高考化平衡基本內(nèi)容梳理

章末總結(jié)[學(xué)習(xí)目標(biāo)定位]1.熟知外界條件對化學(xué)反應(yīng)速率影響的規(guī)律。2.學(xué)會(huì)化學(xué)平衡狀態(tài)及其移動(dòng)方向的判斷。3.學(xué)會(huì)化學(xué)平衡的計(jì)算方法。4.掌握圖像題與等效平衡的分析方法。一外界條件對化學(xué)反應(yīng)速率的影響規(guī)律影響化學(xué)反應(yīng)速率的因素包括內(nèi)因和外因。內(nèi)因是指反應(yīng)物本身的性質(zhì)；外因包括濃度、溫度、壓強(qiáng)、催化劑、反應(yīng)物顆粒大小等。這些外界條件對化學(xué)反應(yīng)速率影響的規(guī)律和原理如下：1.濃度(1)濃度增大，單位體積內(nèi)活化分子數(shù)增多(活化分子百分?jǐn)?shù)不變)，有效碰撞的幾率增加，化學(xué)反應(yīng)速率增大。(2)濃度改變，可使氣體間或溶液中的化學(xué)反應(yīng)速率發(fā)生改變。固體或純液體的濃度可視為常數(shù)，它們的物質(zhì)的量的變化不會(huì)引起反應(yīng)速率的變化，但固體顆粒的大小會(huì)導(dǎo)致接觸面積的變化，故影響化學(xué)反應(yīng)速率。2.壓強(qiáng)改變壓強(qiáng)，對化學(xué)反應(yīng)速率產(chǎn)生影響的根本原因是引起濃度的改變。對于有氣體參加的反應(yīng)體系，有以下幾種情況：(1)恒溫時(shí)：增大壓強(qiáng)eq\o(→,\s\up7(引起))體積縮小eq\o(→,\s\up7(引起))濃度增大eq\o(→,\s\up7(引起))反應(yīng)速率增大。(2)恒容時(shí)①充入氣體反應(yīng)物eq\o(→,\s\up7(引起))反應(yīng)物濃度增大eq\o(→,\s\up7(引起))總壓強(qiáng)增大eq\o(→,\s\up7(引起))反應(yīng)速率增大。②充入“稀有氣體”eq\o(→,\s\up7(引起))總壓強(qiáng)增大，但各物質(zhì)的濃度不變，反應(yīng)速率不變。(3)恒壓時(shí)：充入“稀有氣體”eq\o(→,\s\up7(引起))體積增大eq\o(→,\s\up7(引起))各物質(zhì)濃度減小eq\o(→,\s\up7(引起))反應(yīng)速率減小。3.溫度(1)溫度升高，活化分子百分?jǐn)?shù)提高，分子間的碰撞頻率提高，化學(xué)反應(yīng)速率增大。(2)溫度升高，吸熱反應(yīng)和放熱反應(yīng)的速率都增大。實(shí)驗(yàn)測得，溫度每升高10℃，化學(xué)反應(yīng)速率通常增大為原來的2～4倍。4.催化劑(1)催化劑對反應(yīng)過程的影響通?？捎孟聢D表示(加入催化劑，B點(diǎn)降低)。催化劑能改變反應(yīng)路徑、降低活化能、增大活化分子百分?jǐn)?shù)、加快反應(yīng)速率，但不影響反應(yīng)的ΔH。(2)催化劑只有在適宜的溫度下活性最大，反應(yīng)速率才達(dá)到最大。(3)對于可逆反應(yīng)，催化劑能夠同等程度地改變正、逆反應(yīng)速率，對化學(xué)平衡狀態(tài)無影響，生產(chǎn)過程中使用催化劑主要是為了提高生產(chǎn)效率。特別提示在分析多個(gè)因素(如濃度、溫度、反應(yīng)物顆粒大小、催化劑、壓強(qiáng)等)對反應(yīng)速率的影響規(guī)律時(shí)，逐一改變一個(gè)因素而保證其他因素相同，通過實(shí)驗(yàn)分析得出該因素影響反應(yīng)速率的結(jié)論，這種方法叫變量控制法?！纠?】某探究小組用HNO3與大理石反應(yīng)過程中質(zhì)量減小的方法，研究影響反應(yīng)速率的因素，所用HNO3濃度為1.00mol·L－1、2.00mol·L－1，大理石有細(xì)顆粒與粗顆粒兩種規(guī)格，實(shí)驗(yàn)溫度為298K、308K。