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考点一：化学反应的方向
1．自发过程
(1)定义：在一定条件下，不需要借助____、____等外力作用就能自动进行的过程。
(2)特点：①体系趋向于从____能量状态转变为____能量状态(体系对外部__做功__或__放出__能量)；
②在密闭条件下，体系有从____序转变为____序的倾向性(无序体系更加稳定)。
2．熵、熵变
(1)熵是描述体系____程度的物理量，符号为____。熵值越大，体系混乱度____。
(2)影响熵大小的因素
①相同条件下，物质不同熵不同。
②同一物质的熵：气态(g)____液态(l)____固态(s)。
(3)熵变：ΔS＝S(反应产物)－S(反应物)。
(4)常见的熵增过程
①同一种物质的不同状态：S(g)____S(l)____S(s)。
②反应后气体物质的量增加的反应。
3．化学反应方向的判据
第40 讲 化学反应的方向和限度
01 了解熵、熵变的含义，会用复合判据判断反应进行的方向。
02 了解化学反应可逆性特点。
03 掌握化学平衡状态的建立及特征。
04 了解平衡常数的概念及意义。
重点·夯基易错
1．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方向( )
2．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判断反应能否自发进行的判
据( )
3．过程自发性不仅能用于判断过程的方向，还能确定过程发生的速率( )
4．工业合成氨N2(g)＋3H2(g)
2NH3(g)反应，在低温时自发进行。( )
5．Na 与H2O 的反应是熵增的放热反应，该反应能自发进行。( )
6．某吸热反应能自发进行，因此该反应是熵增反应。( )
7．放热过程有自发进行的倾向性，但并不一定能自发进行，吸热过程没有自发进行的倾向性，但在一定
条件下也可自发进行。( )
8．焓变是影响反应是否具有自发性的唯一因素。( )
9．吸热且熵增加的反应，当温度升高时，反应一定能自发进行。( )
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
－
＋
负值
在任何温度下，过程均自发进行
＋
－
正值
在任何温度下，过程均不能自发进行
＋
＋
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
方法·规律总结
1．下列说法正确的是( )
A．非自发反应一定不能实现
B．同种物质气态时熵值最小，固态时熵值最大
C．反应NH3(g)＋HCl(g)===NH4Cl(s)在室温下可自发进行，则该反应的ΔH<0
D．恒温恒压下，ΔH<0 且ΔS>0 的反应一定不能自发进行
2．(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 转变成CO2 和N2，化学方程式为2NO＋2CO2CO2＋N2。反应能够自发进行，则反应的
ΔH________0(填“＞”“＜”或“＝”)。理由是___________________________。
(3)已知CaSO4(s)＋CO(g)
CaO(s)＋SO2(g)＋CO2(g) ΔH＝＋218 kJ·mol－1，该反应能够自发进行的
反应条件是________。
1．（2024·湖北·高考真题）
在超高压下转化为平行六面体的
分子(如图)。下列说法错误的是
A．
和
互为同素异形体
B．
中存在不同的氧氧键
C．
转化为
是熵减反应
D．常压低温下
能稳定存在
2．（2023·江苏·高考真题）金属硫化物(
)催化反应
，既可以除去
天然气中的
，又可以获得
。下列说法正确的是
点拨·能力培养
真题·明考向
A．该反应的
B．该反应的平衡常数
C．题图所示的反应机理中，步骤Ⅰ可理解为
中带部分负电荷的S 与催化剂中的M 之间发生作用
D．该反应中每消耗
，转移电子的数目约为
3．（2022·江苏·高考真题）用尿素水解生成的
催化还原
，是柴油机车辆尾气净化的主要方法。反
应为
，下列说法正确的是
A．上述反应
B．上述反应平衡常数
C．上述反应中消耗
，转移电子的数目为
D．实际应用中，加入尿素的量越多，柴油机车辆排放的尾气对空气污染程度越小
3．（2022·湖北·高考真题）硫代碳酸钠能用于处理废水中的重金属离子，可通过如下反应制备：
，下列说法正确的是
A．
不能被氧化
B．
溶液显碱性
C．该制备反应是熵减过程
D．
的热稳定性比
的高
考点二：可逆反应、化学平衡状态
1．可逆反应
(1)概念
