高考化學(xué)平衡考點(diǎn)透析

欒春武

一、知識(shí)梳理

1.在相同條件下，既能向正反應(yīng)方向進(jìn)行，又能向逆反應(yīng)方向進(jìn)行的化學(xué)反應(yīng)稱為可逆反應(yīng)。其特點(diǎn)是相同條件下，正逆反應(yīng)同時(shí)進(jìn)行，不管反應(yīng)經(jīng)過多長時(shí)間，進(jìn)行到什么程度，反應(yīng)物與生成物總是同時(shí)存在?？赡娣磻?yīng)應(yīng)用連接反應(yīng)物與生成物，如

2.在一定條件下，當(dāng)正、逆兩個(gè)方向的反應(yīng)速率相等時(shí)，反應(yīng)體系中所有參加反應(yīng)的物質(zhì)的質(zhì)量或濃度保持恒定，稱為化學(xué)平衡狀態(tài)?；瘜W(xué)平衡狀態(tài)研究的塒象是可逆反應(yīng)。當(dāng)反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí)，正反應(yīng)和逆反應(yīng)仍都在進(jìn)行，且v（正）-v（逆）≠0。反應(yīng)混合物巾各組分的質(zhì)量或濃度保持不變。當(dāng)外界條件變化時(shí)，原有的平衡狀態(tài)被破壞，可逆反應(yīng)在新的條件下建立新的平衡，簡單地記為“動(dòng)”“等”“定”“變”。

3.在一定溫度下，當(dāng)一個(gè)可逆反應(yīng)達(dá)到和諧平衡時(shí)，生成物濃度冪之積與反應(yīng)物濃度冪之積的比值是一個(gè)常數(shù)，稱其為核心平衡常數(shù)，用符號(hào)K表示。K只受溫度影響，與反應(yīng)物濃度或生成物濃度的變化無關(guān)；書寫化學(xué)平衡常數(shù)表達(dá)式時(shí)，固體或純液體濃度視為常數(shù)不寫入；代人的濃度必須是平衡時(shí)的濃度；化學(xué)平衡常數(shù)的表達(dá)式與化學(xué)反應(yīng)方程式的書寫形式有關(guān)。如某溫度下的化學(xué)平衡表達(dá)式的化學(xué)平衡表達(dá)式的化學(xué)平衡表達(dá)式的化學(xué)平衡表達(dá)式。由此可見：一個(gè)可逆反應(yīng)反應(yīng)物和生成物互換后，化學(xué)平衡常數(shù)變成原來化學(xué)平衡常數(shù)的倒數(shù)，即；可逆反應(yīng)各物質(zhì)前而的系數(shù)擴(kuò)大n倍，化學(xué)平衡常數(shù)就變成原來化學(xué)平衡常數(shù)的n次方，即

4.某個(gè)指定反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率=100%，轉(zhuǎn)化率是個(gè)百分?jǐn)?shù)，不能寫成小數(shù)或分?jǐn)?shù)。

5.如果改變影響平衡的一個(gè)條件（如溫度、壓強(qiáng)以及參加反應(yīng)的化學(xué)物質(zhì)的濃度），平衡將向著減弱這種改變的方向移動(dòng)，這就是勒夏特列原理。

6.應(yīng)熟記幾個(gè)可逆反應(yīng)：如，其中Fe（SCN）₃是紅色絡(luò)合物；2N0₂（g），其中N0₂是紅棕色氣體等。

二、知識(shí)運(yùn)用

（一）化學(xué)平衡與可逆反應(yīng)

例1 下列對(duì)可能反應(yīng)的認(rèn)識(shí)正確的是（）。

A.碘單質(zhì)升華成碘蒸氣與碘蒸氣遇冷成碘單質(zhì)互為可逆反應(yīng)

B.氯化銨分解生成氯化氫和氨氣與氨氣和氯化氫生成氯化銨互為可逆反應(yīng)

C.工業(yè)合成氨是可逆反應(yīng)

D.鉛蓄電池的充電過程與放電過程互為可逆反應(yīng)

解析：碘單質(zhì)升華成碘蒸氣與碘蒸氣遇冷成碘單質(zhì)，不是化學(xué)反應(yīng)，只是狀態(tài)的轉(zhuǎn)化，A錯(cuò)。氯化銨分解生成氯化氫和氨氣的條件是加熱，而氨氣和氯化氫生成氯化銨的條件是常溫，B錯(cuò)。鉛蓄電池的充電過程是在外加直流電源的情況下進(jìn)行能量轉(zhuǎn)化，屬于電解池，而鉛蓄電池的放電過程不需要外加直流電源，屬于原電池，D錯(cuò)。

