化学解题技巧与应试策略系列4.docx

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化学解题技巧与应试策略系列4

化学：

解题技巧与应试策略系列4

策略4　速率与平衡方面试题的解题方法与技巧

金点子：

在化学反应中物质的变化必经过三态，即起始态、变化态和最终态。

对于化学反应速率、化学平衡及其它化学反应方面的计算，如能根据反应方程式，对应地列出三态的变化，哪么便可使分析、解题变得一目了然。

此方面的试题的题型及方法与技巧主要有：

1．化学平衡状态的判断

化学反应是否达到平衡状态，关键是要看正反应速率和逆反应速率是否相等及反应混合物中各组分百分含量是否还随时间发生变化。

2．化学反应速率的计算与分析

要充分利用速率之比等于化学方程式中的计量数之比。

3．化学平衡移动的分析

影响因素主要有：

浓度、压强、温度，其移动可通过勒沙特列原理进行分析。

化学平衡移动的实质是浓度、温度、压强等客观因素对正、逆反应速率变化产生不同的影响，使V正≠V逆，原平衡状态发生移动。

4．等效平衡的分析

主要有等温等容和等温等压两种情况。

5．速率与平衡的图象分析

主要要抓住三点，即起点、拐点和终点。

经典题：

例题1：

体积相同的甲、乙两个容器中，分别都充有等物质的量的SO2和O2，在相同温度下发生反应：

2SO2+O22SO3，并达到平衡。

在这过程中，甲容器保持体积不变，乙容器保持压强不变，若甲容器中SO2的转化率为p%，则乙容器中SO2的转化率  （　）

 A．等于p%  B．大于p%  C．小于p%  D．无法判断

方法：

平衡中的等效转化分析法。

捷径：

设乙容器压强保持1.01×105Pa，因甲容器中体积保持不变，2SO2+O2 2SO3的正反应是个气体体积缩小的反应，达到平衡时，混合气体的总压强小于1.01×105Pa。

又减小压强，平衡向逆反应方向移动，则甲容器中SO2转化率低，乙容器中（定压）SO2的转化率高。

以此得答案为B。

总结：

将两平衡态先相联系，再依据平衡移动原理相互转化，便能快速方便获得结果。

例题2：

在一定温度下，向aL密闭容器中加入1molX气体和2molY气体，发生如下反应：

X（g）+2Y（g）  2Z（g）。

此反应达到平衡的标志是 （　）

A．容器内压强不随时间变化       

B．容器内各物质的浓度不随时间变化

C．容器内X、Y、Z的浓度之比为l:

2:

