2019高考化學 專題22 化學平衡（一）考點講解.doc

《2019高考化學 專題22 化學平衡（一）考點講解.doc》由會員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《2019高考化學 專題22 化學平衡（一）考點講解.doc（10頁珍藏版）》請在裝配圖網(wǎng)上搜索。

22 化學平衡（一） 【考情報告】 考查角度 考查內(nèi)容 命題特點 化學反應速率的計算及其影響因素 ①化學反應速率的計算； ②化學反應速率的影響因素。 預計2019年保持傳統(tǒng)知識點考查，如化學反應速率的計算及其影響因素，化學平衡狀態(tài)的判斷，平衡常數(shù)的計算及化學平衡的影響因素等，通過圖像考查數(shù)據(jù)處理能力，將更加注重化學反應速率概念理解和平衡移動在社會生產(chǎn)、生活、科學等領(lǐng)域的應用。題型有選擇題和填空題。 化學平衡及其影響因素 ①化學平衡狀態(tài)的特征； ②化學平衡的影響因素； ③等效平衡； ④平衡圖像問題； ⑤化學反應方向的判斷。 化學平衡常數(shù)及轉(zhuǎn)化率的計算 ①化學平衡常數(shù)的計算； ②轉(zhuǎn)化率的計算。 【考向預測】 化學反應速率是中學化學的主干知識之一，是高考必考內(nèi)容。選擇題和非選擇題均有，其中選擇題重點考查化學反應速率的概念、簡單計算以及外界條件對化學反應速率的影響，非選擇題通過圖像(或圖表)把化學反應速率融合在化學平衡、實驗和計算之中考查數(shù)據(jù)處理能力。預計今后的命題方向有①從實驗和計算的角度進行考查影響化學反應速率的因素；②結(jié)合化學平衡來考查平衡圖像或者速率圖像。 化學平衡狀態(tài)、化學平衡常數(shù)是中學化學中的一個重要的知識點，是中學化學教學的難點，又是學習“三大平衡(電離平衡、水解平衡、溶解平衡)”知識的重要理論之一，因此成為每年高考的必考內(nèi)容。題型為選擇題和非選擇題，其中選擇題重點考查化學平衡狀態(tài)的判斷以及化學平衡常數(shù)、轉(zhuǎn)化率等的簡單計算，非選擇題則通過圖像(或圖表)把化學平衡狀態(tài)的判斷、化學平衡常數(shù)、轉(zhuǎn)化率等的計算融合在一起，考查學生數(shù)據(jù)處理的能力。 化學平衡的移動、化學反應進行的方向是中學化學中的一個重要的知識點，特別是化學平衡的移動是中學化學教學的難點，又是“四大平衡(化學平衡、電離平衡、水解平衡、溶解平衡)”知識的重要理論之一，因此成為年年高考的必考內(nèi)容。題型為選擇題和非選擇題，其中選擇題重點考查化學平衡的移動、有關(guān)化學平衡的圖像問題；非選擇題則通過圖像(或圖表)把化學平衡的移動融合在化學平衡狀態(tài)的判斷，化學平衡常數(shù)、轉(zhuǎn)化率、化學反應速率等的計算之中，考查學生數(shù)據(jù)處理的能力。 【經(jīng)典在線】 1. 知識梳理 一、化學反應速率的計算及其影響因素 1．化學反應速率的計算依據(jù) (1)依據(jù)化學反應速率的定義進行有關(guān)計算，其模式是靈活運用“v＝”。 (2)利用同一化學反應的速率以不同物質(zhì)的濃度變化表示時，各速率值之比等于化學方程式中化學計量數(shù)之比，其模式為“mA＋nB = pC＋qD，有v(A)∶v(B)∶v(C)∶v(D)＝m∶n∶p∶q”。 2．外界條件對化學反應速率的影響 外界條件對可逆反應的v(正)和v(逆)的影響趨勢是一樣的，若升溫或增大壓強(有氣體參與的反應體系)，v(正)、v(逆)均加快，只是變化的程度不同：改變溫度時吸熱反應方向上的化學反應速率變化程度大，改變壓強時氣體化學計量數(shù)之和大的方向上的化學反應速率變化程度大；而若增大反應物濃度，瞬時速率v(正)加快、v(逆)不變，但最終v(正)和v(逆)均加快；加入合適的催化劑，將同等程度地加快v(正)和v(逆)。 二、化學平衡及其影響因素 1．化學平衡狀態(tài)判斷 (1)本質(zhì)標志 同一物質(zhì)的消耗速率與生成速率相等，即v正＝v逆。 (2)等價標志 ①可逆反應的正、逆反應速率不再隨時間發(fā)生變化。 ②體系中各組成成分的含量，即物質(zhì)的量濃度、物質(zhì)的量分數(shù)、體積分數(shù)、質(zhì)量分數(shù)等保持不變。 ③對同一物質(zhì)而言，單位時間內(nèi)該物質(zhì)所代表的正反應的轉(zhuǎn)化濃度和所代表的逆反應的轉(zhuǎn)化濃度相等。 ④對不同物質(zhì)而言，一種物質(zhì)所代表的正反應速率和另一種物質(zhì)所代表的逆反應速率的比值等于化學方程式中的化學計量數(shù)(系數(shù))之比。 (3)特殊標志 ①對于反應物和生成物全部是氣體且反應前后氣體計量數(shù)不相等的可逆反應，若反應體系中混合氣體的平均相對分子質(zhì)量不再隨時間變化，則反應達到平衡狀態(tài)。此標志不適用于反應前后氣體計量數(shù)相等的可逆反應，因為這類反應不管是否達到平衡狀態(tài)，混合氣體的平均相對分子質(zhì)量始終是不變的。 ②對于氣體反應物和氣體生成物的計量數(shù)不相等的可逆反應(體系中可存在固、液態(tài)物質(zhì))，當恒溫、恒容時，若反應體系中總壓強不再隨時間變化，則反應達到平衡狀態(tài)；當恒溫、恒壓時，若反應體系中體積不變或混合氣體的密度不變，則反應達到平衡狀態(tài)。對于反應物和生成物全部是氣體且反應前后氣體計量數(shù)相等的可逆反應，恒溫、恒容時壓強不變以及恒溫、恒壓時密度不變等均不能說明反應已達到平衡狀態(tài)。 ③由于任何化學反應都伴有能量變化，因此在其他條件不變的情況下，當總體系溫度一定時，則反應達到平衡狀態(tài)。 ④對于反應混合物中含有有色氣體物質(zhì)的可逆反應，若體系顏色不變，則反應達到平衡狀態(tài)。 (4)一角度 從微觀的角度分析，如反應N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)，下列各項均可說明該反應達到了平衡狀態(tài) ①斷裂1 mol N≡N鍵的同時生成1 mol N≡N鍵 ②斷裂1 mol N≡N鍵的同時生成3 mol H—H鍵 ③斷裂1 mol N≡N鍵的同時斷裂6 mol N—H鍵 ④生成1 mol N≡N鍵的同時生成6 mol N—H鍵 2．化學平衡問題中的“三不混同” (1)不要將平衡的移動和速率的變化混同起來。如：化學反應速率改變，平衡不一定發(fā)生移動，但平衡發(fā)生移動，化學反應速率一定改變；再如：別以為平衡正向移動一定是v(正)加快，v(逆)減慢等。 (2)不要將平衡的移動和濃度的變化混同起來。如：別以為平衡正向移動時，反應物濃度一定減少，生成物濃度一定增加等。 (3)不要將平衡的移動和反應物的轉(zhuǎn)化率提高混同起來。如：別以為平衡正向移動時，反應物的轉(zhuǎn)化率一定提高。 三、化學平衡常數(shù)及轉(zhuǎn)化率的計算 1．化學平衡常數(shù)和平衡轉(zhuǎn)化率的相關(guān)計算 (1)步驟 ①寫出有關(guān)化學平衡的方程式。 ②確定各物質(zhì)的起始量、轉(zhuǎn)化量、平衡量。 ③根據(jù)已知條件建立等式關(guān)系進行解答。 (2)模式(“三段式”) 如mA(g)＋nB(g) pC(g)＋qD(g)，令A、B起始物質(zhì)的量濃度分別為a molL－1、b molL－1，達到平衡后消耗A的物質(zhì)的量濃度為mx molL－1。 K＝ (3)說明 ①反應物：c(平)＝c(始)－c(變)； 生成物：c(平)＝c(始)＋c(變)。 ②各物質(zhì)的轉(zhuǎn)化量之比等于化學方程式中化學計量數(shù)之比。 ③轉(zhuǎn)化率＝100%。 2．化學平衡常數(shù)的應用 (1)判斷反應進行的程度 對于同類型的反應，K值越大，表示反應進行的程度越大；K值越小，表示反應進行的程度越小。 (2)判斷反應進行的方向，應用濃度商Qc與平衡常數(shù)K的關(guān)系判斷 (3)判斷反應的熱效應 若升高溫度，K值增大，則正反應為吸熱反應； 若升高溫度，K值減小，則正反應為放熱反應。 (4)利用化學平衡常數(shù)計算平衡濃度、轉(zhuǎn)化率、體積分數(shù)等。 2.經(jīng)典精講 【經(jīng)典考題1】【2018天津卷】室溫下，向圓底燒瓶中加入1 molC2H5OH和含1molHBr的氫溴酸，溶液中發(fā)生反應；C2H5OH+HBrC2H5Br+H2O，充分反應后達到平衡。已知常壓下，C2H5Br和C2H5OH的沸點分別為38.4℃和78.5℃。下列有關(guān)敘述錯誤的是 A．加入NaOH，可增大乙醇的物質(zhì)的量 B．增大HBr濃度，有利于生成C2H5Br C．若反應物增大至2 mol，則兩種反應物平衡轉(zhuǎn)化率之比不變 D．若起始溫度提高至60℃，可縮短反應達到平衡的時間 【答案】D 【解析】分析：本題考查反應速率和平衡的基本知識。根據(jù)題目的反應，主要判斷外界條件的變化對平衡和速率的應該結(jié)果即可。 D．若起始溫度提高至60℃，考慮到HBr是揮發(fā)性酸，在此溫度下會揮發(fā)出去，降低HBr的濃度減慢速率，增加了反應時間。選項D錯誤。 【經(jīng)典考題2】對于反應CO(g)＋H2O(g)CO2(g)＋H2(g)　ΔH＜0，在其他條件不變的情況下( ) A．加入催化劑，改變了反應的途徑，反應的ΔH也隨之改變 B．改變壓強，平衡不發(fā)生移動，反應放出的熱量不變 C．升高溫度，反應速率加快，反應放出的熱量不變 D．若在原電池中進行，反應放出的熱量不變 答案：B 解析：反應的ΔH大小只取決于反應物、生成物的狀態(tài)與反應條件，而和反應是否使用催化劑、反應途徑無關(guān)，A項錯誤；該反應在反應前后氣體的總體積不變，因此改變壓強，平衡不移動，反應放出的熱量不變，B項正確；升高溫度，平衡逆向進行，反應放出熱量減小，C項錯誤；在原電池中，隨反應進行，能量轉(zhuǎn)化形式是化學能轉(zhuǎn)化為電能，而不再是化學能轉(zhuǎn)化為熱能，D項錯誤。 【經(jīng)典考題3】在一定溫度下，將氣體X和氣體Y各0.16 mol充入10 L恒容密閉容器中，發(fā)生反應X(g)＋Y(g)2Z(g)　ΔH＜0，一段時間后達到平衡。反應過程中測定的數(shù)據(jù)如下表： t/min 2 4 7 9 n(Y)/mol 0.12 0.11 0.10 0.10 下列說法正確的是( ) A．反應前2 min的平均速率v(Z)＝2.010－3 mol/(Lmin) B．其他條件不變，降低溫度，反應達到新平衡前v逆＞v正 C．該溫度下此反應的平衡常數(shù)K＝1.44 D．其他條件不變，再充入0.2 mol Z，平衡時X的體積分數(shù)增大 答案：C 解析：利用反應式可知v(Z)＝2v(Y)＝2(0.16 mol－0.12 mol)(10 L2 min)＝4.010－3 mol/(Lmin)，A項錯誤；該反應放熱，降溫平衡正向移動，v正＞v逆，B項錯誤；列三段式，K＝＝＝1.44，C項正確；因反應前后氣體物質(zhì)的量不變，故再充入0.2 mol Z，平衡不移動，平衡時X的體積分數(shù)不變，D項錯誤。 【經(jīng)典考題4】一定條件下，通過下列反應可以制備特種陶瓷的原料MgO： MgSO4(s)＋CO(g)MgO(s)＋CO2(g)＋SO2(g)　ΔH＞0。 該反應在恒容的密閉容器中達到平衡后，若僅改變圖中橫坐標x的值，重新達到平衡后，縱坐標y隨x變化趨勢合理的是( ) 選項 x y A 溫度 容器內(nèi)混合氣體的密度 B CO的物質(zhì)的量 CO2與CO的物質(zhì) 的量之比 C SO2的濃度 平衡常數(shù)K D MgSO4的質(zhì)量(忽略體積) CO的轉(zhuǎn)化率 答案：A 解析：正反應為吸熱反應，升高溫度，平衡正向移動，容器內(nèi)混合氣體質(zhì)量增加，而容器體積不變，故容器內(nèi)混合氣體的密度隨溫度升高而增大，A項正確；增加CO的物質(zhì)的量，平衡雖正向移動，但因正反應為氣體體積增大的反應，故達到新平衡時CO的轉(zhuǎn)化率較原來的低，所以變小，B項錯誤；反應的平衡常數(shù)只與溫度有關(guān)，因此SO2的濃度變大，反應平衡常數(shù)K不變，C項錯誤；MgSO4為固態(tài)，因此增加MgSO4的質(zhì)量(忽略體積)，其他反應物的濃度不變，平衡不移動，CO的轉(zhuǎn)化率不變，D項錯誤。 