第二单元 化学反应的方向和限度优质课教案推荐

2018届涟水中学高三化学一轮复习

《化学反应原理》2017.12 第22讲

化学反应的方向和限度

考纲要求：

1．掌握化学反应在一定条件下能否自发进行的判断依据；

2．了解可逆反应、化学平衡状态的概念；

3．理解化学平衡常数的定义并能进行简单计算，了解化学平衡常数的综合应用。

重难点：1. 化学反应能否自发进行的判断依据，2. 化学平衡常数的表达及计算等

高考真题

1．下列有关说法不正确的是________。

A. 反应N2(g)+3H2(g)=2NH3(g)的ΔH < 0，ΔS >0

B. 2NO(g)＋2CO(g)=N2(g)＋2CO2(g)在常温下能自发进行，则该反应的ΔH＞0 C. 反应NH3(g)＋HCl(g)=NH4Cl(s)在室温下可自发进行，则该反应的ΔH <0 D. CaCO3(s)=CaO(s)＋CO2(g)室温下不能自发进行，说明该反应的ΔH<0 F. 一定温度下，反应

MgCl2(l)=Mg(l)＋Cl2(g)的ΔH>0、ΔS>0 2. (2014江苏高考第15题)一定温度下，在三个体积约为1.0L的恒容密闭容器中发生反应：2CH3OH(g)容器

温度（℃）

编号

I Ⅱ

Ⅲ

下列说法正确的是

A．该反应的正方应为放热反应

B．达到平衡时，容器I中的CH3OH体积分数比容器Ⅱ中的小

C．容器I中反应达到平衡所需时间比容器Ⅲ中的长

D．若起始时向容器I中充入CH3OH 0.1mol、CH3OCH3 0.15mol和H2O 0.10mol，则反应将向正反应方向进行

387 387 207 CH3OH(g) 0.20 0.40 0.20 CH3OCH3(g) H2O(g) 0.080

0.090 0.080

0.090 CH3OCH3(g)＋H2O(g) 起始物质的量（mol）

平衡物质的量（mol）

考点一

化学反应的方向

1.自发过程

2.自发反应

3．综合判断反应方向的依据：

ΔH－TΔS

典型例题：

1

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《化学反应原理》2017.12 例1．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．凡是放热反应都是自发的，吸热反应都是非自发的

C．由能量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ΔH＞0 小结：焓变、熵变和温度对化学反应方向的影响（见投影）

课堂练习：1．分析下列反应在任何温度下均能自发进行的是

A．2N2(g)＋O2(g)===2N2O(g)

ΔH＝＋163 kJ·mol1

－1－B．H2O2(l)===O2(g)＋H2O(l) ΔH＝－98 kJ·mol1

21－C．HgO(s)===Hg(l)＋O2(g)

ΔH＝＋91 kJ·mol1

21－D．Ag(s)＋Cl2(g)===AgCl(s)

ΔH＝－127 kJ·mol1 22．下列说法中，正确的是

A．反应产物的总能量大于反应物的总能量时，ΔH＜0 B．高温高压下可以使石墨转化为金刚石,它一定是自发的化学反应

C．在其他外界条件不变的情况下，使用催化剂，能改变化学反应进行的方向

D．Na与H2O的反应是熵增的放热反应，该反应能自发进行

考点二

化学平衡状态

一、可逆反应

1. 概念

2. 特点

典型例题：

例2．向含有2 mol的SO2的容器中通入过量氧气发生2SO2＋O2

mol，转化率________100%。

二、化学平衡状态

1．概念

2．建立过程

3．平衡特点

4．平衡状态的判断方法

典型例题：例3．反应3Fe(s)+4H2O(g)

Fe3O4(s)+4H2(g)在温度和容积不变的条件下

2SO3，充分反应后生成SO3的物质的量______2 mol(填“<”、“>”或“＝”，下同)，O2的物质的量________0 进行。能表明反应达到平衡状态的叙述是

A.容器内压强不再变化

B. Fe3O4的物质的量不变

C.ｖ(H2O)=ｖ(H2)

D.反应不再进行

课堂练习：3．可逆反应：2NO2(g)2NO(g)＋O2(g)在体积固定的密闭容器中进行，达到2

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《化学反应原理》2017.12 平衡状态的标志的是

①单位时间内生成n mol O2的同时生成2n mol NO2

②单位时间内生成n mol O2的同时生成2n mol NO

③用NO2、NO、O2表示的反应速率的比为2∶2∶1的状态

④混合气体的颜色不再改变的状态

⑤混合气体的密度不再改变的状态

⑥混合气体的压强不再改变的状态

⑦混合气体的平均相对分子质量不再改变的状态

A．①④⑥⑦

B．②③⑤⑦

C．①③④⑤

D．全部

4．一定温度下在容积恒定的密闭容器中，进行如下可逆反应：A(s)＋2B(g)==C(g)＋D(g)，下列叙述能表明该反应已达到平衡状态的是

①混合气体的密度不再变化时

②容器内气体的压强不再变化时

③混合气体的总物质的量不再变化时

④B的物质的量浓度不再变化时

⑤混合气体的平均相对分子质量不再改变的状态

⑥当v正(B)＝2v逆(C) A．①④⑤⑥

B．②③⑥ C．②④⑤⑥

D．只有④

小结：判断化学平衡状态的方法——“正逆相等，变量不变”