2

D．单位时间消耗0.1molX的同时生成0.2molZ

方法：

从平衡状态下正逆反应速率相等分析。

捷径：

此反应为一气体分子数减小的反应，故容器内压强不随时间变化，说明巳达平衡。

各物质的浓度不随时间变化而变化，说明正逆反应速率相等，巳达平衡状态。

浓度为一固定比值不能说明巳达平衡。

D项中的所述均为正反应，未提到逆反应，故不能判断。

以此得答案为AB。

总结：

平衡状态的判断，是高考中的重点内容，也是平衡中的重点。

此类试题只要抓住平衡状态下速率相等，各成分的百分含量保持不变，即可求解。

例题3：

在一定体积的密闭容器中放入3L气体R和5L气体Q，在一定条件下发生反应：

2R（g）+5Q（g）= 4X（g）+nY（g）。

反应完全后，容器温度不变，混和气体的压强是原来的87.5%，则化学方程式中的n值是        （　）

 A．2       B．3             C．4            D．5

方法：

根据化学反应直接分析判断，属过量计算。

捷径：

本题所述及的反应不是可逆反应。

3L气体R和5L气体Q反应时，R过量1L，

同时生成4LX气体和nLX气体，根据题意                ，所以n=2。

总结：

本题若看成是可逆反应，似乎也可以得到相同的答案，但它们之间有严格区别的，若看成是可逆反应，n只能等于1，因为Q气体不能全部参加反应，而Q气体完全反应。

该题中n只能等于2。

我们把本题安排在可逆反应这一部分中，目的是希望大家能很好地比较两者之间的差异，不能混为一谈。

例题4：

在一定温度下,把2molSO2和1molO2通入一个一定容积的密闭的容器里,发生如下反应：

2SO2+O2 2SO3

当此反应进行到一定程度时,反应混和物就处于化学平衡状态。

现在该容器中维持温度不变,令a、b、c分别代表初始加入的SO2、O2和SO3的物质的量（mol）。

如果a、b、c取不同的数值,它们必须满足一定的相互关系,才能保证达到平衡时,反应混合物中三种气体的百分含量仍跟上述平衡时的完全相同。

请填写下列空白：

（1）若a=0,b=0,则c=           .

（2）若a=0.5,则b=       和c=           .

（3）a、b、c取值必须满足的一般条件是（请用两个方程式表示,其中一个只含a和c,另一个只含b和c）：

                                        。

方法：

此题属等温等容的等效平衡，因两边的气体分子数不等，故要达到等效，必须满足SO2为2mol和O2为1mol（或通过逆向转换产生）。

捷径：

（1）2molSO3相当于2molSO2和1molO2

（2）0.5molSO2与0.25molO2反应生成0.5molSO3，再加上1.5molSO3，其SO3的量是2mol，同

（1）

（3）若SO2与SO3物质的量之和等于2，相当于原来加入2molSO2。

cmolSO3分解

得   molO2，若  +b=1，两者之和等于初始氧气的量就符合题意。

以此得

（1）c=2；

（2）b=0.25，c=1.5。

（3）a+c=2 ，2b+c=2。

总结：

此题的类型为：

在其他条件不变时，改变平衡体系中有关物质的量，使之平衡状态相同。

其解题思路是：

有关物质的量不论取何值，都把它转化成最初给定的物质的量。

若其值与题干给出的量相同，则符合题意。

我们把这一类问题称作等效平衡，“等效”是指改变加入的物质与原来加入的物质，在数量上“等效”。

例题5：

某化学反应2AB＋D在四种不同条件下进行，B、D起始浓度为0，反应物A的浓度（mol/L）随反应时间（min）的变化情况如下表：

根据上述数据，完成下列填空：

（1）在实验1，反应在10至20分钟时间内平均速率为     mol/（L•min）。

（2）在实验2，A的初始浓度C2＝     mol/L，反应经20分钟就达到平衡，可推测实验2中还隐含的条件是                  。

（3）设实验3的反应速率为V3，实验1的反应速率为V1，则V3    V1（填＞、＝、＜），且C3    1.0mol/L（填＞、＝、＜）

（4）比较实验4和实验1，可推测该反应是       反应（选填吸热、放热）。

理由是                                                     

方法：

图表分析法。

捷径：

（1）实验1中，反应在10min到20min内的平均反应速率为（0.80—0.67）mol•L—1÷10min=0.013mol•L—1•min—1。

（2）实验1与实验2相比，平衡时的组成保持不变，温度保持不变，所以起始时A的浓度与实验1相同，即1.0mol•L—1，由于实验2的反应速率大于实验1，所以实验2中隐含的反应条件是使用了催化剂。

（3）实验3中，平衡时A的浓度大于实验1，所以C3应大于1.0mol/L，在其他条件不变时V3﹥V1 

（4）升高温度（从800℃变成820℃）平衡时，A的浓度下降，表明平衡向正反应方向移动，因此正反应为吸热反应。

总结：

本题是利用不同时间或不同条件下A的浓度变化值考查化学平衡移动原理，题目设计新颖，尤其是第2问更具特色，利用图象、表格考查化学基础知识是上海试题的特色，也代表当前命题方向和趋势。