在相同条件下同时向 进行的反应。
(2)特点
双向性
可逆反应分为方向相反的两个反应：正反应和逆反应
双同性
正、逆反应是在相同条件下，同时进行
共存性
反应物的转化率100%，反应物与生成物共存
2.化学平衡状态
(1)概念
在一定条件下反应进行到一定程度时，反应物和生成物的浓度不再随时间的延长而发生变化，正反应速率
和逆反应速率 ，这种状态称为化学平衡状态，简称化学平衡。
(2)化学平衡的建立
绘制“反应速率－时间”图像，表示从正反应开始建立化学平衡状态的过程。
(3)平衡特征
(4)化学平衡状态的判断方法
①v 正＝v 逆
②宏观组成标志
各组分的浓度保持不变，或各组分的质量、物质的量、百分含量、质量分数等保持不变的状态是平衡状态。
③间接标志
a．有气体参加的反应，气体的总压强、总体积、总物质的量不变时，达到平衡状态。
b．如果平衡体系中的物质有颜色，则平衡体系的颜色不变时，达到平衡状态。
c．气体的密度、气体的平均相对分子质量不变时，要具体分析各表达式中的分子或分母变化情况，判断
重点·夯基易错
是否平衡(若体系中各组分均为气体，气体质量守恒；若体系中不全是气体，要注意气体质量变化)。
1．反应2NaHCO3=====Na2CO3＋CO2↑＋H2O、Na2CO3＋CO2＋H2O===2NaHCO3互为可逆反应( )
2．化学反应达到平衡后，反应物和生成物的浓度或百分含量相等( )
3．在一定条件下，向密闭容器中充入1 mol N2和3 mol H2充分反应，生成2 mol NH3( )
4．反应2H2＋O2=====2H2O 和2H2O=====2H2↑＋O2↑互为可逆反应。( )
5．化学反应达平衡后的平均速率为0，但v 正＝v 逆≠0。( )
6．平衡状态指的是反应静止了，不再发生反应了。( )
7．化学反应的限度可以通过改变反应条件而改变。( )
8．对反应NO2(g)＋SO2(g)
SO3(g)＋NO(g)，当每消耗1 mol SO3的同时生成1 mol NO2时，说明反应
达到平衡状态。( )
不能作为化学平衡状态“标志”的四种情况：
(1)反应组分的物质的量之比等于化学方程式中相应物质的化学计量数之比。
(2)恒温恒容下的体积不变的反应，体系的压强或总物质的量不再随时间而变化，如2HI(g)
H2(g)＋
I2(g)。
(3)全是气体参加的体积不变的反应，体系的平均相对分子质量不再随时间而变化，如2HI(g)
H2(g)＋
I2(g)。
(4)全是气体参加的反应，恒容条件下体系的密度保持不变。
1．在一密闭容器中进行反应：2X(g)＋Y(g)
2Z(g)。已知反应过程中某一时刻X、Y、Z 的浓度分别
为0.3 mol·L－1、0.1 mol·L－1、0.4 mol·L－1，当反应达到平衡时，不可能存在的是( )
A．c(X)＝0.5 mol·L－1
B．c(Y)＋c(X)＝0.5 mol·L－1
C．c(Y)＋c(Z)＝1.05 mol·L－1
D．c(X)＋c(Y)＋c(Z)＝0.75 mol·L－1
2．在一定温度下的恒容容器中，当下列物理量不再发生变化时：①混合气体的压强；②混合气体的密度；
③混合气体的总物质的量；④混合气体的平均相对分子质量；⑤混合气体的颜色；⑥各反应物或生成物的
浓度之比等于化学计量数之比；⑦某种气体的百分含量。
(1)能说明2SO2(g)＋O2(g)
2SO3(g)达到平衡状态的是______________(填序号，下同)。
方法·规律总结
点拨·能力培养
(2)能说明I2(g)＋H2(g)
2HI(g)达到平衡状态的是______________。
(3)能说明2NO2(g)
N2O4(g)达到平衡状态的是________________________。
(4)能说明C(s)＋CO2(g)
2CO(g)达到平衡状态的是______________。
(5)能说明NH2COONH4(s)
2NH3(g)＋CO2(g)达到平衡状态的是______________。
(6)能说明5CO(g)＋I2O5(s)
5CO2(g)＋I2(s)达到平衡状态的是______________。
答案 (1)①③④⑦ (2)⑤⑦ (3)①③④⑤⑦
(4)①②③④⑦ (5)①②③ (6)②④⑦
3．若上述题目中的(1)～(4)改成一定温度下的恒压密闭容器，结果又如何？
(1)__________________。(2)_______________________。
(3)__________________。(4)_______________________。
1．（2023·湖南·高考真题）向一恒容密闭容器中加入
和一定量的
，发生反应：
。
的平衡转化率按不同投料比
随温度的变化曲线
