王燕
在高考指揮棒作用下,為了減輕學生高三的復習學習負擔,提高應試的效率,必須對近兩年的高考題進行分析,通過對高考考題的分析,把握教學的方向,提高高三復習教學的針對性、有效性.本文以這兩年高考熱點之一:化學平衡及化學平衡常數為例進行分析,望能有助于教學實踐.
一、考題大概
縱觀2012年和2013年這兩年的江蘇化學卷,“化學平衡”的考題均涉及到基本理論中的化學平衡問題,主要考查學生“速率”、“平衡常數”的概念及計算,還考查了學生對“平衡移動”等有關內容的掌握程度,要想完成好這道題,需要學生有扎實的基本功,對基本概念的內涵、外延有深刻的理解.
二、考題呈現
例1(2013江蘇卷·15)一定條件下存在如下的反應:CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g),其中正向為放熱反應.現提供三個完全相同的容積為2 L的恒容絕熱密閉容器(與外界沒有熱量交換) :Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ進行如下操作:在I中充入物質的量均為1 mol的CO和H2O,在Ⅱ中充入物質的量均為1 mol的CO2 和H2,在Ⅲ中充入物質的量均為2 mol的 CO和H2O,700℃條件下開始反應,試分析達到平衡時,下列正確的為( ).
A.容器Ⅰ、Ⅱ中有相同的正反應速率
B.容器Ⅰ、Ⅲ中反應有相同的平衡常數
C.容器Ⅰ比容器Ⅱ中的CO 的物質的量多
D.容器Ⅰ中CO 的轉化率加容器Ⅱ中CO2 的轉化率小于1
解析本題答案是CD, 在Ⅰ容器中充入了1 mol的CO和H2O,在Ⅱ容器中充入了1mol的CO2和H2,剛開始Ⅰ容器中的正反應速率最大,Ⅱ容器中的正反應速率為零,達到平衡時,Ⅰ容器中的溫度要>700℃,Ⅱ容器中的溫度要<700℃,因此,相比較而言,Ⅰ容器中的正反應速率要比Ⅱ容器中正反應速率大,A錯誤.Ⅲ容器可以等效看作為將I容器的體積壓縮一半,容器內各物質的濃度增加一倍,如果溫度恒定,可以判斷平衡不移動,不過在恒容絕熱狀態下,Ⅲ容器要比Ⅰ容器的溫度高,如此有利于平衡向逆反應的方向移動,所以相比較而言Ⅲ容器的平衡常數要小于I容器的平衡常數,B錯誤.如果溫度保持恒定,Ⅰ、Ⅱ兩個容器等效,不過兩者溫度不等,達到平衡時, Ⅰ容器的溫度要>700℃,Ⅱ容器的溫度要<700℃,這樣有利于Ⅰ容器的平衡向逆反應的方向移動,有利于Ⅱ容器的平衡向正反應方向移動,故相比較而言,Ⅰ容器中要比Ⅱ容器中的CO的物質的量的多,同時Ⅰ容器中CO的轉化率和Ⅱ容器中CO2的轉化率均相應減小,導致兩者之和小于1,CD正確.
例2(2012江蘇卷·14)有一容積為2.0 L恒容密閉容器,當溫度為T時,向其中充入1.0 mol PCl5,經過一段時間后,反應PCl5(g)PCl3(g)+Cl2(g)達到平衡.在反應過程中對相關數據進行了測定,其中部分數據如下表所示:
t/s 0 50 150 250 350
n(PCl3)/mol 0 0.16 0.19 0.20 0.20
下列說法正確的是().
