平衡常數(shù)KKp的計(jì)算和應(yīng)用

1、化學(xué)平衡常數(shù)K（Kp）的計(jì)算和應(yīng)用教學(xué)設(shè)計(jì)廣州市第三中學(xué)魏勤高考情況分析：在近幾年全國卷中，直接計(jì)算平衡常數(shù)K的題目有8道。它們?cè)陬}型訓(xùn)練中的位置分別是：原理題1（2013全國甲卷原理題3（2014全國甲卷原理題4（2014全國乙卷原理題5（2015全國甲卷原理題6（2015全國乙卷原理題8（2016全國乙卷28題）P17826題）P18228題）P18327題）P185（只寫表達(dá)式）28題）P187（只寫計(jì)算式）27題）P191原理題11（2017全國乙卷28題）P196原理題12（2017全國丙卷28題）P198專題目標(biāo)習(xí)慣依賴計(jì)算器的學(xué)生，對(duì)于化學(xué)試卷中的計(jì)算有一種恐懼，經(jīng)常是直接放棄，

2、特別是二卷中的計(jì)算。平衡常數(shù)和壓強(qiáng)平衡常數(shù)還涉及轉(zhuǎn)化率等有關(guān)平衡的相關(guān)計(jì)算，既是化工生廣中必須關(guān)注的，也是tWj考的必考考點(diǎn)和熱點(diǎn)。不管是速率、起始（或平衡）濃度（或物質(zhì)的量）、轉(zhuǎn)化率，還是平衡常數(shù)的計(jì)算，都涉及到三段式，這是學(xué)生最容易想到的方法。通過本訓(xùn)練，希望學(xué)生能夠熟練應(yīng)用三段式，掌握平衡常數(shù)和壓強(qiáng)平衡常數(shù)的計(jì)算方法，從而克服對(duì)計(jì)算的恐懼心理。引出問題1直接利用數(shù)據(jù)或列三段式計(jì)算K或Kp例1.題型訓(xùn)練P182（2014全國甲卷26題）一一直接代數(shù)型在容積為1.00L的容器中，通入一定量的N2O4,發(fā)生反應(yīng)N2O4（g斤士2NO2（g）,隨溫度升高，混合氣體的顏色變深。回答下列問題:（1）

3、反應(yīng)的平衡常數(shù)2為。（2）100C時(shí)達(dá)到平衡后，改變反應(yīng)溫度為T,c（N2O4）以0.0020mol?L-1a-1的平均速率降低，經(jīng)10s又達(dá)到平衡。列式計(jì)算溫度T是反應(yīng)的平衡常數(shù)K2：。答案：0.36mol/L1.28mol/L【變式訓(xùn)練1上題中，若起始?jí)簭?qiáng)為1.0MPa,則平衡壓強(qiáng)p總=;分壓p（NO2）=,p（N2O4）=,壓強(qiáng)平衡常數(shù)Kp=。答案：1.6MPa1.2MPa0.4MPa3.6MPa方法指導(dǎo)：根據(jù)壓強(qiáng)平衡常數(shù)的公式，分別求出總壓強(qiáng)分壓Kp例2.題型訓(xùn)練P191（2016新課標(biāo)全國I,27）給出三段式部分?jǐn)?shù)據(jù)（2）CrO4一和C2O2在溶液中可相互轉(zhuǎn)化。室溫下，初始濃度為1.

4、0molL-1的Na2CrO4溶、41，一2一.十一椒中c(Cr2O7)隨c(H)的變化如圖所不。1U)21)匐14.()5nW'L-1)用離子方程式表示Na2crO4溶液中的車t化反應(yīng)。由圖可知，溶液酸性增大，CrO4一的平衡轉(zhuǎn)化率(填增大"、減小"或不變”J根據(jù)A點(diǎn)數(shù)據(jù)，計(jì)算出該轉(zhuǎn)*反應(yīng)的平衡常數(shù)為。答案：2CrO42+2H+r-Cr2O72+H2O增大1.0X1014方法指導(dǎo)：從圖像中正確讀取數(shù)據(jù)，由此確定表達(dá)式中的部分?jǐn)?shù)據(jù)，再求出其他數(shù)據(jù)，從而進(jìn)行計(jì)算?！咀兪接?xùn)練2題型訓(xùn)練P198(2017全國丙卷28題)神(As)是第四周期VA族兀素，可以形成As2s3、

5、AOS2O5、H3ASO3、H3ASO4等化合物，有著廣泛的用途。回答下列問題。(4)298K時(shí),將20mL3xmolL1Na3AsO3、20mL3xmolL%和20mLNaOH溶液混合，發(fā)生反應(yīng)：AsO3(aq)+I2(aq)+2OH(aq)?AsO3(aq)+2I(aq)+H2O(l)。溶液中c(AsO;)與反應(yīng)時(shí)間(t)的關(guān)系如圖所示。若平衡時(shí)溶液的pH=14,則該反應(yīng)的平衡常數(shù)K為答案：(mol/L)-1【跟進(jìn)訓(xùn)練】2015浙江理綜，28(2)典型的三段式乙苯催化脫氫制苯乙烯反應(yīng)：1cH/g).催化劑、CH-CFCg)+Hrtg)維持體系總壓p恒定，在溫度T時(shí)，物質(zhì)的量為n、體積為V的