請完成以下實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)表，并在實(shí)驗(yàn)?zāi)康囊粰谥刑畛鰧?yīng)的實(shí)驗(yàn)編號(hào)：實(shí)驗(yàn)編號(hào)T(K)大理石規(guī)格HNO3濃度(mol·L－1)實(shí)驗(yàn)?zāi)康蘑?98粗顆粒2.00(Ⅰ)實(shí)驗(yàn)①和②探究HNO3濃度對該反應(yīng)速率的影響(Ⅱ)實(shí)驗(yàn)①和_____探究溫度對該反應(yīng)速率的影響(Ⅲ)實(shí)驗(yàn)①和_____探究大理石規(guī)格(粗、細(xì))對該反應(yīng)速率的影響②③粗顆粒④解析考查影響反應(yīng)速率的因素的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)。實(shí)驗(yàn)①和②探究HNO3濃度對反應(yīng)速率的影響，故大理石規(guī)格和反應(yīng)溫度應(yīng)相同，而HNO3濃度不同；同理，①和③應(yīng)選擇不同的溫度、①和④應(yīng)選擇不同的規(guī)格，而另外2個(gè)條件相同。答案②298粗顆粒1.00③3082.00④298細(xì)顆粒2.00(Ⅱ)③(Ⅲ)④二化學(xué)平衡狀態(tài)的特征及其判斷方法1.化學(xué)平衡狀態(tài)具有的“五大特征”(1)逆：指化學(xué)平衡狀態(tài)只適用于可逆反應(yīng)，同一可逆反應(yīng)，在同一條件下，無論反應(yīng)從正反應(yīng)方向開始還是從逆反應(yīng)方向開始，或同時(shí)從正、逆反應(yīng)方向開始，以一定的配比投入反應(yīng)物或生成物，則可以達(dá)到相同的平衡狀態(tài)。(2)動(dòng)：指動(dòng)態(tài)平衡，即化學(xué)反應(yīng)處于平衡狀態(tài)時(shí)，正、逆反應(yīng)并未停止，仍在進(jìn)行，只是比原來大。C中在保持恒壓狀態(tài)下充入O2，必導(dǎo)致容器體積增大，根據(jù)勒夏特列原理，SO3(g)的平衡濃度比原來小，同理可知在選項(xiàng)D條件下，SO3(g)的平衡濃度也比原來小。答案B四化學(xué)平衡計(jì)算模式與公式1.計(jì)算模式化學(xué)平衡計(jì)算的最基本的方法模式是“平衡三段式法”。具體步驟是在化學(xué)方程式下寫出有關(guān)物質(zhì)起始時(shí)的物質(zhì)的量、發(fā)生轉(zhuǎn)化的物質(zhì)的量、平衡時(shí)的物質(zhì)的量(也可以是物質(zhì)的量濃度或同溫同壓下氣體的體積)，再根據(jù)題意列式求解。mA(g)＋nB(g)pC(g)＋qD(g)n(起始)/molab00n(轉(zhuǎn)化)/molmxnxpxqxn(平衡)/mola－mxb－nxpxqx起始、轉(zhuǎn)化、平衡是化學(xué)平衡計(jì)算的“三步曲”。2.計(jì)算公式(1)v(A)∶v(B)∶v(C)∶v(D)＝m∶n∶p∶q(未達(dá)到平衡時(shí)，用于確定化學(xué)方程式中未知的化學(xué)計(jì)量數(shù))。(2)K＝eq\f(cpC·cqD,cmA·cnB)＝eq\f(px/Vp·qx/Vq,[a－mx/V]m·[b－nx/V]n)若用任意狀態(tài)的生成物濃度冪之積與反應(yīng)物濃度冪之積的比值稱為濃度商，用Q表示。則其與K比較，當(dāng)Q>K，v正<v逆；Q<K，v正>v逆。(3)c(A)平＝eq\f(nA平,V)＝eq\f(a－mx,V)。(4)α(A)＝eq\f(nA消耗,nA起始)×100%＝eq\f(mx,a)×100%。(5)φ(A)＝eq\f(nA平,n總)×100%。(6)平衡時(shí)與起始時(shí)的壓強(qiáng)比eq\f(p平,p始)＝eq\f(n平,n始)＝eq\f(a＋b＋p＋q－m－nx,a＋b)(同T、V時(shí))，混合氣體的密度比eq\f(ρ1,ρ2)＝eq\f(\x\to(M)1,\x\to(M)2)(同T、p時(shí))，eq\f(ρ1,ρ2)＝eq\f(V2,V1)(同質(zhì)量的氣體時(shí))等。(7)混合氣體的密度eq\x\to(ρ)(混)＝eq\f(m,V)＝eq\f(a·MA＋b·MB,V)(g·L－1)(T、V不變時(shí)，eq\x\to(ρ)不變)。(8)混合氣體的平均摩爾質(zhì)量eq\x\to(M)＝eq\f(m,n)＝eq\f(a·MA＋b·MB,a＋b＋p＋q－m－nx)(g·mol－1)?！纠?】已知可逆反應(yīng)：M(g)＋N(g)P(g)＋Q(g)ΔH>0，請回答下列問題。