高中化学平衡高考易错经典试题与总结

一、化学平衡状态的判断一个可逆反应是否达到化学平衡状态，判断依据主要有两个方面：一是用同种物质浓度变化表示的正反应速率和逆反应速率相等，或用不同种物质浓度变化表示的正反应速率和逆反应速率相当（其比值等于化学方程式中相应的化学计量之比）；二是平衡混合物中各组分的浓度保持不变。例1在一定温度下，可逆反应A(g)+3B(g)2C(g)达到平衡的标志是A．C的生成速率与C的分解速率相等B．单位时间生成nmolA，同时生成3nmolBC．A、B、C的浓度不再变化D．A、B、C的分子数比为1:3:2分析A选项中同一物质C的生成速率与分解速率相等（即正、逆反应速率相等）和C选项中A、B、C的浓度不再变化，都是化学平衡的标志。而B选项中的说法符合反应中任何时刻的情况，D选项则是反应中可能的一种特定情况，不一定是平衡状态。所以答案为A、C。由于化学平衡时，平衡混合物中各组分的浓度保持不变，此时有气体参加或生成的反应体系的压强也保持不变。但在容积不变的情况下，对于Δn(g)=0的反应，体系压强始终不随时间变化，只有对于Δn(g)≠0的反应，体系压强不变才能作为达到化学平衡的标志。例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1:2:2D．单位时间消耗0.1molX同时生成0.2molZ分析由于反应的Δn(g)≠0，容器内压强不随时间变化是平衡的标志，另外参照判断可逆反应是否达到平衡的两个主要依据，正确答案为A、B。二、化学平衡常数的初步认识高考对化学平衡常数的要求主要是初步认识其含义及影响因素，并能用化学平衡常数对反应是否处于平衡状态进行定量的判断。例3在一定体积的密闭容器中，进行如下化学反应：CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g)，其化学平衡常数K和温度t的关系如下表：t℃70080083010001200K0.60.91.01.72.6回答下列问题：（1）该反应的化学平衡常数表达式为K=______。（2）该反应为______反应（选填吸热、放热）。（3）（略）。（4）某温度下，平衡浓度符合下式：c(CO2)·c(H2)=c(CO)·c(H2O)，试判断此时的温度为______℃。分析（1）对于化学计量数均为1的可逆反应，其平衡常数是生成物的浓度乘积除以反应物的浓度乘积所得的比；（2）可逆反应的平衡常数一般只随温度的改变而改变，吸热反应的平衡常数随温度升高而增大，放热反应的平衡常数随温度升高而减小；（4）当c(CO2)·c(H2)=c(CO)·c(H2O)时，反应的平衡常数K=1。例4高炉炼铁中发生的基本反应之一如下：FeO(s)+CO(g)Fe(s)+CO2(g)（正反应是吸热反应），其平衡常数可表示为K=c(CO2)/c(CO)，已知1100℃时K=0.263。（1）温度升高，化学平衡移动后达到新的平衡，高炉内CO2和CO的体积比值______；平衡常数K值______（选填“增大”“减小”或“不变”）。（2）1100℃时测得高炉中c(CO2)=0.025mol·L-1、c(CO)=0.1mol·L-1，在这种情况下，该反应是否处于化学平衡状态______（选填“是”或“否”），此时，化学反应速率是v正______v逆（选填“大于”“小于”或“等于”），其原因是______。分析（1）由于正反应是吸热反应，平衡常数将随温度的升高而增大；（2）由于此时c(CO2)/c(CO)=[0.025mol·L-1]/[0.1mol·L-1]=0.25≠K=0.263，所以反应不处于平衡状态，又因为0.250.263，则v正v逆，平衡向右移动。三、化学平衡移动的分析1．根据外界条件的改变判断化学平衡的移动情况影响化学平衡的外界条件主要有浓度、压强和温度，根据这些条件的改变判断化学平衡移动方向的依据是勒夏特列原理（化学平衡移动原理）。