2021届一轮复习鲁科版化学反应进行的方向与限度学案

2021届一轮复习鲁科版化学反应进行的方向与限度学案

第1讲　化学反应进行的方向与限度 学习指导意见 核心素养 ‎1.了解化学平衡常数(K)的含义，能书写化学平衡常数表达式。‎ ‎2.能进行化学平衡常数、转化率的相关计算，能根据浓度商、化学平衡常数的比较判断反应是否达到平衡状态及平衡移动的方向。‎ ‎1.变化观念与平衡思想：能从化学平衡常数的角度分析化学反应，运用化学平衡常数解决问题。能多角度、动态地分析化学反应的转化率。‎ ‎2.证据推理与模型认知：可以通过分析、推理等方法认识研究对象的本质特征、构成要素及其相互关系，建立模型。能运用模型(Qc与K的关系)解释化学平衡的移动。‎ 考点一　化学反应进行的方向 ‎[学在课内]‎ ‎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.化学反应方向 ‎(1)判据 ‎(2)一般规律：‎ ‎①ΔH<0，ΔS>0的反应任何温度下都能自发进行；‎ ‎②ΔH>0，ΔS<0的反应任何温度下都不能自发进行；‎ ‎③ΔH和ΔS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ΔH<0，ΔS<0时低温下反应能自发进行；当ΔH>0，ΔS>0时，高温下反应能自发进行。‎ ‎[名师点拨]‎ ‎(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)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。‎ ‎[考在课外]‎ 教材延伸 判断正误 ‎(1)放热过程均可以自发进行，吸热过程均不能自发进行(×)‎ ‎(2)CaCO3CaO＋CO2↑是一个熵增的过程(√)‎ ‎(3)焓变是影响反应是否具有自发性的唯一因素(×)‎ ‎(4)ΔH＜0、ΔS＞0时，反应一定能自发进行(√)‎ ‎(5)吸热且熵增加的反应，当温度升高时，反应一定能自发进行(×)‎ ‎(6)－10 ℃的水结成冰，可用熵变的判据来解释反应的自发性(×)‎ 拓展应用 ‎(RJ选修4·P361改编)下列过程的熵变的判断不正确的是(　　)‎ A.溶解少量食盐于水中，ΔS＞0‎ B.纯碳和氧气反应生成CO(g)，ΔS＞0‎ C.H2O(g)变成液态水，ΔS＞0‎ D.CaCO3(s)加热分解为CaO(s)和CO2(g)，ΔS＞0‎ 答案　C 思维探究 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、条件等问题。‎ ‎[基础点巩固]‎ ‎1.下列关于化学反应自发性的说法中正确的是(　　)‎ A.熵增加的化学反应一定能自发进行 B.自发进行的化学反应一定能迅速发生 C.在一定条件下，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 解析　根据ΔH－TΔS＜0反应能自发进行，可知放热(ΔH＜0)的熵增(ΔS＞0)反应是自发的，吸热(ΔH＞0)的熵减(ΔS＜0)反应是不自发的；电解过程属于非自发过程。‎ 答案　C ‎2.反应2AB(g)===C(g)＋3D(g)在高温时能自发进行，反应后体系中物质的总能量升高，则该反应的ΔH、ΔS应为(　　)‎ A.ΔH<0，ΔS>0 B.ΔH<0，ΔS<0‎ C.ΔH>0，ΔS>0 D.ΔH>0，ΔS<0‎ 解析　该反应中气体的物质的量增加，ΔS>0。反应后体系中物质的总能量升高，说明正反应是吸热反应，ΔH>0。‎ 答案　C ‎3.下列说法不正确的是(　　)‎ A.ΔH<0、ΔS>0的反应在任何温度下都能自发进行 B.NH4HCO3(s)===NH3(g)＋H2O(g)＋CO2(g)　ΔH＝＋185.57 kJ·mol－1能自发进行，原因是体系有自发地向混乱度增加的方向转变的倾向 C.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 D.在其他外界条件不变的情况下，使用催化剂可以改变化学反应进行的速率 解析　反应的ΔH<0、ΔS>0，则始终存在ΔH－TΔS<0，在任何温度下该反应都能自发进行，A正确。反应NH4HCO3(s)===NH3(g)＋H2O(g)＋CO2(g)的ΔH>0、ΔS>0，则高温下存在ΔH－TΔS<0，若该反应能自发进行，说明体系有自发地向混乱度增加的方向转变的倾向，B正确。ΔH、ΔS都与反应的自发性有关，但要根据ΔH－TΔS判断反应的自发性，不能将ΔH或ΔS单独作为反应自发性的判据，C错误。在其他外界条件不变的情况下，使用催化剂可以改变反应的活化能，从而改变反应速率，D正确。