A.其他條件均保持不變,僅升高溫度,平衡時c(PCl3)= 0.11 mol·L-1,則反應的ΔH<0
B.前50 s,反應的平均速率v(PCl3)=0.0032 mol·L-1·s-1
C.在相同的溫度下,開始時向容器中充入0.20 mol Cl2、0.20 mol PCl3和1. 0 mol PCl5,則反應達到平衡前v(正)>v(逆)
D.在相同的溫度下,開始時向容器中充入物質的量均為2.0 mol 的PCl3 和Cl2,則反應達到平衡時,PCl3 的轉化率<80%
解析僅升高溫度,則平衡時,c(PCl3)=0.11 mol·L-1,則n(PCl3)=0.22 mol,由此可見僅升高溫度平衡會朝著正向移動,因為正反應為吸熱反應,所以ΔH>0,A錯誤;前50 s內,反應的平均速率為PCl3濃度變化與時間的比值,并非物質的量的變化與時間的比值,所以B錯誤;在相同的溫度下,在開始時向容器中充入0.20 mol Cl2、0.20 mol PCl3和1.0 mol PCl5,為了搞清楚平衡移動的方向,應先求平衡常數K的值(為0.025),再求出濃度商(Qc)為0.02,因為K>Qc,可以說明平衡向正反應方向移動,C正確.對于D選擇支應從等效平衡的角度進行思考,建立與原平衡完全等效的模型,接著再將容器兩倍關系壓縮成原容器,平衡向逆反應方向移動,則PCl3的轉化率應>80%,D錯誤.
三、復習建議——把握化學平衡移動的含義
“化學平衡”是可逆反應在一定條件下所處的一種特定狀態,化學平衡的建立和移動與過程有關,當改變影響平衡的某一個條件(溫度、濃度、壓強),平衡可能會發生移動,且可以根據勒夏特列原理(平衡移動原理)判斷化學平衡移動的方向.
所謂“化學平衡的移動”,就是指外界條件改變,引起了反應速率的變化,使“v(正)≠v(逆)”,平衡“向左或向右移動”.“向右移動”即平衡向“正反應方向移動”,‘向左移動“即平衡向”逆反應方向移動“.如果平衡”向左移動“則有這樣的結果:新平衡狀態與改變條件后的瞬間狀態相比,反應物的物質的量增大,生成物的物質的量減小;同理,平衡向右移動”的結果:新平衡狀態與改變條件后的瞬間狀態相比,反應物的物質的量減小,生成物的物質的量增大.那么,若“化學平衡不移動”,則有反應物和生成物的物質的量均不變.
在恒溫、恒容下的可逆反應的平衡體系中,再加入反應物,使v(正)>v(逆),化學平衡一定向正方向移動.新的平衡狀態與原平衡狀態的關系可能屬于“等效平衡”[當Δn(氣)=0的反應],也可能不是[當Δn(氣)≠0的反應].“等效平衡”僅僅適用于判斷等效體系中反應物的轉化率,各組分的濃度等,并不能用于判斷“平衡移動方向”.若改變條件使v(正) ≠v (逆),則化學平衡一定移動.也就是說“v(正)>v(逆)時,化學平衡正向移動”;“v(正)
在高考指揮棒作用下,為了減輕學生高三的復習學習負擔,提高應試的效率,必須對近兩年的高考題進行分析,通過對高考考題的分析,把握教學的方向,提高高三復習教學的針對性、有效性.本文以這兩年高考熱點之一:化學平衡及化學平衡常數為例進行分析,望能有助于教學實踐.
一、考題大概
縱觀2012年和2013年這兩年的江蘇化學卷,“化學平衡”的考題均涉及到基本理論中的化學平衡問題,主要考查學生“速率”、“平衡常數”的概念及計算,還考查了學生對“平衡移動”等有關內容的掌握程度,要想完成好這道題,需要學生有扎實的基本功,對基本概念的內涵、外延有深刻的理解.
二、考題呈現
例1(2013江蘇卷·15)一定條件下存在如下的反應:CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g),其中正向為放熱反應.現提供三個完全相同的容積為2 L的恒容絕熱密閉容器(與外界沒有熱量交換) :Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ進行如下操作:在I中充入物質的量均為1 mol的CO和H2O,在Ⅱ中充入物質的量均為1 mol的CO2 和H2,在Ⅲ中充入物質的量均為2 mol的 CO和H2O,700℃條件下開始反應,試分析達到平衡時,下列正確的為( ).
