第3讲 化学平衡常数、化学反应进行的方向(带答案)
第3讲化学平衡常数、化学反应进行的方向
[考纲要求] 1.理解化学平衡常数的定义并能进行简单计算。2.了解化学反应的方向与化学反应的焓变与熵变的关系。3.掌握化学反应在一定条件下能否自发进行的判断依据，能够利用化学反应的焓变和熵变判断化学反应的方向。
考点一化学平衡常数
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m A(g)＋n B(g) p C(g)＋q D(g)，
K＝c p C·c q D
c m A·c n B(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，反应物的转化率越大，正反应进行的程度越大。
(2)K只受温度影响，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。
深度思考
1．对于给定反应，正逆反应的化学平衡常数一样吗？是什么关系？
答案正逆反应的化学平衡常数不一样，互为倒数关系。
2．化学平衡常数只受温度的影响，温度升高，化学平衡常数是增大还是减少？
答案温度升高化学平衡常数的变化要视反应而定，若正反应是吸热反应，则温度升高K值增大，反之则减小。
3．对于一个可逆反应，化学计量数扩大或缩小，化学平衡常数表达式是否改变？是什么关系？转化率是否相同？试举例说明。
答案对于一个可逆反应，化学计量数不一样，化学平衡常数表达式也就不一样，但对应物质的转化率相同。例如：
(1)a A(g)＋b B(g) c C(g) K1＝c c C
c a A·c b B
(2)na A(g)＋nb B(g) nc C(g)
K2＝c nc C
c na A·c nb B＝K n1或K1＝
n
K2
无论(1)还是(2)，A或B的转化率是相同的。
题组一化学平衡常数及其影响因素
1．温度为t℃时，在体积为10 L的真空容器中通入1.00 mol氢气和1.00 mol碘蒸气，20 min后，反应达到平衡，此时测得碘蒸气的浓度为0.020 mol·L－1。涉及的反应可以用下面的两个化学方程式表示：
①H2(g)＋I2(g) 2HI(g)
②2H2(g)＋2I2(g) 4HI(g)
下列说法正确的是( ) A．反应速率用HI表示时，v(HI)＝0.008 mol·L－1·min－1
B．两个化学方程式的意义相同，但其平衡常数表达式不同，不过计算所得数值相同C．氢气在两个反应方程式中的转化率不同
D．第二个反应中，增大压强平衡向生成HI的方向移动
答案 A
解析H2(g)＋I2(g) 2HI(g)
初始浓度
(mol·L－1) 0.100 0.100 0
平衡浓度
(mol·L－1) 0.020 0.020 0.160
转化浓度
(mol·L－1) 0.080 0.080 0.160
所以，v(HI)＝0.160 mol·L－1÷20 min＝0.008 mol·L－1·min－1，A正确；K①＝
c2HI
c H2·c I2＝64，而K②＝
c4HI
c2H2·c2I2＝
K2①＝642＝4 096，故选项B错；
两个化学方程式表示的是一个反应，反应达到平衡时，氢气的浓度相同，故其转化率相同，C错；两个反应相同，只是表达形式不同，压强的改变对平衡的移动没有影响，D错。
2．已知反应①：CO(g)＋CuO(s) CO2(g)＋Cu(s)和反应②：H2(g)＋CuO(s) Cu(s)＋H2O(g)在相同的某温度下的平衡常数分别为K1和K2，该温度下反应③：CO(g)＋
H 2O(g) CO 2(g)＋H 2(g)的平衡常数为K 。则下列说法正确的是 ( )
A ．反应①的平衡常数K 1＝
c CO 2·c Cu c CO ·c CuO
B ．反应③的平衡常数K ＝K 1K 2
C ．对于反应③，恒容时，温度升高，H 2浓度减小，则该反应的焓变为正值
D ．对于反应③，恒温恒容下，增大压强，H 2浓度一定减小 答案 B
解析 在书写平衡常数表达式时，纯固体不能表示在平衡常数表达式中，A 错误；由于反应③＝反应①－反应②，因此平衡常数K ＝K 1K 2
，B 正确；反应③中，温度升高，H 2浓度减小，则平衡左移，即逆反应为吸热反应，正反应为放热反应，因此ΔH <0，C 错误；对于反应③，在恒温恒容下，增大压强，如充入惰性气体，则平衡不移动，H 2的浓度不变，D 错误。
题组二 由化学平衡常数判断化学平衡移动的方向
3．已知可逆反应：M(g)＋N(g) P(g)＋Q(g) ΔH >0，请回答下列问题： (1)在某温度下，反应物的起始浓度分别为c (M)＝1 mol·L －1
，c (N)＝2.4 mol·L
－
1
；达到平衡后，M 的转化率为60%，此时N 的转化率为________；
(2)若反应温度升高，M 的转化率________(填“增大”、“减小”或“不变”)； (3)若反应温度不变，反应物的起始浓度分别为c (M)＝4 mol·L －1
，c (N)＝a mol·L
－1
；达到平衡后，c (P)＝2 mol·L －1
，a ＝________；
(4)若反应温度不变，反应物的起始浓度为c (M)＝c (N)＝b mol·L －1
，达到平衡后，M 的转化率为________。
答案 (1)25% (2)增大 (3)6 (4)41% 解析 (1)
M(g) ＋ N(g) P(g)＋ Q(g)
始态mol·L －1
1
2.4 0 0
变化量mol ·L －1
1×60%
1×60%
因此N 的转化率为1 mol·L －1
×60%2.4 mol·L
－1×100%＝25%。
(2)由于该反应的ΔH >0，即该反应为吸热反应，因此升高温度，平衡右移，M 的转化率增大。
(3)根据(1)可求出各平衡浓度：
c (M)＝0.4 mol·L －1 c (N)＝1.8 mol·L －1 c (P)＝0.6 mol·L －1 c (Q)＝0.6 mol·L －1
因此化学平衡常数K ＝c P ·c Q c M ·c N
＝
0.6×0.60.4×1.8＝1
2
由于温度不变，因此K 不变，达到平衡后
c (P)＝2 mol·L －1 c (Q)＝2 mol·L －1 c (M)＝2 mol·L －1 c (N)＝(a －2)mol·L －1 K ＝c P ·c Q c M ·c N ＝2×22×a －2＝12
解得a ＝6。
(4)设M 的转化率为x ，则达到平衡后各物质的平衡浓度分别为
c (M)＝b (1－x )mol·L －1 c (N)＝b (1－x )mol·L －1 c (P)＝bx mol·L －1 c (Q)＝bx mol·L －1 K ＝c P ·c Q c M ·c N ＝bx ·bx b 1－x ·b 1－x ＝12
解得x ≈41%。
4．在体积为1 L 的密闭容器中，进行如下化学反应：CO 2(g)＋H 2(g) CO(g)＋H 2O(g)，化学平衡常数K 与温度T 的关系如下表：
(1)升高温度，化学平衡向________(填“正反应”或“逆反应”)方向移动。 (2)能判断该反应达到化学平衡状态的依据是________。 A ．c (CO 2)＝c (CO) B ．K 不变
C ．容器中的压强不变
D ．v 正(H 2)＝v 正(CO 2)
E ．c (H 2)保持不变
(3)若某温度下，平衡浓度符合下列关系：c (CO 2)·c (H 2)＝c (CO)·c (H 2O)，此时的温度为__________；在此温度下，若该容器中含有1 mol CO 2、1.2 mol H 2、0.75 mol CO 、1.5 mol H 2O ，则此时反应所处的状态为____________(填“向正反应方向进行中”、“向逆反应方向进行中”或“平衡状态”)。 答案 (1)正反应 (2)E (3)850 ℃ 向正反应方向进行中
解析 (1)由表格数据可得，随着温度升高，平衡常数增大，说明化学平衡向正反应
方向移动；(2)A 项，达到平衡时c (CO 2)不一定等于c (CO)，反之相等时也不一定处于平衡状态；B 项，温度不变K 不变，不正确；C 项，此反应不论是否平衡，压强均不改变，故不正确；D 项，v 正(CO 2)与v 正(H 2)表示的反应方向一致，故不能判断是否达到平衡；E 项，达到平衡时，各种反应物、生成物的浓度保持不变。(3)由
c (CO 2)·c (H 2)＝c (CO)·c (H 2O)，则计算出K ＝1.0，即此时温度为850 ℃，此温度
下
c CO ·c H 2O c CO 2·c H 2＝0.75×1.5
1×1.2
＝0.94<1.0，故反应向正反应方向进行中。
借助平衡常数可以判断一个化 学反应是否达到化学平衡状态
对于可逆反应a A(g)＋b B(g) c C(g)＋d D(g)，在一定温度下的任意时刻，反应物与生成物浓度有如下关系：
c c C ·c
d D c a A ·c b B ＝Q c ，称为浓度商。
Q c ????
?
