一輪學案第七章第三講化學平衡常數(shù)化學反應進行的方向

溫馨提示：此套題為Word版，請按住Ctrl,滑動鼠標滾軸，調(diào)節(jié)合適的觀看比例，答案解析附后。關閉Word文檔返回原板塊。第三講化學平衡常數(shù)化學反應進行的方向考點一化學平衡常數(shù)的含義和應用(命題指數(shù)★★★★★)1．化學平衡常數(shù)：(1)含義：在一定溫度下，當一個可逆反應達到化學平衡時，生成物濃度冪之積與反應物濃度冪之積的比值是一個常數(shù)，簡稱平衡常數(shù)，用符號K表示。(2)表達式：對于一般的可逆反應mA(g)＋nB(g)?pC(g)＋qD(g)平衡常數(shù)的表達式為K＝eq\f(cp（C）·cq（D）,cm（A）·cn（B）)。(3)化學平衡常數(shù)的意義①化學平衡常數(shù)值的大小是可逆反應進行程度的標志，它能夠表示可逆反應進行的完全程度。可以說，化學平衡常數(shù)是一定溫度下一個反應本身固有的內(nèi)在性質(zhì)的定量體現(xiàn)。②K值越大，說明反應進行的程度越完全，反應物轉(zhuǎn)化率越大；反之，反應進行的程度就越不完全，轉(zhuǎn)化率就越小。一般來說，當K＞105時，該反應就進行得基本完全了。③對只有固體、水參加或生成的反應來說，固體和純液體的濃度視為“1”。④K只受溫度影響，與反應物或生成物的濃度無關。2．化學平衡常數(shù)的應用：(1)判斷反應進行的程度(2)計算轉(zhuǎn)化率依據(jù)起始濃度(或平衡濃度)和平衡常數(shù)可以計算平衡濃度(或起始濃度)，從而計算反應物的轉(zhuǎn)化率。利用“三段式”法，可以計算化學平衡常數(shù)，及利用化學平衡常數(shù)計算投料量、轉(zhuǎn)化率等。(3)判斷反應的熱效應(4)判斷化學反應進行的方向?qū)τ诳赡娣磻猰A(g)＋nB(g)pC(g)＋qD(g)在任意狀態(tài)下，生成物的濃度和反應物的濃度之間的關系用Qc(濃度商)＝eq\f(cp（C）·cq（D）,cm（A）·cn（B）)表示，則：當Qc＝K時，v正＝v逆，反應處于平衡狀態(tài)；當Qc<K時，v正＞v逆，反應向正反應方向進行；當Qc>K時，v正＜v逆，反應向逆反應方向進行。1．判斷下列說法是否正確，正確的打“√”，錯誤的打“×”。(1)平衡常數(shù)改變，化學平衡一定移動；化學平衡發(fā)生移動，平衡常數(shù)一定改變。()提示：×。平衡常數(shù)只受溫度影響，平衡移動K值不一定改變；平衡常數(shù)改變，溫度一定變化，平衡一定移動。(2)K值隨溫度升高而增大，說明正反應吸熱。()提示：√。升高溫度，平衡向吸熱方向移動，K值增大。(3)可逆反應：C(s)＋CO2(g)2CO(g)在一定溫度下的平衡常數(shù)K的表達式為K＝eq\f(c2（CO）,c（C）·c（CO2）)。()提示：×。固體或純液體的濃度可看作“1”而不必出現(xiàn)在平衡常數(shù)表達式中，應為K＝eq\f(c2（CO）,c（CO2）)。(4)合成氨反應N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)的平衡常數(shù)為K，反應eq\f(1,2)N2(g)＋eq\f(3,2)H2(g)NH3(g)的平衡常數(shù)為K′，反應2NH3(g)N2(g)＋3H2(g)的平衡常數(shù)為K″，若K＝a，則K′＝eq\r(a)，K″＝eq\f(1,a)。()提示：√，寫出表達式K＝eq\f(c2（NH3）,c（N2）·c3（H2）)，K′＝eq\f(c（NH3）,c\a\vs4\al(\f(1,2))（N2）·c\a\vs4\al(\f(3,2))（H2）)，則K′＝eq\r(a)，K″＝eq\f(1,a)。2．人體血液中的血紅蛋白(Hb)可與O2結(jié)合生成HbO2，因此具有輸氧能力。若肺中吸入CO會發(fā)生反應CO＋HbO2O2＋HbCO，37℃時，該反應的平衡常數(shù)K＝220；HbCO濃度達到HbO2濃度的0.02倍時，會使人智力受損。(1)結(jié)合平衡常數(shù)分析，煤氣(CO)中毒導致患者缺氧的原因？(2)輕微煤氣中毒患者需進入高壓氧艙進行吸氧治療，結(jié)合平衡移動原理，分析原因。(3)若39℃時，平衡常數(shù)K＝200，則該反應的正反應是吸熱反應還是放熱反應？提示：(1)37℃時，K＝220，反應正向進行程度較大，血紅蛋白結(jié)合O2較少，導致患者缺氧。(2)高壓氧艙中氧氣濃度較高，可使平衡逆向移動，促進血紅蛋白與O2結(jié)合，恢復輸氧能力。(3)該反應的平衡常數(shù)隨溫度升高而減小，正反應是放熱反應。3．已知Fe(s)＋CO2(g)FeO(s)＋CO(g)ΔH＝akJ·mol－1，平衡常數(shù)為K；測得在不同溫度下，K值如下：溫度/℃500700900K1.001.472.40(1)若500℃時進行上述反應，CO2起始濃度為2mol·L－1，CO的平衡濃度為________。(2)方程式中的a________0(填“大于”“小于”或“等于”)。(3)700℃上述反應達到平衡，要使得該平衡向右移動，其他條件不變時，可以采取的措施有________(填序號)。A．縮小反應器體積B．通入CO2C．升高溫度到900℃D．使用合適的催化劑【解析】(1)設500℃時CO的平衡濃度為xmol·L－1，則Fe(s)＋CO2(g)FeO(s)＋CO(g)起始：20變化：xx平衡：2－xx則K＝eq\f(c（CO）,c（CO2）)＝eq\f(x,2－x)＝1，解得x＝1。故CO的平衡濃度為1mol·L－1。(2)由表格中數(shù)據(jù)可知，溫度越高K值越大，推知溫度升高平衡向正反應方向移動，故此反應的正反應為吸熱反應，即a大于0。(3)A項縮小反應器體積，平衡不移動，錯誤；B項通入CO2，平衡向右移動，正確；C項升高溫度時，平衡向右移動，正確；D項使用催化劑不會使平衡發(fā)生移動，錯誤。答案：(1)1mol·L－1(2)大于(3)BC命題角度1：平衡常數(shù)的概念辨析【典例1】(雙選)在一定體積的密閉容器中,進行如下化學反應:2X(g)+Y(s)Z(g)+W(g),若其化學平衡常數(shù)K和溫度t的關系如表。