高考重點(diǎn)與熱點(diǎn)突破

吳超

高考對(duì)化學(xué)平衡部分的考查主要包括以下幾個(gè)方面的內(nèi)容：化學(xué)平衡狀態(tài)的判斷、化學(xué)平衡移動(dòng)原理、平衡常數(shù)的影響因素及計(jì)算，化學(xué)平衡常數(shù)的應(yīng)用。本文例析此類試題的重點(diǎn)分析與突破。

一、化學(xué)平衡狀態(tài)的判斷

化學(xué)平衡狀態(tài)是在一定條件下，該可逆反應(yīng)達(dá)到最大反應(yīng)限度?；瘜W(xué)平衡狀態(tài)的判斷主要從以下兩個(gè)方面進(jìn)行：

一是動(dòng)態(tài)標(biāo)志：

（1）用同種物質(zhì)表示時(shí)，同一物質(zhì)的生成速率等于消耗速率；

（2）用不同物質(zhì)表示時(shí)：須表明“異向”，兩種物質(zhì)的速率之比等于化學(xué)方程式中物質(zhì)的化學(xué)計(jì)量數(shù)之比。

二是靜態(tài)標(biāo)志：

（1）物質(zhì)的質(zhì)量、物質(zhì)的量或濃度 ；

（2）物質(zhì)的百分含量（質(zhì)量分?jǐn)?shù)、體積分?jǐn)?shù)）；

（3）溫度、壓強(qiáng)（反應(yīng)前后氣體體積不等的反應(yīng)）或顏色（某組分有顏色）都不再改變。

例1 在一定溫度下的某容積可變的密閉容器中，建立下列化學(xué)平衡：

C（s）+H2O（g）CO（g）+H2（g）

不能確定上述可逆反應(yīng)在一定條件下已達(dá)到化學(xué)平衡狀態(tài)的是（ ）。

A.體系的壓強(qiáng)不再發(fā)生變化

B.體系中各氣體物質(zhì)的濃度不再發(fā)生變化

C.生成n mol CO的同時(shí)生成n mol H2

D.1 mol H-H鍵斷裂的同時(shí)斷裂2 mol H-O鍵

解析 A項(xiàng)，因?yàn)樵摲磻?yīng)是一個(gè)反應(yīng)前后氣體的體積不同的反應(yīng)，故體系的壓強(qiáng)不再發(fā)生變化，可作為達(dá)到化學(xué)平衡狀態(tài)的標(biāo)志；B項(xiàng)，濃度不變作為一個(gè)判斷化學(xué)平衡狀態(tài)的靜態(tài)標(biāo)志；C項(xiàng)，反應(yīng)無論達(dá)到平衡，還是未達(dá)到平衡，生成n mol CO的同時(shí)都會(huì)生成n mol H2，C項(xiàng)不能作為判斷化學(xué)平衡狀態(tài)的標(biāo)志；D項(xiàng)，符合動(dòng)態(tài)標(biāo)志中的（2）正確。

答案：C。

點(diǎn)評(píng) 作為化學(xué)平衡狀態(tài)的標(biāo)志，要注意一個(gè)“方法”，若原來某個(gè)物理量是“恒量”，后來還是“恒量”，則此物理量不能作為判斷化學(xué)平衡狀

態(tài)的依據(jù)（如反應(yīng)前后氣體體積不變的反應(yīng)，壓強(qiáng)不變；或反應(yīng)體系中全是氣體，密度不變）。若原來某個(gè)物理量是“變量”，后來成了“恒量”，則屬于化學(xué)平衡狀態(tài)的標(biāo)志。另外，對(duì)于反應(yīng)體系組成全部是氣體，且反應(yīng)前后氣體體積相等的反應(yīng)，氣體的平均相對(duì)分子質(zhì)量不變也不能作為化學(xué)平衡狀態(tài)的標(biāo)志。

二、化學(xué)平衡移動(dòng)原理

勒夏特列原理即化學(xué)平衡移動(dòng)原理的內(nèi)容表達(dá)為：如果改變影響化學(xué)平衡的條件之一（如溫度、壓強(qiáng)或濃度），平衡就會(huì)向著能夠減弱這種改變的方向移動(dòng)。平衡移動(dòng)的結(jié)果是減弱而不是抵消，如在一個(gè)密封容器內(nèi)初始?jí)簭?qiáng)為p1，針對(duì)可逆反應(yīng)mA（g）+nB（g）rC（g）+qD（g），壓縮容器體積至原來的一半，此時(shí)壓強(qiáng)為p2，則p1

