高考試題中的化學平衡題歸類與解題

馬亞樓

化學反應速率和化學平衡，是高考中的熱點，歷來受到高考命題專家和學者的青昧，本文就化學反應速率和化學平衡題的解題方法作一介紹.

一、 平衡標志題

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

①X、Y、Z的物質的量之比為1∶2∶2

②X、Y、Z的濃度不再發(fā)生變化

③容器中的壓強不再發(fā)生變化

④單位時間內生成n mol Z，同時生成2n mol Y

A.①② B.①④ C.②③ D.③④

解析v（正）與v（逆）相等是化學平衡的根本標志，對于反應前后氣體總體積不等的反應，其壓強不再發(fā)生變化，有關物質的量濃度不再發(fā)生變化，但它們的物質的量之比不一定等于其化學計量數(shù)之比.在本題的可逆反應X（g）+2Y（g

）2Z（g）里，在單位時間內當有n mol的Z生成的同時，有n mol Y（或0.5n mol X）生成，說明其正、逆反應速率相等，該反應達到平衡，所以①④說法不正確，此題選C.

答案：C

評注化學平衡的標志是“一等、三不變”即：“一等”是v（正）=v（逆），“三不變”是指反應混合物中各物質的濃度、物質的量、質量分數(shù)不變；反應的轉化率不變；對于反應前后氣體體積發(fā)生改變的化學平衡，氣體壓強及氣體的平均相對分子質量不變.

二、 化學反應速率題

例2（2015年上海高考題）對于合成氨反應，達到平衡后，以下分析正確的是（ ）.

A. 升高溫度，對正反應的反應速率影響更大

B. 增大壓強，對正反應的反應速率影響更大

C. 減小反應物濃度，對逆反應的反應速率影響更大

D. 加入催化劑，對逆反應的反應速率影響更大

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

答案：B

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

A.加催化劑同時升高溫度

B.加催化劑同時增大壓強

C.升高溫度同時充入N2

D.降低溫度同時增大壓強

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

例4（全國高考題）已知反應

A+3B2C+D在某段時間內A的濃度變化表示的化學反應速率為1 mol·L-1·min-1，則此段時間內以c的濃度變化表示的化學反應速率為（ ）.

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

解析利用同一化學反應平衡中，用不同的物質表示化學反應速率之比，等于化學方程式中各物質的計量數(shù)之比，由于題給化學方程式中A與C的化學計量數(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、 化學平衡移動題

例5（重慶市高考題）當反應COCl2（g）CO（g）+Cl2（g），ΔH>0達到平衡時，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轉化率的是（ ）.

A.①②④B.①④⑥

C.②③⑥D.③⑤⑥

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

答案：B

點評本題考查了化學平衡的影響因素的分析判斷，體積改變，平衡移動方向是判斷的關鍵，題目難度中等.

例6（全國卷Ⅱ）已知C（s）+CO2 2CO（g），ΔH>0，該反應達到平衡后，下列條件有利于反應向正反應方向進行的是（ ）.

A.升高溫度和減少壓強

B.降低溫度和減少壓強

C.降低溫度和增大壓強

D.升高溫度和增大壓強

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

四、 化學平衡配比題

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：2A（g）+B（g）3C（g），若反應開始時充入2 mol A和2 mol B，達平衡后A的體積分數(shù)為a%，其他條件不變時，若按下列四種配比作為起始物質，平衡后

A的體積分數(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）

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，對題給氣體總體積不變的反應2A（g）+B（g）3C（g），充入任意物質的量的C，都與充入2 mol A和1 mol B等效，且平衡時A的體積分數(shù)大于a%；而充入He時對所給化學平衡沒有影響，所以B項中A的體積分數(shù)亦大于a%，而C、 D選項相當于在2 mol A和1 mol B達到平衡的基礎上，增大B的濃度使化學平衡右移，A的體積分數(shù)減少，即小于a%，故此題選（AB）

五、化學平衡計算題

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

N2（g）+3H2（g）2NH3（g）

（1） 若反應進行到某時刻t時，nt（N2）=

13 mol，nt（NH3）=6 mol，計算a的值

（2） 反應達到平衡時，混合氣體的體積為

716.8 L（標準狀況下），其中NH3的含量（體積分數(shù)）為25%.計算平衡時NH3的物質的量.

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

（4） 原混合氣體中，a∶b=.

（5） 達到平衡時，N2和H2的轉化率之比，

α（N2）∶α（H2）= .

（6）平衡混合氣體中，n（N2）∶n（H2）∶n（NH3）= .

解析（1）由反應的化學方程式得知，反應掉的N2和生成NH3的物質的量之比為1∶2，設反應掉N2的物質的量為x， 則x∶6=1∶2， 即x=3mol.所以開始加入的N2的物質的量a=13+3=16 mol；

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

（3）可利用差量法計算.假設反應過程中混合氣體總物質的量減少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的量之比為40∶32=5∶4

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

（5）反應過程中各物質的物質的量如下：

N2（g） + 3H2（g）2NH3（g）

開始時/ mol 16 24

轉化/ mol 4 12 8

平衡時/mol 12 12 8

可以算出，N2、H2的轉化率之比為

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、化學平衡的影響因素

例9（重慶高考題）在一個不導熱的密閉反應器中，只發(fā)生兩個反應：

a（g）+b（g）2c（g）；ΔH1<0

x（g）+3y（g）2z（g）；ΔH2>0

進行相關操作且達到平衡后（忽略體積改變所作的功），下列敘述錯誤的是（ ）.

A. 等壓時，通入惰性氣體，c的物質的量不變

B. 等壓時，通入z氣體，反應器中溫度升高

C. 等容時，通入惰性氣體，各反應速率不變

D. 等容時，通入z氣體，y的物質的量濃度增大

解析等壓時，通入惰性氣體，容器體積增大，等效為壓強減小，平衡x（g）+3y（g）2z（g）（ΔH>0）向左移動，正反應為放熱反應，反應體系的溫度降低，由于該反應容器是一個不導熱的容器，所以平衡a（g）+b（g）2c（g）也向右（吸熱方向）移動，c的物質的量增大，故A錯誤；等壓時，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，由于該反應的逆反應是放熱反應，容器內溫度升高，雖然導致第一個反應向逆反應移動，但移動結果不會恢復到原溫度，故平衡時溫度升高，故B正確；等容時，通入惰性氣體，各反應物和生成物的物質的量沒有變化，即各組分的濃度沒有發(fā)生變化，所以各組分的反應速率不發(fā)生變化，故C正確；等容時，通入

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

答案：A

點評本題考查外界條件對化學平衡的影響，難度中等，本題要特別注意題干中的信息“不導熱的密閉反應器”，注意壓強對第一個反應沒有影響，根據(jù)第二反應的移動熱效應，判斷第一個反應的移動.

（收稿日期：2016-02-11）