高考中的化学平衡

1.图象题

（1）看图象：一看坐标（即纵坐标与横坐标代表的含义）；二看曲线（即曲线的走向和斜率）；三看点（即起点、拐点、交点、终点）,四看辅助线（如等温线、等压线、平衡线）,五看量的变化（如浓度变化、温度变化、压强变化）.

（2）想规律：联想外界条件（温度、压强、催化剂、浓度、固体接触面）的改变对化学反应速率和平衡的影响,以及化学反应速率和平衡有关变化特点,如反应物浓度逐渐减小等.

（3）作判断：根据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.

（4）解题原则：①“定一议二”原则：温度（或压强）一定时,压强（或温度）变化对速率、浓度、转化率、相对分子质量、总压强等影响.②“先拐先平,数值大”原则：在化学平衡图象中,如果温度高（或压强大）,反应速率就快,达到平衡所用时间较短,先出现拐点.主要用于解决“含量―时间―温度（压强）图”类问题.

例1甲醇、甲醚等绿色能源可以用CO、H2制备,工业上,利用天然气制备CO、H2气体.①CH4（g）+CO2（g）2CO（g）+2H2（g）[ΔH1等于+247.3kJmol-1]；②CH4（g）+H2O（g）CO（g）+3H2（g）[ΔH2等于+206.1kJmol-1]；③CO（g）+H2O（g）CO2（g）+H2（g）[ΔH3].

根据题目要求,请回答下列问题：

（1）在一密闭容器中进行反应①,测得CH4的物质的量浓度随反应时间的变化如图A表示：

[5][10][12][2.0][1.0][0.5][图A]

反应0～5min内,CO平均速率为；10min时,改变的条件是.

（2）如图B所示,在Ⅰ、Ⅱ两个起始体积相等、恒温密闭容器中,起始充入甲烷的物质的量相等、适量的二氧化碳发生反应②.已知Ⅰ容器中甲烷的转化率如图C表示,请在图C中用虚线表示Ⅱ容器中甲烷的转化图与时间关系图：.

[Ⅱ][Ⅰ][Ⅰ][CH4][时间][转化率][可移动

活塞][图B][图C]

（3）反应③中[ΔH3]等于.800℃时,反应③的平衡常数K等于1,测得该温度下密闭容器中某时刻CO、H2O、CO2、H2的物质的量依次为1.0mol、1.0mol、2mol、0.8mol.此时,反应③的正反应速率（填“大于”“小于”或“等于”）逆反应速率.

解析（1）根据CH4（g）+CO2（g）2CO（g）+2H2（g）,正反应是吸热反应.CO反应的平均速率：[υCO等于][2.0-1.05×2molL-1min-1等于0.4molL-1min-1].10min时,甲烷反应速率增大,平衡向正反应方向移动（甲烷浓度继续减小）,改变条件可能是升温、增大二氧化碳浓度.

（2）反应②气体分子数增大,Ⅰ容器是恒温恒压条件,Ⅱ容器恒温恒容条件.Ⅱ相对于Ⅰ增大压强,平衡向逆反应移动,反应速率加快,即达到平衡时间较Ⅰ短,甲烷转化率较Ⅰ的小,如图所示.

[Ⅰ][CH4][时间][转化率][图C][Ⅱ]

（3）根据盖斯定律,②式-①式得③式：

[ΔH3等于ΔH2-ΔH1等于206.1kJmol-1-247.3kJmol-1][等于-41.2kJmol-1]

[Qc等于2.0×0.81.0×1.0等于1.6>1,]说明此时逆反应速率大于正反应速率.

点拨画图方法：第1步,建立坐标并标明轴的含义；第2步,分析题目中要求画什么量的变化关系；第3步,运用影响化学反应速率和平衡移动的外界因素的变化规律判断某量变化；第4步,根据上述分析作图.

2.数据表题

（1）看清坐标表示的数量级以及单位,如mol或molL-1.

（2）看清楚每格代表多少,易忽视量度.

（3）找平衡点,在平衡状态时,数据不变化.

（4）处理对照实验的数据表时,要联系纵行、横向数据变化.主要抓住温度、浓度、催化剂、固体量、介质、pH等对所测物理量的影响.以参照组数据为基准,联系影响化学反应速率、化学平衡的外界因素的规律看待数据表,挖掘数据表中的内在规律.

例2在一定温度下,将气体X和Y各1.6mol充入10L恒容密闭容器中,发生如下反应：[Xg+Yg2ZgΔH].反应过程中,X的物质的量与时间关系如表所示.

[t/min＼&0＼&2＼&4＼&6＼&8＼&等＼&16＼&18＼&n（X）＼&1.600＼&1.200＼&1.100＼&1.075＼&等＼&等＼&1.000＼&1.000＼&]

请回答下列问题：

（1）达到平衡后,升高温度,[cZcXcY]减小,则正反应[ΔH]0（填“>”“<”或“=”）.

（2）欲提高Y的反应速率,宜采用措施有（填两条即可）.

（3）计算4min～6min时间段,Z的平均反应速率为.列式计算上述可逆反应的平衡常数K：.

（4）若保持其他条件不变,起始时充入X、Y、Z的物质的量均为1.6mol,达到平衡时Z的体积分数（填“增大”“减小”或“不变”,下同）,X的转化率将.

解析（1）根据升高温度时,平衡时[c（Z）c（X）c（Y）]减小,说明平衡向左移动,正反应是放热反应.

