馬亞樓

化學(xué)反應(yīng)速率和化學(xué)平衡，是高考中的熱點(diǎn)，歷來(lái)受到高考命題專家和學(xué)者的青昧，本文就化學(xué)反應(yīng)速率和化學(xué)平衡題的解題方法作一介紹.

一、 平衡標(biāo)志題

例1（北京市高考題）一定條件下，在密閉容器中，能表示反應(yīng)X（g）+2Y（g）2Z（g）一定達(dá)到化學(xué)平衡狀態(tài)的是（ ）.

①X、Y、Z的物質(zhì)的量之比為1∶2∶2

②X、Y、Z的濃度不再發(fā)生變化

③容器中的壓強(qiáng)不再發(fā)生變化

④單位時(shí)間內(nèi)生成n mol Z，同時(shí)生成2n mol Y

A.①② B.①④ C.②③ D.③④

解析v（正）與v（逆）相等是化學(xué)平衡的根本標(biāo)志，對(duì)于反應(yīng)前后氣體總體積不等的反應(yīng)，其壓強(qiáng)不再發(fā)生變化，有關(guān)物質(zhì)的量濃度不再發(fā)生變化，但它們的物質(zhì)的量之比不一定等于其化學(xué)計(jì)量數(shù)之比.在本題的可逆反應(yīng)X（g）+2Y（g

）2Z（g）里，在單位時(shí)間內(nèi)當(dāng)有n mol的Z生成的同時(shí)，有n mol Y（或0.5n mol X）生成，說(shuō)明其正、逆反應(yīng)速率相等，該反應(yīng)達(dá)到平衡，所以①④說(shuō)法不正確，此題選C.

答案：C

評(píng)注化學(xué)平衡的標(biāo)志是“一等、三不變”即：“一等”是v（正）=v（逆），“三不變”是指反應(yīng)混合物中各物質(zhì)的濃度、物質(zhì)的量、質(zhì)量分?jǐn)?shù)不變；反應(yīng)的轉(zhuǎn)化率不變；對(duì)于反應(yīng)前后氣體體積發(fā)生改變的化學(xué)平衡，氣體壓強(qiáng)及氣體的平均相對(duì)分子質(zhì)量不變.

二、 化學(xué)反應(yīng)速率題

例2（2015年上海高考題）對(duì)于合成氨反應(yīng)，達(dá)到平衡后，以下分析正確的是（ ）.

A. 升高溫度，對(duì)正反應(yīng)的反應(yīng)速率影響更大

B. 增大壓強(qiáng)，對(duì)正反應(yīng)的反應(yīng)速率影響更大

C. 減小反應(yīng)物濃度，對(duì)逆反應(yīng)的反應(yīng)速率影響更大

D. 加入催化劑，對(duì)逆反應(yīng)的反應(yīng)速率影響更大

解析本題主要考查了合成氨條件的選擇.由合成氨的化學(xué)方程式為：N2+3H2催化劑高溫高壓2NH3，ΔH<0，可知反應(yīng)是氣體體積減小的放熱反應(yīng)，合成氨是放熱反應(yīng)，升溫平衡逆向進(jìn)行，對(duì)逆反應(yīng)的反應(yīng)速率影響更大，故A錯(cuò)誤；反應(yīng)是氣體體積減小的反應(yīng)，增大壓強(qiáng)平衡正向進(jìn)行，對(duì)正反應(yīng)的反應(yīng)速率影響更大，故B正確；減小反應(yīng)物濃度，平衡逆向進(jìn)行，正反應(yīng)減小的多，對(duì)正反應(yīng)的反應(yīng)速率影響更大，故C錯(cuò)誤；催化劑改變反應(yīng)速率，不改變化學(xué)平衡，同等程度影響正逆反應(yīng)速率，故D錯(cuò)誤；所以該題選B.

