2025版高考化学一轮复习第七章第3节化学平衡常数化学反应进行的方向教师用书

PAGEPAGE20第3节化学平衡常数化学反应进行的方向[考试说明]1.了解化学平衡常数的含义，能利用化学平衡常数进行相关计算。2.了解利用焓变、熵变推断化学反应进行的方向。[命题规律]本节内容是历届各地高考的必考点。在高考中的考点主要有两个：一是化学平衡常数的计算及利用化学平衡常数进行化学平衡移动方向的推断和反应是放热还是吸热以及温度对平衡常数的影响等；二是焓变、熵变与化学反应方向的关系，这个学问点在高考中考查的不多。考点1化学平衡常数及其应用学问梳理1.化学平衡常数(1)概念在确定eq\o(□,\s\up5(01))温度下，一个可逆反应达到化学平衡时，生成物eq\o(□,\s\up5(02))浓度幂之积与反应物eq\o(□,\s\up5(03))浓度幂之积的比值是一个常数，用符号K表示。(2)表达式对于一般的可逆反应：mA(g)＋nB(g)pC(g)＋qD(g)，在确定温度下达到平衡时：K＝eq\o(□,\s\up5(04))eq\f(cpC·cqD,cmA·cnB)(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①K值越大，反应物的转化率eq\o(□,\s\up5(05))越高，正反应进行的程度eq\o(□,\s\up5(06))越大，一般来说，K≥105认为反应进行的较完全。②K只受eq\o(□,\s\up5(07))温度影响，与反应物或生成物的浓度变更无关，与压强变更、是否运用催化剂无关。③化学平衡常数是指某一详细反应方程式的平衡常数。(4)应用①利用化学平衡常数，推断反应是否达到平衡或向何方向进行。对于化学反应mA(g)＋nB(g)pC(g)＋qD(g)的随意状态，浓度商Qc＝eq\o(□,\s\up5(08))eq\f(cpC·cqD,cmA·cnB)。Qc<K，反应向eq\o(□,\s\up5(09))正反应方向进行；Qc＝K，反应处于eq\o(□,\s\up5(10))平衡状态；Qc>K，反应向eq\o(□,\s\up5(11))逆反应方向进行。②利用K可推断反应的热效应：若上升温度，K值增大，则正反应为eq\o(□,\s\up5(12))吸热反应；若上升温度，K值减小，则正反应为eq\o(□,\s\up5(13))放热反应。③计算转化率：利用平衡常数计算转化率的主要途径是利用温度不变时，平衡常数不变列方程求解。④计算相关反应的平衡常数若反应方向变更，则平衡常数变为其倒数；若方程式中各物质的化学计量数等倍扩大或缩小，尽管是同一反应，平衡常数也会变更同次幂，但意义不变。2．平衡转化率平衡转化率是指平衡时已转化了的某反应物的量与转化前该反应物的量之比，用来表示反应限度。对于反应：aA(g)＋bB(g)cC(g)＋dD(g)，反应物A的转化率可以表示为α(A)＝eq\f(A的初始浓度－A的平衡浓度,A的初始浓度)×100%。(1)计算平衡常数利用的是物质的平衡浓度，而不是随意时刻浓度，也不能用物质的量。(2)不能把反应体系中固体、纯液体及稀溶液中水的浓度写入平衡常数表达式中。如CaCO3(s)CaO(s)＋CO2(g)K＝c(CO2)Cr2Oeq\o\al(2－,7)(aq)＋H2O(l)2CrOeq\o\al(2－,4)(aq)＋2H＋(aq)K＝eq\f(c2CrO\o\al(2－,4)·c2H＋,cCr2O\o\al(2－,7))但非水溶液中发生的反应，若有水参与或生成，则此时水的浓度不行视为常数，应写入平衡常数表达式中。如C2H5OH(l)＋CH3COOH(l)CH3COOC2H5(l)＋H2O(l)K＝eq\f(cCH3COOC2H5·cH2O,cC2H5OH·cCH3COOH)。(3)对于给定的化学反应，K只与温度有关，温度变更，平衡常数发生变更推断正误，正确的画“√”，错误的画“×”，错误的指明错因。(1)C(s)＋H2O(g)CO(g)＋H2(g)的平衡常数表达式为K＝eq\f(cCO·cH2,cC·cH2O)。(×)错因：固体物质不写入平衡常数表达式。(2)恒温、恒容条件下，发生反应2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g)达到平衡，向容器中再充入1molSO2，平衡正向移动，化学平衡常数增大。(×)错因：化学平衡常数仅受温度影响，与浓度无关。(3)化学平衡常数只受温度影响，与反应物或生成物的浓度变更无关；温度越高，化学平衡常数越大。(×)错因：化学平衡常数受温度影响，与可逆反应吸放热有关，如可逆反应正向放热，则上升温度，平衡逆向移动，K值减小。(4)变更条件，使反应物的平衡转化率都增大，该可逆反应的平衡常数确定增大。(×)错因：平衡常数仅受温度影响，故变更条件，平衡常数不确定增大。