河北 趙均娜 王民會

化學反應(yīng)速率與化學平衡的概念、理論及應(yīng)用對于深入認識其他平衡以及化工生產(chǎn)中適宜條件的選擇具有重要作用，因此在歷年高考中，這部分內(nèi)容是考試的熱點。筆者以建立思維模型的形式對化學反應(yīng)速率、化學平衡的知識點和重要題型的解題策略進行歸納總結(jié)，并選擇了典型例題進行分析，希望對單元復習有一定的指導和幫助。

一、構(gòu)建思維導圖，系統(tǒng)把握化學反應(yīng)速率、化學平衡知識點

1.化學反應(yīng)速率

2.化學平衡

二、建立思維模型，突破重要知識點

1.化學平衡狀態(tài)的判斷方法

(1)直接判定：v(正)=v(逆)

同一物質(zhì)：v(生成)=v(消耗)

不同物質(zhì)：反應(yīng)速率之比等于化學方程式中的化學計量數(shù)之比

(2)間接判定：平衡時反應(yīng)混合物中各物質(zhì)的濃度保持不變

思維模型：反應(yīng)未達平衡時，看物理量，如濃度、質(zhì)量、物質(zhì)的量、壓強、體積、密度、平均摩爾質(zhì)量、物質(zhì)的量分數(shù)等或顏色是否變化，若變化，則說明該物理量或顏色不變時該反應(yīng)達到化學平衡狀態(tài)，即可以作為達到化學平衡狀態(tài)的標志。

審題關(guān)鍵詞：恒溫恒壓、恒溫恒容、絕熱、有無固體參與、反應(yīng)前后氣體分子數(shù)是否改變

下列可判斷反應(yīng)達到平衡的是________(填標號)。

【答案】AC

2.化學平衡移動因果的判斷

化學平衡移動因果的判斷是高考中的必考點，通常以直接判斷、圖象分析和文字表述的形式來考查，建立化學平衡移動因果的判斷模型和文字表述的模型，有助于減輕思維量，提高解題速度。

(1)化學平衡移動因果的判斷模型

因平衡移動方向果定性濃度(比)變化溫度變化由體積變化引起的壓強變化充入惰性氣體等比例充入氣體結(jié)合反應(yīng)特點進行判斷:ΔH>0還是ΔH<0氣體分子數(shù)增大的反應(yīng)還是氣體分子數(shù)減小的反應(yīng)恒容容器:平衡不移動恒壓容器:向氣體分子數(shù)增大的方向移動轉(zhuǎn)化率變化百分含量變化平衡常數(shù)變化(只與溫度有關(guān))v(正)、v(逆)大小關(guān)系……按增大壓強分析結(jié)果定量(再充入氣體時求Qc)Qc>K平衡逆向移動Qc=K平衡不移動Qc

A.通入惰性氣體 B.提高溫度

C.增加環(huán)戊烯濃度 D.增加碘濃度

(2)環(huán)戊二烯容易發(fā)生聚合生成二聚體，該反應(yīng)為可逆反應(yīng)。不同溫度下，溶液中環(huán)戊二烯濃度與反應(yīng)時間的關(guān)系如圖所示，下列說法正確的是________(填標號)。

A.T1>T2

B.a點的反應(yīng)速率小于c點的反應(yīng)速率

C.a點的正反應(yīng)速率大于b點的逆反應(yīng)速率

D.b點時二聚體的濃度為0.45 mol·L-1

【答案】(1)BD

(2)CD

【解析】(1)根據(jù)模型，恒容充惰性氣體，平衡不移動，環(huán)戊烯的平衡轉(zhuǎn)化率不變，故A錯誤；升高溫度，平衡向吸熱反應(yīng)方向移動，環(huán)戊烯轉(zhuǎn)化率升高，故B正確；增加環(huán)戊烯的濃度平衡正向移動，根據(jù)勒夏特列原理，環(huán)戊烯轉(zhuǎn)化率降低，故C錯誤；增加I2的濃度，平衡正向移動，環(huán)戊烯轉(zhuǎn)化率升高，故D正確。(2)單位時間內(nèi)反應(yīng)物濃度減少越多，化學反應(yīng)速率越快，溫度越高，故T1v(逆a)、v(正b)>v(逆b)，a點反應(yīng)物濃度大于b點，故v(正a)>v(正b)，因此v(正a)>v(逆b)，故C正確；b點時環(huán)戊二烯濃度由1.5 mol/L減小到0.6 mol/L，減少了0.9 mol/L，因此生成二聚體0.45 mol/L，故D正確。

(2)文字表述模型

①反應(yīng)特點+控制變量+改變條件+平衡移動方向+結(jié)論

反應(yīng)特點必須要說明二個要素是：吸熱反應(yīng)(ΔH>0)還是放熱反應(yīng)(ΔH<0)；氣體分子數(shù)增大的反應(yīng)還是氣體分子數(shù)減小的反應(yīng)。

②工業(yè)生產(chǎn)中反應(yīng)條件的選擇答題方向：工業(yè)生產(chǎn)以提高化學反應(yīng)速率、提高原料利用率或轉(zhuǎn)化率、提高產(chǎn)物產(chǎn)率、成本低、節(jié)省能源、不污染環(huán)境、設(shè)備要求不高(較小壓強、不腐蝕設(shè)備)等為目的。

【例3】近年來，隨著聚酯工業(yè)的快速發(fā)展，氯氣的需求量和氯化氫的產(chǎn)出量也隨之迅速增長。因此，將氯化氫轉(zhuǎn)化為氯氣的技術(shù)成為科學研究的熱點?；卮鹣铝袉栴}：