【經(jīng)典考題5】【2018屆重慶一中三?！抗I(yè)上以CH4為原料制備H2的原理為CH4(g)+H2O(g)CO(g)+3H2(g)。在一定條件下向a、b兩個恒溫恒容的密閉容器中均通入1.1molCH4(g)和1.1molH2O(g)，測得兩容器中CO的物質(zhì)的量隨時間的變化曲線分別為a和b。已知容器a的體積為10L，溫度為Ta，下列說法不正確的是 A．容器a中CH4從反應開始到怡好平衡時的平均反應速率為0.025molL-1min-1 B．a(chǎn)、b兩容器的溫度可能相同 C．在達到平衡前，容器a的壓強逐漸增大 D．該反應在Ta溫度下的平衡常數(shù)為27(molL-1)2 【答案】B 詳解：A．容器a中CH4從反應開始到怡好平衡時的平均反應速率===0.025molL-1min-1,故A正確；B．根據(jù)以上分析a、b兩容器的溫度不可能相同，B錯誤；C．因為該反應條件為等溫等容，反應后氣體的物質(zhì)的量增大，所以在達到平衡前，容器a的壓強逐漸增大，C正確；D．該反應在Ta溫度下的平衡常數(shù)==(molL-1)2=27(molL-1)2，D正確；因此本題答案為B。 【經(jīng)典考題6】在1.0 L密閉容器中放入0.10 mol A(g)，在一定溫度進行如下反應：A(g)B(g)＋C(g)　ΔH＝＋85.1 kJmol－1。 反應時間(t)與容器內(nèi)氣體總壓強(p)的數(shù)據(jù)見下表： 時間t/h 0 1 2 4 8 16 20 25 30 總壓強p/ 100 kPa 4.91 5.58 6.32 7.31 8.54 9.50 9.52 9.53 9.53 回答下列問題： (1)欲提高A的平衡轉(zhuǎn)化率，應采取的措施為_____________________________________________。 (2)由總壓強p和起始壓強p0計算反應物A的轉(zhuǎn)化率α(A)的表達式為____________，平衡時A的轉(zhuǎn)化率為________ ，列式并計算反應的平衡常數(shù)K____________________。 (3)①由總壓強p和起始壓強p0表示反應體系的總物質(zhì)的量n總和反應物A的物質(zhì)的量n(A)，n總＝________mol，n(A)＝________mol。 ②下表為反應物A的濃度與反應時間的數(shù)據(jù)，計算：a＝________。 反應時間t/h 0 4 8 16 c(A)/(molL－1) 0.10 a 0.026 0.006 5 分析該反應中反應物的濃度c(A)變化與時間間隔(Δt)的規(guī)律，得出的結(jié)論是 ________________________________， 由此規(guī)律推出反應在12 h時反應物的濃度c(A)為________molL－1。 答案：(1)升高溫度、降低壓強 (2)(－1)100%　94.1% A(g) B(g)　?。　(g) 0．10 0 0 0.1094.1% 0.1094.1% K＝＝1.5 (3)①0.10　0.10(2－) ②0.051　達到平衡前每間隔4 h，c(A)減少約一半　0.013 解析： (1)該反應是一個體積增加的吸熱反應，升溫、降壓均有利于平衡正向移動，提高A的轉(zhuǎn)化率。(2)結(jié)合pV＝nRT，該反應消耗A的物質(zhì)的量即是體系增加的物質(zhì)的量，α(A)＝＝＝＝；α(A)＝100%＝94.1%。(3)①結(jié)合在等溫、等容下物質(zhì)的量之比等于壓強之比，那么＝，n總＝0.10；n(A)＝0.10－(n總－0.10)＝0.10－＝0.10。②結(jié)合①，4 min時n(A)＝0.10 mol＝0.051 mol，c(A)＝0.051 mol/L。