2019届一轮复习全国通用版第30讲化学平衡题的题型结构及解题策略学案

2019届一轮复习全国通用版第30讲化学平衡题的题型结构及解题策略学案

第30讲　高考必考题突破讲座 ‎——化学平衡题的题型结构及解题策略 ‎(见学用讲义P151)‎ 题型特点 考情分析 命题趋势 化学平衡是化学反应原理的重要组成部分，也是高考重点考查的主干知识。近年高考试题中的化学平衡题呈现出了如下三个特点：(1)体现化学学科思想；(2)注重对图像、图表和数据的分析和判断；(3)注重平衡移动理论在日常生活、科学研究领域等方面的迁移应用。‎ ‎2016，全国卷甲，28T ‎2016，全国卷丙，13T ‎2016，北京卷，13T 化学平衡中包含很广阔的创新空间。预计2019年高考化学平衡会在情境、取材上创新，化学平衡中实验分析、设计、化工生产中选择适宜温度、酸碱性环境等将是热点考查内容。‎ 分值：6～10分 ‎1．化学平衡状态的判断 判断化学平衡状态的方法——“正逆相等，变量不变”‎ ‎2.化学平衡图像分析 ‎3．化学平衡移动原理在化工生产中的应用 化工生产适宜条件 原则 从化学反应速率分析 既不能过快，又不能太慢 从化学平衡移动分析 既要注意外界条件对速率和平衡影响的一致性，又要注意二者影响的矛盾性 从原料的利用率分析 增加易得廉价原料，提高难得高价原料的利用率，从而降低生产成本 从实际生产能力分析 如设备承受高温、高压能力等 从催化剂的使用活性分析 注意催化剂的活性对温度的限制 ‎1．极值思想 该方法常用来判断混合物的组成，平衡混合物中各组分含量的范围等。解题的关键是将问题合理假设成某种“极值状态”，从而进行极端分析。一般来说，对于混合物成分的确定，常把混合物看成某单一组分进行讨论；对于化学平衡来说，常假设可逆反应向某一反应方向进行到底，再进行讨论。‎ ‎2．虚拟思想 所谓虚拟思想，就是在分析或解决问题时，根据需要和可能，虚拟出能方便解题的对象，并以此为中介，实现由条件向结论转化的思维方法。即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，可以假设一个中间转化过程，便于比较。该方法的思维模型为：‎ →→ ‎[例1]Bodensteins研究了下列反应：‎ ‎2HI(g)H2(g)＋I2(g)‎ 在716 K时，气体混合物中碘化氢的物质的量分数x(HI)与反应时间t的关系如下表：‎ t/min ‎0‎ ‎20‎ ‎40‎ ‎60‎ ‎80‎ ‎120‎ x(HI)‎ ‎1‎ ‎0.91‎ ‎0.85‎ ‎0.815‎ ‎0.795‎ ‎0.784‎ x(HI)‎ ‎0‎ ‎0.60‎ ‎0.73‎ ‎0.773‎ ‎0.780‎ ‎0.784‎ ‎(1)根据上述实验结果，该反应的平衡常数K的计算式为____。‎ ‎(2)上述反应中，正反应速率为v正＝k正x2(HI)，逆反应速率为v逆＝k逆x(H2)x(I2)，其中k正、k逆为速率常数，则k逆为__k正/K__(以K和k正表示)。若k正＝0.002 7 min－1，在t＝40 min时，v正＝__1.95×10－3__min－1。‎ ‎(3)由上述实验数据计算得到v正～x(HI)和v逆～x(H2)的关系可用下图表示。当升高到某一温度时，反应重新达到平衡，相应的点分别为__A、E__(填字母)。‎ 解析 (1)设开始加入的HI为x mol，达平衡时转化的HI为a mol，则有：‎ ‎2HI(g)　　H2(g)　＋　I2(g)‎ 开始/mol　　　 x　　　　 0　　　　 0‎ 转化/mol　　　　 a　　　　 　　　　 平衡/mol　　　　 x－a　　　　 　　　　 所以＝0.784，得a＝0.216x，K＝＝。(2)达平衡时，v正＝v逆，k正x2(HI)＝k逆x(H2)x(I2)，k逆＝＝k正/K。