構建思維導圖 建立思維模型 突破單元復習課——以化學反應速率、化學平衡單元復習為例

河北 趙均娜 王民會

化學反應速率與化學平衡的概念、理論及應用對于深入認識其他平衡以及化工生產中適宜條件的選擇具有重要作用，因此在歷年高考中，這部分內容是考試的熱點。筆者以建立思維模型的形式對化學反應速率、化學平衡的知識點和重要題型的解題策略進行歸納總結，并選擇了典型例題進行分析，希望對單元復習有一定的指導和幫助。

一、構建思維導圖，系統把握化學反應速率、化學平衡知識點

1.化學反應速率

2.化學平衡

二、建立思維模型，突破重要知識點

1.化學平衡狀態的判斷方法

(1)直接判定：v(正)=v(逆)

同一物質：v(生成)=v(消耗)

不同物質：反應速率之比等于化學方程式中的化學計量數之比

(2)間接判定：平衡時反應混合物中各物質的濃度保持不變

思維模型：反應未達平衡時，看物理量，如濃度、質量、物質的量、壓強、體積、密度、平均摩爾質量、物質的量分數等或顏色是否變化，若變化，則說明該物理量或顏色不變時該反應達到化學平衡狀態，即可以作為達到化學平衡狀態的標志。

審題關鍵詞：恒溫恒壓、恒溫恒容、絕熱、有無固體參與、反應前后氣體分子數是否改變

下列可判斷反應達到平衡的是________(填標號)。

【答案】AC

2.化學平衡移動因果的判斷

化學平衡移動因果的判斷是高考中的必考點，通常以直接判斷、圖象分析和文字表述的形式來考查，建立化學平衡移動因果的判斷模型和文字表述的模型，有助于減輕思維量，提高解題速度。

(1)化學平衡移動因果的判斷模型

因平衡移動方向果定性濃度(比)變化溫度變化由體積變化引起的壓強變化充入惰性氣體等比例充入氣體結合反應特點進行判斷:ΔH>0還是ΔH<0氣體分子數增大的反應還是氣體分子數減小的反應恒容容器:平衡不移動恒壓容器:向氣體分子數增大的方向移動轉化率變化百分含量變化平衡常數變化(只與溫度有關)v(正)、v(逆)大小關系……按增大壓強分析結果定量(再充入氣體時求Qc)Qc>K平衡逆向移動Qc=K平衡不移動Qc

A.通入惰性氣體 B.提高溫度

C.增加環戊烯濃度 D.增加碘濃度

(2)環戊二烯容易發生聚合生成二聚體，該反應為可逆反應。不同溫度下，溶液中環戊二烯濃度與反應時間的關系如圖所示，下列說法正確的是________(填標號)。

A.T1>T2

B.a點的反應速率小于c點的反應速率

C.a點的正反應速率大于b點的逆反應速率

D.b點時二聚體的濃度為0.45 mol·L-1

【答案】(1)BD

(2)CD

【解析】(1)根據模型，恒容充惰性氣體，平衡不移動，環戊烯的平衡轉化率不變，故A錯誤；升高溫度，平衡向吸熱反應方向移動，環戊烯轉化率升高，故B正確；增加環戊烯的濃度平衡正向移動，根據勒夏特列原理，環戊烯轉化率降低，故C錯誤；增加I2的濃度，平衡正向移動，環戊烯轉化率升高，故D正確。(2)單位時間內反應物濃度減少越多，化學反應速率越快，溫度越高，故T1v(逆a)、v(正b)>v(逆b)，a點反應物濃度大于b點，故v(正a)>v(正b)，因此v(正a)>v(逆b)，故C正確；b點時環戊二烯濃度由1.5 mol/L減小到0.6 mol/L，減少了0.9 mol/L，因此生成二聚體0.45 mol/L，故D正確。

(2)文字表述模型

①反應特點+控制變量+改變條件+平衡移動方向+結論

反應特點必須要說明二個要素是：吸熱反應(ΔH>0)還是放熱反應(ΔH<0)；氣體分子數增大的反應還是氣體分子數減小的反應。

②工業生產中反應條件的選擇答題方向：工業生產以提高化學反應速率、提高原料利用率或轉化率、提高產物產率、成本低、節省能源、不污染環境、設備要求不高(較小壓強、不腐蝕設備)等為目的。

【例3】近年來，隨著聚酯工業的快速發展，氯氣的需求量和氯化氫的產出量也隨之迅速增長。因此，將氯化氫轉化為氯氣的技術成為科學研究的熱點?；卮鹣铝袉栴}：

可知反應平衡常數K(300℃)________(填“大于”或“小于”)K(400℃)。簡要說明理由：______________。

(2)按化學計量比進料可以保持反應物高轉化率，同時降低產物分離的能耗。進料濃度比c(HCl)∶c(O2)過低、過高的不利影響分別是________。

【答案】(1)大于 進料濃度比一定時，升高溫度，HCl的平衡轉化率降低，說明平衡逆向移動，則K減小，所以K(300℃)>K(400℃)

