北京 李宏華

突破化學(xué)反應(yīng)速率和化學(xué)平衡的高考瓶頸

北京 李宏華

本部分知識理論性較強(qiáng)，內(nèi)容抽象，在高考試卷中往往以中等難度以上的題目出現(xiàn)，用于體現(xiàn)高考試題的區(qū)分度。高考中這部分知識體現(xiàn)以下特點(diǎn)：（1）題型由選擇題向非選擇題型轉(zhuǎn)化，深刻考查考生對相關(guān)概念的理解程度，而且分值較高；（2）多數(shù)試題采用圖象、圖表的形式進(jìn)行命題，提高了試題的綜合性，充分考查了考生識圖、識表的能力和提取信息并進(jìn)行加工整理的能力。

突破點(diǎn)一：突破化學(xué)反應(yīng)速率的計(jì)算

對于較為復(fù)雜的關(guān)于反應(yīng)速率的題目，采用以下步驟和模板計(jì)算：

（1）寫出有關(guān)反應(yīng)的化學(xué)方程式；

（2）找出各物質(zhì)的起始量、轉(zhuǎn)化量、某時(shí)刻量；

（3）根據(jù)已知條件列方程式計(jì)算。

（1）x＝________。

（2）前5m i n內(nèi)B的反應(yīng)速率v（B）＝________。

（3）平衡時(shí)A的轉(zhuǎn)化率為________。

（4）若用①v（A）＝1 2 m o l／（L·m i n）、②v（C）＝0.1m o l／（L·s）分別表示該反應(yīng)速率，則反應(yīng)速率較快的是________（填序號）。

起始（m o l／L）aa0 0

轉(zhuǎn)化（m o l／L） 0.7 5 0.2 5 0.5 0.5

平衡（m o l／L）a－0.7 5a－0.2 5 0.5 0.5

【答案】（1）2 （2）0.0 5 m o l／（L·m i n） （3）5 0%（4）①

突破點(diǎn)二：如何判斷化學(xué)平衡狀態(tài)

判斷化學(xué)反應(yīng)是否達(dá)到平衡狀態(tài)，關(guān)鍵要看給定的條件能否推出參與反應(yīng)的任一物質(zhì)的物質(zhì)的量不再發(fā)生變化，也就是“變量不變達(dá)平衡”。該題中反應(yīng)速率，氣體的物質(zhì)的量濃度、混合氣體的密度等都是變化的，當(dāng)它們不再變化時(shí)達(dá)到了平衡狀態(tài)，常用到的判斷標(biāo)志有：

（1）絕對標(biāo)識

（2）相對標(biāo)志

①有氣體參加的反應(yīng)，氣體的總壓強(qiáng)、總體積、總物質(zhì)的量不變時(shí)，當(dāng)是等體積反應(yīng)時(shí)，不一定平衡；當(dāng)是不等體積反應(yīng)時(shí)，平衡。

②氣體的密度（氣體的總質(zhì)量／氣體的總體積），氣體的平均相對分子質(zhì)量（氣體的總質(zhì)量／氣體的總物質(zhì)的量）不變時(shí)，要具體分析各表達(dá)式中的分子或分母變化情況判斷是否平衡。

③如果平衡體系中的物質(zhì)有顏色，則平衡體系的顏色不變時(shí)，可以判斷達(dá)到平衡。

①混合氣體的壓強(qiáng)不變

②混合氣體的密度不變

③C（g）的物質(zhì)的量濃度不變

④容器內(nèi)A、C、D三種氣體的濃度之比為2∶1∶1

⑤單位時(shí)間內(nèi)生成nm o l D，同時(shí)生成2nm o l A

⑥單位時(shí)間內(nèi)生成nm o l C，同時(shí)消耗nm o l D

A.①②③B.③④⑥

C.②③⑤⑥D(zhuǎn).只有③

【解析】①反應(yīng)前后氣體的體積不變，混合氣體的壓強(qiáng)不變，不能判斷是否達(dá)到化學(xué)平衡狀態(tài)，①錯(cuò)誤；②混合氣體的總質(zhì)量在變，體積不變，所以密度在變，故混合氣體的密度不變能說明達(dá)到化學(xué)平衡狀態(tài)，②正確；③C（g）的物質(zhì)的量濃度不變說明達(dá)到化學(xué)平衡狀態(tài)，③正確；④容器內(nèi)A、C、D三種氣體的濃度之比為2∶1∶1，不能判斷是否達(dá)到化學(xué)平衡狀態(tài)，④錯(cuò)誤；⑤單位時(shí)間內(nèi)生成nm o l D是正反應(yīng)，同時(shí)生成2nm o l A是逆反應(yīng)，且速率之比等于化學(xué)計(jì)量數(shù)之比，正逆反應(yīng)速率相等，達(dá)到化學(xué)平衡狀態(tài)，⑤正確；⑥單位時(shí)間內(nèi)生成nm o l C是正反應(yīng)，同時(shí)消耗nm o l D是逆反應(yīng)，且速率之比等于化學(xué)計(jì)量數(shù)之比，正逆反應(yīng)速率相等，達(dá)到化學(xué)平衡狀態(tài)，⑥正確。