下列敘述不正確的是()t°C70080090010001200K0.61.01.31.82.7A.上述反應的正反應是放熱反應B.該反應的化學平衡常數(shù)表達式為K=QUOTEC.若在1L的密閉容器中通入X和Y各0.3mol,5min后溫度升高到800℃,此時測得X為0.1mol,該反應達到平衡狀態(tài)D.混合氣體的密度保持不變可作為該反應達到平衡的標志之一【解析】選A、B。由圖表分析，隨溫度升高，平衡常數(shù)增大，說明平衡正向進行，正反應為吸熱反應，故A錯誤；氣相物質(zhì)為主的反應，固態(tài)，純液體濃度視為常數(shù)，不列入平衡常數(shù)表達式，K應為eq\f(c（Z）·c（W）,c2（X）)，故B錯誤；若在1L的密閉容器中通入X和Y各0.3mol，5min后溫度升高到800℃，此時測得X為0.1mol，2X(g)＋Y(s)Z(g)＋W(g)起始(mol)0.300平衡(mol)0.10.10.1所以Qc＝eq\f(c（Z）·c（W）,c2（X）)＝eq\f(0.1×0.1,0.12)＝1＝K，則此時該反應達到平衡狀態(tài)，故C正確；混合氣體密度ρ＝eq\f(m,V)，反應前后氣體質(zhì)量發(fā)生改變，所以密度改變，則混合氣體的密度保持不變可作為該反應達到平衡的標志之一，故D正確。命題角度2：化學平衡常數(shù)的應用【典例2】(2019·全國Ⅲ卷節(jié)選)近年來，隨著聚酯工業(yè)的快速發(fā)展，氯氣的需求量和氯化氫的產(chǎn)出量也隨之迅速增長。因此，將氯化氫轉(zhuǎn)化為氯氣的技術(shù)成為科學研究的熱點?；卮鹣铝袉栴}：Deacon發(fā)明的直接氧化法為4HCl(g)＋O2(g)=2Cl2(g)＋2H2O(g)。如圖為剛性容器中，進料濃度比c(HCl)∶c(O2)分別等于1∶1、4∶1、7∶1時HCl平衡轉(zhuǎn)化率隨溫度變化的關系：可知反應平衡常數(shù)K(300℃)________K(400℃)(填“大于”或“小于”)。設HCl初始濃度為c0，根據(jù)進料濃度比c(HCl)∶c(O2)＝1∶1的數(shù)據(jù)計算K(400℃)＝________________________(列出計算式)。按化學計量比進料可以保持反應物高轉(zhuǎn)化率，同時降低產(chǎn)物分離的能耗。進料濃度比c(HCl)∶c(O2)過低、過高的不利影響分別是____________________________________?！窘馕觥扛鶕?jù)題中示意圖可以看出隨著溫度的升高，HCl的轉(zhuǎn)化率降低，說明升高溫度平衡逆向移動，正反應為放熱反應，所以溫度越高，反應進行的程度越小，K值越小，即K(300℃)大于K(400℃)。相同條件下進料濃度比c(HCl)∶c(O2)越大，HCl的轉(zhuǎn)化率越低；進料濃度比c(HCl)∶c(O2)越小，HCl的轉(zhuǎn)化率越高。即三條曲線中，最上面一條是c(HCl)∶c(O2)＝1∶1的變化曲線。將400℃時的數(shù)據(jù)代入可得：K＝eq\f(（0.42）2×（0.42）2,（1－0.84）4×（1－0.21）c0)。由示意圖可以看出進料濃度比過高或過低對反應都不利，過高會造成HCl利用率降低，過低會有大量氧氣剩余，分離氧氣能耗過高。答案：大于eq\f(（0.42）2×（0.42）2,（1－0.84）4×（1－0.21）c0)O2和Cl2分離能耗較高、HCl轉(zhuǎn)化率較低1．平衡常數(shù)只與溫度有關：升高溫度→K值增大→正反應為吸熱反應→K值減小→正反應為放熱反應降低溫度→K值增大→正反應為放熱反應→K值減小→正反應為吸熱反應2．未知方程式③(K3)與已知方程式①(K1)和②(K2)的關系：若③＝2×①，則K3＝Keq\o\al(\s\up1(2),\s\do1(1))；若③＝eq\f(1,2)×①，則K3＝eq\r(K1)；若③＝－①，則K3＝1/K1；若③＝①＋②，則K3＝K1×K2；若③＝①－②，則K3＝K1/K2。命題點1：平衡常數(shù)的概念辨析(基礎性考點)1．(2021·潮州模擬)某溫度下，反應2A(g)＋B(g)2C(g)的平衡常數(shù)K1＝50，在同一溫度下，反應2C(g)2A(g)＋B(g)的平衡常數(shù)K2為()A．2500B．50C．0.02D．0.002【解析】選C。某溫度下，反應2A(g)＋B(g)2C(g)的平衡常數(shù)K1＝eq\f(c2（C）,c2（A）·c（B）)＝50，在同一溫度下，反應2C(g)2A(g)＋B(g)的平衡常數(shù)K2＝eq\f(c2（A）·c（B）,c2（C）)＝eq\f(1,K1)＝eq\f(1,50)＝0.02。2.(雙選)對于反應C(s)+H2O(g)CO(g)+H2(g)ΔH>0,下列有關說法正確的是()A.平衡常數(shù)表達式為K=QUOTEB.增大體系壓強,平衡常數(shù)K不發(fā)生變化C.升高體系溫度,平衡常數(shù)K增大D.增加C(s)的量,平衡正向移動【解析】選B、C。A.K為生成物濃度冪之積與反應物濃度冪之積的比,且純固體不能代入K的表達式中,K=QUOTE,故A錯誤;B.K與溫度有關,增大體系壓強,平衡常數(shù)K不發(fā)生變化,故B正確;C.為吸熱反應,升高溫度,吸熱反應的平衡常數(shù)K增大,故C正確;D.C為固體,增加C(s)的量,平衡不移動,故D錯誤。命題點2：平衡常數(shù)的應用(應用性考點)3．(2021·荔灣區(qū)模擬)臭氧是一種很好的消毒劑，具有高效、潔凈、方便、經(jīng)濟等優(yōu)點。臭氧可溶于水，在水中易分解，產(chǎn)生的[O]為游離氧原子，有很強的殺菌消毒能力。常溫常壓下發(fā)生如下反應①：O3O2＋[O]ΔH＞0平衡常數(shù)為Ka，反應②：[O]＋O32O2ΔH＜0平衡常數(shù)為Kb，總反應：2O33O2ΔH＜0平衡常數(shù)為K。下列說法錯誤的是()A．降低溫度，K減小B．K＝Ka·KbC．適當升溫，可提高消毒效率D．壓強增大，Kb不變【解析】選A。由于總反應ΔH＜0，為放熱反應，降低溫度，放熱反應的K增大，故A錯誤；總反應＝反應①＋反應②，K＝Ka·Kb，故B正確；反應①ΔH＞0，為吸熱反應，反應②ΔH＜0為放熱反應，適當升溫，反應①正移，反應②逆移，則[O]含量增加，可提高消毒效率，故C正確；平衡常數(shù)只與溫度有關，故D正確?！