高考化学离子平衡知识点，高考化学解题方法，反应平衡篇

高考化学解题方法——反应平衡篇

2021.06.22

本篇在高考题中是最难的题目之一，从高三学生的完成情况来看，这道题是为“211”及以上水平的学生准备的，这是学生之间拉开距离的关键题目。运用基础知识不熟练，平时做练习题没有坚持完成这道题的学生在考试中是没有能力和时间来完成这道题的。

本题通常是以化学工业中实际遇到的问题和使用的图表为载体的，这也就造成了本题的出题方式千变万化。学生需要有扎实的基础知识和良好的分析问题的能力才能将题干中的信息进行整合，然后用学过的基础知识来解答题目。

本篇内容在高考题中变化比较多，可能需要多次修改。

一、基础知识

1.可逆反应，化学平衡状态，达到平衡状态的标志，分压，平衡常数（K, Kp）

2.平衡移动的外界因素：浓度，压强，温度，加入物质

3.平衡移动的表现：v-t图像，转化率，产率

4.转化率 = 转化的量 / 起始量；

产率 = 实际反应产物的产量 / 理论上反应进行到底产物的产量

5.利用热力学判断反应进行的方向：吉布斯自由能，焓，熵

二、做题思路

2.1 常用思路

1.耐心读题。这个题目通常比较长，需要有足够的耐心把题目读完，并从中获取相应的信息。

2.明确反应。从题干中确定涉及的反应，有时整个平衡体系只有一个反应，有时平衡体系是由几个反应共同组成的。

3.分析图像。分析图像的步骤还是：坐标，趋势，点。

4.综合分析。将反应的特点与图像结合起来，

2.2 反应平衡解题思路：

1.利用三量法计算起始、反应、平衡的相关量，最基本的能力。

2.判断反应是否达到平衡状态的标志。（1）动态标志，v正 = v逆；（2）静态标志（变量不变）：各物质的质量，物质的量，浓度，百分含量，压强，颜色，绝热容器中的体系温度，密度，平均相对分子质量。其中比较难理解是体系的平均相对分子质量是否为变量，这要根据具体的反应方程式中物质的状态和系数来判断。其计算方式有两种：a.总质量与总物质的量的比值；b.各组分气体的相对分子质量的加权平均数。

3.判断反应的进行方向或平衡的移动方向。（1）比较Q与K的相对大小；（2）ΔH与T的变化的相关性；（3）勒夏特列原理。

4.对平衡状态本身的考察，一般是依据反应机理，判断某些同位素标记的原子存在的位置。

5.转化率（α）问题。

a. 不同体系中，反应平衡后，改变条件α的变化。（1）恒温恒容体系，两种反应物，加入一种物质，此物质α减小，另一种α增大；（2）恒温恒压体系，两种反应物，加入一种物质，各反应物α的变化要通过计算；（3）恒温恒容体系，等比例的加入反应物（比例与反应物的起始加入量相同），对于缩体反应，α增大；扩体反应，α减小；等体反应，α不变；（4）恒温恒压体系，等比例的加入反应物，α保持不变。

b. 在一个反应中，反应物起始的加入量等于系数的比例，那么各反应物的α相等；反应平衡后，反应物的剩余量也必然等于系数比。

c. 反应物的加入量相同时，在恒温恒压体系的α ≥ 恒温恒容体系α，当反应为等体反应时，α相同。

d. 转化率（α）与物质的量分数（φ）之间负相关。

6.K的计算。（1）采用定义法；（2）方程式加减，对应K乘除；（3）平衡时，正逆反应速率相等，速率常数之比为K。

7.Kp的计算。气体的分压 = 物质的量分数 * 总压。算法有二：（1）计算各气体组分的分压，按照Kp定义计算；（2）在刚性容器中，由气态方程可知分压与物质的量浓度成正比，可以用分压数值替代浓度，得到Kp。

8.平衡图像。图像题一致的特点是，必须首先读懂图像（坐标轴，趋势，点），才能做题。

a. 单一变量图像，通常横坐标是时间，符合“先拐先平，数值大”的基本原则

b. 多变量图像，图像中有多条曲线，符合“定一议二”的解题思路

c. 图像等效于由多个不同条件下的反应容器在同一时间内测定相关物理量，关键在于图像的单调性改变的临界点处刚好是此容器中的反应恰好达到平衡，两侧的曲线分别出去未平衡状态和平衡移动后的平衡状态。

9.多平衡共存时的计算思路。若体系中存在多个平衡，而且各平衡之间存在相同的物质，也就是说一种物质量的变化会引起几个平衡同时发生移动，这就是此类题目的思维难点。基本的思路是从平衡移动中跳出来，我们关注的对象不再是平衡移动，而是从两个方面来处理。

a. 元素守恒。不论平衡如何移动，整个化学变化中，元素的量必定是守恒的，以此为思路来列等式。

b. 各平衡反应之间是按照一定比例进行的，此时我们采用方程式相加的方式来得到总反应方程式（反应方程式能够相加的条件：第1个反应的产物全部被第2个消耗，或者2个反应是按照一定的比例进行的）。

三、高考真题：

(2021山东卷) 20．2-甲氧基-2-甲基丁烷（TAME）常用作汽油原添加剂．在催化剂作用下，可通过甲醇与烯烃的液相反应制得，体系中同时存在如下反应：

回答下列问题：

（1）反应I、II、III以物质的量分数表示的平衡常数Kx与温度T变化关系如图所示．据图判断，A和B中相对稳定的是_______（用系统命名法命名）；ΔH1/ΔH2的数值范围是________（填标号）．A．< -1 B．-1~0 C．0~1 D．> 1

