人教版高中化学“化学反应速率和化学平衡”复习资料：学生常见的思维障碍点分析及复习建议.doc

人教版高中化学“化学反应速率和化学平衡”复习资料
学生常见的思维障碍点分析及复习建议
查阅中国知网文献资料，发现对“化学反应速率和化学平衡”复习的研究主要集中在以下2个方面：
一、对化学反应速率和化学平衡考点进行全面分析：通过分析考纲、历年高考试题，归纳总结核心考点，并逐一进行典型例题分析。
二、对化学反应速率和化学平衡的难点进行探讨，对学生的易错点在知识层面上进行剖析。
现有资料中鲜见在对学生的思维障碍点进行分析的基础上，给出可行性强的复习建议。本资料中对学生常见的思维障碍点更侧重于从学生的层面进行分析，并针对学生的根源错误，力求为学生铺设阶梯，给出具体对应帮助解决思维障碍的题目，以求突破。

一、平衡状态标志的判断说法很多，学生判断起来感觉困难，究其因，一是没有把这些说法归结为正逆反应速率相等或某物质浓度不再改变的本质，二是没有充分理解c、V、p、密度、质量分数、体积分数、平均摩尔质量等的含义及其变与不变的本质原因。
例1：在一定温度下2SO2(g)+O2 (g) 2SO3(g)，在10L容器中加入5mol SO2 和3mol O2，当反应达到平衡时，有3mol SO2 发生了反应，则平衡时SO3的物质的量为 ，体积分数为 。气体压强变为原来的 ，气体密度与原来相比 （填“变大” 、“变小”或“不变”）。 答案：3mol；46.15％；81.25％；不变。
例2：将一定量的SO2 和含有0.7mol O2的空气（忽略CO2）放入一定体积的密闭容器中，550℃时，在催化剂作用下发生反应：2SO2(g)+O2 (g) 2SO3(g) ΔH ＜ 0。
（1）请回答：到达平衡之前， 随着反应向右进行， 下列物理量是否发生变化，怎样变化：
A. SO3的浓度 B.SO2的百分含量 C. SO2的消耗速率
D. SO3的消耗速率 E.容器内气体的压强 F. 容器内混合气体的密度
G. 容器内混合气体的平均摩尔质量
答案：A.增大B.减少C.减小D.增大E.减小F.不变G. 增大
（2）请作图：分别以A-G的各物理量为纵坐标，时间为横坐标作图。
建议：根据学生情况进行选择，基础较弱的学生选用（1），基础较好的学生选用（2）。
二、 在判断外界条件对化学反应速率和平衡的影响时，忽略了一些特殊的情况。
（1） 固体物质( 纯液体) 浓度是定值，它的物质的量的多少不影响化学反应速率；压强一般对于有气体参加或生成的化学反应的速率产生影响，改变压强判断平衡移动方向时应先关注物质的状态再比较计量数大小。究其因，是学生误将物质浓度的变化等同于物质的量的变化。
（2） 不清楚平衡体系中的“物质”的浓度、压强所致的对象是可逆反应方程式中相关的反应物或生成物，并不包括与反应无关的惰性气体，导致错误理解充入惰性气体对化学平衡状态的影响。
例3：在2L密闭容器内，800℃时反应2NO(g)+O 2 (g)  2NO 2 (g)体系中，n(NO)随时间的变化如下表所示，则用O 2 表示从0～2s内该反应的平均速率v=________。

例4：下列说法是否正确? 如果正确请打“√”，不正确请打“×”。
① 增加水的用量，可以加快镁跟水的反应速率。
② 对反应C(s)+H2O(g) H2O(g)+ CO(g)，增加碳的用量，可以平衡正向移动。
③ 对反应C(s) + CO2(g)2 CO(g)，增大压强，平衡不移动。
④ 对反应2SO2(g) +O2 (g) 2SO3(g)，在密闭固定体积的容器中进行，若充入氦气，压强增大，反应速率加快。
⑤ 对反应N2+3H22NH3,使用催化剂，正、逆反应速率以同等程度加快。
⑥ 硫酸浓度越大，锌与硫酸反应制取氢气的速率越大。