6、乙苯蒸氣發(fā)生催化脫氫反應(yīng)。已知乙苯的平衡轉(zhuǎn)化率為%則在該溫度下反應(yīng)的平衡常數(shù)K=(用“等符號(hào)表示)，壓強(qiáng)平衡常數(shù)Kp=(用a等符號(hào)表示)。答案：【變式訓(xùn)練】若起始?jí)簭?qiáng)為p0,維持容器體積為V恒定，其他數(shù)值不變，則在該溫度下反應(yīng)的平衡常數(shù)K=(用a等符號(hào)表示)，壓強(qiáng)平衡常數(shù)Kp=(用a等符號(hào)表示)。答案:方法指導(dǎo)：一定要看清題目的條件是恒容還是恒壓。最好用物質(zhì)的量來列三段式。若恒容，則總壓可能發(fā)生變化；若恒壓，則體積可能發(fā)生變化。引出問題2速率轉(zhuǎn)化率與K的計(jì)算例1.題型訓(xùn)練P182(2014全國甲卷26題)在容積為1.00L的容器中，通入一定量的N2O4,發(fā)生反應(yīng)N2O4(g齊=三2NO2(g)

7、,隨溫度升高，混合氣體的顏色變深?；卮鹣铝袉栴}:(1)反應(yīng)的四0(填大于“小于")；100c時(shí)，體系中各物質(zhì)濃度隨時(shí)間變化如上圖所示。在060s時(shí)段，反應(yīng)速率v(N2O4)為mol?L-1宙1(2) 100C時(shí)達(dá)到平衡后，改變反應(yīng)溫度為T,c(N2O4)以0.0020mol?L_1?s'1的平均速率降低，經(jīng)10s又達(dá)到平衡。T100C(填大于“小于")，判斷理由是。答案：小于0.0010大于反應(yīng)正向吸熱，平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)，故溫度升高方法指導(dǎo)：根據(jù)計(jì)算公式，從圖像中提取有關(guān)信息，然后代入公式進(jìn)行計(jì)算。【變式訓(xùn)練1題型訓(xùn)練P196(2017全國乙卷28題)(3) H

8、2s與CO2在高溫下發(fā)生反應(yīng)：H2s(g)+CO2(g)中=tCOS(g)+H2O(g)。在610K時(shí),將0.10molCO2與0.40molH2s充入2.5L的空鋼瓶中，反應(yīng)平衡后水的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)為0.02。H2s的平衡轉(zhuǎn)化率貨=%,反應(yīng)平衡常數(shù)K=。在620K重復(fù)實(shí)驗(yàn)，平衡后水的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)為0.03,H2s的平衡轉(zhuǎn)化率«2“1,該反應(yīng)的AH0(填“>”、“<”或“=”)答案：2.52.8X10-3【變式訓(xùn)練2(大連雙基測試)在密閉容器中發(fā)生反應(yīng)CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)AH<0,該反應(yīng)達(dá)到平衡后，測得如下數(shù)據(jù)。實(shí)驗(yàn)序號(hào)溫度(C)初始CO濃

9、度(molL1)初始h2o濃度(molL1)CO的平衡轉(zhuǎn)化率11101150%210011x31100.8y60%(1)實(shí)驗(yàn)1中，10h后達(dá)到平衡，H2的平均反應(yīng)速率為molLho在此實(shí)驗(yàn)的平衡體系中，再加入0.5molCO和0.5molH2,平衡將移動(dòng)(向左”、向右“、不”或無法確定(2)實(shí)驗(yàn)2中，x的值(填序號(hào))。A.等于50%B.大于50%C.小于50%D.無法確定(3)實(shí)驗(yàn)3中的y值為。答案：0.05不B1.2【變式訓(xùn)練3】(2016海南化學(xué)，16)順一1,2二甲基環(huán)丙烷和反一1,2二甲基環(huán)丙烷可發(fā)生如下轉(zhuǎn)化：帆弋該反應(yīng)的速率方程可表示為：v（正）=k（正）c（順）和v（逆）=k（逆）

10、c（反），k（正）和k（逆）在一定溫度時(shí)為常數(shù)，分別稱作正，逆反應(yīng)速率常數(shù)。回答下列問題：（1）已知：L溫度下，k（正）=0.006s1,k（逆）=0.002s1,該溫度下反應(yīng)的平衡常數(shù)值Ki=；該反應(yīng)的活化能Ea（正）小于Ea（逆），則AH0（填“小于”“等于”或）。（2）t2溫度下，圖中能表示順式異構(gòu)體的質(zhì)量分?jǐn)?shù)隨時(shí)間變化的曲線是（填曲線編號(hào)），平衡常數(shù)值K2=；溫度tl12（填小于”等于“或大于"），判斷理由是答案：（1）3小于（2）B7小于放熱反應(yīng)升高溫度時(shí)平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng)3【跟進(jìn)訓(xùn)練】題型訓(xùn)練P178（2013全國甲卷28題）在1.0L密閉容器中放入0.10molA（g

