2018届一轮复习人教版化学平衡常数化学反应进行的方向学案(2)

2018届一轮复习人教版化学平衡常数化学反应进行的方向学案(2)

第27讲　化学平衡常数 化学反应进行的方向 考纲求 ‎1.理解化学平衡常数的含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．化学平衡常数的表达式 对于可逆反应：mA(g)＋nB(g) pC(g)＋qD(g)，‎ 化学平衡常数K＝ ‎(式中各物质的浓度为平衡时的浓度)‎ ‎2．影响因素 ‎(1)K只与温度有关。‎ ‎(2)升高温度 ‎3．化学平衡常数的意义 K值越大，正反应进行程度越彻底，反应物的转化率越大。‎ ‎1．(LK选修4·P52,3改编)在一密闭容器中，等物质的量的A和B发生如下反应：A(g)＋2B(g) 2C(g)，反应达到平衡时，若混合气体A和B的物质的量之和与C的物质的量相等，则这时A的转化率为(　　)‎ A．40%　　　　　　 B．50%‎ C．60% D．70%‎ 答案：　A ‎2．(RJ选修4·P32,2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c(A)＝2.0 mol·L－1、c(B)＝2.0 mol·L－1、c(C)＝1.0 mol·L－1，则K＝__________。‎ 答案：　K＝　0.062 5‎ ‎3．判断正误(正确的打“√”，错误的打“×”)。‎ ‎(1)平衡常数表达式中，可以是物质的任一时刻的浓度(　　)‎ ‎(2)化学平衡移动，化学平衡常数一定改变(　　)‎ ‎(3)对某一可逆反应，升高温度则化学平衡常数一定变大(　　)‎ ‎(4)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(　　)‎ ‎(5)化学平衡常数和转化率都能体现反应进行的程度(　　)‎ ‎(6)其他条件不变，使用不同催化剂，反应的平衡常数不变(　　)‎ 答案：　(1)×　(2)×　(3)×　(4)×　(5)√　(6)√‎ ‎4．在一定温度下，三个反应：‎ H2(g)＋I2(g) 2HI(g)　K1‎ H2(g)＋I2(g) HI(g)　K2‎ ‎2HI(g) H2(g)＋I2(g)　K3‎ 探究K1与K2、K1与K3的关系。‎ 答案：　K1＝K；K1＝。‎ 考向一　推导平衡常数之间的关系 ‎1．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)的平衡常数为(　　)‎ A．K1＋K2　　　　　　　 B．K1－K2‎ C．K1×K2 D．K1/K2‎ 解析：　由平衡常数的定义可知，K1＝，K2＝，反应H2(g)＋SO2(g) O2(g)＋H2S(g)的平衡常数K＝，可知K＝K1/K2。‎ 答案：　D ‎2．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)。‎ 解析：　K1＝，K2＝，K＝，所以K＝。‎ 答案：　 考向二　化学平衡常数及其应用 利用K与Qc的关系判断可逆反应所处状态 对于可逆反应mA(g)＋nB(g) pC(g)＋qD(g)，Qc＝(式中浓度是任意时刻的浓度)。根据Qc与K的关系可以判断可逆反应所处的状态：‎ Qc ‎ ‎3．(2016·河北师大附中测试)将不同量的CO(g)和H2O(g)分别通入到体积为2 L的恒容密闭容器中，进行反应CO(g)＋H2OCO2(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 CO H2O H2‎ CO ‎1‎ ‎650‎ ‎4‎ ‎2‎ ‎1.6‎ ‎2.4‎ ‎6‎ ‎2‎ ‎900‎ ‎2‎ ‎1‎ ‎0.4‎ ‎1.6‎ ‎3‎ ‎3‎ ‎900‎ a b c d t ‎(1)实验2条件下平衡常数K＝____________。‎ ‎(2)实验3中，若平衡时，CO的转化率大于水蒸气，则a/b的值________(填具体值或取值范围)。‎ ‎(3)实验4，若900 ℃时，在此容器中加入CO、H2O、CO2、H2均为1 mol，则此时v正________v逆(填“<”“>”或“＝”)。