最新高考化学大一轮复习专题8化学反应速率和化学平衡第二单元化学平衡状态学案(考试必备)

第二单元化学平衡状态[考试标准]考点一化学平衡状态与化学反应进行的方向(一)化学平衡状态1．可逆反应在同一条件下既可以向正反应方向进行，同时又可以向逆反应方向进行的化学反应。

2．化学平衡状态(1)概念一定条件下的可逆反应中，正反应速率与逆反应速率相等，反应体系中所有参加反应的物质的质量或浓度保持不变的状态。

(2)化学平衡的建立(3)平衡特点(二)化学反应进行的方向(加试)1．自发过程(1)含义在一定温度和压强下，不需要借助外力作用就能自发进行的过程。

(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．自发反应在一定温度和压强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 －T ΔS >0，反应不能自发进行。

1．(2017·浙江11月选考，16)已知N 2(g)＋3H 2(g)2NH 3(g) ΔH ＝－92.4 kJ·mol －1，起始反应物为N 2和H 2，物质的量之比为1∶3，且总物质的量不变，在不同压强和温度下，反应达到平衡时，体系中NH 3的物质的量分数如下表：下列说法正确的是( )A ．体系中NH 3的物质的量分数越大，则正反应速率越大B ．反应达到平衡时，N 2和H 2的转化率之比均为1C ．反应达到平衡时，放出的热量均为92.4 kJD ．600 ℃、30 MPa 下反应达到平衡时，生成NH 3的物质的量最多 答案 B解析 正反应速率与反应物的浓度有关，且反应物浓度越大反应速率越快，而NH 3是产物，故A 错误；N 2和H 2的物质的量之比为1∶3，反应消耗也是1∶3，故N 2和H 2的转化率相同，故B 正确；当1 mol N 2参与反应时放出的热量为92.4 kJ ，而题目中没有确定反应的量，故C 错误；由表格可知600 ℃、30 MPa 下反应达到平衡时，NH 3的物质的量分数相对于500 ℃、30 MPa 时减小，故D 错误。

2．(2017·浙江11月选考，21)在催化剂作用下，用乙醇制乙烯，乙醇转化率和乙烯选择性(生成乙烯的物质的量与乙醇转化的物质的量的比值)随温度、乙醇进料量(单位：mL·min －1)的关系如图所示(保持其他条件相同)。

在410～440 ℃温度范围内，下列说法不正确的是( ) A ．当乙醇进料量一定，随乙醇转化率增大，乙烯选择性升高B．当乙醇进料量一定，随温度的升高，乙烯选择性不一定增大C．当温度一定，随乙醇进料量增大，乙醇转化率减小D．当温度一定，随乙醇进料量增大，乙烯选择性增大答案 A解析由图像可知，当乙醇进料量一定，随乙醇转化率增大，乙烯选择性先升高后减小，故A 选项错误；由图像可知，当乙醇进料量一定，随温度的升高，乙烯选择性先升高后减小，故B 选项正确；由图像可知，当温度一定，随乙醇进料量增大，乙醇转化率减小，故C选项正确；由图像可知，当温度一定，随乙醇进料量增大，乙烯选择性增大，故D选项正确。

3．(2017·浙江4月选考，12)已知：X(g)＋2Y(g)3Z(g) ΔH＝－a kJ·mol－1(a>0)，下列说法不正确的是( )A．0.1 mol X和0.2 mol Y充分反应生成Z的物质的量一定小于0.3 molB．达到化学平衡状态时，X、Y、Z的浓度不再发生变化C．达到化学平衡状态时，反应放出的总热量可达a kJD．升高反应温度，逆反应速率增大，正反应速率减小答案 D解析该反应属于可逆反应，0.1 mol X和0.2 mol Y充分反应生成Z的物质的量一定小于0.3 mol，A正确；达到化学平衡状态时正、逆反应速率相等，X、Y、Z的浓度不再发生变化，B正确；虽然属于可逆反应，达到化学平衡状态时，如果消耗1 mol X，则反应放出的总热量等于a kJ，C正确；升高反应温度，正、逆反应速率均增大，D错误。

题组一正确理解概念1．下列说法错误的是( )A．可逆反应不等同于可逆过程。

可逆过程包括物理变化和化学变化，而可逆反应属于化学变化B．化学反应达到化学平衡状态的正、逆反应速率相等，是指同一物质的消耗速率和生成速率相等，若用不同物质表示时，反应速率一定不相等C．一个可逆反应达到的平衡状态就是这个反应在该条件下所能达到的限度D．化学反应的限度可以通过改变反应条件而改变答案 B2．向含有2 mol SO2的容器中通入过量氧气发生反应2SO2(g)＋O2(g)催化剂加热2SO3(g) ΔH＝－Q kJ·mol－1(Q＞0)，充分反应后生成SO3的物质的量________(填“＜”“>”或“＝”，下同)2 mol，SO2的物质的量________0，转化率________100%，反应放出的热量________Q kJ。