答案：C

點(diǎn)撥：可逆反應(yīng)研究的對(duì)象是化學(xué)反應(yīng)，同一物質(zhì)間狀態(tài)的轉(zhuǎn)化是物理變化，不是化學(xué)反應(yīng)?？赡娣磻?yīng)強(qiáng)調(diào)的是同一條件，既能向正反應(yīng)方向進(jìn)行，義能向逆反應(yīng)方向進(jìn)行。因此判斷可逆反應(yīng)一定要抓住可逆反應(yīng)的特征。

（二）化學(xué)平衡與平衡狀態(tài)的標(biāo)志

例2 （1）下列可以證明已達(dá)平衡狀態(tài)的標(biāo)志是______（填序號(hào)）。

①單位時(shí)間內(nèi)生成nmol H₂的同時(shí)生成n molHI。

②一個(gè)H-H鍵斷裂的同時(shí)有兩個(gè)H-I鍵斷裂。

③百分組成時(shí)。

④反應(yīng)速率時(shí)。

⑤時(shí)。

⑥溫度和體積一定時(shí)，某一生成物濃度不在變化。

⑦溫度和體積一定時(shí)，容器內(nèi)的壓強(qiáng)不再變化。

⑧條件一定，混合氣體的平均相對(duì)分子質(zhì)量不再變化。

⑨溫度和體積一定時(shí)，混合氣體的顏色不再變化。

⑩溫度和壓強(qiáng)一定時(shí)，混合氣體的密度不再變化。

（2）在上述⑥～⑩的說法中能說明2N0₂（g）達(dá)到平衡狀態(tài)的標(biāo)志是_____（填序號(hào)）。

解析：（l）根據(jù)題給反應(yīng)可知，此反應(yīng)是反應(yīng)前后氣體的物質(zhì)的量不發(fā)生變化的反應(yīng)，即在反應(yīng)的任何一個(gè)階段，容器內(nèi)的壓強(qiáng)不發(fā)生改變。氣體的總質(zhì)量不變、總的物質(zhì)的量不變，因此混合氣體的密度、平均相對(duì)分子質(zhì)量均不發(fā)生改變，不能作為達(dá)到平衡狀態(tài)的標(biāo)志。

（2）根據(jù)題給反應(yīng)可知，此反應(yīng)是反應(yīng)前后氣體體積發(fā)生改變，因此其平均相對(duì)分子質(zhì)量、混合氣體密度都發(fā)生改變，當(dāng)反應(yīng)處于平衡狀態(tài)時(shí)，這些都不再改變，此時(shí)C（N0₂）恒定，顏色不再變化，這些均可以作為達(dá)到和諧平衡狀態(tài)的標(biāo)志。

答案：（l）②⑥⑨ （2）⑥⑦⑧⑨⑩

點(diǎn)撥：一審變化：根據(jù)選項(xiàng)設(shè)置仔細(xì)審查是什么變化，這些變化是否導(dǎo)致正、逆反應(yīng)速率同等程度變化等。二審轉(zhuǎn)化：將一審的變化進(jìn)行轉(zhuǎn)化，看能否判斷各種物質(zhì)的濃度維持恒定或者正、逆反應(yīng)速率相等，若滿足其中之一，則可判斷反應(yīng)達(dá)到平衡，如（l）問的⑩，任何時(shí)刻氣體總物質(zhì)的量、氣體體積和質(zhì)量都不發(fā)生變化，所以任何時(shí)刻混合氣體的密度都是不變的，所以⑩不能作為平衡判斷的標(biāo)志。

（三）化學(xué)平衡與勒夏特列原理

例3 牙齒表面由一層硬的、組成為Ca₅（PO₄）₃OH的物質(zhì)保護(hù)著，該物質(zhì)在唾液中存在平衡：

（l）進(jìn)食后，細(xì)菌和酶作用于食物，產(chǎn)生有機(jī)酸，這時(shí)牙齒就會(huì)受到腐蝕，其原因是

。

（2）已知Ca₅（P0₄）₃F的溶解度比上面的礦化產(chǎn)物更小，質(zhì)地更堅(jiān)固。當(dāng)牙膏中配有氟化物添加劑后能防止齲齒的原因是（簡明的文字?jǐn)⑹霾⒂秒x子方程式表示）______。

