第3讲 化学平衡常数、化学反应进行的方向（带答案）(3)

答案 C

题组二 熵变与自发反应 2．下列过程属于熵增加的是

( )

A．一定条件下，水由气态变成液态 B．高温高压条件下使石墨转变成金刚石 C．4NO2(g)＋O2(g)===2N2O5 (g) D．散落的火柴的无序排列 答案 D

3．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

解析 反应中若生成气体或气体的量增加，都会使混乱度增加，熵增加。 4．碳铵[(NH4)2CO3]在室温下就能自发的分解产生氨气，对其说法中正确的是 ( ) A．碳铵分解是因为生成易挥发的气体，使体系的熵增大 B．碳铵分解是因为外界给予了能量

C．碳铵分解是吸热反应，根据能量判断能自发分解 D．碳酸盐都不稳定，都能自发分解 答案 A

题组三 复合判据的应用

5．下列组合中在任何温度下反应均能自发进行的是 A．ΔH>0，ΔS>0 C．ΔH>0，ΔS<0 答案 D

6．试判断用于汽车净化的一个反应2NO(g)＋2CO(g)===N2(g)＋2CO2(g)在298 K、100 kPa下能否自发进行？

已知：在298 K、100 kPa下该反应的ΔH＝－113.0 kJ·mol，ΔS＝－145.3 J·mol·K。 答案 可以自发进行。

解析 ΔH－TΔS＝－113.0 kJ·mol－298 K×(－145.3 J·mol·K)×10≈－69.7 kJ·mol<0，可以自发进行。

7．灰锡结构松散，不能用于制造器皿，而白锡结构坚固，可以制造器皿，现把白锡制

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－1

－1

－1

－1

－3

－1

－1

－1

( )

( )

B．ΔH<0，ΔS<0 D．ΔH<0，ΔS>0

成的器皿放在0 ℃，100 kPa的室内存放，它会不会变成灰锡而不能再继续使用？ 已知：在0 ℃、100 kPa条件下白锡转化为灰锡的反应焓变和熵变分别为ΔH＝－2 180.9 J·mol，ΔS＝－6.61 J·mol·K。 答案 会自发变成灰锡，不能再继续使用。

解析 ΔH－TΔS＝－2 180.9 J·mol×10－298 K×(－6.61 J·mol·K

1

－1

－3

－1

－

－1

－1

－1

)×10≈－0.21 kJ·mol<0，自发进行。

焓判据和熵判据能作为反应自发进行的一般判据，而由焓判据和熵判据组成的复合判据才是反应是否自发进行的根本判据：反应是否自发与温度有关，一般低温时焓变影响为主；高温时熵变影响为主。根据ΔH－TΔS可准确判断反应进行的方向。

－3－1

1．(2008·山东理综，14)高温下，某反应达平衡，平衡常数K＝恒容时，温度升高，H2浓度减小。下列说法正确的是 ( )

A．该反应的焓变为正值

B．恒温恒容下，增大压强，H2浓度一定减小 C．升高温度，逆反应速率减小

催化剂

D．该反应的化学方程式为CO＋H2O????高温CO2＋H2 答案 A

解析 由平衡常数K＝

cCO·cH2O。cCO2·cH2

cCO·cH2O。温度升高时H2浓度减小，说明在恒容时

cCO2·cH2平衡正向移动，ΔH>0，A正确；恒容时反应CO2(g)＋H2(g)??CO(g)＋H2O(g)，在增大压强时H2的浓度不变，升高温度，v正和v逆都增大。 2．(2009·安徽理综，11)汽车尾气净化中的一个反应如下： 1

NO(g)＋CO(g)??N2(g)＋CO2(g)

2ΔH＝－373.4 kJ·mol

在恒容的密闭容器中，反应达到平衡后，改变某一条件，下列示意图正确的是( )

－1

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答案 C

解析 对于放热反应，升高温度，平衡向逆反应方向移动，K值减小，CO转化率降低，A、B错误；温度不变，K值不变，C正确；增加N2的量，平衡向逆反应方向移动，NO转化率降低，D错误。

3．[2012·福建理综，23(5)]在恒容绝热(不与外界交换能量)条件下进行2A(g)＋B(g)??2C(g)＋D(s)反应，按下表数据投料，反应达到平衡状态，测得体系压强升高。简述该反应的平衡常数与温度的变化关系：_______________________________。

物质 起始投料/mol A 2 B 1 C 2 D 0 答案 平衡常数随温度升高而变小(或其他合理答案) 解析 表中数据D为0，按表中数据投料，起始至平衡阶段，反应一定向正反应方向进行。又该反应的正反应是一个气体分子数减小的反应，反应达到平衡状态，体系压强升高，说明正反应一定是一个放热反应，升高温度，平衡向左移动，即化学平衡常数随温度升高而减小。

4．(2011·福建理综，12)25 ℃时，在含有Pb、Sn的某溶液

中，加入过量金属锡(Sn)，发生反应：Sn(s)＋Pb(aq)?? Sn(aq)＋Pb(s)，体系中c(Pb)和c(Sn)变化关系如图

所

示。下列判断正确的是

2＋

2＋

2＋

2＋

2＋

2＋

2＋

( )

