高三复习化学平衡专题.doc

化学平衡
一 、考纲要求
1．化学反应速率和化学平衡
（1）了解化学反应速率的概念、反应速率的定量表示方法。能够正确计算化学反应转化率。
（2）了解反应活化能的概念，了解催化剂的重要作用。
（3）了解化学反应的可逆性及化学平衡的建立。
（4）掌握化学平衡的特征。了解化学平衡常数的含义，能够利用化学平衡常数进行相关的计算。
（5）理解外界条件（浓度、温度、压强、催化剂等）对反应速率和化学平衡的影响，能用相关理论解释一般规律。
（6）了解化学反应速率和化学平衡的调控在生活、生产和科学研究领域中的重要作用。
二 、近年考情
1．【2017新课标1卷28题】
近期发现，H2S是继NO、CO之后的第三个生命体系气体信号分子，它具有参与调节神经信号传递、舒张血管减轻高血压的功能。回答下列问题：
（2）下图是通过热化学循环在较低温度下由水或硫化氢分解制备氢气的反应系统原理。

（3）H2S与CO2在高温下发生反应：H2S(g)+CO2(g)COS(g) +H2O(g)。在610 K时，将0.10 mol CO2与0.40 mol H2S充入2.5 L的空钢瓶中，反应平衡后水的物质的量分数为0.02。
①H2S的平衡转化率=_______%，反应平衡常数K=________。
②在620 K重复试验，平衡后水的物质的量分数为0.03，H2S的转化率_____，该反应的H_____0。（填“>”“<”或“=”）
③向反应器中再分别充入下列气体，能使H2S转化率增大的是________（填标号）
A．H2S B．CO2 C．COS D．N2
【答案】（3）①2.5 2.8×10–3 ②> > ③B
【解析】

由于该反应是反应前后气体体积相等的反应，所以在该条件下反应达到平衡时化学平衡常数
；
②根据题目提供的数据可知温度由610K升高到620K时，化学反应达到平衡，水的物质的量分数由0.02变为0.03，所以H2S的转化率增大。α2>α1；根据题意可知：升高温度，化学平衡向正反应方向移动，根据平衡移动原理：升高温度，化学平衡向吸热反应方向移动，所以该反应的正反应为吸热反应，故△H>0；③A．增大H2S的浓度，平衡正向移动，但加入量远远大于平衡移动转化消耗量，所以H2S转化率降低，A错误；B．增大CO2的浓度，平衡正向移动，使更多的H2S反应，所以H2S转化率增大，B正确；C．COS是生成物，增大生成物的浓度，平衡逆向移动，H2S转化率降低，C错误；D．N2是与反应体系无关的气体，充入N2，不能使化学平衡发生移动，所以对H2S转化率无影响，D错误。答案选B。
【名师点睛】本题是化学反应原理的综合考查，易错点是压强对平衡状态的影响，尤其是惰性气体的影响，“惰性气体”对化学平衡的影响：①恒温、恒容条件：原平衡体系体系总压强增大→体系中各组分的浓度不变→平衡不移动。②恒温、恒压条件：原平衡体系容器容积增大，各反应气体的分压减小→体系中各组分的浓度同倍数减小（等效于减压），平衡向气体体积增大的方向移动。
2．【2017新课标2卷27题】
丁烯是一种重要的化工原料，可由丁烷催化脱氢制备。回答下列问题：
（1）正丁烷（C4H10）脱氢制1-丁烯（C4H8）的热化学方程式如下：
①C4H10(g)= C4H8(g)+H2(g) ΔH1
已知：②C4H10(g)+O2(g)= C4H8(g)+H2O(g) ΔH2=−119 kJ·mol−1
③H2(g)+ O2(g)= H2O(g) ΔH3=−242 kJ·mol−1
反应①的ΔH1为________kJ·mol−1。图（a）是反应①平衡转化率与反应温度及压强的关系图，x_________0.1（填“大于”或“小于”）；欲使丁烯的平衡产率提高，应采取的措施是__________（填标号）。
A．升高温度 B．降低温度 C．增大压强 D．降低压强