‎ 解析：　(1)实验2条件下，平衡时CO的物质的量为1.6 mol，则：‎ ‎　CO(g)＋H2O(g) CO2(g)＋H2(g)‎ ‎ 起始量/mol 2 1 0 0‎ ‎ 变化量/mol 0.4 0.4 0.4 0.4‎ ‎ 平衡量/mol 1.6 0.6 0.4 0.4‎ 故900 ℃时，K＝＝＝≈0.17。‎ ‎(2)由于CO与H2O(g)的化学计量数都为1，所以当两者物质的量相等时，二者转化率相等。要使CO的转化率大于水蒸气的转化率，则增大水蒸气的物质的量，即a/b的值小于1。‎ ‎(3)由上面的分析可知，900 ℃时，该反应的平衡常数为0.17。实验4中，在900 ℃时，在此容器中加入CO、H2O、CO2、H2均为1 mol，则此时Qc＝1，Qc>K，故反应向逆反应方向进行，所以v正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________。‎ 解析：　(1)M(g)　　＋　　N(g)　 　P(g)＋Q(g)‎ 始态 1 mol/L 2.4 mol/L 0 0‎ 变化量 1 mol/L×60% 1 mol/L×60%‎ 因此N的转化率为：×100%＝25%‎ ‎(2)由于该反应的ΔH>0，即正反应为吸热反应，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，c(N)＝1.8 mol/L，c(P)＝0.6 mol/L，c(Q)＝0.6 mol/L。‎ 因此化学平衡常数K＝＝＝。‎ 由于温度不变，因此K不变，达到平衡后：‎ c(P)＝2 mol/L，c(Q)＝2 mol/L，c(M)＝2 mol/L c(N)＝(a－2)mol·L－1，‎ K＝＝＝，‎ 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，c(N)＝b(1－x)mol/L，‎ c(P)＝bx mol/L，c(Q)＝bx mol/L。‎ K＝＝＝，解得x＝41%。‎ 答案：　(1)25%　(2)增大　(3)6　(4)41%考点三　化学反应进行的方向 ‎1．自发过程 ‎(1)含义：不用借助于外力就可以自动进行的过程。‎ ‎(2)特点 ‎2．化学反应方向的判据 ‎(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。‎ 　‎ 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化学计量数大小。‎ ‎1．(RJ选修4·P36,1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 ‎2．判断正误(正确的打“√”，错误的打“×”)。‎ ‎(1)CaCO3(s)CaO(s)＋CO2(g)是一个熵增加的过程(　　)‎ ‎(2)ΔH<0，ΔS>0的反应，一定是自发反应(　　)‎ ‎(3)吸热且熵增加的反应，当温度升高时，反应一定能自发进行(　　)‎ ‎(4)由能量判据和熵判据组合而成的复合判据，将更适合于所有的过程(　　)‎ ‎(5)凡是放热反应都是自发的，吸热反应都是非自发的(　　)‎ ‎(6)－10 ℃的水结成冰，可用熵变的判据来解释反应的自发性(　　)‎ 答案：　(1)√　(2)√　(3)×　(4)√　(5)×　(6)×‎ ‎3．能自发进行的反应一定能实际发生吗？‎ 答案：　不一定，化学反应进行的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等问题。‎ ‎1．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 ‎2．(2016·河北石家庄测试)下列反应在任何温度下均能自发进行的是(　　)‎ A．2N2(g)＋O2(g)===2N2O(g)　ΔH＝＋163 kJ·mol－1‎ B．Ag(s)＋Cl2(g)===AgCl(s)　ΔH＝－127 kJ·mol－1‎ C．HgO(s)===Hg(l)＋O2(g)　ΔH＝＋91 kJ·mol－1‎ D．