名校必备高考试题中的化学平衡问题

1、天兵下北荒,胡马欲南饮。横戈从百战,直为衔恩甚。握雪海上餐,拂沙陇头寝。何当破月氏,然后方高枕高考试题中的化学平衡问题山西大学附中陈向阳时利民化学平衡是中学化学里有重要意义的基本理论,是高考中的重点和难点。从近五年的高考试题来看,既有体现高考命题的稳定性的基本题目,又出现了一些考察学科思维素质和心理素质的灵活性较强、难度较大的试题。本文对近几年全国高考各种试卷中的有关化学平衡的考题作摘要的归类和解析,以便体会化学平衡考察的层次和趋势,并提出教学时的相应对策。一. 试题分析和教学要点考点一:化学平衡状态的含义、特征和判定例1. (2002上海化学填空题24.(3在一定体积的密闭容器中,进行如下化

2、学反应:CO2(g +H 2(gCO(g+H2O(g,能判断该反应达到化学平衡状态的依据是(多选扣分。(a容器中压强不变(b混合气体中c(CO不变(c正(H2=逆(H2O(dc(CO2=c(CO评析此题考查反应速率的表示及基本的平衡状态判断问题。要求应试者了解正(H2、逆(H2O的含义。看清这是一类反应前后气体体积相等,容器体积固定的反应。答案:b、c。例2.(2005春MCE.14一定条件下,在密闭容器中,能表示反应X(g+2Y(g2Z(g,一 定达到化学平衡状态的是A. 容器内压强不随时间变化B. 容器内各物质的浓度不随时间变化C. 容器内X、Y、Z的浓度之比为122D. 单位时间消耗0.

3、1 mol X同时生成0.2 mol Z评析此题考查基本的平衡状态判断问题,比较容易,但也有一定的迷惑性。该反应前后气体体积不等,容器体积固定,压强不随时间变化,说明气体总物质的量不再改变,各物质浓度也不再变化。所以A、B正确, C选项浓度比与化学计量数比一致,其实只是反应可能达到的一种巧合,并不能说明各物质浓度不再变化,C、D均不能说明达到平衡。答案:AB。教学要点建议1.必须使学生明确:有关平衡状态的含义和判定的直接依据只有两条:一看是否V正=V逆且不为零;二看各组分含量是否保持不变(这正是一定条件下的平衡状态的含义。2. 间接依据有很多,一般是从压强、密度、颜色等间接推出上述两条直接依据

4、。应用时要注意看清楚物态,等容还是等压,前后气体体积的改变等。考点二:根据勒夏特列原理的应用(包括对平衡移动的方向、物态、热效应、温度、压强和转化率等的判断CH 3COOH CH 3COO -+H + 对于该平衡,下列叙述正确的是A.加入少量NaOH 固体,平衡向正反应方向移动B.加水,反应速率增大,平衡向逆反应方向移动C 滴加少量0.1mol /LHCl 溶液,溶液中C(H +减少D.加入少量CH 3COONa 固体,平衡向正反应方向移动评析电离平衡属于化学平衡的一种,也是高考的热点内容。A 降低产物浓度,平衡向正反应方向移动。B 电离平衡的加水稀释问题,可以让学生从有效碰撞角度理解,也可类

5、比为气相反应的减压,因为他们都是同等的降低各物质浓度。 C 滴加少量HCl 溶液,虽然平衡向逆反应方向移动,但是平衡移动只会使外界改变削弱,不会逆转。C(H +只能增多。D 加入少量CH 3COONa 固体,CH 3COO -浓度增大,平衡向逆反应方向移动。答案:A 。例2.(2005天津卷.9 在密闭容器中,一定条件下,进行如下反应:NO (g +CO(g 21N 2(g +CO 2(g ;H =-373.2 kJ / mol ,达到平衡后,为提高该反应的速率和NO 的转化率,采取的正确措施是A. 加催化剂同时升高温度B. 加催化剂同时增大压强C. 升高温度同时充入N 2D. 降低温度同时增

6、大压强评析本题以及2005MCE2.11题均出现了两个因素同时改变时判断平衡移动的问题,似乎有一定难度,但是对于中学生的能力而言,所考查的两个因素必须是对平衡的影响一致或者至少不矛盾,否则无法解答。A 、B 中含有催化剂的增加,因为催化剂不影响平衡的移动,所以A 、B 实质上是改变一个因素的问题,C 升高温度和充入产物N 2对平衡的影响结果是一致的,D 降低温度和增大压强对平衡的影响结果也是一致的。答案:B 。Na (l +KCl (l NaCl (l +K (g 一Q该反应的平衡常数可表示为:K =c (K ,各物质的沸点与压强的关系见下表。 (1在常压下金属钾转变为气态从反应混合物中分离的

