名校必備高考試題中的化學平衡問題

1、天兵下北荒,胡馬欲南飲。橫戈從百戰(zhàn),直為銜恩甚。握雪海上餐,拂沙隴頭寢。何當破月氏,然后方高枕高考試題中的化學平衡問題山西大學附中陳向陽時利民化學平衡是中學化學里有重要意義的基本理論,是高考中的重點和難點。從近五年的高考試題來看,既有體現(xiàn)高考命題的穩(wěn)定性的基本題目,又出現(xiàn)了一些考察學科思維素質和心理素質的靈活性較強、難度較大的試題。本文對近幾年全國高考各種試卷中的有關化學平衡的考題作摘要的歸類和解析,以便體會化學平衡考察的層次和趨勢,并提出教學時的相應對策。一. 試題分析和教學要點考點一:化學平衡狀態(tài)的含義、特征和判定例1. (2002上?；瘜W填空題24.(3在一定體積的密閉容器中,進行如下化

2、學反應:CO2(g +H 2(gCO(g+H2O(g,能判斷該反應達到化學平衡狀態(tài)的依據(jù)是(多選扣分。(a容器中壓強不變(b混合氣體中c(CO不變(c正(H2=逆(H2O(dc(CO2=c(CO評析此題考查反應速率的表示及基本的平衡狀態(tài)判斷問題。要求應試者了解正(H2、逆(H2O的含義?？辞暹@是一類反應前后氣體體積相等,容器體積固定的反應。答案:b、c。例2.(2005春MCE.14一定條件下,在密閉容器中,能表示反應X(g+2Y(g2Z(g,一 定達到化學平衡狀態(tài)的是A. 容器內壓強不隨時間變化B. 容器內各物質的濃度不隨時間變化C. 容器內X、Y、Z的濃度之比為122D. 單位時間消耗0.

3、1 mol X同時生成0.2 mol Z評析此題考查基本的平衡狀態(tài)判斷問題,比較容易,但也有一定的迷惑性。該反應前后氣體體積不等,容器體積固定,壓強不隨時間變化,說明氣體總物質的量不再改變,各物質濃度也不再變化。所以A、B正確, C選項濃度比與化學計量數(shù)比一致,其實只是反應可能達到的一種巧合,并不能說明各物質濃度不再變化,C、D均不能說明達到平衡。答案:AB。教學要點建議1.必須使學生明確:有關平衡狀態(tài)的含義和判定的直接依據(jù)只有兩條:一看是否V正=V逆且不為零;二看各組分含量是否保持不變(這正是一定條件下的平衡狀態(tài)的含義。2. 間接依據(jù)有很多,一般是從壓強、密度、顏色等間接推出上述兩條直接依據(jù)

4、。應用時要注意看清楚物態(tài),等容還是等壓,前后氣體體積的改變等?？键c二:根據(jù)勒夏特列原理的應用(包括對平衡移動的方向、物態(tài)、熱效應、溫度、壓強和轉化率等的判斷例1.(03江蘇理綜15.在O.1mol /L 的CH 3COOH 溶液中存在如下電離平衡:CH 3COOH CH 3COO -+H + 對于該平衡,下列敘述正確的是A.加入少量NaOH 固體,平衡向正反應方向移動B.加水,反應速率增大,平衡向逆反應方向移動C 滴加少量0.1mol /LHCl 溶液,溶液中C(H +減少D.加入少量CH 3COONa 固體,平衡向正反應方向移動評析電離平衡屬于化學平衡的一種,也是高考的熱點內容。A 降低產物

5、濃度,平衡向正反應方向移動。B 電離平衡的加水稀釋問題,可以讓學生從有效碰撞角度理解,也可類比為氣相反應的減壓,因為他們都是同等的降低各物質濃度。 C 滴加少量HCl 溶液,雖然平衡向逆反應方向移動,但是平衡移動只會使外界改變削弱,不會逆轉。C(H +只能增多。D 加入少量CH 3COONa 固體,CH 3COO -濃度增大,平衡向逆反應方向移動。答案:A 。例2.(2005天津卷.9 在密閉容器中,一定條件下,進行如下反應:NO (g +CO(g 21N 2(g +CO 2(g ;H =-373.2 kJ / mol ,達到平衡后,為提高該反應的速率和NO 的轉化率,采取的正確措施是A. 加