如图所示。下列说法错误的是
A．
B．反应速率：
C．点a、b、c 对应的平衡常数：
D．反应温度为
，当容器内压强不变时，反应达到平衡状态
真题·明考向
2．（2024·上海·高考真题）已知：
①
②
③
(1)以下能判断总反应达到平衡状态的是_______。
A．钙离子浓度保持不变
B．
保持不变
C．
D．
考点三：化学平衡常数
1．化学平衡常数
(1)含义
在一定____下，当一个可逆反应达到____时，生成物____与反应物____的比值是一个常数，简称平衡常数，
用符号____表示。化学平衡常数是指某一具体反应的平衡常数。
(2)表达式
对于一般的可逆反应mA(g)＋nB(g)
pC(g)＋qD(g)，在一定温度下达到平衡时，平衡常数的表达式：
K＝____。
①平衡常数表达式中，各物质的浓度均为平衡时的浓度。其书写形式与化学方程式的书写有关。
②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，正反应进行的程度____，反应物的转化率____。当K＞____时，可以认为反应进行得较完全。
②K 值越小，正反应进行的程度____，反应物的转化率____。当K＜___时，认为反应很难进行。
(4)影响因素
①内因：____的性质。
②外因：只受____影响，与____、____、____等外界因素无关。即在一定温度下，平衡常数保持不变。
(5)平衡常数的应用
①判断、比较可逆反应进行的程度
重点·夯基易错
一般来说，一定温度下的一个具体的可逆反应：
K 值
正反应进行
的程度
平衡时生
成物浓度
平衡时反应
物浓度
反应物
转化率
越大
____
___
____
____
越小
____
____
____
____
②判断正在进行的可逆反应的方向以及反应是否达到平衡
对于可逆反应：mA(g)＋nB(g)pC(g)＋qD(g)，若浓度商Qc＝，则将浓度商和平衡常数作比较可得可逆反
应所处的状态。
③判断可逆反应的反应热
1．C(s)＋H2O(g)
CO(g)＋H2(g)的平衡常数表达式为K＝( )
2．平衡常数发生变化，化学平衡一定发生移动( )
3．化学平衡发生移动，平衡常数一定发生变化( )
4．平衡常数K 越大，表示反应进行得越快( )
5．温度不变，增大反应物浓度，平衡正向移动，平衡常数增大( )
6．反应A(g)＋B(g)
C(g)达到平衡后，温度不变，增大压强，平衡正向移动，平衡常数增大( )
7．增大反应物的浓度，平衡正向移动，化学平衡常数增大。( )
8．可根据K 随温度的变化情况判断反应的热效应。( )
9．对于一个可逆反应，化学计量数不同，化学平衡常数表达式及数值也不同。( )
使用化学平衡常数应注意的问题
(1)化学平衡常数K 值的大小是可逆反应进行程度的标志，它能够表示可逆反应进行的程度。一个反应的K
值越大，表明平衡时生成物的浓度越大，反应物的浓度越小，反应物的转化率也越大。可以说，化学平衡
常数是在一定温度下一个反应本身固有的内在性质的定量体现。
(2)化学平衡常数只与温度有关，与反应物或生成物的浓度无关。
(3)反应物或生成物中有固体和纯液体存在时，其浓度可看作“1”，而不计入平衡常数表达式中。如H2O(l)
方法·规律总结
的浓度，固体物质的浓度均不写，但水蒸气浓度要写。
(4)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，正、逆反应的平衡常
数互为倒数；若化学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。
(5)正、逆反应的化学平衡常数互为倒数。
(6)若化学方程式中各物质的化学计量数都变成n 倍或倍，则化学平衡常数变为原来的n 次幂或次幂。
(7)两化学方程式相加得到新的化学方程式，其化学平衡常数是两反应平衡常数的乘积。
1．请写出下列反应的平衡常数，并找出K1和K2、K3的关系。
(1)N2(g)＋3H2(g)
2NH3(g) K1
(2)N2(g)＋H2(g)
NH3(g) K2
(3)2NH3(g)
N2(g)＋3H2(g) K3
2．已知下列反应的平衡常数：
①H2(g)＋S(s)
H2S(g) K1；
②S(s)＋O2(g)
SO2(g) K2；
则反应H2(g)＋SO2(g)
O2(g)＋H2S(g)的平衡常数K＝________(用K1和K2表示)。
3．研究发现，液态苯是优质储氢材料：C6H6(l)＋3H2(g)
C6H12(l)。一定温度下，在密闭容器中充入一
定量液态苯(足量)和适量氢气，经反应达到平衡后，测得c(H2)＝2 mol·L－1。保持温度不变，将体积压缩至