‎ 答案　C ‎[名师点拨]‎ 焓变、熵变和温度对化学反应方向的影响 ΔH ΔS ΔH－TΔS 反应情况 ‎－‎ ‎＋‎ 永远是负值 在任何温度下过程均自发进行 ‎＋‎ ‎－‎ 永远是正值 在任何温度下过程均非自发进行 ‎＋‎ ‎＋‎ 低温为正高温为负 低温时非自发，高温时自发 ‎－‎ ‎－‎ 低温为负高温为正 低温时自发，高温时非自发 ‎[能力点提升]‎ ‎4.已知：(NH4)2CO3(s)===NH4HCO3(s)＋NH3(g)　ΔH＝＋74.9 kJ·mol－1。下列说法中正确的是(　　)‎ A.该反应中熵变小于0，焓变大于0‎ B.该反应是吸热反应，因此一定不能自发进行 C.碳酸盐分解反应中熵增加，因此任何条件下的所有碳酸盐分解一定能自发进行 D.判断反应能否自发进行需要根据ΔH与ΔS综合考虑 解析　A项反应的ΔH为正值，即ΔH ‎＞0，因为生成物中有气体生成，反应物为固体，所以混乱度增加，熵变大于0，A错误；吸热反应不一定不能自发进行，该反应在高温下能自发进行，B错误；熵增加的反应不一定能自发进行，C错误。‎ 答案　D ‎5.(1)汽车燃油不完全燃烧时产生CO，有人设想按下列反应除去CO：2CO(g)===2C(s)＋O2(g)‎ 已知该反应的ΔH>0，简述该设想能否实现的依据：‎ ‎________________________________________________________________。‎ ‎(2)超音速飞机在平流层飞行时，尾气中的NO会破坏臭氧层。科学家正在研究利用催化技术将尾气中的NO和CO转化成CO2和N2，化学方程式如下：2NO＋2CO2CO2＋N2。反应能够自发进行，则反应的ΔH________0(填“>”“<”或“＝”)。‎ 解析　(1)2CO(g)===2C(s)＋O2(g)，该反应是焓增、熵减的反应。根据ΔG＝ΔH－TΔS，ΔG>0，不能实现。‎ ‎(2)该反应为熵减反应，能自发进行说明ΔH<0。‎ 答案　(1)该反应是焓增、熵减的反应，任何温度下均不自发进行　(2)<‎ ‎6.下列有关说法不正确的是(　　)‎ A.C3H6(g)＋NH3(g)＋O2(g)===C3H3N(g)＋3H2O(g)　ΔH＝－515 kJ·mol－1和C3H6(g)＋O2(g)===C3H4O(g)＋H2O(g)　ΔH＝－353 kJ·mol－1两个反应在热力学上趋势均很大 B. Na与H2O的反应是熵增的放热反应，该反应能自发进行 C.某吸热反应能自发进行，因此该反应是熵增反应 D. 2NO(g)＋2CO(g)===N2(g)＋2CO2(g)在常温下能自发进行，则该反应的ΔH＞0‎ E.反应NH3(g)＋HCl(g)===NH4Cl(s)在室温下可自发进行，则该反应的ΔH＜0‎ F.CaCO3(s)===CaO(s)＋CO2(g)室温下不能自发进行，说明该反应的ΔH＜0‎ G..一定温度下，反应 MgCl2(l)===Mg(l)＋Cl2(g)的ΔH>0、ΔS>0‎ 答案　DF 考点二　化学平衡常数 ‎[学在课内]‎ ‎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)。‎ 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。若化学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。‎ 例：N2＋3H22NH3　K1‎ N2＋H2NH3　K2‎ ‎2NH3N2＋3H2　K3‎ K1＝K＝ ‎3.意义及影响因素 意义 K值越大 正反应进行的程度越大 反应物的转化率越大 影响因素 内因 反应物本身的性质 外因 温度升高 ΔH<0，K值减小 ΔH>0，K值增大 ‎4.应用 ‎(1)判断、比较可逆反应进行的程度。‎ 一般来说，一定温度下的一个具体的可逆反应：K值越大，反应进行的程度越大；一般来说，K≥105时认为反应进行比较完全。‎ ‎(2)判断正在进行的可逆反应的反应方向以及反应是否达到平衡。‎ ‎(3)判断可逆反应的反应热。‎ ‎[考在课外]‎ 拓展应用 判断正误 ‎(1)C(s)＋H2O(g)CO(g)＋H2(g)的平衡常数表达式为K＝。(×)‎ ‎(2)平衡常数和转化率都能体现可逆反应进行的程度。(√)‎ ‎(3)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。(√)‎ ‎(4)升高温度，化学反应速率增大，平衡常数一定增大。(×)‎ ‎(5)反应A(g)＋3B(g)2C(g)，达平衡后，温度不变，增大压强，平衡正向移动，平衡常数K值增大。(×)‎ ‎(6)催化剂能改变化学反应速率，也能改变平衡常数。(×)‎ ‎(7)可根据K随温度的变化情况判断反应的热效应。(√)‎ ‎(8)一个可逆反应的正反应K正与逆反应K逆相等。(×)‎ 拓展应用 写出下列反应的化学平衡常数表达式。‎ ‎(1)Cl2 ＋H2OHCl＋HClO　K＝________。