(5)变更条件，平衡右移，则反应物的转化率确定增大。(×)错因：若增大某一反应物的浓度，平衡右移但其自身的转化率降低。题组训练题组一化学平衡常数及其影响因素1．在一个容积为2L的密闭容器中，加入0.8molA2气体和0.6molB2气体，确定条件下发生反应：A2(g)＋B2(g)2AB(g)ΔH<0，反应中各物质的浓度随时间的变更状况如图所示，下列说法不正确的是()A．图中a点的值为0.15B．该反应的平衡常数K＝0.03C．温度上升，平衡常数K值减小D．平衡时A2的转化率为62.5%答案B解析A项，Δc(AB)＝0.5mol·L－1，Δc(A2)＝(0.4－a)，由化学方程式可知，0.5∶(0.4－a)＝2∶1，a＝0.15，正确；B项，当Δc(AB)＝0.5mol·L－1时，Δc(B2)＝0.25mol·L－1，平衡时c(B2)＝(0.3－0.25)mol·L－1＝0.05mol·L－1，K＝eq\f(0.52,0.15×0.05)＝eq\f(100,3)，错误；C项，ΔH<0，反应为放热反应，上升温度，K减小，正确；D项，当Δc(AB)＝0.5mol·L－1时，Δc(A2)＝0.25mol·L－1，α(A2)＝eq\f(0.25mol·L－1,0.4mol·L－1)×100%＝62.5%，正确。2．已知，相关数据见下表：依据以上信息推断，下列结论错误的是()A．a>bB．增大压强，平衡状态Ⅱ不移动C．上升温度平衡状态Ⅲ向正反应方向移动D．反应Ⅱ、Ⅲ均为放热反应答案C解析由Ⅰ＋Ⅱ＝Ⅲ，得K3＝K1·K2，则a≈2.38，b≈0.78，a>b，A正确；Ⅱ是等体积反应，增大压强，平衡不移动，B正确；由a≈2.38，b≈0.78，可知，随温度上升K2、K3均减小，故反应Ⅱ、Ⅲ均为放热反应；升温时平衡Ⅲ向逆反应方向移动，C错误、D正确。题组二化学平衡常数的应用3．已知在25℃时，下列反应的平衡常数如下：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下列说法正确的是()A．NO分解反应：NO(g)eq\f(1,2)N2(g)＋eq\f(1,2)O2(g)的平衡常数为1×10－30B．依据K2的值可以推断常温下H2和O2很简单反应生成H2OC．常温下，NO、H2O、CO2三种物质分解放出O2的倾向依次为NO>H2O>CO2D．温度上升，上述三个反应的平衡常数均增大答案C解析A项，NO(g)eq\f(1,2)N2(g)＋eq\f(1,2)O2(g)的平衡常数为(1/K1)eq\f(1,2)＝1015，错误；B项，H2和O2之间的反应须要点燃才能进行，错误；C项，常温下，NO、H2O、CO2三种物质分解放出O2的平衡常数依次为1×1030、5×10－82、4×10－92，平衡常数越大，则反应进行的程度越大，正确；D项，反应②为放热反应，上升温度平衡逆向移动，平衡常数减小，错误。4．N2O5是一种新型硝化剂，确定温度下发生反应2N2O5(g)4NO2(g)＋O2(g)ΔH>0，T1温度下的部分试验数据为：下列说法不正确的是()A．500s内，N2O5的分解速率为2.96×10－3mol·L－1·s－1B．T1温度下的平衡常数为K1＝125,1000s时N2O5的转化率为50%C．其他条件不变时，T2温度下反应到1000s时测得N2O5(g)浓度为2.98mol·L－1，则有T1<T2D．T1温度下的平衡常数为K1，T2温度下的平衡常数为K2，若T1>T2，则有K1>K2答案C解析500s内c(N2O5)由5.00mol·L－1降低到3.52mol·L－1，则v(N2O5)＝eq\f(5.00－3.52mol·L－1,500s)＝2.96×10－3mol·L－1·s－1，A正确。1000s时，c(N2O5)＝2.50mol·L－1，则c(NO2)＝5mol·L－1，c(O2)＝1.25mol·L－1，此时N2O5的转化率为eq\f(5.00－2.50mol·L－1,5.00mol·L－1)＝50%；化学平衡常数K1＝eq\f(c4NO2·cO2,c2N2O5)＝eq\f(5.004×1.25,2.502)＝125，B正确。T2温度下反应到1000s时测得N2O5(g)浓度为2.98mol·L－1>2.50mol·L－1，说明T2温度变更了，浓度减小了，反应速率减小，故有T1>T2，C错误。该反应为吸热反应，上升温度，平衡正向移动，平衡常数增大，由于T1>T2，则有K1>K2，D正确。平衡常数表达式的书写(1)若化学反应为离子反应时，书写其化学平衡常数时应先改写成离子反应再进行书写。如Cl2＋H2OH＋＋Cl－＋HClO的化学平衡常数为K＝eq\f(cH＋·cCl－·cHClO,cCl2)。