典型例题：例4．对于可逆反应X(g)＋3Y(g) 2Z(g)，若X、Y、Z的起始浓度分别为－－c1、c2、c3(均不为零)，达到平衡时，X、Y、Z的浓度分别为0.1 mol·L1、0.3 mol·L1、0.08 mol·L1，则下列判断正确的是

－A．c1∶c2＝3∶1

B．平衡时，Y和Z的生成速率之比为2∶3 C．X、Y的转化率相等

D．c1的取值范围为0 mol·L1

－－课堂练习：5．向绝热恒容密闭容器中通入SO2和NO2，一定条件下使反应：SO2(g)+NO2(g) SO3(g)+NO(g)达到平衡，正反应速率随时间变化的示意图如右图所示。由图可得出的正确结论是

A．反应在c点达到平衡状态

B．反应物浓度：a点小于b点

C．反应物的总能量低于生成物的总能量

D．Δt1＝Δt2时，SO2的转化率：a～b段小于b～c段

考点三

化学平衡常数

1．概念：

2．表达式：对于反应mA(g)＋nB(g)

pC(g)＋qD(g)，K＝___________________

___ (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．意义：(1)K值越大，反应物的转化率________，正反应进行的程度________。

(2)K只受________影响，与反应物或生成物的浓度变化无关。

(3)化学平衡常数是指某一具体反应的平衡常数。若反应方向改变，则平衡常数改变。3

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《化学反应原理》2017.12 若方程式中各物质的系数等倍扩大或缩小，尽管是同一反应，平衡常数也会改变。

4．化学平衡常数的两大应用

(1)判断化学反应进行的方向 (2)判断可逆反应的热效应

课堂练习：6．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)温度、浓度、压强、催化剂均能改变平衡常数

(3)升高温度，平衡常数一定增大

(4)平衡常数变化，化学平衡不一定发生移动

(5)化学平衡发生移动，平衡常数一定改变

c(CO2)·c(H2)典型例题：例5．已知某化学反应的平衡常数表达式为K＝，在不同的温度c(CO)·c(H2O)下该反应的平衡常数如下表：

t℃

K

700 1.67 800 1.11 830 1.00 1 000 0.60 1 200 0.38 下列有关叙述不正确的是

A．该反应的化学方程式是CO(g)＋H2O(g) B．上述反应的正反应是放热反应

C．若在1 L的密闭容器中通入CO2和H2各1 mol,5 min后温度升高到830 ℃，此时测得CO2为0.4 mol，该反应达到平衡状态

D．若平衡浓度符合关系式c(CO2)c(H2O)＝，则此时的温度为1 000 ℃

3c(CO)5c(H2)－CO2(g)＋H2(g)

课堂练习：7．苯乙烷(C8H10)可生产塑料单体苯乙烯(C8H8)，其反应原理是C8H10(g) C8H8(g)＋H2(g)

ΔH＝125 kJ·mol1。

某温度下，将0.40 mol苯乙烷，充入2 L真空密闭容器中发生反应，测定不同时间该容器内物质的量，得到数据如下表：

时间/min n(C8H10)/mol n(C8H8)/mol 0 0.40 0.00 10 0.30 0.10 20 0.26 n1

30 n2

0.16 40 n3

0.16 (1)当反应进行到20 min时，该段时间内H2的平均反应速率是________。

(2)该温度下，该反应的化学平衡常数是________________。

(3)若保持其他条件不变，用0.40 mol H2(g)和0.40 mol C8H8(g)合成C8H10(g)，当有30 kJ热量放出时，该反应中H2的转化率是________________。此时，该反应是否达到了平衡状态？________(填“是”或“否”)。

小结与反思：

4

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《化学反应原理》2017.12 第22讲

化学反应的方向和限度（1）

班级

学号

姓名

1．下列说法正确的是

A．凡是放热反应都是自发的，因为吸热反应都是非自发的

B．自发反应的熵一定增大，非自发反应的熵一定减小

C．常温下，反应C(s)＋CO2(g) 2CO(g)不能自发进行，则该反应的ΔH>0 C(s)＋2D(g)，可以说明D．反应2Mg(s)＋CO2(g)===C(s)＋2MgO(s)能自发进行，则该反应的ΔH>0 2．对于固定体积的密闭容器中进行的气体反应A(g)＋B(g) 在恒温下已达到平衡状态的是