‎ ‎(2)人体中肌红蛋白(Mb)与血红蛋白(Hb)的主要功能为运输氧气与二氧化碳，肌红蛋白(Mb)可以与小分子X(如氧气或一氧化碳)结合，反应方程式为Mb(aq)＋X(g)MbX(aq)，反应的平衡常数表达式K＝________。‎ ‎(3)已知下列反应在某温度下的平衡常数：‎ H2(g)＋S(s)H2S(g)　K1‎ S(s)＋O2(g)SO2(g)　K2‎ 则在该温度下反应H2(g)＋SO2(g)O2(g)＋H2S(g)的平衡常数K＝________。‎ 答案　(1)K＝ ‎(2)　(3) 思维探究 化学平衡移动与化学平衡常数的变化有什么关系？‎ 答案　温度是影响化学平衡常数的唯一因素。平衡移动，温度不一定变化，故化学平衡常数不一定变化；化学平衡常数变、温度变，故平衡一定移动。‎ ‎[基础点巩固]‎ ‎1.化学平衡常数K的数值大小是衡量化学反应进行程度的标准。在一定温度下，下列反应的化学平衡常数数值如下：‎ ‎2NO(g)N2(g)＋O2(g)　K1＝1×1030‎ ‎2H2(g)＋O2(g)2H2O(g)　K2＝2×1081‎ ‎2CO2(g)2CO(g)＋O2(g)　K3＝4×10－92‎ 以下说法正确的是(　　)‎ A.该温度下，NO分解产生O2的反应的平衡常数表达式为K1＝[N2]·[O2]‎ B.该温度下，水分解产生O2，此反应的平衡常数的数值约为5×10－80‎ C.该温度下，NO、H2O、CO2三种化合物分解产生O2的倾向由大到小的顺序为NO>H2O>CO2‎ D.以上说法都不正确 答案　C ‎2.只改变一个影响化学平衡的因素，平衡常数K与化学平衡移动的关系叙述不正确的是(　　)‎ A.K值不变，平衡可能移动 B.平衡向右移动时，K值不一定变化 C.K值有变化，平衡一定移动 D.相同条件下，同一个反应的方程式的系数增大2倍，K值也增大两倍 解析　因改变压强或浓度引起化学平衡移动时，K值不变，K只与温度有关，A项和B项均正确；K值只与温度有关，K值发生了变化，说明体系的温度改变，则平衡一定移动，C项正确；相同条件下，同一个反应的方程式的系数增大2倍，K值应该变为[K(原)]2，D项错误。‎ 答案　D ‎3.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(NH3)2Ac(aq)＋CO(g)＋NH3(g)[Cu (NH3)3]Ac·CO(aq)。已知该反应的化学平衡常数与温度的关系如表所示：‎ 温度/℃‎ ‎15‎ ‎50‎ ‎100‎ 化学平衡常数 ‎5×104‎ ‎2‎ ‎1.9×10－5‎ 下列说法正确的是(　　)‎ A.上述正反应为吸热反应 B.15 ℃时，反应[Cu(NH3)3]Ac·CO(aq)Cu(NH3)2Ac(aq)＋CO(g)＋NH3(g)的平衡常数为2×10－5‎ C.保持其他条件不变，减小压强，CO的转化率升高 D.醋酸二氨合铜溶液的浓度大小对CO的吸收多少没有影响 解析　根据题给数据知，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(NH3)3]Ac·CO(aq)Cu(NH3)2Ac(aq)＋CO(g) ＋NH3(g)为Cu(NH3)2Ac(aq)＋CO(g)＋NH3(g)[Cu(NH3)3]Ac·CO(aq)的逆反应，两反应的平衡常数互为倒数，则15 ℃时，反应[Cu(NH3)3]Ac·CO(aq)Cu(NH3)2Ac(aq)＋CO(g)＋NH3(g)的平衡常数K＝‎ ＝2×10－5，B项正确；减小压强，平衡逆向移动，CO的转化率降低，C项错误；增大醋酸二氨合铜溶液的浓度，平衡向正反应方向移动，有利于CO的吸收，D项错误。‎ 答案　B ‎4.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)＋H2O(g)CO2(g)＋H2(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K1＝ B.反应③的平衡常数K＝ C.对于反应③，恒容时，温度升高，H2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，H2浓度一定增大 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＝，B正确；反应③中，温度升高，H2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，H2的浓度不变，D错误。‎ 答案　B ‎[名师点拨]‎ 平衡常数表达式书写注意事项 ‎1.不要把反应体系中纯固体、纯液体以及稀溶液中水的浓度写进平衡常数的表达式中。‎ ‎2.非水溶液中发生的反应，若有水参加或生成，则此时水的浓度不可视为常数，应写进平衡常数的表达式中。‎ ‎3.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＝‎ 。‎ ‎4.