构建思维导图 建立思维模型 突破单元复习课——以化学反应速率、化学平衡单元复习为例

河北 赵均娜 王民会

化学反应速率与化学平衡的概念、理论及应用对于深入认识其他平衡以及化工生产中适宜条件的选择具有重要作用，因此在历年高考中，这部分内容是考试的热点。笔者以建立思维模型的形式对化学反应速率、化学平衡的知识点和重要题型的解题策略进行归纳总结，并选择了典型例题进行分析，希望对单元复习有一定的指导和帮助。

一、构建思维导图，系统把握化学反应速率、化学平衡知识点

1.化学反应速率

2.化学平衡

二、建立思维模型，突破重要知识点

1.化学平衡状态的判断方法

(1)直接判定：v(正)=v(逆)

同一物质：v(生成)=v(消耗)

不同物质：反应速率之比等于化学方程式中的化学计量数之比

(2)间接判定：平衡时反应混合物中各物质的浓度保持不变

思维模型：反应未达平衡时，看物理量，如浓度、质量、物质的量、压强、体积、密度、平均摩尔质量、物质的量分数等或颜色是否变化，若变化，则说明该物理量或颜色不变时该反应达到化学平衡状态，即可以作为达到化学平衡状态的标志。

审题关键词：恒温恒压、恒温恒容、绝热、有无固体参与、反应前后气体分子数是否改变

下列可判断反应达到平衡的是________(填标号)。

【答案】AC

2.化学平衡移动因果的判断

化学平衡移动因果的判断是高考中的必考点，通常以直接判断、图象分析和文字表述的形式来考查，建立化学平衡移动因果的判断模型和文字表述的模型，有助于减轻思维量，提高解题速度。

(1)化学平衡移动因果的判断模型

因平衡移动方向果定性浓度(比)变化温度变化由体积变化引起的压强变化充入惰性气体等比例充入气体结合反应特点进行判断:ΔH>0还是ΔH<0气体分子数增大的反应还是气体分子数减小的反应恒容容器:平衡不移动恒压容器:向气体分子数增大的方向移动转化率变化百分含量变化平衡常数变化(只与温度有关)v(正)、v(逆)大小关系……按增大压强分析结果定量(再充入气体时求Qc)Qc>K平衡逆向移动Qc=K平衡不移动Qc

A.通入惰性气体 B.提高温度

C.增加环戊烯浓度 D.增加碘浓度

(2)环戊二烯容易发生聚合生成二聚体，该反应为可逆反应。不同温度下，溶液中环戊二烯浓度与反应时间的关系如图所示，下列说法正确的是________(填标号)。

A.T1>T2

B.a点的反应速率小于c点的反应速率

C.a点的正反应速率大于b点的逆反应速率

D.b点时二聚体的浓度为0.45 mol·L-1

【答案】(1)BD

(2)CD

【解析】(1)根据模型，恒容充惰性气体，平衡不移动，环戊烯的平衡转化率不变，故A错误；升高温度，平衡向吸热反应方向移动，环戊烯转化率升高，故B正确；增加环戊烯的浓度平衡正向移动，根据勒夏特列原理，环戊烯转化率降低，故C错误；增加I2的浓度，平衡正向移动，环戊烯转化率升高，故D正确。(2)单位时间内反应物浓度减少越多，化学反应速率越快，温度越高，故T1v(逆a)、v(正b)>v(逆b)，a点反应物浓度大于b点，故v(正a)>v(正b)，因此v(正a)>v(逆b)，故C正确；b点时环戊二烯浓度由1.5 mol/L减小到0.6 mol/L，减少了0.9 mol/L，因此生成二聚体0.45 mol/L，故D正确。

(2)文字表述模型

①反应特点+控制变量+改变条件+平衡移动方向+结论

反应特点必须要说明二个要素是：吸热反应(ΔH>0)还是放热反应(ΔH<0)；气体分子数增大的反应还是气体分子数减小的反应。

②工业生产中反应条件的选择答题方向：工业生产以提高化学反应速率、提高原料利用率或转化率、提高产物产率、成本低、节省能源、不污染环境、设备要求不高(较小压强、不腐蚀设备)等为目的。

