高考化学一轮复习 第7章 化学反应的方向、限度与速率 第1节 化学反应的方向、限度学案 鲁科版.doc

第1节化学反应的方向、限度考纲定位全国卷5年考情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()。3.了解化学反应进行的方向判断。2017年：卷t28(3)；卷t28(4)2016年：卷t27(2)；卷t27(1、2)；卷t26(3)2015年：卷t28(4)；卷t27(2)2014年：卷t28(3)；卷t26(1、2)2013年：卷t28(2、3)考点1| 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(1)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，体系有从有序自发地转变为无序的倾向(无序体系更加稳定)。2自发反应在一定条件下无须外界帮助就能自发进行的反应称为自发反应。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)三个判据提醒：(1)熵：衡量体系混乱程度的物理量，符号为s，单位为jmol1k1。(2)熵的大小：a.同种物质，由固态液态气态是一个熵增的过程，即s(g)s(l)s(s)。b气体分子数增大的反应的s0。(2)一般规律h0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，s0时，高温下反应能自发进行。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。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s0(2)碳、硫燃烧的s0，h0(3)caco3(s)加热分解的s0，h0(4)2ab(g)c(g)3d(g)的反应高温有利于自发进行，则反应的h0(5)凡是放热反应都是自发的，吸热反应都是非自发的(6)10 的水结成冰，可用熵变的判据来解释反应的自发性(7)常温下，反应c(s)co2(g)2co(g)不能自发进行，则该反应的h0(8)反应2mg(s)co2(g)=c(s)2mgo(s)能自发进行，则该反应的h0【答案】(2)(4)(7)2(1)2no(g)2co(g)2co2(g)n2(g)。反应能够自发进行，则反应的h_0(填“”“0的是反应_。【答案】(1)(2)反应均为放热量大的反应考点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，生成物浓度幂之积与反应物浓度幂之积的比值是一个常数，用符号k表示。(2)表达式对于反应aabbccdd，k。实例cl2h2ohclohclk。c(s)h2o(g)co(g)h2(g)k。coh2ohcoohk。caco3(s)cao(s)co2(g)kc(co2)。(3)转化关系对于n2(g)3h2(g)2nh3(g)k12nh3(g)n2(g)3h2(g)k2nh3(g)n2(g)h2(g)k3则k1与k2的关系为k1k21，k2与k3的关系为k2k，k3与k1的关系为k1。 已知ab2ck1，cdek2，则ab2d2e的k3k1k(用k1、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。k正反应进行的程度平衡时生成物浓度平衡时反应物浓度反应物转化率越大越大越大越小越大越小越小越小越大越小提醒：一般地说，当k105时，就认为反应基本进行完全了，当k”“(3)b(1)610 k时co2的转化率为_，比h2s的转化率_。(2)610 k时，2h2s(g)2co2(g)2cos(g)2h2o(g)的平衡常数k约为_。(3)620 k时，化学平衡常数k约为_，比610 k时的平衡常数k_。【答案】(1)10%大(2)7.8106(3)6.9103大题后归纳“三段式”突破化学平衡的综合计算的方法已知反应：ma(g)nb(g)pc(g)qd(g)，令a、b起始物质的量浓度分别为a moll1、b moll1，经t s达到平衡后消耗a的物质的量浓度为mx moll1。ma(g)nb(g)pc(g)qd(g)起始(moll1 a b 0 0变化(moll1 mx nx px qx平衡(moll1 amx bnx px qx相关计算：平衡常数：k。a的平衡转化率：(a)平100%。a的物质的量分数(或气体a的体积分数)：w(a)100%。v(a)。混合气体的平均密度：混。注意：在求有关物理量时，一定注意是用“物质的量”还是用“物质的量浓度”代入计算。对点训练(2017全国卷，节选)298 k时，将20 ml 3x moll1 na3aso3、20 ml 3x moll1 i2和20 ml naoh溶液混合，发生反应：aso(aq)i2(aq)2oh(aq)aso(aq)2i(aq)h2o(l)。溶液中c(aso)与反应时间(t)的关系如图所示。(1)下列可判断反应达到平衡的是_(填标号)。a溶液的ph不再变化bv(i)2v(aso)cc(aso)/c(aso)不再变化dc(i)y moll1(2)tm时，v正_v逆(填“大于”“小于”或“等于”)。(3)tm时v逆_tn时v逆(填“大于”“小于”或“等于”)，理由是_。(4)若平衡时溶液的ph14，则该反应的平衡常数k为_。【解析】(1)a对：溶液ph不变时，则c(oh)也保持不变，反应处于平衡状态。b错：根据反应方程式，始终存在速率关系：v(i)2v(aso)，反应不一定处于平衡状态。c对：由于na3aso3总量一定，当c(aso)/c(aso)不再变化时，c(aso)、c(aso)也保持不变，反应建立平衡。d错：由图可知，建立平衡时c(i)2c(aso)2y moll1，因此c(i)y moll1时，反应没有建立平衡。(2)tm时，反应正向进行，故v正大于v逆。