6、催化劑同時升高溫度B. 加催化劑同時增大壓強C. 升高溫度同時充入N 2D. 降低溫度同時增大壓強評析本題以及2005MCE2.11題均出現(xiàn)了兩個因素同時改變時判斷平衡移動的問題,似乎有一定難度,但是對于中學生的能力而言,所考查的兩個因素必須是對平衡的影響一致或者至少不矛盾,否則無法解答。A 、B 中含有催化劑的增加,因為催化劑不影響平衡的移動,所以A 、B 實質上是改變一個因素的問題,C 升高溫度和充入產物N 2對平衡的影響結果是一致的,D 降低溫度和增大壓強對平衡的影響結果也是一致的。答案:B 。例3.(2003.上海24.鉀是種活潑的金屬,工業(yè)上通常用金屬鈉和氯化鉀在高溫下反應制取。該反

7、應為:Na (l +KCl (l NaCl (l +K (g 一Q該反應的平衡常數(shù)可表示為:K =c (K ,各物質的沸點與壓強的關系見下表。 (1在常壓下金屬鉀轉變?yōu)闅鈶B(tài)從反應混合物中分離的最低溫度約為 ,而反應的最高溫度應低于 。(2在制取鉀的過程中,為了提高原料的轉化率可以采取的措施是 。答案:(1770;890(2降低壓強或移去鉀蒸氣;適當升高溫度評析勒夏特列原理廣泛的適用于很多動態(tài)平衡體系。對于物質之間交換成分的化學反應,反應方向可以向著該種物質能否分離出去的方向進行。由于鈉的沸點比鉀高,將鉀蒸汽抽出時,降低了鉀在平衡體系中的濃度,導致上述平衡向右移,使該反應得以進行。教學要點建議教

8、學時應使學生特別注意明確以下要點:1.化學平衡的移動本質上就是化學反應速率的不均衡變化造成的。若V 正、V 逆變化幅度不一樣,平衡就會移動。2.對于定容時的反應:2X (g +Y (g 2Z (g ,只加入X,X的轉化率減小,Y的轉化率增大,若加入Z,研究Z的轉化率,相當于加壓。3.勒夏特列原理告訴我們:平衡移動只會使外界改變削弱,不會逆轉。4.做題時不要只顧看系數(shù),要看清楚物質的狀態(tài),分清楚含量和濃度的不同,注意壓強的本質是濃度問題,注意工業(yè)生產實際?？键c三:有關化學平衡的圖像問題例 1.(2004江蘇在容積固定的密閉容器中存在如下反應:A(g+3B(g2C(g;H<0 某研究小組研究

9、了其它條件不變時,改變某一條件對上述反應的影響,并根據(jù)實驗數(shù)據(jù)作出下列關系圖:下列判斷一定錯誤的是 A .圖研究的是不同催化劑對反應的影響,且乙使用的催化劑效率較高B .圖研究的是壓強對反應的影響,且甲的壓強較高C .圖研究的是溫度對反應的影響,且甲的溫度較高D .圖研究的是不同催化劑對反應的影響,且甲使用的催化劑效率較高評析這是一類較為傳統(tǒng)的平衡圖像題。首先要看清楚橫縱坐標的含義,有關時間的圖像,速率和斜率相關。圖中甲乙的C 濃度不同,而加入催化劑不能影響轉化率。圖若是壓強對反應的影響,則壓強越大,B 的轉化率也越大,與圖示不符。答案:A 、B 。例2.(2004年廣西右圖曲線a 表示放熱反