(2)同一化学反应，化学方程式写法不同，其平衡常数表达式及数值亦不同。如：N2O4(g)2NO2(g)K＝eq\f(c2NO2,cN2O4)eq\f(1,2)N2O4(g)NO2(g)K′＝eq\f(cNO2,c\f(1,2)N2O4)＝eq\r(K)2NO2(g)N2O4(g)K″＝eq\f(cN2O4,c2NO2)＝eq\f(1,K)。(3)对于同一可逆反应，正反应的平衡常数等于逆反应的平衡常数的倒数，即：K正＝eq\f(1,K逆)。(4)两反应加和得到的新反应，其化学平衡常数是两反应平衡常数的乘积；两反应相减，得到的新反应，其化学平衡常数是两反应平衡常数相除得到的商。(5)有气体参与的反应，可用平衡分压(总压乘以各自的物质的量分数)表示平衡常数。如：2A(g)＋B(s)C(g)。若达到平衡时，n(A)＝n1，n(C)＝n2，密闭体系的压强为p，则K＝eq\f(p·\f(n2,n1＋n2),\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(p·\f(n1,n1＋n2)))2)＝eq\f(n2n1＋n2,pn\o\al(2,1))。考点2有关化学平衡的计算学问梳理“三段式法”是有效解答化学平衡计算题的“万能钥匙”。解题时，要留意条理清晰地列出起始量、转化量、平衡量，按题目要求进行计算，同时还要留意单位的统一。1．解题步骤(1)写出涉及的可逆反应的eq\o(□,\s\up5(01))化学方程式。(2)找出起始量、eq\o(□,\s\up5(02))转化量和eq\o(□,\s\up5(03))平衡量中哪些是已知量，哪些是未知量，按“三段式”列出。(3)依据问题建立相应的eq\o(□,\s\up5(04))关系式进行计算。2．计算模式对于反应：mA(g)＋nB(g)pC(g)＋qD(g)，令A、B起始物质的量(mol)分别为a、b，达到平衡后，A的消耗量为mx，容器容积为VL。mA(g)＋nB(g)pC(g)＋qD(g)起始(mol)ab00转化(mol)mxnxpxqx平衡(mol)a－mxb－nxpxqx则有：①平衡常数：K＝eq\o(□,\s\up5(05))eq\a\vs4\al(\f(\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(px,V)))p·\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(qx,V)))q,\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(a－mx,V)))m·\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(b－nx,V)))n))。②A的平衡浓度：c(A)平＝eq\o(□,\s\up5(06))eq\f(a－mx,V)mol·L－1。③A的转化率：α(A)平＝eq\o(□,\s\up5(07))eq\f(mx,a)×100%，α(A)∶α(B)＝eq\o(□,\s\up5(08))eq\f(mx,a)∶eq\f(nx,b)＝eq\o(□,\s\up5(09))eq\f(mb,na)。④A的体积分数：φ(A)＝eq\o(□,\s\up5(10))eq\f(a－mx,a＋b＋p＋q－m－nx)×100%。⑤平衡与起始压强之比：eq\f(p平,p始)＝eq\o(□,\s\up5(11))eq\f(a＋b＋p＋q－m－nx,a＋b)。⑥混合气体的平均密度eq\x\to(ρ)混＝eq\o(□,\s\up5(12))eq\f(a·MA＋b·MB,V)g·L－1。⑦混合气体的平均摩尔质量eq\x\to(M)＝eq\o(□,\s\up5(13))eq\f(a·MA＋b·MB,a＋b＋p＋q－m－nx)g·mol－1。(1)计算平衡常数时必需是各物质的平衡浓度(对于反应前后气体总体积不变的可用各物质平衡的物质的量)；平衡常数的单位是一个复合单位，可写，也可不写。(2)转化率有平衡转化率和非平衡转化率之分。题组训练1.向一体积不变的密闭容器中加入2molA、0.6molC和确定量的B三种气体，在确定条件下发生反应，各物质浓度随时间变更的状况如图甲所示。图乙为t2时刻后变更反应条件，该平衡体系中反应速率随时间变更的状况，且四个阶段都各变更一种不同的条件。已知图乙中t3～t4阶段为运用催化剂；图甲中t0～t1阶段c(B)未画出。下列说法不正确的是()A．该反应为吸热反应B．B在t0～t1阶段的转化率为60%C．t4～t5阶段变更的条件为减小压强D．