答案：B

例3（天津高考題）在密閉容器中，一定條件下進(jìn)行如下反應(yīng)：NO（g）+CO（g）0.5N2（g）+CO2（g）；ΔH=-373.2 kJ·mol-1，達(dá)到平衡后，為提高該反應(yīng)的速率和NO的轉(zhuǎn)化率，采取的正確措施是（ ）.

A.加催化劑同時(shí)升高溫度

B.加催化劑同時(shí)增大壓強(qiáng)

C.升高溫度同時(shí)充入N2

D.降低溫度同時(shí)增大壓強(qiáng)

解析提高反應(yīng)速率的做法主要有：①升高溫度，②增大反應(yīng)物濃度，③加入催化劑，④對(duì)有氣體參加的反應(yīng)增大壓強(qiáng)，而要提高NO的轉(zhuǎn)化率，即讓平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)，可采取的做法有：①降低溫度，②增大壓強(qiáng)，③增大CO的濃度等，又該反應(yīng)中ΔH<0，故為放熱反應(yīng)，綜上分析，可知正確答案為B.答案：B

例4（全國(guó)高考題）已知反應(yīng)

A+3B2C+D在某段時(shí)間內(nèi)A的濃度變化表示的化學(xué)反應(yīng)速率為1 mol·L-1·min-1，則此段時(shí)間內(nèi)以c的濃度變化表示的化學(xué)反應(yīng)速率為（ ）.

A 0.5 mol·L-1·min-1B.1 mol·L-1·min-1

C.2 mol·L-1·min-1

D.3 mol·L-1·min-1

解析利用同一化學(xué)反應(yīng)平衡中，用不同的物質(zhì)表示化學(xué)反應(yīng)速率之比，等于化學(xué)方程式中各物質(zhì)的計(jì)量數(shù)之比，由于題給化學(xué)方程式中A與C的化學(xué)計(jì)量數(shù)之比為1∶2，又v（A）=1

mol·L-1·min-1，故v（C）=2×1 mol·L-1·min-1=2 mol·L-1·min-1，選C.

答案：C

三、 化學(xué)平衡移動(dòng)題

例5（重慶市高考題）當(dāng)反應(yīng)COCl2（g）CO（g）+Cl2（g），ΔH>0達(dá)到平衡時(shí)，下列措施：①升溫；②恒容通入惰性氣體；③增加CO的濃度；④減壓；⑤加催化劑；⑥恒壓通入惰性氣體，能提高COCl2轉(zhuǎn)化率的是（ ）.

A.①②④B.①④⑥

C.②③⑥D(zhuǎn).③⑤⑥

解析反應(yīng)COCl2（g）CO（g）+Cl2（g）ΔH>0；是氣體體積增大的反應(yīng)，正向反應(yīng)是吸熱反應(yīng)；轉(zhuǎn)化率的變化根據(jù)化學(xué)平衡的移動(dòng)方向分析判斷：①升溫平衡向吸熱反應(yīng)方向移動(dòng)，平衡正向進(jìn)行，COCl2轉(zhuǎn)化率增大，故①符合；②恒容通入惰性氣體，總壓增大，分壓不變，平衡不動(dòng)，COCl2轉(zhuǎn)化率不變，故②不符合；③增加CO的濃度，平衡逆向進(jìn)行，COCl2轉(zhuǎn)化率減小，故③不符合；④減壓平衡向氣體體積增大的方向進(jìn)行，平衡正向進(jìn)行；COCl2轉(zhuǎn)化率增大，故④符合；⑤加催化劑，改變速率不改變平衡，COCl2轉(zhuǎn)化率不變，故⑤不符合；⑥恒壓通入惰性氣體，壓強(qiáng)增大，為保持恒壓，體積增大壓強(qiáng)減小，平衡正向進(jìn)行，COCl2轉(zhuǎn)化率增大，故⑥符合；綜上所述：①④⑥正確，故選B.

答案：B

點(diǎn)評(píng)本題考查了化學(xué)平衡的影響因素的分析判斷，體積改變，平衡移動(dòng)方向是判斷的關(guān)鍵，題目難度中等.