考点二 有关化学平衡的计算 【思路梳理】 1．分析三个量：即起始量、变化量、平衡量。 2．明确三个关系： (1)对于同一反应物，起始量－变化量＝平衡量。 (2)对于同一生成物，起始量＋变化量＝平衡量。 (3)各转化量之比等于各反应物的化学计量数之比。 3．计算方法：三段式法 化学平衡计算模式：对以下反应：m A(g)＋n B(g) p C(g)＋q D(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V L 。 m A(g) ＋ n B(g) p C(g)＋q D(g) 起始(mol) a b 0 0 变化(mol) mx nx px qx 平衡(mol) a －mx b －nx px qx 则有：(1)K ＝ px V p ·qx V q a －mx V m ·b －nx V n (2)c 平(A)＝ a －mx V (mol·L －1 )。 (3)α(A)平＝mx a ×100%，α(A)∶α(B)＝mx a ∶nx b ＝mb na 。 (4)φ(A)＝a －mx a ＋ b ＋p ＋q －m －n x ×100%。 (5) p 平p 始＝a ＋b ＋p ＋q －m －n x a ＋b 。 (6)ρ(混)＝a ·M A ＋b ·M B V (g·L －1 )。 (7)M ＝ a ·M A ＋ b ·M B a ＋b ＋p ＋q －m －n x (g·mol －1 )。 题组一 有关转化率、反应速率等的基本计算 1．在100 ℃时，把0.5 mol N 2O 4通入体积为5 L 的真空密闭容器中，立即出现红棕色。反应进行到2 s 时，NO 2的浓度为0.02 mol·L －1 。在60 s 时，体系已达平衡，此时容器内压强为开始时的1.6倍。下列说法正确的是 ( ) A ．前2 s 以N 2O 4的浓度变化表示的反应速率为0.01 mol·L －1 ·s －1 B ．在2 s 时体系内的压强为开始时的1.1倍 C ．在平衡时体系内含N 2O 4 0.25 mol D ．平衡时，N 2O 4的转化率为40% 答案 B 解析 N 2O 4和NO 2之间存在如下转化关系： N 2O 4(g) 2NO 2(g) 起始(mol) 0.5 0 反应(mol) 0.05 0.02×5 2s 时(mol) 0.5－0.05 0.02×5 v (N 2O 4)＝ 0.05 mol 2 s×5 L ＝0.005 mol·L －1·s －1 气体总的物质的量为 0．5 mol －0.05 mol ＋0.02 mol·L －1 ×5 L＝0.55 mol 2 s 时的压强与开始时压强之比为p 2s ∶p 始＝0.55∶0.5＝1.1∶1。 60 s 达到平衡时，设有x mol N 2O 4反应。则有 N 2O 4(g) 2NO 2(g) 起始(mol) 0.5 反应(mol) x 2x 平衡(mol) 0.5－x 2x 平衡时，气体总的物质的量为0.5 mol －x mol ＋2x mol ＝(0.5＋x )mol ，所以有0.5＋x mol 0.5 mol ＝1.6，解得x ＝0.3。 平衡体系中含0.2 mol N 2O 4，N 2O 4的转化率为0.3 mol 0.5 mol ×100 %＝60%。 2．某温度下，H 2(g)＋CO 2(g) H 2O(g)＋CO(g)的平衡常数K ＝9/4，该温度下在甲、乙、丙三个恒容密闭容器中，投入H 2(g)和CO 2(g)，其起始浓度如表所示： ( ) A ．平衡时，乙中CO 2的转化率大于60% B ．平衡时，甲中和丙中H 2的转化率均是60% C ．平衡时，丙中c (CO 2)是甲中的2倍，是0.012 mol·L －1 D ．反应开始时，丙中的反应速率最快，甲中的反应速率最慢 答案 C 解析 甲： H 2(g) ＋ CO 2(g) H 2O(g)＋CO(g) 起始量/mol·L －1 0.010 0.010 0 0 变化量/mol·L －1 x x x x 平衡量/mol·L －1 0.010－x 0.010－x x x K ＝x 2/(0.010－x )2＝9/4 解得x ＝0.006 0 mol·L －1 c (H 2)＝0.010－x ＝c (CO 2)＝0.004 0 mol·L －1 c (H 2O)＝c (CO)＝0.006 0 mol·L －1 α(H 2)＝0.006 0 mol·L －1 /0.010 mol·L －1 ×100%＝60%，又因乙组中H 2的起始浓度大于甲组的，故乙组中的反应相当于在甲组平衡的基础上再加入0.010 mol·L －1 的H 2，使平衡又继续正向移动，导致乙中CO 2的转化率大于60%，因此A 项正确；丙可看作是2个甲合并而成的，又因H 2(g)＋CO 2(g) H 2O(g)＋CO(g)是平衡不受压强影响的反应，故丙组达到平衡时，物质的转化率不变，仅各物质的浓度是甲组达到平衡时各物质浓度的2倍，所以B 项正确，C 项错误；由于甲、乙、丙组中，丙中各物质的浓度最大，甲中各物质的浓度最小，所以丙反应速率最快，甲反应速率最慢，故D 项正确。 题组二 综合应用 3．煤化工中常需研究不同温度下平衡常数、投料比及产率等问题。 已知CO(g)＋H 2O(g) H 2(g)＋CO 2(g)的平衡常数随温度的变化如下表： (1)上述反应的正反应是________反应(填“放热”或“吸热”)。 (2)某温度下，上述反应达到平衡后，保持容器体积不变升高温度，正反应速率________(填“增大”、“减小”或“不变”)，容器内混合气体的压强________(填“增大”、“减小”或“不变”)。 (3)830 ℃时，在恒容反应器中发生上述反应，按下表中的物质的量投入反应混合物，其中向正反应方向进行的有______(选填字母) (4)在830 mol H 2O(g)达到平衡时，CO 的转化率是__________。 答案 (1)放热 (2)增大 增大 (3)BC (4)60% 解析 (1)由表格可知，升温，化学平衡常数减小，故正反应为放热反应。 (2)升高温度，正、逆反应速率均增大；容器体积不变的情况下，升高温度，则容器内混合气体的压强增大。 (3)830 ℃时，化学平衡常数为1，即若n (CO 2)×n (H 2) CO(g)＋H 2O(g) H 2(g)＋CO 2(g) 起始浓度mol·L －1 2 3 转化浓度mol·L －1 x x x x 平衡浓度mol·L －1 2－x 3－x x x 平衡常数K ＝c H 2·c CO 2c CO ·c H 2O ＝x 22－x 3－x ＝1，解得x ＝1.2，则CO 的 转化率＝1.2 mol·L －1 2 mol·L ×100%＝60%。 4．在一固定容积的密闭容器中，保持一定温度，在一定条件下进行反应：A(g)＋2B(g) 3C(g)，已知加入1 mol A 和3 mol B 且达到平衡后生成了a mol C ，请填写下列空白： (1)平衡时C 在反应混合气体中的体积分数是______________________________ (用字母a 表示)。 (2)在相同实验条件下，若在同一容器中改为加入2 mol A 和6 mol B ，达到平衡后，C 的物质的量为______ mol(用字母a 表示)。此时C 在反应混合气体中的体积分数______(填“增大”、“减少”或“不变”)。 (3)在相同实验条件下，若在同一容器中改为加入2 mol A 和8 mol B ，若要求平衡后C 在反应混合气体中的体积分数不变，则还应加入C________ mol 。 (4)在同一容器中加入n mol A 和3n mol B ，达到平衡时C 的物质的量为m mol ，若改变实验条件，可以使C 的物质的量在m mol ～2m mol 之间变化，那么n 与m 的关系应是____________(用字母“m ”、“n ”表示)。 答案 (1)a /4 (2)2a 不变 (3)6 (4)n >2m /3 解析 (1) A(g) ＋ 2B(g) 3C(g) 起始物质的量 1 mol 3 mol 0 转化物质的量 a /3 mol 2a /3 mol a mol 平衡物质的量 (1－a /3) mol (3－2a /3) mol a mol 依题意得：C 在反应混合气体中的体积分数是 a 1－a 3＋3－2a 3 ＋a ＝a /4。 (2)C 的体积分数不变，物质的量是原来的2倍。 (3)只需满足将C 转化为A 和B 后满足n (A)∶n (B)＝1∶3即可。 (4)若C 的物质的量为m mol 时，求得：n >m /3；若C 的物质的量为2m mol 时，求 得：n >2m /3；综合两种情况，n 与m 的关系应是n >2m /3。 考点三 化学反应进行的方向 1．自发过程 (1)含义 在一定条件下，不需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，体系有从有序转变为无序的倾向性(无序体系更加稳定)。 2．自发反应 在一定条件下无需外界帮助就能自发进行的反应称为自发反应。 3．判断化学反应方向的依据 (1)焓变与反应方向 研究表明，对于化学反应而言，绝大多数放热反应都能自发进行，且反应放出的热量越多，体系能量降低得也越多，反应越完全。可见，反应的焓变是制约化学反应能否自发进行的因素之一。 (2)熵变与反应方向 ①研究表明，除了热效应外，决定化学反应能否自发进行的另一个因素是体系的混 乱度。大多数自发反应有趋向于体系混乱度增大的倾向。 ②熵和熵变的含义 a．熵的含义 熵是衡量一个体系混乱度的物理量。用符号S表示。 同一条件下，不同物质有不同的熵值，同一物质在不同状态下熵值也不同，一般规律是S(g)>S(l)>S(s)。 b．熵变的含义 熵变是反应前后体系熵的变化，用ΔS表示，化学反应的ΔS越大，越有利于反应自发进行。 (3)综合判断反应方向的依据 ①ΔH－TΔS<0，反应能自发进行。 ②ΔH－TΔS＝0，反应达到平衡状态。 ③ΔH－TΔS>0，反应不能自发进行。 深度思考 能自发进行的反应一定能实际发生吗？ 答案不一定，化学反应方向的判据指出的仅仅是在一定条件下化学反应自发进行的趋势，并不能说明在该条件下反应一定能实际发生，还要考虑化学反应的快慢问题。 题组一焓变与自发反应 1．实验证明，多数能自发进行的反应都是放热反应。对此说法的理解正确的是( ) A．所有的放热反应都是自发进行的 B．