t1时该反应的化学平衡常数K＝eq\f(27,32)答案B解析在图乙中t3～t4阶段为运用催化剂；t4～t5阶段正、逆反应速率均减小，但平衡不移动，这说明此阶段是减小压强，平衡不移动，说明反应前后体积不变，C正确；依据图甲可知，A是反应物，平衡时消耗A0.2mol·L－1，C是生成物，平衡时C增加了0.3mol·L－1，因此B是反应物，该反应的化学方程式可表示为2A＋B3C。t5～t6阶段正、逆反应速率均增大，平衡向正反应方向移动，因此变更的条件是上升温度，故该反应是吸热反应，A正确；B的平衡浓度是0.4mol·L－1，消耗了0.1mol·L－1，因此B在t0～t1阶段的转化率为20%，B错误；t1时，达平衡时A、B、C的浓度分别是0.8mol·L－1、0.4mol·L－1、0.6mol·L－1，故平衡常数K＝eq\f(0.63,0.4×0.82)＝eq\f(27,32)，D正确。2．已知A(g)＋B(g)C(g)＋D(g)，反应的平衡常数和温度的关系如下：830℃时，向一个2L的密闭容器中充入0.2mol的A和0.8mol的B，反应初始4s内A的平均反应速率v(A)＝0.005mol·L－1·s－1。下列说法正确的是()A．4s时c(B)为0.76mol·L－1B．830℃达平衡时，A的转化率为80%C．反应达平衡后，上升温度，平衡正向移动D．1200℃时反应C(g)＋D(g)A(g)＋B(g)的平衡常数的值为0.4答案B解析4s时Δc(A)＝v(A)·Δt＝0.005mol·L－1·s－1×4s＝0.02mol·L－1，Δc(B)＝Δc(A)＝0.02mol·L－1，则4s时，Δc(B)＝eq\f(0.8mol,2L)－0.02mol·L－1＝0.38mol·L－1，A错误；设830℃时，A的平衡转化率为x，则A(g)＋B(g)C(g)＋D(g)eq\a\vs4\al(起始,mol·L－1)0.10.400eq\a\vs4\al(转化,mol·L－1)0.1x0.1x0.1x0.1xeq\a\vs4\al(平衡,mol·L－1)0.1(1－x)0.4－0.1x0.1x0.1xK＝eq\f(0.1x2,0.11－x·0.4－0.1x)＝1，x＝80%，B正确；由表中数据可知，上升温度，平衡常数减小，说明上升温度平衡逆向移动，C错误；正反应的平衡常数为K＝0.4，故1200℃时，K逆＝eq\f(1,K)＝eq\f(1,0.4)＝2.5，D错误。3．温度为T℃时，向2.0L恒容密闭容器中充入1.0molPCl5，反应PCl5(g)PCl3(g)＋Cl2(g)经过一段时间后达到平衡。反应过程中测定的部分数据如图。下列说法正确的是()A．反应在前50s的平均速率v(PCl3)＝0.0032mol·L－1·s－1B．保持其他条件不变，上升温度，平衡时c(PCl3)＝0.11mol·L－1，则反应的ΔH<0C．相同温度下，起始时向容器中充入2.0molPCl3和2.0molCl2，达到平衡时，PCl3的转化率小于80%D．相同温度下，起始时向容器中充入1.0molPCl5、0.20molPCl3和0.20molCl2，反应达到平衡前v(正)>v(逆)答案D解析由题图数据可知前50s内，Δn(PCl3)＝0.16mol，v(PCl3)＝eq\f(\f(0.16mol,2.0L),50s)＝0.0016mol·L－1·s－1，A错误；由题图数据可知，平衡时n(PCl3)＝0.20mol，保持其他条件不变，上升温度重新达到平衡时，c(PCl3)＝0.11mol·L－1，则n′(PCl3)＝0.11mol·L－1×2.0L＝0.22mol>0.20mol，说明上升温度平衡正向移动，故正反应为吸热反应，ΔH>0，B错误；起始时向容器中充入2.0molPCl3和2.0molCl2，与起始加入2.0molPCl5是等效平衡，与原平衡相比压强增大，则平衡向逆反应方向移动，平衡时的PCl5转化率较原平衡低，故平衡时PCl3的物质的量小于0.40mol，即参与反应的PCl3的物质的量大于1.60mol，故达到新的平衡时PCl3的转化率大于eq\f(1.60mol,2.0mol)×100%＝80%，C错误；起始时PCl5的浓度为0.5mol·L－1，依据图像平衡时PCl3的浓度为eq\f(0.20mol,2.0L)＝0.10mol·L－1，则PCl5(g)PCl3(g)＋Cl2(g)起始/mol·L－10.5000转化/mol·L－10.100.100.10平衡/mol·L－10.400.100.10所以平衡常数K＝eq\f(0.10×0.10,0.40)＝0.025，起始时向容器中充入1.0molPCl5、0.20molPCl3和0.20molCl2，起始浓度分别为0.50mol·L－1、0.10mol·L－1、0.10mol·L－1，此时Qc＝eq\f(0.10×0.10,0.50)＝0.02，Qc<K，说明反应向正反应方向进行，达到平衡前v(正)>v(逆)，D正确。