例5Fe3+和I-在水溶液中的反应如下：2I-+2Fe3+2Fe2++I2（水溶液）。（1）（略）。当上述反应达到平衡后，加入CCl4萃取I2，且温度不变，上述平衡______移动（选填“向右”“向左”“不”）。（2）（略）。分析用CCl4萃取I2，减少了反应体系中生成物I2的浓度，平衡向右移动。例6在一密闭的容器中，反应aA(g)bB(g)达平衡后，保持温度不变，将容器体积增加一倍，当达到新的平衡时，B的浓度是原来的60%，则A．平衡向正反应方向移动了B．物质A的转化率减少了C．物质B的质量分数增加了D．ab分析保持温度不变，容器体积增大一倍，即为减小压强的过程，平衡向气体体积增大的方向移动。达到新的平衡时，B的浓度不是原来的1/2（50%）而是60%，因此平衡向生成B的方向移动。答案为A、C。例7在某温度下，反应ClF(g)+F2(g)ClF3(g)（正反应为放热反应）在密闭容器中达到平衡。下列说法正确的是A．温度不变，缩小体积，ClF的转化率增大B．温度不变，增大体积，ClF3的产率提高C．升高温度，增大体积，有利于平衡向正反应方向移动D．降低温度，体积不变，F2的转化率降低分析题中反应是一个正反应为放热、体积缩小的可逆反应。（A）温度不变，缩小体积（即增大压强），平衡向正反应方向移动，ClF的转化率增大；（B）温度不变，增大体积（即减小压强），平衡向逆反应方向移动，ClF3的产率降低；（C）升高温度，增大体积（即减小压强），平衡向逆反应方向移动；（D）降低温度，体积不变，平衡向正反应方向移动，F2的转化率增大。所以答案为A。值得注意的是，对于反应前后气体体积不变的反应，压强改变不能使其平衡发生移动；催化剂只能以同等程度改变正、逆反应的速率，而改变反应达到平衡所需要的时间，但不能使化学平衡发生移动。例8压强变化不会使下列化学反应的平衡发生移动的是A．H2(g)+I2(g)2HI(g)B．3H2(g)+N2(g)2NH3(g)C．2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)D．C(s)+CO2(g)2CO(g)分析4个反应中，只有A对应的化学反应前后气体体积不变，所以答案为A。例9二氧化氮在加热条件下能够分解成一氧化氮和氧气。该反应进行到45s时，达到平衡（NO2浓度约为0.0125mol·L-1）。图1中的曲线表示二氧化氮分解反应在前25s内的反应进程。图1（1）（略）；（2）若反应延续至70s，请在图中用实线画出25s至70s的反应进程曲线；（3）若在反应开始时加入催化剂（其他条件都不变），请在图上用虚线画出加催化剂的反应进程曲线；（4）（略）。分析（2）从25s到45s，NO2的浓度从0.016mol·L-1减小到0.0125mol·L-1，45s以后，NO2的浓度不再变化；（3）加入催化剂，反应速率增大，NO2的浓度下降较快，但平衡时混合物的组成不变，即NO2浓度仍为0.0125mol·L-1（答案如图2）。图22．根据化学平衡的移动推断外界条件的变化这类试题往往需要根据勒夏特列原理进行逆向推理。例10反应2X(g)+Y(g)2Z(g)（正反应为放热反应），在不同温度（T1和T2）及压强（p1和p2）下，产物Z的物质的量n（Z）与反应时间t的关系如图3所示。下述判断正确的是A．T1T2，p1p2B．T1T2，p1p2C．T1T2，p1p2D．T1T2，p1p2分析题中反应是一个正反应方向为放热、体积缩小的反应，降低温度或增大压强都能使平衡向正反图3应方向移动，n（Z）增大。由图可知，压强为p2时，从T2到T1（图3中下面两条曲线），n（Z）减小，说明平衡逆向移动，所以从T2到T1应是升温过程，T1T2；温度为T2时，从p1到p2（图3中上面两条曲线），n（Z）减小，所以从p1到p2是减压过程，p1p2。因此答案为C。3．根据平衡移动的意向选择反应条件这类试题往往也需要根据勒夏特列原理进行逆向推理。