有气体参与的反应，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＝＝ ‎[能力点提升]‎ ‎5.将一定量氨基甲酸铵(NH2COONH4)加入密闭容器中，发生反应NH2COONH4(s)2NH3(g)＋CO2(g)。该反应的平衡常数的负对数(－lg K)值随温度(T)的变化曲线如图所示，下列说法中不正确的是(　　)‎ A.该反应的ΔH>0‎ B.NH3的体积分数不变时，该反应一定达到平衡状态 C.A点对应状态的平衡常数K(A)的值为10－2.294‎ D.30 ℃时，B点对应状态的v正K，反应向逆反应方向进行，v正KN C.生成乙烯的速率：v(N)一定大于v(M)‎ D.当温度高于250 ℃，升高温度，催化剂的催化效率降低 解析　升高温度CO2的平衡转化率降低，说明平衡逆向移动，则逆反应为吸热反应，A正确；该反应的正反应是放热反应，升温平衡常数减小，B正确；化学反应速率随温度的升高而加快，催化剂在250 ℃时催化活性最高，温度继续升高，其催化效率降低，所以v(N)有可能小于v(M)，C错误，D正确。‎ 答案　C ‎7.在体积为1 L的密闭容器中，进行如下化学反应：CO2(g)＋H2(g)CO(g)＋H2O(g)，化学平衡常数K与温度T的关系如下表：‎ T/℃‎ ‎700‎ ‎800‎ ‎850‎ ‎1 000‎ ‎1 200‎ K ‎0.6‎ ‎0.9‎ ‎1.0‎ ‎1.7‎ ‎2.6‎ 回答下列问题：‎ ‎(1)升高温度，化学平衡向________(填“正反应”或“逆反应”)方向移动。‎ ‎(2)若某温度下，平衡浓度符合下列关系：[CO2]·[H2]＝[CO]·[H2O]，此时的温度为________；在此温度下，若该容器中含有1 mol CO2、1.2 mol H2、0. 75 mol CO、1.5 mol H2O，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”)。‎ 解析　(1)由表格数据，可知随着温度升高，平衡常数增大，说明化学平衡向正反应方向移动；(2)[CO2]·[H2]＝[CO]·[H2O]，则计算出K＝1.0，即此时温度为850 ℃，此温度下＝<1.0，故反应向正反应方向进行中。‎ 答案　(1)正反应　(2)850 ℃　向正反应方向进行中 ‎8.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＝2×10－5。已知：Ni(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；‎ 第二阶段：将第一阶段反应后的气体分离出来，加热至230 ℃制得高纯镍。‎ 下列判断正确的是(　　)‎ A.增加c(CO)，平衡正向移动，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.第二阶段，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)‎ 解析　A项，增加c(CO)，平衡正向移动，因平衡常数大小只与温度有关，与浓度无关，所以反应的平衡常数不变，错误；B项，第一阶段，50 ℃时，Ni(CO)4为气态，易于分离，有利于Ni(CO)4的生成，正确；C项，第二阶段，230 ℃制得高纯镍的反应方程式的Ni(CO)4(g)Ni(s)＋4CO(g)的平衡常数K1＝＝5×106，所以Ni(CO)4分解率较高，错误；D项，因反应达到平衡时，正、逆反应速率相等，再根据该反应的系数可知，该反应达到平衡时，4v生成[Ni(CO)4]＝v生成(CO)，错误。‎ 答案　B ‎9.(1)①在不同温度下，NaClO2溶液脱硫、脱硝的反应中SO2和NO的平衡分压pc如图所示。‎ a.由图分析可知，反应温度升高，脱硫、脱硝反应的平衡常数均________(填“增大”、“不变”或“减小”)。‎ b.反应ClO＋2SO===2SO＋Cl－的平衡常数K表达式为________________________________________________________________。‎ ‎②如果采用NaClO、Ca(ClO)2替代NaClO2，也能得到较好的烟气脱硫效果。‎ 从化学平衡原理分析，Ca(ClO)2相比NaClO具有的优点是 ‎________________________________________________________________。‎ ‎(2)①反应2NaHCO3(s)===Na2CO3(s)＋H2O(g)＋CO2(g)的ΔH＝＋135.6 kJ·mol－1。该反应的平衡常数表达式K＝________。‎ ‎②在溶液中存在化学平衡：I2(aq)＋I－(aq)I(aq)，其平衡常数表达式为________________________________________________________________。