炯庸逃柧殹胃摺?.已知反應nA(g)An(g)的平衡常數(shù)為K,則QUOTEAn(g)QUOTEnA(g)的平衡常數(shù)是()A.KB.QUOTEC.K2D.K-2【解析】選B。對于同一可逆反應,相同溫度下,正、逆兩個方向的平衡常數(shù)互為倒數(shù),已知反應nA(g)An(g)的平衡常數(shù)為K,則有An(g)nA(g)的平衡常數(shù)為QUOTE,又同一可逆反應,平衡常數(shù)與系數(shù)成對應冪次方關系,所以QUOTEAn(g)QUOTEnA(g)的平衡常數(shù)為QUOTE=QUOTE。2．反應Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ均會在工業(yè)生產(chǎn)硝酸過程中發(fā)生，其中反應Ⅰ、Ⅱ發(fā)生在氧化爐中，反應Ⅲ發(fā)生在氧化塔中，不同溫度下各反應的化學平衡常數(shù)如表所示。下列說法正確的是()溫度(K)化學平衡常數(shù)反應Ⅰ4NH3＋5O2→4NO＋6H2O反應Ⅱ4NH3＋3O2→2N2＋6H2O反應Ⅲ：2NO＋O2→2NO25001.1×10267.1×10341.3×1027002.1×10192.6×10251.0A．使用選擇性催化反應Ⅰ的催化劑可增大氧化爐中NO的含量B．通過改變氧化爐的溫度可促進反應Ⅰ而抑制反應ⅡC．通過改變氧化爐的壓強可促進反應Ⅰ而抑制反應ⅡD．氧化爐出氣在進入氧化塔前應進一步提高溫度【解析】選A。催化劑具有選擇性，選擇適合反應Ⅰ的催化劑以加快反應Ⅰ的速率，抑制反應Ⅱ的發(fā)生，從而增大氧化爐中NO的含量，故A正確；由表中平衡常數(shù)數(shù)據(jù)可知，相同溫度時，反應Ⅱ的進行程度遠大于反應Ⅰ，所以通過改變氧化爐的溫度只能促進反應Ⅱ而抑制反應Ⅰ的發(fā)生，故B錯誤；反應Ⅰ和Ⅱ正向均是氣體體積增大的反應，增大壓強或減小壓強對反應Ⅰ和Ⅱ的影響相同，不可能通過改變壓強達到促進反應Ⅰ而抑制反應Ⅱ的目的，故C錯誤；根據(jù)500℃、700℃時反應Ⅲ的平衡常數(shù)K數(shù)值可知，反應Ⅲ正向是放熱反應，溫度過高會抑制反應Ⅲ的發(fā)生，所以氧化爐出氣在進入氧化塔前應降溫處理，D錯誤。3．已知化學反應①：Fe(s)＋CO2(g)FeO(s)＋CO(g)，其平衡常數(shù)為K1；化學反應②：Fe(s)＋H2O(g)FeO(s)＋H2(g)，其平衡常數(shù)為K2。在溫度973K和1173K情況下，K1、K2的值分別如表所示：溫度973K1173KK11.472.15K22.331.67(1)通過表格中的數(shù)值可以推斷：反應①是______(填“吸熱”或“放熱”)反應。(2)現(xiàn)有反應③：CO2(g)＋H2(g)CO(g)＋H2O(g)，請你寫出該反應的平衡常數(shù)K3的數(shù)學表達式：K3＝__________。(3)根據(jù)反應①與②可推導出K1、K2與K3之間的關系式________。根據(jù)此關系式及表中數(shù)據(jù)，也能推斷出反應③是__________(填“吸熱”或“放熱”)反應?！窘馕觥?1)由表中數(shù)據(jù)可知，溫度升高，①的平衡常數(shù)增大，說明平衡向正反應方向移動，則正反應吸熱；(2)依據(jù)反應CO2(g)＋H2(g)=CO(g)＋H2O(g)，根據(jù)平衡常數(shù)的概念，該反應的平衡常數(shù)K3的數(shù)學表達式：K3＝eq\f(c（CO）·c（H2O）,c（H2）·c（CO2）)；(3)已知：①Fe(s)＋CO2(g)FeO(s)＋CO(g)；②Fe(s)＋H2O(g)FeO(s)＋H2(g)；利用蓋斯定律將①－②可得：③H2(g)＋CO2(g)CO(g)＋H2O(g)；則K3＝eq\f(c（CO）·c（H2O）,c（H2）·c（CO2）)＝eq\f(c（CO）,c（CO2）)×eq\f(c（H2O）,c（H2）)＝eq\f(K1,K2)；依據(jù)圖表平衡常數(shù)數(shù)據(jù)分析，溫度升高eq\f(K1,K2)增大，說明平衡正向進行，反應是吸熱反應。答案：(1)吸熱(2)eq\f(c（CO）·c（H2O）,c（H2）c（CO2）)(3)eq\f(K1,K2)吸熱考點二化學平衡常數(shù)和轉(zhuǎn)化率的有關計算(命題指數(shù)★★★★★)1．化學平衡相關計算：化學平衡的計算需要應用三段式：N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)起始量130轉(zhuǎn)化量abc平衡量1－a3－bc①反應物的平衡量＝起始量－轉(zhuǎn)化量②生成物的平衡量＝起始量＋轉(zhuǎn)化量③各物質(zhì)轉(zhuǎn)化濃度之比等于化學計量數(shù)之比。轉(zhuǎn)化濃度是聯(lián)系化學方程式、起始濃度、平衡濃度、轉(zhuǎn)化率、化學反應速率的橋梁，因此抓住轉(zhuǎn)化濃度是解題的關鍵。2．轉(zhuǎn)化率相關計算：(1)轉(zhuǎn)化率＝eq\f(反應物的轉(zhuǎn)化濃度,反應物的起始濃度)×100%＝eq\f(反應物的轉(zhuǎn)化物質(zhì)的量,反應物的起始物質(zhì)的量)×100%＝eq\f(氣體反應物轉(zhuǎn)化的體積,氣體反應物起始體積)×100%。(2)生成物的產(chǎn)率＝eq\f(實際產(chǎn)量,理論產(chǎn)量)×100%(3)平衡時混合物組分的百分含量＝eq\f(平衡量,平衡時各物質(zhì)的總量)×100%(4)某組分的體積分數(shù)＝eq\f(某組分的物質(zhì)的量,混合氣體總的物質(zhì)的量)×100%3．平衡常數(shù)和轉(zhuǎn)化率計算注意事項：(1)代入平衡常數(shù)K表達式的各濃度一定是某一溫度下各反應物和生成物的平衡濃度。(2)①在同一條件下，平衡轉(zhuǎn)化率是最大的轉(zhuǎn)化率。②產(chǎn)率＝eq\f(實際產(chǎn)量,理論產(chǎn)量)×100%，“產(chǎn)率”不一定是平衡狀態(tài)下的。③催化劑可以提高產(chǎn)率，但是不能提高平衡轉(zhuǎn)化率。