反应速率，不能使化学平衡移动，D 错误；故合理选项 是 BC。(2)1 050 kPa 前反应未达平衡状态，增大压强，物质的浓度增大，反应速 率加快，NO2转化率提高，在 1 100 kPa 时二氧化氮转化率为 40%，结合三行计
26、 算列式得到；设通入二氧化氮 2 mol， 2C（s）2NO2（g）N2（g）2CO2（g）起始量/mol 200变化量/mol240%0.80.40.8平衡量/mol 1.20.40.8 NO2的体积分数 1.2 1.20.40.8100%50%； (3)在 1 100 kPa 时二氧化氮转化率 40%，结合三行计算列式得到；设通入二氧化 氮 1 mol， 2C（s）2NO2（g）N2（g）2CO2（g）起始量/mol 100变化量/mol140%0.40.20.4平衡量/mol 0.60.20.4 气 体 总 物 质 的 量 1.2 mol ， Kp 0.4 1.21.110 62 0.2
27、 1.21.110 6 0.6 1.21.110 62 0.4 1.2 2 0.2 1.2 0.6 1.2 2 1.1106Pa。 答案(1)0.042 mol/(Lmin)减小BC (2)1 050 kPa 前反应未达平衡状态，随着压强增大，反应速率加快，NO2转化率提 高50%(3) 0.4 1.2 2 0.2 1.2 0.6 1.2 2 1.1106或 1 3 2 1 6 1 4 1.1106Pa 【典例 2】(2019河南省部分省示范性高中上学期 1 月份联考，28)(1)为了探究 反应 CO2(g)CH4(g)2CO(g)2H2(g)H0 的反应速率与浓度的关系起始 时向恒容密闭容器
28、中通入 CO2与 CH4，使其物质的量浓度均为 1.0 molL 1，平衡 时， 根据相关数据绘制出两条反应速率与浓度关系曲线(如图)： v正c(CH4)和v逆 c(CO)， 则与 v正c(CH4)相对应的是图中曲线_(填“甲”或“乙”)； 该反 应达到平衡后，某一时刻降低温度反应重新达到平衡，则此时曲线甲对应的平衡 点可能为_(填“D”“E”或“F”)。 (2)用稀氨水喷雾捕集 CO2最终可得产品 NH4HCO3。 在捕集时，气相中有中间体 NH2COONH4(氨基甲酸铵)生成。现将一定量纯净 的 氨 基 甲 酸 铵 置 于 恒 容 密 闭 容 器 中 ， 分 别 在 不 同 温 度 下 进
29、 行 反 应 ： NH2COONH4(s)2NH3(g)CO2(g)。实验测得的有关数据见下表(t1t2t3) 氨基甲酸铵分解反应是_(填“放热”或“吸热”)反应，15 时此反应的 化学平衡常数 K_。 在 NH4HCO3溶液中，反应 NH 4HCO 3H2ONH3H2OH2CO3的平衡常 数 K_(已知常温下 NH3H2O 的电离平衡常数 Kb210 5，H2CO3 的电 离平衡常数 Ka1410 7)。 解析(1)从图像可知， 甲的浓度是从 0 升高到 0.4 molL 1， 即生成物 CO 的图像， 乙是浓度从 1.0 降低到 0.8 molL 1，即反应物 CH4 的图像，该反应是吸热
30、反应， 降低温度平衡向放热反应方向移动，即向逆反应方向移动，生成物浓度减小，化 学反应速率减小，E 点符合；(2)从表格信息可知，温度升高，气体总浓度增大， 向正反应方向移动，即温度升高平衡向吸热反应方向移动，即正反应方向吸热， 根据反应化学计量数关系可知， c(NH3)2c(CO2)， 15 时平衡体系的气体总浓度 为 310 2molL1，即 c(NH3)c(CO2)3102molL1，得到 c(NH3)210 2molL1，c(CO2)102molL1，Kc2(NH3) c(CO2)4106；根据盐类水 解规律，由 NH3H2O 的电离平衡常数 K210 5、H2CO3 的电离平衡常数
31、Ka1 410 7 可知，反应 NH 4HCO 3H2ONH3H2OH2CO3的平衡常数 K c（NH3H2O）c（H2CO3） c（NH 4）c（HCO 3） c（OH ）c（H） KbKa1 10 14 210 541071.2510 3。 答案(1)乙E(2)吸热410 6 1.2510 3 考点二化学反应进行的方向 知识梳理 1.自发过程 (1)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。 (2)特点 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)。 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.化学反应方向 (1)判据 (2)一