三、在外界条件对化学反应速率和化学平衡同时产生影响时，容易出现一些概念混淆的情况。如把正反应速率增大与平衡向正反应方向移动等同起来。
例5：判断正误：反应2NO2(g) N2O4(g) ΔH ＜ 0，升高温度，平衡逆向移动，逆反应速率增大，正反应速率减小。（×）
分析：从微观角度看， 对体系升高温度， 正反应速率 ，
逆反应速率 ，填（填“增大” 、“减小”或“不变”），
然后 。
请画出从原平衡到新平衡的ν-t 图。
答案：瞬间增大；瞬间增大；
正反应速率逐渐增大，逆反应速率逐渐减小，直至二者相等。
小结：不管对于吸热反应还是放热反应，如果升高温度，正逆反应速率都增大，只是增大的幅度不一样。平衡移动的方向，能反映的是ν正 和ν正的相对大小，而不能反映ν正或ν正自身的变化。

四、学生能用勒夏特列原理定性分析一些影响化学平衡移动因素的问题，但是很少能主动从
平衡常数K与浓度商比较的角度分析思考。一旦涉及较复杂平衡问题时，学生缺乏行之有效的解决问题的思路和方法。建议避开等效平衡问题，抛弃建立模型等解题技巧，充分发挥核心概念 “平衡常数”的教学功能。如用Qc与K对比判断平衡移动方向，判断新的投料状况下的原料转化率如何变化，后续第三章也可以用同样的方法解决类似的问题，如例12。
例6：在容积可变的密闭容器中，2SO2(g) +O2 (g) 2SO3(g)达到平衡后, 保持容器的温度和压强不变，充入惰性气体，平衡将向哪个方向移动? 简述你的判断理由。
两种分析方法：一、充入惰性气体，原气体体系分压减小，平衡向压强增大( 或体积增大) 的方向移动。二、充入惰性气体，体积增大，从而使各物质浓度减小，设减小到原来的 1/ a， Q= aK > K ( 具体分析略) ，平衡向左移动。第一种方法总压及分压的概念造成部分学生理解的困难，第二种方法更直观更有说服力。

例7：甲醇（CH3OH）是一种重要的化工原料，合成甲醇的主要反应为：
CO（g）+2H2（g） CH3OH（g） ΔH < 0。 在一定条件下，上述反应在一密闭容器中达到平衡。
（1）在保证H2浓度不变的情况下，增大容器的体积，平衡____________（填字母）。
A．向正反应方向移动 B．向逆反应方向移动 C．不移动
作出此判断的理由是___________________________________________
（2） 体积不变的条件下，下列措施中有利于提高CO的转化率的是 _______（填字母）。
A．升高温度 B．增大压强 C．通入CO D．通入H2
答案：（1）C 该反应达到平衡时，平衡常数K＝，增大容器体积时，c（CH3OH）和c（CO）等比例减小，由于H2浓度不变，此时的值仍然等于K，所以平衡不移动。（2）BD

例8：已知CO(g) + H2O(g) CO2 (g) +H2 (g)， 800℃时 K = 1.0 。求恒温恒容体系中，用c(CO):c(H2O)=1:1或 1:4开始，达到平衡时CO和H2O(g)的转化率。通过对两平衡中CO和H2O(g)的转化率的对比，能说明什么？
答案：c(CO):c(H2O)=1:1，平衡时CO的转化率为50％，H2O(g)的转化率50％；
c(CO):c(H2O)=1:4，平衡时CO的转化率为80％，H2O(g)的转化率20％；
说明恒温恒容的条件下，只提高一种反应物的浓度，可以提高另一种反应物的转化率，而其自身转化率下降。
例9：已知I2(g)+ H2(g) 2 HI (g)，在某温度下K = 0.25 。（1）此温度下，将0.2molHI气体通入10L的密闭容器中，求达到平衡时HI(g)的转化率。（2）此温度下，将0.4molHI气体通入10L的密闭容器中，求达到平衡时HI (g)的转化率。通过对两平衡中HI (g)的转化率的对比，能说明什么？
答案：两平衡中HI (g)的转化率均为80％。说明恒温恒容的条件下，改变HI的投入量，平衡转化率不变。
例10：PCl5的热分解反应如下：PCl5(g) PCl3(g) + Cl2(g)。
(1) 已知某温度下，在容积为10.0L的密闭容器中充入2.00mol PCl5，达到平衡后，测得容器内PCl3的浓度为0.150mol/L。求此时PCl5的分解率是多少？
(2) 若此温度下，在容积为10.0L的密闭容器中充入5.00mol PCl5，达平衡后， PCl5的分解率是多少？
通过对两平衡中PCl5 (g)的分解率的对比，能说明什么？
答案：（1）PCl5的分解率是75％（2）PCl5的分解率是60％
说明恒温恒容的条件下，增大PCl5(g)的投入量，平衡转化率变小。
例11：对于反应2NO2(g) N2O4(g) ，在25℃时，如果用不同起始浓度的NO2 或N2O4进行反应，平衡后得到以下实验数据。请计算出平衡时NO2 或N2O4的转化率，填入表格中相应的位置，并将结果进行对比，能说明什么？
实验编号
起始浓度/ mol·L-1
平衡浓度/ mol·L-1
平衡时转化率
c(NO2)
c(N2O4)
c(NO2)
c(N2O4)
α(NO2)
α(N2O4)
①
2.00×10-2
0
6.32×10-3
6.84×10-3

