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高中化学反应类热点问题--化学反应的方向和限度（带解析） 化学反应的方向和限度 1．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。 2．化学平衡状态的判断 （1）动态标志：v正= v逆≠0 ①同种物质：同一物质的生成速率等于消耗速率。 ②不同物质：必须标明是“异向”的反应速率关系。如aA+bB cC+dD， = 时，反应达到平衡状态。 （2）静态标志：各种“量”不变 ①各物质的质量、物质的量或浓度不变； ②各物质的百分含量（物质的量分数、质量分数、体积分数）不变； ③温度、压强（化学反应方程式两边气体体积不相等）或颜色（某组分有颜色）不变。 （3）综合分析 举例 mA(g)+nB(g) pC(g) +qD(g) 状态 混合物体系中各成分的含量 各物质的物质的量或各物质的物质的量分数一定 平衡 各物质的质量或各物质的质量分数一定 平衡 各气体的体积或体积分数一定 平衡 总压强、总体积、总物质的量一定 不一定平衡 正、逆反应速率的关系 在单位时间内消耗了m mol A，同时生成 m mol A，即v正=v逆 平衡 在单位时间内消耗了n mol B，同时生成 p mol C 不一定平衡 vA∶vB∶vC∶vD=m∶n∶p∶q，v正不一定等于v逆 不一定平衡 在单位时间内生成了n mol B，同时消耗了q mol D 不一定平衡 压强 m+n≠p+q时，总压强一定（其他条件一定） 平衡 m+n=p+q时，总压强一定（其他条件一定） 不一定
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平衡 混合气体的平均相对分子质量（ ） 一定，当m+n≠p+q时 平衡 一定，当m+n=p+q时 不一定平衡 温度 任何化学反应都伴随着能量的变化，在其他条件不变的情况下，体系温度一定 平衡 密度 密度一定 不一定平衡 颜色 含有有色物质的体系颜色不再变化 平衡 3．化学平衡常数的应用 ①判断反应进行的限度 K值大，说明反应进行的程度大，反应物的转化率高。K值小，说明反应进行的程度小，反应物的转化率低。 K <10?5 10?5~105 >105 反应程度 很难进行 反应可逆 反应可接近完全 ②判断反应是否达到平衡状态 化学反应aA(g)+bB(g) cC(g)+dD(g)在任意状态时，浓度商均为Qc= 。 Qc>K时，反应向逆反应方向进行； Qc=K时，反应处于平衡状态； Qc
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2NO2(g) 2NO(g)＋O2(g)在体积固定的密闭容器中进行，达到平衡状态的标志是 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 ④混合气体的颜色不再改变 ⑤混合气体的密度不再改变 ⑥混合气体的压强不再改变 ⑦混合气体的平均相对分子质量不再改变 A．①④⑥⑦ B．②③⑤⑦ C．①③④⑤ D．全部 【答案】A 【解析】①单位时间内生成n mol O2的同时生成2n mol NO2，能说明反应达到平衡状态；②描述的都是正反应方向，无法判断反应是否达到平衡状态；③无论达到平衡与否，用各物质表示的反应速率之比总是等于化学方程式中各物质的化学计量数之比；④混合气体的颜色不变能够说明反应达到了化学平衡；因容器体积固定，混合气体质量一定，密度是一个常数，所以⑤不能说明反应达到平衡状态；该反应是一个反应前后气体体积不相等的反应，而容器的体积又固定，所以⑥能说明反应达到平衡状态；⑦混合气体的总质量一定，若平均相对分子质量不变，则混合气体的总物质的量不变，说明反应达到了平衡状态。 判断化学平衡状态的方法――“逆向相等，变量不变” 1．一定温度下，在一固定体积的密闭容器中，对于可逆反应A(s)＋3B(g) 2C(g)，下列说法说明达到平衡状态的是 ①C的生成速率和C的分解速率相等；②单位时间内生成a mol A，同时生成3a mol B；③气体密度不再变化；④混合气体的总压强不再变化；⑤A、B、C的物质的量之比为1∶3∶2；⑥混合气体的平均相对分子质量不变 A．②④⑤ B．①③④⑥ C．①②④⑥ D．①②③④⑤ 【答案】B 2．已知X(g)和Y(g)可以相互转化：2X(g) Y(g) ΔH<0。现将一定量X(g)和Y(g)的混合气体通入一体积为1 L的恒温密闭容器中，反应物及生成物的浓度随时间变化的关系如图所示。则下列说法不正确的是 A．若混合气体的压强不变，则说明反应已达化学平衡状态 B．a、b、c、d四个点表示的反应体系中，表示化学反应处于平衡状态的只有b点 C．25~30 min内用X表示的平均化学反应速率是0.08 mol?L?1?min?1 D．反应进行至25 min时，曲线发生变化的原因是增加Y的浓度 【答案】D 3．[2017新课标Ⅲ]砷（As）是第四周期ⅤA族元素，可以形成As2S3、As2O5、H3AsO3、H3AsO4等化合物，有着广泛的用
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途。回答下列问题： （4）298 K时，将20 mL 3x mol?L?1 Na3AsO3、20 mL 3x mol?L?1 I2和20 mL NaOH溶液混合，发生反应： (aq)+I2(aq)+2OH?(aq) (aq)+2I?(aq)+ H2O(l)。溶液中c( )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 b．v(I?)=2v( ) c．c( )/c( )不再变化 d．c(I?)=y mol?L?1 ②tm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_____________。 【答案】（4）①ac ②大于 ③小于 tm时生成物浓度较低 【解析】（4）①a．溶液pH不变时，则c(OH?)也保持不变，反应处于平衡状态；b．根据速率关系，v（I?）/2=v(AsO33?)，则v(I?)=2v(AsO33－)始终成立，v(I?)=2v(AsO33－)时反应不一定处于平衡状态；c．由于提供的 【名师点睛】反应到达平衡状态时，正逆反应速率相等，平衡时各物质的浓度、百分含量不变，以及由此衍生的一些量也不发生变化。反应前后不改变的量不能作为判断化学平衡状态的依据，如本反应中随反应的进行AsO43?和I?的物质的量在变化，但二者浓度比始终是1∶2，不能作用为判断平衡状态的依据。 题型三 化学平衡常数 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②，若恒容时，温度升高，H2浓度减小，则该反应平衡常数也会减小 D．对于反应③，恒温恒容下，增大H2浓度，平衡常数K一定会减小 【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＝ ，B正确；反应②中，温度升高，H2浓度减小，则平衡右移，生成物浓度增大，因此K2会增大，C错误；对于反应③，在恒温恒容下，增大H2浓度，平衡会向左移动，但由于温度没有发生变化，平衡常数K不变，D错误。 平衡常数的几个易错点 （1）正、逆反应的平衡常数互为倒数；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，平衡常数也会改变。