‎ 解析　(1)①a.由图分析可知，温度升高，SO2或NO平衡分压的负对数均减小，说明升高温度，平衡逆向移动，因此脱硫、脱硝反应的平衡常数均减小。b.根据反应ClO＋2SO===2SO＋Cl―可写出其平衡常数表达式为K＝。②采用Ca(ClO)2，在脱硫反应中会生成CaSO4沉淀，使c(SO)减小，平衡正向移动，SO2转化率提高。‎ 答案　(1)①a.减小　b.K＝ ‎②形成CaSO4沉淀，使平衡向产物方向移动，SO2转化率提高 ‎(2)①c(H2O)·c(CO2)　②K＝ 考点三　化学平衡常数与转化率的计算 ‎[学在课内]‎ 化学平衡常数与转化率的计算 ‎“三段式”法是有效解答化学平衡计算题的“万能钥匙”。答题时，要注意清楚条理地列出起始量、转化量、平衡量，按题目要求进行计算，同时还要注意单位的统一。‎ ‎1.明确三个量——起始量、转化量、平衡量 ‎(1)反应物的平衡量＝起始量－转化量。‎ ‎(2)生成物的平衡量＝起始量＋转化量。‎ ‎(3)各物质变化浓度之比等于它们在化学方程式中系数之比。变化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，抓变化浓度是解题的关键。‎ ‎2.掌握四个百分数 ‎(1)反应物的转化率＝×100%＝×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＝×100%。‎ ‎(3)混合物组分的百分含量＝×100%。‎ ‎(4)某组分的体积分数＝×100%。‎ ‎[考在课外]‎ 教材延伸 ‎(1)(RJ选修4·P322改编)已知反应A(g)＋3B(g)3C(g)在一定温度下达到平衡，该反应的平衡常数表达式为________________。若各物质的平衡浓度分别为[A]＝2.0 mol·L－1、[B]＝2.0 mol·L－1、[C]＝1.0 mol·L－1，则K＝________。‎ 答案　K＝　0.062 5‎ ‎(2)(LK选修4·P52)在一定条件下，向密闭容器中充入30 mL CO和20 mL水蒸气，使其反应，当反应CO(g)＋H2O(g)CO2(g)＋H2(g)达到平衡时，水蒸气的体积分数与H2的体积分数相等。‎ 根据三段式计算：‎ ‎①平衡后，CO的转化率为________。‎ ‎②平衡后，H2O的转化率为________。‎ ‎③平衡后CO的体积分数为________。‎ 解析　设达到平衡时，反应掉CO的体积为x。‎ ‎　CO(g)　＋　H2O(g)CO2(g)　＋　H2(g)‎ 起始： 30 mL 20 mL 0 0‎ 变化： x x x x 平衡： 30 mL－x 20 mL－x x x 由题意知：20 mL－x＝x，故x＝10 mL 故平衡后CO的体积分数为×100%＝40%，CO的转化率为×100%≈33.3%，H2O的转化率为×100%＝50%。‎ 答案　①33.3%　②50%　③40%‎ 思维探究 在恒温密闭容器中加入一定量的气体A发生mA(g)nB(s)，缩小容器体积时[A]、A的转化率如何变化？‎ 答案　缩小容器体积，K不变，[A]不变。剩余A的物质的量减小，故A的转化率增大。‎ ‎[基础点巩固]‎ ‎1. N2O5是一种新型硝化剂，一定温度下发生反应2N2O5(g)4NO2(g)＋O2(g)　ΔH>0，T1温度下的部分实验数据为：‎ t/s ‎0‎ ‎500‎ ‎1 000‎ ‎1 500‎ ‎[N2O5]/(mol·L－1)‎ ‎5.00‎ ‎3.52‎ ‎2.50‎ ‎2.50‎ 下列说法不正确的是(　　)‎ A.500 s内，N2O5的分解速率为2.96×10－3 mol·L－1·s－1‎ B.T1温度下的平衡常数为K1＝125，1 000 s时N2O5的转化率为50%‎ C.其他条件不变时，T2温度下反应到1 000 s时测得N2O5(g)浓度为2.98 mol·L－1，则有T1T2，则有K1>K2‎ 解析　500 s内[N2O5]由5.00 mol·L－1降低到3.52 mol·L－1，则有v(N2O5)＝＝2.96×10－3 mol·L－1·s－1，A正确。1 000 s时，[N2O5]＝2.50 mol·L－1，则[NO2]＝5 mol·L－1，[O2]＝1.25 mol·L－1，此时N2O5的转化率为×100%＝50%；化学平衡常数K1＝＝＝125，B正确。T2温度下反应到1 000 s时测得N2O5(g)浓度为2.98 mol·L－1>2.50 mol·L－1，说明反应正向进行的程度减小，反应ΔH>0，故有T1>T2，C错误。该反应为吸热反应，升高温度，平衡正向移动，平衡常数增大，由于T1>T2，则有K1>K2，D正确。‎ 答案　C ‎2.如图所示为气相直接水合法C2H4(g)＋H2O(g)C2H5OH(g)中乙烯的平衡转化率与温度、压强的关系[其中n(H2O)∶n(C2H4)＝1∶1]。