7、最低温度约为 ,而反应的最高温度应低于 。(2在制取钾的过程中,为了提高原料的转化率可以采取的措施是 。答案:(1770;890(2降低压强或移去钾蒸气;适当升高温度评析勒夏特列原理广泛的适用于很多动态平衡体系。对于物质之间交换成分的化学反应,反应方向可以向着该种物质能否分离出去的方向进行。由于钠的沸点比钾高,将钾蒸汽抽出时,降低了钾在平衡体系中的浓度,导致上述平衡向右移,使该反应得以进行。教学要点建议教学时应使学生特别注意明确以下要点:1.化学平衡的移动本质上就是化学反应速率的不均衡变化造成的。若V 正、V 逆变化幅度不一样,平衡就会移动。2.对于定容时的反应:2X (g +Y (g 2Z

8、(g ,只加入X,X的转化率减小,Y的转化率增大,若加入Z,研究Z的转化率,相当于加压。3.勒夏特列原理告诉我们:平衡移动只会使外界改变削弱,不会逆转。4.做题时不要只顾看系数,要看清楚物质的状态,分清楚含量和浓度的不同,注意压强的本质是浓度问题,注意工业生产实际。考点三:有关化学平衡的图像问题例 1.(2004江苏在容积固定的密闭容器中存在如下反应:A(g+3B(g2C(g;H<0 某研究小组研究了其它条件不变时,改变某一条件对上述反应的影响,并根据实验数据作出下列关系图:下列判断一定错误的是 A .图研究的是不同催化剂对反应的影响,且乙使用的催化剂效率较高B .图研究的是压强对反应的

9、影响,且甲的压强较高C .图研究的是温度对反应的影响,且甲的温度较高D .图研究的是不同催化剂对反应的影响,且甲使用的催化剂效率较高评析这是一类较为传统的平衡图像题。首先要看清楚横纵坐标的含义,有关时间的图像,速率和斜率相关。图中甲乙的C 浓度不同,而加入催化剂不能影响转化率。图若是压强对反应的影响,则压强越大,B 的转化率也越大,与图示不符。答案:A 、B 。例2.(2004年广西右图曲线a 表示放热反应X(g+Y(g Z(g+M(g+N(s进行过程中X 的转化率随时间变化的关系。若要改变起始条件,使反应过程按b 曲线进行,可采取的措施是 A .升高温度B .加大X 的投入量C .加催化剂D

10、 .增大体积评析本体通过图像考查平衡移动原理。a 过程与b 时间 时间 时间 过程都使X转化率达到一定值,只是两个过程中达到该定值的时间不同。也就是两个过程在不同的时间内达到统一平衡状态,显然,b过程是加了催化剂,而缩短了达到平衡的时间。升温,加入X,增大体积均会使X的转化率发生变化,答案:C。例3.(2005MCE1.12右图是温度和压强对X+Y2Z反应影响的示意图。图中横坐标表示平衡混合气体中Z的体积分数。下列叙述正确的是 A. X和Y中只有一种为气态,Z为气态B. X、Y、Z均为气态C. 上述可逆反应的正反应为放热反应D. 上述反应的逆反应的H>0评析本题以图像为载体,考查了学生对

11、不同信息的分析判断能力,目前高考比较重视图像和数据的分析和理解,这种类型应引起重视。温度升高,产物含量升高。说明正反应放热该。压强越大,产物含量越低。X和Y中最多只有一种为气态。答案:C。教学要点建议1.考试大纲要求“将化学问题抽象成为数学问题,利用数学工具,通过计算和推理(结合化学知识,解决化学问题的能力。”“能将化学信息(含实际事物、实验现象、数据和各种信息、提示、暗示,按题设情境抽象归纳、逻辑地统摄成规律,并能运用此规律,进行推理(收敛和发散的创造能力。”这都是图像题的命题精神和依据。2.图像题要看清楚物质的状态,分清楚含量和浓度的不同,要看清楚横纵坐标的含义,有关时间的图像,速率才会和

12、斜率相关。考点四:有关平衡状态的计算例1.(2001年理综,新课程将4molA气体和2molB气体在2L的容器中混合并在一定条件下发生如下反应:2A(气+B(气=2C(气若经2s(秒后测得C的浓度为0.6mol·L-1,现有下列几种说法:用物质A表示的反应的平均速率为0.3mol·L-1·s-1用物质B表示的反应的平均速率为0.6mol·L-1·s-12s时物质A的转化率为70%2s时物质B的浓度为0.7mol·L-1其中正确的是A.B.C.D.评析本题涉及多种计算,可以按照“起始、转化、平衡”三段式分析,2A(气+B(气=2C(气起