所有的自发反应都是放热的 C．焓变是影响反应是否具有自发性的一种重要因素 D．焓变是决定反应是否具有自发性的唯一判据 答案 C 题组二熵变与自发反应 2．下列过程属于熵增加的是( ) A．一定条件下，水由气态变成液态 B．高温高压条件下使石墨转变成金刚石 C．4NO2(g)＋O2(g)===2N2O5 (g) D．散落的火柴的无序排列 答案 D 3．下列反应中，熵显著增加的反应是( ) A．CO(g)＋2H2(g)===CH3OH(g) B．CaCO3＋2HCl===CaCl2＋H2O＋CO2↑ C．C(s)＋O2(g)===CO2(g) D．2Hg(l)＋O2(g)===2HgO(s) 答案 B 解析反应中若生成气体或气体的量增加，都会使混乱度增加，熵增加。 4．碳铵[(NH4)2CO3]在室温下就能自发的分解产生氨气，对其说法中正确的是( ) A．碳铵分解是因为生成易挥发的气体，使体系的熵增大 B．碳铵分解是因为外界给予了能量 C．碳铵分解是吸热反应，根据能量判断能自发分解 D．碳酸盐都不稳定，都能自发分解 答案 A 题组三复合判据的应用 5．下列组合中在任何温度下反应均能自发进行的是( ) A．ΔH>0，ΔS>0 B．ΔH<0，ΔS<0 C．ΔH>0，ΔS<0 D．ΔH<0，ΔS>0 答案 D 6．试判断用于汽车净化的一个反应2NO(g)＋2CO(g)===N2(g)＋2CO2(g)在298 K、100 kPa 下能否自发进行？ 已知：在298 K、100 kPa下该反应的ΔH＝－113.0 kJ·mol－1，ΔS＝－145.3 J·mol－1·K－1。 答案可以自发进行。 解析ΔH－TΔS＝－113.0 kJ·mol－1－298 K×(－145.3 J·mol－1·K－1)×10－3≈－69.7 kJ·mol－1<0，可以自发进行。 7．灰锡结构松散，不能用于制造器皿，而白锡结构坚固，可以制造器皿，现把白锡制 成的器皿放在0 ℃，100 kPa 的室内存放，它会不会变成灰锡而不能再继续使用？ 已知：在0 ℃、100 kPa 条件下白锡转化为灰锡的反应焓变和熵变分别为ΔH ＝－2 180.9 J·mol －1 ，ΔS ＝－6.61 J·mol －1 ·K －1 。 答案 会自发变成灰锡，不能再继续使用。 解析 ΔH －T ΔS ＝－2 180.9 J·mol －1 ×10－3 －298 K×(－6.61 J·mol －1 ·K － 1 )×10－3≈－0.21 kJ·mol －1 <0，自发进行。 焓判据和熵判据能作为反应自发进行的一般判据，而由焓判据和熵判据组成的复合判据才是反应是否自发进行的根本判据：反应是否自发与温度有关，一般低温时焓变影响为主；高温时熵变影响为主。根据ΔH －T ΔS 可准确判断反应进行的方向。 1．(2008·山东理综，14)高温下，某反应达平衡，平衡常数K ＝c CO ·c H 2O c CO 2·c H 2。 恒容时，温度升高，H 2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，H 2浓度一定减小 C ．升高温度，逆反应速率减小 D ．该反应的化学方程式为CO ＋H 2O 催化剂 高温CO 2＋H 2 答案 A 解析 由平衡常数K ＝ c CO ·c H 2O c CO 2·c H 2。温度升高时H 2浓度减小，说明在恒容时 平衡正向移动，ΔH >0，A 正确；恒容时反应CO 2(g)＋H 2(g) CO(g)＋H 2O(g)，在增大压强时H 2的浓度不变，升高温度，v 正和v 逆都增大。 2．(2009·安徽理综，11)汽车尾气净化中的一个反应如下： NO(g)＋CO(g) 1 2N 2(g)＋CO 2(g) ΔH ＝－373.4 kJ·mol －1 在恒容的密闭容器中，反应达到平衡后，改变某一条件，下列示意图正确的是( ) 答案 C 解析对于放热反应，升高温度，平衡向逆反应方向移动，K值减小，CO转化率降低，A、B错误；温度不变，K值不变，C正确；增加N2的量，平衡向逆反应方向移动，NO转化率降低，D错误。 3．[2012·福建理综，23(5)]在恒容绝热(不与外界交换能量)条件下进行2A(g)＋B(g) 2C(g)＋D(s)反应，按下表数据投料，反应达到平衡状态，测得体系压强升高。简述该反应的平衡常数与温度的变化关系：_______________________________。 答案 解析表中数据D为0，按表中数据投料，起始至平衡阶段，反应一定向正反应方向进行。又该反应的正反应是一个气体分子数减小的反应，反应达到平衡状态，体系压强升高，说明正反应一定是一个放热反应，升高温度，平衡向左移动，即化学平衡常数随温度升高而减小。 4．(2011·福建理综，12)25 ℃时，在含有Pb2＋、Sn2＋的某溶 液 中，加入过量金属锡(Sn)，发生反应：Sn(s)＋Pb2＋(aq) Sn2＋(aq)＋Pb(s)，体系中c(Pb2＋)和c(Sn2＋)变化关系如图 所 示。下列判断正确的是( ) A．往平衡体系中加入金属铅后，c(Pb2＋)增大 B．往平衡体系中加入少量Sn(NO3)2固体后，c(Pb2＋)变小 C．升高温度，平衡体系中c(Pb2＋)增大，说明该反应ΔH>0 D．25 ℃时，该反应的平衡常数K＝2.2 解析 体系中有过量的锡且金属活动性：Sn>Pb ，向平衡体系中加入铅后，c (Pb 2＋ )不变，A 错误；加入少量Sn(NO 3)2固体，c (Sn 2＋ )增大，平衡逆向移动，c (Pb 2＋ )增大，B 错误；升温使c (Pb 2＋ )增大，说明平衡逆向移动，ΔH <0，正反应为放热反应，C 错误；由化学方程式和图中数据得平衡常数K ＝c Sn 2＋c Pb 2＋＝0.22 mol·L －1 0.10 mol·L －1＝2.2， D 正确。 5．(2011·海南，15)氯气在298 K 、100 kPa 时，在1 L 水中可溶解0.09 mol ，实验测得 溶于水的Cl 2约有三分之一与水反应。请回答下列问题： (1)该反应的离子方程式为________； (2)估算该反应的平衡常数________(列式计算)； (3)在上述平衡体系中加入少量NaOH 固体，平衡将向________移动； (4)如果增大氯气的压强，氯气在水中的溶解度将________(填“增大”、“减小”或 “不变”)，平衡将向________移动。 答案 (1)Cl 2＋H 2O H ＋ ＋Cl － ＋HClO (2)K ＝ c HCl ·c HClO c Cl 2＝0.03×0.03 0.06 ＝0.015 (3)正反应方向 (4)增大 正反应方向 解析 Cl 2溶于水时与水反应，生成HClO 和HCl ，反应的离子方程式为Cl 2＋H 2O H ＋ ＋Cl － ＋HClO 。 (2)按1 L 水中溶解0.09 mol Cl 2进行计算，有0.09 mol×1 3 ＝0.03 mol Cl 2参加反 应： Cl 2＋H 2O HCl ＋HClO 开始(mol) 0.09 0 0 转化(mol) 0.03 0.03 0.03 平衡(mol) 0.06 0.03 0.03 则平衡常数K ＝ c HCl ·c HClO c Cl 2＝0.03×0.03 0.06 ＝0.015 (3)加入少量NaOH 固体，OH － 与H ＋ 反应生成H 2O ，OH － 与HClO 反应生成ClO － 和H 2O ，生成物的浓度减小，平衡向正反应方向移动。 (4)增大Cl 2的压强，Cl 2在水中的溶解度增大，溶液中c (Cl 2)增大，平衡向正反应方 6．[2012·海南，15(1)(2)(4)]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： (1)该反应的平衡常数表达式K ＝__________，ΔH ______0(填“<”、“>”或“＝”)； (2)830 ℃时，向一个5 L 的密闭容器中充入0.20 mol 的A 和0.80 mol 的B ，如反应初始6 s 内A 的平均反应速率v (A)＝0.003 mol·L －1 ·s －1 。则6 s 时c (A)＝________ mol·L －1 ，C 的物质的量为________mol ；若反应经一段时间后，达到平衡时A 的转化率为________，如果这时向该密闭容器中再充入1 mol 氩气，平衡时A 的转化率为__________； (4)1 200 ℃时反应C(g)＋D(g) A(g)＋B(g)的平衡常数的值为__________。 答案 (1) c C ·c D c A ·c B < (2)0.022 0.09 80% 80% (4)2.5 解析 (1)根据反应A(g)＋B(g) C(g )＋D(g)，可写出平衡常数K ＝ c C ·c D c A ·c B ，随着温度升高，K 值减小，即升温平衡逆向移动，正反应为放热 反应，ΔH <0。 (2)6 s 内消耗的A 为0.003 mol·L －1 ·s －1 ×6 s×5 L＝0.09 mol ，则此时A 的物质的量浓度为0.20 mol －0.09 mol 5 L ＝0.022 mol·L －1 ；生成C 的物质的量与消耗A 的物质的量相等，均为0.09 mol 。设平衡时参加反应的A 为x mol ，则平衡时A 、B 、C 、D 的物质的量分别为(0.20－x )mol 、(0.80－x )mol 、x mol 、x mol ，根据平衡常数的表达式和此时K ＝1.0求得x ＝0.16，即平衡时A 的转化率为80%；向该平衡体系中充入氩气等稀有气体，对该平衡无影响，即平衡时A 的转化率依然为80%。 7．[2010·课标全国卷，26(4)]将0.23 mol SO 2和0.11 mol 氧气放入容积为1 L 的密闭容器中，发生反应2SO 2＋O 2 2SO 3，在一定温度下，反应达到平衡，得到0.12 mol SO 3，则反应的平衡常数K ＝______________。若温度不变，再加入0.50 mol 氧气后重新达到平衡，则SO 2的平衡浓度__________(填“增大”“不变”或“减小”)，氧气的转化率________(填“升高”“不变”或“降低”)，SO 3的体积分数 ________(填“增大”“不变”或“减小”)。 