（2）丁烷和氢气的混合气体以一定流速通过填充有催化剂的反应器（氢气的作用是活化催化剂），出口气中含有丁烯、丁烷、氢气等。图（b）为丁烯产率与进料气中n（氢气）/n（丁烷）的关系。图中曲线呈现先升高后降低的变化趋势，其降低的原因是___________。
（3）图（c）为反应产率和反应温度的关系曲线，副产物主要是高温裂解生成的短碳链烃类化合物。丁烯产率在590℃之前随温度升高而增大的原因可能是___________、____________；590℃之后，丁烯产率快速降低的主要原因可能是_____________。
【答案】（1）+123 小于 AD
（2）氢气是产物之一，随着n(氢气)/n(丁烷)增大，逆反应速率增大
（3）升高温度有利于反应向吸热方向进行 温度升高反应速率加快
丁烯高温裂解生成短链烃类
【解析】（1）由图（a）可以看出，温度相同时，由0.1 MPa变化到x MPa，丁烷的转化率增大，即平衡正向移动，根据反应前后气体系数之和增大，减小压强，平衡向正反应方向移动，即x<0.1。提高丁烯的产率，要求平衡向正反应方向移动，A、因为反应①是吸热反应，升高温度，平衡向正反应方向移动，即丁烯转化率增大，故A正确；B、降低温度，平衡向逆反应方向移动，丁烯的转化率降低，故B错误；C、反应前气体系数之和小于反应后气体系数之和，增大压强，平衡向逆反应方向移动，丁烯的转化率降低，故C错误；D、根据C选项分析，降低压强，平衡向正反应方向移动，丁烯转化率提高，故D正确。

【名师点睛】本题考查了化学反应原理的综合运用，此类题目往往涉及化学反应速率的计算、化学平衡的计算、化学反应条件的控制等等，综合性较强，本题难点是化学反应条件的控制，这部分知识往往以图像的形式给出，运用影响化学反应速率和化学平衡移动的因素进行考虑，需要平时复习时，多注意分析，强化训练，就可以解决，本题难度较大。
3．【2017新课标3卷28题】
砷（As）是第四周期ⅤA族元素，可以形成As2S3、As2O5、H3AsO3、H3AsO4等化合物，有着广泛的用途。回答下列问题：
（2）工业上常将含砷废渣（主要成分为As2S3）制成浆状，通入O2氧化，生成H3AsO4和单质硫。写出发生反应的化学方程式________。该反应需要在加压下进行，原因是________________________。
（4）298 K时，将20 mL 3x mol·L−1 Na3AsO3、20 mL 3x mol·L−1 I2和20 mL NaOH溶液混合，发生反应：(aq)+I2(aq)+2OH−(aq)(aq)+2I−(aq)+ H2O(l)。溶液中c()与反应时间（t）的关系如图所示。

①下列可判断反应达到平衡的是__________（填标号）。
a．溶液的pH不再变化 b．v(I−)=2v()
c．c()/c()不再变化 d．c(I−)=y mol·L−1
②tm时，v正_____ v逆（填“大于”“小于”或“等于”）。
③tm时v逆_____ tn时v逆（填“大于”“小于”或“等于”），理由是_____________。
④若平衡时溶液的pH=14，则该反应的平衡常数K为___________。
【答案】（2）2As2S3+5O2+6H2O=4H3AsO4+6S
增加反应物O2的浓度，提高As2S3的转化速率
（4）①ac ②大于 ③小于 tm时生成物浓度较低 ④

【名师点睛】考查化学平衡的计算及平衡状态的判断等，当反应到达平衡状态时，正逆反应速率相等，平衡时各物质的浓度、百分含量不变，以及由此衍生的一些量也不发生变化。反应前后不改变的量不能作为判断化学平衡状态的依据，如本反应中随反应的进行AsO43−和I−的物质的量在变化，但二者浓度比始终是1:2，不能作用为判断平衡状态的依据。
4．【2016新课标1卷27题】
元素铬(Cr)在溶液中主要以Cr3+(蓝紫色)、Cr(OH)4−(绿色)、Cr2O72−(橙红色)、CrO42−(黄色)等形式存在，Cr(OH)3为难溶于水的灰蓝色固体，回答下列问题：
（2）CrO42−和Cr2O72−在溶液中可相互转化。室温下，初始浓度为1.0 molL−1的Na2CrO4溶液中c(Cr2O72−)随c(H+)的变化如图所示。

①用离子方程式表示Na2CrO4溶液中的转化反应____________。
②由图可知，溶液酸性增大，CrO42−的平衡转化率__________(填“增大”“减小”或“不变”)。根据A点数据，计算出该转化反应的平衡常数为__________。
③升高温度，溶液中CrO42−的平衡转化率减小，则该反应的ΔH______0(填“大于”“小于”或“等于”)。
【答案】（2）①2CrO42-+2H＋Cr2O72-+H2O； ② 增大；1.0×1014 ；③小于；

