名校必備高考試題中的化學(xué)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(dāng)破月氏,然后方高枕高考試題中的化學(xué)平衡問題山西大學(xué)附中陳向陽時(shí)利民化學(xué)平衡是中學(xué)化學(xué)里有重要意義的基本理論,是高考中的重點(diǎn)和難點(diǎn)。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(xué)科思維素質(zhì)和心理素質(zhì)的靈活性較強(qiáng)、難度較大的試題。本文對(duì)近幾年全國高考各種試卷中的有關(guān)化學(xué)平衡的考題作摘要的歸類和解析,以便體會(huì)化學(xué)平衡考察的層次和趨勢,并提出教學(xué)時(shí)的相應(yīng)對(duì)策。一. 試題分析和教學(xué)要點(diǎn)考點(diǎn)一:化學(xué)平衡狀態(tài)的含義、特征和判定例1. (2002上?；瘜W(xué)填空題24.(3在一定體積的密閉容器中,進(jìn)行如下化

2、學(xué)反應(yīng):CO2(g +H 2(gCO(g+H2O(g,能判斷該反應(yīng)達(dá)到化學(xué)平衡狀態(tài)的依據(jù)是(多選扣分。(a容器中壓強(qiáng)不變(b混合氣體中c(CO不變(c正(H2=逆(H2O(dc(CO2=c(CO評(píng)析此題考查反應(yīng)速率的表示及基本的平衡狀態(tài)判斷問題。要求應(yīng)試者了解正(H2、逆(H2O的含義?？辞暹@是一類反應(yīng)前后氣體體積相等,容器體積固定的反應(yīng)。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(yīng)X(g+2Y(g2Z(g,一 定達(dá)到化學(xué)平衡狀態(tài)的是A. 容器內(nèi)壓強(qiáng)不隨時(shí)間變化B. 容器內(nèi)各物質(zhì)的濃度不隨時(shí)間變化C. 容器內(nèi)X、Y、Z的濃度之比為122D. 單位時(shí)間消耗0.

3、1 mol X同時(shí)生成0.2 mol Z評(píng)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(yīng)前后氣體體積不等,容器體積固定,壓強(qiáng)不隨時(shí)間變化,說明氣體總物質(zhì)的量不再改變,各物質(zhì)濃度也不再變化。所以A、B正確, C選項(xiàng)濃度比與化學(xué)計(jì)量數(shù)比一致,其實(shí)只是反應(yīng)可能達(dá)到的一種巧合,并不能說明各物質(zhì)濃度不再變化,C、D均不能說明達(dá)到平衡。答案:AB。教學(xué)要點(diǎn)建議1.必須使學(xué)生明確:有關(guān)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(qiáng)、密度、顏色等間接推出上述兩條直接依據(jù)

4、。應(yīng)用時(shí)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(diǎn)二:根據(jù)勒夏特列原理的應(yīng)用(包括對(duì)平衡移動(dòng)的方向、物態(tài)、熱效應(yīng)、溫度、壓強(qiáng)和轉(zhuǎn)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(duì)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(yīng)方向移動(dòng)B.加水,反應(yīng)速率增大,平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng)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(yīng)方向移動(dòng)評(píng)析電離平衡屬于化學(xué)平衡的一種,也是高考的熱點(diǎn)內(nèi)容。A 降低產(chǎn)物

5、濃度,平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)。B 電離平衡的加水稀釋問題,可以讓學(xué)生從有效碰撞角度理解,也可類比為氣相反應(yīng)的減壓,因?yàn)樗麄兌际峭鹊慕档透魑镔|(zhì)濃度。 C 滴加少量HCl 溶液,雖然平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng),但是平衡移動(dòng)只會(huì)使外界改變削弱,不會(huì)逆轉(zhuǎn)。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(yīng)方向移動(dòng)。答案:A 。例2.(2005天津卷.9 在密閉容器中,一定條件下,進(jìn)行如下反應(yīng):NO (g +CO(g 21N 2(g +CO 2(g ;H =-373.2 kJ / mol ,達(dá)到平衡后,為提高該反應(yīng)的速率和NO 的轉(zhuǎn)化率,采取的正確措施是A. 加

