近两年江苏高考“化学平衡”考题分析及复习建议
2014-07-22王燕
王燕
在高考指挥棒作用下,为了减轻学生高三的复习学习负担,提高应试的效率,必须对近两年的高考题进行分析,通过对高考考题的分析,把握教学的方向,提高高三复习教学的针对性、有效性.本文以这两年高考热点之一:化学平衡及化学平衡常数为例进行分析,望能有助于教学实践.
一、考题大概
纵观2012年和2013年这两年的江苏化学卷,“化学平衡”的考题均涉及到基本理论中的化学平衡问题,主要考查学生“速率”、“平衡常数”的概念及计算,还考查了学生对“平衡移动”等有关内容的掌握程度,要想完成好这道题,需要学生有扎实的基本功,对基本概念的内涵、外延有深刻的理解.
二、考题呈现
例1(2013江苏卷·15)一定条件下存在如下的反应:CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g),其中正向为放热反应.现提供三个完全相同的容积为2 L的恒容绝热密闭容器(与外界没有热量交换) :Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ进行如下操作:在I中充入物质的量均为1 mol的CO和H2O,在Ⅱ中充入物质的量均为1 mol的CO2 和H2,在Ⅲ中充入物质的量均为2 mol的 CO和H2O,700℃条件下开始反应,试分析达到平衡时,下列正确的为( ).
A.容器Ⅰ、Ⅱ中有相同的正反应速率
B.容器Ⅰ、Ⅲ中反应有相同的平衡常数
C.容器Ⅰ比容器Ⅱ中的CO 的物质的量多
D.容器Ⅰ中CO 的转化率加容器Ⅱ中CO2 的转化率小于1
解析本题答案是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,刚开始Ⅰ容器中的正反应速率最大,Ⅱ容器中的正反应速率为零,达到平衡时,Ⅰ容器中的温度要>700℃,Ⅱ容器中的温度要<700℃,因此,相比较而言,Ⅰ容器中的正反应速率要比Ⅱ容器中正反应速率大,A错误.Ⅲ容器可以等效看作为将I容器的体积压缩一半,容器内各物质的浓度增加一倍,如果温度恒定,可以判断平衡不移动,不过在恒容绝热状态下,Ⅲ容器要比Ⅰ容器的温度高,如此有利于平衡向逆反应的方向移动,所以相比较而言Ⅲ容器的平衡常数要小于I容器的平衡常数,B错误.如果温度保持恒定,Ⅰ、Ⅱ两个容器等效,不过两者温度不等,达到平衡时, Ⅰ容器的温度要>700℃,Ⅱ容器的温度要<700℃,这样有利于Ⅰ容器的平衡向逆反应的方向移动,有利于Ⅱ容器的平衡向正反应方向移动,故相比较而言,Ⅰ容器中要比Ⅱ容器中的CO的物质的量的多,同时Ⅰ容器中CO的转化率和Ⅱ容器中CO2的转化率均相应减小,导致两者之和小于1,CD正确.
例2(2012江苏卷·14)有一容积为2.0 L恒容密闭容器,当温度为T时,向其中充入1.0 mol PCl5,经过一段时间后,反应PCl5(g)PCl3(g)+Cl2(g)达到平衡.在反应过程中对相关数据进行了测定,其中部分数据如下表所示:
t/s 0 50 150 250 350
n(PCl3)/mol 0 0.16 0.19 0.20 0.20
下列说法正确的是().
