第1节化学反应的方向、限度
考纲定位 全国卷5年考情 2017 年:I 卷 丁28⑶;III卷 丁2£⑷ 1.了解化学平衡常数(A)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(Q)。 3. 了解化学反应进行的方向判断。 2016 年:I 卷 T-27(2); II 卷 丁27仃、2); III 卷丁26⑶ 2015年:I卷T28⑷;II卷T27⑵ 2014 年:I 卷 丁28⑶;II 卷 丁26(1、2) 2013 年:II 卷 丁28(2、3)
考点11化学反应进行的方向 (对应学生用书第131页) [考纲知识整合]
1. 自发过程
仃)含义
在一定条件下,不需要借助于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,体系有从有序自发地转变为无序的倾向(无序体系更加稳定)O
2. 自发反应
在一定条件下无须外界帮助就能A发进行的反应称为A发反应。
提醒:自发反应(过程)指的是在一定条件下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。
3. 化学反应方向 (1)三个判据
A^<0的反应,有自发进行的
倾向,但锂乂的反应,有些 也能自发进行,故该判据不全 面
hS> 0的反应,有自发进行 的倾向,ASvO的反应,有 些也能自发进行,故该判据 也不全面
,令、 (爛判占3S)〕
「令、
复合判据(AG=A//-TAS) A H-Th S_>0,反应非自发进行 △ 反应自发进行 提醒:(1)^:衡量体系混乱程度的物理量,符号为S,单位为J - mor1-K^o (2) 爛的大小:a?同种物质,市固态?液态?气态是一个爛增的过程,即5(g) >5(1) >5(s)o
b.气体分子数增大的反应的A 5>0。
(2) —般规律
① △忆0, AQO的反应任何温度下都能自发进行;②△笙0, A$0的反应任何温度下 都不能自发进行;③A//和的作用相反,且相差不大时,過度对反应的方向起决定性作 用。当A/AO, A S<0时低逼下反应能自发进行;当A/^0, A5>0时,高温下反应能自发进 行。
说明:对于一个特定的气相反应,爛变的大小取决于反应前后的气体物质的系数大小。
[高考命题点突破]
命题点 化学反应方向的判断
1. _________________________ 下列说法正确的是 (填序号)。
【导学号:95160190]
(1) 电解质溶解于水的A5<0 (2) 碳、硫燃烧的AS>0, △〃<() (3) CaC0;{(s)加热分解的 ASVO, A/7>0 (4) 2AB(g)
C(g)+3D(g)的反应高温有利于自发进行,则反应的A//>0
(5) 凡是放热反应都是自发的,吸热反应都是非自发的 (6) -10 °C的水结成冰,可用爛变的判据来解释反应的口发性 (7) 常温下,反应C(s)+C02(g)
2C0(g)不能自发进行,则该反应的A/M)
(8) 反应2Mg(s) +C02(g)=C(s) +2MgO(s)能自发进行,则该反应的A/Z>0
【答案】⑵⑷⑺
2 . (l)2N0(g) + 200(g)
2C(h(g) +W(g)。反应能够自发进行,则反应的
NH_ ________ 0(填“〉” “〈”或“=”)。
(2)(2016 ?全国 II 卷,改?C3H6(g) +NH3(g) +|o2(g) =C3H3N(g) +3H2O(g) A〃= — 515 kJ ? mol-1
② CACg) -F02(g) =CaH 10(g) +H20(g) A〃=—353 kJ ? mol,上述①②反应在热力学
-1
上趋势均很大的原因是 ______________________________ ,
其中反应A 5>0的是反应 _________ o 【答案】(1)<
(2)①②反应均为放热量大的反应 ①
考点2|化学平衡常数及其相关计算
(对应学生用书第132页) [考纲知识整合]
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,生成物浓度幕之积与反应
物浓度幕Z积的比值是一个常数,用符号生表示。
(2)表达式
实例
①
HC10+H+4-Cr
[IICIO] [nt] [cr] K=
② C(s) +H2O(g)
C0(g)+H2(g)
,ICOlElhJ
K
~ [1L0]
HCO;r+OH~ ” [HCOf][OH\
0
③ CO^+HX)
?CaC03(s) (3)转化关系
CaO (s) +C02(g) K= c(C0?。
①对于 N2 (g) + 3H2 (g) 2NHB (g) K\\
2NH3(g) NH3 (g)
N2(g)+3H2(g) K? |N2 (g) +|H2 (g) K3
则缶与屋的关系为缶?屋=1,金与金的关系为金=斤,金与K的关系为盘三|。
②已知A+B 2C K:, C + D E金,则A+B+2D 2E的仏=K:?屣(用K\\、K2
表示)。
(4)意义:化学平衡常数的大小反映了化学反应进行的程度。