④平衡時混合物組分的百分含量＝eq\f(某組分的平衡量,平衡時各物質(zhì)的總量)×100%。1．判斷下列說法是否正確，正確的打“√”，錯誤的打“×”。(1)一定條件下，平衡轉(zhuǎn)化率是反應的最大轉(zhuǎn)化率。()提示：√。平衡狀態(tài)即化學反應限度，轉(zhuǎn)化率是最大值。(2)平衡常數(shù)K和濃度商Qc表達式一樣，表示的含義也一樣。()提示：×。K和Qc表達式一樣，但Qc可以代表任意時刻的濃度關系，而K只能代表平衡狀態(tài)下的濃度關系。(3)某溫度下，反應2A(g)＋B(g)2C(g)的平衡常數(shù)K1＝50，在同一溫度下，反應2C(g)2A(g)＋B(g)的平衡常數(shù)K2也是50。()提示：×。對反應2A(g)＋B(g)2C(g)的平衡常數(shù)K1＝eq\f(c2（C）,c2（A）·c（B）)，而同一溫度下，反應2C(g)2A(g)＋B(g)的平衡常數(shù)K2＝eq\f(c2（A）·c（B）,c2（C）)＝eq\f(1,K1)＝0.02。(4)在1100℃時，一定容積的密閉容器中發(fā)生反應：FeO(s)＋CO(g)Fe(s)＋CO2(g)ΔH＝akJ·mol－1(a>0)，該溫度下K＝0.263，達到化學平衡狀態(tài)時，若c(CO)＝0.100mol·L－1，則c(CO2)＝0.263mol·L－1。()提示：×。平衡常數(shù)K＝eq\f(c（CO2）,c（CO）)＝0.263，故達到平衡時，若c(CO)＝0.100mol·L－1，則c(CO2)＝0.0263mol·L－1。2．已知可逆反應CO＋H2O(g)CO2＋H2，達到平衡時，K＝eq\f(c（CO2）·c（H2）,c（CO）·c（H2O）)，K是常數(shù)，只與溫度有關，與濃度無關。(1)830K時，若起始時：c(CO)＝2mol·L－1，c(H2O)＝3mol·L－1，平衡時CO的轉(zhuǎn)化率為60%，水蒸氣的轉(zhuǎn)化率為________；K值為________。(2)830K時，若只將起始時，c(H2O)改為6mol·L－1，則水蒸氣的轉(zhuǎn)化率為________。(3)若830K時，起始濃度c(CO)＝amol·L－1，c(H2O)＝bmol·L－1，H2的平衡濃度c(H2)＝cmol·L－1，①a、b、c之間的關系式是_____________________________________________。②當a＝b時，a＝________。【解析】(1)CO＋H2O(g)CO2＋H2起始濃度(mol·L－1)23 00轉(zhuǎn)化濃度(mol·L－1)1.21.2 1.21.2平衡濃度(mol·L－1)0.81.8 1.21.2K＝eq\f(1.2×1.2,0.8×1.8)＝1，α(H2O)＝eq\f(1.2,3)×100%＝40%。(2)設水蒸氣的轉(zhuǎn)化濃度為xmol·L－1CO＋H2O(g)CO2＋H2起始濃度(mol·L－1)26 00轉(zhuǎn)化濃度(mol·L－1)xxxx平衡濃度(mol·L－1)2－x6－xxxK＝eq\f(x·x,（2－x）·（6－x）)＝1，x＝1.5，α(H2O)＝eq\f(1.5,6)×100%＝25%。(3)CO＋H2O(g)CO2＋H2起始濃度(mol·L－1) ab 00轉(zhuǎn)化濃度(mol·L－1) cccc平衡濃度(mol·L－1) a－cb－ccc則eq\f(c2,（a－c）（b－c）)＝1。當b＝a時，代入上式，可得a＝2c。答案：(1)40%1(2)25%(3)①eq\f(c2,（a－c）（b－c）)＝1②2c命題角度1：平衡常數(shù)的計算【典例1】(2020·山東等級考節(jié)選)探究CH3OH合成反應化學平衡的影響因素，有利于提高CH3OH的產(chǎn)率。以CO2、H2為原料合成CH3OH涉及的主要反應如下：Ⅰ.CO2(g)＋3H2(g)CH3OH(g)＋H2O(g)ΔH1＝－49.5kJ·mol－1Ⅱ.CO(g)＋2H2(g)CH3OH(g)ΔH2＝－90.4kJ·mol－1Ⅲ.CO2(g)＋H2(g)CO(g)＋H2O(g)ΔH3一定條件下，向體積為VL的恒容密閉容器中通入1molCO2和3molH2發(fā)生上述反應，達到平衡時，容器中CH3OH(g)為amol，CO為bmol，此時H2O(g)的濃度為__________mol·L－1(用含a、b、V的代數(shù)式表示，下同)，反應Ⅲ的平衡常數(shù)為______________________________?！窘馕觥考僭O反應Ⅱ中，CO反應了xmol，則Ⅱ生成的CH3OH為xmol，Ⅰ生成的CH3OH為(a－x)mol，Ⅲ生成CO為(b＋x)mol，根據(jù)反應Ⅰ：COeq\o(2（g）,\s\do4(a－x))＋3Heq\o(2（g）,\s\do4(3（a－x）))CHeq\o(3OH（g）,\s\do4(a－x))＋Heq\o(2O（g）,\s\do4(a－x))，反應Ⅱ：eq\o(CO（g）,\s\do4(x))＋2Heq\o(2（g）,\s\do4(2x))CHeq\o(3OH（g）,\s\do4(x))，反應Ⅲ：COeq\o(2（g）,\s\do4(b＋x))＋Heq\o(2（g）,\s\do4(b＋x))eq\o(CO（g）,\s\do4(b＋x))＋Heq\o(2O（g）,\s\do4(b＋x))，所以平衡時水的物質(zhì)的量為(a－x)mol＋(b＋x)mol＝(a＋b)mol，濃度為eq\f(（a＋b）mol,VL)＝eq\f(a＋b,V)mol·L－1；平衡時CO2的物質(zhì)的量為1mol－(a－x)mol－(b＋x)mol＝(1－a－b)mol，H2的物質(zhì)的量為3mol－3(a－x)mol－2x－(b＋x)mol＝(3－3a－b)mol，CO的物質(zhì)的量為bmol，水的物質(zhì)的量為(a＋b)mol，則反應Ⅲ的平衡常數(shù)為eq\f(\f(b,V)×\f(a＋b,V),\f(1－a－b,V)×\f(3－3a－b,V))＝eq\f(b×（a＋b）,（1－a－b）×（3－3a－b）)。