【金版学案】2014-2015学年高中化学 人教版选修4 第二章 化学反应速率和化学平衡 章末知识整合

专题一　关于“根据化学平衡移动方向进行有关判断”的问题
勒夏特列原理指出，改变影响平衡的一个条件，平衡就向减弱这种改变的方向移动。反之如果知道了化学平衡移动的方向，也可以推测使化学平衡移动的条件。
1．根据化学平衡移动方向，判断物质的聚集状态
如可逆反应：2A(g)＋nB(？)2C(g)达到化学平衡后，若只增大压强，平衡向正反应方向移动，由此可判断B为气体；若增大压强，平衡并不移动，由此可判断B为固体或液体。
2．根据化学平衡移动方向，判断化学方程式中气体反应物和气体生成物化学计量数的相对大小
如可逆反应aA(g)＋bB(g)cC(g)＋dD(g)在反应过程中A的百分含量[w(A)]随压强(p)变化的曲线如图所示。
由图示可知：增大压强，A的百分含量逐渐变小，即平衡向正反应方向移动。又因增大压强，平衡向气体体积缩小的方向移动，故a＋b＞c＋d。
根据化学平衡移动方向还可以判断方程式中某气体物质的化学计量数。如可逆反应：A(g)＋nB(g)3C(g)，在恒温下，反应物B的转化率与压强的关系如图所示。
由图示可知：增大压强，B的转化率不变，即平衡不移动，则1＋n＝3，n＝2。
3．根据化学平衡移动方向，判断化学反应的能量变化
如可逆反应：A(g)＋B(g)2C(g)达到平衡后，升高温度，C的体积分数增大，由此可判断正反应为吸热反应。
4．根据化学平衡移动方向，判断混合气体的平均相对分子质量的变化
混合气体的平均相对分子质量为＝，对于反应物和生成物都是气体的可逆反应，当外界条件改变时，不管平衡怎样移动，混合气体的质量始终不变，故混合气体的平均相对分子质量与混合气体物质的量成反比。若平衡向气体物质的量缩小的方向移动，混合气体的平均相对分子质量将变大，反之，平均相对分子质量将变小。
5．根据化学平衡移动方向，判断反应物的平衡转化率
(1)温度、压强对平衡转化率的影响：在其他条件不变的情况下，改变温度或改变气体反应物的容器体积(改变压强)，若化学平衡向正反应方向移动，则反应物的平衡转化率一定增大；若平衡向逆反应方向移动，则反应物的平衡转化率一定减小。
(2)浓度对平衡转化率的影响：在其他条件不变的情况下，改变浓度，反应物的平衡转化率有可能增大，也有可能减小或不变。
①减小生成物的浓度，反应物的平衡转化率一定增大。
②对于多种物质参加的反应，增加某一反应物的浓度，其他反应物的平衡转化率一定增大，而该反应物本身的平衡转化率一般是减小的。
③对于分解反应(即反应物只有一种)，其平衡转化率要视反应前后物质的化学计量数而定。如对于可逆反应：mA(g)??nB(g)＋pC(g)，增加反应物A的浓度，A的转化率变化情况有如下几种：
a．若m＝n＋p，A的转化率不变
b．若m＞n＋p，A的转化率增大
c．若m＜n＋p，A的转化率减小
根据化学平衡移动还可以进行其他方面的判断，如正逆反应速率、各物质的平衡浓度(或百分含量)、产物的产率、体系的压强等。
　(双选题)可逆反应：3A(g)3B(？)＋C(？)　ΔH＞0，随着温度升高，气体平均相对分子质量有变小的趋势，则下列判断正确的是(　　)
A．B和C可能都是固体
B．B和C一定都是气体
C．若C为固体，则B一定是气体
D．B和C可能都是气体
解析：由于ΔH＞0，温度升高，则平衡正向移动，若B、C均为气体，则＝(m总、n总分别为气体的总质量、总物质的量)m总不变、n总增大，则减小；若B、C均为固体，则气体只有A，气体A的相对分子质量不会发生变化，故A项错；若C为固体，B是气体，平衡正向移动，m总减小、n总不变，＝减小，故C、D项正确。
答案：CD
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1．如图所示是温度和压强对X＋Y2Z反应影响的示意图。图中横坐标表示温度，纵坐标表示平衡混合
气体中Z的体积分数。下列叙述正确的是(　　)
A．上述可逆反应的正反应为放热反应
B．X、Y、Z均为气态
C．X和Y中只有一种为气态、Z为气态
D．上述反应的逆反应的ΔH＞0
解析：根据题意，在压强不变的情况下，例如1 000 kPa时，随着温度的升高，Z的体积分数增大，即随着温度的升高，平衡向正反应方向移动，正反应为吸热反应，ΔH＞0；逆反应为放热反应，ΔH＜0；所以A、D错误。同样，在温度不变的情况下，从1 000 kPa→100 kPa→10 kPa，随着压强的减小，Z的体积分数增大，即随着压强的减小，平衡向正反应方向移动，正反应为气体体积增大的反应，所以C正确。