(3)由于tm时生成物aso的浓度小于tn时aso的浓度，因v逆的大小取决于生成物浓度的大小，故tm时的v逆小于tn时的v逆。(4)反应前，三种溶液混合后，c (na3aso3)3x moll1x moll1，同理，c(i2)x moll1，反应情况如下： aso(aq)i2(aq)2oh(aq)aso(aq)2i(aq)h2o(l)起始浓度/moll1 x x 0 0平衡浓度/moll1 xy xy 1 y 2yk (moll1)1。【答案】(1)ac(2)大于(3)小于tm时生成物浓度较低(4) (moll1)1(2018山东名校联考)已知合成氨的反应为n2(g)3h2(g)2nh3(g)h0。某温度下，若将1 mol n2和2.8 mol h2分别投入到初始体积为2 l的恒温恒容、恒温恒压和恒容绝热的三个密闭容器中，测得反应过程中三个容器(用a、b、c表示)内n2的转化率随时间的变化如图所示，请回答下列问题：(1)图中代表反应在恒容绝热容器中进行的曲线是_(用a、b、c表示)。(2)曲线a条件下该反应的平衡常数k_。(3)b容器中m点，v(正)_v(逆)(填“大于”“小于”或“等于”)。【解析】(1)恒容绝热达到平衡时温度高，反应快，到达平衡的时间短，正向程度小，(n2)小，进行的曲线为c。(2)达到平衡时恒温恒容比恒温恒压的压强小，n2的转化率小，a对应恒温恒压，b对应恒温恒容，但二者的温度相同，故二者的化学平衡常数相同。 n2(g)3h2(g)2nh3(g)c始/(mol/l) 0.5 1.4 0c/(mol/l) 0.580% 30.580% 20.580%c平/(mol/l) 0.1 0.2 0.8kb l2mol2800 l2mol2ka。(3)b容器中m点，n2的转化率比平衡时大，反应向逆向进行，故m点v(正)v(逆)。【答案】(1)c(2)800 l2mol2(3)小于命题点4kp的有关计算5(2015四川高考)一定量的co2与足量的碳在体积可变的恒压密闭容器中反应：c(s)co2(g)2co(g)。平衡时，体系中气体体积分数与温度的关系如下图所示：已知：气体分压(p分)气体总压(p总)体积分数。下列说法正确的是() a550 时，若充入惰性气体，v正、v逆均减小，平衡不移动b650 时，反应达平衡后co2的转化率为25.0%ct 时，若充入等体积的co2和co，平衡向逆反应方向移动d925 时，用平衡分压代替平衡浓度表示的化学平衡常数kp24.0p总ba.550 时，若充入惰性气体， v正、v逆均减小，由于保持了压强不变，相当于扩大了体积，平衡正向移动，a项错误。b.根据图示可知，在650 时，co的体积分数为40%，根据反应方程式：c(s)co2(g)2co(g)，设开始加入1 mol co2，反应掉了x mol co2，则有：c(s)co2(g)2co(g)始态： 1 mol 0变化： x mol 2x mol平衡： (1x)mol 2x mol因此有：100%40%，解得x0.25，则co2的平衡转化率为100%25%，故b项正确。c.因为是恒压体系，t 时，co2、co的体积分数均为50%，故充入等体积的co2和co，平衡不移动，c项错误。d.925 时，co的体积分数为96%，故kp23.04p总，d项错误。题后拓展kp的含义及有关计算kp含义：在化学平衡体系中，各气体物质的分压替代浓度，计算的平衡常数叫压强平衡常数。单位与表达式有关。计算技巧：第一步，根据“三段式”法计算平衡体系中各物质的物质的量或物质的量浓度；第二步，计算各气体组分的物质的量分数或体积分数；第三步，求出各气体物质的分压，某气体的分压气体总压强该气体的体积分数(或物质的量分数)；第四步，根据平衡常数计算公式代入计算。例如，n2(g)3h2(g)2nh3(g)，压强平衡常数表达式为kp。命题点5化学平衡常数与反应速率常数的关系6(2015全国卷，节选)bodensteins研究了下列反应：2hi(g)h2(g)i2(g)在716 k时，气体混合物中碘化氢的物质的量分数x(hi)与反应时间t的关系如下表：t/min020406080120x(hi)10.910.850.8150.7950.784x(hi)00.600.730.7730.7800.784(1)根据上述实验结果，该反应的平衡常数k的计算式为_。(2)上述反应中，正反应速率为v正k正x2(hi)，逆反应速率为v逆k逆x(h2)x(i2)，其中k正、k逆为速率常数，则k逆为_(以k和k正表示)。若k正0.002 7 min1，在t40 min时，v正_min1。(3)由上述实验数据计算得到v正x(hi)和v逆x(h2)的关系可用下图表示。当升高到某一温度时，反应重新达到平衡，相应的点分别为_(填字母)。【解析】(1)由表中数据可知，无论是从正反应方向开始，还是从逆反应方向开始，最终x(hi)均为0.784，说明此时已达到了平衡状态。设hi的初始浓度为1 moll1，则： 2hi(g)h2(g)i2(g)初始浓度/moll1 100转化浓度/moll1 0.216 0.108 0.108平衡浓度/moll1 0.784 0.108 0.108k(2)建立平衡时，v正v逆，即k正x2(hi)k逆x(h2)x(i2)，k逆k正。由于该反应前后气体分子数不变，故k逆k正k正。在40 min时，x(hi)0.85，则v正0.002 7 min10.8521.95103 min1。(3)因2hi(g)h2(g)i2(g)h0，升高温度，v正、v逆均增大，且平衡向正反应方向移动，hi的物质的量分数减小，h2、i2的物质的量分数增大。因此，反应重新达到平衡后，相应的点分别应为a点和e点。【答案】(1)(2)k正/k1.95103(3)a、e7无色气体n2o4是一种强氧化剂，为重要的火箭推进剂之一。n2o4与no2转换的热化学方程式为n2o4(g)2no2(g)h24.4 kjmol1。 上述反应中，正反应速率v正k正p(n2o4)，逆反应速率v逆k逆p2(no2)，其中k正、k逆为速率常数，则kp为_(以k正、k逆表示)。若将一定量n2o4投入真空容器中恒温