答案＜> ＜＜题组二极端假设，界定范围，突破判断3．一定条件下，对于可逆反应X(g)＋3Y(g)2Z(g)，若X、Y、Z的起始浓度分别为c1、c2、c3(均不为零)，达到平衡时，X、Y、Z的浓度分别为0.1 mol·L－1、0.3 mol·L－1、0.08 mol·L －1，则下列判断正确的是( )A．c1∶c2＝3∶1B．平衡时，Y和Z的生成速率之比为2∶3C．X、Y的转化率不相等D．c1的取值范围为0＜c1＜0.14 mol·L－1答案 D解析平衡浓度之比为1∶3，转化浓度亦为1∶3，故c1∶c2＝1∶3，A、C不正确；平衡时Y 生成表示逆反应，Z生成表示正反应，v生成(Y)∶v生成(Z)应为3∶2，B不正确；由可逆反应的特点可知，c1的取值范围为0＜c1＜0.14 mol·L－1。

4．(2017·慈溪市高三月考)在一定的条件下，将2 mol SO2和1 mol O2充入恒容密闭容器中，发生下列反应：2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g) ΔH＝－197 kJ·mol－1，当达到平衡状态时，下列说法中正确是( )A．生成2 mol SO3B．放出热量197 kJC．SO2和SO3共有2 mol D．含有氧原子共有3 mol答案 C解析此反应是可逆反应，不能进行到底，SO3的物质的量小于2 mol，放出热量小于197 kJ，A、B错误；根据S元素守恒，n(SO2)＋n(SO3)＝2 mol，C正确；根据氧元素守恒，氧原子的物质的量共(2×2＋1×2) mol＝6 mol，D错误。

极端假设法确定各物质浓度范围上述题目4可根据极端假设法判断，假设反应正向或逆向进行到底，求出各物质浓度的最大值和最小值，从而确定它们的浓度范围。

假设反应正向进行到底：X2(g)＋Y2(g)2Z(g)起始浓度/mol·L－1 0.1 0.3 0.2改变浓度/mol·L－1 0.1 0.1 0.2终态浓度/mol·L－1 0 0.2 0.4假设反应逆向进行到底：X2(g)＋Y2(g)2Z(g)起始浓度/mol·L－1 0.1 0.3 0.2改变浓度/mol·L－1 0.1 0.1 0.2终态浓度/mol·L－1 0.2 0.4 0平衡体系中各物质的浓度范围为X2∈(0,0.2)，Y2∈(0.2,0.4)，Z∈(0,0.4)。

题组三审准题干，关注特点，判断标志5．(2017·浙江“超级全能生”选考科目8月联考)与外界隔热、容积不变的密闭容器中发生反应：2X(g) ＋ Y(g)3Z(g)＋M(s) ΔH＝－a kJ·mol－1，下列说法不正确的是( ) A．容器的温度不再升高，表明反应达到平衡状态B．容器压强不变，表明反应达到平衡状态C．达到化学平衡时，反应放出的总热量可能为a kJD．反应过程中，气体的密度始终保持不变答案 D解析因为此容器是隔热容器，当温度不再改变，说明反应达到平衡，且此反应是放热反应，随着反应进行，温度升高，压强增大，因此当压强不再改变，说明反应达到平衡，A、B正确；当消耗2 mol X和1 mol Y时反应达到平衡，放出的热量为a kJ，C正确；因为M为固体，向正反应方向进行，气体质量减少，容器为恒容状态，密度减小，D错误。

6．在一定温度下的某容积可变的密闭容器中，建立下列化学平衡：C(s)＋H2O(g)CO(g)＋H2(g)。

不能确定上述可逆反应在一定条件下已达到化学平衡状态的是( )A．体系的体积不再发生变化B．v正(CO)＝v逆(H2O)C．生成n mol CO的同时生成n mol H2D．1 mol H—H键断裂的同时断裂2 mol H—O键答案 C解析不论反应是否达到平衡状态，生成n mol CO的同时都会生成n mol H2。

7．在容积固定且绝热的密闭容器内发生化学反应：2HI(g)===H2(g)＋I2(g)，下列各项事实都是在其他条件一定的前提下形成的，其中能表明化学反应达到平衡状态的是________(填序号)。

①混合气体的颜色保持不变②容器内的温度保持不变③容器内的压强保持不变④各物质的总浓度保持不变⑤单位时间内形成n mol H—H键的同时也断裂2n mol H—I键⑥混合气体的平均摩尔质量保持不变⑦Q＝K⑧ΔH保持不变⑨生成a mol H2(g)的同时消耗a mol I2(g) ⑩v逆(H2)＝12v正(HI)答案 ①②③⑦⑧⑨⑩解析 ①容器中有颜色的物质是I 2，混合气体的颜色保持不变表明c (I 2)不变；②容器绝热，化学反应必然伴随着能量的变化，容器内的温度保持不变表明v 正＝v 逆；③容器绝热、温度可变，依据pV ＝n R T 压强也可变，当温度不变时，压强也不变化，是化学平衡的标志；④容器容积不变，化学反应前后气体物质的量不变，各物质的总浓度不变不能说明v 正＝v 逆；⑤形成n mol H —H 键和断裂2n mol H —I 键描述的都是正向的反应，不能说明v 正＝v 逆；⑥反应前后气体的质量和物质的量一直都保持不变，故混合气体的平均摩尔质量始终保持不变；⑦K 为平衡常数，当Q ＝K 时，反应一定达到化学平衡状态；⑧化学反应的ΔH 的大小与温度有关，容器绝热，化学反应必然伴随着能量的变化，ΔH 保持不变，表明v 正＝v 逆；⑨生成a mol H 2(g)的同时消耗a mol I 2(g)，表明v 正＝v 逆；⑩逆反应消耗H 2的速率是正反应消耗HI 的速率的一半，也表明v 正＝v 逆。