例2 在一體積可變的密閉容器中，加入一定量的X、Y，發(fā)生反應(yīng)mX（g）nY（g）；ΔH=Q kJ/mol。反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí)，Y的物質(zhì)的量濃度與溫度、氣體體積的關(guān)系如表1所示：

下列說法正確的是（ ）。

A.m>n B.Q<0

C.溫度不變，壓強(qiáng)增大，Y的質(zhì)量分?jǐn)?shù)減小

D.體積不變，溫度升高，平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng)

解析 溫度不變時(shí)（100℃條件下），體積是1 L時(shí)，Y的物質(zhì)的量濃度為1.0 mol/L，體積為2 L時(shí)，假設(shè)平衡不移動(dòng)，Y的物質(zhì)的量濃度應(yīng)為0.5 mol/L，現(xiàn)為0.75 mol/L，說明減壓平衡向生成Y的方向進(jìn)行，故m0，B、D項(xiàng)錯(cuò)誤。

答案：C。

點(diǎn)評(píng) 引起化學(xué)平衡移動(dòng)的根本原因是改變外界條件引起了正逆反應(yīng)速率的大小關(guān)系發(fā)生了變化。假若改變外界條件，正逆反應(yīng)速率仍相等，則平衡不會(huì)發(fā)生移動(dòng)。

因此要注意以下三種特殊情況：

（1）增加或減少固體或液體的量，化學(xué)平衡不移動(dòng)；

（2）對(duì)于化學(xué)方程式兩邊氣體的化學(xué)計(jì)量數(shù)之和相等的反應(yīng)，改變壓強(qiáng)對(duì)化學(xué)平衡無影響。

（3）我們把化學(xué)反應(yīng)體系中與各反應(yīng)成分均不起反應(yīng)的氣體統(tǒng)稱為“惰性氣體”。

①恒溫恒容時(shí)：充入“惰性氣體”，體系總壓強(qiáng)增大，但因?yàn)楦鞣磻?yīng)成分的濃度不變，化學(xué)反應(yīng)速率不變，化學(xué)平衡不發(fā)生移動(dòng)。

②恒溫恒壓時(shí)：充入“惰性氣體”，容器容積增大，各反應(yīng)成分濃度降低，反應(yīng)速率減小，平衡向著氣體物質(zhì)的量增大的方向移動(dòng)。

三、化學(xué)平衡常數(shù)的影響因素與計(jì)算

影響化學(xué)平衡常數(shù)的因素及其計(jì)算是高頻考點(diǎn)之一，特別是計(jì)算，往往與物質(zhì)的轉(zhuǎn)化率的計(jì)算結(jié)合。

例3 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

解析 A項(xiàng)，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；B項(xiàng)，K值變化，說明反應(yīng)的溫度一定發(fā)生了變化，因此平衡一定移動(dòng)，B正確；C項(xiàng)，平衡移動(dòng)，溫度可能不變，因此K值可能不變，C正確；D項(xiàng)，平衡移動(dòng)，溫度可能不變，因此K值不一定變化，D錯(cuò)誤。

答案：D。

點(diǎn)評(píng) K是溫度的函數(shù)，因此，只受溫度影響。升高溫度，化學(xué)平衡向吸熱反應(yīng)方向移動(dòng)。降低溫度，化學(xué)平衡向放熱反應(yīng)方向移動(dòng)。引起平衡移動(dòng)的因素很多，諸如濃度或壓強(qiáng)，但不會(huì)影響化學(xué)平衡常數(shù)。

例4 在25℃時(shí)，密閉容器中X、Y、Z三種氣體的初始濃度和平衡濃度如表2：

下列說法錯(cuò)誤的是（ ）。

A.反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí)，X的轉(zhuǎn)化率為50%

B.反應(yīng)可表示為X+3Y2Z，其平衡常數(shù)為1600

C.增大濃度使平衡向生成Z的方向移動(dòng)，平衡常數(shù)增大

D.改變溫度可以改變此反應(yīng)的平衡常數(shù)