‎ 计算乙烯水合制乙醇反应在图中A点的平衡常数Kp为 (用平衡分压代替平衡浓度计算，分压＝总压×物质的量分数)(　　)‎ A.0.082 B.0.072‎ C.0.072 MPa－1 D.0.082 MPa－1‎ 解析　由图可知，A点乙烯的平衡转化率为20%，设起始量n(H2O)＝n(C2H4)＝1 mol，转化的乙烯为0.2 mol，则：‎ 压强之比等于物质的量之比，则p(C2H4)＝p(H2O)＝7.8 MPa×＝7.8 MPa×，p(C2H5OH)＝7.8 MPa×，则Kp＝＝＝0.072 MPa－1。‎ 答案　C ‎3.一定条件下，反应2NH3(g)N2(g)＋3H2(g)　ΔH>0，达到平衡时N2的体枳分数与温度、压强的关系如图所示。下列说法正确的是(　　)‎ A.压强：p1>p2‎ B.b、c两点对应的平衡常数：Kc>Kb C.a点：2v正(NH3)＝3v逆(H2)‎ D.a点：NH3的转化率为 解析　该反应为气体分子数增大的反应，恒温时，压强越大，N2的体积分数越小，则p1Kb，故B正确；反应速率之比等于系数之比，3v正(NH3)＝2v逆(H2)，故C错误；对于反应2NH3(g)N2 (g)＋3H2 (g)，假设反应前氨气的物质的量为1 mol，反应的氨气的物质的量为x mol，则＝0.1，解得x＝，因此氨气的转化率为，故D错误。‎ 答案　B ‎[能力点提升]‎ ‎4.氮气是制备含氮化合物的一种重要物质，而氮的化合物用途广泛。两个常见的固氮反应的平衡常数对数值(Ig K)与温度的关系如图所示：‎ ‎①N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)‎ 和②N2(g)＋O2(g)2NO(g)，根据图中的数据判断下列说法正确的是(　　)‎ A.反应①和②均为放热反应 B.升高温度，反应①的反应速率减小 C.在常温下，利用反应①固氮和利用反应②固氮反应程度相差很大 D.在1 000 ℃时，反应①和反应②体系中N2的浓度一定相等 解析　反应①的K值随温度升高而减小，反应①是放热反应，反应②的K值随温度升高而增大，反应②是吸热反应，A错误；升高温度，两个反应的反应速率都增大，B错误；在常温下，反应①K≈1010，反应②K≈10－30‎ ‎，相差很大，故利用反应①固氮和利用反应②固氮反应程度相差很大，C正确；在1 000 ℃时，反应①、反应②的K值相等，即＝，而体系中N2的浓度不一定相等，D错误。‎ 答案　C ‎5.加热N2O5依次发生的分解反应为 ‎①N2O5(g)N2O3 (g)＋O2(g)‎ ‎②N2O3(g)N2O(g)＋O2(g)‎ 在容积为2 L的密闭容器中充入8 mol N2O5，加热到t ℃，达到平衡状态后O2为9 mol，N2O3为3.4 mol。则t ℃时反应①的平衡常数为(　　)‎ A.8.5 B.9.6 ‎ C.10.2 D.10.7‎ 解析　设分解的N2O3物质的量为x，反应过程中共生成N2O3 (x＋3.4)mol，在①反应中N2O5分解了(x＋3.4)mol，同时生成O2(x＋3.4)mol，在②反应中生成氧气x mol。则(x＋3.4 mol)＋x＝9 mol，求得x＝2.8 mol，所以平衡后N2O5、N2O3、O2浓度依次为[N2O5]＝ (8－2.8－3.4)mol÷2 L＝0.9 mol/L，[N2O3]＝3.4 mol÷2 L＝1.7 mol/L，[O2]＝9 mol÷2 L＝4.5 mol/L，反应①的平衡常数K＝＝8.5。‎ 答案　A ‎[名师点拨]‎ 三段式解题模板 反应：mA(g)＋nB(g)pC(g)＋qD(g)，令A、B起始物质的量分别为a mol、b mol，达到平衡后，A的消耗量为mx mol，容器容积为V L。‎ ‎　　　　mA(g)　＋　nB(g)pC(g)＋qD(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平衡常数：K＝。‎ ‎②A的转化率：α(A)平＝×100%‎ ‎③A的体积分数：φ(A)＝×100%‎ ‎6.已知：2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g)　ΔH＝－197.8 kJ·mol－1。起始反应物为SO2和O2(物质的量之比为2∶1，且总物质的量不变)。SO2 的平衡转化率(%)随温度和压强的变化如下表，下列说法不正确的是(　　)‎ 温度/K 压强/(105Pa)‎ ‎1.01‎ ‎5.07‎ ‎10.1‎ ‎25.3‎ ‎50.7‎ ‎673‎ ‎99.2‎ ‎99.6‎ ‎99.7‎ ‎99.8‎ ‎99.9‎ ‎723‎ ‎97.5‎ ‎98.9‎ ‎99.2‎ ‎99.5‎ ‎99.6‎ ‎773‎ ‎93.5‎ ‎96.9‎ ‎97.8‎ ‎98.6‎ ‎99.0‎ A.