平衡转化率的计算(1)明确三个量——起始量、变更量、平衡量N2＋3H2eq\o(,\s\up17(催化剂),\s\do15(高温，高压))2NH3起始量130变更量a3a平衡量1－a3－3a①反应物的平衡量＝起始量－变更量。②生成物的平衡量＝起始量＋变更量。③各物质变更浓度之比等于它们在化学方程式中化学计量数之比。变更浓度是联系化学方程式、平衡浓度、起始浓度、转化率、化学反应速率的桥梁。因此抓住变更浓度是解题的关键。(2)驾驭三个百分数①反应物的转化率＝eq\f(n转化,n起始)×100%＝eq\f(c转化,c起始)×100%。②生成物的产率：实际产量(指生成物)占理论产量的百分数。一般来讲，转化率越大，原料利用率越高，产率越大。产率＝eq\f(实际产量,理论产量)×100%。③混合物组分的百分含量＝eq\f(平衡量,平衡时各物质的总量)×100%。

考点3化学反应进行的方向学问梳理1.自发过程(1)含义：在确定条件下，不须要借助外力作用就能自动进行的过程。(2)特点①体系趋向于从eq\o(□,\s\up5(01))高能状态转变为eq\o(□,\s\up5(02))低能状态(体系对外部eq\o(□,\s\up5(03))做功或eq\o(□,\s\up5(04))放出热量)。②在密闭条件下，体系有从eq\o(□,\s\up5(05))有序转变为eq\o(□,\s\up5(06))无序的倾向性(无序体系更加稳定)。2．自发反应在确定条件下eq\o(□,\s\up5(07))不借助外力就能自发进行的反应称为自发反应。3．化学反应方向的判据(1)焓判据放热过程中体系能量eq\o(□,\s\up5(08))降低，ΔHeq\o(□,\s\up5(09))<0，具有自发进行的倾向，但有些吸热反应也可以自发进行，故只用焓变推断反应方向不全面。(2)熵判据①熵：描述体系eq\o(□,\s\up5(10))混乱程度的物理量，符号为eq\o(□,\s\up5(11))S。熵值越大，体系混乱度eq\o(□,\s\up5(12))越大。②常见的熵增过程a．气体的扩散；b．不同状态的同一种物质：S(g)eq\o(□,\s\up5(13))>S(l)eq\o(□,\s\up5(14))>S(s)；c．反应前无气体，反应后有气体产生的过程；d．反应前后都有气体，但气体的物质的量增加的反应。③熵判据：体系的混乱度eq\o(□,\s\up5(15))增大，ΔS>0，反应有自发进行的倾向。但有些熵减的过程也能自发进行，故只用熵变来推断反应方向也不全面。(3)复合判据在温度、压强确定的条件下，化学反应方向是反应的焓变和熵变共同影响的结果，反应方向的复合判据为ΔG＝ΔH－TΔS。(1)非自发反应不确定不能发生，有些在外力作用下可发生，如Cu＋H2SO4eq\o(=,\s\up7(通电))CuSO4＋H2↑。(2)有些自发反应发生时须要引发，如2C＋O2=2CO，利用复合判据该反应任何温度下都能自发进行，而该反应发生时需先加热引发。推断正误，正确的画“√”，错误的画“×”，错误的指明错因。(1)ΔH<0、ΔS>0的反应在温度低时不能自发进行。(×)错因：ΔH_<0、ΔS_>0，任何温度下反应都能自发进行。(2)NH4HCO3(g)=NH3(g)＋H2O(g)＋CO2(g)ΔH＝＋185.57kJ·mol－1能自发进行，缘由是体系有自发地向混乱度增加的方向转变的倾向。(√)错因：____________________________________________________(3)确定温度下，反应MgCl2(l)Mg(l)＋Cl2(g)的ΔH>0、ΔS>0。(√)错因：_____________________________________________________(4)反应NH3(g)＋HCl(g)=NH4Cl(s)在室温下可自发进行，则该反应的ΔH<0。(√)错因：______________________________________________________(5)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。(×)错因：焓变或熵变单独推断反应自发性存在不全面性，因此应用ΔH_－TΔS复合判据。_(6)在其他外界条件不变的状况下，运用催化剂，可以改变更学反应进行的方向。(×)错因：在其他外界条件不变的状况下，运用催化剂，只变更反应速率，而不变更反应方向。题组训练1.下列关于化学反应自发性的说法中正确的是()A．熵增加的化学反应确定能自发进行B．自发进行的化学反应确定能快速发生C．在确定条件下，吸热反应可自发进行D．电解池中的化学反应属于自发过程答案C解析熵增加的反应，假如是放热反应，则任何温度都能自发进行，假如是吸热反应，则只有在高温下能自发进行，A错误；反应能否自发进行与反应速率无关，B错误；吸热的熵增反应在高温下能自发进行，C正确；电解过程属于非自发过程，D错误。