【答案】C

【方法點(diǎn)撥】平衡狀態(tài)的標(biāo)志必須是只有平衡才有的特征，所以根據(jù)不同的方程式有不同的平衡標(biāo)志，一般分為直接標(biāo)志和間接標(biāo)志。直接標(biāo)志：正反應(yīng)速率＝逆反應(yīng)速率注意反應(yīng)速率的方向必須有正向和逆向。同時(shí)要注意物質(zhì)之間的比例關(guān)系，必須符合方程式中的化學(xué)計(jì)量數(shù)的比值。間接標(biāo)志：（1）各物質(zhì)的濃度不變。（2）各物質(zhì)的百分含量不變。（3）對于氣體體積前后改變的反應(yīng)，壓強(qiáng)不變是平衡的標(biāo)志。（4）對于氣體體積前后不改變的反應(yīng)，壓強(qiáng)不能做標(biāo)志。（5）對于恒溫恒壓條件下的反應(yīng)，氣體體積前后改變的反應(yīng)密度不變是平衡標(biāo)志。（6）對于恒溫恒容下的反應(yīng)，有非氣體物質(zhì)的反應(yīng)，密度不變是平衡標(biāo)志。

突破點(diǎn)三：對化學(xué)反應(yīng)速率影響因素的考查

解答此類問題的關(guān)鍵是從圖象中得出斜率大小表示反應(yīng)速率的快慢，斜率大表示反應(yīng)速率快，然后聯(lián)系影響化學(xué)反應(yīng)速率的因素解決問題。影響化學(xué)反應(yīng)速率的因素往往與影響化學(xué)平衡移動的因素結(jié)合起來進(jìn)行考查，要注意區(qū)分度。（1）溫度：升溫v（正）、v（逆）均增大，平衡向吸熱反應(yīng)方向移動。同理，降溫平衡向放熱反應(yīng)方向移動，v（正）、v（逆）均減小。（2）催化劑：同倍數(shù)改變正、逆反應(yīng)速率，不影響化學(xué)平衡。（3）濃度：增大反應(yīng)物濃度的瞬間，v（正）增大，v（逆）不變，然后v（正）減小，v（逆）增大，平衡正向移動。同理，減小反應(yīng)物濃度的瞬間，v（正）減小，v（逆）不變，然后v（正）增大，v（逆）增大，平衡逆向移動。純固體、純液體量的變化對化學(xué)反應(yīng)速率及化學(xué)平衡均無影響。（4）壓強(qiáng)：在其他條件不變時(shí)增大壓強(qiáng)造成氣體的濃度增大時(shí)，v（正）、v（逆）均增大，平衡向氣體體積減小的方向移動。同理，減小壓強(qiáng)造成氣體的濃度減小時(shí)，v（正）、v（逆）均減小。

【例3】（2 0 1 6長沙一中期末）向甲、乙、丙三個(gè)密閉容器中充入一定量的A和B，發(fā)生反應(yīng)：xA（g）＋B（g）幑幐2 C（g）。各容器的反應(yīng)溫度、反應(yīng)物起始量，反應(yīng)過程中C的濃度隨時(shí)間變化關(guān)系分別以下表和下圖表示。

容器甲乙丙容積0.5L___ ___0.5L 1.0L溫度／℃__ _____T1T2T2_______反應(yīng)物起始量1.5m o l A 0.5m o l B_ _ 1.5m o l A 0.5m o l B_ _ 6.0m o l A 2.0m o l B_

下列說法正確的是（ ）

A.1 0 m i n內(nèi)甲容器中反應(yīng)的平均速率v（A）＝0.0 2 5m o l·（L·m i n）－1

B.由圖可知：T1＜T2，且該反應(yīng)為吸熱反應(yīng)