6、催化劑同時(shí)升高溫度B. 加催化劑同時(shí)增大壓強(qiáng)C. 升高溫度同時(shí)充入N 2D. 降低溫度同時(shí)增大壓強(qiáng)評(píng)析本題以及2005MCE2.11題均出現(xiàn)了兩個(gè)因素同時(shí)改變時(shí)判斷平衡移動(dòng)的問題,似乎有一定難度,但是對(duì)于中學(xué)生的能力而言,所考查的兩個(gè)因素必須是對(duì)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?yàn)榇呋瘎┎挥绊懫胶獾囊苿?dòng),所以A 、B 實(shí)質(zhì)上是改變一個(gè)因素的問題,C 升高溫度和充入產(chǎn)物N 2對(duì)平衡的影響結(jié)果是一致的,D 降低溫度和增大壓強(qiáng)對(duì)平衡的影響結(jié)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(yīng)制取。該反

7、應(yīng)為:Na (l +KCl (l NaCl (l +K (g 一Q該反應(yīng)的平衡常數(shù)可表示為:K =c (K ,各物質(zhì)的沸點(diǎn)與壓強(qiáng)的關(guān)系見下表。 (1在常壓下金屬鉀轉(zhuǎn)變?yōu)闅鈶B(tài)從反應(yīng)混合物中分離的最低溫度約為 ,而反應(yīng)的最高溫度應(yīng)低于 。(2在制取鉀的過程中,為了提高原料的轉(zhuǎn)化率可以采取的措施是 。答案:(1770;890(2降低壓強(qiáng)或移去鉀蒸氣;適當(dāng)升高溫度評(píng)析勒夏特列原理廣泛的適用于很多動(dòng)態(tài)平衡體系。對(duì)于物質(zhì)之間交換成分的化學(xué)反應(yīng),反應(yīng)方向可以向著該種物質(zhì)能否分離出去的方向進(jìn)行。由于鈉的沸點(diǎn)比鉀高,將鉀蒸汽抽出時(shí),降低了鉀在平衡體系中的濃度,導(dǎo)致上述平衡向右移,使該反應(yīng)得以進(jìn)行。教學(xué)要點(diǎn)建議教

8、學(xué)時(shí)應(yīng)使學(xué)生特別注意明確以下要點(diǎn):1.化學(xué)平衡的移動(dòng)本質(zhì)上就是化學(xué)反應(yīng)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(huì)移動(dòng)。2.對(duì)于定容時(shí)的反應(yīng):2X (g +Y (g 2Z (g ,只加入X,X的轉(zhuǎn)化率減小,Y的轉(zhuǎn)化率增大,若加入Z,研究Z的轉(zhuǎn)化率,相當(dāng)于加壓。3.勒夏特列原理告訴我們:平衡移動(dòng)只會(huì)使外界改變削弱,不會(huì)逆轉(zhuǎn)。4.做題時(shí)不要只顧看系數(shù),要看清楚物質(zhì)的狀態(tài),分清楚含量和濃度的不同,注意壓強(qiáng)的本質(zhì)是濃度問題,注意工業(yè)生產(chǎn)實(shí)際。考點(diǎn)三:有關(guān)化學(xué)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(yīng):A(g+3B(g2C(g;H<0 某研究小組研究