答案：eq\f(a＋b,V)eq\f(b（a＋b）,（1－a－b）（3－3a－b）)命題角度2：平衡常數(shù)和轉(zhuǎn)化率的計算【典例2】(2019·全國卷Ⅱ節(jié)選)環(huán)戊二烯()是重要的有機化工原料，廣泛用于農(nóng)藥、橡膠、塑料等生產(chǎn)?；卮鹣铝袉栴}：(1)已知：(g)=(g)＋H2(g)ΔH1＝100.3kJ·mol－1①H2(g)＋I2(g)=2HI(g)ΔH2＝－11.0kJ·mol－1②對于反應：(g)＋I2(g)=(g)＋2HI(g)③ΔH3＝________kJ·mol－1(2)某溫度下，等物質(zhì)的量的碘和環(huán)戊烯()在剛性容器內(nèi)發(fā)生反應③，起始總壓為105Pa，平衡時總壓增加了20%，環(huán)戊烯的轉(zhuǎn)化率為________，該反應的平衡常數(shù)Kp＝________Pa。達到平衡后，欲增加環(huán)戊烯的平衡轉(zhuǎn)化率，可采取的措施有________(填標號)。A．通入惰性氣體B．提高溫度C．增加環(huán)戊烯濃度D．增加碘濃度【解析】(1)反應①＋②可得反應③：則ΔH3＝ΔH1＋ΔH2＝100.3kJ·mol－1＋(－11.0kJ·mol－1)＝89.3kJ·mol－1。(2)設起始加入反應物的物質(zhì)的量都為1mol，(g)＋I2(g)=(g)＋2HI(g)起始(mol)1100轉(zhuǎn)化(mol)xxx2x平衡(mol)1－x1－xx2x反應后氣體的總物質(zhì)的量為2＋x，平衡由壓強之比等于氣體物質(zhì)的量之比知：eq\f(2＋x,2)＝1.2，x＝0.4，環(huán)戊烯的轉(zhuǎn)化率為eq\f(0.4,1)×100%＝40%；反應后的氣體的總壓強為1.2×105Pa，、I2、、HI的分壓分別為eq\f(1,4)×1.2×105Pa＝0.3×105Pa、eq\f(1,4)×1.2×105Pa＝0.3×105Pa、eq\f(1,6)×1.2×105Pa＝0.2×105Pa、eq\f(1,3)×1.2×105Pa＝0.4×105Pa，Kp＝eq\f(（0.2×105）×（0.4×105）2,（0.3×105）×（0.3×105）)Pa≈3.56×104Pa；達到平衡后，通入惰性氣體對平衡沒有影響，環(huán)戊烯的平衡轉(zhuǎn)化率不變，A錯誤；反應③是吸熱反應，提高溫度平衡向正反應方向移動，環(huán)戊烯的平衡轉(zhuǎn)化率增大，B正確；增加環(huán)戊烯濃度，環(huán)戊烯的平衡轉(zhuǎn)化率減小，C錯誤；增加碘濃度平衡向正反應方向移動，環(huán)戊烯的平衡轉(zhuǎn)化率增大，D正確。答案：(1)89.3(2)40%3.56×104BD1．化學平衡常數(shù)相關計算：對于反應：mA(g)＋nB(g)pC(g)＋qD(g)，令A、B起始物質(zhì)的量(mol)分別為a、b，達到平衡后，A的消耗量為mx，容器容積為VL。mA(g)＋nB(g)pC(g)＋qD(g)起始/molab00變化/molmxnxpxqx平衡/mola－mxb－nxpxqx建立等式求解：①c平(A)＝eq\f(a－mx,V)mol·L－1。②K＝eq\f(（\f(px,V)）p·（\f(qx,V)）q,（\f(a－mx,V)）m·（\f(b－nx,V)）n)③α(A)＝eq\f(mx,a)×100%。④φ(A)＝eq\f(a－mx,a＋b＋（p＋q－m－n）x)×100%⑤eq\f(p（平）,p（始）)＝eq\f(a＋b＋（p＋q－m－n）x,a＋b)⑥ρ(混)＝eq\f(aM（A）＋bM（B）,V)g·L－1。⑦相對平均摩爾質(zhì)量：M＝eq\f(a·M（A）＋bM（B）,a＋b＋（p＋q－m－n）x)g·mol－12．平衡轉(zhuǎn)化率的分析和判斷方法：(1)反應aA(g)＋bB(g)cC(g)＋dD(g)的轉(zhuǎn)化率分析①若反應物起始物質(zhì)的量之比等于化學計量數(shù)之比，達到平衡后，它們的轉(zhuǎn)化率相等。②若只增加A的量，平衡正向移動，B的轉(zhuǎn)化率提高，A的轉(zhuǎn)化率降低。③若按原比例同倍數(shù)地增加(或降低)A、B的濃度，等效于壓縮(或擴大)容器體積，氣體反應物的轉(zhuǎn)化率與化學計量數(shù)有關。同倍增大c(A)和c(B)eq\b\lc\{(\a\vs4\al\co1(a＋b＝c＋dA、B的轉(zhuǎn)化率不變,a＋b＞c＋dA、B的轉(zhuǎn)化率增大,a＋b＜c＋dA、B的轉(zhuǎn)化率減小))(2)反應mA(g)nB(g)＋qC(g)的轉(zhuǎn)化率分析在T、V不變時，增加A的量，等效于壓縮容器體積，A的轉(zhuǎn)化率與化學計量數(shù)有關。增大c(A)eq\b\lc\{(\a\vs4\al\co1(m＝n＋qA的轉(zhuǎn)化率不變,m＞n＋qA的轉(zhuǎn)化率增大,m＜n＋qA的轉(zhuǎn)化率減小))命題點1：平衡常數(shù)的計算(基礎性考點)1．(2021·南昌模擬)已知在25℃時，下列反應的平衡常數(shù)如下：①N2(g)＋O2(g)2NO(g)K1＝1×10－30②2H2(g)＋O2(g)2H2O(g)K2＝2×1081③2CO2(g)2CO(g)＋O2(g)K3＝4×10－92下列說法正確的是()A．NO分解反應NO(g)eq\f(1,2)N2(g)＋eq\f(1,2)O2(g)的平衡常數(shù)為1×10－30B．根據(jù)K2的值可以判斷常溫下H2和O2很容易反應生成H2OC．常溫下，NO、H2O、CO2三種物質(zhì)分解放出O2的傾向順序為NO＞H2O＞CO2D．溫度升高，上述三個反應的平衡常數(shù)均增大【解析】選C。NO分解反應NO(g)eq\f(1,2)N2(g)＋eq\f(1,2)O2(g)的平衡常數(shù)K＝eq\f(\r(c（N2）·c（O2）),c（NO）)＝eq\r(\f(1,[\f(c2（NO）,c（N2）·c（O2）)]))＝eq\r(\f(1,K1))＝eq\r(\f(1,10－30))＝1015，故A錯誤；化學平衡常數(shù)表示化學反應進行的程度，但不表示反應難易程度，故B錯誤；化學平衡常數(shù)K的數(shù)值越大，化學反應進行的程度越大，常溫下，NO、H2O、CO2三種化合物分解放出O2的化學平衡常數(shù)K的數(shù)值逐漸減小，則化學反應進行傾向由大到小的順序為NO＞H2O＞CO2，故C正確；②是放熱反應，①③是吸熱反應，升高溫度平衡向吸熱方向移動，所以升高溫度②平衡常數(shù)減小、①③平衡常數(shù)增大，故D錯誤。