H2O2(l)===O2(g)＋H2O(l)　ΔH＝－98 kJ·mol－1‎ 解析：　当ΔH<0，ΔS>0，反应在任何温度下均有ΔH－TΔS<0，故反应自发进行。A、C项中的ΔH>0，不符合要求；B项中的ΔS<0，不符合要求；D项中的ΔH<0，ΔS>0，符合要求。‎ 答案：　D ‎3．(2016·河南新乡期中)灰锡结构松散，不能用于制造器皿，而白锡结构坚固，可以用于制造器皿。已知在0 ℃、100 kPa条件下，白锡转化为灰锡的ΔH＝－2.18 kJ·mol－1，ΔS＝－6.61 J·mol－1·K－1。现把由白锡制成的器皿在0℃、100 kPa的室内存放，它会不会变成灰锡而不能继续使用(　　)‎ A．会　　　　　　　 B．不会 C．不能确定 D．升高温度才会 解析：　在0 ℃、100 kPa条件下，白锡转化为灰锡的ΔG＝ΔH－TΔS＝－2.18 kJ·mol－1－273 K×(－6.61×10－3 kJ·mol－1·K－1)＝－0.375 kJ·mol－1<0，因此在该条件下白锡会变为灰锡。‎ 答案：　A ‎[2015·全国卷Ⅱ]甲醇既是重要的化工原料，又可作为燃料。利用合成气(主要成分为CO、CO2和H2)在催化剂作用下合成甲醇，发生的主要反应如下：‎ ‎①CO(g)＋2H2(g) CH3OH(g)　ΔH1＝－99 kJ·mol－1‎ ‎②CO2(g)＋3H2(g) CH3OH(g)＋H2O(g)　‎ ΔH2＝－58 kJ·mol－1‎ ‎③CO2(g)＋H2(g) CO(g)＋H2O(g)　‎ ΔH3＝＋41 kJ·mol－1‎ ‎ [高考还可以这样考]‎ ‎(1)反应①的化学平衡常数K1表达式为________。‎ ‎(2)反应③的化学平衡常数K3随温度的升高如何变化？________。其判断的理由是什么？‎ ‎________________________________________________________________________‎ ‎________________________________________________________________________。‎ ‎(3)图1中能正确反映平衡常数K1随温度变化关系的曲线为________(填曲线标记字母)，其判断的理由是 ‎________________________________________________________________________‎ ‎________________________________________________________________________。‎ ‎(4)根据盖斯定律，由反应②－①可得反应③，则K1、K2与K3之间关系为K3＝__________。‎ ‎(5)判断反应②的ΔS________0(填“>”“<”或“＝”)，该反应能否自发进行？‎ ‎________________________________________________________________________。‎ ‎(6)合成气组成n(H2)/n(CO＋CO2)＝2.6时，体系中的CO平衡转化率(α)与温度和压强的关系如图2所示。‎ ‎①α(CO)随温度的升高而________(填“增大”或“减小”)，其原因是 ‎________________________________________________________________________。‎ ‎②图2中的压强由大到小为________，其判断的理由是 ‎________________________________________________________________________‎ ‎________________________________________________________________________。