A.其他条件均保持不变,仅升高温度,平衡时c(PCl3)= 0.11 mol·L-1,则反应的ΔH<0
B.前50 s,反应的平均速率v(PCl3)=0.0032 mol·L-1·s-1
C.在相同的温度下,开始时向容器中充入0.20 mol Cl2、0.20 mol PCl3和1. 0 mol PCl5,则反应达到平衡前v(正)>v(逆)
D.在相同的温度下,开始时向容器中充入物质的量均为2.0 mol 的PCl3 和Cl2,则反应达到平衡时,PCl3 的转化率<80%
解析仅升高温度,则平衡时,c(PCl3)=0.11 mol·L-1,则n(PCl3)=0.22 mol,由此可见仅升高温度平衡会朝着正向移动,因为正反应为吸热反应,所以ΔH>0,A错误;前50 s内,反应的平均速率为PCl3浓度变化与时间的比值,并非物质的量的变化与时间的比值,所以B错误;在相同的温度下,在开始时向容器中充入0.20 mol Cl2、0.20 mol PCl3和1.0 mol PCl5,为了搞清楚平衡移动的方向,应先求平衡常数K的值(为0.025),再求出浓度商(Qc)为0.02,因为K>Qc,可以说明平衡向正反应方向移动,C正确.对于D选择支应从等效平衡的角度进行思考,建立与原平衡完全等效的模型,接着再将容器两倍关系压缩成原容器,平衡向逆反应方向移动,则PCl3的转化率应>80%,D错误.
三、复习建议——把握化学平衡移动的含义
“化学平衡”是可逆反应在一定条件下所处的一种特定状态,化学平衡的建立和移动与过程有关,当改变影响平衡的某一个条件(温度、浓度、压强),平衡可能会发生移动,且可以根据勒夏特列原理(平衡移动原理)判断化学平衡移动的方向.
所谓“化学平衡的移动”,就是指外界条件改变,引起了反应速率的变化,使“v(正)≠v(逆)”,平衡“向左或向右移动”.“向右移动”即平衡向“正反应方向移动”,‘向左移动“即平衡向”逆反应方向移动“.如果平衡”向左移动“则有这样的结果:新平衡状态与改变条件后的瞬间状态相比,反应物的物质的量增大,生成物的物质的量减小;同理,平衡向右移动”的结果:新平衡状态与改变条件后的瞬间状态相比,反应物的物质的量减小,生成物的物质的量增大.那么,若“化学平衡不移动”,则有反应物和生成物的物质的量均不变.
在恒温、恒容下的可逆反应的平衡体系中,再加入反应物,使v(正)>v(逆),化学平衡一定向正方向移动.新的平衡状态与原平衡状态的关系可能属于“等效平衡”[当Δn(气)=0的反应],也可能不是[当Δn(气)≠0的反应].“等效平衡”仅仅适用于判断等效体系中反应物的转化率,各组分的浓度等,并不能用于判断“平衡移动方向”.若改变条件使v(正) ≠v (逆),则化学平衡一定移动.也就是说“v(正)>v(逆)时,化学平衡正向移动”;“v(正)
在高考指挥棒作用下,为了减轻学生高三的复习学习负担,提高应试的效率,必须对近两年的高考题进行分析,通过对高考考题的分析,把握教学的方向,提高高三复习教学的针对性、有效性.本文以这两年高考热点之一:化学平衡及化学平衡常数为例进行分析,望能有助于教学实践.
一、考题大概
纵观2012年和2013年这两年的江苏化学卷,“化学平衡”的考题均涉及到基本理论中的化学平衡问题,主要考查学生“速率”、“平衡常数”的概念及计算,还考查了学生对“平衡移动”等有关内容的掌握程度,要想完成好这道题,需要学生有扎实的基本功,对基本概念的内涵、外延有深刻的理解.
二、考题呈现
例1(2013江苏卷·15)一定条件下存在如下的反应:CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g),其中正向为放热反应.现提供三个完全相同的容积为2 L的恒容绝热密闭容器(与外界没有热量交换) :Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ进行如下操作:在I中充入物质的量均为1 mol的CO和H2O,在Ⅱ中充入物质的量均为1 mol的CO2 和H2,在Ⅲ中充入物质的量均为2 mol的 CO和H2O,700℃条件下开始反应,试分析达到平衡时,下列正确的为( ).