A.容器Ⅰ、Ⅱ中有相同的正反應速率
B.容器Ⅰ、Ⅲ中反應有相同的平衡常數
C.容器Ⅰ比容器Ⅱ中的CO 的物質的量多
D.容器Ⅰ中CO 的轉化率加容器Ⅱ中CO2 的轉化率小于1
解析本題答案是CD, 在Ⅰ容器中充入了1 mol的CO和H2O,在Ⅱ容器中充入了1mol的CO2和H2,剛開始Ⅰ容器中的正反應速率最大,Ⅱ容器中的正反應速率為零,達到平衡時,Ⅰ容器中的溫度要>700℃,Ⅱ容器中的溫度要<700℃,因此,相比較而言,Ⅰ容器中的正反應速率要比Ⅱ容器中正反應速率大,A錯誤.Ⅲ容器可以等效看作為將I容器的體積壓縮一半,容器內各物質的濃度增加一倍,如果溫度恒定,可以判斷平衡不移動,不過在恒容絕熱狀態下,Ⅲ容器要比Ⅰ容器的溫度高,如此有利于平衡向逆反應的方向移動,所以相比較而言Ⅲ容器的平衡常數要小于I容器的平衡常數,B錯誤.如果溫度保持恒定,Ⅰ、Ⅱ兩個容器等效,不過兩者溫度不等,達到平衡時, Ⅰ容器的溫度要>700℃,Ⅱ容器的溫度要<700℃,這樣有利于Ⅰ容器的平衡向逆反應的方向移動,有利于Ⅱ容器的平衡向正反應方向移動,故相比較而言,Ⅰ容器中要比Ⅱ容器中的CO的物質的量的多,同時Ⅰ容器中CO的轉化率和Ⅱ容器中CO2的轉化率均相應減小,導致兩者之和小于1,CD正確.
例2(2012江蘇卷·14)有一容積為2.0 L恒容密閉容器,當溫度為T時,向其中充入1.0 mol PCl5,經過一段時間后,反應PCl5(g)PCl3(g)+Cl2(g)達到平衡.在反應過程中對相關數據進行了測定,其中部分數據如下表所示:
t/s 0 50 150 250 350
n(PCl3)/mol 0 0.16 0.19 0.20 0.20
下列說法正確的是().
A.其他條件均保持不變,僅升高溫度,平衡時c(PCl3)= 0.11 mol·L-1,則反應的ΔH<0
B.前50 s,反應的平均速率v(PCl3)=0.0032 mol·L-1·s-1
C.在相同的溫度下,開始時向容器中充入0.20 mol Cl2、0.20 mol PCl3和1. 0 mol PCl5,則反應達到平衡前v(正)>v(逆)
D.在相同的溫度下,開始時向容器中充入物質的量均為2.0 mol 的PCl3 和Cl2,則反應達到平衡時,PCl3 的轉化率<80%
解析僅升高溫度,則平衡時,c(PCl3)=0.11 mol·L-1,則n(PCl3)=0.22 mol,由此可見僅升高溫度平衡會朝著正向移動,因為正反應為吸熱反應,所以ΔH>0,A錯誤;前50 s內,反應的平均速率為PCl3濃度變化與時間的比值,并非物質的量的變化與時間的比值,所以B錯誤;在相同的溫度下,在開始時向容器中充入0.20 mol Cl2、0.20 mol PCl3和1.0 mol PCl5,為了搞清楚平衡移動的方向,應先求平衡常數K的值(為0.025),再求出濃度商(Qc)為0.02,因為K>Qc,可以說明平衡向正反應方向移動,C正確.對于D選擇支應從等效平衡的角度進行思考,建立與原平衡完全等效的模型,接著再將容器兩倍關系壓縮成原容器,平衡向逆反應方向移動,則PCl3的轉化率應>80%,D錯誤.
三、復習建議——把握化學平衡移動的含義
“化學平衡”是可逆反應在一定條件下所處的一種特定狀態,化學平衡的建立和移動與過程有關,當改變影響平衡的某一個條件(溫度、濃度、壓強),平衡可能會發生移動,且可以根據勒夏特列原理(平衡移動原理)判斷化學平衡移動的方向.