答案：C
专题二　化学反应速率和化学平衡图象
化学反应速率和化学平衡的有关图象是中学化学中基础图像知识的一个重要方面，它能把抽象的化学反应速率和化学平衡理论形象、直观地表达出来。学生能熟练地解答化学图象问题，是现行考纲的要求。分析解答化学平衡图像问题要注意几点：
1．解题步骤
(1)看图像。一看面：即纵坐标与横坐标的意义：二看线：即线的走向和变化趋势；三看点：即起点、折点、交点、终点；四看辅助线：如等温线、等压线、平衡线等；五看量的变化：如浓度变化、温度变化等。
(2)想规律。联想外界条件的改变对化学反应速率和化学平衡的影响规律。
(3)作判断。将图象中表现的关系与所学规律相对比，作出符合题目要求的判断。
2．解题方法
(1)“定一议二”。
在化学平衡图象中，包括纵坐标、横坐标和曲线所表示的三个量的意义。在讨论过程中常确定横坐标所表示的量后，讨论纵坐标与曲线的关系或确定纵坐标所表示的量后，讨论横坐标与曲线的关系。
(2)“先拐先平，数值大”。
对于同一化学反应在化学平衡图象中，先出现拐点的反应则先达到平衡，先出现拐点的曲线表示的温度较高(如图甲)或表示的压强较大(如图乙)。如：
甲表示：①T2＞T1，②正反应放热。
乙表示：①p1＜p2，②正反应为气体总体积缩小的反应。
　在容积固定的密闭容器中存在如下反应：A(g)＋3B(g)2C(g)　ΔH＜0。某研究小组研究了其他条件不变时，改变某一条件对上述反应的影响，并根据实验数据作出下列关系图：
下列判断一定错误的是(　　)
A．图I研究的是不同催化剂对反应的影响，且乙使用的催化剂效率较高
B．图Ⅱ研究的是压强对反应的影响，且乙的压强较高
C．图Ⅲ研究的是温度对反应的影响，且甲的温度较高
D．图Ⅳ研究的是不同催化剂对反应的影响，且甲使用的催化剂效率较高
解析：图Ⅰ研究的不可能是催化剂对反应的影响，因为使用催化剂，化学平衡不移动，甲、乙的平衡浓度应当相同，故A错，同理可知D正确；若图Ⅱ研究的是压强对反应的影响，且乙的压强较高，因为乙先达到化学平衡状态，并且乙中B的转化率较高(增大压强平衡向正反应方向移动)，故B正确；若图Ⅲ研究的是温度对反应的影响，且甲的温度较高，因为甲先达到化学平衡状态，并且甲中B的转化率较小(升高温度平衡向逆反应方向移动)，故C正确。
答案：A
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2．(2013·安徽卷)一定条件下，通过下列反应可以制备特种陶瓷的原料MgO：
MgSO3(s)＋CO(g)MgO(s)＋CO2(g) ＋SO2(g)　ΔH>0
该反应在恒容的密闭容器中达到平衡后，若仅改变图中横坐标x的值，重新达到平衡后，纵坐标y随x变化趋势合理的是(　　)
选项
x
y
A
温度
容器内混合气体的密度
B
CO的物质的量
CO2与CO的物质的量之比
C
SO2的浓度
平衡常数K
D
MgSO4的质量(忽略体积)
CO的转化率
解析：该反应为正方向体积增加且吸热。升高温度，平衡正向移动，气体的质量增加，密度增大，A正确；增加CO的量，平衡正向移动，但压强增大，转化的量，没有原平衡多，故比值减小，B错误；平衡常数只与温度有关，C错误；因MgSO4为固体，增加其量，对CO的转化率没有滑影响，D错误；故答案为A。
答案：A
专题三　化学平衡解题中的常用思维方法
1．极限思维法
可逆反应可以看成是处于完全反应和完全不反应的中间状态，那么在解题时，可以利用完全反应与完全不反应这两个极端点，求出可逆反应达到某一平衡状态时的取值范围或取值。
　在一定条件下，将1 mol 的CO和水蒸气通入容器中发生下述反应：CO＋H2OCO2＋H2，达到平衡后，测得CO2为0.6 mol，再通入4 mol水蒸气，又达到平衡后，CO2的物质的量是(　　)
A．等于0.6 mol
B．等于1 mol
C．大于0.6 mol小于1 mol
D．大于1 mol
解析：增大反应物浓度，平衡向正反应方向移动，故CO2的物质的量一定大于0.6 mol，但1 mol CO完全转化也只能生成1 mol CO2，所以CO2物质的量小于1 mol，故选C。
答案：C