C.若平衡時(shí)溫度不變，改變?nèi)萜黧w積平衡不移動

D.T1℃，起始時(shí)甲容器中充入0.5m o l A、1.5m o l B，平衡時(shí)A的轉(zhuǎn)化率為2 5%

【解析】A項(xiàng)，根據(jù)圖象的乙、丙可知，二者的溫度相同，反應(yīng)開始時(shí)物質(zhì)的濃度丙是乙的2倍，達(dá)到平衡時(shí)形成的C的濃度也是乙的2倍，說明增大壓強(qiáng)化學(xué)平衡不發(fā)生移動，因此該反應(yīng)是反應(yīng)前后氣體體積相等的反應(yīng)，所以x＝1。由圖可知，1 0m i n內(nèi)甲容器中C的濃度變化量為1.0m o l／L，v（C）＝1.0m o l／L÷1 0m i n＝0.1m o l／（L·m i n），由于用不同物質(zhì)表示的反應(yīng)速率之比等于化學(xué)計(jì)量數(shù)之比，所以v（A）＝1／2v（C）＝1／2×0.1 m o l／（L·m i n）＝0.0 5m o l／（L·m i n），錯(cuò)誤；B項(xiàng)，比較甲與乙反應(yīng)條件可知，二者只有反應(yīng)溫度不同，乙先到達(dá)平衡，故溫度T1＜T2，溫度越高C的濃度越低，說明升高溫度化學(xué)平衡向逆反應(yīng)移動，根據(jù)平衡移動原理，升高溫度化學(xué)平衡向吸熱反應(yīng)分析移動，逆反應(yīng)為吸熱反應(yīng)，則該反應(yīng)的正反應(yīng)為放熱反應(yīng)，錯(cuò)誤；C項(xiàng)，根據(jù)選項(xiàng)A分析可知反應(yīng)前后氣體的物質(zhì)的量不變，改變?nèi)萜鞯娜莘e，使體系的壓強(qiáng)發(fā)生變化，化學(xué)平衡不發(fā)生移動，正確；D項(xiàng)，由于該反應(yīng)是反應(yīng)前后氣體體積相等的反應(yīng)，

【答案】C

【方法點(diǎn)撥】在其他條件不變時(shí)，升高溫度，化學(xué)反應(yīng)速率加快，達(dá)到平衡所需要的時(shí)間縮短，先達(dá)到平衡，先出現(xiàn)拐點(diǎn)，從而可確定溫度T1＜T2；再結(jié)合反應(yīng)在不同溫度下達(dá)到平衡狀態(tài)時(shí)C的含量的高低，根據(jù)平衡移動原理，判斷該反應(yīng)的正反應(yīng)是放熱反應(yīng)還是吸熱反應(yīng)；根據(jù)開始加入的物質(zhì)的量濃度關(guān)系及平衡時(shí)C的濃度關(guān)系可確定方程式的系數(shù)，可確定該反應(yīng)是反應(yīng)前后氣體體積相等的反應(yīng)，從而可確定在溫度不變時(shí)改變壓強(qiáng)，化學(xué)平衡不發(fā)生移動；根據(jù)平衡時(shí)C的濃度計(jì)算出用C表示的化學(xué)反應(yīng)速率，利用物質(zhì)反應(yīng)時(shí)速率比等于方程式的系數(shù)比得到用A物質(zhì)表示的反應(yīng)速率大??；在溫度是T1時(shí)，先根據(jù)已知條件計(jì)算出在溫度是甲中化學(xué)平衡常數(shù)，然后確定改變物質(zhì)濃度，利用平衡三段式確定物質(zhì)的平衡濃度，根據(jù)K不變，計(jì)算得到改變的A的物質(zhì)的量，利用物質(zhì)的轉(zhuǎn)化率是轉(zhuǎn)化的物質(zhì)的量與加入的物質(zhì)的量的比得到其數(shù)值，從而確定選項(xiàng)D正誤。本題將化學(xué)方程式的系數(shù)的判斷、壓強(qiáng)、溫度、濃度對化學(xué)反應(yīng)速率和化學(xué)平衡移動的影響綜合考查，同時(shí)也考查了化學(xué)平衡常數(shù)的應(yīng)用，是一個(gè)綜合性很強(qiáng)的試題，全面考查了學(xué)生運(yùn)用知識進(jìn)行分析問題、解決問題的能力。

突破點(diǎn)四：深入理解化學(xué)平衡移動的原理

要正確理解化學(xué)平衡移動原理，化學(xué)平衡移動的目的是“減弱”外界條件的改變，而不是“消滅”外界條件的改變。在應(yīng)用勒夏特列原理分析問題時(shí)應(yīng)注意以下兩點(diǎn)：（1）不要把v（正）增大與化學(xué)平衡向正反應(yīng)方向移動等同。只有v（正）＞v（逆）時(shí)，才使化學(xué)平衡向正反應(yīng)方向移動。（2）不要把化學(xué)平衡向正反應(yīng)方向移動與反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率提高等同。當(dāng)反應(yīng)物的總量不變時(shí)，化學(xué)平衡向正反應(yīng)方向移動，反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率提高；當(dāng)增大一種反應(yīng)物的濃度，使化學(xué)平衡向正反應(yīng)方向移動時(shí)，會使另一種反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率提高，而自身的轉(zhuǎn)化率降低。