9、了其它條件不變時(shí),改變某一條件對(duì)上述反應(yīng)的影響,并根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)作出下列關(guān)系圖:下列判斷一定錯(cuò)誤的是 A .圖研究的是不同催化劑對(duì)反應(yīng)的影響,且乙使用的催化劑效率較高B .圖研究的是壓強(qiáng)對(duì)反應(yīng)的影響,且甲的壓強(qiáng)較高C .圖研究的是溫度對(duì)反應(yīng)的影響,且甲的溫度較高D .圖研究的是不同催化劑對(duì)反應(yīng)的影響,且甲使用的催化劑效率較高評(píng)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(biāo)的含義,有關(guān)時(shí)間的圖像,速率和斜率相關(guān)。圖中甲乙的C 濃度不同,而加入催化劑不能影響轉(zhuǎn)化率。圖若是壓強(qiáng)對(duì)反應(yīng)的影響,則壓強(qiáng)越大,B 的轉(zhuǎn)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(yīng)X(g+Y(g Z(g+M(g+N(s進(jìn)行過程中X 的轉(zhuǎn)化率隨時(shí)間變化的關(guān)系。若要改變起始條件,使反應(yīng)過程按b 曲線進(jìn)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(píng)析本體通過圖像考查平衡移動(dòng)原理。a 過程與b 時(shí)間 時(shí)間 時(shí)間 過程都使X轉(zhuǎn)化率達(dá)到一定值,只是兩個(gè)過程中達(dá)到該定值的時(shí)間不同。也就是兩個(gè)過程在不同的時(shí)間內(nèi)達(dá)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(dá)到平衡的時(shí)間。升溫,加入X,增大體積均會(huì)使X的轉(zhuǎn)化率發(fā)生變化,答案:C。例3.(2005MCE1.12右圖是溫度和壓強(qiáng)對(duì)X+Y2Z反應(yīng)影響的示意圖。圖中橫坐標(biāo)表示平衡混合氣體中Z的體積

11、分?jǐn)?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(yīng)的正反應(yīng)為放熱反應(yīng)D. 上述反應(yīng)的逆反應(yīng)的H>0評(píng)析本題以圖像為載體,考查了學(xué)生對(duì)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(yīng)引起重視。溫度升高,產(chǎn)物含量升高。說明正反應(yīng)放熱該。壓強(qiáng)越大,產(chǎn)物含量越低。X和Y中最多只有一種為氣態(tài)。答案:C。教學(xué)要點(diǎn)建議1.考試大綱要求“將化學(xué)問題抽象成為數(shù)學(xué)問題,利用數(shù)學(xué)工具,通過計(jì)算和推理(結(jié)合化學(xué)知識(shí),解決化學(xué)問題的能力?！薄澳軐⒒瘜W(xué)信息(含實(shí)際事物、實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象、數(shù)據(jù)和各種信息、提示、暗示,按題設(shè)情境抽象歸納、邏輯地統(tǒng)攝

12、成規(guī)律,并能運(yùn)用此規(guī)律,進(jìn)行推理(收斂和發(fā)散的創(chuàng)造能力?！边@都是圖像題的命題精神和依據(jù)。2.圖像題要看清楚物質(zhì)的狀態(tài),分清楚含量和濃度的不同,要看清楚橫縱坐標(biāo)的含義,有關(guān)時(shí)間的圖像,速率才會(huì)和斜率相關(guān)。考點(diǎn)四:有關(guān)平衡狀態(tài)的計(jì)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(yīng):2A(氣+B(氣=2C(氣若經(jīng)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(zhì)A表示的反應(yīng)的平均速率為0.3mol·L-1·s-1用物質(zhì)B表示的反應(yīng)的平均速率為0.6mol·L-1·s-12s

13、時(shí)物質(zhì)A的轉(zhuǎn)化率為70%2s時(shí)物質(zhì)B的濃度為0.7mol·L-1其中正確的是A.B.C.D.評(píng)析本題涉及多種計(jì)算,可以按照“起始、轉(zhuǎn)化、平衡”三段式分析,2A(氣+B(氣=2C(氣起始 4 2 0轉(zhuǎn)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(gè)固定容積的密閉容器中,發(fā)生如下反應(yīng):N 2(g+3H2(g2NH3(g(1若反應(yīng)進(jìn)行到某時(shí)刻t時(shí),n1(N2=13 mol,n1(NH3=6 mol,計(jì)算a的值。(2反應(yīng)達(dá)平衡時(shí),混合氣體的體積為716.8 L(標(biāo)準(zhǔn)狀況下,其中NH3的