A.容器Ⅰ、Ⅱ中有相同的正反应速率
B.容器Ⅰ、Ⅲ中反应有相同的平衡常数
C.容器Ⅰ比容器Ⅱ中的CO 的物质的量多
D.容器Ⅰ中CO 的转化率加容器Ⅱ中CO2 的转化率小于1
解析本题答案是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,刚开始Ⅰ容器中的正反应速率最大,Ⅱ容器中的正反应速率为零,达到平衡时,Ⅰ容器中的温度要>700℃,Ⅱ容器中的温度要<700℃,因此,相比较而言,Ⅰ容器中的正反应速率要比Ⅱ容器中正反应速率大,A错误.Ⅲ容器可以等效看作为将I容器的体积压缩一半,容器内各物质的浓度增加一倍,如果温度恒定,可以判断平衡不移动,不过在恒容绝热状态下,Ⅲ容器要比Ⅰ容器的温度高,如此有利于平衡向逆反应的方向移动,所以相比较而言Ⅲ容器的平衡常数要小于I容器的平衡常数,B错误.如果温度保持恒定,Ⅰ、Ⅱ两个容器等效,不过两者温度不等,达到平衡时, Ⅰ容器的温度要>700℃,Ⅱ容器的温度要<700℃,这样有利于Ⅰ容器的平衡向逆反应的方向移动,有利于Ⅱ容器的平衡向正反应方向移动,故相比较而言,Ⅰ容器中要比Ⅱ容器中的CO的物质的量的多,同时Ⅰ容器中CO的转化率和Ⅱ容器中CO2的转化率均相应减小,导致两者之和小于1,CD正确.
例2(2012江苏卷·14)有一容积为2.0 L恒容密闭容器,当温度为T时,向其中充入1.0 mol PCl5,经过一段时间后,反应PCl5(g)PCl3(g)+Cl2(g)达到平衡.在反应过程中对相关数据进行了测定,其中部分数据如下表所示:
t/s 0 50 150 250 350
n(PCl3)/mol 0 0.16 0.19 0.20 0.20
下列说法正确的是().
A.其他条件均保持不变,仅升高温度,平衡时c(PCl3)= 0.11 mol·L-1,则反应的ΔH<0
B.前50 s,反应的平均速率v(PCl3)=0.0032 mol·L-1·s-1
C.在相同的温度下,开始时向容器中充入0.20 mol Cl2、0.20 mol PCl3和1. 0 mol PCl5,则反应达到平衡前v(正)>v(逆)
D.在相同的温度下,开始时向容器中充入物质的量均为2.0 mol 的PCl3 和Cl2,则反应达到平衡时,PCl3 的转化率<80%
解析仅升高温度,则平衡时,c(PCl3)=0.11 mol·L-1,则n(PCl3)=0.22 mol,由此可见仅升高温度平衡会朝着正向移动,因为正反应为吸热反应,所以ΔH>0,A错误;前50 s内,反应的平均速率为PCl3浓度变化与时间的比值,并非物质的量的变化与时间的比值,所以B错误;在相同的温度下,在开始时向容器中充入0.20 mol Cl2、0.20 mol PCl3和1.0 mol PCl5,为了搞清楚平衡移动的方向,应先求平衡常数K的值(为0.025),再求出浓度商(Qc)为0.02,因为K>Qc,可以说明平衡向正反应方向移动,C正确.对于D选择支应从等效平衡的角度进行思考,建立与原平衡完全等效的模型,接着再将容器两倍关系压缩成原容器,平衡向逆反应方向移动,则PCl3的转化率应>80%,D错误.
三、复习建议——把握化学平衡移动的含义
“化学平衡”是可逆反应在一定条件下所处的一种特定状态,化学平衡的建立和移动与过程有关,当改变影响平衡的某一个条件(温度、浓度、压强),平衡可能会发生移动,且可以根据勒夏特列原理(平衡移动原理)判断化学平衡移动的方向.