2．对于化学反应能否自发进行，下列说法中错误的是()A．若ΔH<0、ΔS>0，任何温度下都能自发进行B．若ΔH>0、ΔS<0，任何温度下都不能自发进行C．须要加热才能够进行的过程确定不是自发过程D．非自发过程在确定条件下可能变成自发过程答案C解析若ΔH<0、ΔS>0，则有ΔH－TΔS<0，故反应在任何温度下都能自发进行，A正确；若ΔH>0、ΔS<0，则有ΔH－TΔS>0，故反应在任何温度下都不能自发进行，B正确；化学反应能否自发进行与是否须要加热无关，有些自发反应须要加热来引发反应，C错误；有些非自发反应，变更反应条件可变成自发反应，如CaCO3分解在常温下是非自发反应，但高温下是自发反应，D正确。3．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．自发反应的熵确定增大，非自发反应的熵确定减小C．常温下，反应C(s)＋CO2(g)2CO(g)不能自发进行，则该反应的ΔH>0D．反应2Mg(s)＋CO2(g)=C(s)＋2MgO(s)能自发进行，则该反应的ΔH>0答案C解析若ΔH<0，ΔS>0，则确定自发，若ΔH>0，ΔS<0，则确定不能自发，若ΔH<0，ΔS<0或ΔH>0，ΔS>0，反应能否自发和温度有关，A、B错误；C项中反应的ΔS>0，若ΔH<0，则确定自发，现常温下不自发，说明ΔH>0，正确；D项中反应的ΔS<0，能自发，说明ΔH<0，错误。ΔH、ΔS共同推断化学反应进行的方向即：同号(>、<)看温度，异号看象限。高考真题实战1.(高考集萃)推断正误，正确的画“√”，错误的画“×”。(1)(2024·江苏高考)反应4Fe(s)＋3O2(g)=2Fe2O3(s)常温下可自发进行，该反应为吸热反应。()(2)(天津高考)Na与H2O的反应是熵增的放热反应，该反应能自发进行。()(3)(江苏高考)2NO(g)＋2CO(g)=N2(g)＋2CO2(g)在常温下能自发进行，则该反应的ΔH>0。()(4)(江苏高考)对于乙酸与乙醇的酯化反应(ΔH<0)，加入少量浓硫酸并加热，该反应的反应速率和平衡常数均增大。()(5)(天津高考)某吸热反应能自发进行，因此该反应是熵增反应。()答案(1)×(2)√(3)×(4)×(5)√解析(1)反应4Fe(s)＋3O2(g)=2Fe2O3(s)的ΔS<0，该反应常温下可自发进行，应为放热反应，错误。(2)钠与水反应有气体生成，是熵增的放热反应，反应能自发进行，正确。(3)已知反应是一个熵减的反应，若常温下能自发进行，则须要ΔH<0，错误。(4)此反应ΔH<0，加热平衡逆向移动，平衡常数减小，错误。(5)依据ΔG＝ΔH－TΔS<0为自发反应可知，若ΔH>0，则ΔS确定大于0，正确。2．(2024·天津高考)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K＝2×10Ni(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；其次阶段：将第一阶段反应后的气体分别出来，加热至230℃制得高纯镍。下列推断正确的是()A．增加c(CO)，平衡向正向移动，反应的平衡常数增大B．第一阶段，在30℃和50℃两者之间选择反应温度，选50℃C．其次阶段，Ni(CO)4分解率较低D．该反应达到平衡时，v生成[Ni(CO)4]＝4v生成(CO)答案B解析增加c(CO)，平衡正向移动，温度不变，反应的平衡常数不变，A错误；第一阶段，生成的Ni(CO)4是气态，应选择高于其沸点的反应温度，故选50℃，B正确；230℃时，化学平衡常数K＝2×10－5，有利于反应逆向进行，Ni(CO)4分解率较高，C错误；反应达到平衡时，4v生成[Ni(CO)4]＝v生成(CO)，D错误。3．(2024·全国卷Ⅰ)采纳N2O5为硝化剂是一种新型的绿色硝化技术，在含能材料、医药等工业中得到广泛应用。回答下列问题：(1)1840年Devil用干燥的氯气通过干燥的硝酸银，得到N2O5，该反应的氧化产物是一种气体，其分子式为____________。(2)F.Daniels等曾利用测压法在刚性反应器中探讨了25℃时N2O5(g)分解反应：其中NO2二聚为N2O4的反应可以快速达到平衡。体系的总压强p随时间t的变更如下表所示(t＝∞时，N2O5(g)完全分解)：①已知：2N2O5(g)=2N2O4(g)＋O2(g)ΔH1＝－4.4kJ·mol－12NO2(g)=N2O4(g)ΔH2＝－55.3kJ·mol－1则反应N2O5(g)=2NO2(g)＋eq\f(1,2)O2(g)的ΔH＝________kJ·mol－1。