例题6：

牙齿表面由一层硬的、组成为Ca5（PO4）3OH的物质保护着，它在唾液中存在下列平衡：

Ca5（PO4）3OH（S）       5Ca2++3PO43—+OH—

进食后，细菌和酶作用于食物，产生有机酸，这时牙齿受腐蚀，其原因是       。

已知Ca5（PO4）3F（S）的溶解度比上面的矿化产物更小，质地更坚固。

请用离子方程式表示，当牙膏中配有氟化物添加剂后能防止龋齿的原因                   。

根据以上原理，请你提出一种其他促进矿化的办法：

                          。

方法：

根据题示信息，从平衡移动的角度进行分析。

捷径：

细菌和酶作用于食物，生成的有机酸，能中和OH—，使平衡向脱矿方向移动，所以加速腐蚀牙齿。

当加入Ca2+或PO43—时，因为Ca5（PO4）3F的溶解度比Ca5（PO4）3OH更小，所以当F—存在时，有利于Ca5（PO4）3F的生成，其反应方程式为：

5Ca2+　+　3PO43—+F—==Ca5（PO4）3F↓，又由于它的质地坚固，所以能达到保护牙齿的目的。

若增大Ca2+或PO43—的浓度均有利平衡向矿化方向移动。

总结：

这是一个贴近生活健康知识的试题。

一方面考查化学知识，同时提供了爱护牙齿的方法。

这种结合生产，贴近生活。

问题是命题的方向。

金钥匙：

例题1：

在一个6L的密闭容器中，放入3LX（g）和2LY（g），在一定条件下发生下列反应：

4X（g）+3Y（g）     2Q（g）+nR（g）达到平衡后，容器内温度不变，混合气体的压强比原来增加5%，X的浓度减小1/3，则该反应方程式中的n值是（ ）

A．3           B．4           C．5            D．6  

方法：

本题可根据方程式，通过始态、终态的分析求解，但比较繁杂。

如能从整体思想来调动思路，考察此题的平衡问题，则很容易发现平衡向体积增大的正反应方向移动了，这样便能迅速获解。

捷径：

因达到平衡后，容器内温度不变，X的浓度减小1/3，说明反应向正方向移动，而混合气体的压强比原来增加5%，又说明正方向为气体物质的量增大的方向。

以此方程式中反应物的化学计量数小于生成物的化学计量数，即4+3﹤2+n，得n﹥5。

故此题正确答案为D。

总结：

该题若纠缠于具体问题的求解，不仅繁杂，而且容易出错。

例题2：

将含1molNH3的密闭容器a加热，部分NH3分解并达到平衡，此时NH3的体积百分数为x%，若在该容器中加入2molNH3后密封，加热到相同温度，使反应达到平衡时，设此时NH3的体积百分数为y%，则x和y的正确关系是（  ）

A．x﹥y  　　　B．x﹤y 　　　　　C．x=y    　　　　D．x≥y

方法：

通过设定三倍于原容器的另一假想等效态，然后再将其转化成现状态，分析转化过程中的变化情况即可。

捷径：

假设把3molNH3先加入容积为a的3倍的容器b中，加热到相同温度，达到平衡时，此时与1molNH3加到a容器中属等效态（也即NH3的体积百分数为x%）。

然后再压缩容器，使其变成与a容器等体积，因NH3的分解反应为气体分子数增大的反应，故加压时平衡向逆反应方向移动，达到新的平衡时NH3的体积百分数y%必大于x%，则答案为B。

总结：

此题如从正面直接分析常会得出错误的判断。

但若通过设定另一假想态，进行类比，问题就显得十分明朗。

例题3：

反应2A（g）+3B（g）=2C（g）+2D（g）在四种不同情况下的反应速率如下：

①v（A）=0.3mol•L—1•s—1，②v（B）=0.6mol•L—1•s—1，③v（C）=0.48mol•L—1•s—1，④v（D）=27mol•L—1•min—1。