11、）,在一定溫度進(jìn)行如下反應(yīng)：A（g）B（g）+C（g）AH=+85.1kJmol反應(yīng)時(shí)間與容器內(nèi)氣體總壓強(qiáng)（p）的數(shù)據(jù)見下表:時(shí)間t/h0124816202530總壓強(qiáng)p/100kPa4.915.586.327.318.549.509.529.539.53回答下列問題：（1）欲提高A的平衡轉(zhuǎn)化率，應(yīng)采取的措施為。（2）由總壓強(qiáng)p和起始?jí)簭?qiáng)P0計(jì)算反應(yīng)物A的轉(zhuǎn)化率“（A）的表達(dá)式為平衡時(shí)A的轉(zhuǎn)化率為,列式并計(jì)算反應(yīng)的平衡常數(shù)K。答案：（1）升高溫度降低壓強(qiáng)遇-1）x100%（2）94.1%A<g#*OS)OJO000.)0x(1-94J%)0.10x94.1%01&用94J%0.0

12、059mol-U1引出問題3與K或Kp有關(guān)的選擇題例1.（2015四川）一定量的CO2與足量的碳在體積可變的恒壓密閉容器中反應(yīng)：C（s）+CO2（g）=2CO（g）,平衡時(shí)，體系中氣體體積分?jǐn)?shù)與溫度的關(guān)系如下圖所示：A.550C時(shí)，若充入惰性氣體，v正、v逆均減小，平衡不移動(dòng)B.650C時(shí)，反應(yīng)達(dá)平衡后CO2的轉(zhuǎn)化率為25.0%C.TC時(shí)，若充入等體積的CO2和CO,平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng)D.925C時(shí)，用平衡分壓代替平衡濃度表示的化學(xué)平衡常數(shù)Kp=24.0p總答案：B連好朱譚授【變式訓(xùn)練1】(題型訓(xùn)練P53第4題，2009海南)在25c時(shí)，密閉容器中X、Y、Z三種氣體的初始濃度和平衡濃度如下表

13、:物質(zhì)XYZ初始濃度(mol/L)0.10.20平衡濃度(mol/L)0.050.050.1卜列說法錯(cuò)誤的是:A.反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí)，X的轉(zhuǎn)化率為50%B.反應(yīng)可表示為X+3Y-=2Z,其平衡常數(shù)為1600C.增大壓強(qiáng)使平衡向生成Z的方向移動(dòng)，平衡常數(shù)增大D.改變溫度可以改變此反應(yīng)的平衡常數(shù)答案：C【變式訓(xùn)練2】(題型訓(xùn)練P53第5題，2015天津)某溫度下，在2L的密閉容器中，加入1molX(g)和2molY(g)發(fā)生反應(yīng)：X(g)+mY(g)k三3Z(g),平衡時(shí)，X、Y、Z的體積分?jǐn)?shù)分別為30%、60%、10%。在此平衡體系中加入1molZ(g),再次達(dá)到平衡后，X、Y、Z的體積分?jǐn)?shù)不變。下

14、列敘述不正確的是A.m=2C.X與Y的平衡轉(zhuǎn)化率之比為1:1B.兩次平衡的平衡常數(shù)相同D.第二次平衡時(shí)，Z的濃度為0.4molL答案：D【變式訓(xùn)練3】(題型力II練£55第10題,2014四川)在10L恒容密閉容器中充入X(g)和Y(g),發(fā)生反應(yīng)X(g)+Y(g)M(g)+N(g),所得實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如下表：實(shí)驗(yàn)編號(hào)溫度/C起始時(shí)物質(zhì)的量/mol平衡時(shí)物質(zhì)的量/moln(X)n(Y)Pn(M)7000.400.100.0908000.100.400.0808000.200.30a9000.100.15b卜列說法正確的是()A.實(shí)驗(yàn)中，若5min時(shí)測得n(M)=0.050mol,則0至5min時(shí)間內(nèi)，用N表示的平均反應(yīng)速率v(N)=1.0M02moi/(Lmin)B.實(shí)驗(yàn)中，該反應(yīng)的平衡常數(shù)K=2.0C.實(shí)驗(yàn)中，達(dá)到平衡時(shí)，X的轉(zhuǎn)化率為60%D.實(shí)驗(yàn)中，達(dá)到平衡時(shí)，b>0.060答案：C【備注】三段式是解平衡計(jì)算題的萬能鑰匙，學(xué)生必須明白：一、K或Kp利用的是平衡濃度和平衡時(shí)的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)；二、一定看清