【名师点睛】本题涉及化学平衡移动的原理、影响因素（pH，反应条件等）及应用，沉淀溶解平衡的应用，考查学生对基本概念和基本理论的掌握和应用，也考查学生对图像的辨析能力和知识迁移能力。
5．【2016新课标2卷27题】
丙烯腈（CH2=CHCN）是一种重要的化工原料，工业上可用“丙烯氨氧化法”生产，主要副产物有丙烯醛（CH2=CHCHO）和乙腈（CH3CN）等，回答下列问题：
（1）以丙烯、氨、氧气为原料，在催化剂存在下生成丙烯腈（C3H3N）和副产物丙烯醛（C3H4O）的热化学方程式如下：
①C3H6(g)+NH3(g)+ 3/2O2(g)=C3H3N(g)+3H2O(g) ΔH=-515kJ/mol
①C3H6(g)+ O2(g)=C3H4O(g)+H2O(g) ΔH=-353kJ/mol
有利于提高丙烯腈平衡产率的反应条件是________；提高丙烯腈反应选择性的关键因素是________。
（2）图（a）为丙烯腈产率与反应温度的关系曲线，最高产率对应温度为460℃。低于460℃时，丙烯腈的产率________（填“是”或者“不是”）对应温度下的平衡产率，判断理由是________；高于460℃时，丙烯腈产率降低的可能原因是________（双选，填标号）
A．催化剂活性降低 B．平衡常数变大C．副反应增多 D．反应活化能增大

（3）丙烯腈和丙烯醛的产率与n（氨）/n（丙烯）的关系如图（b）所示。由图可知，最佳n（氨）/n（丙烯）约为，理由是_______________。进料氨、空气、丙烯的理论体积约为________。
【答案】（1）两个反应均为放热量大的反应降低温度降低压强催化剂
（2）不是该反应为放热反应，平衡产率应随温度升高而降低 AC
（3）1 该比例下丙烯腈产率最高，而副产物丙烯醛产率最低 1：7.5：1

（3）根据图像可知，当n（氨）/n（丙烯）约为1时，该比例下丙烯腈产率最高，而副产物丙烯醛产率最低；根据化学反应C3H6(g)+NH3(g)+ 3/2O2(g)=C3H3N(g)+3H2O(g)，氨气、氧气、丙烯按1：1.5：1的体积比加入反应达到最佳状态，而空气中氧气约占20%，所以进料氨、空气、丙烯的理论体积约为1：7.5：1。
【考点定位】考查影响化学平衡的因素，化学图像的分析与判断，化学计算等知识。
【名师点睛】本题考查影响化学平衡的因素，化学图像的分析与判断，化学计算等知识。该题是对化学平衡的集中考查，涉及的知识点不多，解题的关键点是看懂图像的含义，看图像时：①一看面：纵坐标与横坐标的意义；②二看线：线的走向和变化趋势；③三看点：起点，拐点，终点，然后根据图象中呈现的关系、题给信息和所学知识相结合，做出符合题目要求的解答。
6．【2016新课标3卷27题】
煤燃烧排放的烟气含有SO2和NOx，形成酸雨、污染大气，采用NaClO2溶液作为吸收剂可同时对烟气进行脱硫、脱硝。回答下列问题：
（2）在鼓泡反应器中通入含有SO2和NO的烟气，反应温度为323 K，NaClO2溶液浓度为5×10−3mol·L−1。反应一段时间后溶液中离子浓度的分析结果如下表。
离子
SO42−
SO32−
NO3−
NO2−
Cl−
c/（mol·L−1）
8.35×10−4
6.87×10−6
1.5×10−4
1.2×10−5
3.4×10−3
①写出NaClO2溶液脱硝过程中主要反应的离子方程式__________。增加压强，NO的转化率______（填“提高”、“不变”或“降低”）。
②随着吸收反应的进行，吸收剂溶液的pH逐渐______ （填“增大”“不变”或“减小”）。
③由实验结果可知，脱硫反应速率______脱硝反应速率（填“大于”或“小于”）。原因是除了SO2和NO在烟气中的初始浓度不同，还可能是___________。
（3）在不同温度下，NaClO2溶液脱硫、脱硝的反应中，SO2和NO的平衡分压pe如图所示。