答案 23.8 L·mol －1 减小 降低 减小 解析 2SO 2(g)＋O 2(g) 2SO 3(g) ΔH <0 初始浓度/mol·L －1 0.23 0.11 0 变化浓度/mol·L －1 0.12 0.06 0.12 平衡浓度/mol·L －1 0.11 0.05 0.12 据此可计算出该温度下的化学平衡常数： K ＝0.12 mol·L －1 2 0.11 mol·L －12×0.05 mol·L －1≈23.8 L·mol －1；保持温度不变，向容器中再加入一定量的氧气后，氧气的浓度增大，转化率降低，化学平衡向正反应方向移动，故二氧化 硫的转化率增大，其平衡浓度减小，所得混合气体中三氧化硫的体积分数减小。因为三氧化硫增大的浓度最大值为0.11 mol·L －1 ，而氧气增大的浓度远大于该值，故三氧化硫的体积分数减小了。 8．[2010·山东理综，28(2)节选]一定温度下，向1 L 密闭容器中加入1 mol HI(g)，发生反应2HI H 2＋I 2，H 2物质的量随时间的变化如右图所示。 该温度下，H 2(g)＋I 2(g) 2HI(g)的平衡常数K ＝________。 相同温度下，若开始加入HI(g)的物质的量是原来的2倍，则 ________是原来的2倍。 a ．平衡常数 b ．HI 的平衡浓度 c ．达到平衡的时间 d ．平衡时H 2的体积分数 答案 64 b 解析 2HI(g) H 2(g) ＋ I 2(g) 初始： 1 mol·L －1 平衡： 0.8 mol·L －1 0.1 mol·L －1 0.1 mol·L －1 该反应的平衡常数 K 1＝c H 2·c I 2c 2HI ＝0.1 mol·L －1×0.1 mol·L －1 0.8 mol·L －12 ＝164 相同温度下，H 2(g)＋I 2(g) 2HI(g)的平衡常数K ＝1 K 1 ＝64。 9．[2011·浙江理综，27(1)②③]某研究小组在实验室探究氨基甲酸铵(NH 2COONH 4)分解反应平衡常数的测定。 将一定量纯净的氨基甲酸铵固体置于特制的密闭真空容器中(假设容器体积不变，固 体试样体积忽略不计)，在恒定温度下使其达到分解平衡：NH 2COONH 4(s) 2NH 3(g)＋CO 2(g) 实验测得不同温度下的平衡数据列于下表： 。 ③取一定量的氨基甲酸铵固体放在一个带活塞的密闭真空容器中，在25.0 ℃下达到分解平衡。若在恒温下压缩容器体积，氨基甲酸铵固体的质量将________(填“增加”、“减少”或“不变”)。 答案 ②K ＝c 2(NH 3)·c (CO 2)＝? ????23c 2·? ????13c ＝427 ×(4.8×10－3 mol·L －1)3≈1.6×10 －8 (mol·L －1)3 ③增加 解析 ②根据K ＝c 2 (NH 3)·c (CO 2) ＝? ????2×4.8×10－3 mol·L －132·? ?? ??4.8×10－3 mol·L －1 3 ≈1.6×10－8 (mol·L －1)3 。 ③由NH 2COONH 4(s) 2NH 3(g)＋CO 2(g)正反应气体分子数增加，增大压强平衡向逆反应方向移动。 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)＋CO 2(g) 2CO(g)不能自发进行，则该反应的ΔH >0 D ．反应2Mg(s)＋CO 2(g)===C(s)＋2MgO(s)能自发进行，则该反应的ΔH >0 答案 C 解析 反应的自发性是由熵变和焓变共同决定的。若ΔH <0，ΔS >0，则一定自发，若ΔH >0，ΔS <0，则一定不能自发，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，则一定自发，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。 2．反应Fe(s)＋CO 2(g) FeO(s)＋CO(g)，700 ℃时平衡常数为1.47,900 ℃时平衡常数为2.15。下列说法正确的是 ( ) A ．升高温度该反应的正反应速率增大，逆反应速率减小 B ．该反应的化学平衡常数表达式为K ＝c FeO ·c CO c Fe ·c CO 2 C ．该反应的正反应是吸热反应 D ．增大CO 2浓度，平衡常数增大 答案 C 解析 A 项，升温，正、逆反应速率均增大，不正确；B 项，该化学平衡常数表达式为 c CO c CO 2；C 项，升温，平衡常数增大，表明平衡向正反应方向移动，即正反应为 吸热反应，故正确；D 项，增大反应物浓度，平衡常数不变，故不正确。 3．加热N 2O 5，依次发生的分解反应为①N 2O 5(g) N 2O 3(g)＋O 2(g)，②N 2O 3(g) N 2O(g)＋O 2(g)。在容积为2 L 的密闭容器中充入8 mol N 2O 5，加热到t ℃，达到平衡状态后O 2为9 mol ，N 2O 3为3.4 mol ，则t ℃时反应①的平衡常数为 ( ) A ．10.7 B ．8.5 C ．9.6 D ．10.2 答案 B 解析 N 2O 5 N 2O 3＋O 2 起始/mol 8 0 0 平衡/mol 8－x x x N 2O 3 N 2O ＋ O 2 起始/mol x 0 0 平衡/mol x －y y y ???? ? x ＋y ＝9x －y ＝3.4 ，则??? ?? x ＝6.2y ＝2.8 所以K (①)＝ c O 2·c N 2O 3c N 2O 5＝92×3.4 21.8 2 ＝8.5，B 正确。 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： ( ) A ．上述生成Ni(CO)4的反应为放热反应 B ．25 ℃时反应Ni(CO)4(g) Ni(s)＋4CO(g)的平衡常数为2×10－5 C ．在80 ℃时，测得某时刻Ni(CO)4、CO 的浓度均为0.5 mol·L －1 ，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 ·L －1 答案 C 解析 温度升高，平衡常数减小，说明平衡向逆反应方向移动，正反应为放热反应，A 正确；Ni(CO)4(g) Ni(s)＋4CO(g)为题给反应的逆反应，两个反应的平衡常数互为倒数关系，B 正确；C 项中该时刻Q c ＝ c [Ni CO 4 ] c 4CO ＝8>K ，反应逆向进行，v 逆> v 正，C 错误；D 项中CO 的平衡浓度为1 mol·L －1 ，由K ＝2可计算出Ni(CO)4的平衡 浓度为2 mol·L －1 。 5．已知可逆反应X(g)＋2Y(g) Z(g) ΔH <0，一定温度下， 在体积为2 L 的密闭容器中加入4 mol Y 和一定量的X 后， X 的浓度随时间的变化情况如图所示，则下列说法正确的 是 ( ) A ．a 点正反应速率大于逆反应速率 B ．增大X 的浓度，X 的转化率增大 C ．容器中压强恒定时，不能说明反应已达平衡状态 D ．保持温度和密闭容器的容积不变，再充入1 mol X 和2 mol Y ，再次达到平衡时 n (Z)/n (X)的值会变小 答案 A 解析 由图像可知，a 点尚未达到平衡状态，此时正反应速率大于逆反应速率，A 项正确；增大X 的浓度，平衡正向移动，但根据平衡移动原理可知X 的转化率减小，B 项错误；该反应为反应前后气体分子数不相等的反应，由压强不变可判断反应已达到平衡，C 项错误；由题意，起始加入4 mol Y ，由图像可知起始时加入2 mol X ，达到平衡后，再充入1 mol X 和2 m ol Y 所达到的平衡相当于在原平衡的基础上增大压强，平衡正向移动，所以n (Z)/n (X)的值会变大，D 项错误。 6．一定温度下，在容积为2 L 的密闭容器中发生反应CO(g)＋H 2O(g) CO 2(g)＋H 2(g)，部分数据见下表(表中t 2>t 1)。 下列说法正确的是 ( ) A ．反应在t 1 min 内的反应速率为v (H 2)＝0.40t 1 mol·L －1·min －1 B ．平衡时CO 的转化率为66.67% C ．该温度下反应的平衡常数为1 D ．其他条件不变，若起始时n (CO)＝0.60 mol ，n (H 2O)＝1.20 mol ，则平衡时n (CO 2)＝0.20 mol 答案 C 解析 根据化学方程式可知在t 1 min 内生成0.40 mol H 2，因此在t 1 min 内的反应速率为v (H 2)＝0.40 mol 2 L×t 1 min ＝0.20t 1 mol·L －1·min －1，故A 错误；根据化学方程式可 知t 1、t 2时刻均有n (CO)＝0.80 mol ，n (H 2O)＝0.20 mol ，n (CO 2)＝n (H 2)＝0.40 mol ，故表格中t 1、t 2时的数据均为平衡时的物质的量。据此可求出CO 的平衡转化率为0.40 mol/1.2 mo l×100%＝33.33%，故B 错误；由于该反应是一个气体体积不变的反应，将平衡时的物质的量代入平衡常数表达式，可计算出反应的平衡常数为1，C 正确；根据平衡常数值可计算出D 选项中平衡时n (CO 2)＝0.40 mol ，故D 错误。 7．用CO 合成甲醇(CH 3OH)的化学方程式为CO(g)＋ 2H 2(g) CH 3OH(g) ΔH <0，按 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右图所示。下列说法正确的 是 ( ) A ．温度：T 1>T 2>T 3 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) 解析 A 项，因为ΔH <0，温度越高，CO 的转化率越小，所以T 3>T 2>T 1，错误；B 项，由于T 3>T 1，所以v (c)>v (a)，由于p (b)>p (d)，所以v (b)>v (d)，错误；C 项，平衡常数只受温度影响，由于ΔH <0，温度越高，平衡常数越小，正确；D 项，升温，平衡左移，M 减小，M (a)>M (c)，加压，平衡右移，M 增大，M (b)>M (d)，错误。 8．已知：3A(g)＋B(g) 催化剂 △2C(g)，在不同温度和压强时A 的转化率如表所示。由此可知，下列图像正确的是 ( ) 第四节化学反应进行的方向 教学目标 1、知识与技能： （1）理解化学反应方向判断的焓判据及熵判据； （2）能用焓变和熵变说明化学反应的方向。 