高中化學平衡高考易錯經(jīng)典試題與總結.doc

一、化學平衡狀態(tài)的判斷一個可逆反應是否達到化學平衡狀態(tài)，判斷依據(jù)主要有兩個方面：一是用同種物質濃度變化表示的正反應速率和逆反應速率相等，或用不同種物質濃度變化表示的正反應速率和逆反應速率相當（其比值等于化學方程式中相應的化學計量之比）；二是平衡混合物中各組分的濃度保持不變。例1在一定溫度下，可逆反應A(g)+3B(g)2C(g)達到平衡的標志是AC的生成速率與C的分解速率相等B單位時間生成n mol A，同時生成3n mol BCA、B、C的濃度不再變化DA、B、C的分子數(shù)比為1:3:2分析 A選項中同一物質C的生成速率與分解速率相等（即正、逆反應速率相等）和C選項中A、B、C的濃度不再變化，都是化學平衡的標志。而B選項中的說法符合反應中任何時刻的情況，D選項則是反應中可能的一種特定情況，不一定是平衡狀態(tài)。所以答案為A、C。由于化學平衡時，平衡混合物中各組分的濃度保持不變，此時有氣體參加或生成的反應體系的壓強也保持不變。但在容積不變的情況下，對于n(g) = 0的反應，體系壓強始終不隨時間變化，只有對于n(g) 0的反應，體系壓強不變才能作為達到化學平衡的標志。例2在一定溫度下，向a L密閉容器中加入1 mol X氣體和2 mol Y氣體，發(fā)生如下反應：X(g)+2Y(g)2Z(g)，此反應達到平衡的標志是A容器內壓強不隨時間變化B容器內各物質的濃度不隨時間變化C容器內X、Y、Z的濃度之比為1:2:2D單位時間消耗0.1 mol X同時生成0.2 mol Z分析 由于反應的n(g)0，容器內壓強不隨時間變化是平衡的標志，另外參照判斷可逆反應是否達到平衡的兩個主要依據(jù)，正確答案為A、B。二、化學平衡常數(shù)的初步認識高考對化學平衡常數(shù)的要求主要是初步認識其含義及影響因素，并能用化學平衡常數(shù)對反應是否處于平衡狀態(tài)進行定量的判斷。例3在一定體積的密閉容器中，進行如下化學反應：CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g)，其化學平衡常數(shù)K和溫度t的關系如下表：t 70080083010001200K0.60.91.01.72.6回答下列問題：（1）該反應的化學平衡常數(shù)表達式為K =_。（2）該反應為_反應（選填吸熱、放熱）。（3）（略）。（4）某溫度下，平衡濃度符合下式：c(CO2)c(H2)=c(CO)c(H2O)，試判斷此時的溫度為_。分析 （1）對于化學計量數(shù)均為1的可逆反應，其平衡常數(shù)是生成物的濃度乘積除以反應物的濃度乘積所得的比；（2）可逆反應的平衡常數(shù)一般只隨溫度的改變而改變，吸熱反應的平衡常數(shù)隨溫度升高而增大，放熱反應的平衡常數(shù)隨溫度升高而減?。唬?）當c(CO2)c(H2)=c(CO)c(H2O)時，反應的平衡常數(shù)K =1。例4高爐煉鐵中發(fā)生的基本反應之一如下：FeO(s)+CO(g)Fe(s)+CO2(g)（正反應是吸熱反應），其平衡常數(shù)可表示為K = c(CO2)/c(CO)，已知1100 時K =0.263。（1）溫度升高，化學平衡移動后達到新的平衡，高爐內CO2和CO的體積比值_；平衡常數(shù)K值_（選填“增大”“減小”或“不變”）。（2）1100 時測得高爐中c(CO2)=0.025 molL-1、c(CO)=0.1 molL-1，在這種情況下，該反應是否處于化學平衡狀態(tài)_（選填“是”或“否”），此時，化學反應速率是v正_v逆（選填“大于”“小于”或“等于”），其原因是_。分析 （1）由于正反應是吸熱反應，平衡常數(shù)將隨溫度的升高而增大；（2）由于此時c(CO2)/c(CO)= 0.025 molL-1 / 0.1 molL-1=0.25K =0.263，所以反應不處于平衡狀態(tài)，又因為0.25 v逆，平衡向右移動。三、化學平衡移動的分析1根據(jù)外界條件的改變判斷化學平衡的移動情況影響化學平衡的外界條件主要有濃度、壓強和溫度，根據(jù)這些條件的改變判斷化學平衡移動方向的依據(jù)是勒夏特列原理（化學平衡移動原理）。例5 Fe3+和I-在水溶液中的反應如下：2I-+2 Fe3+2Fe2+I2（水溶液）。（1）（略）。