v正＝k正x2(HI)，在40 min时，x(HI)＝0.85，所以v正＝0.002 7 min－1×0.85×0.85≈1.95×10－3 min－1。(3)升高温度，正逆反应速率都增大，但平衡正向移动，HI的物质的量分数减小，H2的物质的量分数增大，分析题图，反应重新达到平衡时，相应的点分别是A、E。‎ ‎1．(2016·全国卷丙)煤燃烧排放的烟气含有SO2和NOx，形成酸雨、污染大气，采用NaClO2溶液作为吸收剂可同时对烟气进行脱硫、脱硝。回答下列问题：‎ ‎(1)在鼓泡反应器中通入含有SO2和NO的烟气，反应温度323 K，NaClO2溶液浓度为5×10－3mol·L－1。反应一段时间后溶液中离子浓度的分析结果如下表。‎ 离子 SO SO NO NO Cl－‎ c/(mol·L－1)‎ ‎8.35×10－4‎ ‎6.87×10－6‎ ‎1.5×10－4‎ ‎1.2×10－5‎ ‎3.4×10－3‎ ‎①写出NaClO2溶液脱硝过程中主要反应的离子方程式：__4NO＋3ClO＋4OH－===4NO＋2H2O＋3Cl－__。增加压强，NO的转化率__提高__(填“提高”“不变”或“降低”)。‎ ‎②随着吸收反应的进行，吸收剂溶液的pH逐渐__减小__(填“增大”“不变”或“减小”)。‎ ‎③由实验结果可知，脱硫反应速率__大于__脱硝反应速率(填“大于”或“小于”)。‎ 原因是除了SO2和NO在烟气中的初始浓度不同，还可能是__NO的溶解度较低或脱硝反应活化能较高__。‎ ‎(2)在不同温度下，NaClO2溶液脱硫、脱硝的反应中SO2和NO的平衡分压pe如图所示。‎ ‎①由图分析可知，反应温度升高，脱硫、脱硝反应的平衡常数均__减小__(填“增大”“不变”或“减小”)。‎ ‎②反应ClO＋2SO2SO＋Cl－的平衡常数K的表达式为　　。‎ ‎(3)如果采用NaClO、Ca(ClO)2替代NaClO2，也能得到较好的烟气脱硫效果。从化学平衡原理分析，Ca(ClO)2相比NaClO具有的优点是__形成CaSO4沉淀，反应平衡向产物方向移动，SO2转化率提高__。‎ 解析 (1)①NaClO2溶液脱硝过程中，NO转化为NO、NO，主要转化为NO，书写离子方程式时运用得失电子守恒、电荷守恒和原子守恒，得到4NO＋3ClO＋4OH－===4NO＋2H2O＋3Cl－。上述反应是气体分子数减小的反应，增加压强有利于反应正向进行，使NO的转化率提高。②根据上述反应可知，随着吸收反应的进行，溶液中c(H＋)逐渐增大，pH逐渐减小。③由实验结果看出，溶液中含硫离子的浓度大于含氮离子的浓度，所以脱硫反应速率大于脱硝反应速率。这可能是因为NO的溶解度较低、脱硝反应活化能较高等。(2)①纵坐标是平衡分压的负对数，反应温度升高，SO2和NO的平衡分压的负对数减小，即平衡分压增大，说明平衡逆向移动，所以平衡常数减小。②根据平衡常数表达式的规则书写即可。(3)如果使用Ca(ClO)2，则生成的SO会与Ca2＋结合，生成CaSO4沉淀，促使脱硫反应正向移动，提高SO2的转化率。‎ ‎2．(2016·海南卷)顺－1,2－二甲基环丙烷和反－1,2－二甲基环丙烷可发生如图1转化：‎ 该反应的速率方程可表示为：v正＝k正·c顺和v逆＝k逆·c反，k正和k逆在一定温度时为常数，分别称为正、逆反应速率常数。回答下列问题：‎ ‎(1)已知：t1温度下，k正＝0.006 s－1，k逆＝0.002 s－1，该温度下反应的平衡常数值K1＝__3__；该反应的活化能Ea(正)小于Ea(逆)，则ΔH__小于__0(填“小于”“等于”或“大于”)。‎ ‎(2)t2温度下，图2中能表示顺式异构体的质量分数随时间变化的曲线是__B__(填曲线编号)，平衡常数值K2＝__7/3__；温度t2__大于__t1(填“小于”“等于”或“大于”)，判断理由是__放热反应升高温度时，平衡向逆反应方向移动__。‎