‎ 答案：　(1)K1＝ ‎(2)增大　反应③为吸热反应，升高温度，平衡正移，化学平衡常数K3增大 ‎(3)a　反应①为放热反应，平衡常数数值应随温度的升高变小 ‎ ‎(4) ‎(5)<　能 ‎(6)①减小　升高温度时，反应①为放热反应，平衡向左移动，使体系中CO的量增大；反应③为吸热反应，平衡向右移动，又使产生的CO的量增大；总结果，随温度升高，使CO的转化率降低 ‎ ‎②p3>p2>p1　相同温度下，由于反应①为气体分子数减小的反应，加压有利于提升CO的转化率；而反应③为气体分子数不变的反应，产生CO的量不受压强影响，故增大压强时，有利于CO的转化率升高 ‎ ‎[课堂随笔]　　‎ ‎课时训练　化学平衡常数　化学反应进行的方向 ‎1．(2016·浙江杭州六校联考)下列说法中正确的是(　　)‎ A．铁在潮湿空气中生锈是自发过程 B．电解池的反应是属于自发反应 C．NH4NO3溶于水吸热，说明其溶于水不是自发过程 D．非自发反应在任何条件下一定都不能发生 解析：　铁在潮湿空气中生锈不需要外界提供能量，是自发过程，A正确；电解池的反应需要外界电源提供电能，故电解池反应属于非自发反应，B错误；NH4NO3溶于水吸热，但不需外界提供能量就能自动进行，故NH4NO3溶于水是自发过程，C错误；非自发反应在条件改变时可以发生，如碳酸钙的分解在常温下是非自发反应，但在高温下却能自发进行，D错误。‎ 答案：　A ‎2．(2016·浙江温州十校联考)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)＋CO2(g) 2CO(g)不能自发进行，则该反应的ΔH>0‎ D．反应2Mg(s)＋CO2(g)===C(s)＋2MgO(s)能自发进行，则该反应的ΔH>0‎ 解析：　反应的自发性是由熵变和焓变共同决定的，只根据焓变不能确定反应能否自发进行，A错误；熵增大有利于反应自发进行，但不一定能自发进行，熵减小不利于反应自发进行，但不一定不能自发进行，要根据复合判据进行判断，B错误；常温下，反应C(s)＋CO2(g) 2CO(g)不能自发进行，即ΔH－TΔS>0，由于该反应过程中气体的物质的量增加，即ΔS>0，故ΔH>0，C正确；反应2Mg(s)＋CO2(g)===C(s)＋2MgO(s)能自发进行，说明ΔH－TΔS<0，由于该反应过程中气体的物质的量减少，即ΔS<0，故ΔH<0，D错误。‎ 答案：　C ‎3．(2016·山东德州期中)25 ℃、1.01×105 Pa时，下列反应能自发进行：2N2O5(g)===4NO2(g)＋O2(g)　ΔH＝＋56.76 kJ·mol－1，其自发进行的原因是(　　)‎ A．是吸热反应　　 B．是放热反应 C．是熵减少的反应 D．熵增效应大于能量效应 解析：　ΔH－TΔS<0的反应可以自发进行，由于该反应是吸热反应，故熵增效应大于能量效应，D符合题意。‎ 答案：　D ‎4．(2016·河北衡水中学检测)下列对化学反应预测正确的是(　　)‎ 选项 化学反应方程式 已知条件 预测 A M(s)===X(g)＋Y(s)‎ ΔH>0‎ 它是非自发反应 B W(s)＋xG(g)===2Q(g)‎ ΔH<0，自发反应 x可能等于1、2、3‎ C ‎4X(g)＋5Y(g)===4W(g)＋6G(g)‎ 能自发反应 ΔH一定小于0‎ D ‎4M(s)＋N(g)＋2W(l)===4Q(s)‎ 常温下，自发进行 ΔH>0‎ 解析：　该反应中，固体分解生成气体，为吸热、熵增反应，ΔH>0，ΔS>0，当升高温度，使ΔG＝ΔH－TΔS<0时，反应能自发进行，A错误；该反应ΔH<0，若熵增，任何温度下都能自发进行，若熵减，在低温条件下能自发进行，所以，x可以等于1、2或3，B正确；该反应为熵增反应，即ΔS>0，当ΔH<0时，在任何温度下均能自发进行，当ΔH>0时，在高温下可能自发进行，C错误；该反应为熵减反应，常温下能自发进行，说明该反应一定是放热反应，D错误。‎ 答案：　B ‎5．(2016·黑龙江牡丹江一中期中)已知450 ℃时，反应H2(g)＋I2(g) 2HI(g)的K＝50，由此推测在450 ℃时，反应2HI(g) H2(g)＋I2(g)的化学平衡常数为(　　)‎ A．50 B．0.02‎ C．100 D．无法确定 解析：　题中两反应互为逆反应，相同温度下，其化学平衡常数应为倒数，故所求反应的化学平衡常数为＝0.02。‎ 答案：　B ‎6．