（2）为研究上述反应体系的平衡关系，向某反应容器中加入1.0mol TAME，控制温度为353K，测得TAME的平衡转化率为α．

已知反应Ⅲ的平衡常数Kx,3 = 9.0，则平衡体系中B的物质的量为______mol，反应Ⅰ的平衡常数Kx,1 = ________．

同温同压下，再向该容器中注入惰性溶剂四氢呋喃稀释，反应Ⅰ的化学平衡将________（填“正向移动”“逆向移动”或“不移动”）平衡时，A-与CH3OH物质的量浓度之比c(A-) : c(CH3OH) = ________．

（3）为研究反应体系的动力学行为，向盛有四氢呋喃的另一容器中加入一定量A、B和CH3OH．控制温度为353K，A、B物质的量浓度c随反应时间t的变化如图所示．代表B的变化曲线为_______（填“X”或“Y”）；t = 100s时，反应III的正反应速率v正_______逆反应速率v逆（填“>”“<”或“=”）．

解析：整个体系是由三个平衡共同构成的，很显然，反应III实际上是由反应I和II相减得到的，也就是说只要有反应I和II，反应III必然存在。

（1）①题干中指出平衡常数Kx是用物质的量分数来表示的，与常见的用浓度和分压来表示的K不同。②由图像可知，横坐标是温度的倒数，T越大1/T越小，纵坐标Kx越大lnKx越大，对于这3个反应，T越高Kx越小，所以都是放热反应。

③由于A、B之间存在平衡，所以A、B相对稳定的物质，平衡时的含量更高。图中反应III的lnKx,3约为2.5，即Kx,3 = n(B)/n(A) = e^2.5一定比1大，所以平衡时B比A多，即B比A更稳定。④反应I，II均为放热反应，ΔH1/ΔH2主要是看哪个反应放热多。因为反应放热越多，T对Kx的影响越大，而由图可知反应I的斜率大，所以T的升高对反应I的Kx影响越大，即ΔH1 > ΔH2，ΔH1/ΔH2 > 1。

（2）①由题干可知，条件是加入一定量的某种物质，求平衡时的物质的量和Kx，一定是采用三量法。但是体系中存在3个平衡反应，此时我们注意到Kx,3 = 9，也就是说平衡时n(B)/n(A) = 9，那么生成A和B的反应I和II进行的比例也必然是1:9。由此得到总反应方程式，并采用三量法进行计算。

②加入四氢呋喃相当于气体反应中的扩大容器体积，对缩体反应I来说，平衡逆向移动。③对于总反应方程式10TAME A 9B 10CH3OH来说，整个过程中只是加入了1mol的TAME，条件只加入了惰性溶剂，整个反应无论如何移动，A与CH3OH的相对量一定为1:10。

（3）平衡时B比A浓度大，所以X为B。Q = B/A > 10，Q > K，所以平衡向逆向移动。

（2020山东卷）18.探究CH3OH合成反应化学平衡的影响因素,有利于提高CH3OH的产率。以CO2、H2为原料合成CH3OH涉及的主要反应如下:

Ⅰ.CO2(g) 3H2(g) CH3OH(g) H2O(g)ΔH1=-49.5 kJ·mol-1

Ⅱ.CO(g) 2H2(g) CH3OH(g)ΔH2=-90.4 kJ·mol-1

Ⅲ.CO2(g) H2(g) CO(g) H2O(g)ΔH3

回答下列问题:

(1)ΔH3= kJ·mol-1。

(2)一定条件下，向体积为V L的恒容密闭容器中通入1 mol CO2和3 mol H2发生上述反应,达到平衡时，容器中CH3OH(g)为a mol，CO为b mol，此时H2O(g)的浓度为 mol·L-1(用含a、b、V的代数式表示，下同)，反应Ⅲ的平衡常数为。

(3)不同压强下，按照n(CO2)∶n(H2)=1∶3投料，实验测定CO2的平衡转化率和CH3OH的平衡产率随温度的变化关系如下图所示。

已知:CO2的平衡转化率=×100%

CH3OH的平衡产率=×100%

其中纵坐标表示CO2平衡转化率的是图(填“甲”或“乙”)；压强p1、p2、p3由大到小的顺序为；图乙中T1温度时,三条曲线几乎交于一点的原因是。

(4)为同时提高CO2的平衡转化率和CH3OH的平衡产率，应选择的反应条件为(填标号)。

A.低温、高压 B.高温、低压 C.低温、低压 D.高温、高压

解析：（1）盖斯定律。

（2）各物质在3个平衡中都存在，量的关系只有2种，一是反应成比例进行，加和；二是原子守恒。此题无法得到反应进行的比例，所以采用原子守恒的方法。

（3）①两个图像横坐标都是温度，反应I和II都是放热反应，反应III是吸热反应，随温度上升，反应I和II都向逆向移动，CH3OH产率都是下降的，但CO2的转化率会因为反应III有所提高，所以图乙表示的是CO2的转化率。②采用“定一议二”的方法，同一温度下，压强越大，CH3OH的产率越高。③三条不同压强下的曲线都汇聚为一条，说明了整个体系正在变为一个等体反应，由此可以判断出T1温度下以反应III为主。

（4）由（3）可以判断出低温高压对反应有利。

2021.06.22 初稿

2021.07.14 第一次修改