(1)某溫度下，反應(yīng)物的起始濃度分別為c(M)＝1mol·L－1，c(N)＝2.4mol·L－1；達(dá)到平衡后，M的轉(zhuǎn)化率為60%，此時(shí)N的轉(zhuǎn)化率為________。(2)若反應(yīng)溫度不變，反應(yīng)物的起始濃度分別為c(M)＝4mol·L－1，c(N)＝amol·L－1；達(dá)到平衡后，c(P)＝2mol·L－1，則a＝________。(3)若反應(yīng)溫度不變，反應(yīng)物的起始濃度為c(M)＝c(N)＝bmol·L－1，達(dá)到平衡后，M的轉(zhuǎn)化率為________。解析用“平衡三段式法”，借助平衡常數(shù)來串聯(lián)計(jì)算：(1)M(g)＋N(g)P(g)＋Q(g)起始(mol·L－1)12.400變化(mol·L－1)0.60.60.60.6平衡(mol·L－1)0.41.80.60.6α(N)＝eq\f(0.6,2.4)×100%＝25%，K＝eq\f(0.6×0.6,0.4×1.8)＝0.5。(2)eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(起始mol·L－14a00,平衡mol·L－12a－222))由K＝eq\f(2×2,2×a－2)＝0.5，解得a＝6。(3)eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(起始mol·L－1bb00,平衡mol·L－1b1－xb1－xbxbx))由K＝eq\f(bx2,[b1－x]2)＝0.5，解得x≈41.4%。答案(1)25%(2)6(3)41.4%【例6】在2L的密閉容器中，放入0.4molA和0.6molB，在一定溫度下，壓強(qiáng)為p，加入催化劑(體積忽略)，發(fā)生反應(yīng)：2A(g)＋3B(g)eq\o(,\s\up7(催化劑))xC(g)＋2D(g)，保持溫度不變，在amin后反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)，容器中c(D)＝0.1mol·L－1，容器內(nèi)壓強(qiáng)變?yōu)?.9p，則：(1)物質(zhì)B的轉(zhuǎn)化率是________。(2)化學(xué)反應(yīng)速率v(C)是________。(3)x為________。解析2A(g)＋3B(g)xC(g)＋2D(g)起始(mol):0.40.600轉(zhuǎn)化(mol):0.20.30.1x0.2平衡(mol):0.20.30.1x0.2α(B)＝eq\f(0.3mol,0.6mol)×100%＝50%。同溫同體積下氣體的壓強(qiáng)之比等于氣體的物質(zhì)的量之比，即(0.6＋0.4)∶(0.2＋0.3＋0.1x＋0.2)＝1∶0.9，解得x＝2，v(C)＝0.2mol/(2L×amin)＝0.1/amol·L－1·min－1。答案(1)50%(2)0.1/amol·L－1·min－1(3)2五化學(xué)反應(yīng)速率和化學(xué)平衡圖像題型與分析方法1.主要題型(1)分析條件對化學(xué)反應(yīng)速率及平衡的影響；(2)由反應(yīng)判斷圖像的正誤；(3)由圖像判斷反應(yīng)特征(確定反應(yīng)中各物質(zhì)的化學(xué)計(jì)量數(shù)、判斷熱效應(yīng)或氣體物質(zhì)化學(xué)計(jì)量數(shù)間的關(guān)系)；(4)由反應(yīng)和圖像判斷圖像或曲線的物理意義；(5)由圖像判斷指定意義的化學(xué)反應(yīng)；(6)由反應(yīng)和圖像判斷符合圖像變化的外界條件等。化學(xué)反應(yīng)速率和化學(xué)平衡圖像，若按其圖像特點(diǎn)、縱坐標(biāo)與橫坐標(biāo)表示的意義可分為①全程速率—時(shí)間圖②濃度—時(shí)間圖③含量—時(shí)間—溫度圖④含量—時(shí)間—壓強(qiáng)圖⑤含量—時(shí)間—催化劑圖⑥恒壓(或恒溫)線圖2.分析方法分析解答化學(xué)反應(yīng)速率和化學(xué)平衡圖像題目的方法技巧可概括為9字步驟：看圖像，想規(guī)律，作判斷；8字技巧：定一議二，先拐先平。(1)看圖像一看“面”(即看清橫坐標(biāo)和縱坐標(biāo))；二看“線”(即看線的走向、變化的趨勢)；三看“點(diǎn)”(即起點(diǎn)、終點(diǎn)、轉(zhuǎn)折點(diǎn)、拐點(diǎn)、交叉點(diǎn))；四看輔助線(如等溫線、等壓線、平衡線等)；五看定量圖像中有關(guān)量的多少。