2、过程与方法： 通过学生已有知识及日常生活中的见闻，使学生构建化学反应方向的判据。学会运用比较、归纳、概括等方法对信息进行加工，构建新知识。 3、情感态度与价值观： 通过本节内容的学习，使学生体会事物的发展、变化常常受多种因素的制约，要全面分析问题。教学的重点和难点 焓减和熵增与化学反应方向的关系 教学方法 1、应用讨论交流的方法调动学生的积极性，充分发挥学生的想象力； 2、启发学生学会归纳、概括，对信息进行加工，得出结论； 3、注重从学生已有知识及日常生活的经验上构建新知识。 -10℃的液态水会自动结冰成为固态，就是熵减的过程（但它是放热的）； 2Al（s）+ Fe 2O 3 （s）= Al 2 O 3 （s）+ 2Fe（s）△S = -39.35J·mol-1·K-1。 因此，反应熵变是与反应能否自发进行有关的又一个因素，但也不是唯一因素。 [板书]三、焓变与熵变对反应方向的共同影响。 [讲述]在一定条件下，一个化学反应能否自发进行，既与反应焓变有关，又与反应熵变有关。研究表明，在恒温、恒压下，判断化学反应自发性的判据是： [板书]体系自由能变化（△G、单位：KJ/mol）：△G = △H - T△S [指出] 体系自由能变化综合考虑了焓变和熵变对体系的影响。 [板书] △H - T△S < 0 反应能自发进行； △H - T△S = 0 反应达到平衡状态； △H - T△S > 0 反应不能自发进行。 [展示] [举例]对反应CaCO 3（s）= CaO（s）+ CO 2 （g） △H = + 178.2 KJ·mol-1△S = +169.6 J·mol-1·K-1 室温下，△G =△H-T△S =178.2KJ·mol-1–298K×169.6×10-3KJ·mol-1·K-1 = 128 KJ·mol-1>0 因此，室温下反应不能自发进行； 如要使反应自发进行，则应使△H - T△S < 0， 则T>△H/△S=178.2 KJ·mol-1/0.1696 KJ·mol-1·K-1 = 1051K。 [知识应用]本节课一开始提出处理汽车尾气的反应： 2NO（g） + 2CO（g） = N 2（g） + 2CO 2 （g）， 已知，298K、101KPa下，该反应△H = - 113.0 KJ·mol-1，△S = -143.5 J·mol-1·K-1 则△G =△H-T△S = - 69.68 KJ·mol-1 < 0 因此，室温下反应能自发进行。 [指出]但该反应速率极慢，需要使用催化剂来加速反应。 [总结]能量判据和熵判据的应用： 1、由能量判据知∶放热过程（△H﹤0）常常是容易自发进行； 2、由熵判据知∶许多熵增加（△S﹥0）的过程是自发的； 3、很多情况下，简单地只用其中一个判据去判断同一个反应，可能会出现相反的判断结 考点41 化学反应进行的方向 1．自发过程 （1）含义 在一定条件下，不需要借助外力就可以自动进行的过程。 （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)。 2．化学反应方向的判据 （1）焓判据 放热反应过程中体系能量降低，ΔH<0，具有自发进行的倾向。 但有些吸热反应也可以自发进行，故只用焓变判断反应进行的方向有一定的局限性。 （2）熵判据 ①熵：衡量体系混乱程度的物理量，符号为S，单位为J·mol?1·K?1。 ②熵的大小：同种物质，三种聚集状态下，熵值由大到小的顺序为S(g)>S(l)>S(s)。 ③熵判据：体系的混乱度增加，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 只用熵变来判断反应进行的方向也不全面。 （3）复合判据——自由能变化判据 在温度、压强一定的条件下，化学反应进行的方向是反应的焓变和熵变共同影响的结果，因此，把焓变和熵变判据结合起来组成的复合判据即自由能变化ΔG，更适合于所有过程的判断。ΔG=ΔH?TΔS（T 为开尔文温度），ΔG的正、负决定着反应的自发与否。 ①ΔH－TΔS<0，反应能自发进行。 ②ΔH－TΔS＝0，反应达到平衡状态。 ③ΔH－TΔS>0，反应不能自发进行。 考向化学反应方向的判定 典例1下列过程一定不能自发进行的是 A．2N2O5(g)===4NO2(g)＋O2(g)ΔH＞0 B．2H2(g)＋O2(g)===2H2O(l)ΔH＜0 C．(NH4)2CO3(s)===NH4HCO3(s)＋NH3(g)ΔH＞0 D．2CO(g)===2C(s)＋O2(g)ΔH＞0 【解析】A.ΔH＞0，ΔS＞0，在较高温度下可满足ΔH－T·ΔS＜0，即在较高温度下反应能自发进行，故A不选；B.ΔH＜0，ΔS＜0，温度较低时即可满足ΔH－T·ΔS＜0，能自发进行，故B不选；C.ΔH＞0，ΔS＞0，在较高温度下可满足ΔH－T·ΔS＜0，即在较高温度下反应能自发进行，故C不选；D.ΔH＞0，ΔS＜0，一般情况下ΔG＝ΔH－T·ΔS＞0，不能自发进行，故选D。 【答案】D 1．已知反应2CO(g)2C(s)+O2(g)的ΔH为正值，ΔS为负值，设ΔH和ΔS不随温度的改变而改变。则下列说法中，正确的是 A．低温下是自发变化 B．高温下是自发变化 C．低温下是非自发变化，高温下是自发变化 D．任何温度下是非自发变化 焓变、熵变和温度对化学反应方向的影响 等效平衡原理及练习 一、等效平衡概念 等效平衡是指在一定条件（恒温恒容或恒温恒压）下，只是起始加入情况不同的同一可逆反应达平衡后，任何相同组分的体积分数或物质的量分数均相等的平衡。 在等效平衡中，有一类特殊的平衡，不仅任何相同组分X的含量（体积分数、物质的量分数）均相同，而且相同组分的物质的量均相同，这类等效平衡又称为同一平衡。同一平衡是等效平衡的特例。 如，常温常压下，可逆反应： 2SO2 + O2 2SO2 ①2mol 1mol 0mol ②0mol 0mol 2mol ③0.5mol 0.25mol 1.5mol ①从正反应开始，②从逆反应开始，③从正逆反应同时开始，由于①、②、③三种情况如果按方程式的计量关系折算成同一方向的反应物，对应各组分的物质的量均相等(如将②、③折算为①)，因此三者为等效平衡 二、等效平衡规律 判断是否建立等效平衡，根据不同的特点和外部条件，有以下几种情况： ①在恒温、恒容条件下，对于反应前后气体分子数改变的可逆反应，改变起始时加入物质的物质的量，通过化学计量数计算，把投料量换算成与原投料量同一则物质的物质的量，若保持其数值相等，则两平衡等效。此时，各组分的浓度、反应速率等分别与原平衡相同，亦称为同一平衡。 ②在恒温、恒容条件下，对于反应前后气体分子数不变的可逆反应，改变起始时加入物质的物质的量，通过化学计量数计算，把投料量换算成与原投料量同一则物质的物质的量，只要物质的量的比值与原平衡相同则两平衡等效。此时，各配料量不同，只导致其各组分的浓度反应速率等分别不同于原平衡，而各组分的百分含量相同。 ③在恒温、恒压下，不论反应前后气体分子数是否发生改变，改变起始时加入物质的物质的量，根据化学方程式的化学计量数换算 第二章第一节化学反应的方向 知识与技能： 1.了解焓变、熵变与反应方向的关系； 2.能通过△H-T△S及给定的△S数据定量判断反应的方向 过程与方法： 分别通过分析反应焓变与反应熵变与反应的方向，从而进一步了解影响因素以及各因素间的相互关联。 情感态度与价值观： 在分析问题中能够体会到研究的乐趣，学会如何看待事物的多面性，并最终了解热力学理论研究的重要意义。 教学重难点：理解焓变与熵变对反应方向的共同影响，根据定量关系△H-T△S及给定数据判断反应方向。 课型：新课及练习讲评课 课时安排：1课时新课2课时练习讲评 教学过程： 【导入】为了减轻汽车尾气造成的大气污染，人们提出通过2NO(g)+2CO(g)=N2(g)+2CO2(g)来处理，这一方案是否可行，反应物之间是否可以发生反应？你的依据是什么？【板书】第一节化学反应的方向 自发反应： 【教师】大家预习P35—P39，看看反应的自发性与哪些因素有关？ 【学生】预习P35—P39（10分钟） 【教师】科学家根据自然界中能量有由高到低的自发性和混乱的程度有由有序到无序的规律来研究化学反应…… 【板书】一、反应焓变与反应方向 反应焓变是反应能否自发进行的一个因素，但不是唯一因素。 一般的讲，放热反应容易自发进行。 【讲解】阅读P36并思考：NH4NO3(s) 、NaOH(s)、NaC1(s)和蔗糖都能溶于水，它们的溶解过程与焓变有关吗？是什么因素决定它们的溶解能自发进行？固体溶解过程中 的共同特点是： 【板书】二、反应熵变与反应方向 1.熵：描述体系混乱度的物理量 2.符号：S 单位：J?mol-1?K-1 3.大小判据： （1）物质的混乱度：体系混乱度越大，熵值越大； （2）同一条件：不同物质的熵值不同； （3）物质的存在状态：S(g) > S(l) > S(s)。 等效平衡问题的基本模型 等效平衡问题是高中化学中《化学平衡》这一章的一个难点，也是各级各类考试的重点和热 点。学生如何正确理解并运用相关知识进行解题是非常必要的。经过对大量试题的对比分析， 笔者认为可以归纳为以下三种情形： 完全等效平衡，这类等效平衡问题的特征是在同T、 P、 V 的条件下，同一化学反应经过不 同的反应过程最后建立的平衡相同。解决这类问题的方法就是构建相同的起始条件。下面看例题一： 【例题一】：温度一定，在一个容器体积恒定密闭容器内，发生合成氨反应：N2＋3H2 2NH3。若充入 1molN2 和 3molH2 ，反应达到平衡时NH3 的体积百分含量为W% 。若改变开始时投 入原料的量，加入amolN2，bmolH2 ，cmolNH3 ，反应达到平衡时，NH3 的体积百分含量仍 为 W% ，则： ①若 a=b=0， c= ②若 a=0.75， b= ， c= ③若温度、压强恒定，则a、 b、 c 之间必须满足的关系是 分析：通过阅读题目，可以知道建立平衡后两次平衡之间满足同 T、 P、 V ，所以可以断定是完全 等效平衡，故可以通过构建相同的起始条件来完成。 N2 ＋ 3H2 2NH3 起始条件Ⅰ：1mol 3mol 0 起始条件Ⅱ：amol bmol cmol （可以把 cmolNH3全部转化为 N2， H2） 转化： 0.5cmol 1.5cmol cmol 构建条件：（ a+0.5c）mol （ b+1.5c） mol 0 要使起始条件Ⅰ和起始条件Ⅱ建立的平衡一样，那么必须是起始条件Ⅰ和构建条件完全相 同。