當上述反應達到平衡后，加入CCl4萃取I2，且溫度不變，上述平衡_移動（選填“向右”“向左”“不”）。（2）（略）。分析 用CCl4萃取I2，減少了反應體系中生成物I2的濃度，平衡向右移動。例6在一密閉的容器中，反應aA(g)bB(g)達平衡后，保持溫度不變，將容器體積增加一倍，當達到新的平衡時，B的濃度是原來的60%，則A平衡向正反應方向移動了 B物質A的轉化率減少了C物質B的質量分數(shù)增加了 Da b分析 保持溫度不變，容器體積增大一倍，即為減小壓強的過程，平衡向氣體體積增大的方向移動。達到新的平衡時，B的濃度不是原來的1/2（50%）而是60%，因此平衡向生成B的方向移動。答案為A、C。例7在某溫度下，反應ClF(g)+F2(g)ClF3(g)（正反應為放熱反應）在密閉容器中達到平衡。下列說法正確的是A溫度不變，縮小體積，ClF的轉化率增大B溫度不變，增大體積，ClF3的產(chǎn)率提高C升高溫度，增大體積，有利于平衡向正反應方向移動D降低溫度，體積不變，F(xiàn)2的轉化率降低分析 題中反應是一個正反應為放熱、體積縮小的可逆反應。（A）溫度不變，縮小體積（即增大壓強），平衡向正反應方向移動，ClF的轉化率增大；（B）溫度不變，增大體積（即減小壓強），平衡向逆反應方向移動，ClF3的產(chǎn)率降低；（C）升高溫度，增大體積（即減小壓強），平衡向逆反應方向移動；（D）降低溫度，體積不變，平衡向正反應方向移動，F(xiàn)2的轉化率增大。所以答案為A。值得注意的是，對于反應前后氣體體積不變的反應，壓強改變不能使其平衡發(fā)生移動；催化劑只能以同等程度改變正、逆反應的速率，而改變反應達到平衡所需要的時間，但不能使化學平衡發(fā)生移動。例8壓強變化不會使下列化學反應的平衡發(fā)生移動的是AH2(g)+I2 (g)2HI (g) B3H2(g)+N2(g)2NH3(g)C2SO2(g)+O2(g)2SO3 (g) DC(s)+CO2(g)2CO(g)分析 4個反應中，只有A對應的化學反應前后氣體體積不變，所以答案為A。例9二氧化氮在加熱條件下能夠分解成一氧化氮和氧氣。該反應進行到45 s時，達到平衡（NO2濃度約為0.0125 molL-1）。圖1中的曲線表示二氧化氮分解反應在前25 s內的反應進程。圖1（1）（略）；（2）若反應延續(xù)至70 s，請在圖中用實線畫出25 s至70 s的反應進程曲線；（3）若在反應開始時加入催化劑（其他條件都不變），請在圖上用虛線畫出加催化劑的反應進程曲線；（4）（略）。分析 （2）從25 s到45 s，NO2的濃度從0.016 molL-1減小到0.0125 molL-1，45 s以后，NO2的濃度不再變化；（3）加入催化劑，反應速率增大，NO2的濃度下降較快，但平衡時混合物的組成不變，即NO2濃度仍為0.0125 molL-1（答案如圖2）。圖22根據(jù)化學平衡的移動推斷外界條件的變化這類試題往往需要根據(jù)勒夏特列原理進行逆向推理。圖 3例10反應2X(g)+Y(g)2Z(g)（正反應為放熱反應），在不同溫度（T1和T2）及壓強（p1和p2）下，產(chǎn)物Z的物質的量n（Z）與反應時間t的關系如圖3所示。下述判斷正確的是AT1 T2，p1 p2 BT1 p2CT1 T2，p1 p2DT1 T2，p1 T2；溫度為T2時，從p1到p2（圖3中上面兩條曲線），n（Z）減小，所以從p1到p2是減壓過程，p1 p2。因此答案為C。3根據(jù)平衡移動的意向選擇反應條件這類試題往往也需要根據(jù)勒夏特列原理進行逆向推理。例11二氧化氮存在下列平衡：2NO2(g) N2O4(g)（正反應為放熱反應）。在測定NO2的相對分子質量時，下列條件中較為適宜的是A溫度130 、壓強 3.03105 PaB溫度25 、壓強1.01105 PaC溫度130 、壓強5.05104 Pa D溫度0 、壓強5.05104 Pa分析 要測定NO2的相對分子質量，應盡量使N2O4轉化為NO2，即使化學平衡向左移動。根據(jù)反應的特點應選擇較高溫度和較低壓強，答案為C。例12反應2A(g) 2B(g)+E(g)（正反應為吸熱反應）達到平衡時，要使正反應速率降低，A的濃度增大，應采取的措施是A加壓 B減壓C減小E的濃度 D降溫分析 加壓，正反應速率增大；減壓，A的濃度減?。粶p小E的濃度，正反應速率和A的濃度均減小；降溫，正反應速率減小，平衡逆向移動，A的濃度增大。