高考重點與熱點突破

吳超

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

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)達到最大反應(yīng)限度。化學(xué)平衡狀態(tài)的判斷主要從以下兩個方面進行：

一是動態(tài)標(biāo)志：

（1）用同種物質(zhì)表示時，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：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)量分數(shù)、體積分數(shù)）；

（3）溫度、壓強（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)在一定條件下已達到化學(xué)平衡狀態(tài)的是（ ）。

A.體系的壓強不再發(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的同時生成n mol H2

D.1 mol H-H鍵斷裂的同時斷裂2 mol H-O鍵

解析 A項，因為該反應(yīng)是一個反應(yīng)前后氣體的體積不同的反應(yīng)，故體系的壓強不再發(fā)生變化，可作為達到化學(xué)平衡狀態(tài)的標(biāo)志；B項，濃度不變作為一個判斷化學(xué)平衡狀態(tài)的靜態(tài)標(biāo)志；C項，反應(yīng)無論達到平衡，還是未達到平衡，生成n mol CO的同時都會生成n mol H2，C項不能作為判斷化學(xué)平衡狀態(tài)的標(biāo)志；D項，符合動態(tài)標(biāo)志中的（2）正確。

答案：C。

點評 作為化學(xué)平衡狀態(tài)的標(biāo)志，要注意一個“方法”，若原來某個物理量是“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)，壓強不變；或反應(yīng)體系中全是氣體，密度不變）。若原來某個物理量是“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)平衡移動原理

勒夏特列原理即化學(xué)平衡移動原理的內(nèi)容表達為：如果改變影響化學(xué)平衡的條件之一（如溫度、壓強或濃度），平衡就會向著能夠減弱這種改變的方向移動。平衡移動的結(jié)果是減弱而不是抵消，如在一個密封容器內(nèi)初始壓強為p1，針對可逆反應(yīng)mA（g）+nB（g）rC（g）+qD（g），壓縮容器體積至原來的一半，此時壓強為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)達到平衡時，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，壓強增大，Y的質(zhì)量分數(shù)減小

D.體積不變，溫度升高，平衡向逆反應(yīng)方向移動

解析 溫度不變時（100℃條件下），體積是1 L時，Y的物質(zhì)的量濃度為1.0 mol/L，體積為2 L時，假設(shè)平衡不移動，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的方向進行，故m0，B、D項錯誤。

答案：C。

點評 引起化學(xué)平衡移動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，則平衡不會發(fā)生移動。

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；

（2）對于化學(xué)方程式兩邊氣體的化學(xué)計量數(shù)之和相等的反應(yīng)，改變壓強對化學(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：充入“惰性氣體”，體系總壓強增大，但因為各反應(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。

②恒溫恒壓時：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。

三、化學(xué)平衡常數(shù)的影響因素與計算

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

例3 只改變一個影響因素，平衡常數(shù)K與化學(xué)平衡移動的關(guān)系敘述錯誤的是（ ）。

A.K值不變，平衡可能移動

B.K值變化，平衡一定移動

C.平衡移動，K值可能不變

D.平衡移動，K值一定變化

解析 A項，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，A正確；B項，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，B正確；C項，平衡移動，溫度可能不變，因此K值可能不變，C正確；D項，平衡移動，溫度可能不變，因此K值不一定變化，D錯誤。

答案：D。

點評 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。降低溫度，化學(xué)平衡向放熱反應(yīng)方向移動。引起平衡移動的因素很多，諸如濃度或壓強，但不會影響化學(xué)平衡常數(shù)。

例4 在25℃時，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：

下列說法錯誤的是（ ）。

A.反應(yīng)達到平衡時，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，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，X的轉(zhuǎn)化率=[（0.1-0.05 ）mol/L]/0.1 mol/L×100%=50%，A項正確；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)公式進行計算，可知B項正確。C項，平衡常數(shù)只受溫度影響，與濃度或壓強無關(guān)，C項錯誤。 答案：C。

點評 計算化學(xué)平衡常數(shù)須注意如下幾點：

（1）不要把反應(yīng)體系中純液體、固體寫入平衡常數(shù)表達式中，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)表達式及數(shù)值也會不同。

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

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)進行的方向及正逆反應(yīng)速率的大小。

例5 T ℃時，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，測得H2和CH3OH（g）的濃度隨時間變化如表3所示。

下列說法不正確的是（ ）。

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

B.t2時，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，v正>v逆

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

解析 A項，根據(jù)化學(xué)反應(yīng)速率的公式，在t1～t2時間內(nèi)v（H2）=（4.5-3）/ （t2-t1）mol/（L·min）-1，A項正確；D項，t2時，v正=v逆，反應(yīng)達到平衡狀態(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項正確；C項，t1時，可計算此時的濃度商Qc=1/546.75，Qcv逆，C項正確；t2時，處于平衡狀態(tài)， 升高溫度，使平衡向逆方向移動，H2的轉(zhuǎn)化率減小，B項錯誤。答案：B。

點評 1.對于可逆反應(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）的表達式相同，但在表達式中各物質(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，未達到平衡，反應(yīng)向逆向進行；v正

（收稿日期：2015-01-15）