所谓“化学平衡的移动”,就是指外界条件改变,引起了反应速率的变化,使“v(正)≠v(逆)”,平衡“向左或向右移动”.“向右移动”即平衡向“正反应方向移动”,‘向左移动“即平衡向”逆反应方向移动“.如果平衡”向左移动“则有这样的结果:新平衡状态与改变条件后的瞬间状态相比,反应物的物质的量增大,生成物的物质的量减小;同理,平衡向右移动”的结果:新平衡状态与改变条件后的瞬间状态相比,反应物的物质的量减小,生成物的物质的量增大.那么,若“化学平衡不移动”,则有反应物和生成物的物质的量均不变.
在恒温、恒容下的可逆反应的平衡体系中,再加入反应物,使v(正)>v(逆),化学平衡一定向正方向移动.新的平衡状态与原平衡状态的关系可能属于“等效平衡”[当Δn(气)=0的反应],也可能不是[当Δn(气)≠0的反应].“等效平衡”仅仅适用于判断等效体系中反应物的转化率,各组分的浓度等,并不能用于判断“平衡移动方向”.若改变条件使v(正) ≠v (逆),则化学平衡一定移动.也就是说“v(正)>v(逆)时,化学平衡正向移动”;“v(正)
在高考指挥棒作用下,为了减轻学生高三的复习学习负担,提高应试的效率,必须对近两年的高考题进行分析,通过对高考考题的分析,把握教学的方向,提高高三复习教学的针对性、有效性.本文以这两年高考热点之一:化学平衡及化学平衡常数为例进行分析,望能有助于教学实践.
一、考题大概
纵观2012年和2013年这两年的江苏化学卷,“化学平衡”的考题均涉及到基本理论中的化学平衡问题,主要考查学生“速率”、“平衡常数”的概念及计算,还考查了学生对“平衡移动”等有关内容的掌握程度,要想完成好这道题,需要学生有扎实的基本功,对基本概念的内涵、外延有深刻的理解.
二、考题呈现
例1(2013江苏卷·15)一定条件下存在如下的反应:CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g),其中正向为放热反应.现提供三个完全相同的容积为2 L的恒容绝热密闭容器(与外界没有热量交换) :Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ进行如下操作:在I中充入物质的量均为1 mol的CO和H2O,在Ⅱ中充入物质的量均为1 mol的CO2 和H2,在Ⅲ中充入物质的量均为2 mol的 CO和H2O,700℃条件下开始反应,试分析达到平衡时,下列正确的为( ).
A.容器Ⅰ、Ⅱ中有相同的正反应速率
B.容器Ⅰ、Ⅲ中反应有相同的平衡常数
C.容器Ⅰ比容器Ⅱ中的CO 的物质的量多
D.容器Ⅰ中CO 的转化率加容器Ⅱ中CO2 的转化率小于1
解析本题答案是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,刚开始Ⅰ容器中的正反应速率最大,Ⅱ容器中的正反应速率为零,达到平衡时,Ⅰ容器中的温度要>700℃,Ⅱ容器中的温度要<700℃,因此,相比较而言,Ⅰ容器中的正反应速率要比Ⅱ容器中正反应速率大,A错误.Ⅲ容器可以等效看作为将I容器的体积压缩一半,容器内各物质的浓度增加一倍,如果温度恒定,可以判断平衡不移动,不过在恒容绝热状态下,Ⅲ容器要比Ⅰ容器的温度高,如此有利于平衡向逆反应的方向移动,所以相比较而言Ⅲ容器的平衡常数要小于I容器的平衡常数,B错误.如果温度保持恒定,Ⅰ、Ⅱ两个容器等效,不过两者温度不等,达到平衡时, Ⅰ容器的温度要>700℃,Ⅱ容器的温度要<700℃,这样有利于Ⅰ容器的平衡向逆反应的方向移动,有利于Ⅱ容器的平衡向正反应方向移动,故相比较而言,Ⅰ容器中要比Ⅱ容器中的CO的物质的量的多,同时Ⅰ容器中CO的转化率和Ⅱ容器中CO2的转化率均相应减小,导致两者之和小于1,CD正确.