原来的一半，达到新平衡时c(H2)为( )
A．1 mol·L－1
B．2 mol·L－1
C．3 mol·L－1
D．4 mol·L－1
1．（2024·北京·高考真题）可采用
催化氧化法将工业副产物
制成
，实现氯资源的再利用。
反应的热化学方程式：
。下图所示为该法的一种
催化机理。
点拨·能力培养
真题·明考向
下列说法不正确的是
A．Y 为反应物
，W 为生成物
B．反应制得
，须投入
C．升高反应温度，
被
氧化制
的反应平衡常数减小
D．图中转化涉及的反应中有两个属于氧化还原反应
2．（2024·江苏·高考真题）二氧化碳加氢制甲醇的过程中的主要反应(忽略其他副反应)为：
①
②
、
下，将一定比例
、
混合气匀速通过装有催化剂的绝热反应管。装置及L1、L2、
L3…位点处(相邻位点距离相同)的气体温度、CO 和
的体积分数如图所示。下列说法正确的是
A．L4处与L5处反应①的平衡常数K 相等
B．反应②的焓变
C．L6处的
的体积分数大于L5处
D．混合气从起始到通过L1处，CO 的生成速率小于
的生成速率
3．（2024·湖南·高考真题）恒压下，向某密闭容器中充入一定量的
和
，发生如下反应：
主反应：
副反应：
在不同温度下，反应达到平衡时，测得两种含碳产物的分布分数
随投料比x(物质的量之比)的变化关系如图所示，下列
说法正确的是
A．投料比x 代表
B．曲线c 代表乙酸的分布分数
C．
，
D．L、M、N 三点的平衡常数：
4．（2024·吉林·高考真题）异山梨醇是一种由生物质制备的高附加值化学品，
时其制备过程及相关
物质浓度随时间变化如图所示，
后异山梨醇浓度不再变化。下列说法错误的是
A．
时，反应②正、逆反应速率相等
B．该温度下的平衡常数：①>②
C．
平均速率(异山梨醇)
D．反应②加入催化剂不改变其平衡转化率
1．（2024·辽宁·模拟预测）向体积均为
的甲、乙两个恒容密闭容器中分别充入
和
，发
生反应：
。分别在绝热、恒温条件下进行，两反应体系的压
强随时间的变化曲线如图所示。下列说法错误的是
A．正反应在较低温度下能自发进行
B．乙在恒温条件下进行，
C．a 点的正反应速率大于c 点的正反应速率
D．甲条件下平衡常数K 小于20.25
演练·提能力
2．（2024·安徽·模拟预测）
催化加氢制甲醇，有利于减少温室气体，其反应式为
，下图为
，温度在250℃下的甲醇的
物质的量分数
与压强p 的关系及压强在
下的甲醇的物质的量分数
与温
度t 的关系，下列有关说法正确的是
A．由图可知，随压强增大，平衡常数K 增大
B．曲线a 为250℃时等温过程曲线
C．该反应在任何温度下都能自发进行
D．当
时，
的平衡转化率为53.3％
3．（2024·黑龙江牡丹江·一模）工业以硫黄或黄铁矿(主要成分FeS2，烧渣主要成分为Fe2O3)为主要原料生
产硫酸主要流程如下：
下列说法正确的是
A．高温焙烧1 mol FeS2时转移的电子数为15 NA(NA代表阿伏加德罗数值)
B．SO2与H2S 反应生成淡黄色沉淀，体现了SO2的还原性
C．反应2SO2(g)+O2(g)
2SO3(g)具有自发性的原因是ΔH＜0
D．98%浓硫酸粘度较高，与其范德华力较大有关
4．（2024·广西柳州·模拟预测）乙烯的产量是衡量一个国家石油化工发展水平的重要标志。一定条件下
和
合成乙烯的反应为
。向
恒容密闭容器中充入
和
，测得不同温度下
的平衡转化率及催化剂的催化效率如题图所示。下列说法正确
的是
A．
点的平衡常数比
点的大
B．250℃时，当
的转化率位于
点时，保持其他条件不变，仅延长反应时间不可能使转化率达到
C．250℃~350℃时，催化效率降低的主要原因是
的平衡浓度减小
D．250℃时，平衡体系中乙烯的体积分数为
5．（24-25 高三上·江苏南通·阶段练习）在一定温度和压强下，发生如下两个反应：
I．C2H6(g)=C2H4(g)+H2(g) Kx1
II．C2H6(g)+H2(g)=2CH4(g) Kx2
其中Kx2>>Kx1，且Kx是以平衡物质的量分数代替平衡浓度计算的平衡常数。
则下列说法正确的是
A．仅发生反应I 时，若C2H6(g)的平衡转化率为25.00%，则Kx1=0.67
B．同时发生反应I 和II 时，与仅仅发生反应I 时，乙烯的平衡产率减小
C．工业上常常选择通入适量空气，这种做法有利于提供反应所需的热量
D．达到平衡时，加入高效催化剂有利于增大Kx1
20．（2024·重庆·模拟预测）如图所示，无摩擦、有质量的隔板1、2、3 将容器分为甲，乙、丙3 个部分，
同时进行反应：
，起始时各物质的物质的量已标在图中。在固定的温度和压强下
充分反应后，各部分的体积分别为