2．(2021·邢臺模擬)將1molN2O5置于2L密閉容器中，在一定溫度下發(fā)生下列反應：①2N2O5(g)2N2O4(g)＋O2(g)；②N2O4(g)2NO2(g)。達到平衡時，c(O2)＝0.2mol·L－1，c(NO2)＝0.6mol·L－1，則此溫度下反應①的平衡常數(shù)為()A．3.2B．0.2C．eq\f(1,180)D．eq\f(4,45)【解析】選B。N2O5分解得到N2O4部分轉(zhuǎn)化為NO2(g)，平衡時c(O2)＝0.2mol·L－1，c(NO2)＝0.6mol·L－1，則：平衡時c(N2O4)＝2c(O2)－eq\f(1,2)c(NO2)＝0.2mol·L－1×2－eq\f(1,2)×0.6mol·L－1＝0.1mol·L－1，平衡時c(N2O5)＝eq\f(1mol,2L)－2c(O2)＝0.5mol·L－1－0.2mol·L－1×2＝0.1mol·L－1，故反應①的平衡常數(shù)K＝eq\f(c2（N2O4）×c（O2）,c2（N2O5）)＝eq\f(0.12×0.2,0.12)＝0.2。命題點2：平衡轉(zhuǎn)化率計算(綜合性考點)3．在恒溫時，一固定容積的容器內(nèi)發(fā)生如下反應：2NO2(g)N2O4(g)，達到平衡時，再向容器內(nèi)通入一定量的NO2(g)，重新達到平衡后，與第一次平衡時相比，NO2的轉(zhuǎn)化率()A．不變B．增大C．減小D．無法判斷【解析】選B。恒溫恒容下，到達平衡時再向容器內(nèi)通入一定量的NO2(g)，等效為在原平衡基礎上增大壓強，平衡正向移動，N2O4(g)的體積分數(shù)增大，NO2的體積分數(shù)減小，NO2的轉(zhuǎn)化率增大，故選B。4．將固體NH4I置于密閉容器中，在一定溫度下發(fā)生下列反應：①NH4I(s)NH3(g)＋HI(g)；②2HI(g)H2(g)＋I2(g)。達到平衡時，c(H2)＝0.5mol·L－1，c(HI)＝4mol·L－1，則此溫度下反應①的平衡常數(shù)為()A．9B．16C．20D．25【解析】選C。平衡時c(HI)＝4mol·L－1，HI分解生成的H2的濃度為0.5mol·L－1。NH4I分解生成的HI的濃度為4mol·L－1＋2×0.5mol·L－1＝5mol·L－1，所以NH4I分解生成的NH3的濃度為5mol·L－1，所以反應①的平衡常數(shù)K＝c(NH3)·c(HI)＝5×4＝20?？键c三化學反應方向的判斷(命題指數(shù)★★★)1．自發(fā)過程和自發(fā)反應：(1)自發(fā)過程。①含義：在一定條件下，不用借助外力就可以自動進行的過程。②特點：A．體系趨向于從高能狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)榈湍軤顟B(tài)(體系對外部做功或釋放熱量)。B．在密閉條件下，體系有從有序自發(fā)轉(zhuǎn)變?yōu)闊o序的傾向(無序體系更加穩(wěn)定)。③非自發(fā)過程：在一定條件下，需持續(xù)借助外力才能進行的過程。(2)自發(fā)反應。①含義：在給定的條件下，可以自發(fā)進行到顯著程度的化學反應，稱為自發(fā)反應。②非自發(fā)反應：不能自發(fā)進行，必須借助某種外力才能進行的反應。2．化學反應方向的判斷：(1)焓判據(jù)。①放熱反應過程中體系能量降低，具有自發(fā)進行的傾向，因此可用焓變來判斷反應進行的方向。②局限性：放熱反應有利于反應自發(fā)進行，但有些吸熱反應也能自發(fā)進行，例如：在25℃和101kPa時，2N2O5(g)=4NO2(g)＋O2(g)ΔH＝＋56.7kJ·mol－1。(2)熵和熵判據(jù)。①熵：用來量度體系混亂程度的物理量，符號為S，單位為J·mol－1·K－1。體系混亂程度越大，熵值越大。同一種物質(zhì)，不同狀態(tài)，熵值大小為S(g)>S(l)>S(s)。②熵變(ΔS)：ΔS＝S(生成物)－S(反應物)。③熵增原理：在與外界隔絕的體系中，自發(fā)過程將導致體系的熵增大，即熵變大于零。④熵判據(jù)：A．體系有自發(fā)地向混亂度增大(即熵增)的方向轉(zhuǎn)變的傾向，因此可用熵變來判斷反應進行的方向。B．局限性：熵增有利于反應自發(fā)進行，但有些熵值減小的反應，在一定條件下也能自發(fā)進行。如：NH3(g)＋HCl(g)=NH4Cl(s)ΔS＜0。(3)復合判據(jù)。研究表明，在恒溫、恒壓下，判斷化學反應自發(fā)性的判據(jù)是體系自由能變化(ΔG、單位：kJ·mol－1)：ΔG＝ΔH－TΔS(注意：T的單位是“K”，不是“℃”)。①ΔG<0，反應能自發(fā)進行；②ΔG＝0，反應達到平衡狀態(tài)；③ΔG>0，反應不能自發(fā)進行。1．判斷下列說法是否正確，正確的打“√”，錯誤的打“×”。(1)自發(fā)反應一定能發(fā)生，非自發(fā)反應一定不能發(fā)生。()提示：×。某些自發(fā)反應需要在一定條件下才能發(fā)生，非自發(fā)反應具備了一定條件也能發(fā)生。(2)Na與H2O的反應是熵增的放熱反應，該反應能自發(fā)進行。()提示：√。該反應符合自發(fā)反應條件。(3)吸熱反應不可以自發(fā)進行。()提示：×。吸熱的熵增反應可以自發(fā)進行。(4)同種物質(zhì)氣態(tài)時熵值最大。()提示：√。同一種物質(zhì)，不同狀態(tài)，熵值大小為S(g)>S(l)>S(s)。(5)－10℃的水結(jié)成冰，可用熵變的判據(jù)來解釋反應的自發(fā)性。()提示：×。應該用焓判據(jù)來解釋。2．工業(yè)上可以用焦炭還原氧化鐵得到金屬鐵，但是金屬鋁冶煉時，卻是用電解熔融氧化鋁的方法。已知：25℃(298K)時，反應2Al2O3(s)＋3C(s)=4Al(s)＋3CO2(g)中，ΔH＝2171kJ·mol－1，ΔS＝635.5J·mol－1·K－1。(1)室溫下能否自發(fā)進行？