32、般规律： H0，S0 的反应任何温度下都能自发进行； H0，S0 的反应任何温度下都不能自发进行； H 和S 的作用相反，且相差不大时，温度对反应的方向起决定性作用。当 H0，S0 时低温下反应能自发进行；当H0，S0 时，高温下反应能自 发进行。 名师提示你 (1)熵：衡量体系混乱程度的物理量，符号为 S，单位为 Jmol 1K1。 (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。 (3)复合判据计算时要注意单位换算。 考向突破 考向一化学反应进行的方向 化学反应进行的方向判据的理解 题目设计 1.下列有关说法不正确的是_。 A.(全国卷)C3H6(g)N
33、H3(g)3 2O 2(g)=C3H3N(g)3H2O(g)H515 kJmol 1和 C3H6(g)O2(g)=C3H4O(g)H2O(g) H353 kJmol 1 两个反应在热力 学上趋势均很大 B.(天津卷)Na 与 H2O 的反应是熵增的放热反应，该反应能自发进行 C.(天津卷)某吸热反应能自发进行，因此该反应是熵增反应 D.(江苏卷)2NO(g)2CO(g)=N2(g)2CO2(g)在常温下能自发进行，则该反应的 H0 E.(江苏卷)反应 NH3(g)HCl(g)=NH4Cl(s)在室温下可自发进行，则该反应的 H0 F.(江苏卷)CaCO3(s)=CaO(s)CO2(g)室温下不
34、能自发进行，说明该反应的H0 G.(江苏卷)一定温度下，反应 MgCl2(l)=Mg(l)Cl2(g)的H0、S0 提示DF 焓变、熵变和温度对化学反应方向的影 响规律 命题素材 HSHTS反应情况 永远是负值在任何温度下过程均自发进行 永远是正值在任何温度下过程均非自发进行 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 题目设计 2.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，简述该设想能否实现的依据：_ _。 提示该反应是焓增、熵减的反应，任何温度下均不自发进行 考向二化学反
35、应进行的方向综合应用 命题素材 多晶硅是制作光伏电池的关键材料。以下是由粗硅制备多晶硅的简易过程。 将 SiCl4氢化为 SiHCl3有三种方法，对应的反应依次为： SiCl4(g)H2(g)SiHCl3(g)HCl(g)H10 3SiCl4(g)2H2(g)Si(s)4SiHCl3(g)H20 2SiCl4(g)H2(g)Si(s)HCl(g)3SiHCl3(g)H3 题目设计 3.(2019天津理综，10 改编)(1)已知体系自由能变GHTS，G0 时反应自 发进行。三个氢化反应的G 与温度的关系如图 1 所示，可知：反应能自发进 行的最低温度是_；相同温度下，反应比反应的G 小，主要原因
36、是 _ _。 (2)不同温度下反应中 SiCl4转化率如图 2 所示。下列叙述正确的是_(填 序号)。 a.B 点：v正v逆 b.v正：A 点E 点 c.反应适宜温度：480520 (3)反应的H3_(用H1，H2表示)。温度升高，反应的平衡常数 K_(填“增大”“减小”或“不变”)。 分析(1)由题目所给的图 1 可以看出，反应(最上面那条线)当G0 时，对应 的横坐标温度是 1 000 ；从反应前后气体分子数的变化来看，反应的熵变化 不大，而反应中熵是减小的，可见熵变对反应的自发更不利，而结果反应 的G 更小，说明显然是焓变产生了较大的影响，即H2H1导致反应的G 小 (两个反应对应的H，
37、一个为正值，一个为负值，大小比较很明显)。(2)图 2 给的 是不同温度下的转化率，注意依据控制变量法思想，此时所用的时间一定是相同 的，所以图示中 A、B、C 点反应均正向进行，D 点刚好达到平衡，D 点到 E 点 才涉及平衡的移动。a 项正确，B 点反应正向进行，正反应速率大于逆反应速率； b 项错误，温度越高，反应速率越快，所以 E 点的正(或逆)反应速率均大于 A 点； c 项正确，C 到 D 点，SiHCl3的转化率较高，选择此温度范围比较合适，在实际 工业生产中还要综合考虑催化剂的活性温度。(3)将反应反向，并与反应直接 相加可得反应，所以H3H2H1，因H20、H10，所以H3必