该反应在四种情况下进行的快慢顺序为                     。

方法：

比较同一化学反应在不同情况下反应速率的快慢，可选用同种物质作基准。

然后利用化学反应速率之比等于化学方程式中各物质的化学计量数之比，求出不同情况下，用基准物质表示的化学反应速率，再进行比较。

捷径：

选用物质A为基准，将其他物质表示的反应速率换算成用A物质表示的速率。

则：

②表示的v（A）=0.6mol•L—1•s—1×2/3=0.4mol•L—1•s—1

③表示的v（A）=0.48mol•L—1•s—1×1=0.48mol•L—1•s—1

④表示的v（A）=27mol•L—1•min—1×1/60min•s—1×1=0.45mol•L—1•s—1

故反应速率的快慢顺序为③﹥④﹥②﹥①。

总结：

千万不要将不同物质的速率数值进行比较。

在判断反应速率大小时，当具备了可比性时才能进行比较。

即“两个统一”：

（1）单位统一，

（2）基准物质统一。

此类型题目也可不转化为同一物质，可直接根据“各物质的速率比等于方程式中化学计量数比”判断快慢。

例题4：

在一定温度下，反应3A（g）+B（g）   2C（g）+2D（g）达到平衡的标志是　　　（ ）

A．单位时间内生成3nmolA，同时生成nmolB

B．单位时间内生成3nmolA，同时生成2nmolD

C．容器内的总压强不随时间的变化而变化

D．容器内气体的平均相对分子质量不随时间的变化而变化

方法：

通过平衡状态的概念，即速率相等进行判断。

捷径：

A项，无论在何时，生成的A和B的物质的量之比始终为3︰1，故无法确定是否达平衡。

B项，生成3nmolA必消耗2nmolD，同时又生成2nmolD，说明D浓度不变，可由此确定已达平衡。

C项，由于反应过程中气体总物质的量不变，故容器内的总压强不随时间变化，不能说明反应是否达到平衡。

D项，A、B、C、D都为气体，反应前后气体的总质量、总物质的量不变，故气体的平均相对分子质量始终不变，不能以此判断反应是否达到平衡。

以此得答案为B。

总结：

对于反应前后气体的物质的量保持不变的反应，应注意其特殊性，切不可认为当气体压强、气体的平均相对分子质量、气体的密度等不随时间的变化而变化时就一定标志着已达到平衡状态。

例题5：

一定温度下，在一等压密闭容器充入1molN2和3molH2，使反应N2+3H2

2NH3达到平衡，测得平衡混合气中N2、H2、NH3的物质的量分别为mmol、nmol、smol，若维持温度压强不变，只改变初始加入的物质的量，而要求m、n、s的值维持不变，则N2、H2、NH3加入的物质的量用x、y、z表示时，应满足条件：