一定压强下降低温度，SO2的平衡转化率增大 ‎ B.在不同温度、压强下，转化相同物质的量的SO2所需要的时间相等 C.使用催化剂可以缩短反应达到平衡所需的时间 D.工业生产通常不采取加压措施是因为常压下SO2的转化率已相当高 解析　2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g)　ΔH＝－197.8 kJ·mol－1，该反应为气体分子数减少的放热反应；根据表格数据分析，在常压下，SO2的转化率已经比较高，所以在工业生产中不再采取加压措施，D项正确；在不同温度和压强下，由于反应速率可能不同，所以转化相同物质的量的SO2，所需时间也不一定相等，B项错误。‎ 答案　B ‎7.对于反应2SiHCl3(g)===SiH2Cl2(g)＋SiCl4(g)，采用大孔弱碱性阴离子交换树脂催化剂，在323 K和343 K时SiHCl3的转化率随时间变化的结果如图所示。‎ ‎343 K时反应的平衡转化率α＝________%。平衡常数K343 K＝________(保留2位小数)。‎ 解析　温度越高，反应越先达到平衡，根据图示，左侧曲线对应的温度为343 K，343 K时反应的平衡转化率为22%。设开始时加入SiHCl3的浓度为a mol·L－1，根据化学方程式和SiHCl3的平衡转化率知，达平衡时，SiHCl3、SiH2Cl2、SiCl4的浓度分别为0.78a mol·L－1、0.11a mol·L－1、0.11a mol·L－1，化学平衡常数K＝＝0.02。‎ 答案　22　0.02‎ ‎8.近期发现，H2S是继NO、CO之后第三个生命体系气体信号分子，它具有参与调解神经信号传递、舒张血管减轻高血压的功能。回答下列问题：‎ H2S与CO2在高温下发生反应：H2S(g)＋CO2(g)COS(g) ＋H2O(g)。在610 K时，将0.10 mol CO2与0.40 mol H2S充入2.5 L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620 K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.H2S B.CO2 ‎ C.COS D.N2‎ 解析　‎ H2O%＝＝0.02，x＝0.01。H2S的转化率为×‎ ‎100%＝2.5%。K＝＝2.8×10－3。②水的物质的量分数增大，说明平衡正向移动，H2S的转化率增大；温度升高，平衡正向移动，说明正反应是吸热反应。③增大H2S浓度，平衡正向移动，CO2转化率增大，H2S转化率降低，A错误；同理，增大CO2浓度，H2S转化率增大，CO2转化率降低，B正确；增大COS浓度，平衡向逆反应方向移动，H2S转化率降低，C错误；加入不反应的N2，反应物、生成物浓度均不变，平衡不移动，H2S转化率不变，D错误。‎ 答案　①2.5　2.8×10－3　②>　>　③B 图像、表格类试题信息的获取与应用　提升学生的“模型认知”素养 素养说明：高考试题中Ⅰ卷、Ⅱ卷中涉及到大量的图表题，这类试题命制是以实际生活、生产或最新科技成果为素材，以实物模型、抽象出的认识模型或绘制成的数学模型等呈现形成，考查考生的模型认知能力，解题过程中通过规范审读图、表中的信息，抓住关键信息点提示研究对象的特征及规律，分析、评价或优化、改进模型。从而培养学生的信息获取能力及模型认知素养。‎ 一、获取信息类型 类型一：从表格信息总结规律 类型二：从图中信息总结规律 类型三：从题中信息总结规律并作图 类型四：从题中信息总结规律并分析原因 二、分析方法 审清题，明确目标，分析变化趋势和斜率变化。‎ 三、答题模板 ‎1.总结规律型：其他条件不变，随着自变量(横坐标)变化(增大或减少)，XX因变量(纵坐标)逐渐(增大/减少)。或者就横坐标、自变量分区作答(非单调曲线)。‎ 写规律时的原则：先整体后局部。‎ ‎2.分析原因型：反应具有什么特点，什么因素的改变使什么平衡向什么方向移动，结果是什么。‎ ‎3.作图答题：先确定纵坐标、横坐标，做出“三点一变化”——起点、终点、拐点变化趋势。‎ ‎[题组训练]‎ ‎1.根据下列图示所得出的结论不正确的是(　　)‎ A.图甲是CO(g)＋H2O(g)CO2(g)＋H2(g)的平衡常数与反应温度的关系曲线，说明该反应的ΔH<0‎ B.图乙是室温下H2O2催化分解放出氧气的反应中c(H2O2)随反应时间变化的曲线，说明随着反应的进行H2O2分解速率逐渐减小 C.图丙是室温下用0.100 0 mol·L－1NaOH溶液滴定20.00 mL 0.100 0 mol·L－1某一元酸HX的滴定曲线，说明HX是一元强酸 D.