第30讲 化学平衡题的题型结构及解题策略

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P 151
)
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
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：
设计一个可以
比较的虚拟状态作为中介
→恢复到现实状况(或题干要求的状态)→得出相应的
判断结果
[例1]Bodensteins 研究了下列反应：
2HI(g) H 2(g)＋I 2(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：
(1)根据上述实验结果，该反应的平衡常数K 的计算式为__0.108×0.108
0.7842
__。

(2)上述反应中，正反应速率为v 正＝k 正x 2(HI)，逆反应速率为v 逆＝k 逆x (H 2)x (I 2)，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 (H 2)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) H 2(g) ＋ I 2(g)
开始/mol x 0 0 转化/mol a a 2 a
2
平衡/mol x －a a 2 a
2
所以x －a
x ＝0.784，得a ＝0.216x ，K ＝a 2×
a
2(x －a )2
＝0.108×0.1080.7842。

(2)达平衡时，v 正＝v 逆，k
正x 2
(HI)＝k 逆x (H 2)x (I 2)，k 逆＝
k 正x 2(HI )
x (H 2)x (I 2)
＝k 正/K 。

v 正＝k 正x 2(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，H 2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SO 2和NO x ，形成酸雨、污染大气，采用NaClO 2
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SO 2和NO 的烟气，反应温度323 K ，NaClO 2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。

①写出NaClO 2溶液脱硝过程中主要反应的离子方程式：__4NO ＋3ClO －2＋4OH －===4NO －
3
＋2H 2O ＋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SO 2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，NaClO 2溶液脱硫、脱硝的反应中SO 2和NO 的平衡分压p e 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 －
2＋2SO 2－3 2SO 2－
4＋Cl －的平衡常数
K 的表达式为 c 2(SO 2－
4)·
c (Cl －
)c 2(SO 2－
3)·c (ClO －2)。

(3)如果采用NaClO 、Ca(ClO)2替代NaClO 2，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CaSO 4沉淀，反应平衡向产物方向移动，SO 2转化率提高__。

解析 (1)①NaClO 2溶液脱硝过程中，NO 转化为NO －
3、NO －
2，主要转化为NO －
3，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 －
2＋4OH －
===4NO －
3＋2H 2O ＋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，SO 2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 2－
4会与Ca 2
＋
结合，生成CaSO 4沉淀，促使脱硫反应正向移动，
提高SO 2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：t 1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K 1＝__3__；
该反应的活化能E a (正)小于E a (逆)，则ΔH __小于__0(填“小于”“等于”或“大于”)。

(2)t 2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K 2＝__7/3__；温度t 2__大于__t 1(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__。