38、小于 0， 即反应正反应为放热反应， 而放热反应的化学平衡常数随着温度的升高而减小。 提示(1)1 000 H2H1导致反应的G 小 (2)a、c(3)H2H1减小 基础知识巩固 1.高温下，某反应达到平衡状态，平衡常数 Kc（CO）c（H2O） c（CO2）c（H2） 。恒容时，温 度升高，H2的浓度减小。下列说法正确的是() A.该反应的化学方程式为 CO(g)H2O(g)CO2(g)H2(g) B.该反应的焓变为正值 C.升高温度，逆反应速率减小 D.恒温恒容时，增大压强，H2的浓度一定减小 答案B 2.利用醋酸二氨合铜Cu(NH3)2Ac溶液吸收 CO，能达到保护环境和能源再利用的 目
39、的，反应的化学方程式为 Cu(NH3)2AcCONH3Cu(NH3)3AcCO。已知 该反应的化学平衡常数与温度的关系如表所示： 温度/ 1550100 化学平衡常数510421.910 5 下列说法正确的是() A.上述正反应为吸热反应 B.15 时，反应Cu(NH3)3AcCOCu(NH3)2AcCONH3的平衡常数为 210 5 C.保持其他条件不变，减小压强，CO 的转化率升高 D.醋酸二氨合铜溶液的浓度大小对 CO 的吸收多少没有影响 解析根据提供数据，温度降低，平衡常数增大，说明降低温度，平衡向正反应 方向移动，则正反应为放热反应，A 项错误；Cu(NH3)3AcCOCu(NH3)
40、2Ac CONH3为 Cu(NH3)2AcCONH3Cu(NH3)3AcCO 的逆反应，两反应 的平衡常数互为倒数，则Cu(NH3)3AcCOCu(NH3)2AcCONH3的平衡常 数 K 1 5104210 5，B 项正确；减小压强，平衡逆向移动，CO 的转化率降 低，C 项错误；增大醋酸二氨合铜溶液的浓度，平衡向正反应方向移动，有利于 CO 的吸收，D 项错误。 答案B 3.一定条件下，反应 2NH3(g)N2(g)3H2(g)H0，达到平衡时 N2的体枳 分数与温度、压强的关系如图所示。下列说法正确的是() A.压强：p1p2 B.b、c 两点对应的平衡常数：KcKb C.a 点：2v正
41、(NH3)3v逆(H2) D.a 点：NH3的转化率为1 3 解析该反应为气体分子数增大的反应， 恒温时， 压强越大， N2的体积分数越小， 则 p1p2，故 A 错误；b、c 两点对应温度 bc，该反应为吸热反应，温度越高， 平衡常数越大，则 KcKb，故 B 正确；反应速率之比等于化学计量数之比，3v正 (NH3)2v逆(H2)，故 C 错误；对于反应 2NH3(g)N2(g)3H2(g)，假设反应前 氨气的物质的量为 1 mol，反应的氨气的物质的量为 x mol，则 x 2 1x 0.1，解得 x 1 4，因此氨气的转化率为 1 4，故 D 错误。 答案B 4.(2019汝州市实验中学
42、上学期期末，21)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 kJmol 1，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： 温度时间/min010204050 n/mol T1n(CH4)0.500.350.250.100.10 T2n(CH4)0.500.300.180.15 下列说法不正确的是() A.10 min 内，T1时 v(CH4)比 T2时小 B.温度：T1T2 C.H：avbvc，结合沉积碳的生成速率
43、方程 vkp(CH4)p(CO2) 0.5，在 p(CH4) 相 同 时 ， 随 着 p(CO2) 增 大 ， 反 应 速 率 逐 渐 减 慢 ， 即 可 判 断 ： pc(CO2)pb(CO2)pa(CO2)。 答案(1)247A 1 3 (2)劣于相对于催化剂 X， 催化剂 Y 积碳反应的活化能大， 积碳反应的速率小； 而消碳反应活化能相对小，消碳反应速率大ADpc(CO2)pb(CO2)pa(CO2) A 级全员必做题 1.下列说法不正确的是() A.H0、S0 的反应在任何温度下都能自发进行 B.NH4HCO3(s)=NH3(g)H2O(g)CO2(g)H185.57 kJmol 1
44、能自发进 行，原因是体系有自发地向混乱度增加的方向转变的倾向 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反应 自发性的判据 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速率 答案C 2.反应 CO(g)2H2(g)CH3OH(g)H0 达到平衡后，只改变一个反应条件， 下列所画示意图不正确的是() 答案B 3.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
