2018届高考化学一轮复习过关知识点8 “三段式”突破化学平衡的综合计算

12018届高考过关知识点8“三段式”突破化学平衡的综合计算“三段式法”是有效解答化学平衡计算题的“万能钥匙”。解题时，要注意清楚条理地列出起始量、转化量、平衡量，按题目要求进行计算，同时还要注意单位的统一。1．步骤2．方法：可按下列模式进行计算：如mA(g)＋nB(g)pC(g)＋qD(g)，令A、B起始物质的量浓度分别为amol·L－1、bmol·L－1，达到平衡后消耗A的物质的量浓度为mxmol·L－1。mA(g)＋nB(g)pC(g)＋qD(g)起始(mol·L－1)ab00变化(mol·L－1)mxnxpxqx平衡(mol·L－1)a－mxb－nxpxqx相关计算：①平衡常数：K＝pxpqxqa－mxmb－nxn。②A的平衡转化率：α(A)平＝mxa×100%。③A的物质的量分数(或气体A的体积分数)：w(A)＝a－mxa－mx＋b－nx＋px＋qx×100%。④v(A)＝mxt。⑤混合气体的平均密度：ρ混＝m总V。⑥混合气体的平均相对分子质量：M＝m总n总。⑦p后p前＝a－mx＋b－nx＋px＋qxa＋b。2[对点训练1](2015·重庆高考)羰基硫(COS)可作为一种粮食熏蒸剂，能防止某些昆虫、线虫和真菌的危害。在恒容密闭容器中，将CO和H2S混合加热并达到下列平衡：CO(g)＋H2S(g)COS(g)＋H2(g)K＝0.1反应前CO物质的量为10mol，平衡后CO物质的量为8mol。下列说法正确的是()A．升高温度，H2S浓度增加，表明该反应是吸热反应B．通入CO后，正反应速率逐渐增大C．反应前H2S物质的量为7molD．CO的平衡转化率为80%C[A.升高温度，H2S浓度增大，说明平衡向逆反应方向移动，逆反应为吸热反应，则正反应为放热反应，故不正确。B.通入CO后，正反应速率瞬间增大，之后化学平衡发生移动，正反应速率逐渐减小，逆反应速率逐渐增大，当正反应速率和逆反应速率相等时，反应达到新的化学平衡状态，故不正确。C.设反应前H2S的物质的量为amol，容器的容积为1L，列“三段式”进行解题：CO(g)＋H2S(g)COS(g)＋H2(g)起始物质的量浓度(mol·L－1)10a00转化物质的量浓度(mol·L－1)2222平衡物质的量浓度(mol·L－1)8a－222化学平衡常数K＝2mol·L－1×2mol·L－18mol·L－1×a－2mol·L－1＝0.1，解得a＝7，故正确。D．CO的平衡转化率为10mol－8mol10mol×100%＝20%，故不正确。][对点训练2]在1.0L密闭容器中充入0.10molA(g)，一定温度下发生如下反应：A(g)B(g)＋C(g)ΔH0，反应时间(t)与容器内气体总压强(p)的关系如图所示。则下列分析正确的是()3A．t2时反应达到平衡，且t2＝2t1B．该温度下此反应的平衡常数K＝0.32mol·L－1C．欲提高平衡体系中B的含量，可采取加入气体A或降低体系温度等措施D．平衡时再充入0.1molA，则A的转化率增大B[选项A，由图可知，0～t1与t1～t2时间段，反应体系总压强增大均为0.2kPa，即消耗等量的A，随着反应的进行，平均反应速率降低，故t22t1，错误。选项B，由阿伏加德罗定律的推论可知，0.5/0.9＝0.10/n，解得n＝0.18，设反应达到平衡时A变化的物质的量为x，则A(g)B(g)＋C(g)起始量(mol):0.100变化量(mol):xxx平衡量(mol):0.1－xxx故(0.1－x)＋x＋x＝0.18，解得x＝0.08，则平衡时[A]＝0.02mol/L，[B]＝0.08mol/L，[C]＝0.08mol/L，则K＝[C][B][A]＝0.32mol·L－1，正确。选项C，反应是放热反应，且反应前后气体分子数增大，故要增大平衡体系中B的含量，可以采用降低温度、减小压强、减少C的量等方法，错误。