(2)O2和Cl2分離能耗較高、HCl轉化率較低

【解析】(1)根據文字表述模型①“反應特點+控制變量+改變條件+平衡移動方向+平衡移動方向+結論”，進料濃度比一定時(控制變量)，升高溫度(改變條件)，HCl的平衡轉化率降低，說明平衡逆向移動(平衡移動方向)，則K減小，所以K(300℃)>K(400℃)(結論)。(2)根據工業生產中反應條件的選擇答題方向可知，當進料濃度比過低時，氧氣會有大量剩余，氯氣中將混有大量氧氣，導致分離產物氯氣和氧氣的能耗較高；當進料濃度比過高時，HCl不能充分反應，導致HCl轉化率較低。

3.化學平衡常數的計算

化學平衡常數及與化學平衡有關的計算屬于高頻考點，它往往結合化學平衡移動、反應物的轉化率等在化學反應原理綜合題中考查，體現了變化觀念與平衡思想的化學學科核心素養，有較大的區分度，因此有必要構建思維模型，從而使學生能夠快速解答，加快解題速度。

平衡常數計算思維模型

已知量平衡常數解題策略或注意事項對于反應mA(g)+nB(g)pC(g)+qD(g),已知平衡濃度或能根據“三段式”求得平衡濃度K=cp(C)·cq(D)cm(A)·cn(B)K為濃度平衡常數固體和純液體不出現在表達式中;K為平衡時濃度的表達式(若反應為氣體分子數不變的反應,可用物質的量或物質的量分數代替濃度進行計算)對于反應mA(g)+nB(g)pC(g)+qD(g),已知平衡時總壓強,能根據“三段式”求得氣體的物質的量分數Kp=pp(C)·pq(D)pm(A)·p(B)Kp為壓強平衡常數p(A)、p(B)、p(C)、p(D)為各氣體的平衡分壓數解題步驟:1.“三段式”求n或c2.求氣體組分的百分含量3.求出各氣體的分壓p(分)=p(總)×該氣體的物質的量分數4.代入計算公式計算由已知方程式的K值求未知方程式的K值1.K正=1K逆2.K2=Kn13.K3=K1·K2或K3=K1K2可與蓋斯定律對比記憶1.ΔH正=-ΔH逆2.ΔH2=nΔH13.ΔH3=ΔH1+ΔH2或ΔH3=ΔH1-ΔH2已知正逆反應的速率表達式,求平衡常數K反應mA(g)+nB(g)pC(g)+qD(g)的速率方程為:v正=k正cm(A)·cn(B),v逆=k逆cp(C)·cq(D),k正和k逆在一定溫度時為常數,分別稱作正、逆反應速率常數。當v正=v逆時,反應達到化學平衡狀態,速率表達式中的濃度為平衡時的濃度,代入數據求K

【例4】在一定溫度下，將1 mol N2和3 mol H2混合置于體積不變的密閉容器中發生反應，達到平衡狀態時，測得氣體總物質的量為2.8 mol。

①達平衡時，H2的轉化率α1=________。

②已知平衡時，容器壓強為8 MPa，則平衡常數Kp=________(用平衡分壓代替濃度計算，分壓=總壓×物質的量分數)。

【答案】60% 0.255

【解析】①設轉化的N2的物質的量為x，根據題意列三段式得：

起始物質的量(mol) 1 3 0

轉化物質的量(mol)x3x2x

平衡物質的量(mol) 1-x3-3x2x

②根據解題步驟思維模型，解題過程如下：

平衡物質的量(mol) 0.4 1.2 1.2

【答案】1.31

三、明思路、細審題，規避易錯點

縱觀每次重要考試，都有學生因不注重審題而犯這樣或那樣的錯誤，特別是那些會做的題，因為審題錯誤而失分，每每扼腕嘆息。所以在明確解題思路后，一定要仔細審題，規避易錯點。

【解析】此題考查了用濃度表示的平衡常數的計算，同學們在解題時容易將物質的量當成濃度來進行計算，因此需“細審題”，看到容器的體積為2 L，需將物質的量轉化為濃度進行計算，再用“三段式”法進行計算，解題步驟如下：

起始濃度(mol·L-1) 1 0.5 0 0

轉化濃度(mol·L-1) 0.25 0.25 0.5 0.5

平衡濃度(mol·L-1) 0.75 0.25 0.5 0.5