（1）若x=0，y=0，则z=               。

（2）若x=0.75mol，则y=              ，z=                。

（3）x、y、z应满足的一般条件是（x、y用方程式表示）                 。

方法：

此题属等温等压的等效平衡，因两边的气体分子数不等，故要达到等效，必须满足N2与H2的物质的量之比为1：

3（或通过逆向转换产生）。

捷径：

（1）若x=0，y=0，开始时只充入NH3，无论NH3充入多少，均满足N2与H2的物质的量之比为1：

3，故z为任意值。

（2）考虑N2与H2的物质的量之比为1：

3，0.75molN2必须与2.25molH2反应，故y=2.25，z为任意值。

（3）为满足等温等压的等效平衡，x：

y=1：

3，即y=3x。

z为任意值。

总结：

要分清是恒容还是恒压条件下的等效平衡。

例题6：

一定温度下，在恒容的密闭容器中充入2molSO3，发生反应：

2SO3（g）  

  2SO2（g）+O2（g）。

达平衡状态时测得SO2的体积分数为a%。

若在其他条件不变时，再通入2molSO3，待新平衡建立时，测得SO2的体积分数为b%。

则a与b比较          （    ）

A．a﹥b       B．b﹥a        C．a=b       D．无法比较

方法：

通过等效假设求解。

捷径：

初次反应达平衡后，再充入2molSO3，平衡将向正反应方向移动，体系中SO3、SO2、O2的物质的量都增加，因此不易判断前后两次平衡中SO2的体积分数的大小。

可作如下等效假设：

旧平衡                  平衡Ⅲ          平衡Ⅳ                新平衡

比较平衡Ⅲ和平衡Ⅳ，压缩容器使平衡向逆反应方向移动，故a＞b，答案为A。

总结：

当遇到新平衡与旧平衡中某量的关系难以直接比较时，可采用等效转化法解题。

即假设一个与旧平衡等效的平衡Ⅲ，然后再通过压缩或扩大体积来变为与新平衡等效的平衡Ⅳ，最终通过直接比较平衡Ⅲ和平衡Ⅳ中某些量的关系而得出答案。

有的同学认为通入SO3，使平衡右移，SO2的量增多，从而得出b﹥a的错误结论，其原因是他们忽略了容器内气体的总物质的量也增大之故。

例题7：

在一个6L的密闭容器中，放入3Lx气体和2Ly气体，在一定条件下发生下列反应，4x（ｇ）+3y（ｇ）    2Q（ｇ）+nR（ｇ），达到平衡后容器内温度不变，混合气体的压强比原来增加5%，x的浓度减小1/3，求该反应方程式中的n值。

方法：

该题所涉及的数据类型较多，有体积、压强、浓度三种，可先将其转换成同一类型下的变化。

如将其转换成物质的量，则题目可变成：

“在一个密闭容器中，放入3molx气体和2moly气体，在一定条件下发生下列反应，4x（ｇ）+3y（ｇ）    2Q（ｇ）+nR（ｇ），达到平衡后容器内温度不变，混合气体的物质的量比原来增加5%，x的物质的量减小1/3，求该反应方程式中的n值。