则有：（ a+0.5c） mol = 1mol （ b+1.5c） mol = 3mol 其实这两个等式就是③的答案，①②的答案就是代入数值计算即可。 不完全等效平衡，这类等效平衡问题的特征是在同T、P 不同 V 的条件下，同一化学反应经过不同的反应过程最后建立的平衡中各成分的含量相同。解决这类问题的方法就是构建相似 的起始条件，各量间对应成比例。下面看例题二： 【例题二】：恒温恒压下，在一个可变容积的容器中发生中下反应： A （ g）+B(g) = C(g)（1）若开始时放入1molA 和 1molB ，到达平衡后，生成 a molC，这时 A 的物质的量为 mol 。 （2）若开始时放入3molA 和 3molB ，到达平衡后，生成 C 的物质的量为mol 。 （3）若开始时放入xmolA 、2molB 和 1molC ，到达平衡后， A 和 C 的物质的量分别是y mol 和 3a mol ，则 x=， y= ，平衡时， B 的物质的量（选填一个编号） 甲：大于 2mol 乙：等于 2mol 丙：小于 2mol 丁：可能大于，等或小于2mol 作出判断的理由是。 （4）若在（ 3）的平衡混合物中再加入3molC ，待到达平衡后， C 的物质的量分数是。分析：通过阅读题目，可以知道建立平衡后两次平衡之间满足同T、P 不同 V ，所以可以断定是不完全等效平衡，故可以通过构建相似的起始条件各量间对应成比例来完成。解答过程如下： A （ g） + B(g) = C(g) （1）起始条件Ⅰ：1mol 1mol 0 平衡Ⅰ：（ 1-a ） mol （ 1-a ） mol amol （2）起始条件Ⅱ：3mol 3mol 0 平衡Ⅱ： 3（ 1-a） mol 3 （ 1-a ） mol 3amol （各量间对应成比例） 化学反应的方向 第1节化学反应的方向学习目标 1．理解熵及熵变的意义 2．能用焓变和熵变说明化学反应进行的方向。知识梳理 1．焓变 ?______(是，不是)决定反应能否自发进行的唯一因素。 2．熵，符号为____，单位______，是描述_____________的物理量，熵值越大，___________。在同一条件下，不同的物质熵值______，同一物质 S(g)___S(l) ____ S(s) (＜,＞,＝)。 3．熵变为 ___________________________，用符号_______表示。产生气体的反应，气体的物质的量增大的反应，为熵值______(增大，减小，不变)的反应，熵变为______(正，负)值。 4．在___________一定的条件下，化学反应的方向是____________共同影响的结果，反应方向的判据为_______________。当其值：大于零时，反应________________ 小于零时，反应_______________ 等于零时，反应________________ 即在__________一定的条件下，反应_____(放热，吸热)和熵 ______(增大，减小，不变)都有利于反应自发进行。 5．恒压下温度对反应自发性的影响种类ΔH ΔS ΔH―TΔS 反应的自发性例 1 ― + 2H2O2(g)→2H2O(g)+O2(g) 2 + ― 2CO(g)→2C(s)+O2(g) 3 + + 在低温在高温CaCO3(s)→CaO(s)+CO2(g) 4 ― ― 在低温在高温HCl(g)+NH3(g)→NH4Cl(s) 当ΔH，ΔS符号相同时，反应方向与温度T______(有关，无关) 当ΔH，ΔS符号相反时，反应方向与温度T______(有关，无关) 学习导航 1．方法导引（1）通过计算或分析能确定ΔH ?CTΔS的符号，进而确定反应自发进行的方向是本节的重点。（2）熵是体系微观粒子混乱程度的量度。体系混乱度越大，其熵值越大。一般情况下气态物质的熵大于液态物质的熵，液态物质的熵大于固态物质的熵；相同物态的不同物质，摩尔质量越大，或结构越复杂，熵值越大。（3）对某化学反应，其熵变ΔS为反应产物总熵与反应物总熵之差。在化学反应过程中，如果从固态物质或液态物质生成气态物质，体系的混乱度增大；如果从少数的气态物质生成多数的气态物质，体系的混乱度也变大。这时体系的熵值将增加。根据这些现象可以判断出过程的ΔS＞0。（4）利用ΔH -TΔS 的符号可判断恒温恒压条件下反应 考纲要求 1.了解化学平衡常数(K)的含义。 2.能利用化学平衡常数进行相关计算。 考点一化学平衡常数 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m A(g)＋n B(g)p C(g)＋q D(g)， K＝c p?C?·c q?D? c m?A?·c n?B? (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．意义及影响因素 (1)K值越大，反应物的转化率越大，正反应进行的程度越大。 (2)K只受温度影响，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。 4．应用 (1)判断可逆反应进行的程度。 (2)利用化学平衡常数，判断反应是否达到平衡或向何方向进行。 对于化学反应a A(g)＋b B(g)c C(g)＋d D(g)的任意状态，浓度商：Q c＝c c?C?·c d?D? c a?A?·c b?B? 。 Q＜K，反应向正反应方向进行； Q＝K，反应处于平衡状态； Q＞K，反应向逆反应方向进行。 (3)利用K可判断反应的热效应：若升高温度，K值增大，则正反应为吸热反应；若升高温度，K值减小，则正反应为放热反应。 深度思考 1．正误判断，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)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() 2．书写下列化学平衡的平衡常数表达式。 (1)Cl2＋H2O HCl＋HClO (2)C(s)＋H2O(g)CO(g)＋H2(g) (3)CH3COOH＋C2H5OH CH3COOC2H5＋H2O (4)CO2－3＋H2O HCO－3＋OH－ (5)CaCO3(s)CaO(s)＋CO2(g) 3．一定温度下，分析下列三个反应的平衡常数的关系 ①N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)K1 ②1 2N2(g)＋ 3 2H2(g)NH3(g)K2 ③2NH3(g)N2(g)＋3H2(g)K3 (1)K1和K2，K1＝K22。 (2)K1和K3，K1＝1 K3。 题组一平衡常数的含义 1．研究氮氧化物与悬浮在大气中海盐粒子的相互作用时，涉及如下反应： 2NO2(g)＋NaCl(s)NaNO3(s)＋ClNO(g)K1 2NO(g)＋Cl2(g)2ClNO(g)K2 则4NO2(g)＋2NaCl(s)2NaNO3(s)＋2NO(g)＋Cl2(g)的平衡常数K＝(用K1、K2表示)。 2．在一定体积的密闭容器中，进行如下化学反应：CO2(g)＋H2(g)CO(g)＋H2O(g)，其化学平衡常数K和温度t的关系如表所示： t/℃700 800 830 1 000 1 200 K0.6 0.9 1.0 1.7 2.6 化学平衡练习题 【例 1 】将 3 mol A 和 1 mol B 混合于一体积可变的密闭容器P 中，以此时的温度、压强和体 积作为起始条件，发生了如下反应：3A(g)+B(g) 2 C(g)+D(g) 达到平衡时 C 的浓度为 wmol · L -1 。回答⑴～⑸小题： (1) 保持温度和压强不变，按下列四种配比充入容器P 中，平衡后 C 的浓度仍为 -1 wmol · L 的是 () (A)6 mol A+2 mol B (B)3 mol A+1 mol B 十 2 mol C ， (C)2 mol C+1 mol B+1 mol D (D)1 mol C+2mol D (2) 保持原起始温度和体积不变，要使平衡后 C 的浓度仍为wmol · L -1 ，应按下列哪种 配比向容器 Q 中充入有关物质( ) (A)3 mol A+1 mol B (B)4 mol C 十 2 mol D (C)1.5 mol A+0.5mol B+1 mol C +0.5 mol D (D) 以上均不能满足条件， (3)保持原起始温度和体积不变，若仍按3 mol A 和 1 mol B 配比在容器 Q 中发生反应， 则平衡时 C 的浓度和w rml · L-1 的关系是 () (A) ＞ w (B) ＜ w (C)= w (D) 不能确定 (4) 将 2 mol C 和 2 mol D 按起始温度和压强充入容器Q 中，保持温度和体积不变，平 衡时 C 的浓度为 V mol ·L -1 ， V 与 w 和叫的关系是 ( ) (A) V ＞ w (B) V ＜w (C) V= w (D) 无法比较 (5) 维持原起始温度和体积不变，按下列哪种配比充入容器Q 可使平衡时 C 的浓度为 -1 ) V mol · L ( (A)1 mol C+0.5 m01 D．(B)3 mol A+2 mol B (C)3 mol A+1 mol B+1 mol D(D) 以上均不能满足条件 解析⑴（ A ）⑵ (D) ．⑶ (B) ．⑷ (B) ．⑸ (C) ． 课题：化学反应进行的方向及判断依据 设计者：浙江省磐安中学周岚岚 2010年6月1日 设计意图：让学生先从生活中的自发过程实例出发，展示有关情境图片，指出自发过程是“在一定条件下无需外界帮助就能自动进行的过程。”从中得出自发过程能发生的规律：1、能量趋于“最低”的趋势2、“有序”变为“无序”的规律。然后请学生找能自发进行的反应，同时介绍几个吸热反应，从所举的例子中找到影响化学反应自发进行因素：1、能量降低- 放热反应（焓变△H<0）2、混乱度增大（熵变△S 高考化学知识点：化学平衡常数 高考化学知识点：化学平衡常数 1、化学平衡常数 (1)化学平衡常数的化学表达式 (2)化学平衡常数表示的意义 平衡常数数值的大小可以反映可逆反应进行的程度大小，K值越大，反应进行越完全，反应物转化率越高，反之则越低。 2、有关化学平衡的基本计算 (1)物质浓度的变化关系 反应物：平衡浓度=起始浓度-转化浓度 生成物：平衡浓度=起始浓度+转化浓度 其中，各物质的转化浓度之比等于它们在化学方程式中物质的计量数之比。 (2)反应的转化率()：= 100% (3)在密闭容器中有气体参加的可逆反应，在计算时经常用到阿伏加德罗定律的两个推论： 恒温、恒容时：恒温、恒压时：n1/n2=V1/V2 (4)计算模式 浓度(或物质的量) aA(g)+bB(g) cC(g)+dD(g) 起始 m n O O 转化 ax bx cx dx 平衡 m-ax n-bx cx dx (A)=(ax/m)100% (C)= 100% (3)化学平衡计算的关键是准确掌握相关的基本概念及它们相互之间的关系。化学平衡的计算步骤，通常是先写出有关的化学方程式，列出反应起始时或平衡时有关物质的浓度或物质的量，然后再通过相关的转换，分别求出其他物质的浓度或物质的量和转化率。概括为：建立解题模式、确立平衡状态方程。说明： ①反应起始时，反应物和生成物可能同时存在; ②由于起始浓度是人为控制的，故不同的物质起始浓度不一定是化学 计量数比，若反应物起始浓度呈现计量数比，则隐含反应物转化率相等，且平衡时反应物的浓度成计量数比的条件。 ③起始浓度，平衡浓度不一定呈现计量数比，但物质之间是按计量数反应和生成的，故各物质的浓度变化一定成计量数比，这是计算的关键。 化学平衡常数知识点总结分享到这里，更多内容请关注高考化学知识点栏目。 等效平衡学案 一、概念 在一定条件（恒温恒容或恒温恒压）下，同一可逆反应体系，不管是从正反应开始，还是从逆反应开始，在达到化学平衡状态时，任何相同组分的百分含量．．．． （体积分数、物质的量分数等）均相同，这样的化学平衡互称等效平衡。 概念的理解：（1）外界条件相同：通常可以是①恒温、恒容，②恒温、恒压。 （2）“等效平衡”与“完全相同的平衡状态”不同： “等效平衡”只要求平衡混合物中各组分的物质的量分数（或体积分数）对应相同，反应的速率、压强等可以不同。 （3）平衡状态只与始态有关，而与途径无关，只要物料相当，就达到相同的平衡状态。 二、等效平衡的分类 在等效平衡中比较常见并且重要的类型主要有以下三种： I 类：恒温恒容下对于反应前后气体体积发生变化的反应来说（即△V ≠0的体系）：等价转化后，对应各物质起始投料的物质的量．．．．与原平衡起始态相同．． 。 II 类：恒温恒容下对于反应前后气体体积没有变化的反应来说（即△V=0的体系）：等价转化后，只要反应物（或生成物）的物质的量的比例．．．．．．． 与原平衡起始态相同，两平衡等效。 III 类：恒温恒压下对于气体体系等效转化后，要反应物（或生成物）的物质的．．．量的比例．．．． 与原平衡起始态相同，两平衡等效。 解题的关键，读题时注意勾画出这些条件，分清类别，用相应的方法求解。我们常采用“等价转换”的方法，分析和解决等效平衡问题 三、例题解析 I 类： 在恒温恒容下，对于反应前后气体体积改变(m+n ≠p+q)的反应，只 有物质的量按方程式的化学计量关系转化为 例： N 2(g) + 3H 2(g) 2NH 3(g) 起始量 1 mol 3 mol 0 mol 等效于 0 mol 0 mol 2 mol 0.5 mol 1.5 mol 1 mol a mol b mol c mol 则a 、b 、c 关系：___________ 2011-2012学年高二化学选修4（人教版）同步练习第二章 第四节化学反应进行的方向 一.教学内容： 化学反应进行的方向 二.重点、难点： 1.能利用焓变和熵变说明反应进行的方向 2.熵判据既是本节的重点，也是难点 三.具体内容： （一）自发过程和自发反应 1.自发过程 2.自发反应 3.举例 （二）反应熵变与反应方向 1.熵 2.熵变 3.反应的自发过程与熵变 （三）焓变与熵变对反应方向的共同影响 1.焓和熵的关系 2.焓变和熵变的影响 3.化学反应方向的判据 4.对反应方向判据的讨论 【典型例题】 [例1]试判断用于汽车净化的一个反应2NO（g）+2CO（g）=N2（g）+2CO2（g）在298K、100kPa下能否自发进行？ 已知：在298K、100kPa下该反应的△H＝－113.0kJ·mol-1， △S＝－145.3J·mol-1·K－1 答案：可以自发进行。 解析：考察利用公式计算判断自发反应过程。 [例2]已知在298.15K、100kPa下石灰石分解反应： CaCO3（s）=CaO（s）+CO2（g）△H＝+178.3kJ·mol-1△S＝+160.4J·mol-1·K－1，试判断反应的自发性及自发进行的最低温度。 答案：非自发反应；1112K。 解析：考察基本公式的转化应用。 [例3]碳铵「（NH4）2CO3」在室温下就能自发的分解产生氨气，对其说法中正确的是（） A.碳铵分解是因为生成易挥发的气体，使体系的熵增大 B.碳铵分解是因为外界给予了能量 C.碳铵分解是吸热反应，根据能量判断不能自发分解 D.碳酸盐都不稳定，都能自发分解 答案：A 解析：考察反应方向的基本判断。 [例4]下列过程属于熵增加的是（） A.一定条件下，水由气态变成液态 B.高温高压条件下使石墨转变成金刚石 C.2N2O5（g）=4NO2（g）+O2（g） D.散落的火柴的无序排列 答案：CD 解析：有关熵的判断。 [例5]下列反应是自发进行的吸热反应的是（） A.NaOH+HCl=NaCl+H2O B.（NH4）2CO3（s）=NH4HCO3（s）+NH3（g） C.2CO+O2点燃 2CO2 D.C（s）+H2O（g）高温 CO（g）+H2（g） 2018年全国卷高考化学总复习《等效平衡》专题训练 选择题（每题有1-2个选项符合题意） 1．在1L密闭容器中加入2molA和1molB，在一定温度下发生下列反应：2A(g)＋B(g) 3C(g) ＋D(g)，达到平衡时容器内D的百分含量为a%。若保持容器体积和温度不变，分别通入下列几组物质达到平衡时容器内D的百分含量也为a%的是() A．3molC和1molD B．2molA、1molB和3molC C．4molC和1molD D．1.9molA、0.95molB、0.15molC和0.05molD 2．在一个容积固定的密闭容器中充入，建立如下平衡：H 2 (g)+I2 (g) 2HI(g)，测得HI的转化率为a%。其他条件不变，在上述平衡体系中再充入1mol HI，待平衡建立时HI的转化率为b%，则a与b的关系为() A．a＞b B．a＜b C．a=b D．无法确定 3．在恒温时，一固定容积的容器内发生如下反应： 2NO 2(g)N2O4(g)，达到平衡时，再向容器内通入一定量的NO2(g)，重新达到平衡后，与第一次平衡时相比，NO2的体积分数() A．不变B．增大C．减小D．无法判断4．恒温恒压条件下，可逆反应2SO 2＋O22SO3在密闭容器中进行，起始时充入1mol SO3，达到平衡时，SO2的百分含量为ω%，若再充入1mol SO3，再次达到新的平衡时，SO2的的百分含量为() A．大于ω% B．小于ω% C．等于ω% D．无法确定 5．在一恒温恒容密闭容器中，A、B气体可建立如下平衡：2A(g)+2B(g) C(g)+3D(g) 现分别从两条途径建立平衡：I. A、B的起始量均为2mol；II. C、D的起始量分别为2mol 和6mol。下列叙述不正确的是() A．I、II两途径最终达到平衡时，体系内混合气体的体积分数相同 B．I、II两途径最终达到平衡时，体系内混合气体的体积分数不同 C．达到平衡时，途径I的和途径II体系内混合气体平均相对分子质量相同 D．达到平衡时，途径I的气体密度为途径II密度的1/2 6．一定温度下，将a mol PCl 5通往一容积不变的密闭容器中达如下平衡：PCl5(g)PCl3(g)＋Cl2(g)，此时平衡混合气体的压强为P1，再向容器中通入a mol PCl5，恒温下再度达到平衡后压强变为P2，则P1与P2的关系是() A．2P1＝P2B．2P1＞P2C．2P1＜P2D．P1＝2P2 7．在温度、容积相同的3个密闭容器，按不同方式投入反应物，保持恒温、恒容，测得反 ―1 《化学反应进行的方向》教学设计 一、教材分析与学情分析 本节课内容介绍了“焓判据、熵判据及自由能判据（△G=△H-T△S）”知识，有一定难度。人教版教材将本节内容安排在学生学习了化学反应及其能量变化、化学反应速率、化学平衡之后以知识介绍的方式呈现出来，让学生了解焓变只与初末状态有关而与途径无关，决定反应进行方向的因素不是单一的焓变，熵变也是决定因素之一。 教材从学生已有的知识和生活经验出发，分四个层次就化学反应的方向进行了介绍。第一，以学生熟悉的爬山方式，介绍焓变与途径无关，再以自发进行的放热反应为例，介绍化学反应有向能量降低的方向自发进行的倾向——焓判据；以生活现象为例，说明混乱度（熵）增加是自然界的普遍规律，也是化学反应自发进行的一种倾向——熵判据。第二，用实例说明单独运用上述判据中的任一种，都可能出现错误，都不是全面的。第三，要正确的判断化学反应的方向，需要综合考虑焓变和熵变的复合判据。第四，简单介绍了自由能判据的结论性内容。 二、教学目标 1、知识与技能： （1）理解判断化学反应方向的焓判据及熵判据； （2）能用焓变和熵变说明化学反应的方向； 2、过程与方法： 通过学生已有知识及日常生活中的见闻，构建化学反应方向的判据。学会运用比较、归纳、概括等方法对信息进行加工，构建新知识。 3、情感态度与价值观： （1）激发学生的学习兴趣，培养学生从微观的角度理解化学反应，培养学生尊重科学、严谨求学、勤于思考的态度，树立透过现象看本质的唯物主义观点。 （2）通过本节内容的学习，体会事物的发展、变化常常受多种因素的制约，要全面分析问题。 三、教学的重点和难点 焓判据、熵判据、自由能判据与化学反应方向的关系 四、教学方法 1、应用讨论交流的方法调动学生的积极性，充分发挥学生的想象力； 2、启发学生学会归纳、概括，对信息进行加工，得出结论； 3、注重从学生已有知识及日常生活的经验上构建新知识。 五、教学过程 化学平衡二 教学目标 1.知道化学平衡常数的含义； 2.能运用化学平衡常数对化学反应进行的程度做出判断； 3.能利用化学平衡常数用三段式计算反应物的转化率； 教学重点、难点 教学重点： 平衡常数的应用 教学难点： 平衡常数的理解 知识点详解： 知识点一 化学平衡常数的含义及表达式 1．含义 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(简称平衡常数)，用符号“K”表示。 2．