图丁是室温下用Na2SO4除去溶液中Ba2＋达到沉淀溶解平衡时，溶液中c(Ba2＋)与c(SO)的关系曲线，说明溶液中c(SO)越大c(Ba2＋)越小 解析　图甲中，温度升高，lg K减小，即K减小，说明升高温度平衡逆向移动，则该反应为放热反应，A项正确；图乙中，曲线的斜率的绝对值逐渐减小，说明随着反应进行，H2O2分解速率逐渐减小，B项正确；图丙中，没有滴入NaOH溶液时，0.100 0 mol·L－1HX溶液的pH大于1，则HX为一元弱酸，C项错误；图丁中，曲线上的点均为沉淀溶解平衡的点，c(SO)与c(Ba2＋)成反比，D项正确。‎ 答案　C ‎2.H2S和SO2会对环境和人体健康带来极大的危害，工业上采取多种方法减少这些有害气体的排放，回答下列各方法中的问题。‎ 生物脱H2S的原理为：‎ H2S＋Fe2(SO4)3===S↓＋2FeSO4＋H2SO4‎ ‎4FeSO4＋O2＋2H2SO42Fe2(SO4)3＋2H2O ‎(1)硫杆菌存在时，FeSO4被氧化的速率是无菌时的5×105倍，该菌的作用是________________________________________________________________。‎ ‎(2)由图1和图2判断使用硫杆菌的最佳条件为________________________‎ ‎________________________________________________________________。‎ 若反应温度过高，反应速率下降，其原因是__________________________‎ ‎________________________________________________________________。‎ 解析　(1)由硫杆菌存在时的反应速率增大5×105倍可知，硫杆菌为该反应的催化剂，该反应中硫杆菌改变了反应路径，降低了反应的活化能。(2)由图1可知，温度在30 ℃左右时，速率最快；由图2可知，反应混合液的pH＝2.0左右时，速率最快。由此可推断使用硫杆菌的最佳条件为温度为30 ℃、混合液的pH＝2.0。若反应温度过高，硫杆菌蛋白质受热变性失活，导致反应速率下降。‎ 答案　(1)降低反应活化能(或作催化剂)‎ ‎(2)30 ℃、pH＝2.0　蛋白质变性(或硫杆菌失去活性)‎ ‎3.T ℃下，向一容积不变的密闭容器中，通入一定量的NO和CO，用气体传感器测得不同时间NO和CO浓度如下表：‎ 时间/s ‎0‎ ‎1‎ ‎2‎ ‎3‎ ‎4‎ ‎5‎ ‎[NO](10－4mol/L)‎ ‎10.0‎ ‎4.50‎ c1‎ ‎1.50‎ ‎1.00‎ ‎1.00‎ ‎[CO]/(10－3 mol/L)‎ ‎3.60‎ ‎3.05‎ c2‎ ‎2.75‎ ‎2.70‎ ‎2.70‎ ‎(1)则c2合理的数值为________(填字母标号)。‎ A.4.20 B.4.00 ‎ C.2.95 D.2.80‎ ‎(2)将不同物质的量的H2O(g)和CO(g)分别通入体积为2‎ ‎ L的恒容密闭容器中，进行反应：H2O(g)＋CO(g)CO2(g)＋H2(g)，得到如下三组数据：‎ 实验组 温度/℃‎ 起始量/mol 平衡量/mol 达到平衡所 需时间/min H2O CO CO H2‎ Ⅰ ‎650‎ ‎2‎ ‎4‎ ‎2.4‎ ‎1.6‎ ‎5‎ Ⅱ ‎900‎ ‎1‎ ‎2‎ ‎1.6‎ ‎0.4‎ ‎3‎ Ⅲ ‎900‎ a b c d t 若a＝2，b＝1，则c＝________________，达平衡时实验组Ⅱ中H2O(g)和实验组Ⅲ中CO的转化率的关系为αⅡ(H2O)________αⅢ(CO)(填“＜”、“＞”或“＝”)。‎ ‎(3)二甲醚是清洁能源，用CO在催化剂存在下制备二甲醚的反应原理为：2CO(g)＋4H2(g)CH3OCH3(g)＋H2O(g)，已知一定条件下，该反应中CO的平衡转化率随温度、投料比的变化曲线如图所示。‎ ‎①a、b、c按从大到小的顺序排序为________。‎ ‎②根据图像可以判断该反应为放热反应，理由是 ‎________________________________________________________________。‎ 解析　(1)由于CO为反应物，逐渐被消耗，故c2应介于2.75～3.05之间，又浓度越大，反应速率越快，即3.05－c2＞c2－2.75，故应选D。‎ ‎(2)由H2O(g)＋CO(g)CO2(g)＋H2(g)可知Ⅱ中平衡时n(H2O)＝0.6 mol，Ⅱ可看作向容器中加入1 mol CO、1 mol H2O建立平衡后又加1 mol CO重新建立的平衡，Ⅲ可看作向容器中加入1 mol CO、1 mol H2O建立平衡后又加1 mol H2O重新建立的平衡，故对平衡右移的促进作用完全相同。故[CO]＝0.6 mol，αⅡ(H2O)＝αⅢ(CO)。‎ ‎(3)①α(CO)越大，越大，故a＞b＞c，②由图像知温度越高，α(CO)越小，平衡左移，故正反应为放热反应。‎ 答案　(1)D　(2)0.6　＝　(3)①a＞b＞c　②投料比相同，温度越高，α ‎(CO)越小，平衡左移，该反应为放热反应