正反应进行 K 平衡时生成 物浓度 越大 越小 平衡时反 应物浓度 越小 越大 反应物 转化率 越大 越小 的程度 越大 越小 越大 越小
提醒:一般地说,当A>10‘时,就认为反应基本进行完全了,当从10一5时,认为反应很 难进行。
2. 平衡常数的影响因素
对于确定的化学反应,平衡常数斤只与温度有关,与浓度、压强无关。
(1) 对于吸热反应,升高温度,川直增大。 (2) 对于放热反应,升高温度,?值减小。 3. 平衡转化率
对于反应:日A+仙 cC+c^中A(g)的平衡转化率可表示为:
a⑷=
°'八「⑷X 100%{c°(A)代表A的初始浓度,[A]代表A的平衡浓度}。
G A ------------
[应用体验]
正误判断(正确的打“ J ”,错误的打“ X ”)。
(1) 平衡常数表达式中,可以是物质的任一浓度。() (2) 催化剂能改变化学反应速率,也能改变平衡常数。() (3) 平衡常数发生变化,化学平衡不一定发生移动。() (4) 化学平衡发生移动,平衡常数不一定发生变化。() (5) 平衡常数和转化率都能体现可逆反应进行的程度。
()
(6) 化学平衡常数只受温度的影响,温度升高,化学平衡常数的变化取决于该反应的反 应
热。()
(7) 同一可逆反应的正、逆两向平衡常数互为倒数。( (8) 若反应物的转化率改变,化学平衡常数一定改变。()
)
【答案】(1)X
(2)X (3)X (4) V (5) V (6) V (7) V (8) X
[高考命题点突破]
命题点1化学平衡的含义及影响因素
1.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的, 反应
方程式为Cu(NII3)2Ac + CO+NH3 [CU(NH3)31AC?CO。己知该反应的化学平衡常数与温 度的关系如表所示:
温度厂C 化学平衡常数 下列说法正确的是()
A. B.
15 5X104 50 2 100 1.9X10-5 上述正反应为吸热反应
15 °C 时,反应[Cu (NKOslAc ? CO CuC^LAc+CO+ND 的平衡常数为 2X10'5 C. 保持其他条件不变,减小压强,CO的转化率减小,化学平衡常数减小 D. 酷酸二氨合铜溶液的浓度的改变使化学平衡常数也改变
B [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(NHB)3]AC - CO CU(NHB)2AC+CO+NHB 为 Cu(NHj2Ac + CO + NH3
[CU(NHB)3]AC - CO的逆反应,两反应的平衡常数互为倒数,则
[CU(NH3)3]AC ? CO
Cu(NHM+C0+NH3的平衡常数jxio—xio \\ B项正确;减小
压强,平衡逆向移动,CO的转化率降低,但平衡常数不改变,C项错误;浓度改变不影响平 衡常数,D项错误。]
温度/°c 平衡常数 700 1.7 800 1. 1 830 1.0 1 000 0.6 1 200 0.4 现有两个相同的2 L恒容绝热(与外界没有热量交换)密闭容器I、II,在I屮充入1 mol A和
1 mol B,在II中充入1 mol C和1 mol D, 800 °C条件下开始反应。达到平衡时,下列 说法正确的
是()
A. 容器I、II中的压强相等 B. 容器I、II中反应的平衡常数相同 C. 该反应的正反应是放热反应 D. 容器I中A的浓度比容器II中的小
C [由题中平衡常数与温度的关系可得该反应的正反应是放热反应,C正确;由于反应 体系
是绝热体系,则容器I达到平衡时的温度比容器II高,故其平衡常数小,平衡时压强大, A、B错误;容器I比容器II温度高,故平衡时A的浓度容器I大于容器II, D错误。]
3. 随着科学技术的发展和环保要求的不断提高,C02的捕集利用技术成为研究的重点。
完成下列填空:
(1) 目前国际空间站处理C02的一个重要方法是将C0?还原,所涉及的反应方程式为
Ru
C02(g) +4H2(g)
CH-i (g) +2H20(g)
已知出的体积分数随温度的升高而增加。
若温度从300 °C升至400 °C,重新达到平衡,判断下列表格屮各物理量的变化。(选填 “增大”“减小”或“不变”)
y正 y逆
平衡常数K 转化率a (2)相同温度时,上述反应在不同起始浓度下分别达到平衡,各物质的平衡浓度如下表:
[CH 订 / [H2]/ [H2O]/ [C02]/ (mol ? L) _!(mol ? L) _!(mol ? L) _1(mol ? L_ ) 平衡I 平衡II
a m b n c X d y 日、b、c、d与/〃、/?、y之间的关系式为 _________
【解析】(1)出的体积分数随温度的升高而增加,这说明升高温度平衡向逆反应方向
移动,即正反应是放热反应。升高温度,正、逆反应速率均增大,平衡向逆反应方向移动, 平衡常数减小,反应物的转化率减小。
(2)相同温度时平衡常数不变,则臼、b、c、 d与叭/7、 X、 yZ间的关系式为
cd
矿
2
xy mn