答案為D。例13在一個容積固定的反應器中，有一個可左右滑動的密封隔板，兩側分別進行如圖4所示的可逆反應。各物質的起始加入量如下：A、B和C均為4.0 mol，D為6.5 mol，F(xiàn)為2.0 mol，設E為x mol。當x在一定范圍內變化時，均可以通過調節(jié)反應器的溫度，使兩側反應都達到平衡，并且隔板恰好處于正中位置。請?zhí)顚懸韵驴瞻祝海?）若x = 4.5，則右側反應在起始時向_（填“正反應”或“逆反應”）方向進行。欲使起始反應維持向該方向進行，則x的最大取值應小于_。（2）（略）。分析 （1）左側是氣體體積不變的反應，按題意共有氣體12 mol，而右側當x = 4.5時，起始共有氣體6.5 mol + 2.0 mol + 4.5 mol =13 mol 12 mol，因此，要保持隔板位于中間，只能向氣體體積減小的方向（即正反應方向）進行，使平衡時的總物質的量也為12 mol。若要維持這個方向，應有6.5 mol + 2.0 mol + x mol 12 mol，即x 3.5 mol，這是x的最小值。x的最大值可由達到平衡時右側總物質的量為12 mol求得。設平衡時E物質消耗2a mol，則有：D + 2E 2F起始（mol） 6.5 x 2.0平衡（mol） 6.5-a x-2a 2.0+2a因為（6.5-a）+（x-2a）+（2.0+2a）= 12，而且x-2a 0，所以x 7.0。4根據(jù)平衡的移動推測可逆反應的性質根據(jù)平衡的移動推測可逆反應性質的依據(jù)也是勒夏特列原理，被推測的性質包括化學方程式中的化學計量數(shù)、物質的聚集狀態(tài)以及反應的熱效應。例14、1 mol X氣體跟a mol Y氣體在體積可變的密閉容器中發(fā)生如下反應：X(g)+aY(g) bZ(g)，反應達到平衡后，測得X的轉化率為50%，而且同溫同壓下還測得反應前混合氣體的密度是反應后混合氣體密度的3/4，則a和b的數(shù)值可能是Aa=1，b=1 Ba=2，b=1Ca=2，b=2 Da=3，b=2分析 因為X的轉化率為50%，根據(jù)化學方程式中的化學計量數(shù)，平衡時X、Y、Z的物質的量分別為0.5 mol、0.5a mol和0.5b mol，由于反應前后混合氣體的密度之比為3/4，物質的量之比則為4/3，則有（1 + a）/（0.5 + 0.5 a + 0.5 b）=4/3，整理得1+ a = 2 b。經(jīng)檢驗，答案為A、D。例15將等物質的量的A、B、C、D四種物質混合，發(fā)生如下反應：aA+bBcC(s)+dD ，當反應進行一定時間后，測得A減少了n mol，B減少了n/2 mol，C增加了3n/2 mol，D增加了n mol，此時達到化學平衡。（1）該化學方程式中各物質的化學計量數(shù)為a =_、b =_、c =_、d =_；（2）若只改變壓強，反應速率發(fā)生變化，但平衡不發(fā)生移動，該反應中各物質的聚集狀態(tài)：A_、B_、D_。（3）若只升高溫度，反應一段時間后，測知四種物質的物質的量又達到相等，則該反應為_反應（填“放熱”或“吸熱”）。分析 （1）由化學方程式中化學計量數(shù)之比等于反應中各物質的物質的量的變化之比可知，a : b : c : d=n: n/2: 3n/2: n=2:1:3:2。（2）改變壓強，反應速率發(fā)生變化，說明反應體系中有氣態(tài)物質；而平衡不移動，說明反應前后氣態(tài)物質的體積相同；又因為C為固體，則B為固體或液體，A、D均為氣體。（3）升高溫度后各物質的量又恢復至起始狀態(tài)，則平衡向逆反應方向移動，即逆反應方向是吸熱方向，正反應是放熱反應。5用平衡的觀點解釋實驗事實這類試題主要是要求用化學平衡移動原理（勒夏特列原理）解釋生產(chǎn)和生活中遇到的相關事實，屬于STS類試題。例16 近年來，某些自來水廠在用液氯進行消毒處理時還加入少量液氨，其反應的化學方程式：NH3+HClOH2O+NH2Cl（一氯氨），NH2Cl較HClO穩(wěn)定，試分析加液氨能延長液氯殺菌時間的原因是_。分析 加入液氨，平衡NH3 + HClO H2O + NH2Cl正向移動，使HClO以較穩(wěn)定的NH2Cl的形式存在。當需要HClO（即消耗HClO）時，平衡左移，產(chǎn)生起殺菌作用的HClO。四、化學平衡狀態(tài)的比較這一般要求比較不同條件下的同一反應，在達到化學平衡時反應進行程度（轉化率）的大小。