解析 A項(xiàng)，X的轉(zhuǎn)化率=[（0.1-0.05 ）mol/L]/0.1 mol/L×100%=50%，A項(xiàng)正確；根據(jù)表中數(shù)據(jù)（0.1-0.05）∶ （0.2-0.05）∶ （0.1-0）=1∶ 3∶ 2，可推導(dǎo)出反應(yīng)式為X+3Y2Z，將表格的數(shù)據(jù)代入平衡常數(shù)公式進(jìn)行計(jì)算，可知B項(xiàng)正確。C項(xiàng)，平衡常數(shù)只受溫度影響，與濃度或壓強(qiáng)無關(guān)，C項(xiàng)錯(cuò)誤。 答案：C。

點(diǎn)評(píng) 計(jì)算化學(xué)平衡常數(shù)須注意如下幾點(diǎn)：

（1）不要把反應(yīng)體系中純液體、固體寫入平衡常數(shù)表達(dá)式中，如CaCO3（s）CaO（s）+CO2（g）的平衡常數(shù)為K=c（CO2）。

（2）同一化學(xué)反應(yīng)，化學(xué)方程式的寫法不同，其平衡常數(shù)表達(dá)式及數(shù)值也會(huì)不同。

（3）化學(xué)平衡常數(shù)的大小反映了化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行的程度。K值越大，它的正向反應(yīng)進(jìn)行的程度越大，K值越小，該反應(yīng)進(jìn)行的程度越小。

四、化學(xué)平衡常數(shù)的應(yīng)用

化學(xué)平衡常數(shù)的應(yīng)用主要是通過它與濃度商Qc的大小比較，判斷化學(xué)反應(yīng)是否處于化學(xué)平衡狀態(tài)、化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行的方向及正逆反應(yīng)速率的大小。

例5 T ℃時(shí)，在1 L的密閉容器中充入2 mol CO2和6 mol H2，一定條件下發(fā)生反應(yīng)：CO2（g）+3H2（g）CH3OH（g）+H2O（g）；ΔH=-49.0 kJ·mol-1，測(cè)得H2和CH3OH（g）的濃度隨時(shí)間變化如表3所示。

下列說法不正確的是（ ）。

A.t1～t2時(shí)間內(nèi)v（H2）=（4.5-3）/ （t2-t1）·mol（L·min）-1

B.t2時(shí)，若升高溫度或再充入CO2氣體，都可以提高H2的轉(zhuǎn)化率

C.t1時(shí)，v正>v逆

D.T℃時(shí)，平衡常數(shù)K=1/27，CO2與H2的轉(zhuǎn)化率相等

解析 A項(xiàng)，根據(jù)化學(xué)反應(yīng)速率的公式，在t1～t2時(shí)間內(nèi)v（H2）=（4.5-3）/ （t2-t1）mol/（L·min）-1，A項(xiàng)正確；D項(xiàng)，t2時(shí)，v正=v逆，反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)，由“三段式”解題得：

CO2（g）+3H2（g）CH3OH（g）+H2O（g）

起始：（mol·L-1） 2 6 0 0

轉(zhuǎn)化：（mol·L-1） 1 3 1 1

平衡：（mol·L-1） 1 3 1 1

平衡常數(shù)K=127， CO2與H2的轉(zhuǎn)化率為50%，D項(xiàng)正確；C項(xiàng)，t1時(shí)，可計(jì)算此時(shí)的濃度商Qc=1/546.75，Qcv逆，C項(xiàng)正確；t2時(shí)，處于平衡狀態(tài)， 升高溫度，使平衡向逆方向移動(dòng)，H2的轉(zhuǎn)化率減小，B項(xiàng)錯(cuò)誤。答案：B。

點(diǎn)評(píng) 1.對(duì)于可逆反應(yīng)：mA（g）+nB（g）pC（g）+qD（g），該反應(yīng)的濃度商： Qc=cp（C）cq（D）cm（A）cn（B）。要注意化學(xué)平衡常數(shù)（K ）與濃度商（Qc）的表達(dá)式相同，但在表達(dá)式中各物質(zhì)的濃度不一定相同，K值中各物質(zhì)的濃度必須是平衡狀態(tài)下的物質(zhì)濃度，而Qc值中是在任意時(shí)刻的物質(zhì)濃度。

2.通過Qc與K大小比較，判斷化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行的方向：

（1）Qcv逆。

（2）Qc=K，處于平衡狀態(tài)；v正=v逆。

（3）Qc>K，未達(dá)到平衡，反應(yīng)向逆向進(jìn)行；v正

（收稿日期：2015-01-15）