已知在25 ℃时，下列反应的平衡常数如下：‎ ‎①N2(g)＋O2(g) 2NO(g)　K1＝1×10－30‎ ‎②2H2(g)＋O2(g) 2H2O(g)　K2＝2×1081‎ ‎③2CO2(g) 2CO(g)＋O2(g)　K3＝4×10－92下列说法正确的是(　　)‎ A．NO分解反应：NO(g) N2(g)＋O2(g)的平衡常数为1×10－30‎ B．根据K2的值可以判断常温下H2和O2很容易反应生成H2O C．常温下，NO、H2O、CO2三种物质分解放出O2的倾向顺序为NO>H2O>CO2‎ D．温度升高，上述三个反应的平衡常数均增大 解析：　A项，NO(g) N2(g)＋O2(g)的平衡常数为()＝1015，错误；B项，H2和O2之间的反应需要点燃才能进行，错误；C项，常温下，NO、H2O、CO2三种物质分解放出O2的平衡常数依次为1×1030、5×10－82、4×10－92，平衡常数越大，则反应进行的程度越大，正确；D项，反应②为放热反应，升高温度平衡逆向移动，平衡常数减小，错误。‎ 答案：　C ‎7．在恒容密闭容器中，CO与H2发生反应CO(g)＋2H2(g) CH3OH(g)，达到平衡后，若只改变某一条件，图中正确的是(　　)‎ 解析：　增大CO的浓度，平衡向正反应方向进行，但CO的转化率降低，A项错误；平衡常数只与温度有关系，B项正确，C项错误；CO的转化率越大，生成的甲醇越多，D项错误。‎ 答案：　B ‎8．(2016·江西新余期中)向某恒容密闭容器中充入一定量CO2和H2，发生反应：CO2(g)＋H2(g) HCOOH(g)，测得平衡体系中CO2的百分含量(CO2%)与反应温度变化的关系如图所示。下列物理量中，a点大于b点的是(　　)‎ ‎①正反应速率　②逆反应速率　③HCOOH(g)的浓度　④对应温度时的平衡常数 A．①② B．①③‎ C．②④ D．③④‎ 解析：　由图示可知，a→b，温度升高，正、逆反应速率均增大，故①、②均错误；a→b，温度升高，CO2的百分含量增大，说明平衡逆向移动，HCOOH(g)的浓度减小，平衡常数减小，故HCOOH(g)的浓度：a>b，对应温度时的平衡常数：a>b，③、④正确。‎ 答案：　D ‎9．在一定温度下的密闭容器中，加入1 mol CO和1 mol H2O(g)发生反应CO(g)＋H2O(g) CO2(g)＋H2(g)，达到平衡时测得n(H2)为0.5 mol。下列说法不正确的是(　　)‎ A．在该温度下，平衡常数K＝1‎ B．平衡常数与反应温度无关 C．CO的平衡转化率为50%‎ D．其他条件不变，改变压强，平衡不移动 解析：　‎ ‎　　　CO(g)＋H2O(g) CO2(g)＋H2(g)‎ 起始的物质的量/mol 1 1 0 0‎ 反应的物质的量/mol 0.5 0.5 0.5 0.5‎ 平衡的物质的量/mol 0.5 0.5 0.5 0.5‎ 由化学反应方程式及以上数据判断可得，A、C、D项均正确。平衡常数与反应温度有关，B项错误。‎ 答案：　B ‎10．某温度下，将2 mol A和3 mol B充入一密闭容器中，发生反应：aA(g)＋B(g) C(g)＋D(g)，5 min后达到平衡。已知该温度下其平衡常数K＝1，若温度不变时将容器的体积扩大为原来的10倍，A的转化率不发生变化，则(　　)‎ A．a＝3 B．a＝2‎ C．B的转化率为40% D．B的转化率为60%‎ 解析：　温度不变，扩大容器体积(相当于减小压强)时，A的转化率不变，说明反应前后气体的体积不变，即a＝1，A错误，B错误；设达平衡时，B的改变量为x mol，则A、B、C、D的平衡量分别为(2－x)mol、(3－x)mol、x mol、x mol，设容器体积为1 L，则平衡常数K＝1＝，解得：x＝1.2，B的转化率为1.2÷3×100%＝40%，所以C正确，D错误。‎ 答案：　C ‎11．X、Y、Z为三种气体，把a mol X和b mol Y充入一密闭容器中，发生反应X＋2Y2Z，达到平衡时，若它们的物质的量满足：n(X)＋n(Y)＝n(Z)，则Y的转化率为(　　)‎ A.×100%　　　　　　 B．×100%‎ C.×100% D．