13、始 4 2 0转化 1.2 0.6 1.2平衡 2.8 1.4 1.2可快速得出答案B。例2.(05重庆.29恒温下,将a mol N2与b mol H2的混合气体通入一个固定容积的密闭容器中,发生如下反应:N 2(g+3H2(g2NH3(g(1若反应进行到某时刻t时,n1(N2=13 mol,n1(NH3=6 mol,计算a的值。(2反应达平衡时,混合气体的体积为716.8 L(标准状况下,其中NH3的含量(体积分数为25%。计算平衡时NH3的物质的量。(3原混合气体与平衡混合气体的总物质的量之比(写出最简整数比,下同。n1(始n1(平=。(4原始混合气体中,ab=。(5达到平衡时,N2和H

14、2的转化率之比,n1(N2n1(H2=。(6平衡混合气体中,n1(N2n1(H2n1(NH3=。评析此题考查了有关平衡状态的计算,是2004年全国13题的类似题。解法一:由反应的化学方程式得知,反应掉的N2和生成NH3的物质的量之比为12,设反应掉的N2的物质的量为x mol。则x6=12 解之x=3 a=13+3=16解法二:可以按照“起始、转化、平衡”三段式求解。(2n平(NH3=32 mol×25%=8 mol(2 54 (3 23 (4 12 (5 3322教学要点建议1. 一般采用的基本模式:“初-变-平”三段式。,消耗和生成必按照系数比,但投料比可以不是系数比。2.应当让

15、学生明白一个道理:在化学平衡以及其它一般化学计算中,化学反应的始态确定,只会求得一个末态。而已知末态求始态,则会有多种可能。考点五:等效平衡例1.(2003理综新课程.11某温度下,在一容积可变的容器中,反应2A(g+B(g2C(g达到平衡时,A、B和C的物质的量分别为4 mol、2 mol和4 mol。保持温度和压强不变,对平衡混合物中三者的物质的量做如下调整,可使平衡右移的是A.均减半B.均加倍C.均增加1 molD.均减少1 mol评析本题涉及简单的等效思维应用。容积可变,物质均加倍是等效平衡。其实也可以依据气体定律,理解为容器体积必然相应加倍,各物质浓度不变,速率不变,平衡不移动。均减

16、半也一样。均增加1mol,可以认为是先各增加四分之一,达到等效。然后再额外增加0.5molB,平衡向正反应方向移动。均减少1 mol的处理办法类似。答案:C。2.(04 例 2.( 天津.13 一定条件下，向一带活塞的密闭容器中充入 2mol SO2 和 1mol O2 ，发生下列 反应： 2 SO2 ( g + O2 ( g 2 SO3 ( g 达到平衡后改变下述条件， SO3 气体平衡浓度不改变的是 A. 保持温度和容器体积不变，充入 1molSO3 ( g B. 保持温度和容器内压强不变，充入 1molSO3 ( g C. 保持温度和容器内压强不变，充入 1molO2 ( g D. 保持

17、温度和容器内压强不变，充入 1mol Ar (g 本题涉及了等效的思维和充入稀有气体的问题。 和 C 都会使 SO3 气体平衡浓度增大。 A 评析 评析 B 保持温度和容器内压强不变，充入 1molSO3 ( g ，与原平衡等效。或理解为容器体积相应加倍， 浓度不变，平衡不移动。保持温度和容器内压强不变，充入 1mol Ar (g ，容器体积必然相应加倍， 会使各组分浓度下降。相当于不充入氩气而减压，无论平衡怎样移动， SO3 气体平衡浓度必然降低。 3.(05 江苏化学.18一定温度下，在恒容密闭容器中发生如下反应：2A(gB(g 例 3. 四种配比作为起始物质，平衡后 A 的体积分数大于

18、a%的是 A. 2 mol C C. 1 mol B 和 1 mol C B. 2 mol A 1 mol B 和 1 mol He（不参加反应） D. 2 mol A 3 mol B 和 3 mol C 3C(g， 若反应开始时充入 2 mol A 和 2 mol B，达平衡后 A 的体积分数为 a%。其他条件不变时，若按下列 评析本题是等效平衡思维的应用问题，还涉及定容下充入稀有气体，以及体积分数含义的 评析 问题，有一定难度。从 3 mol C 起始才能和原平衡等效，A 选项相当于减少了 1mol C，平衡左移。B 选项减少了 1molB，平衡左移。C 选项相当于只加入了 2/3molA 和 5/3molB 作为起始。类似处理 D 选项，可知其结果均相当于原平衡的右移。答案：AB。 教学要点建议 教学要点建议 1.建议将问题条理化： 等效平衡只有两类反应方程式， 三种情况： 对于 I2(gH2(g 不论定容还是定压，只要折合后和原投料成比例，即可等效。 对于 2SO2O2 同的等效结果） 2.很多资料和教师过分热衷于等效平衡的投料配比计算，而现在课本并没有等效平衡这个概念 和提法，它只是一种可用的思考方式，不应该是解答某一题的唯一途径。笔者个人认为，高考