45、反应：2O33O2H0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.KK1K2 C.适当升温，可提高消毒效率 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；K1c（O2）c（O） c（O3） 、 K2 c2（O2） c（O）c（O3）、K c3（O2） c2（O3）K 1K2，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。 答案C 4.某温度下，可逆反应 mA(g)nB(g)pC(g)的平衡常数为 K，下列对 K 的说法 正确的是() A.K 值
46、越大，表明该反应越有利于 C 的生成 B.若缩小反应器的容积，能使平衡正向移动，则 K 增大 C.温度越高，K 一定越大 D.如果 mnp，则 K1 解析K 越大，该反应正向进行的程度越大，A 项正确；对于一个确定的化学反 应，K 只是温度的函数，温度一定，K 一定，与压强无关，B 项错误；因该反应 的热效应不确定，故 C 项错误；K cp（C） cm（A）cn（B），由 mnp，无法判断 K 的大小，D 项错误。 答案A 5.在容积均为 1 L 的三个密闭容器中，分别放入镍粉并充入 1 mol CO，控制在不 同温度下发生反应：Ni(s)4CO(g)Ni(CO)4(g)，当反应进行到 5 m
47、in 时，测得 Ni(CO)4的体积分数与温度的关系如图所示。下列说法正确的是() A.正反应为吸热反应，平衡常数：K(T1)K(T2) B.反应进行到 5 min 时，b 容器中 v正v逆 C.达到平衡时，a、b、c 中 CO 的转化率为 bac D.减压或升温可将 b 中的平衡状态转变成 c 中的平衡状态 解析温度越低，反应速率越慢，因此再结合 a、b、c 三容器对应数值知，a 容 器中反应未达到平衡，bc 的变化则说明随温度升高化学平衡逆向移动，则正反 应为放热反应，A 错误；反应进行到 5 min 时，b 容器未必达到平衡状态，则 b 容器中 v正不一定等于 v逆，B 错误；其他条件相
48、同时，随温度升高平衡左移，K 值减小，CO 转化率减小，达到平衡时，CO 的转化率为 abc，C 错误；结合 A 项分析知，升温可使 b 中的平衡状态转变为 c 中的平衡状态，减压平衡逆向移 动，导致 Ni(CO)4浓度变小，即可使 b 中的平衡状态转变为 c 中的平衡状态，D 正确。 答案D 6.(2019邯郸市永年县一中高三上学期 11 月周测卷， 2)在 25 时， 密闭容器中 X、 Y、Z 三种气体的初始浓度和平衡浓度如下表： 物质XYZ 初始浓度/molL 1 0.10.20 平衡浓度/molL 1 0.050.050.1 下列说法错误的是() A.反应达到平衡时，X 的转化率为 5
49、0% B.反应可表示为 X(g)3Y(g)2Z(g)，其平衡常数为 1 600 C.增大压强使平衡向生成 Z 的方向移动，平衡常数增大 D.改变温度可以改变此反应的平衡常数 解析反应达到平衡时，X 的转化率为0.1 molL 10.05 molL1 0.1 molL 1 100%50%， 故 A 正确；根据反应速率之比等于浓度变化量之比等于化学计量数之比可知： c(X)c(Y)c(Z)0.050.150.1132，则反应的方程式为 X(g) 3Y(g)2Z(g)，K c2（Z） c（X）c3（Y） （0.1 molL 1）2 （0.05 molL 1）（0.05 molL1）31 600，故
50、B 正确；增大压强平衡向生成 Z 的方向移动，但温度不变，平衡常数不 变，故 C 错误；平衡常数只受温度的影响，温度改变时，化学平衡常数一定变化， 故 D 正确。故选 C。 答案C 7.反应 X(g)Y(g)2Z(g)H0，在密闭容器中充入 0.1 mol X 和 0.1 mol Y， 达到平衡时，下列说法不正确的是() A.减小容器体积，平衡不移动，X 的转化率不变 B.增大 c(X)，X 的转化率减小 C.保持容器体积不变，同时充入 0.1 mol X 和 0.2 mol Y，X 的转化率增大 D.加入催化剂，正反应速率增大，Z 的产率增大 解析A 项，该反应为反应前后气体物质的量不变的反