①反应容器中压强不随时间变化而变化

②A气体和B气体的生成速率相等

③混合气体的平均摩尔质量不随时间变化而变化

④反应混合气体的密度不随时间变化而变化

D．①④

c(CO)·c(H2O)3．高温、催化剂条件下，某反应达到平衡，平衡常数K＝。恒容时，温度升c(CO2)·c(H2)高，H2浓度减小。下列说法正确的是

A．该反应的焓变为正值

B．恒温恒容下，增大压强，H2浓度一定减小

C．升高温度，逆反应速率也增大

D．该反应的化学方程式为CO＋H2O－A．③④

B．②③

C．①③

催化剂

加热

－CO2＋H2

I3(aq)某I2、、

KI混合溶液中，I3的－－4．I2在KI溶液中存在下列平衡：I2(aq)＋I(aq) 法正确的是

A．反应I2(aq)＋I(aq)===I3(aq)的ΔH>0 －－物质的量浓度c(I3)与温度T的关系如图所示(曲线上任何一点都表示平衡状态)。下列说B．若温度为T1、T2，反应的平衡常数分别为K1、K2，则K1>K2

C．若反应进行到状态D时，一定有v正>v逆

D．状态A与状态B相比，状态A的c(I2)大

5．700 ℃时，向容积为2 L的密闭容器中充入一定量的CO和H2O，发生反应：CO(g)＋H2O(g) 反应时间/min 0 t1

t2

CO2(g)＋H2(g)反应过程中测定n(CO)/mol 1.20 0.80

n(H2O)/mol 0.60

0.20 的部分数据见下表(表中t2＞t1)：下列说法正确的是

0.40－－A．反应在t1 min内的平均速率为v(H2)＝mol·L1·min1

t1B．保持其他条件不变，起始时向容器中充入0.60 mol CO和1.20 mol H2O，达到平衡5

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《化学反应原理》2017.12 时n(CO2)＝0.40 mol C．保持其他条件不变，向平衡体系中再通入0.20 mol H2O，与原平衡相比，达到新平衡时CO转化率增大，H2O的体积分数增大

D．温度升高至800 ℃，上述反应平衡常数为0.64，则正反应为吸热反应

6.合成气合成甲醇的主要反应是2H2(g)＋CO(g) CH3OH(g)

ΔH＝－90.8 kJ·mol1，T

℃下此反应的平衡常数为160。此温度下，在密闭容器中开始只加入CO、H2，反应

10 min 后测得各组分的浓度如下：

－物质

浓度/mol·L1

－H2

0.20 CO 0.10 CH3OH 0.40 (1) 该时间段内反应速率v(H2)＝___________________。

(2) 比较此时正、逆反应速率的大小：v(正)____(填“＞”、“＜”或“＝”)v(逆)。

(3) 生产过程中，合成气要进行循环，其目的是_________________________________。

7.一定温度下,向某密闭容器中加入足量铁粉并充入一定量的CO2气体,发生反应Fe(s)+CO2(g) FeO(s)+CO(g) ΔH>0,CO2的浓度与时间的关系如图所示: ①该温度下反应的平衡常数的值为

;若铁粉足量,CO2的起始浓度为2.0 mol·L-1,则平衡时CO2的浓度为

mol·L-1。

②下列措施中能使平衡时c(CO)/c(CO2)增大的

是

(填序号)。

A.升高温度

B.增大压强

C.再充入一定量的CO2

D.再加入一定量铁粉

③一定温度下,在一个容积固定的密闭容器中发生上述反应,下列能判断该反应达到化学平衡状态的是

(填字母)。

A.容器中的压强不变

B.气体的密度不再改变

C.v正(CO2)=v逆(CO)

D.c(CO2)=c(CO) E.容器内气体总物质的量不变

8．在一定温度下将3 mol CO2和2 mol H2混合于2 L的密闭容器中，发生如下反应：

CO2(g)＋H2(g) CO(g)＋H2O(g) (1)该反应的化学平衡常数表达式K＝

。

(2)已知在700 ℃时，该反应的平衡常数K1＝0.6，则该温度下反应：

CO(g)＋H2O(g) CO2(g)＋H2(g)的平衡常数K2＝

，

1111反应CO2(g)＋H2(g) CO(g)＋H2O(g)的平衡常数K3＝

。

2222(3)已知在1 000 ℃时，该反应的平衡常数K4为1.0，则该反应为__________反应(填“吸热”或“放热”)。

(4)能判断该反应达到化学平衡状态的依据是________。(填编号) A．容器中压强不变

B．c(CO2)＝c(CO) C．生成a mol CO2的同时消耗a mol H2

D．混合气体的平均相对分子质量不变

(5)在1 000 ℃下，某时刻CO2的物质的量为2.0 mol，则此时v正______v逆(填“>”、“＝”或“<”)。该温度下反应达到平衡时，CO2的转化率为