例17 體積相同的甲、乙兩個容器中，分別充有等物質的量的SO2和O2，在相同溫度下發(fā)生反應：2SO2 + O2 2SO3并達到平衡。在這過程中，甲容器保持體積不變，乙容器保持壓強不變，若甲容器中SO2的轉化率為p%，則乙容器中SO2的轉化率A等于p% B大于p% C小于p% D無法判斷分析 2SO2 + O2 2SO3為氣體體積縮小的反應，甲保持體積不變，乙保持壓強不變，這樣乙相對甲來說相當于加壓，則平衡右移，SO2的轉化率增大，答案為B。另外，對于一定條件下的某一可逆反應，無論從正反應開始還是從逆反應開始，都能達到平衡狀態(tài)。在其他條件不變的情況下，若要達到相同的平衡狀態(tài)，主要取決于起始時反應物和生成物的配比。如果將所給各物質配比按化學方程式中的化學計量數(shù)之比折合成原來所給的物質時，配比與原先完全相同，就能達到相同的平衡狀態(tài)。例18 在一定溫度下，把2 mol SO2和1 mol O2通入一個一定容積的密閉容器里，發(fā)生如下反應：2SO2 + O2 2SO3，當此反應進行到一定程度時，反應混合物就處于化學平衡狀態(tài)。現(xiàn)在該容器中，維持溫度不變，令a、b、c分別代表初始加入的SO2、O2和SO3的物質的量。如果a、b、c取不同的數(shù)值，它們必須滿足一定的關系，才能保證達到平衡時，反應混合物中三種氣體的體積分數(shù)仍跟上述平衡時的完全相同。請?zhí)顚懴铝锌瞻祝海?）若a=0，b =0，則c =_。（2）若a=0.5，則b =_和c =_。（3）a、b、c取值必須滿足的一般條件是（用兩個方程式表示，其中一個只含a和c，另一個只含b和c）：_，_。分析 （1）將2 mol SO2和1 mol O2折合成SO3時為2 mol。（2） 2SO2 + O2 2SO3原配比（mol） 2 1 0變 化（mol） 2-0.5 0.75 1.5新配比（mol） 0.5 0.25 1.5則有b =0.25， c =1.5。（3） 2SO2 + O2 2SO3原配比（mol） 2 1 0變 化（mol） c c/2 c新配比（mol） a b c則有a + c =2，b + c/2=1。五、化學平衡的計算可逆反應發(fā)生至平衡狀態(tài)過程中各物質的變化量，反應體系壓強和密度等的變化，平衡時各組分的物質的量及體積分數(shù)等，都是有關化學平衡計算的重要依據(jù)。但一般不涉及化學平衡常數(shù)。具體計算的內容包括以下幾個方面：1計算反應的起始用量例19 某體積可變的密閉容器，盛有適量A和B的混合氣體，在一定條件下發(fā)生反應：A + 3B 2C，若維持溫度和壓強不變，當達到平衡時，容器的體積為V L，其中C氣體的體積分數(shù)為10%，下列推斷正確的是原混合氣體的體積為1.2V L原混合氣體的體積為1.1V L反應達到平衡時氣體A消耗掉0.05V L反應達到平衡時氣體B消耗掉0.05V LA B C D分析 由于平衡時容器體積為V L，所以C為0.1 V L， A、B共（V-0.1 V）L =0.9 V L。因為反應A + 3B 2C中，A、B、C的體積比為1:3:2，則反應中的體積變化為0.05 V L、0.15 V L和0.1 V L，A、B共消耗0.05 V L + 0.15 V L = 0.2 V L ，原混合氣體的體積為0.2 V L + 0.9 V L = 1.1 V L。答案為A。2計算反應物的轉化率例20 X、Y、Z為三種氣體，把a mol X和b mol Y充入一密閉容器中，發(fā)生反應X + 2Y 2Z，達到平衡時，若它們的物質的量滿足n(X) + n(Y) = n(Z)，則Y的轉化率為A(a + b)/5100% B2(a + b)/5b100%C2(a + b)/5100% D(a + b)/5b100%分析 設參加反應的Y的物質的量為n，則有X + 2Y 2Z起始（mol） a b 0平衡（mol） a-n/2 b-n n由于n(X) + n(Y) = n(Z)，則有（a-n/2）+（b-n）= n，n =2(a + b)/5，所以Y的轉化率為：2(a + b)/5/b100%=2(a + b)/5b100%。例21 在5 L的密閉容器中充入2 mol A氣體和1 mol B氣體，在一定條件下發(fā)生反應：2A(g) + B(g)