所謂“化學平衡的移動”,就是指外界條件改變,引起了反應速率的變化,使“v(正)≠v(逆)”,平衡“向左或向右移動”.“向右移動”即平衡向“正反應方向移動”,‘向左移動“即平衡向”逆反應方向移動“.如果平衡”向左移動“則有這樣的結果:新平衡狀態與改變條件后的瞬間狀態相比,反應物的物質的量增大,生成物的物質的量減小;同理,平衡向右移動”的結果:新平衡狀態與改變條件后的瞬間狀態相比,反應物的物質的量減小,生成物的物質的量增大.那么,若“化學平衡不移動”,則有反應物和生成物的物質的量均不變.
在恒溫、恒容下的可逆反應的平衡體系中,再加入反應物,使v(正)>v(逆),化學平衡一定向正方向移動.新的平衡狀態與原平衡狀態的關系可能屬于“等效平衡”[當Δn(氣)=0的反應],也可能不是[當Δn(氣)≠0的反應].“等效平衡”僅僅適用于判斷等效體系中反應物的轉化率,各組分的濃度等,并不能用于判斷“平衡移動方向”.若改變條件使v(正) ≠v (逆),則化學平衡一定移動.也就是說“v(正)>v(逆)時,化學平衡正向移動”;“v(正)
在高考指揮棒作用下,為了減輕學生高三的復習學習負擔,提高應試的效率,必須對近兩年的高考題進行分析,通過對高考考題的分析,把握教學的方向,提高高三復習教學的針對性、有效性.本文以這兩年高考熱點之一:化學平衡及化學平衡常數為例進行分析,望能有助于教學實踐.
一、考題大概
縱觀2012年和2013年這兩年的江蘇化學卷,“化學平衡”的考題均涉及到基本理論中的化學平衡問題,主要考查學生“速率”、“平衡常數”的概念及計算,還考查了學生對“平衡移動”等有關內容的掌握程度,要想完成好這道題,需要學生有扎實的基本功,對基本概念的內涵、外延有深刻的理解.
二、考題呈現
例1(2013江蘇卷·15)一定條件下存在如下的反應:CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g),其中正向為放熱反應.現提供三個完全相同的容積為2 L的恒容絕熱密閉容器(與外界沒有熱量交換) :Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ進行如下操作:在I中充入物質的量均為1 mol的CO和H2O,在Ⅱ中充入物質的量均為1 mol的CO2 和H2,在Ⅲ中充入物質的量均為2 mol的 CO和H2O,700℃條件下開始反應,試分析達到平衡時,下列正確的為( ).
A.容器Ⅰ、Ⅱ中有相同的正反應速率
B.容器Ⅰ、Ⅲ中反應有相同的平衡常數
C.容器Ⅰ比容器Ⅱ中的CO 的物質的量多
D.容器Ⅰ中CO 的轉化率加容器Ⅱ中CO2 的轉化率小于1
解析本題答案是CD, 在Ⅰ容器中充入了1 mol的CO和H2O,在Ⅱ容器中充入了1mol的CO2和H2,剛開始Ⅰ容器中的正反應速率最大,Ⅱ容器中的正反應速率為零,達到平衡時,Ⅰ容器中的溫度要>700℃,Ⅱ容器中的溫度要<700℃,因此,相比較而言,Ⅰ容器中的正反應速率要比Ⅱ容器中正反應速率大,A錯誤.Ⅲ容器可以等效看作為將I容器的體積壓縮一半,容器內各物質的濃度增加一倍,如果溫度恒定,可以判斷平衡不移動,不過在恒容絕熱狀態下,Ⅲ容器要比Ⅰ容器的溫度高,如此有利于平衡向逆反應的方向移動,所以相比較而言Ⅲ容器的平衡常數要小于I容器的平衡常數,B錯誤.如果溫度保持恒定,Ⅰ、Ⅱ兩個容器等效,不過兩者溫度不等,達到平衡時, Ⅰ容器的溫度要>700℃,Ⅱ容器的溫度要<700℃,這樣有利于Ⅰ容器的平衡向逆反應的方向移動,有利于Ⅱ容器的平衡向正反應方向移動,故相比較而言,Ⅰ容器中要比Ⅱ容器中的CO的物質的量的多,同時Ⅰ容器中CO的轉化率和Ⅱ容器中CO2的轉化率均相應減小,導致兩者之和小于1,CD正確.