②探讨表明，N2O5(g)分解的反应速率v＝2×10－3×pN2O5(kPa·min－1)。t＝62min时，测得体系中pO2＝2.9kPa，则此时的pN2O5＝________kPa，v＝________kPa·min－1。③若提高反应温度至35℃，则N2O5(g)完全分解后体系压强p∞(35℃)________63.1kPa(填“大于”“等于”或“小于”)，缘由是__________________________________。④25℃时，N2O4(g)2NO2(g)反应的平衡常数Kp＝________kPa(Kp为以分压表示的平衡常数，计算结果保留一位小数)。(3)对于反应2N2O5(g)→4NO2(g)＋O2(g)，R．A.Ogg提出如下反应历程：第一步N2O5NO2＋NO3快速平衡其次步NO2＋NO3→NO＋NO2＋O2慢反应第三步NO＋NO3→2NO2快反应其中可近似认为其次步反应不影响第一步的平衡。下列表述正确的是________(填标号)。A．v(第一步的逆反应)>v(其次步反应)B．反应的中间产物只有NO3C．其次步中NO2与NO3的碰撞仅部分有效D．第三步反应活化能较高答案(1)O2(2)①53.1②30.06.0×10－2③大于温度提高，体积不变，总压强提高；NO2生成N2O4为放热反应，温度提高，平衡左移，体系物质的量增加，总压强提高④13.4(3)AC解析(1)氯气在反应中得到电子作氧化剂，硝酸银中只有氧元素化合价会上升，所以氧化产物是氧气，分子式为O2。(2)①已知：ⅰ.2N2O5(g)=2N2O4(g)＋O2(g)ΔH1＝－4.4kJ·mol－1ⅱ.2NO2(g)=N2O4(g)ΔH2＝－55.3kJ·mol－1依据盖斯定律可知ⅰ÷2－ⅱ即得到N2O5(g)=2NO2(g)＋eq\f(1,2)O2(g)ΔH＝eq\f(ΔH1,2)－ΔH2＝＋53.1kJ·mol－1。②依据方程式可知生成氧气与消耗N2O5的物质的量之比是1∶2，又因为压强之比等于物质的量之比，所以消耗N2O5的压强是2.9kPa×2＝5.8kPa，则此时N2O5的压强是35.8kPa－5.8kPa＝30.0kPa，因此此时反应速率v＝2.0×10－3×30(kPa·min－1)＝6.0×10－2(kPa·min－1)。③由于温度上升，容器体积不变，总压强提高，且NO2生成N2O4为放热反应，温度提高，平衡左移，体系物质的量增加，总压强提高，所以若提高反应温度至35℃，则N2O5(g)完全分解后体系压强p∞(35℃)大于63.1kPa。④依据表中数据可知N2O5完全分解时的压强是63.1kPa，依据方程式可知完全分解时最初生成的NO2的压强是35.8kPa×2＝71.6kPa，O2是35.8kPa÷2＝17.9kPa，总压强应当是71.6kPa＋17.9kPa＝89.5kPa，平衡后压强削减了89.5kPa－63.1kPa＝26.4kPa，所以依据方程式2NO2(g)N2O4(g)可知平衡时N2O4对应的压强是26.4kPa，NO2对应的压强是71.6kPa－26.4kPa×2＝18.8kPa，则反应的平衡常数Kp＝eq\f(18.82,26.4)kPa≈13.4kPa。(3)第一步反应快速平衡，所以第一步的逆反应速率大于其次步的反应速率，A正确；依据其次步和第三步可知中间产物还有NO，B错误；依据其次步反应生成物中有NO2可知NO2与NO3的碰撞仅部分有效，C正确；第三步为快反应，所以第三步反应的活化能较低，D错误。4．(2024·全国卷Ⅰ节选)H2S与CO2在高温下发生反应：H2S(g)＋CO2(g)COS(g)＋H2O(g)。在610K时，将0.10molCO2与0.40molH2S充入2.5L的空钢瓶中，反应平衡后水的物质的量分数为0.02。①H2S的平衡转化率α1＝________%，反应平衡常数K＝________。②在620K重复试验，平衡后水的物质的量分数为0.03，H2S的转化率α2________α1，该反应的ΔH________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________(填标号)。A．H2SB．CO2C．COSD．N答案①2.52.8×10－3②>>③B解析①解：设平衡时H2S转化的物质的量为xmol。H2S(g)＋CO2(g)COS(g)＋H2O(g)初始/mol0.400.1000转化/molxxxx平衡/mol0.40－x0.10－xxx由题意得：eq\f(x,0.40－x＋0.10－x＋x＋x)＝0.02解得：x＝0.01H2S的平衡转化率α1＝eq\f(0.01mol,0.40mol)×100%＝2.5%。