(2)想規(guī)律即聯(lián)想外界條件的改變對化學(xué)反應(yīng)速率和化學(xué)平衡的影響規(guī)律。(3)作判斷依題意仔細(xì)分析，作出正確判斷。特別值得注意的是：①圖像中有三個(gè)量時(shí)，應(yīng)確定一個(gè)量不變，再討論另兩個(gè)量的關(guān)系，即“定一議二”。②曲線中先出現(xiàn)拐點(diǎn)的，該曲線在所示條件下先出現(xiàn)平衡，該曲線所示的溫度較高或壓強(qiáng)較大或使用了催化劑，即“先拐先平”。③如果曲線反映為達(dá)到平衡的時(shí)間不同但平衡狀態(tài)相同，則可能是加入催化劑或?qū)怏w體積不變的反應(yīng)改變壓強(qiáng)使其速率發(fā)生變化但平衡不移動(dòng)，或是幾種等效平衡的曲線。④化學(xué)反應(yīng)速率在平衡圖像中往往隱含出現(xiàn)，曲線斜率大的表示速率快，相應(yīng)的條件可能是溫度較高或壓強(qiáng)較大或使用了催化劑。【例7】已知某可逆反應(yīng)mA(g)＋nB(g)qC(g)ΔH在密閉容器中進(jìn)行。如圖表示在不同時(shí)刻t、溫度T和壓強(qiáng)p下B物質(zhì)在混合氣體中的體積分?jǐn)?shù)φ(B)的變化情況。下列推斷中正確的是()A.p1>p2，T1<T2，m＋n>q，ΔH<0B.p1<p2，T1>T2，m＋n>q，ΔH>0C.p1>p2，T1<T2，m＋n<q，ΔH<0D.p1<p2，T1>T2，m＋n<q，ΔH>0解析比較溫度或壓強(qiáng)的大小，就是要比較達(dá)到平衡所用的時(shí)間，時(shí)間越短，則溫度或壓強(qiáng)越高。比較T2、p1和T1、p1可知T1>T2，由T1→T2，T降低，φ(B)增大，平衡左移，則正反應(yīng)為吸熱反應(yīng)，ΔH>0；比較T1、p1和T1、p2可知p2>p1，由p1→p2，p升高，φ(B)增大，平衡左移，則m＋n<q。答案D六運(yùn)用“化歸思想”理解等效平衡原理1.用“化歸思想”理解不同條件下等效平衡原理(1)恒溫恒容條件①恒溫恒容時(shí)，對一般可逆反應(yīng)，不同的投料方式如果根據(jù)化學(xué)方程式中化學(xué)計(jì)量數(shù)之比換算到同一邊時(shí)，反應(yīng)物(或生成物)中同一組分的物質(zhì)的量完全相同，即互為等效平衡。②恒溫恒容時(shí)，對于反應(yīng)前后氣體分子數(shù)不變的可逆反應(yīng)，不同的投料方式如果根據(jù)化學(xué)方程式中化學(xué)計(jì)量數(shù)的比例換算到同一邊時(shí)，只要反應(yīng)物(或生成物)中各組分的物質(zhì)的量的比例相同，即互為等效平衡。(2)恒溫恒壓條件在恒溫恒壓時(shí)，可逆反應(yīng)以不同的投料方式進(jìn)行反應(yīng)，如果根據(jù)化學(xué)方程式中化學(xué)計(jì)量數(shù)比換算到同一邊時(shí)，只要反應(yīng)物(或生成物)中各組分的物質(zhì)的量的比例相同，即互為等效平衡。此時(shí)計(jì)算的關(guān)鍵是換算到一邊后只需比例相同即可。條件等效條件結(jié)果恒溫恒容：反應(yīng)前后氣體分子數(shù)不等的可逆反應(yīng)投料換算成相同物質(zhì)表示的物質(zhì)的量相同兩次平衡時(shí)各組分百分含量、n、c均相同恒溫恒容：反應(yīng)前后等氣體分子數(shù)的可逆反應(yīng)投料換算成相同物質(zhì)表示的物質(zhì)的量等比例兩次平衡時(shí)各組分百分含量相同，n、c同比例變化恒溫恒壓：所有可逆反應(yīng)投料換算成相同物質(zhì)表示的物質(zhì)的量等比例兩次平衡時(shí)各組分百分含量相同，n、c同比例變化2.利用“一邊倒法”判斷等效平衡判斷等效平衡四步曲：第一步，看。觀察可逆反應(yīng)特點(diǎn)(物質(zhì)狀態(tài)、氣體分子數(shù))，判斷反應(yīng)前后等氣體分子數(shù)的可逆反應(yīng)和反應(yīng)前后不等氣體分子數(shù)的可逆反應(yīng)。第二步，挖。挖掘題目條件，區(qū)分恒溫恒容和恒溫恒壓，注意密閉容器不等于恒容容器。第三步，倒。采用一邊倒法，將起始物質(zhì)轉(zhuǎn)化成一邊的物質(zhì)。第四步，