由表格數(shù)據(jù)可知，達到平衡前每4 h，c(A)減小約一半，那么12 h時，c(A)約為0.013 mol/L。 【解題技巧】 (1)改變固體或純液體反應物的用量，化學反應速率不變。 (2)壓強對速率的影響是通過改變體積而使?jié)舛雀淖儊韺崿F(xiàn)的，對于沒有氣體參加的反應，改變體系壓強，反應物的濃度不變，反應速率不變。 (3)對于氣體反應，有如下幾種類型： 類型一：恒溫時，增大壓強→體積減小→濃度增大→反應速率增大。 類型二：恒容時，充入氣體反應物→反應物濃度增大→總壓強增大→反應速率增大；充入無關(guān)氣體(稀有氣體或與本反應無關(guān)的氣體，如N2等)→總壓強增大，但各反應物的分壓不變，各物質(zhì)的濃度不變→反應速率不變。 類型三：恒壓時，充入無關(guān)氣體(稀有氣體或與本反應無關(guān)的氣體，如N2等)→體積增大→各反應物濃度減小→反應速率減小。 (4)不論反應是放熱還是吸熱，升高溫度，反應速率都加快。 (5)判斷化學平衡狀態(tài)時的注意事項： ①速率相等要指明正、逆反應速率，或有正、逆反應速率的描述，否則只知道速率相等不能判斷是平衡狀態(tài)。 ②各反應混合物的含量“保持不變”，并非是“相等”或“成比例”。 (6)增大固體或純液體物質(zhì)的量，化學平衡不發(fā)生移動，因固體或純液體的濃度可視為1，增加其用量，對平衡不產(chǎn)生影響。 (7)化學反應速率改變是化學平衡移動的前提條件，但化學反應速率改變，化學平衡不一定移動，化學平衡移動，化學反應速率必定改變。 (8)改變?nèi)萜鲀?nèi)氣體的壓強，使化學平衡發(fā)生移動，是通過改變氣體的濃度而實現(xiàn)的。即改變壓強，若氣體的濃度不變則化學平衡一定不會發(fā)生移動。 (9)勒夏特列原理適用于化學平衡、溶解平衡、電離平衡、水解平衡等動態(tài)平衡。 (10)平衡移動能夠“減弱”外界條件的變化，但不能“抵消”外界條件的變化。 (11)注意H2O只有在氣態(tài)或非水溶劑中才能代入平衡常數(shù)表達式。 (12)計算平衡常數(shù)利用的是物質(zhì)的平衡濃度，而不是任意時刻濃度。 (13)催化劑能改變化學反應速率，但對化學平衡無影響，也不會改變平衡常數(shù)的大小。 (14)放熱過程有自發(fā)進行的傾向性，但并不一定能自發(fā)進行，吸熱過程沒有自發(fā)進行的傾向性，但在一定條件下也可自發(fā)進行。 (15)反應能否自發(fā)進行需綜合考慮焓變和熵變對反應的影響。 【規(guī)律總結(jié)】 (1)化學平衡問題中的“三不混同”： ①不要將平衡的移動和速率的變化混同起來。如：化學反應速率改變，平衡不一定發(fā)生移動，但平衡發(fā)生移動，化學反應速率一定改變；再如：別以為平衡正向移動一定是v(正)加快，v(逆)減慢等。 ②不要將平衡的移動和濃度的變化混同起來。如：別以為平衡正向移動時，反應物濃度一定減少，生成物濃度一定增加等。 ③不要將平衡的移動和反應物的轉(zhuǎn)化率提高混同起來。如：別以為平衡正向移動時，反應物的轉(zhuǎn)化率一定提高。 (2)“惰性氣體”(不參加反應的氣體)對化學平衡的影響： ①恒溫、恒容： 原平衡體系體系總壓強增大―→體系中各組分的濃度不變―→平衡不移動(轉(zhuǎn)化率不變) ②恒溫、恒壓： 原平衡體系容器容積增大―→體系中各組分的濃度同倍數(shù)減小 (3)關(guān)于圖像題： ①看圖像：一看軸，即縱、橫坐標的意義；二看點：即起點、拐點、交點、終點；三看線，即線的走向和變化趨勢；四看輔助線，即等溫線、等壓線、平衡線等；五看量的變化，如濃度變化、溫度變化、轉(zhuǎn)化率變化、物質(zhì)的量的變化等。 ②依據(jù)圖像信息，利用平衡移動原理，分析可逆反應的特征：吸熱還是放熱，氣體的化學計量數(shù)增大、減小還是不變，有無固體或純液體參加或生成等。 ③先拐先平：在化學平衡圖像中，先出現(xiàn)拐點的反應先達到平衡，可能是該反應的溫度高、濃度大、壓強大或使用了催化劑。 ④定一議二：勒夏特列原理只適用于一個條件的改變，所以圖像中有三個變量，先固定一個量，再討論另外兩個量的關(guān)系。