对于一般的可逆反应：m A(g)＋n B(g)p C(g)＋q D(g)，当在一定温度下达到化学平 衡状态时，平衡常数的表达式为：K ＝cp C ·cq D cm A ·cn B 。 例1．对于3Fe ＋4H 2O(g)Fe 3O 4＋4H 2(g)，反应的化学平衡常数的表达式为( ) A ．K ＝ c Fe3O4·c H2c Fe ·c H2O B ．K ＝c Fe3O4·c4H2 c Fe ·c4H2O C ．K ＝c4H2O c4H2 D ．K ＝c4H2 c4H2O 知识点二 意义 (1)K 值越大，说明正反应进行的程度越大，反应物的转化率越大；反之进行的程度就越小，转化率就越小。 (2)K 只受温度影响，与反应物或生成物的浓度变化无关。 例2．关于化学平衡常数的叙述，正确的是( ) A ．只与化学反应方程式本身和温度有关 B ．只与反应的温度有关 C ．与化学反应本身和温度有关，并且会受到起始浓度的影响 D ．只与化学反应本身有关，与其他任何条件无关的一个不变的常数 高温 例3．在密闭容器中进行下列反应)()(2g CO s C +)(2g CO ；0>?H 达到平衡后，改变 下列条件，则指定物质的浓度及平衡如何变化： （1）增加少量碳，平衡 ，)(CO c ； （2）减小密闭容器体积，保持温度不变，则平衡 ，)(2CO c ，K ； （3）通入2N ，保持密闭容器体积和温度不变，则平衡 ，)(2CO c ，K ； （4）保持密闭容器体积不变，升高温度，则平衡 ，)(CO c ，K ； 迁移1．在某温度下，将2H 和2I 各mol 10.0的气态混合物充入L 10的密闭容器中，充分反应，达到平衡后，测得L mol H c /0080.0)(2=。 （1）求该反应的平衡常数。 （2）在上述温度下，该容器中若通入2H 和2I 蒸气的浓度各为L mol /020.0，试求达到化学平衡状态时各物质的浓度。 知识点三 化学平衡常数的应用 （1）K 值越大，说明平衡体系中生成物所占的比例越大，它的正向反应进行的程度越大，即该反应进行得越完全，反应物转化率越大；反之，就越不完全，转化率就越小。 （2）若用任意状态的浓度幂之积的比值（称为浓度商，用c Q 表示）与K 比较，可判断可逆反应是否达到平衡状态和反应进行的方向。即： K Q c < 反应向正反应方向进行 K Q c = 反应达到平衡状态 等效平衡 1、向某密闭容器中充入1 mol CO和2 mol H2O(g)，发生反应CO＋H2O(g)CO2＋H2当反应达到平衡时，CO的体积分数为x。若维持容器的体积和温度不变，起始物质按下列四种配比充入该容器中，达到平衡时CO的体积分子大于x的是 A、0.5mol CO＋2mol H2O(g)＋1mol CO2＋1mol H2 B、1mol CO＋1mol H2O(g)＋1mol CO2 ＋1mol H2 C、0.5mol CO＋1.5mol H2O(g)＋0.4mol CO2＋0.4molH2 D、0.5mol CO＋1.5mol H2O(g)＋0.5molCO2＋0.5mol H2 2、在一定温度下，向容积固定不变的密闭容器中充入a mol NO2，发生如下反应：2NO2（g） N2O4（g）；△H<0。达平衡后再向容器中充入amol NO2，再次达到平衡后，与原平衡比较，下列叙述不正确的是 A．相对平均分子质量增大B．NO2的转化率提高 C．NO2的质量分数增大D．反应放出的总热量大于原来的2倍 3、已知甲为恒温恒压容器，乙为恒温恒容容器。初始时，两容器的温度、体积相同，两容器中均充入2molSO2和lmolO2，且发生反应为2SO2(g)＋O2(g) 2SO3(g)；△H<0；当两容器都达到平衡后，为使两者中的SO2在平衡混合物中的物质的量分数相同，下列措施中不可行的是 A．向甲容器中再充人一定量的氦气B．向乙容器中再充人2mol的SO3气体 C．适当降低乙容器的温度D．缩小甲容器的体积 4、将4mol SO2与2 mol O2的混合气分别置于容积相等的甲、乙两容器中，发生反应：2SO2（g）+O2（g）2SO3（g）；△H<0，在相同温度下，使其均达到平衡状态。甲是恒压容器，乙是恒容容器。甲容器达到平衡状态时，测得混合气体的物质的量为 4.2mol；乙容器经50s达到平衡状态。请回答： （1）甲容器达到平衡时SO2的转化率是，其所需时间50s（填“大于”、“小于”或“等于”）。 （2）达到平衡状态后，要使甲、乙两容器中SO2物质的量相等，可采取的措施是（填字母）。 A．保持温度不变，适当扩大甲容器的容积 B．保持容积不变，使乙容器升温 C．保持容积和温度不变，向乙容器中加入适量SO3（g） D．保持容积和温度不变，向甲容器中加入适量SO3（g） 5、t℃时，将3mol A和1mol B气体通入容积为2L的密闭容器中（容积不变），发生如下反应3A（G）＋B（x）xC(g)，2min时反应到达平衡状态（温度不变），此时容器内剩余了0.8mol B,并测得C的浓度为0.4mol·L-1。请填写下列空白： 《化学反应进行的方向》教学设计 \一、课程分析： 1 .教材的地位与作用 本节为人教版化学选修4第二章第四节《化学反应进行的方向》。主要介绍了“焓判据、熵判据及自由能变化（△G=△H-T△S）”知识，有一定难度。教材从学生已有的知识和生活经验出发，分四个层次就化学反应的方向进行了介绍。第一，以学生熟悉的自发进行的放热反应为例，介绍化学反应有向能量降低的方向自发进行的倾向——焓判据；以生活现象为例，说明混乱度（熵）增加是自然界的普遍规律，也是化学反应自发进行的一种倾向——熵判据。第二，用实例说明单独运用上述判据中的任一种，都可能出现错误，都不是全面的。第三，要正确的判断化学反应的方向，需要综合考虑焓变和熵变的复合判据。第四，简单介绍了自由能判据的结论性内容。 2. 教学目标 知识与技能: （1）通过学生日常生活中所见所闻以及常见的化学反应，让学生了解放热反应的自发性和某些吸热过程的自发性 (2)通过“有序”和“无序”的对比，引出熵的概念 (3)通过日常生活中的见闻引导学生，使学生明确根据反应的焓变和熵变的大小，只能判 断反应自发进行的可能性，不能决定反应是否一定发生或反应速率的大小。 过程与方法: 通过学生已有知识及日常生活中的见闻，使学生构建化学反应方向的判据。学会运用比较、归纳、概括等方法对信息进行加式，构建新知识 情感态度价值观: 通过日常生活中的焓变和熵变的具体实例，让学生明确化学与日常生活是息息相关的3．教学重难点 重点：熵判据难点：焓减与熵增与化学反应方向的关系 二、教学方法： 教师教法：创设情境、问题引导、重点讲解 学生学法：思考交流、分析讨论、习题检测 三、学生学情： 本节内容是在学生学习了化学反应及其能量变化、化学反应速率、化学平衡等知识之后，以知识介绍的方式呈现出来，让学生了解决定反应进行方向的因素不是单一的焓变，熵变也是决定因素之一。 四、教学过程： 【一、情景创设，导入新课】 提问：同学们知道二十一世纪的第三金属是指哪种金属吗？你知道它的用途吗？钛这种金属是如何被发现，又是怎样制备出来的呢？科学家们遇到了怎样的困难呢？ （TiO2(s)+2Cl2(g)=TiCl4(l)+O2(g) TiCl4＋2Mg＝2MgC12＋Ti）第一步科学家们就被难住了。这个反应在任何温度下都不反应，但是其逆向反应，四氯化钛与氧气却能在一定温度下反应生成二氧化钛，这是工业生产二氧化钛的一种方法。也就是说，这个反应根本不能按照科学家欲设的方向进行。这在科学研究中是很常见的，在同学们的学习中是否也遇到过类似的情况呢？ 例如：CaCl2+Na2CO3=CaCO3+2NaCl、Zn+CuSO4=ZnSO4+Cu以上两个反应的正向在常温常压下都能自动发生，而逆向反应在相同条件下却不能自动进行。也就说化学反应存在方向性。【设计意图】通过金红石无法直接制取钛，激发学生的学习兴趣，引出反应进行方向。 等效平衡练习题 【例1】将3 mol A和1 mol B混合于一体积可变的密闭容器P中，以此时的温度、压强和体积作为起始条件，发生了如下反应：达到平衡时C的浓度为w mol·L-1。回答⑴～⑸小题： (1)保持温度和压强不变，按下列四种配比充入容器P中，平衡后C的浓度仍为w mol·L-1的是( ) (A)6 mol A+2 mol B (B)3 mol A+1 mol B十2 mol C， (C)2 mol C+1 mol B+1 mol D (D)1 mol C+2mol D (2)保持原起始温度和体积不变，要使平衡后C的浓度仍为w mol·L-1，应按下列哪种 配比向容器Q中充入有关物质( ) (A)3 mol A+1 mol B (B)4 mol C十2 mol D (C)1.5 mol A+0.5mol B+1 mol C +0.5 mol D (D)以上均不能满足条件， (3)保持原起始温度和体积不变，若仍按3 mol A和1 mol B配比在容器Q中发生反应， 则平衡时C的浓度和w rml·L-1的关系是( ) (A)＞w(B)＜w(C)= w(D)不能确定 (4)将2 mol C和2 mol D按起始温度和压强充入容器Q中，保持温度和体积不变，平 衡时C的浓度为V mol·L-1，V与w的关系是( ) (A) V＞w(B) V＜w(C) V=w(D)无法比较 (5)维持原起始温度和体积不变，按下列哪种配比充入容器Q可使平衡时C的浓度为 V mol·L-1 ( ) (A)1 mol C+0.5 m01 D ．(B)3 mol A+2 mol B (C)3 mol A+1 mol B+1 mol D (D)以上均不能满足条件 解析⑴（A）⑵(D)．⑶(B)．⑷(B)．⑸(C)． 【例2】某温度下向1L密闭容器中充入1mol N2和3 mol H2，使反应N2+3H3 达到平衡，平衡混合气中N2、H2、NH3的浓度分别为M、N、G(mol／L)．如果温度不变，只改变初始物质的加入量，要求M、N、G保持不变，则N2、H2、NH3的加入量用x、y、z表示时应满足的条件是： ①若x=0，y=0，则z= ； ②若x=0.75 mol，则y= ，z= ； ③x、y、z取值必须满足的一般条件是(用含x、y、z方程表示，其中一个含x、z，另一 个含y、z) 。 若将上述条件改为恒温、恒压，其它均不变，则 a．若x=0，y=0，则z= ； b．若x=0.75 mol，则y= ，z= ；化学反应进行的方向教案
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