10、應X(g+Y(g Z(g+M(g+N(s進行過程中X 的轉化率隨時間變化的關系。若要改變起始條件,使反應過程按b 曲線進行,可采取的措施是 A .升高溫度B .加大X 的投入量C .加催化劑D .增大體積評析本體通過圖像考查平衡移動原理。a 過程與b 時間 時間 時間 過程都使X轉化率達到一定值,只是兩個過程中達到該定值的時間不同。也就是兩個過程在不同的時間內達到統(tǒng)一平衡狀態(tài),顯然,b過程是加了催化劑,而縮短了達到平衡的時間。升溫,加入X,增大體積均會使X的轉化率發(fā)生變化,答案:C。例3.(2005MCE1.12右圖是溫度和壓強對X+Y2Z反應影響的示意圖。圖中橫坐標表示平衡混合氣體中Z的體積

11、分數(shù)。下列敘述正確的是 A. X和Y中只有一種為氣態(tài),Z為氣態(tài)B. X、Y、Z均為氣態(tài)C. 上述可逆反應的正反應為放熱反應D. 上述反應的逆反應的H>0評析本題以圖像為載體,考查了學生對不同信息的分析判斷能力,目前高考比較重視圖像和數(shù)據(jù)的分析和理解,這種類型應引起重視。溫度升高,產物含量升高。說明正反應放熱該。壓強越大,產物含量越低。X和Y中最多只有一種為氣態(tài)。答案:C。教學要點建議1.考試大綱要求“將化學問題抽象成為數(shù)學問題,利用數(shù)學工具,通過計算和推理(結合化學知識,解決化學問題的能力?！薄澳軐⒒瘜W信息(含實際事物、實驗現(xiàn)象、數(shù)據(jù)和各種信息、提示、暗示,按題設情境抽象歸納、邏輯地統(tǒng)攝

12、成規(guī)律,并能運用此規(guī)律,進行推理(收斂和發(fā)散的創(chuàng)造能力。”這都是圖像題的命題精神和依據(jù)。2.圖像題要看清楚物質的狀態(tài),分清楚含量和濃度的不同,要看清楚橫縱坐標的含義,有關時間的圖像,速率才會和斜率相關?？键c四:有關平衡狀態(tài)的計算例1.(2001年理綜,新課程將4molA氣體和2molB氣體在2L的容器中混合并在一定條件下發(fā)生如下反應:2A(氣+B(氣=2C(氣若經2s(秒后測得C的濃度為0.6mol·L-1,現(xiàn)有下列幾種說法:用物質A表示的反應的平均速率為0.3mol·L-1·s-1用物質B表示的反應的平均速率為0.6mol·L-1·s-12s

13、時物質A的轉化率為70%2s時物質B的濃度為0.7mol·L-1其中正確的是A.B.C.D.評析本題涉及多種計算,可以按照“起始、轉化、平衡”三段式分析,2A(氣+B(氣=2C(氣起始 4 2 0轉化 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重慶.29恒溫下,將a mol N2與b mol H2的混合氣體通入一個固定容積的密閉容器中,發(fā)生如下反應:N 2(g+3H2(g2NH3(g(1若反應進行到某時刻t時,n1(N2=13 mol,n1(NH3=6 mol,計算a的值。(2反應達平衡時,混合氣體的體積為716.8 L(標準狀況下,其中NH3的

14、含量(體積分數(shù)為25%。計算平衡時NH3的物質的量。(3原混合氣體與平衡混合氣體的總物質的量之比(寫出最簡整數(shù)比,下同。n1(始n1(平=。(4原始混合氣體中,ab=。(5達到平衡時,N2和H2的轉化率之比,n1(N2n1(H2=。(6平衡混合氣體中,n1(N2n1(H2n1(NH3=。評析此題考查了有關平衡狀態(tài)的計算,是2004年全國13題的類似題。解法一:由反應的化學方程式得知,反應掉的N2和生成NH3的物質的量之比為12,設反應掉的N2的物質的量為x mol。則x6=12 解之x=3 a=13+3=16解法二:可以按照“起始、轉化、平衡”三段式求解。(2n平(NH3=32 mol