（3）根據(jù)以上原理，請你提出一種其他促進(jìn)礦化的方法：_____。

解析：牙齒表面的一層硬的物質(zhì)存在如下平衡：。進(jìn)食后產(chǎn)生有機(jī)酸，電離出的H+與OH結(jié)合生成H₂O，破壞上述平衡使其向脫礦方向移動(dòng)，牙齒受到腐蝕。當(dāng)用含氟牙膏刷牙時(shí)，，產(chǎn)生了質(zhì)地更堅(jiān)硬的固體物質(zhì)，使牙齒受到保護(hù)，從Ca₅（P0₄）₃0H在唾液中的平衡可以看出，加入或加入都可促進(jìn)礦化。

答案：（l）有機(jī)酸電離出了H+與OH-結(jié)合生成H₂0，破壞上述平衡使其向脫礦方向移動(dòng)，Ca₅（P0₄）₃0H不斷溶解，牙齒受到腐蝕

（2）由于Ca₅（P0₄）₃F比Ca₅（P0₄）₃0H溶解度更小，說明氟化物電離出的F-代替了OH，

（3）加入或加入都可促進(jìn)礦化

點(diǎn)撥：該題是以生活中保護(hù)牙齒這一考生熟悉的實(shí)例，運(yùn)用平衡理論解決的一個(gè)實(shí)際問題。從一般的科普書籍上可以查到，牙齒表面有一層硬的釉質(zhì)，其化學(xué)成分是羥基磷灰石，它在唾液中有如下平衡：。當(dāng)口腔中的殘留物在微生物或酶的作用下電離出H+與OH結(jié)合生成H₂0，使上述平衡向脫礦方向移動(dòng)，牙齒表面的釉質(zhì)受到腐蝕，逐漸形成齲齒。研究表明，齲齒的發(fā)生往往是從牙齒表面釉質(zhì)下層開始的，微生物分泌的酸通過牙釉質(zhì)上微小的孔洞進(jìn)入釉質(zhì)內(nèi)層而引起脫礦。在牙膏中混入含氟添加劑（如氟化鈉、一氟磷酸鈉等）或在飲用水中摻人含氟化合物，氟離子接觸到牙齒就會(huì)跟羥基磷灰石反應(yīng)生成氟磷灰石。氟磷灰石比羥基磷灰石有較強(qiáng)的抗酸性，故使用含氟牙膏就能減少齲齒的發(fā)生。如果牙齒表面已經(jīng)開始脫礦（在X照片上顯示一個(gè)不透光的白斑），含氟牙膏也能通過生成沉淀氟磷灰石使脫礦部分再礦化（X射線照片上白斑消失）。

（四）化學(xué)平衡與化學(xué)平衡常數(shù)

例4 （1）只改變一個(gè)影響因素，平衡常數(shù)K與化學(xué)平衡移動(dòng)的關(guān)系敘述錯(cuò)誤的是（）。

A.K值不變，平衡可能移動(dòng)

B.K值變化，平衡一定移動(dòng)

C.平衡移動(dòng)，K值可能不變

D.平衡移動(dòng)，K值一定變化

（2）氫能是最重要的新能源。儲(chǔ)氫作為氫能利用的關(guān)鍵技術(shù)，是當(dāng)前關(guān)注的熱點(diǎn)之一。儲(chǔ)氫還可借助有機(jī)物，如利用環(huán)己烷和苯之間的可逆反應(yīng)來實(shí)現(xiàn)脫氫和加氫。。在某溫度下，向恒容容器中加入環(huán)己烷，其起始濃度為平衡時(shí)苯的濃度為，該反應(yīng)的平衡常數(shù)K=_____。

解析：（1）K值代表化學(xué)平衡常數(shù)，平衡常數(shù)只與溫度有關(guān)系，K值不變只能說明溫度不改變，但是其他條件也可能發(fā)生改變，平衡也可能發(fā)生移動(dòng)，A正確。K值變化，說明反應(yīng)的溫度一定發(fā)生了變化，岡此平衡一定移動(dòng)，B正確。平衡移動(dòng)，溫度可能不變，因此K值可能不變，C正確。平衡移動(dòng)，溫度可能不變，因此K值不一定變化，D錯(cuò)誤。

（2）平衡時(shí)苯的濃度是，根據(jù)反應(yīng)方程式可知消耗環(huán)己烷的濃度是，生成氫氣的濃度是，平衡時(shí)環(huán)己烷的濃度為，由于化學(xué)平衡常數(shù)是在一定條件下，當(dāng)可逆反應(yīng)達(dá)平衡狀態(tài)時(shí)，生成物濃度的冪之積與反應(yīng)物濃度冪之積的比值，因此在該溫度下反應(yīng)的平衡常數(shù)為