該反應的最適宜溫度是多少？(2)為什么不選擇此種方法冶煉鋁？提示：(1)室溫下，ΔG＝ΔH－TΔS＝2171kJ·mol－1－298K×635.5×10－3kJ·mol－1·K－1≈1982kJ·mol－1。因此室溫下反應不能自發(fā)進行。該反應為吸熱的熵增加反應，為使反應能自發(fā)進行，假設反應焓變與反應熵變不隨溫度變化而變化，當ΔG＜0時，2171×1000－T×635.5＜0，T>3416K。(2)當T＞3416K時，該反應才能自發(fā)進行，而這么高的溫度在工業(yè)生產(chǎn)中一般是很難滿足的。因此，不使用焦炭還原氧化鋁制備金屬鋁。命題角度1：化學反應方向的判斷【典例1】(2020·江蘇高考)反應SiCl4(g)＋2H2(g)eq\o(=,\s\up7(高溫))Si(s)＋4HCl(g)可用于純硅的制備。下列有關該反應的說法正確的是()A．該反應ΔH＞0、ΔS＜0B．該反應的平衡常數(shù)K＝eq\f(c4（HCl）,c（SiCl4）×c2（H2）)C．高溫下反應每生成1molSi需消耗2×22.4LH2D．用E表示鍵能，該反應ΔH＝4E(Si—Cl)＋2E(H—H)－4E(H—Cl)【解析】選B。A項，以H2為還原劑的反應屬于吸熱反應，ΔH>0，該反應中氣體的物質(zhì)的量增多，則ΔS>0，錯誤；B項，平衡常數(shù)表達式中，不寫入固體物質(zhì)，用生成物濃度冪之積除以反應物的濃度冪之積，正確；C項，沒有指明H2在標準狀況下的體積，錯誤；D項，1molSi中含有2molSi—Si鍵，沒有寫入計算表達式中，錯誤。命題角度2：化學反應方向的應用【典例2】(2019·天津高考節(jié)選)多晶硅是制作光伏電池的關鍵材料。將SiCl4氫化為SiHCl3有三種方法，對應的反應依次為①SiCl4(g)＋H2(g)SiHCl3(g)＋HCl(g)ΔH1>0②3SiCl4(g)＋2H2(g)＋Si(s)4SiHCl3(g)ΔH2<0③2SiCl4(g)＋H2(g)＋Si(s)＋HCl(g)3SiHCl3(g)ΔH3(1)已知體系自由能變ΔG＝ΔH－TΔS，ΔG<0時反應自發(fā)進行。三個氫化反應的ΔG與溫度的關系如圖1所示，可知：反應①能自發(fā)進行的最低溫度是________________；相同溫度下，反應②比反應①的ΔG小，主要原因是________________________________。(2)不同溫度下反應②中SiCl4轉(zhuǎn)化率如圖2所示。下列敘述正確的是________(填序號)。a．B點：v正>v逆b．v正：A點>E點c．反應適宜溫度：480～520℃【解析】(1)根據(jù)圖示分析，當ΔG＝0時，反應①溫度是1000℃，所以能自發(fā)進行的最低溫度是1000℃。相同溫度下反應②比反應①的ΔG小，是因為反應①是吸熱反應，ΔH>0。(2)根據(jù)圖2分析，B點反應沒有達到平衡狀態(tài)，正反應速率大于逆反應速率，a正確；E點的溫度高于A點，E點的反應速率大，b錯誤；反應在480～520℃時轉(zhuǎn)化率最高，該溫度段是適宜的溫度，c正確。答案：(1)1000℃ΔH2<ΔH1導致反應②的ΔG小(2)a、c1．吉布斯自由能的應用：可以用ΔG＝ΔH－TΔS的數(shù)值判斷反應能否自發(fā)進行。ΔG＝ΔH－TΔSeq\b\lc\{(\a\vs4\al\co1(＜0反應能自發(fā)進行,＝0反應處于平衡狀態(tài),＞0反應不能自發(fā)進行))2．ΔH、ΔS與反應的自發(fā)性：類型ΔHΔS反應的自發(fā)性1＜0＞0ΔG＜0，反應一定能自發(fā)進行2＞0＜0ΔG＞0，反應一定不能自發(fā)進行3＜0＜0反應能否自發(fā)進行與溫度有關，一般低溫時焓變影響為主，故低溫自發(fā)4＞0＞0反應能否自發(fā)進行與溫度有關，一般高溫時熵變影響為主，故較高溫度自發(fā)命題點1：化學反應方向的判斷(基礎性考點)1．(2021·平頂山模擬)下列說法正確的是()A．固體的溶解過程與熵變無關B．常溫下，冰融化成水是自發(fā)的，說明水的混亂度大于冰C．放熱反應都是自發(fā)的，吸熱反應都是非自發(fā)的D．反應焓變是決定反應能否自發(fā)進行的唯一因素【解析】選B。固體的溶解過程，混亂度增大，則熵變增大，故A錯誤；冰融化為水吸熱、且混亂度增大，則ΔH＞0、ΔS＞0，故B正確；ΔH＜0，ΔS＜0的反應在高溫下是非自發(fā)進行的反應，ΔH＞0，ΔS＞0高溫下是自發(fā)進行的反應，故C錯誤；反應自發(fā)進行由焓變、熵變、溫度共同決定，故D錯誤。2．(2021年河北適應性測試)下列說法正確的是()A．氕、氘和氚互稱同素異形體B．對于ΔH>0自發(fā)進行的化學反應，有ΔS>0C．對于相同質(zhì)量的水而言，其體積V的相對大小有：V(g)>V(l)>V(s)D．兩原子形成化學鍵時要有電子得失或電子偏移【解析】選B。氕、氘和氚的質(zhì)子數(shù)相同，中子數(shù)不同，互稱同位素，故A錯誤；ΔH－TΔS<0時反應自發(fā)，若ΔH>0，則有ΔS>0，故B正確；由于氫鍵的存在，冰的密度小于液態(tài)水，對于相同質(zhì)量的水而言，其體積V的相對大小有：V(g)>V(s)>V(l)，故C錯誤；相同原子之間通過共用電子對形成的共價鍵，沒有電子得失或電子偏移，故D錯誤。命題點2：化學反應方向的應用(應用性考點)3．(2021·石家莊模擬)研究化學反應進行的方向?qū)τ诜磻O計等具有重要意義，下列說法正確的是()A．ΔH＜0、ΔS＞0的反應在溫度低時不能自發(fā)進行B．在其他外界條件不變的情況下，汽車排氣管中使用催化劑，可以改變產(chǎn)生尾氣的反應方向C．反應CaCO3(s)=CaO(s)＋CO2(g)在室溫下不能自發(fā)進行，說明該反應的ΔH＜0D．一定溫度下，反應MgCl2(l)=Mg(l)＋Cl2(g)的ΔH＞0、ΔS＞0【解析】選D。根據(jù)ΔG＝ΔH－TΔS，對于ΔH＜0、ΔS＞0的反應都有ΔG＜0，即在任何溫度下均能發(fā)生，故A錯誤；催化劑只能改變反應速率，不改變反應進行的方向，故B錯誤；反應CaCO3(s)=CaO(s)＋CO2(g)中有氣體生成，即ΔS＞0，由于室溫下不能自發(fā)進行，所以ΔG＝ΔH－TΔS＞0，即該反應的ΔH＞0，故C錯誤；反應MgCl2(l)=Mg(l)＋Cl2(g)中有氣體生成，即ΔS＞0，該分解反應是吸熱反應，即ΔH＞0，故D正確?！