例2(2012江苏卷·14)有一容积为2.0 L恒容密闭容器,当温度为T时,向其中充入1.0 mol PCl5,经过一段时间后,反应PCl5(g)PCl3(g)+Cl2(g)达到平衡.在反应过程中对相关数据进行了测定,其中部分数据如下表所示:
t/s 0 50 150 250 350
n(PCl3)/mol 0 0.16 0.19 0.20 0.20
下列说法正确的是().
A.其他条件均保持不变,仅升高温度,平衡时c(PCl3)= 0.11 mol·L-1,则反应的ΔH<0
B.前50 s,反应的平均速率v(PCl3)=0.0032 mol·L-1·s-1
C.在相同的温度下,开始时向容器中充入0.20 mol Cl2、0.20 mol PCl3和1. 0 mol PCl5,则反应达到平衡前v(正)>v(逆)
D.在相同的温度下,开始时向容器中充入物质的量均为2.0 mol 的PCl3 和Cl2,则反应达到平衡时,PCl3 的转化率<80%
解析仅升高温度,则平衡时,c(PCl3)=0.11 mol·L-1,则n(PCl3)=0.22 mol,由此可见仅升高温度平衡会朝着正向移动,因为正反应为吸热反应,所以ΔH>0,A错误;前50 s内,反应的平均速率为PCl3浓度变化与时间的比值,并非物质的量的变化与时间的比值,所以B错误;在相同的温度下,在开始时向容器中充入0.20 mol Cl2、0.20 mol PCl3和1.0 mol PCl5,为了搞清楚平衡移动的方向,应先求平衡常数K的值(为0.025),再求出浓度商(Qc)为0.02,因为K>Qc,可以说明平衡向正反应方向移动,C正确.对于D选择支应从等效平衡的角度进行思考,建立与原平衡完全等效的模型,接着再将容器两倍关系压缩成原容器,平衡向逆反应方向移动,则PCl3的转化率应>80%,D错误.
三、复习建议——把握化学平衡移动的含义
“化学平衡”是可逆反应在一定条件下所处的一种特定状态,化学平衡的建立和移动与过程有关,当改变影响平衡的某一个条件(温度、浓度、压强),平衡可能会发生移动,且可以根据勒夏特列原理(平衡移动原理)判断化学平衡移动的方向.
所谓“化学平衡的移动”,就是指外界条件改变,引起了反应速率的变化,使“v(正)≠v(逆)”,平衡“向左或向右移动”.“向右移动”即平衡向“正反应方向移动”,‘向左移动“即平衡向”逆反应方向移动“.如果平衡”向左移动“则有这样的结果:新平衡状态与改变条件后的瞬间状态相比,反应物的物质的量增大,生成物的物质的量减小;同理,平衡向右移动”的结果:新平衡状态与改变条件后的瞬间状态相比,反应物的物质的量减小,生成物的物质的量增大.那么,若“化学平衡不移动”,则有反应物和生成物的物质的量均不变.
在恒温、恒容下的可逆反应的平衡体系中,再加入反应物,使v(正)>v(逆),化学平衡一定向正方向移动.新的平衡状态与原平衡状态的关系可能属于“等效平衡”[当Δn(气)=0的反应],也可能不是[当Δn(气)≠0的反应].“等效平衡”仅仅适用于判断等效体系中反应物的转化率,各组分的浓度等,并不能用于判断“平衡移动方向”.若改变条件使v(正) ≠v (逆),则化学平衡一定移动.也就是说“v(正)>v(逆)时,化学平衡正向移动”;“v(正)