”这样便很容易求解。

捷径：

假设将3molx气体和2moly气体放入一密闭容器中，则其三态变化为：

                 4x（气）+3y（气）    2Q（气）+nR（气）

开始物质的量（mol）  3      2            0        0

变化物质的量（mol）  1     3/4          2/4      n/4

平衡物质的量（mol）  2     5/4          2/4      n/4

由题意得

2+5/4+2/4+n/4=（3+2）×（1+5%）

解之得：

n=6

总结：

在密闭容器中的压强变化，与压强不变下的体积变化等效，因该题所给数据为体积，故也可根据压强不变，体积改变来运用三态进行分析。

例题8：

在一密闭的容器中进行反应：

N2+3H2     2NH3，反应开始前向容器中加入5molN2和6molH2，当反应达到平衡时，混合气体总共有10mol，问其中氨气有多少mol？

方法：

根据反应前后物质的量之差求解。

捷径：

设平衡时氨气的物质量为x。

反应前后物质的量差为：

（5mol+6mol）—10mol=1mol

根据题意和化学方程式N2+3H2      2NH3可得：

每生成2mol的NH3，混合气体就减少2mol；现混合气体减少1moL，列比例式为：

2mol：

2mol=x：

1mol，解得x=1mol

该题还可以用同样的方法求解参加反应的N2或H2等。

总结：

此题也可用三态分析法进行计算而获得结果。

例题9：

试用化学平衡原理简要说明浓硝酸跟铜反应生成NO2和稀硝酸跟铜反应生成NO的原因                          。

方法：

寻找一个平衡体系，再对其进行分析比较。

捷径：

根据题意，首先找出一个化学平衡，即3NO2+H2O    2HNO3+NO，然后根据化学平衡原理进行分析。

即增大HNO3的浓度，将使平衡向生成NO2的方向移动，减少HNO3的浓度，将使平衡向生成NO的方向移动。

以此浓硝酸跟铜反应生成NO2，稀硝酸跟铜反应生成NO。

总结：

该题易出现的错解是：

“浓硝酸中硝酸多，铜少，N的化合价降得少，生成NO2，稀硝酸中硝酸少，铜多，N的化合价降得多，生成NO。

”该题出错的原因是未能看清题目“用化学平衡原理”，而另起炉灶用硝酸和铜量的多少来进行分析。

事实上，在浓硝酸中即使加入大量的铜，一开始也生成NO2，同样在稀硝酸中即使加入少量铜片，也不会产生NO2。

聚宝盆：

1．判断某一可逆反应达到化学平衡状态，关键要抓住：

①v正=v逆，即反应混合物中有某种物质，在同一时段内消耗的物质的量等于生成的物质的量；②各物质的浓度或质量分数、体积分数不变。

题给其他条件都可转化到这两点上来考虑。

只要具备这两点之一，便一定是平衡状态；否则，不能确定为平衡状态。

2．对同一可逆反应，在一定条件下，无论反应是从正反应开始还是从逆反应开始，或从正、逆反应两个方向开始，最终都能达到完全相同的平衡状态。

达到相同平衡时，与起始时反应物及生成物的物质的量配比有关。

抓住这一点，有关气体的物质的量无论取何值，都把它转化为最初给定气体的物质的量，若其值与题干给出的量相同，则符合题意。

3．在一定条件下（等温等容或等温等压），对同一可逆反应，只要起始时加入物质的量不同，而达到化学平衡时，同种物质的含量相同，这样的平衡称为等效平衡。

考生可在理解的基础上记住以下规律：

（1）等温等容时，只改变起始时加入物质的物质的量，如果通过可逆反应的化学计量数比，换算成同一半边的物质的物质的量与原平衡相同，则两平衡等效。

（2）等温等容时，对于反应前后气体分子数不变的可逆反应，只要反应物（或生成物）的物质的量比值与原平衡相同，则两平衡等效。

（3）等温等压时，改变起始时加入物质的物质的量，只要按化学计量数换算成同一半边的物质的物质的量之比与原平衡相同，则两平衡等效。

4．化学方程式中各物质的化学计量数之比应等于各物质的物质的量的改变量之比。

常有同学因忽视“改变量”而发生错误。

确定化学方程式的步骤：

（1）确定反应物和生成物。

关注其物质的量、浓度或质量等物理量的变化趋势。

（2）确定化学方程式中各物质的化学计量数。

紧扣化学计量数之比=物质的量的变化量之比=物质的量浓度的变化量之比=反应速率之比。

理解题意是正确解题的前提，有的学生在解题时，没有认真仔细地读题、审题，而是另起炉灶，根据以往的经验析题、解题，从而造成错误。

热身赛：

1．在一个密闭容器中,放入3LX（g）和2LY（g），在一定条件下发生下列反应：

4X（g）+3Y（g）  2Q（g）+nR（g），达到平衡时，容器内压强比原来增加5%，X的浓度减小1/3，但温度不变。

则该反应方程式中的n值为                    （  ）

A．3       B．4        C．5        D．6

2．在CuCl2水溶液中存在下列平衡，

 [Cu（H2O）4]2＋＋4Cl－ [CuCl4]2－＋4H2O

    蓝色                   黄绿色

能使黄绿色CuCl2溶液向蓝色转化的方法是                        （  ）

A．蒸发浓缩                    B．加水稀释

C．加入AgNO3溶液             D．加入NaCl晶体

3．可逆反应mA（固）＋nB（气）PC（气）＋Q，在恒温的条件下，B%与压强的关系如图所示，有关叙述正确的是    （   ）

 A．m

B．n>p

 C．X点时反应的V正>V逆

 D．X点比Y点混和物反应速率慢（指正反应或逆反应的速率）

4．在一个6L的密闭容器中，盛入3LX和2LY，在一定条件下，发生反应：

4X（气）＋3Y（气）==2Q（气）＋3R（气）若开始时加热，当反