K＝eq\f(cCOS·cH2O,cH2S·cCO2)＝eq\f(\f(0.01,2.5)×\f(0.01,2.5),\f(0.40－0.01,2.5)×\f(0.10－0.01,2.5))＝eq\f(1,351)≈2.8×10－3。②温度上升，平衡后水的物质的量分数增大，平衡右移，则H2S的转化率增大，故α2＞α1。温度上升，平衡向吸热反应方向移动，故ΔH＞0。③A项，充入H2S，H2S的转化率反而减小；B项，充入CO2，增大了一种反应物的浓度，能够提高另一种反应物的转化率，故H2S的转化率增大；C项，充入COS，平衡左移，H2S的转化率减小；D项，充入N2，对平衡无影响，不变更H2S的转化率。5．(2024·全国卷Ⅲ)砷(As)是第四周期第ⅤA族元素，可以形成As2S3、As2O5、H3AsO3、H3AsO4等化合物，有着广泛的用途。回答下列问题：(1)画出砷的原子结构示意图________。(2)工业上常将含砷废渣(主要成分为As2S3)制成浆状，通入O2氧化，生成H3AsO4和单质硫。写动身生反应的化学方程式________________________。该反应须要在加压下进行，缘由是__________________________________。(3)298K时，将20mL3xmol·L－1Na3AsO3、20mL3xmol·L－1I2和20mLNaOH溶液混合，发生反应：AsOeq\o\al(3－,3)(aq)＋I2(aq)＋2OH－(aq)AsOeq\o\al(3－,4)(aq)＋2I－(aq)＋H2O(l)。溶液中c(AsOeq\o\al(3－,4))与反应时间(t)的关系如图所示。①下列可推断反应达到平衡的是________(填标号)。a．溶液的pH不再变更b．v(I－)＝2v(AsOeq\o\al(3－,3))c．c(AsOeq\o\al(3－,4))/c(AsOeq\o\al(3－,3))不再变更d．c(I－)＝ymol·L－1②tm时，v正________v逆(填“大于”“小于”或“等于”)。③tm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pH＝14，则该反应的平衡常数K为________。答案(1)(2)2As2S3＋5O2＋6H2O=4H3AsO4＋6S增加反应物O2的浓度，提高反应速率(3)①ac②大于③小于tm时生成物浓度较低④eq\f(4y3,x－y2)(mol·L－1)－1解析(1)As位于周期表中第四周期第ⅤA族，说明As核外有4个电子层，最外层有5个电子，故原子结构示意图为。(2)由题意知As2S3＋O2→H3AsO4＋S，As2S3中As元素化合价由＋3上升到＋5，S元素化合价由－2上升到0,1molAs2S3共失去10mol电子，1molO2得到4mol电子，依据得失电子守恒可得：2As2S3＋5O2→4H3AsO4＋6S，再由原子守恒配平可得化学方程式：2As2S3＋5O2＋6H2O=4H3AsO4＋6S。该反应加压时，反应物O2的浓度增大，反应速率加快。(3)①溶液pH不变时，则c(OH－)也保持不变，反应处于平衡状态，a正确；依据反应方程式，始终存在速率关系：v(I－)＝2v(AsOeq\o\al(3－,3))，反应不确定处于平衡状态，b错误；由于Na3AsO3总量确定，当c(AsOeq\o\al(3－,4))/c(AsOeq\o\al(3－,3))不再变更时，c(AsOeq\o\al(3－,3))、c(AsOeq\o\al(3－,3))也保持不变，反应建立平衡，c正确；由图可知，建立平衡时c(I－)＝2c(AsOeq\o\al(3－,4))＝2ymol·L－1，因此c(I－)＝ymol·L－1时，反应没有建立平衡，d错误。②tm时，反应正向进行，故v正大于v逆。③由于tm时生成物AsOeq\o\al(3－,4)的浓度小于tn时AsOeq\o\al(3－,4)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)＝3xmol·L－1×eq\f(20mL,20mL＋20mL＋20mL)＝xmol·L－1，同理，c(I2)＝xmol·L－1，反应状况如下：6．(2024·全国卷Ⅰ)CrOeq\o\al(2－,4)和Cr2Oeq\o\al(2－,7)在溶液中可相互转化。室温下，初始浓度为1.0mol·L－1的Na2CrO4溶液中c(Cr2Oeq\o\al(2－,7))随c(H＋)的变更如图所示。(1)用离子方程式表示Na2CrO4溶液中的转化反应________________。(2)由图可知，溶液酸性增大，CrOeq\o\al(2－,4)的平衡转化率________(填“增大”“减小”或“不变”)。依据A点数据，计算出该转化反应的平衡常数为______________。(3)上升温度，溶液中CrOeq\o\al(2－,4)的平衡转