（2）提高Y的反应速率从影响化学反应速率的几种因素角度考虑,如增大压强（缩小体积）、升高温度、加入催化剂等.考虑容器体积固定,不宜用增大压强（缩小体积）措施.

（3）计算这段时间Z的平均反应速率：[υZ等于1.1mol-1.075mol10L6min-4min等于1.25×10-3molL-1min-1].该反应是等气体分子数反应,可以用物质的量替代物质的量浓度计算平衡常数K,平衡时X、Y、Z的物质的量分别为1.0mol、1.0mol、1.2mol.[K等于c2ZcXcY等于1.44].（4）等温、等容条件下,对于等气体分子数反应,转化成X、Y时,起始X、Y的投入量成比例,则达到等效平衡,开始投入1.6molX、1.6molY和开始投入1.6molX、1.6molY、1.6molZ互为等效平衡,平衡时Z的体积分数不变.但是,开始投入Z,X、Y的转化率减小.

答案（1）<（2）升高温度、加催化剂（3）[1.25×10-3mol?L-1?min-1]1.44（4）不变减小

3.计算题

（1）熟悉有关计算概念及表达式.有关计算主要包括平均反应速率、平衡常数、转化率、物质浓度及浓度比等,还可以联系密度、相对分子质量、体积等计算.

（2）运用巧解方法.处理化学平衡问题的计算采用“三段法”.即写出可逆反应方程式,分别列出起始量（mol或molL-1）、转化率（mol或molL-1）、平衡量（mol或molL-1）.根据题设信息列式计算.

（3）有效数据和单位要符合题目要求.一般计算结果保留小数点后2位,单位要统一,如molL-1、mol、s、g等.

（4）从近几年高考命题看,用代数式表示成为一种趋向.①用分压代替浓度（如2014年全国I卷）；②用字母替代物质的量或浓度,简化计算,突出思维过程.

例3在10L的恒容容器中进行如下反应：CO（g）+H2O（g）CO2（g）+H2（g）[ΔH<0].850℃时,通入一定量的CO和H2O蒸气,在反应过程中CO和H2O的浓度变化如图所示.

[12345][0.30][0.20][0.18][0.10][0.08][H2O][CO]

请回答下列问题：

（1）0～4min时H2平均反应速率为.

（2）在上述条件下CO平衡转化率为.

（3）计算该可逆反应在该温度下平衡常数K为.

（4）下列情况能表明该可逆反应达到平衡状态的是.

A.混合气体中CO体积分数保持不变

B.断裂氢氧键数目与断裂氢氢键数目比为2∶1

C.混合气体平均相对分子质量不变

D.n（CO）∶n（H2O）∶n（CO2）∶n（H2）等于4∶9∶6∶6

（5）在相同温度下,在相同体积的甲、乙、丙三个容器中按下列物质的量投入起始物质,达到平衡.

[＼&甲＼&乙＼&丙＼&CO（g）＼&1mol＼&2mol＼&0＼&H2O（g）＼&1mol＼&1mol＼&0＼&H2（g）＼&0＼&0＼&1mol＼&CO2（g）＼&0＼&0＼&1mol＼&]

①CO转化率：甲乙（填“>”“<”或“=”）.

②乙中H2O（g）转化率和丙中H2转化率之和1（填“大于”“小于”或“等于”）.

（6）采用适宜措施提高CO转化率：.

解析（1）[υH2等于0.3-0.184等于0.03molL-1min-1]

（2）[αCO等于0.2molL-1-0.08molL-10.2molL-1等于60%]

（3）根据图象知,平衡时各物质的浓度分别为c（H2O）等于0.18molL-1,c（CO）等于0.08molL-1,c（CO2）等于c（H2）等于0.12molL-1.K等于[0.12×0.120.18×0.08]等于1.

（4）平衡体系中,每一种气体物质的浓度不变或气体分数不变时达到平衡状态,A项正确；断裂氢氧键、氢键数目比为2∶1,只能推断生成氢气和消耗氢气的物质的量相等,不能判断其反应速率相等,B项错误；该反应是等气体分子数反应,反应物和产物都是气态,说明相对分子质量始终不变,C项错误.该状态下,Qc等于[6×64×9]等于1等于K,浓度商与平衡常数值相等,达到平衡状态,D项正确.

（5）乙相当于在础上加入了CO,水蒸气的转化率增大,CO转化率降低.甲、丙为等效平衡,达到平衡时甲中H2O转化率与丙中H2转化率之和等于1.又因为乙中H2O转化率大于甲中H2O的转化率,故乙中水的转化率和丙中氢气转化率之和大于1.

（6）该反应的正反应是放热反应,降低温度平衡向右移动,CO转化率提高；及时分离产物,促进平衡向右移动,CO转化率会提高.

答案（1）[0.03molL-1min-1]（2）60%（3）1（4）AD（5）①<②大于（6）降温或分离CO2或H2

4.简答题

大多数考生回答简答题,得分率低,高考通过分析、判断、说明理由等题型提高试卷区分度.如全国Ⅰ卷判断压强大小的理由、采取措施提高反应速率和转化率；全国Ⅱ卷分析改变温度的理由、判断平衡移动的方向；全国大纲卷T28分析对照实验条件及判断依据.

突破技巧：（1）选准原理.区别化学反应速率、平衡移动原理,平衡移动是速率不相等引起.平衡移动存在平衡之后.（2）确认变化因素.分析哪个因素或几个因素影响,多个因素中选择主要因素,主次因素可以相互转化.（3）联系实际.如工业生产,既要考虑速率、产率,又要考虑成本.