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3．在一定温度下，将CO和水蒸气分别为1 mol、3 mol，在密闭容器中反应：CO＋H2O(g)CO2＋H2，达到平衡后测得CO2为0.75 mol，再通入6 mol水蒸气，达到新的平衡后，CO2和H2的物质的量之和可能为(　　)
A．1.2 mol　　　B．1.5 mol
C．1.8 mol D．2.5 mol
解析：由题意知，平衡时n(CO2)＝0.75 mol，则n(H2)＝0.75 mol，所以n(H2)＋n(CO2)＝1.5 mol，再通入6 mol水蒸气，平衡向生成CO2和H2方向移动，n(CO2)值增大，n(H2)值也增大，但n(CO2)最大值小于1 mol，n(H2)＝n(CO2)＜1 mol，所以n(H2)＋n(CO2)＜2 mol，故1.5 mol＜n(H2)＋n(CO2)＜2 mol，故选C。
答案：C
2．假设思维法
在解题时，会碰到这样的问题：把一种状态与另一种状态平衡时的情况(如转化率、物质的量浓度及含量等)进行比较。在解这类题时，可以假设一个中间转换过程，便于比较。
　(双选题)一定量混合气体在密闭容器中发生如下反应：xA(g)＋yB(g)zC(g)。该反应达到平衡后，测得A气体的浓度为0.5 mol/L。在恒温下将密闭容器的容积扩大到原来的2倍，再次达到平衡后，测得A的浓度为0.3 mol ·L－1，则下列叙述正确的是(　　)
A．平衡向正反应方向移动
B．x＋y ＞z
C．C的体积分数降低
D．B的转化率提高
解析：假设容积扩大到原来的2倍时，平衡不移动，则此时A的浓度为0.25 mol/L，但平衡时A的浓度为0.3 mol/L，说明平衡向生成A的方向移动，即压强减小，平衡向逆反应方向移动，因而x＋y＞z，C的体积分数降低，B的转化率减小。
答案：BC
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4．某温度下，在一容积可变的容器中，反应2A(g)＋B(g)?? 2C(g)达到平衡时，A、B和C的物质的量分别为4 mol、 2 mol和4 mol。保持温度和压强不变，对平衡混合物中三者的物质的量做如下调整，可使平衡右移的是(　　)
A．均减半　　　　B．均加倍
C．均增加1 mol D．均减少1 mol
解析：这是一个气体体积减小的反应。对于A、B选项来说，在保持温度和压强不变的条件下，对所有物质的改变等倍率，实质上只是简单的增加或减少反应体系的体积，平衡不发生移动。对于C、D选项的判断则可以运用等效平衡原则来判断，均增、减1 mol，可以等效为A、B、C分别增、减1 mol、0.5 mol、1 mol和增、减0.5 mol B两个过程，参照A、B选项可以容易得出分别改变A、B、C 1 mol、0.5 mol、1 mol不会发生平衡的移动，这样问题就变成了增、减B 0.5 mol的问题了，故不难选出正确的答案为C。
答案：C
3．虚拟容器法
解答这类题可以采用虚拟容器法：将被通入的物质先通入一个虚拟的容器，达到相同的平衡后，如果是恒容过程采用并而挤之，如果是恒压过程采用并而不挤。然后分析最终有关物理量的变化。
　在恒温时，一固定容积的容器内发生如下反应2NO2(g)N2O4(g)；达平衡时，再向容器内通入一定量的NO2(g)，重新达到平衡后，与第一次平衡时相比，NO2(g)的体积分数(　　)
A．不变 B．增大
C．减小 D．无法判断
解析：对于反应2NO2(g)N2O4(g)是一种反应物和一种生成物的特殊反应，对于这类反应，定容情况下加入反应物或加入生成物都相当于增压，体系达到平衡后，增压，平衡向着体积减小的方向移动，NO2的体积分数减小。
答案：C
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解析：根据题意，甲、乙两容器可设为如图所示装置：
2SO2＋O22SO3是气体总物质的量减少的反应。甲容器保持体积不变，压强变小；乙容器保持压强不变，体积减小，达到平衡状态时转化为状态丙。假设乙中的活塞不移动，由于甲、乙两个容器的体积、温度相同，达到平衡时甲、乙两容器中存在的平衡是等效平衡，其中SO2的转化率也相等。对于乙和丙两个状态，乙中压强小于丙中压强，因此丙中SO2转化率大于乙中SO2转化率。由此可以判断出丙中SO2的转化率也大于甲中SO2的转化率，所以正确答案为B。
答案：B