炯庸逃柧殹胃摺?．(2021·鹽城模擬)下列反應均可在室溫下自發(fā)進行，其中ΔH＞0，ΔS＞0的是()A．(NH4)2CO3(s)=NH3(g)＋NH4HCO3(s)B．Mg(s)＋2HCl(aq)=MgCl2(aq)＋H2(g)C．4Fe(OH)2(s)＋O2(g)＋2H2O(l)=4Fe(OH)3(s)D.Al(OH)3(s)＋3HNO3(aq)=Al(NO3)3(aq)＋3H2O(l)【解析】選A。A為分解反應，屬于吸熱反應，ΔH＞0，且常溫下自發(fā)進行，生成氣體，ΔS＞0，故A選；B為金屬與酸的反應為放熱反應，ΔH＜0，故B不選；C為放熱的氧化還原反應，ΔH＜0，且ΔS＜0，故C不選；D為中和反應，為放熱反應，ΔH＜0，故D不選。2．(2021·資陽模擬)下列有關化學反應方向的描述中正確的是()A．某吸熱反應能自發(fā)進行，因此該反應是熵增反應B．知道了某過程有自發(fā)性之后，可預測反應過程發(fā)生的快慢C．CaCO3(s)CaO(s)＋CO2(g)ΔH＞0，該反應能否自發(fā)進行與溫度無關D．冰融化為水的過程中：ΔH＜0，ΔS＞0【解析】選A。ΔH－TΔS＜0的反應可自發(fā)進行，則某吸熱反應能自發(fā)進行，因此該反應是熵增反應，故A正確；自發(fā)反應的反應速率不一定大，知道了某過程有自發(fā)性，不能說明該反應一定發(fā)生，也不能說明該反應速率快慢，故B錯誤；由化學計量數(shù)可知ΔS＞0，又ΔH＞0，則該反應在高溫下才能自發(fā)進行，所以能否自發(fā)進行與溫度有關，故C錯誤；同一物質(zhì)固態(tài)的能量小于液態(tài)，液態(tài)的熵大于固態(tài)，所以冰融化為水的過程中ΔH＞0，ΔS＞0，故D錯誤。3．(2021·佛山模擬)關于反應2H2(g)＋O2(g)=2H2O(l)，下列說法錯誤的是()A．焓變ΔH＜0B．可以把反應設計成原電池，實現(xiàn)能量的轉(zhuǎn)化C．由熵變ΔS＜0可知，該反應可自發(fā)進行D．選用合適的催化劑，有可能使反應在相同條件下以較快的速率進行【解析】選C。反應2H2(g)＋O2(g)=2H2O(l)為放熱反應，則ΔH＜0，故A正確；原電池的原理利用的是自發(fā)的氧化還原反應，該反應可以設計成原電池，實現(xiàn)能量的轉(zhuǎn)化，故B正確；反應能自發(fā)進行的判斷依據(jù)是ΔH－TΔS＜0，則由熵變和焓變共同決定，由熵變ΔS＜0不能得出該反應可自發(fā)進行，故C錯誤；選用合適的催化劑，可以改變反應的活化能，加快反應速率，故D正確。1．(2020·浙江7月選考)5mL0.1mol·L－1KI溶液與1mL0.1mol·L－1FeCl3溶液發(fā)生反應：2Fe3＋(aq)＋2I－(aq)2Fe2＋(aq)＋I2(aq)，達到平衡。下列說法不正確的是()A．加入苯，振蕩，平衡正向移動B．經(jīng)苯2次萃取分離后，在水溶液中加入KSCN，溶液呈血紅色，表明該化學反應存在限度C．加入FeSO4固體，平衡逆向移動D．該反應的平衡常數(shù)K＝eq\f(c2（Fe2＋）,c2（Fe3＋）·c2（I－）)【解析】選D。加入苯振蕩，苯將I2萃取到苯層，水溶液中c(I2)減小，平衡正向移動，A正確；將5mL0.1mol·L－1KI溶液與1mL0.1mol·L－1FeCl3溶液混合，參與反應的Fe3＋與I－物質(zhì)的量之比為1∶1，反應后I－一定過量，經(jīng)苯2次萃取分離后，在水溶液中加入KSCN，溶液呈血紅色，說明水溶液中仍含有Fe3＋，即Fe3＋沒有完全消耗，表明該化學反應存在限度，B正確；加入FeSO4固體溶于水電離出Fe2＋，c(Fe2＋)增大，平衡逆向移動，C正確；該反應的平衡常數(shù)K＝eq\f(c2（Fe2＋）·c（I2）,c2（Fe3＋）·c2（I－）)，D錯誤。2．(2019·江蘇高考改編)在恒壓、NO和O2的起始濃度一定的條件下，催化反應相同時間，測得不同溫度下NO轉(zhuǎn)化為NO2的轉(zhuǎn)化率如圖中實線所示(圖中虛線表示相同條件下NO的平衡轉(zhuǎn)化率隨溫度的變化)。下列說法正確的是()A．反應2NO(g)＋O2(g)=2NO2(g)的ΔH>0B．圖中X點所示條件下，延長反應時間能提高NO轉(zhuǎn)化率C．圖中Y點所示條件下，增加O2的濃度不能提高NO轉(zhuǎn)化率D.380℃下，c起始(O2)＝5.0×10－4mol·L－1，NO平衡轉(zhuǎn)化率為50%，則平衡常數(shù)K＝2000【解析】選B。A項，實線表示不同溫度下相同時間內(nèi)NO的轉(zhuǎn)化率，虛線表示相同條件下隨溫度變化的NO的平衡轉(zhuǎn)化率，隨著溫度升高，由虛線知，NO的平衡轉(zhuǎn)化率減小，即溫度升高，2NO＋O2=2NO2的平衡逆向移動，說明該反應為放熱反應，ΔH<0，錯誤；B項，與X點相同溫度下，NO的轉(zhuǎn)化率沒有達到最大，所以反應沒有達到平衡，如果延長時間，使反應達到平衡，則可以提高NO的轉(zhuǎn)化率，正確；C項，Y點處，反應已達平衡，通入O2時，平衡正向移動，NO的轉(zhuǎn)化率會提高，錯誤；D項，設起始時c(NO)＝amol·L－1，則：2NO＋O2=2NO2起始c(mol·L－1)a5×10－40平衡c(mol·L－1)0.5a(5×10－4－0.25a)0.5a轉(zhuǎn)化c(mol·L－1)0.5a0.25a0.5aK＝eq\f(（0.5a）2,（0.5a）2×（5×10－4－0.25a）)＝eq\f(1,5×10－4－0.25a)當0.25a＝0時，K＝2000，但0.25a>0，所以K>2000，錯誤。3．(2020·全國Ⅲ卷節(jié)選)二氧化碳催化加氫合成乙烯是綜合利用CO2的熱點研究領域，反應如下2CO2(g)＋6H2(g)C2H4(g)＋4H2O(g)。(1)理論計算表明，原料初始組成n(CO2)∶n(H2)＝1∶3，在體系壓強為0.1MPa，反應達到平衡時，四種組分的物質(zhì)的量分數(shù)x隨溫度T的變化如圖所示。圖中，表示C2H4、CO2變化的曲線分別是_____________________________