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例题精讲 · 第 00558 题 · 先算 Q 判方向,再看反应前后气体分子数

以 A(g)+B(g)⇌2C(g)、K=4.00 的自编示意体系为材料,算 Q 判方向、解平衡浓度并回代 Q=K;再讨论稀释到两倍体积时 Q 不变,以及换成 Δn=−1 反应后 Q 加倍。

00558题号全 1000 篇 · 第 第93轮 / 第93册 轮
方向化学·电化学与工艺流程六向之一
题型自编仿真题逐题精讲 · 采分点拆解

题目性质:自编仿真题——题目、材料、选项、数据与情境均为按课程标准与联招常见考点独立编写的原创仿真题,非真题原文,未取自任何题库、教辅或试卷;解析与采分点为教研整理,非官方评分标准。

例题精讲 · 化学电化学与工艺流程

一、考点定位与做题顺序

判断反应往哪边走,不用先解平衡,只要把当前浓度代进浓度商 Q 再与 K 比:Q<K 正向、Q>K 逆向、Q=K 已平衡。解平衡浓度时设一个未知量 x,最后一定要把解代回 Q 验到 K。

还有一个常被忽略的点:稀释或压缩会不会改变 Q,取决于反应前后气体分子数之差 Δn。若 Δn=0,各浓度同倍变化,Q 的分子分母同次幂,比值不变。下面用自编示意体系走一遍,浓度与 K 均为示意取值,不代表真实物质。

二、逐题精讲

题1

题1 A(g)+B(g)⇌2C(g),K=4.0。1 L 容器中 [A]=0.200、[B]=0.300、[C]=0.400 mol/L。判方向,并求平衡浓度。

解析

初始 Q = [C]²/([A][B]) = 0.400²/(0.200×0.300) = 0.160/0.060 = 2.6667 < K=4.0,反应正向进行。

设 A 消耗 x mol/L:[A]=0.200−x,[B]=0.300−x,[C]=0.400+2x。代入 K:(0.400+2x)²/((0.200−x)(0.300−x)) = 4.00。

展开:0.160+1.600x+4x² = 4(0.060−0.500x+x²) = 0.240−2.000x+4x²,两边 4x² 抵消,得 3.600x = 0.080,x = 0.02222。

平衡浓度:[A] = 0.17778、[B] = 0.27778、[C] = 0.44444 mol/L。回代核验:Qeq = 0.44444²/(0.17778×0.27778) = 4.0 = K,闭合;x 小于 0.200,未出现负浓度,解合法。

答案 Q = 2.6667 < K,正向;x = 0.02222;平衡 [A]=0.17778、[B]=0.27778、[C]=0.44444,回代 Qeq=4.0

采分点 写出 Q 式并判方向 2 分;设 x 列平衡式 2 分;解出 x 2 分;三个平衡浓度 2 分;回代 Qeq=4.0 2 分

易错点 Q 算成 K 的倒数;展开后忘记 4x² 抵消而硬解二次方程

题2

题2 把题1 体系稀释到 2 L,Q 变多少、平衡动不动?若改为 A(g)+B(g)⇌C(g)(同样初始浓度),稀释后 Q 又是多少?

解析

题1 体系稀释到 2 L,各浓度减半:[A]=0.100、[B]=0.150、[C]=0.200。Q′ = 0.200²/(0.100×0.150) = 0.040/0.015 = 2.6667,与初始 2.6667 相同。因为 Δn = 2 − (1+1) = 0,分子分母都是二次,同倍缩放抵消,Q 不变、平衡不移动。

换成 A+B⇌C:初始 Q = [C]/([A][B]) = 0.400/(0.200×0.300) = 6.6667;稀释后各减半,Q″ = 0.200/(0.100×0.150) = 13.3333,是原来的 2.0 倍。此时 Δn = 1 − 2 = −1,分母二次、分子一次,稀释使 Q 增大,若 K 不变则平衡向逆向(气体分子数多的一侧)移动。

回代核验:13.3333/6.6667 = 2.0,正好等于体积放大倍数 2;而 Δn=0 时 2.6667/2.6667 = 1.0,两者对照就是「看 Δn 不看直觉」的依据。

答案 Δn=0 稀释后 Q 仍 2.6667、不移动;A+B⇌C 稀释后 Q 由 6.6667 变 13.3333,为 2.0 倍

采分点 稀释后浓度各减半 1 分;Δn=0 的 Q′ 与不移动结论 3 分;换反应后 Q 与 Q″ 各 1 分;Δn=−1 的移动方向 2 分;倍数回代 2 分

易错点 一律套用「稀释向分子数多的一侧移动」;忘了 Δn=0 时 Q 根本不变

三、规律小结与对照表

反应ΔnQ 初始稀释后 Q
A+B⇌2C02.66672.6667 不变
A+B⇌2C0Qeq=4.0等于 K
A+B⇌C−16.666713.3333 加倍
判据Q 与 K 比—看 Δn

小结:先算 Q 判方向,解完必回代 K;再看 Δn 决定稀释动不动。本例 Δn=0 时 Q 恒为 2.6667,换成 Δn=−1 后稀释使 Q 变 2.0 倍。浓度与 K 均为自编示意,不代表真实体系。

四、自测清单

  • 能用浓度商 Q 与 K 比较判方向
  • 能设 x 列平衡浓度并求解
  • 能把解代回 Q 验到 K
  • 知道 Δn=0 时同倍稀释不改变 Q
  • 能算 Δn=−1 时稀释使 Q 加倍
  • 不把「稀释向分子数多侧」当万用法则
编写说明与学科依据

本文为备考教研体例稿:题目系按课程标准与联招常见考点范围编写的仿真练习题,非真题原文;文中案例为示意内容,非真实记录;文末栏目为学科依据说明,非逐条引文。涉及报考、录取、证件、居留、资助等事项,一律以当年官方文件与学校正式通知为准。

学科依据:

  • 人教版高中教材(化学):溶液平衡、沉淀滴定、电化学热力学、动力学与界面化学相关章节
  • 《普通高等学校联合招收华侨港澳台学生考试大纲(化学科)》:相关考点考查范围(仅作命题范围参照,本文题目未与真题逐题比对)
  • 编写说明:题目、选段、选项、数据与解析均为按常见考点独立编写的原创仿真题,未取自任何题库、教辅或试卷;采分点为教研整理,非官方评分标准

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联招化学·浓度商 Q 与 K:Δn=0 时稀释不动平衡
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