15、5;25%=8 mol(2 54 (3 23 (4 12 (5 3322教學要點建議1. 一般采用的基本模式:“初-變-平”三段式。,消耗和生成必按照系數(shù)比,但投料比可以不是系數(shù)比。2.應當讓學生明白一個道理:在化學平衡以及其它一般化學計算中,化學反應的始態(tài)確定,只會求得一個末態(tài)。而已知末態(tài)求始態(tài),則會有多種可能?？键c五:等效平衡例1.(2003理綜新課程.11某溫度下,在一容積可變的容器中,反應2A(g+B(g2C(g達到平衡時,A、B和C的物質的量分別為4 mol、2 mol和4 mol。保持溫度和壓強不變,對平衡混合物中三者的物質的量做如下調整,可使平衡右移的是A.均減半B.均加倍C.均

16、增加1 molD.均減少1 mol評析本題涉及簡單的等效思維應用。容積可變,物質均加倍是等效平衡。其實也可以依據(jù)氣體定律,理解為容器體積必然相應加倍,各物質濃度不變,速率不變,平衡不移動。均減半也一樣。均增加1mol,可以認為是先各增加四分之一,達到等效。然后再額外增加0.5molB,平衡向正反應方向移動。均減少1 mol的處理辦法類似。答案:C。2.(04 例 2.( 天津.13 一定條件下，向一帶活塞的密閉容器中充入 2mol SO2 和 1mol O2 ，發(fā)生下列 反應： 2 SO2 ( g + O2 ( g 2 SO3 ( g 達到平衡后改變下述條件， SO3 氣體平衡濃度不改變的是

17、A. 保持溫度和容器體積不變，充入 1molSO3 ( g B. 保持溫度和容器內壓強不變，充入 1molSO3 ( g C. 保持溫度和容器內壓強不變，充入 1molO2 ( g D. 保持溫度和容器內壓強不變，充入 1mol Ar (g 本題涉及了等效的思維和充入稀有氣體的問題。 和 C 都會使 SO3 氣體平衡濃度增大。 A 評析 評析 B 保持溫度和容器內壓強不變，充入 1molSO3 ( g ，與原平衡等效?；蚶斫鉃槿萜黧w積相應加倍， 濃度不變，平衡不移動。保持溫度和容器內壓強不變，充入 1mol Ar (g ，容器體積必然相應加倍， 會使各組分濃度下降。相當于不充入氬氣而減壓，無論

18、平衡怎樣移動， SO3 氣體平衡濃度必然降低。 3.(05 江蘇化學.18一定溫度下，在恒容密閉容器中發(fā)生如下反應：2A(gB(g 例 3. 四種配比作為起始物質，平衡后 A 的體積分數(shù)大于 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（不參加反應） D. 2 mol A 3 mol B 和 3 mol C 3C(g， 若反應開始時充入 2 mol A 和 2 mol B，達平衡后 A 的體積分數(shù)為 a%。其他條件不變時，若按下列 評析本題是等效平衡思維的應用問題，還涉及定容下充入稀有氣體，以及體積分數(shù)含義

19、的 評析 問題，有一定難度。從 3 mol C 起始才能和原平衡等效，A 選項相當于減少了 1mol C，平衡左移。B 選項減少了 1molB，平衡左移。C 選項相當于只加入了 2/3molA 和 5/3molB 作為起始。類似處理 D 選項，可知其結果均相當于原平衡的右移。答案：AB。 教學要點建議 教學要點建議 1.建議將問題條理化： 等效平衡只有兩類反應方程式， 三種情況： 對于 I2(gH2(g 不論定容還是定壓，只要折合后和原投料成比例，即可等效。 對于 2SO2O2 同的等效結果） 2.很多資料和教師過分熱衷于等效平衡的投料配比計算，而現(xiàn)在課本并沒有等效平衡這個概念 和提法，它只是一種可用的思考方式，不應該是解答某一題的唯一途徑