A．往平衡体系中加入金属铅后，c(Pb)增大

B．往平衡体系中加入少量Sn(NO3)2固体后，c(Pb)变小 C．升高温度，平衡体系中c(Pb)增大，说明该反应ΔH>0 D．25 ℃时，该反应的平衡常数K＝2.2

2＋

2＋

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答案 D

解析 体系中有过量的锡且金属活动性：Sn>Pb，向平衡体系中加入铅后，c(Pb)不变，A错误；加入少量Sn(NO3)2固体，c(Sn)增大，平衡逆向移动，c(Pb)增大，B错误；升温使c(Pb)增大，说明平衡逆向移动，ΔH<0，正反应为放热反应，C

－1

cSn2＋0.22 mol·L

错误；由化学方程式和图中数据得平衡常数K＝＝D－1＝2.2，

cPb2＋0.10 mol·L

2＋

2＋

2＋

2＋

正确。

5．(2011·海南，15)氯气在298 K、100 kPa时，在1 L水中可溶解0.09 mol，实验测得

溶于水的Cl2约有三分之一与水反应。请回答下列问题： (1)该反应的离子方程式为________；

(2)估算该反应的平衡常数________(列式计算)；

(3)在上述平衡体系中加入少量NaOH固体，平衡将向________移动；

(4)如果增大氯气的压强，氯气在水中的溶解度将________(填“增大”、“减小”或

“不变”)，平衡将向________移动。 答案 (1)Cl2＋H2O??H＋Cl＋HClO (2)K＝

＋

－

cHCl·cHClO0.03×0.03

＝＝0.015

cCl20.06

(3)正反应方向 (4)增大 正反应方向

解析 Cl2溶于水时与水反应，生成HClO和HCl，反应的离子方程式为Cl2＋H2O??H

＋

＋Cl＋HClO。

－

1

(2)按1 L水中溶解0.09 mol Cl2进行计算，有0.09 mol×＝0.03 mol Cl2参加反

3

应：

Cl2＋H2O ?? HCl＋HClO

0 0 0.03 0.03 0.03 0.03

开始(mol) 0.09 转化(mol) 0.03 平衡(mol) 0.06 则平衡常数K＝

cHCl·cHClO0.03×0.03

＝＝0.015

cCl20.06

－

＋

－

－

(3)加入少量NaOH固体，OH与H反应生成H2O，OH与HClO反应生成ClO和H2O，生成物的浓度减小，平衡向正反应方向移动。

(4)增大Cl2的压强，Cl2在水中的溶解度增大，溶液中c(Cl2)增大，平衡向正反应方

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向移动。

6．[2012·海南，15(1)(2)(4)]已知A(g)＋B(g)??C(g)＋D(g)反应的平衡常数和温度的关系如下：

温度/℃ 平衡常数 回答下列问题： (1)该反应的平衡常数表达式K＝__________，ΔH______0(填“<”、“>”或“＝”)；

(2)830 ℃时，向一个5 L的密闭容器中充入0.20 mol的A和0.80 mol的B，如反应初始6 s内A的平均反应速率v(A)＝0.003 mol·L·s。则6 s时c(A)＝________

mol·L，C的物质的量为________mol；若反应经一段时间后，达到平衡时A的转化率为________，如果这时向该密闭容器中再充入1 mol氩气，平衡时A的转化率为__________；

(4)1 200 ℃时反应C(g)＋D(g)??A(g)＋B(g)的平衡常数的值为__________。 答案 (1)－1

－1

－1

700 1.7 900 1.1 830 1.0 1 000 0.6 1 200 0.4 cC·cD <

cA·cB(2)0.022 0.09 80% 80% (4)2.5

解析 (1)根据反应A(g)＋B(g)??C(g)＋D(g)，可写出平衡常数K＝

cC·cD，随着温度升高，K值减小，即升温平衡逆向移动，正反应为放热

cA·cB反应，ΔH<0。

(2)6 s内消耗的A为0.003 mol·L·s×6 s×5 L＝0.09 mol，则此时A的物0.20 mol－0.09 mol－1

质的量浓度为＝0.022 mol·L；生成C的物质的量与消耗A

5 L的物质的量相等，均为0.09 mol。设平衡时参加反应的A为x mol，则平衡时A、B、C、D的物质的量分别为(0.20－x)mol、(0.80－x)mol、x mol、x mol，根据平衡常数的表达式和此时K＝1.0求得x＝0.16，即平衡时A的转化率为80%；向该平衡体系中充入氩气等稀有气体，对该平衡无影响，即平衡时A的转化率依然为80%。 7．[2010·课标全国卷，26(4)]将0.23 mol SO2和0.11 mol氧气放入容积为1 L的密闭容器中，发生反应2SO2＋O2??2SO3，在一定温度下，反应达到平衡，得到0.12 mol SO3，则反应的平衡常数K＝______________。若温度不变，再加入0.50 mol氧气后重新达到平衡，则SO2的平衡浓度__________(填“增大”“不变”或“减小”)，氧气的转化率________(填“升高”“不变”或“降低”)，SO3的体积分数

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