14、含量(體積分?jǐn)?shù)為25%。計(jì)算平衡時(shí)NH3的物質(zhì)的量。(3原混合氣體與平衡混合氣體的總物質(zhì)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(dá)到平衡時(shí),N2和H2的轉(zhuǎn)化率之比,n1(N2n1(H2=。(6平衡混合氣體中,n1(N2n1(H2n1(NH3=。評(píng)析此題考查了有關(guān)平衡狀態(tài)的計(jì)算,是2004年全國13題的類似題。解法一:由反應(yīng)的化學(xué)方程式得知,反應(yīng)掉的N2和生成NH3的物質(zhì)的量之比為12,設(shè)反應(yīng)掉的N2的物質(zhì)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(zhuǎn)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(xué)要點(diǎn)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(yīng)當(dāng)讓學(xué)生明白一個(gè)道理:在化學(xué)平衡以及其它一般化學(xué)計(jì)算中,化學(xué)反應(yīng)的始態(tài)確定,只會(huì)求得一個(gè)末態(tài)。而已知末態(tài)求始態(tài),則會(huì)有多種可能?？键c(diǎn)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(yīng)2A(g+B(g2C(g達(dá)到平衡時(shí),A、B和C的物質(zhì)的量分別為4 mol、2 mol和4 mol。保持溫度和壓強(qiáng)不變,對(duì)平衡混合物中三者的物質(zhì)的量做如下調(diào)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(píng)析本題涉及簡單的等效思維應(yīng)用。容積可變,物質(zhì)均加倍是等效平衡。其實(shí)也可以依據(jù)氣體定律,理解為容器體積必然相應(yīng)加倍,各物質(zhì)濃度不變,速率不變,平衡不移動(dòng)。均減半也一樣。均增加1mol,可以認(rèn)為是先各增加四分之一,達(dá)到等效。然后再額外增加0.5molB,平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)。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(yīng)： 2 SO2 ( g + O2 ( g 2 SO3 ( g 達(dá)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(nèi)壓強(qiáng)不變，充入 1molSO3 ( g C. 保持溫度和容器內(nèi)壓強(qiáng)不變，充入 1molO2 ( g D. 保持溫度和容器內(nèi)壓強(qiáng)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(huì)使 SO3 氣體平衡濃度增大。 A 評(píng)析 評(píng)析 B 保持溫度和容器內(nèi)壓強(qiáng)不變，充入 1molSO3 ( g ，與原平衡等效?；蚶斫鉃槿萜黧w積相應(yīng)加倍， 濃度不變，平衡不移動(dòng)。保持溫度和容器內(nèi)壓強(qiáng)不變，充入 1mol Ar (g ，容器體積必然相應(yīng)加倍， 會(huì)使各組分濃度下降。相當(dāng)于不充入氬氣而減壓，無論

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

19、的 評(píng)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(xiàng)相當(dāng)于減少了 1mol C，平衡左移。B 選項(xiàng)減少了 1molB，平衡左移。C 選項(xiàng)相當(dāng)于只加入了 2/3molA 和 5/3molB 作為起始。類似處理 D 選項(xiàng)，可知其結(jié)果均相當(dāng)于原平衡的右移。答案：AB。 教學(xué)要點(diǎn)建議 教學(xué)要點(diǎn)建議 1.建議將問題條理化： 等效平衡只有兩類反應(yīng)方程式， 三種情況： 對(duì)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(duì)于 2SO2O2 同的等效結(jié)果） 2.很多資料和教師過分熱衷于等效平衡的投料配比計(jì)算，而現(xiàn)在課本并沒有等效平衡這個(gè)概念 和提法，它只是一種可用的思考方式，不應(yīng)該是解答某一題的唯一途徑