①由图分析可知，反应温度升高，脱硫、脱硝反应的平衡常数均______________（填“增大”、“不变”或“减小”）。
②反应ClO2−+2SO32−===2SO42−+Cl−的平衡常数K表达式为___________。
（4）如果采用NaClO、Ca（ClO）2替代NaClO2，也能得到较好的烟气脱硫效果。
①从化学平衡原理分析，Ca（ClO）2相比NaClO具有的优点是_______。
【答案】（2）①4OH-＋3ClO2－＋4NO＝4NO3－＋3Cl－＋2H2O；提高 ②减小；
③大于；NO溶解度较低或脱硝反应活化能较高
（3）①减小；②
（4）①形成CaSO4沉淀，反应平衡向产物方向移动，SO2转化率提高
（3）在不同温度下，NaClO2溶液脱硫、脱硝的反应中，SO2和NO的平衡分压pe如图所示。
①由图分析可知，反应温度升高，SO2和NO的平衡分压负对数减小，这说明反应向逆反应方向进行，因此脱硫、脱硝反应的平衡常数均减小。
②根据反应的方程式ClO2−+2SO32−===2SO42−+Cl−可知平衡常数K表达式。
（4）①形成CaSO4沉淀，反应平衡向产物方向移动，SO2转化率提高，所以Ca（ClO）2效果好。
【考点定位】考查氧化还原反应、盖斯定律、外界条件对反应速率和平衡状态的影响等
【名师点睛】本题考查勒夏特列原理、图表数据和图像等化学理论知识，体现了知识的运用能力。平时的学习中注意对选修4学习。化学平衡原理适用于任何化学平衡，如果改变影响平衡的一个条件，化学平衡会向能够减弱这种改变的方向移动。化学平衡常数：一定条件下达到化学平衡，生成物浓度的幂之积和反应物浓度的幂之积的比值，只受温度的影响；本题是综合性试题，难度适中。
7.【2015新课标1卷28题】
碘及其化合物在合成杀菌剂、药物等方面具有广泛用途。回答下列问题：
（4）Bodensteins研究了下列反应：2HI(g)H2(g) + I2(g)
在716K时，气体混合物中碘化氢的物质的量分数x(HI)与反应时间t的关系如下表：
t/min
0
20
40
60
80
120
x(HI)
1
0.91
0.85
0.815
0.795
0.784
x(HI)
0
0.60
0.73
0.773
0.780
0.784
①根据上述实验结果，该反应的平衡常数K的计算式为：___________。
②上述反应中，正反应速率为v正= k正·x2(HI)，逆反应速率为v逆=k逆·x(H2)·x(I2)，其中k正、k逆为速率常数，则k逆为________(以K和k正表示)。若k正 = 0.0027min-1，在t=40min时，v正=________min-1
③由上述实验数据计算得到v正 ~ x(HI)和v逆~ x(H2)的关系可用下图表示。当升高到某一温度时，反应重新达到平衡，相应的点分别为_________________（填字母）

【答案】（4）②k逆= k正/K ；1.95×10-3；③ A、E

②问的要点是：平衡状态下，v正＝v逆，故有：k正·x2(HI)＝k逆·x(H2)·x(I2)
变形：k正/ k逆＝｛ x(H2)·x(I2)｝/ x2(HI)＝K 故有： k逆＝k正/K
③ 问看似难，其实注意到升温的两个效应（加快化学反应速率、使平衡移动）即可突破：先看图像右半区的正反应，速率加快，坐标点会上移；平衡（题中已知正反应吸热）向右移动，坐标点会左移。综前所述，找出A点。同理可找出E点。
【考点定位】本题题型较新颖，实质考查了平衡常数的表达和计算，外界条件（温度）对平衡移动的影响。
8.【2015新课标2卷27题】
甲醇是重要的化工原料，又可称为燃料。利用合成气（主要成分为CO、CO2和H2）在催化剂的作用下合成甲醇，发生的主反应如下：
①CO（g）+2H2（g）CH3OH（g） △H1
②CO2（g）+3H2（g）CH3OH（g）+H2O（g） △H2
③CO2（g）+H2（g）CO（g）+H2O（g） △H3
回答下列问题：
（2）反应①的化学平衡常数K的表达式为 ；图1中能正确反映平衡常数K随温度变化关系的曲线为 （填曲线标记字母），其判断理由是 。

（3）合成气的组成n（H2）/n（CO+CO2）＝2.60时，体系中的CO平衡转化率（α）与温度和压强的关系如图2所示。α（CO）值随温度升高而 （填“增大”或“减小”），其原因是 。图2中的压强由大到小为_____，其判断理由是_____。
【答案】（2）；a；反应①为放热反应，平衡常数应随温度升高变小；
（3）减小；升高温度时，反应①为放热反应，平衡向向左移动，使得体系中CO的量增大；反应③为吸热反应，平衡向右移动，又产生CO的量增大；总结果，随温度升高，使CO的转化率降低；P3＞P2＞P1；相同温度下，由于反应①为气体分子数减小的反应，加压有利于提升CO的转化率；而反应③为气体分子数不变的反应，产生CO的量不受压强影响，故增大压强时，有利于CO的转化率升高
（2）化学平衡常数是在一定条件下，当可逆反应达到平衡状态时，生成物浓度的幂之积和反应物浓度的幂之积的比值，则反应①的化学平衡常数K的表达式为；由于正方应是放热反应，升高温度平衡向逆反应方向移动，平衡常数减小，因此a正确。