【例3】近年来，随着聚酯工业的快速发展，氯气的需求量和氯化氢的产出量也随之迅速增长。因此，将氯化氢转化为氯气的技术成为科学研究的热点。回答下列问题：

可知反应平衡常数K(300℃)________(填“大于”或“小于”)K(400℃)。简要说明理由：______________。

(2)按化学计量比进料可以保持反应物高转化率，同时降低产物分离的能耗。进料浓度比c(HCl)∶c(O2)过低、过高的不利影响分别是________。

【答案】(1)大于 进料浓度比一定时，升高温度，HCl的平衡转化率降低，说明平衡逆向移动，则K减小，所以K(300℃)>K(400℃)

(2)O2和Cl2分离能耗较高、HCl转化率较低

【解析】(1)根据文字表述模型①“反应特点+控制变量+改变条件+平衡移动方向+平衡移动方向+结论”，进料浓度比一定时(控制变量)，升高温度(改变条件)，HCl的平衡转化率降低，说明平衡逆向移动(平衡移动方向)，则K减小，所以K(300℃)>K(400℃)(结论)。(2)根据工业生产中反应条件的选择答题方向可知，当进料浓度比过低时，氧气会有大量剩余，氯气中将混有大量氧气，导致分离产物氯气和氧气的能耗较高；当进料浓度比过高时，HCl不能充分反应，导致HCl转化率较低。

3.化学平衡常数的计算

化学平衡常数及与化学平衡有关的计算属于高频考点，它往往结合化学平衡移动、反应物的转化率等在化学反应原理综合题中考查，体现了变化观念与平衡思想的化学学科核心素养，有较大的区分度，因此有必要构建思维模型，从而使学生能够快速解答，加快解题速度。

平衡常数计算思维模型

已知量平衡常数解题策略或注意事项对于反应mA(g)+nB(g)pC(g)+qD(g),已知平衡浓度或能根据“三段式”求得平衡浓度K=cp(C)·cq(D)cm(A)·cn(B)K为浓度平衡常数固体和纯液体不出现在表达式中;K为平衡时浓度的表达式(若反应为气体分子数不变的反应,可用物质的量或物质的量分数代替浓度进行计算)对于反应mA(g)+nB(g)pC(g)+qD(g),已知平衡时总压强,能根据“三段式”求得气体的物质的量分数Kp=pp(C)·pq(D)pm(A)·p(B)Kp为压强平衡常数p(A)、p(B)、p(C)、p(D)为各气体的平衡分压数解题步骤:1.“三段式”求n或c2.求气体组分的百分含量3.求出各气体的分压p(分)=p(总)×该气体的物质的量分数4.代入计算公式计算由已知方程式的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可与盖斯定律对比记忆1.ΔH正=-ΔH逆2.ΔH2=nΔH13.ΔH3=ΔH1+ΔH2或ΔH3=ΔH1-ΔH2已知正逆反应的速率表达式,求平衡常数K反应mA(g)+nB(g)pC(g)+qD(g)的速率方程为:v正=k正cm(A)·cn(B),v逆=k逆cp(C)·cq(D),k正和k逆在一定温度时为常数,分别称作正、逆反应速率常数。当v正=v逆时,反应达到化学平衡状态,速率表达式中的浓度为平衡时的浓度,代入数据求K

【例4】在一定温度下，将1 mol N2和3 mol H2混合置于体积不变的密闭容器中发生反应，达到平衡状态时，测得气体总物质的量为2.8 mol。

①达平衡时，H2的转化率α1=________。

②已知平衡时，容器压强为8 MPa，则平衡常数Kp=________(用平衡分压代替浓度计算，分压=总压×物质的量分数)。

【答案】60% 0.255

【解析】①设转化的N2的物质的量为x，根据题意列三段式得：

起始物质的量(mol) 1 3 0

转化物质的量(mol)x3x2x

平衡物质的量(mol) 1-x3-3x2x

②根据解题步骤思维模型，解题过程如下：

平衡物质的量(mol) 0.4 1.2 1.2

【答案】1.31

三、明思路、细审题，规避易错点

纵观每次重要考试，都有学生因不注重审题而犯这样或那样的错误，特别是那些会做的题，因为审题错误而失分，每每扼腕叹息。所以在明确解题思路后，一定要仔细审题，规避易错点。

【解析】此题考查了用浓度表示的平衡常数的计算，同学们在解题时容易将物质的量当成浓度来进行计算，因此需“细审题”，看到容器的体积为2 L，需将物质的量转化为浓度进行计算，再用“三段式”法进行计算，解题步骤如下：

起始浓度(mol·L-1) 1 0.5 0 0

转化浓度(mol·L-1) 0.25 0.25 0.5 0.5

平衡浓度(mol·L-1) 0.75 0.25 0.5 0.5