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2022年高考化学二轮复习核心素养提升25 化学平衡分析中的“虚拟过程” (含解析)
展开这是一份2022年高考化学二轮复习核心素养提升25 化学平衡分析中的“虚拟过程” (含解析)，共5页。试卷主要包含了过程虚拟法，构造“等效平衡”等内容，欢迎下载使用。
素养说明：化学平衡内容是高中基础理论知识中最难理解的部分之一，如对于某些化学平衡问题，在解答过程中若建立“虚拟过程”模型，然后进行参照对比，可以使看似复杂的问题简单化。
一、过程虚拟法
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。
【例】 把晶体N2O4放入一固定容积的密闭容器中气化并建立N2O4(g)2NO2(g)平衡后，保持温度不变，再通入与起始时等量的N2O4气体，反应再次达平衡，则新平衡N2O4的转化率与原平衡比( )
A.变大 B.变小 C.不变 D.无法确定
【过程虚拟】
解析 第①步两容器平衡后状态一模一样。
第②步撤去隔板没有任何变化。
第③步压缩时平衡逆向移动，故N2O4的转化率变小，选B。
注意：加入N2O4，该平衡正向移动，这是真实存在的。运用过程假设法，推导平衡逆向移动，逆向移动是虚拟的，不是真实存在的，这一点要特别注意。
答案 B
二、构造“等效平衡”
1.定义：在一定条件下(恒温恒容或恒温恒压)下，同一可逆反应体系，不管是从正反应开始，还是从逆反应开始，还是正、逆反应同时投料，达到化学平衡状态时，任何相同组分的百分含量(质量分数、物质的量分数、体积分数等)均相同。
2.等效平衡分类及规律
等效类型 | ① | ② | ③ | |
条件 | 恒温、恒容 | 恒温、恒容 | 恒温、恒压 | |
反应的特点 | 任何可逆反应 | 反应前后气体分子数相等 | 任何可逆反应 | |
起始投料 | 换算为化学方程式同一边物质，其“量”相同 | 换算为化学方程式同一边物质，其“量”符合同一比例 | 换算为化学方程式同一边物质，其“量”符合同一比例
| |
平衡特 点
| 质量分数(w%) | 相同 | 相同 | 相同 |
浓度(c) | 相同 | 成比例 | 相同(气体) | |
物质的量(n) | 相同 | 成比例 | 成比例 | |
3.解题模板：等效平衡判断“四步曲”
：观察可逆反应特点(物质状态、气体分子数)，判断反应是反应前后气体体积不变的可逆反应还是反应前后气体体积改变的可逆反应；
：挖掘反应条件，是恒温恒容还是恒温恒压，注意密闭容器不等于恒容容器；
：采用一边倒法，将起始物质按可逆反应化学计量数之比转化成同一边的物质；
：联系等效平衡判断依据，结合题目条件判断是否达到等效平衡。
[题型专练]
1.(过程虚拟)在带活塞的圆筒内装入NO2气体，慢慢压缩，下列叙述正确的是( )
A.体积减半，压强为原来的2倍
B.体积减半，压强大于原来的2倍
C.体积减半，压强增大，但小于原来的2倍
D.体积减半，达到平衡后，n(NO2)变为原来的一半
解析 筒内气体进行可逆反应2NO2(g)N2O4(g)，体积减半，也就是压缩体积至原来的，假设平衡不移动，压强变为原来的2倍，但压缩体积时，压强会增大，平衡正向移动，故压强小于原来的2倍。
答案 C
2.(状态虚拟)可逆反应：3A(g)3B(？)＋C(？)，正反应为吸热反应。随温度的升高，气体平均相对分子质量有变小趋势，则下列判断不正确的是( )
A.B和C不可能一个固体、一个液体
B.B和C一定都是气体
C.若C为固体，则B一定是气体
D.B和C可能都是气体
解析 题目中的正反应吸热，则温度升高，平衡向正反应方向移动，气体的平均摩尔质量变小，则B、C肯定不会都是固体或液体。
我们对物质的状态进行虚拟：若B、C都是气体，符合题意，若B为气体，C不为气体也可以，而若B不是气体，C为气体则不符合题意。
答案 B
3.在相同温度和压强下，对反应CO2(g)＋H2(g)CO(g)＋H2O(g)进行甲、乙、丙、丁四组实验，实验起始时放入容器内各组分的物质的量见下表
上述四种情况达到平衡后，n(CO)的大小顺序是( )
A.乙＝丁>甲＝丙 B.甲>乙>丙>丁
C.乙＝甲>丁＝丙 D.丁>丙>乙>甲
解析 四种情况的反应物起始量可折合成下表情况
所以乙和丁相当于提高了反应物(CO2)的初始量，平衡向正反应方向移动，n(CO)相对于甲和丙提高，故有乙＝丁>甲＝丙。
答案 A
4.(2018·江苏化学，15)一定温度下，在三个容积相同的恒容密闭容器中按不同方式投入反应物，发生反应2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g)(正反应放热)，测得反应的相关数据如下：
| 容器1 | 容器2 | 容器3 |
反应温度T/K | 700 | 700 | 800 |
反应物投入量 | 2 mol SO2、1 mol O2 | 4 mol SO3 | 2 mol SO2、1 mol O2 |
平衡v正(SO2)/ mol·L－1·s－1 | v1 | v2 | v3 |
平衡c(SO3)/mol·L－1 | c1 | c2 | c3 |
平衡体系总压强p/Pa | p1 | p2 | p3 |
物质的平衡转化率α | α1(SO2) | α2(SO3) | α3(SO2) |
平衡常数K | K1 | K2 | K3 |
下列说法正确的是(双选)( )
A.v1＜v2，c2＜2c1
B.K1＞K3，p2＞2p3
C.v1＜v3，α1(SO2)＞α3(SO2)
D.c2＜2c3，α2(SO3)＋α3(SO2)＜1
解析 容器2中反应物投入量相当于容器1中反应物投入量的2倍，平衡时，容器2中SO2的反应速率大，容器2中反应达到的平衡相当于容器1中反应达到平衡后加压，增大压强，平衡正向移动，则平衡时SO3的浓度：c2>2c1，A项错误；平衡常数仅与温度有关，容器3中温度高，而该反应为放热反应，升温平衡逆向移动，平衡常数减小，则K1>K3，容器1和容器2中温度相同，投料量不同，平衡时p2<2p1，升温平衡逆向移动，则平衡时p1<p3，故p2<2p3，B项错误；容器1和容器3中反应物投入量相等，但是容器3中温度高，则反应速率快，即v3>v1，升高温度，平衡逆向移动，SO2的平衡转化率减小，即α1(SO2)>α3(SO2)，C项正确；平衡时c2>2c1，c1>c3，故c2>2c3，假设容器2中投入2 mol SO3且保持容器2和容器3的反应温度相同，则两容器中的反应达到的平衡完全等效，则有α2(SO3)＋α3(SO2)＝1，对于容器2而言，相当于对容器3加压并降低温度，该反应是气体分子数减小的放热反应，加压、降温均会使平衡正向移动，则α2(SO3)减小，所以α2(SO3)＋α3(SO2)<1，D项正确。
答案 CD
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