例11二氧化氮存在下列平衡：2NO2(g)N2O4(g)（正反应为放热反应）。在测定NO2的相对分子质量时，下列条件中较为适宜的是A．温度130℃、压强3.03×105PaB．温度25℃、压强1.01×105PaC．温度130℃、压强5.05×104PaD．温度0℃、压强5.05×104Pa分析要测定NO2的相对分子质量，应尽量使N2O4转化为NO2，即使化学平衡向左移动。根据反应的特点应选择较高温度和较低压强，答案为C。例12反应2A(g)2B(g)+E(g)（正反应为吸热反应）达到平衡时，要使正反应速率降低，A的浓度增大，应采取的措施是A．加压B．减压C．减小E的浓度D．降温分析加压，正反应速率增大；减压，A的浓度减小；减小E的浓度，正反应速率和A的浓度均减小；降温，正反应速率减小，平衡逆向移动，A的浓度增大。答案为D。例13在一个容积固定的反应器中，有一个可左右滑动的密封隔板，两侧分别进行如图4所示的可逆反应。各物质的起始加入量如下：A、B和C均为4.0mol，D为6.5mol，F为2.0mol，设E为xmol。当x在一定范围内变化时，均可以通过调节反应器的温度，使两侧反应都达到平衡，并且隔板恰好处于正中位置。请填写以下空白：（1）若x=4.5，则右侧反应在起始时向______（填“正反应”或“逆反应”）方向进行。欲使起始反应维持向该方向进行，则x的最大取值应小于______。（2）（略）。分析（1）左侧是气体体积不变的反应，按题意共有气体12mol，而右侧当x=4.5时，起始共有气体6.5mol+2.0mol+4.5mol=13mol12mol，因此，要保持隔板位于中间，只能向气体体积减小的方向（即正反应方向）进行，使平衡时的总物质的量也为12mol。若要维持这个方向，应有6.5mol+2.0mol+xmol12mol，即x3.5mol，这是x的最小值。x的最大值可由达到平衡时右侧总物质的量为12mol求得。设平衡时E物质消耗2amol，则有：D+2E2F起始（mol）6.5x2.0平衡（mol）6.5-ax-2a2.0+2a因为（6.5-a）+（x-2a）+（2.0+2a）=12，而且x-2a0，所以x7.0。4．根据平衡的移动推测可逆反应的性质根据平衡的移动推测可逆反应性质的依据也是勒夏特列原理，被推测的性质包括化学方程式中的化学计量数、物质的聚集状态以及反应的热效应。例14、1molX气体跟amolY气体在体积可变的密闭容器中发生如下反应：X(g)+aY(g)bZ(g)，反应达到平衡后，测得X的转化率为50%，而且同温同压下还测得反应前混合气体的密度是反应后混合气体密度的3/4，则a和b的数值可能是A．a=1，b=1B．a=2，b=1C．a=2，b=2D．a=3，b=2分析因为X的转化率为50%，根据化学方程式中的化学计量数，平衡时X、Y、Z的物质的量分别为0.5mol、0.5amol和0.5bmol，由于反应前后混合气体的密度之比为3/4，物质的量之比则为4/3，则有（1+a）/（0.5+0.5a+0.5b）=4/3，整理得1+a=2b。经检验，答案为A、D。例15将等物质的量的A、B、C、D四种物质混合，发生如下反应：aA+bBcC(s)+dD，当反应进行一定时间后，测得A减少了nmol，B减少了n/2mol，C增加了3n/2mol，D增加了nmol，此时达到化学平衡。（1）该化学方程式中各物质的化学计量数为a=______、b=______、c=______、d=______；（2）若只改变压强，反应速率发生变化，但平衡不发生移动，该反应中各物质的聚集状态：A______、B______、D______。（3）若只升高温度，反应一段时间后，测知四种物质的物质的量又达到相等，则该反应为______反应（填“放热”或“吸热”）。分析（1）由化学方程式中化学计量数之比等于反应中各物质的物质的量的变化之比可知，a:b:c:d=n:n/2:3n/2:n=2:1:3:2。（