×100%‎ 解析：　　　　　　　　X　　＋　　2Y2Z 起始物质的量/mol a b 0‎ 转化物质的量/mol x 2x 2x 平衡物质的量/mol a－x b－2x 2x 据题意：(a－x)＋(b－2x)＝2x。解得：x＝，故Y的转化率为×100%＝×100%。‎ 答案：　B ‎12．汽车尾气中NO产生的反应为：N2(g)＋O2(g) 2NO(g)。一定条件下，‎ 等物质的量的N2(g)和O2(g)在恒容密闭容器中反应，如图曲线a表示该反应在温度T下N2的浓度随时间的变化，曲线b表示该反应在某一起始反应条件改变时N2的浓度随时间的变化。下列叙述正确的是(　　)‎ A.温度T下，该反应的平衡常数K＝ B．温度T下，随着反应的进行，混合气体的密度减小 C．曲线b对应的条件改变可能是加入了催化剂 D．若曲线b对应的条件改变是温度，可判断该反应的ΔH<0‎ 解析：　A选项正确，达平衡时，c(N2)＝c(O2)＝c1 mol·L－1，c(NO)＝2(c0－c1) mol·L－1，故K＝＝；B选项错误，因反应前后容器体积不变，且反应中无固态(或液态)物质参加或生成，故混合气体的密度始终不变；C选项错误，催化剂只能改变到达平衡的时间，不会破坏平衡，即加入催化剂时氮气的平衡浓度不会改变；D选项错误，对比曲线a和b到达平衡所需的时间，可知曲线b对应的条件改变是升高温度，达新平衡时c(N2)减小，则平衡正向移动，故该反应应为吸热反应，即ΔH＞0。‎ 答案：　A ‎13．在0.5 L的密闭容器中，一定量的氮气与氢气进行如下反应：N2(g)＋3H2(g) 2NH3(g)　ΔH＝a kJ·mol－1，其化学平衡常数K与温度的关系如下：‎ 温度/℃‎ ‎200‎ ‎300‎ ‎400‎ K ‎1.0‎ ‎0.86‎ ‎0.5‎ 请回答下列问题。‎ ‎(1)写出该反应的化学平衡常数表达式：________，a______(填“大于”“小于”或“等于”)0。‎ ‎(2)400 ℃时，2NH3(g) N2(g)＋3H2(g)的化学平衡常数为________，测得氨气、氮气、氢气的物质的量分别为3 mol、2 mol、1 mol时，该反应的v正(N2)________(填“大于”“小于”或“等于”)v逆(N2)。‎ 解析：　(1)根据平衡常数的定义可写出该反应的平衡常数表达式为K＝。由表中数据可知，温度升高，平衡常数减小，即平衡逆向移动，故正反应为放热反应，所以a ‎<0。‎ ‎(2)N2(g)＋3H2(g) 2NH3(g)与2NH3(g) N2(g)＋3H2(g)的平衡常数互为倒数，故400 ℃时2NH3(g) N2(g)＋3H2(g)的化学平衡常数K＝1/0.5＝2。当氨气、氮气、氢气的物质的量分别为3 mol、2 mol、1 mol时，三者的浓度分别为6 mol·L－1、4 mol·L－1、2 mol·L－1，此时的浓度商Qc＝＝v逆(N2)。‎ 答案：　(1)K＝　小于　(2)2　大于 ‎14．(1)生产氢气：将水蒸气通过红热的炭即产生水煤气。‎ C(s)＋H2O(g) H2(g)＋CO(g)‎ ΔH＝＋131.3 kJ·mol－1，ΔS＝＋133.7 J·mol－1·K－1，该反应在低温下________(填“能”或“不能”)自发进行。‎ ‎(2)已知在400 ℃时，N2(g)＋3H2(g) 2NH3(g)的K＝0.5。‎ ‎①在400 ℃时，2NH3(g) N2(g)＋3H2(g)的K′＝________(填数值)。‎ ‎②400 ℃时，在0.5 L的反应容器中进行合成氨反应，一段时间后，测得N2、H2、NH3的物质的量分别为2 mol、1 mol、2 mol，则此时反应v(N2)正________(填“>”“<”“＝”或“不确定”)v(N2)逆。‎ ‎③若在恒温、恒压条件下向平衡体系中通入氩气，则合成氨反应的平衡________(填“向左”“向右”或“不”)移动；使用催化剂________(填“增大”“减小”或“不改变”)反应的ΔH。‎ 解析：　(1)根据ΔH－TΔS<0及ΔH＝＋131.3 kJ·mol－1，ΔS＝＋133.7 J·mol－1·K－1＝0.133 7 kJ·mol－1·K－1，解得在T> ≈982 K时该反应能自发进行，由此可知该反应在低温下不能自发进行。