例6（全國(guó)卷Ⅱ）已知C（s）+CO2 2CO（g），ΔH>0，該反應(yīng)達(dá)到平衡后，下列條件有利于反應(yīng)向正反應(yīng)方向進(jìn)行的是（ ）.

A.升高溫度和減少壓強(qiáng)

B.降低溫度和減少壓強(qiáng)

C.降低溫度和增大壓強(qiáng)

D.升高溫度和增大壓強(qiáng)

解析本題主要考查化學(xué)平衡移動(dòng)的知識(shí)，由題給化學(xué)反應(yīng)方程式可知，該反應(yīng)為氣體總體積擴(kuò)大的反應(yīng)，又ΔH>0，即為吸熱反應(yīng)，故升高溫度和減少壓強(qiáng)，均可使化學(xué)平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)，即選A.

四、 化學(xué)平衡配比題

例7（2005江蘇高考題）一定溫度下，在恒容密閉容器中發(fā)生如下反應(yīng)：2A（g）+B（g）3C（g），若反應(yīng)開(kāi)始時(shí)充入2 mol A和2 mol B，達(dá)平衡后A的體積分?jǐn)?shù)為a%，其他條件不變時(shí)，若按下列四種配比作為起始物質(zhì)，平衡后

A的體積分?jǐn)?shù)大于a%的是（ ）.

A.2 mol C

B.2 mol A 1 mol B和1 mol He（不參加反應(yīng)）

C.1 mol B和1mol C

D.2 mol A 3 mol B和3 mol C

解析在等溫等容的條件下，對(duì)題給氣體總體積不變的反應(yīng)2A（g）+B（g）3C（g），充入任意物質(zhì)的量的C，都與充入2 mol A和1 mol B等效，且平衡時(shí)A的體積分?jǐn)?shù)大于a%；而充入He時(shí)對(duì)所給化學(xué)平衡沒(méi)有影響，所以B項(xiàng)中A的體積分?jǐn)?shù)亦大于a%，而C、 D選項(xiàng)相當(dāng)于在2 mol A和1 mol B達(dá)到平衡的基礎(chǔ)上，增大B的濃度使化學(xué)平衡右移，A的體積分?jǐn)?shù)減少，即小于a%，故此題選（AB）

五、化學(xué)平衡計(jì)算題

例8（全國(guó)理綜題）恒溫下，將a mol N2與b mol H2的混合物通入一個(gè)固定容積的密閉容器中，發(fā)生如下反應(yīng)：

N2（g）+3H2（g）2NH3（g）

（1） 若反應(yīng)進(jìn)行到某時(shí)刻t時(shí)，nt（N2）=

13 mol，nt（NH3）=6 mol，計(jì)算a的值

（2） 反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí)，混合氣體的體積為

716.8 L（標(biāo)準(zhǔn)狀況下），其中NH3的含量（體積分?jǐn)?shù)）為25%.計(jì)算平衡時(shí)NH3的物質(zhì)的量.

（3） 原混合氣體與平衡混合氣體的總物質(zhì)的量之比（寫(xiě)出最簡(jiǎn)整數(shù)比下同），n（始）∶n（平）= .

（4） 原混合氣體中，a∶b=.

（5） 達(dá)到平衡時(shí)，N2和H2的轉(zhuǎn)化率之比，

α（N2）∶α（H2）= .

（6）平衡混合氣體中，n（N2）∶n（H2）∶n（NH3）= .

解析（1）由反應(yīng)的化學(xué)方程式得知，反應(yīng)掉的N2和生成NH3的物質(zhì)的量之比為1∶2，設(shè)反應(yīng)掉N2的物質(zhì)的量為x， 則x∶6=1∶2， 即x=3mol.所以開(kāi)始加入的N2的物質(zhì)的量a=13+3=16 mol；

（2）平衡時(shí)NH3的物質(zhì)的量為716.8L÷22.4 L·mol-1×25%=32 mol×25%=8 mol

（3）可利用差量法計(jì)算.假設(shè)反應(yīng)過(guò)程中混合氣體總物質(zhì)的量減少y.