【考点定位】本题主要是考查平衡常数以及外界条件对平衡状态的影响等
三、考点分析
化学平衡是重要的化学基本理论，是中学化学的重点，是高考历久不衰的热点
近年高考命题走向多元化，这些试题中保留了大量的传统题，又创新了不少的新颖题，主要以大题的形式结合图像来考查。其命题理念、创新手法、设计水平和呈现形式与时俱进。
1、题量稳定，分值合理，体现本章的地位
化学平衡是高考的必考知识， 通常出现在27或者28题，且题量和分值（10分）稳定。
2、源于教材，高于教材 ，符合考纲，突出主干知识
所有试题均在考试大纲要求范围之内，源于教材又高于教材和活于教材。 考查的重点在于速率的比较大小，定量计算，平衡常数的定量计算，表达式及与温度的关系，转化率的计算。图像分析 、外界条件（浓度、温度、压强、催化剂等）对反应速率和化学平衡的影响。
3、考查基础，角度丰富，凸现热点题型
考查对基础知识和基本技能的掌握和运用情况是高考的命题理念和鲜明特色，高考反复和重点考查的都是化学基础知识和基本能力。化学平衡中的基础知识全方位、多角度地出现在平衡移动、图象分析、平衡计算等热点题型中。
4、注重整合，适度综合，增大知识覆盖面
在理科综合卷中有一些比较单一的题，图象也多是一幅图或两幅图，但更多的是涉及多个知识点的试题，为体现学科内综合特点，增大知识覆盖面，往往是在一道题中对化学反应速率和化学平衡进行或简单或程度较高的综合。
5、形式新颖，灵活多变，彰显能力立意
试题在题型上似乎没有明显的变化，但创新性仍是非常突出的。给人的感觉是化学反应速率的计算和平衡图象的分析更加灵活多变；对化学反应速率的变化、化学平衡移动的起因、过程和结果、多种平衡状态的比较等考查的更加透彻
四、复习备考的建议
一、 化学平衡的复习建议
建议分3个考点（化学反应速率、化学平衡、化学反应进行的方向）和3个专题（基本概念、平衡计算、平衡图象）进行复习，等效平衡在近年来高考中出现频率较低，可根据教学情况和学情进行复习。化学平衡内容理论性强，难度伸缩性大，在考试中难度较大。建议分层剖析，以教材基本理论为依据，抓住突破点和考点，多加练习。
二、认真分析教材，整合知识网络
由教材知识整合出知识网络（框架）是一个必要的学习过程。本章的知识体系可表示为：

认真分析考点，强化基础知识强化基础知识的主要做法有：
（1）理出知识清单
“化学反应速率”的知识清单有：化学反应速率的概念、定性比较与定量描述，反外界条件（浓度、压强、温度、催化剂、接触面积、原电池等）对反应速率的影响及图像；活化能的概念。
“化学平衡”的知识清单有：化学平衡的建立、特征、标志；影响因素（物质本身性质，浓度、温度、压强、催化剂及加入稀有气体）对平衡移动的影响；图像分析（各物质的物质的量、含量、浓度、转化率、气体的密度、压强、相对分子质量、反应热等各种量的比较、各种量的计算及相关的变化图像）；平衡常数含义和相关计算，转化率的相关计算。
知识清单能让学生对主干知识心中有数，又是学生自评掌握情况的依据。
（2）化解知识难点 化学平衡中的难点不少（例如图像分析和计算），应讲究方法，分类突破。
（3）消除知识盲点 催化剂不改变反应方向、反应热、物质的转化率。
（4）纠正高频错点 通过练习、辅导、测验等途径发现比较普遍的错误，找原因、讲方法、再做变式练习，以提高审题能力、排除干扰的能力。
三、认真组织过程，落实复习要求
（1） “概念求准”——如v正、v逆、活化能、平衡特征、平衡标志等概念理解准确；
（2） 理论求透——如勒夏特列原理，通过实验回顾、速率分析、模型建立来理解，最后巧用比喻“对着干”来小结；
（3） 计算求活——如定义式法、三段式法、极限法等；
（4） 运用求宽——理论的价值体现在应用，应注意化学平衡与日常生活中的现象和在工业生产实际中的应用，以及与电离平衡、水解平衡、溶解平衡等其它动态平衡的整合等。要通过精心组织复习过程来达到上述要求。