‎ ‎(2)①平衡常数的值与化学方程式的书写有关，根据平衡常数的定义可得K′＝＝2。‎ ‎②引入浓度商Q，Q＝＝＝＝K，‎ 说明此时已达化学平衡状态，即v(N2)正＝v(N2)逆。‎ ‎③恒温、恒压条件下向平衡体系中通入氩气，使总体积增大。‎ 答案：　(1)不能　(2)①2　②＝　③向左　不改变 ‎15．(2016·全国卷Ⅱ)丙烯腈(CH2===CHCN)是一种重要的化工原料，工业上可用“丙烯氨氧化法”生产，主要副产物有丙烯醛(CH2===CHCHO)和乙腈(CH3CN)等。回答下列问题：‎ ‎(1)以丙烯、氨、氧气为原料，在催化剂存在下生成丙烯腈(C3H3N)和副产物丙烯醛(C3H4O)的热化学方程式如下：‎ ‎①C3H6(g)＋NH3(g)＋O2(g)===C3H3N(g)＋3H2O(g)　ΔH＝－515 kJ·mol－1‎ ‎②C3H6(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，其原因是 ‎________________________________________________________________________；‎ 有利于提高丙烯腈平衡产率的反应条件是 ‎________________________________________________________________________；‎ 提高丙烯腈反应选择性的关键因素是 ‎________________________________________________________________________。‎ ‎(2)图(a)为丙烯腈产率与反应温度的关系曲线，最高产率对应的温度为460 ℃。低于460 ℃时，丙烯腈的产率________(填“是”或“不是”)对应温度下的平衡产率，判断理由是 ‎________________________________________________________________________‎ ‎________________________________________________________________________；‎ 高于460 ℃时，丙烯腈产率降低的可能原因是________(双选，填标号)。‎ A．催化剂活性降低 　　 B．平衡常数变大 C．副反应增多 D．反应活化能增大 ‎(3)丙烯腈和丙烯醛的产率与n(氨)/n(丙烯)的关系如图(b)所示。由图可知，最佳n(氨)/n(丙烯)约为__________，理由是 ‎________________________________________________________________________‎ ‎________________________________________________________________________。‎ 进料气氨、空气、丙烯的理论体积比约为 ________。‎ 解析：　(1)判断反应自发进行的趋势可从熵变和焓变两方面考虑，反应①和②的熵变不大，但焓变均较大，这是导致两个反应在热力学上趋势均很大的主要原因。根据影响平衡移动的因素可知，提高丙烯腈平衡产率(即使反应①的平衡右移)的条件可以是降低温度、降低压强。在影响反应速率的外界因素中，催化剂的影响最大，且不同的反应一般使用的催化剂也不同，因此催化剂是提高丙烯腈反应选择性的关键因素。‎ ‎(2)温度升高，反应①的平衡常数变小，反应的活化能不变，高于460 ℃时，丙烯腈产率降低的原因可能是催化剂的活性降低、副反应增多，A、C正确。‎ ‎(3)由反应①可知n(NH3)∶n(O2)∶n(C3H6)＝1∶1.5∶1，由于O2在空气中所占体积分数约为，所以理论上进料气氨、空气、丙烯的体积比V(NH3)∶V(空气)∶V(C3H6)＝1∶(1.5×5)∶1＝1∶7.5∶1。‎ 答案：　(1)两个反应均为放热量大的反应　降低温度降低压强　催化剂 ‎(2)不是　该反应为放热反应，平衡产率应随温度升高而降低　AC ‎(3)1　该比例下丙烯腈产率最高，而副产物丙烯醛产率最低　1∶7.5∶1‎