可知反應(yīng)平衡常數(shù)K(300℃)________(填“大于”或“小于”)K(400℃)。簡要說明理由：______________。

(2)按化學計量比進料可以保持反應(yīng)物高轉(zhuǎn)化率，同時降低產(chǎn)物分離的能耗。進料濃度比c(HCl)∶c(O2)過低、過高的不利影響分別是________。

【答案】(1)大于 進料濃度比一定時，升高溫度，HCl的平衡轉(zhuǎn)化率降低，說明平衡逆向移動，則K減小，所以K(300℃)>K(400℃)

(2)O2和Cl2分離能耗較高、HCl轉(zhuǎn)化率較低

【解析】(1)根據(jù)文字表述模型①“反應(yīng)特點+控制變量+改變條件+平衡移動方向+平衡移動方向+結(jié)論”，進料濃度比一定時(控制變量)，升高溫度(改變條件)，HCl的平衡轉(zhuǎn)化率降低，說明平衡逆向移動(平衡移動方向)，則K減小，所以K(300℃)>K(400℃)(結(jié)論)。(2)根據(jù)工業(yè)生產(chǎn)中反應(yīng)條件的選擇答題方向可知，當進料濃度比過低時，氧氣會有大量剩余，氯氣中將混有大量氧氣，導致分離產(chǎn)物氯氣和氧氣的能耗較高；當進料濃度比過高時，HCl不能充分反應(yīng)，導致HCl轉(zhuǎn)化率較低。

3.化學平衡常數(shù)的計算

化學平衡常數(shù)及與化學平衡有關(guān)的計算屬于高頻考點，它往往結(jié)合化學平衡移動、反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率等在化學反應(yīng)原理綜合題中考查，體現(xiàn)了變化觀念與平衡思想的化學學科核心素養(yǎng)，有較大的區(qū)分度，因此有必要構(gòu)建思維模型，從而使學生能夠快速解答，加快解題速度。

平衡常數(shù)計算思維模型

已知量平衡常數(shù)解題策略或注意事項對于反應(yīng)mA(g)+nB(g)pC(g)+qD(g),已知平衡濃度或能根據(jù)“三段式”求得平衡濃度K=cp(C)·cq(D)cm(A)·cn(B)K為濃度平衡常數(shù)固體和純液體不出現(xiàn)在表達式中;K為平衡時濃度的表達式(若反應(yīng)為氣體分子數(shù)不變的反應(yīng),可用物質(zhì)的量或物質(zhì)的量分數(shù)代替濃度進行計算)對于反應(yīng)mA(g)+nB(g)pC(g)+qD(g),已知平衡時總壓強,能根據(jù)“三段式”求得氣體的物質(zhì)的量分數(shù)Kp=pp(C)·pq(D)pm(A)·p(B)Kp為壓強平衡常數(shù)p(A)、p(B)、p(C)、p(D)為各氣體的平衡分壓數(shù)解題步驟:1.“三段式”求n或c2.求氣體組分的百分含量3.求出各氣體的分壓p(分)=p(總)×該氣體的物質(zhì)的量分數(shù)4.代入計算公式計算由已知方程式的K值求未知方程式的K值1.K正=1K逆2.K2=Kn13.K3=K1·K2或K3=K1K2可與蓋斯定律對比記憶1.ΔH正=-ΔH逆2.ΔH2=nΔH13.ΔH3=ΔH1+ΔH2或ΔH3=ΔH1-ΔH2已知正逆反應(yīng)的速率表達式,求平衡常數(shù)K反應(yīng)mA(g)+nB(g)pC(g)+qD(g)的速率方程為:v正=k正cm(A)·cn(B),v逆=k逆cp(C)·cq(D),k正和k逆在一定溫度時為常數(shù),分別稱作正、逆反應(yīng)速率常數(shù)。當v正=v逆時,反應(yīng)達到化學平衡狀態(tài),速率表達式中的濃度為平衡時的濃度,代入數(shù)據(jù)求K

【例4】在一定溫度下，將1 mol N2和3 mol H2混合置于體積不變的密閉容器中發(fā)生反應(yīng)，達到平衡狀態(tài)時，測得氣體總物質(zhì)的量為2.8 mol。

①達平衡時，H2的轉(zhuǎn)化率α1=________。

②已知平衡時，容器壓強為8 MPa，則平衡常數(shù)Kp=________(用平衡分壓代替濃度計算，分壓=總壓×物質(zhì)的量分數(shù))。

【答案】60% 0.255

【解析】①設(shè)轉(zhuǎn)化的N2的物質(zhì)的量為x，根據(jù)題意列三段式得：

起始物質(zhì)的量(mol) 1 3 0

轉(zhuǎn)化物質(zhì)的量(mol)x3x2x

平衡物質(zhì)的量(mol) 1-x3-3x2x

②根據(jù)解題步驟思維模型，解題過程如下：

平衡物質(zhì)的量(mol) 0.4 1.2 1.2

【答案】1.31

三、明思路、細審題，規(guī)避易錯點

縱觀每次重要考試，都有學生因不注重審題而犯這樣或那樣的錯誤，特別是那些會做的題，因為審題錯誤而失分，每每扼腕嘆息。所以在明確解題思路后，一定要仔細審題，規(guī)避易錯點。

【解析】此題考查了用濃度表示的平衡常數(shù)的計算，同學們在解題時容易將物質(zhì)的量當成濃度來進行計算，因此需“細審題”，看到容器的體積為2 L，需將物質(zhì)的量轉(zhuǎn)化為濃度進行計算，再用“三段式”法進行計算，解題步驟如下：

起始濃度(mol·L-1) 1 0.5 0 0

轉(zhuǎn)化濃度(mol·L-1) 0.25 0.25 0.5 0.5

平衡濃度(mol·L-1) 0.75 0.25 0.5 0.5