---------------
②
3.00×10-2
0
8.00×10-3
1.10×10-3

---------------
③
0
2.00×10-2
9.46×10-3
1.52×10-2
-------------

④
0
0.100
2.28×10-2
8.86×10-2
-------------

答案：实验①α(NO2)=68.4％；实验②α(NO2)=73.3％；
实验③α(N2O4)=24％； 实验③α(N2O4)=11.4％。
说明恒温恒容的条件下，增大NO2的投入量，其转化率增大；增大N2O4的投入量，其转化率减小。
补充分析：对比实验①②，可以看到若在原平衡的基础上增大反应物NO2的浓度，平衡正向移动，NO2的浓度有所减小，但达到新平衡时NO2的浓度比原平衡时NO2的浓度大。这正是勒夏特列原理所表达的“减弱”这种改变，但不能“抵消”。
小结：综合例9、例10、例11，可以看出，在讨论转化率时，若某可逆反应的反应物或生成物是单一气体物质，恒温恒容的条件下，改变该气体的用量，转化为改变体系压强的问题，由此可以快速判断反应物转化率的变化。

例12：已知25℃下，醋酸溶液中存在下述关系：c(H+)·c (CH3COO-)/c(CH3COOH）=1.75×10-5，其中的数值是该温度下醋酸的电离平衡常数。
（1）若醋酸的起始浓度为0.010mol/l，平衡时氢离子浓度c(H+)是多少？醋酸的电离度（转化率）是多少？
（2）若醋酸的起始浓度为0.020mol/l，平衡时氢离子浓度c(H+)是多少？醋酸的电离度（转化率）是多少？
通过对两平衡中氢离子浓度和醋酸的电离度（转化率）的对比，能说明什么？
（提示：醋酸的电离常数很小，平衡时的c(CH3COOH）可近似视为仍等于起始浓度)
答案：（1）c平(H+) = 4.18×10-4，α(CH3COOH)=4.18％；
（2）c平(H+) = 5.92×10-4，α(CH3COOH)=2.96％；
说明弱电解质浓度增大，其电离出的离子浓度增大，但该电解质的电离程度减小。

五、学生解答化学平衡图像问题时，往往不能主动将图像与平衡移动原理相联系，遇到作图题更不知如何下手。图像不是新的问题，是对勒沙特列原理的深入理解，只不过在解答时多了一点图像解析的技巧而已。不建议在进行复习时全面归纳各种图像的类型和解题模式，要学生自己掌握普遍方法后具体问题具体分析。建议将识别图像题改为绘制图像题， 或对数据信息题进行变式训练。
例13：某化学反应2A（g） B（g）+D（g）在四种不同条件下进行，B、D起始浓度为0，反应物A的浓度(mol/L)随反应时间（min）的变化情况如下表：

实验
序号
时
浓 间
度
温度
0
10
20
30
40
50
60
1
800℃
1.0
0.80
0.67
0.57
0.50
0.50
0.50
2
800℃
C2
0.60
0.50
0.50
0.50
0.50
0.50
3
800℃
C3
0.92
0.75
0.63
0.60
0.60
0.60
4
820℃
1.0
0.40
0.25
0.20
0.20
0.20
0.20
根据上述数据，完成下列填空：
（1）在实验1，反应在10至20分钟时间内用B表示的化学反应速率为_________.
（2）在实验2，A的初始浓度C2=________mo/L，反应经20分钟就达到平衡，可推测实验2中还隐含的条件是_________________。
（3）设实验3的反应速率为v3，实验1的反应速率为V1，则v3________v1（填＞、=、＜)，且c3_________1.0mol/L（填＞、=、＜)
（4）比较实验4和实验1，可推测该反应的正反应是__________反应（选填吸热、放热）理由是______________________________________________。
（5）请画出4个反应中反应物A的浓度(mol/L)随反应时间（min）的变化的图像。画出3、4两个反应中生成物B的浓度（mol/L）随反应时间（min）的变化的图像。
答案：如下图