答案：（1）D

點(diǎn)撥：明確平衡常數(shù)的含義以及影響平衡移動(dòng)的因素是解答該題的關(guān)鍵，掌握平衡常數(shù)計(jì)算，意在培養(yǎng)考生分析問題、解決問題的能力。

（五）化學(xué)平衡與絕熱體系

例5 在一定條件下存在反應(yīng)：，其正反應(yīng)放熱?，F(xiàn)有兩個(gè)相同的2L恒容絕熱（與外界沒有熱量交換）密閉容器I、Ⅱ，在I中充入1 mol CO和1 mol H₂0，在Ⅱ中充入1 mol C0₂和1 mol H₂，700℃條件下開始反應(yīng)。

（l）達(dá)到平衡時(shí)，容器I中CO的物質(zhì)的量（填“大于”“小于”或“等于”）容器Ⅱ中CO的物質(zhì)的量；容器I中C0的轉(zhuǎn)化率與容器Ⅱ中CO₂的轉(zhuǎn)化率之和_____（填“大于”“小于”或“等于”）1。

（2）欲提高容器I中CO的平衡轉(zhuǎn)化率，可采取的措施是_____ 。

A.通人He

B.增加CO的量

C.移出部分CO₂D.加熱

E.放入冷水中

F.加入合適的催化劑

解析：（l）若溫度恒定，容器I、n等效，但二者溫度不等。因?yàn)檎磻?yīng)放熱，達(dá)到平衡時(shí)容器I溫度大于700℃，容器Ⅱ溫度小于700℃，有利于容器I平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng)，故容器I中CO的物質(zhì)的量大于容器Ⅱ中CO的物質(zhì)的量。若溫度恒定，容器工、Ⅱ等效，容器I中CO的轉(zhuǎn)化率與容器Ⅱ中CO₂的轉(zhuǎn)化率之和等于1，但二者溫度不等，達(dá)到平衡時(shí)容器I溫度大于700℃，容器Ⅱ溫度小于700℃，有利于容器工平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng)，有利于容器Ⅱ平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng)，因此，容器I中CO的轉(zhuǎn)化率減小，容器Ⅱ中CO₂的轉(zhuǎn)化率同樣也會(huì)減小，故窬器I中CO的轉(zhuǎn)化率與容器Ⅱ中CO₂的轉(zhuǎn)化率之和小于1。

（2）A項(xiàng)通入He，恒容條件下，各物質(zhì)的濃度不變，平衡不移動(dòng)。B項(xiàng)增加CO的量，平衡正向移動(dòng)，但CO的轉(zhuǎn)化率降低。C項(xiàng)移出部分CO₂，平衡正向移動(dòng)，但CO的轉(zhuǎn)化率升高。D項(xiàng)加熱不行。E項(xiàng)放入冷水中不行。F項(xiàng)加入合適的催化劑，不能使平衡移動(dòng)，只能縮短達(dá)到平衡的時(shí)間。

答案：（l）大于小于 （2）C

點(diǎn)撥：密閉容器絕熱，是指不能與外界進(jìn)行熱量交換的容器。因此可逆反應(yīng)放熱，容器內(nèi)溫度升高，平衡向吸熱方向移動(dòng)；可逆反應(yīng)吸熱，容器內(nèi)溫度降低，平衡向放熱方向移動(dòng)；而外界無論是升溫還是冷卻，由于絕熱，都不能使容器內(nèi)溫度發(fā)生變化，因此平衡不發(fā)生移動(dòng)。相同條件下的同一可逆反應(yīng)，不管從正反應(yīng)開始，還是從逆反應(yīng)開始，只要按反應(yīng)方程式中的化學(xué)計(jì)量數(shù)之比投入反應(yīng)物或生成物，建立起的平衡狀態(tài)都是相同的，這就是等效平衡。在恒溫、恒容條件下反應(yīng)前后氣體分子數(shù)不同的可逆反應(yīng)，只要能使各物質(zhì)的初始物質(zhì)的量對(duì)應(yīng)相等，則兩平衡等效。反應(yīng)前后氣體分子數(shù)相同的可逆反應(yīng)，只要能使各物質(zhì)初始物質(zhì)的量之比相等，則兩平衡等效。在恒溫、恒壓下，無論反應(yīng)前后氣體分子數(shù)是否相同，只要使各物質(zhì)物質(zhì)的量對(duì)應(yīng)成比例，則兩平衡等效。