N2（g） + 3H2（g）2NH3（g） Δn

1 3 2 2

8 mol y

解得y=8 mol

所以，原混合氣體總物質(zhì)的量為（716.8/22.4）+8 mol=40 mol.原混合氣體與平衡混合氣體總物質(zhì)的量之比為40∶32=5∶4

（4）前面已計(jì)算出原混合氣體中a=16，所以H2的物質(zhì)的量b=40-16=24 mol，所以a∶b=16∶24=2∶3

（5）反應(yīng)過(guò)程中各物質(zhì)的物質(zhì)的量如下：

N2（g） + 3H2（g）2NH3（g）

開(kāi)始時(shí)/ mol 16 24

轉(zhuǎn)化/ mol 4 12 8

平衡時(shí)/mol 12 12 8

可以算出，N2、H2的轉(zhuǎn)化率之比為

α（N2）∶α（H2）=4/16∶12/24=1∶2

（6）根據(jù)第（5）題中的數(shù)據(jù)，平衡混合氣體中，n（N2）∶n（H2）∶n（NH3）=12∶12∶8=3∶3∶2

六、化學(xué)平衡的影響因素

例9（重慶高考題）在一個(gè)不導(dǎo)熱的密閉反應(yīng)器中，只發(fā)生兩個(gè)反應(yīng)：

a（g）+b（g）2c（g）；ΔH1<0

x（g）+3y（g）2z（g）；ΔH2>0

進(jìn)行相關(guān)操作且達(dá)到平衡后（忽略體積改變所作的功），下列敘述錯(cuò)誤的是（ ）.

A. 等壓時(shí)，通入惰性氣體，c的物質(zhì)的量不變

B. 等壓時(shí)，通入z氣體，反應(yīng)器中溫度升高

C. 等容時(shí)，通入惰性氣體，各反應(yīng)速率不變

D. 等容時(shí)，通入z氣體，y的物質(zhì)的量濃度增大

解析等壓時(shí)，通入惰性氣體，容器體積增大，等效為壓強(qiáng)減小，平衡x（g）+3y（g）2z（g）（ΔH>0）向左移動(dòng)，正反應(yīng)為放熱反應(yīng)，反應(yīng)體系的溫度降低，由于該反應(yīng)容器是一個(gè)不導(dǎo)熱的容器，所以平衡a（g）+b（g）2c（g）也向右（吸熱方向）移動(dòng)，c的物質(zhì)的量增大，故A錯(cuò)誤；等壓時(shí)，通入z氣體，增大了生成物的濃度，平衡x（g）+3y（g）2z（g）向左移動(dòng)，由于該反應(yīng)的逆反應(yīng)是放熱反應(yīng)，容器內(nèi)溫度升高，雖然導(dǎo)致第一個(gè)反應(yīng)向逆反應(yīng)移動(dòng)，但移動(dòng)結(jié)果不會(huì)恢復(fù)到原溫度，故平衡時(shí)溫度升高，故B正確；等容時(shí)，通入惰性氣體，各反應(yīng)物和生成物的物質(zhì)的量沒(méi)有變化，即各組分的濃度沒(méi)有發(fā)生變化，所以各組分的反應(yīng)速率不發(fā)生變化，故C正確；等容時(shí)，通入

z氣體，增大了生成物z的濃度，平衡逆向移動(dòng)，所以y的物質(zhì)的量濃度增大，故D正確；該題選A.

答案：A

點(diǎn)評(píng)本題考查外界條件對(duì)化學(xué)平衡的影響，難度中等，本題要特別注意題干中的信息“不導(dǎo)熱的密閉反應(yīng)器”，注意壓強(qiáng)對(duì)第一個(gè)反應(yīng)沒(méi)有影響，根據(jù)第二反應(yīng)的移動(dòng)熱效應(yīng)，判斷第一個(gè)反應(yīng)的移動(dòng).

（收稿日期：2016-02-11）