A.升高溫度，該反應(yīng)的平衡常數(shù)增大

B.當(dāng)v（C O2）∶v（H2）＝1∶3時(shí)，反應(yīng)達(dá)到平衡

C.當(dāng)c（CH3OH）＝1m o l·L－1時(shí)，反應(yīng)達(dá)到平衡

D.平衡后再充入一定量的C O2，甲醇的體積分?jǐn)?shù)一定增大

【解析】該反應(yīng)是吸熱反應(yīng)，升高溫度，該反應(yīng)的平衡常數(shù)增大，A正確；反應(yīng)只要進(jìn)行，速率之比等于化學(xué)計(jì)量數(shù)之比，v（C O2）∶v（H2）＝1∶3時(shí)，不能說明反應(yīng)達(dá)到平衡，B錯(cuò)誤；該反應(yīng)是可逆反應(yīng)，不可能生成1 m o l·L－1的CH3OH，C錯(cuò)誤；平衡后再充入一定量的C O2，平衡正向移動，根據(jù)勒夏特列原理（只減弱，不抵消），甲醇的體積分?jǐn)?shù)減小，D錯(cuò)誤。

【答案】A

突破點(diǎn)五：化學(xué)平衡常數(shù)全面突破

化學(xué)平衡常數(shù)是高考考查的熱點(diǎn)知識，考查的角度多種多樣。對于化學(xué)平衡常數(shù)應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：（1）化學(xué)平衡常數(shù)的大小是可逆反應(yīng)進(jìn)行程度的標(biāo)志，它能夠表達(dá)可逆反應(yīng)進(jìn)行的程度?；瘜W(xué)平衡常數(shù)是在一定溫度下一個(gè)反應(yīng)本身固有的內(nèi)在性質(zhì)的定量體現(xiàn)。（2）化學(xué)平衡常數(shù)只與溫度有關(guān)，與反應(yīng)物或生成物的濃度無關(guān)。（3）反應(yīng)物或生成物有固體和純液體存在時(shí)，其濃度可看作為“1”，不計(jì)入化學(xué)平衡常數(shù)的表達(dá)式中。（4）化學(xué)平衡常數(shù)的應(yīng)用：可以利用濃度商與化學(xué)平衡常數(shù)大小判斷可逆反應(yīng)是否達(dá)到平衡，判斷化學(xué)平衡移動的方向。利用K可判斷反應(yīng)物的熱效應(yīng)，若升高溫度，K增大，則正反應(yīng)為吸熱反應(yīng)；若升高溫度，K減小，則正反應(yīng)為放熱反應(yīng)。

【例5】（2 0 1 6成都七中期中）T1溫度下，體積為2L的恒容密閉容器，加入4.0 0m o l X，2.0 0m o l Y，發(fā)生化學(xué)反應(yīng)2 X（g）＋Y（g）幑幐3M（g）＋N（s） ΔH＜0。部分實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如表格所示。

t／s 0 5 0 0 1 0 0 0 1 5 0 0 ______n（X）／m o l ____ __4.0 0 2.8 0 2.0 0 2.0 0

（1）前5 0 0s反應(yīng)速率v（M）＝________，該反應(yīng)的平衡常數(shù)K＝________。

（2）若該反應(yīng)在恒溫恒壓容器中進(jìn)行，能表明該反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)的是________（填序號）。

a.X的消耗速率與M的消耗速率相等

b.混合氣體的平均相對分子質(zhì)量不變

c.v（Y）與v（M）的比值不變

d.固體的總質(zhì)量不變

（3）該反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí)某物理量隨溫度變化如下圖所示?？v坐標(biāo)可以表示的物理量有________。

a.Y的逆反應(yīng)速率

b.M的體積分?jǐn)?shù)

c.混合氣體的平均相對分子質(zhì)量

d.X的質(zhì)量分?jǐn)?shù)

（4）反應(yīng)達(dá)到平衡后，若再加入3.0 0m o l M，3.0 0m o l N，下列說法正確的是________。

A.平衡不移動

B.重新達(dá)平衡后，M的體積分?jǐn)?shù)小于5 0%

C.重新達(dá)平衡后，M的物質(zhì)的量濃度是原平衡的1.5倍

D.重新達(dá)平衡后，Y的平均反應(yīng)速率與原平衡不相等

E.重新達(dá)平衡后，用X表示的v（正）比原平衡大

（5）若容器為絕熱恒容容器，起始時(shí)加入4.0 0m o l X，2.0 0m o l Y，則達(dá)平衡后M的物質(zhì)的量濃度_________（填“＞”“＝”或“＜”）1.5m o l／L，理由是____________________。

解得x＝0.5

【答案】（1）1.8×1 0－3m o l／（L·s） 6.7 5 （2）b d（3）b （4）C E （5）＜ 反應(yīng)放熱，容器內(nèi)溫度升高，相當(dāng)于化學(xué)平衡逆移，c（M）減小

（作者單位：北京市順義區(qū)第八中學(xué)）