。

6

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《化学反应原理》2017.12 第22讲

化学反应的方向和限度（2）

班级

学号

姓名

1．一定温度下，反应N2O4(g)==2NO2(g)的焓变为ΔH。现将1 mol N2O4充入一恒压密闭容器中，下列示意图正确且能说明反应达到平衡状态的是

A．①② B．②④ C．③④

D．①④

2．T

℃时，在1 L的密闭容器中充入2 mol CO2和6 mol H2，一定条件下发生反应：

CO2(g)＋3H2(g) 时间/min t0

t1

CH3OH(g)＋H2O(g)

ΔH＝－49.0 kJ·mol1。测得H2和CH3OH的－浓度随时间的变化情况如下表所示。

c(H2)/ mol·L1

－c(CH3OH)/ mol·L1

－v正和v逆比较

？

v正＝v逆

6

3 0

1 －－下列说法不正确的是

A．t0～t1时间内，v(H2)＝3/(t1－t0) mol·L1·min1

B．T

℃时，该反应的平衡常数K＝1/27，CO2与H2的转化率不相等

C．t0时，v正>v逆

D．t1时，若升高温度或再充入CO2气体，都可以提高H2的转化率反应

3．用CO合成甲醇(CH3OH)的化学方程式为CO(g)＋2H2(g) 照相同的物质的量投料，测得CO在不同温度下的平衡转化率与压强的关系如下图所示。下列说法正确的是

A．温度：T1>T2>T3

B．正反应速率：v(a)>v(c)

v(b)>v(d) C．平衡常数：K(a)>K(c)

K(b)＝K(d) D．平均摩尔质量：M(a)>M(c)

M(b)>M(d) 4．在300 mL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)，已知该反应的平衡常数与温度的关系如下表：

温度/℃

平衡常数

下列说法不正确的是

25 5×104

7 CH3OH(g)

ΔH<0，按80 2

230 1.9×105

－

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《化学反应原理》2017.12 A．上述生成Ni(CO)4的反应为吸热反应

B．25 ℃时反应Ni(CO)4(g)Ni(s)＋4CO(g)的平衡常数为2×105

－－－C．在80 ℃时，测得某时刻Ni(CO)4、CO的浓度均为0.5 mol·L1，则此时v正＞v逆

D．80 ℃达到平衡时，测得n(CO)＝0.3 mol，则Ni(CO)4的平衡浓度为2 mol·L1

5．一定条件下，在体积为3 L的密闭容器中反应CO(g)＋2H2(g)－－－CH3OH(g)，

ΔH＝a kJ·mol1，ΔS＝b J·mol1·K1(a、b均为正数)，达到化学平衡状态。

(1)500 ℃时，从反应开始到达到化学平衡，以H2的浓度变化表示的化学反应速率是(用nB、tB表示)

。

(2)判断该可逆反应达到化学平衡状态的标志是

(填字母)。

a．v生成(CH3OH)＝v消耗(CO)

b．混合气体的密度不再改变

c．混合气体的平均相对分子质量不再改变

d．CO、H2、CH3OH的浓度均不再变化

(3)300 ℃时，将容器的容积压缩到原来的1/2，在其他条件不变的情况下，对平衡体系产生的影响是__________(填字母)。

a．c(H2)减小

b．正反应速率加快，逆反应速率减慢

c．CH3OH的物质的量增加

d．重新平衡时c(H2)/c(CH3OH)减小

6．由于温室效应和资源短缺等问题，如何降低大气中的CO2含量并加以开发利用引起了各界的普遍重视。目前工业上有一种方法是用CO2生产燃料甲醇。一定条件下发生反应：CO2(g)+3H2(g) CH3OH(g)+H2O(g)，该反应的能量变化如图所示：

(1)上述反应平衡常数K的表达式为___________________，

温度降低，平衡常数K

(填“增大”、“不变”或“减小”)。

(2)在体积为2 L的密闭容器中，充入1 mol CO2和3 mol H2，测得CO2的物质的量随时间变化如下表所示。从反应开始到5 min末，用氢气浓度变化表示的平均反应速率v(H2)=

。

t/min 0 2 0．75 5 0．5 10 0．25 15 0．25 n(CO2)/mol 1 (3)在相同温度容积不变的条件下，能说明该反应已达平衡状态的是

(填写序号字母)。

a．n(CO2)∶n(H2)∶n(CH3OH)∶n(H2O)＝1∶3∶1∶1 b．容器内压强保持不变

c．H2的消耗速率与CH3OH的消耗速率之比为3∶1 d．容器内的密度保持不变

8