、
、
。此时若抽走隔板1，不会引起其他活塞移动。下列说法
错误的是
A．若乙中气体密度不再改变，说明乙中已经达到平衡状态
B．若
，
C．若将3 个隔板全部固定，与未固定相比，丙中放热量减少
D．若将该容器逆时针旋转90°竖立在桌面上，重新平衡时，乙中C 的体积分数减小
6．（2024·广东广州·三模）向一恒容密闭容器中加入
和一定量的
，发生反应：
。
的平衡转化率按不同投料比
温度的变化曲线如
图所示。下列说法不正确的是
A．
B．
两点的正反应速率：
C．此反应在任意温度下都可自发进行
D．当容器内气体的平均相对分子质量不变时，反应达平衡状态
7．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)，已知该反应平衡常数与温度的关系如下表所示。下列说法不正确的是( )
温度/℃
25
80
230
平衡常数/(mol－3·L3)
5×104
2
1.9×10－5
A.上述生成Ni(CO)4(g)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 mol3·L－3
C．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
8．一定温度下，反应I2(g)＋H2(g)
2HI(g)在密闭容器中达到平衡时，测得c(I2)＝0.11 mmol·L－1，
c(HI)＝0.78 mmol·L－1。相同温度下，按下列4 组初始浓度进行实验，反应逆向进行的是( )
A
B
C
D
c(I2)/(mmol·L－1)
1.00
0.22
0.44
0.11
c(H2)/(mmol·L－1)
1.00
0.22
0.44
0.44
c(HI)/(mmol·L－1)
1.00
1.56
4.00
1.56
(注：1 mmol·L－1＝10－3 mol·L－1)
9．已知反应：FeO(s)＋CO(g)
Fe(s)＋CO2(g) ΔH>0。
(1)此反应的平衡常数表达式为K＝________。
(2)温度降低，则K________(填“增大”“减小”或“不变”)。
(3)已知1 100 ℃时，K＝0.263。若1 100 ℃时测得c(CO2)＝0.025 mol·L－1，c(CO)＝0.01 mol·L－1，此时该反
应________(填“处于”或“不处于”)化学平衡状态，化学反应速率：正反应速率________(填“>”“<”
或“＝”)逆反应速率。
10．氨气中氢含量高，是一种优良的小分子储氢载体，且安全、易储运，可通过下面两种方法由氨气得到
氢气。
方法Ⅰ.氨热分解法制氢气
相关化学键的键能数据
化学键
N≡N
H—H
N—H
键能E/(kJ·mol－1)
946
436.0
390.8
在一定温度下，利用催化剂将NH3分解为N2和H2。回答下列问题：
(1)反应2NH3(g)
N2(g)＋3H2(g) ΔH＝________ kJ·mol－1。
(2)已知该反应的ΔS＝＋198.9 J·mol－1·K－1，在下列哪些温度下反应能自发进行？____________(填字母)。
A．25 ℃
B．125 ℃
C．225 ℃
D．325 ℃
11．主要成分为H2S 的工业废气的回收利用有重要意义。
回收单质硫。将三分之一的H2S 燃烧，产生的SO2与其余H2S 混合后反应：
2H2S(g)＋SO2(g)
S8(s)＋2H2O(g)。在某温度下达到平衡，测得密闭系统中各组分浓度分别为c(H2S)＝
2.0×10－5mol·L－1、c(SO2)＝5.0×10－5 mol·L－1、c(H2O)＝4.0×10－3 mol·L－1，计算该温度下的平衡常数K
＝__________。
12．298 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：
AsO(aq)＋I2(aq)＋2OH－(aq)AsO(aq)＋2I－(aq)＋H2O(l)。溶液中c(AsO)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______(填字母)。
a．溶液的pH 不再变化
b．v(I－)＝2v(AsO)
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____________________
______________________________________________________________________________。
④若平衡时溶液的pH＝14，则该反应的平衡常数K 为________。