六、单一考查学生的化学反应速率或化学平衡的某一问题时，学生一般能够解决。而综合考查化学反应速率和化学平衡问题，学生往往错漏百出。究其因，最主要的不是哪个知识点不理解不过关 ，而是学生遇到综合的题目情境时根本就分不清到底该想速率还是分析平衡，在碰到看起来相似的情境时就更加容易混乱。
例14：把除去氧化膜的铝片投入到盛有稀盐酸的试管中，H2产生的速率变化情况如下图所示，其中t0—t1速率变化的主要原因是________，t1—t2速率变化的主要原因是______________。
答案：反应放热，温度升高，反应速率加快；
盐酸浓度减小，反应速率变慢。
例15：向绝热恒容密闭容器中通入SO2和NO2，一定条件下使反应SO2(g)+NO2(g)SO3(g)+NO(g)达到平衡，正反应速率随时间变化的示意图如所示。由图可得出的正确结论是
（1）点a-c段，速率变化的主要原因是                   ，点c后速率变化的主要原因是                  。
（2）c点是否已经达到平衡状态          （填“是”、“否”或“不一定”）
（3）反应物浓度：a点     b点（填“>”、“ <” 或“=”）
（4）反应物的总能量     生成物的总能量（填“>”、“ <” 或“=”）
（5）△t1＝△t2时，SO2的转化率：a~b段    b~c段（填“>”、“ <” 或“=”）
答案：（1）反应放热，温度升高，反应速率加快；反应物浓度减小，反应速率减慢。（2）否（3）>  (4)>   (5)<
例16：某化学科研小组研究在其它条件不变时，改变某一条件对A2（g）+3B2（g）2AB3（g）化学平衡状态的影响时，得到如图所示的变化规律。
其中b点前A2的转化率变化的主要原因是________，b点后A2的转化率变化的的主要原因是______________。
答案：b点前该反应未到达平衡状态，反应正向进行，A2的转化率增大；b点达到平衡后温度升高，平衡逆向移动，A2的转化率减小。
例17：某化学科研小组研究在其它条件不变时，改变某一条件对A2（g）+3B2（g）2AB3（g）化学平衡状态的影响时，得到如图所示的变化规律（图中n表示物质的量），根据图示得出的结论中正确的是（　　）
A．反应速率a＞b＞c
B．a、c两点A2的转化率相等
C．a点的化学平衡常数小于b点的化学平衡常数
D．达到平衡时，AB3的物质的量大小为：c＞b＞a

例18：在容积相同的不同密闭容器中内，分别充入同量的N2和H2，在不同温度下，任其发生反应：3H2 + N2   2NH3，并分别在t0秒时测定其中NH3的体积分数[x(NH3)]，绘成如图的曲线。
（1）A、B、C、D、E五点中，尚未达到化学平衡状态的点是_________。（2）此可逆反应的正反应是____（填“放”或“吸”）热反应。
（3）B、D两点正反应速率的大小关系是_____________。
（4）温度T<T3时，x(NH3)逐渐增大的原因是 。
温度T>T3时，x(NH3)逐渐减小的原因是 。
答案：（1）AB （2）放 （3）B<D （4）温度越高，反应速率越快，生成的氨气越多，氨气的体积分数越大；；温度升高，平衡逆向移动，氨气的体积分数减小。

参考文献：
[1] 支瑶，王磊等. 化学平衡常数对促进学生认识发展的功能价值分析及其教学实现. 化学教育[J] ，2010，（6）：29-34.
[2] 程俊. 化学平衡教学的“适度”和“有序”. 化学教学[J] ，2010，（7）：4-8.
[3] 张丽，胡久华，吴迎春. 发挥核心概念“平衡常数”教学功能的化学平衡复习教学的研究. 化学教育[J] ，2014，（5）：20-24.
[4] 柳菁燕.《化学平衡常数的理解及应用》教学设计. 中学教学参考[J] ，2012，（131）：88.

补充说明：查阅中国知网文献资料，有以下两个优秀课例，分别是“化学反应速率”和“化学平衡”的复习课例。有需要的老师可看相应的参考文献。
参考文献：
[1]郑益哈. 优化整合实验 提高课堂效率——“化学反应速率”高三复习课及反思. 化学教学[J] ，2014，（3）：41-43.
[2]陈才锜，吴君华. “化学平衡”复习课的教学设计及反思. 化学教学[J] ，2013，（12）：39-42.
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