例2(2012江蘇卷·14)有一容積為2.0 L恒容密閉容器,當溫度為T時,向其中充入1.0 mol PCl5,經過一段時間后,反應PCl5(g)PCl3(g)+Cl2(g)達到平衡.在反應過程中對相關數據進行了測定,其中部分數據如下表所示:
t/s 0 50 150 250 350
n(PCl3)/mol 0 0.16 0.19 0.20 0.20
下列說法正確的是().
A.其他條件均保持不變,僅升高溫度,平衡時c(PCl3)= 0.11 mol·L-1,則反應的ΔH<0
B.前50 s,反應的平均速率v(PCl3)=0.0032 mol·L-1·s-1
C.在相同的溫度下,開始時向容器中充入0.20 mol Cl2、0.20 mol PCl3和1. 0 mol PCl5,則反應達到平衡前v(正)>v(逆)
D.在相同的溫度下,開始時向容器中充入物質的量均為2.0 mol 的PCl3 和Cl2,則反應達到平衡時,PCl3 的轉化率<80%
解析僅升高溫度,則平衡時,c(PCl3)=0.11 mol·L-1,則n(PCl3)=0.22 mol,由此可見僅升高溫度平衡會朝著正向移動,因為正反應為吸熱反應,所以ΔH>0,A錯誤;前50 s內,反應的平均速率為PCl3濃度變化與時間的比值,并非物質的量的變化與時間的比值,所以B錯誤;在相同的溫度下,在開始時向容器中充入0.20 mol Cl2、0.20 mol PCl3和1.0 mol PCl5,為了搞清楚平衡移動的方向,應先求平衡常數K的值(為0.025),再求出濃度商(Qc)為0.02,因為K>Qc,可以說明平衡向正反應方向移動,C正確.對于D選擇支應從等效平衡的角度進行思考,建立與原平衡完全等效的模型,接著再將容器兩倍關系壓縮成原容器,平衡向逆反應方向移動,則PCl3的轉化率應>80%,D錯誤.
三、復習建議——把握化學平衡移動的含義
“化學平衡”是可逆反應在一定條件下所處的一種特定狀態,化學平衡的建立和移動與過程有關,當改變影響平衡的某一個條件(溫度、濃度、壓強),平衡可能會發生移動,且可以根據勒夏特列原理(平衡移動原理)判斷化學平衡移動的方向.
所謂“化學平衡的移動”,就是指外界條件改變,引起了反應速率的變化,使“v(正)≠v(逆)”,平衡“向左或向右移動”.“向右移動”即平衡向“正反應方向移動”,‘向左移動“即平衡向”逆反應方向移動“.如果平衡”向左移動“則有這樣的結果:新平衡狀態與改變條件后的瞬間狀態相比,反應物的物質的量增大,生成物的物質的量減小;同理,平衡向右移動”的結果:新平衡狀態與改變條件后的瞬間狀態相比,反應物的物質的量減小,生成物的物質的量增大.那么,若“化學平衡不移動”,則有反應物和生成物的物質的量均不變.
在恒溫、恒容下的可逆反應的平衡體系中,再加入反應物,使v(正)>v(逆),化學平衡一定向正方向移動.新的平衡狀態與原平衡狀態的關系可能屬于“等效平衡”[當Δn(氣)=0的反應],也可能不是[當Δn(氣)≠0的反應].“等效平衡”僅僅適用于判斷等效體系中反應物的轉化率,各組分的濃度等,并不能用于判斷“平衡移動方向”.若改變條件使v(正) ≠v (逆),則化學平衡一定移動.也就是說“v(正)>v(逆)時,化學平衡正向移動”;“v(正)