选项D，再充入0.1molA，平衡正向移动，但A的转化率减小，错误。][对点训练3]COCl2的分解反应为COCl2(g)===Cl2(g)＋CO(g)ΔH＝＋108kJ·mol－1。反应体系达到平衡后，各物质的浓度在不同条件下的变化状况如下图所示(第10min到14min的COCl2浓度变化曲线未标出)：4(1)计算反应在第8min时的平衡常数K＝________；(2)若12min时反应于温度T(8)下重新达到平衡，则此时[COCl2]＝__mol·L－1。[解析](1)根据图像得出以下数据：COCl2(g)===Cl2(g)＋CO(g)ΔH＝＋108kJ/mol开始/(mol·L－1)0.0550.0950.078min/(mol·L－1)0.040.110.085K＝[Cl2][CO][COCl2]＝0.11mol·L－1×0.085mol·L－10.04mol·L－1≈0.234mol·L－1。(2)设12min时COCl2的平衡浓度为x。由于12min时反应在温度T(8)下达到平衡，则由平衡常数定义得K＝[Cl2][CO][COCl2]＝0.12×0.06xmol·L－1＝0.234mol·L－1解得x≈0.031mol·L－1。[答案](1)0.234mol·L－1(2)0.031[对点训练4]研究氮氧化物与悬浮在大气中海盐粒子的相互作用时，涉及如下反应：2NO2(g)＋NaCl(s)NaNO3(s)＋ClNO(g)K1ΔH10(Ⅰ)2NO(g)＋Cl2(g)2ClNO(g)K2ΔH20(Ⅱ)(1)4NO2(g)＋2NaCl(s)2NaNO3(s)＋2NO(g)＋Cl2(g)的平衡常数K＝_____(用K1、K2表示)。(2)为研究不同条件对反应(Ⅱ)的影响，在恒温条件下，向2L恒容密闭容器中加入0.2molNO和0.1molCl2,10min时反应(Ⅱ)达到平衡。测得10min内v(ClNO)＝7.5×10－3mol·L－1·min－1，则平衡后n(Cl2)＝________mol，NO的转化率α1＝________。其他条件保持不变，反应(Ⅱ)在恒压条件下进行，平衡时NO5的转化率α2________α1(填“”“”或“＝”)，平衡常数K2________(填“增大”“减小”或“不变”)。若要使K2减小，可采取的措施是_________________________。[解析](1)将题干中已知的两个化学方程式做如下处理：(Ⅰ)×2－(Ⅱ)可得4NO2(g)＋2NaCl(s)2NaNO3(s)＋2NO(g)＋Cl2(g)，则其平衡常数K＝K21K2。(2)根据“三段式”：2NO(g)＋Cl2(g)2ClNO(g)起始mol·L－10.10.050转化mol·L－10.1α10.05α10.1α1平衡mol·L－10.1－0.1α10.05－0.05α10.1α1v(ClNO)＝0.1α1mol·L－110min＝7.5×10－3mol·L－1·min－1，得α1＝75%，平衡时n(Cl2)＝(0.05－0.05α1)mol·L－1×2L＝0.025mol。该反应为气体分子数减小的反应，恒压条件下相对于恒容条件下，压强增大，平衡右移，NO的转化率增大，即α2α1；化学平衡常数只与温度有关，温度不变，平衡常数K2不变；该反应为放热反应，升高温度可使平衡常数K2减小。[答案](1)K21K2(2)2.5×10－275%不变升高温度[对点训练5](2014·福建高考节选)已知t℃时，反应FeO(s)＋CO(g)Fe(s)＋CO2(g)的平衡常数K＝0.25。(1)t℃时，反应达到平衡时n(CO)∶n(CO2)＝________。(2)若在1L密闭容器中加入0.02molFeO(s)，并通入xmolCO，t℃时反应达到平衡。此时FeO(s)转化率为50%，则x＝________。[解析](1)根据该反应的K＝[CO2][CO]＝0.25，可知反应达到平衡时n(CO)∶n(CO2)＝4∶1。(2)根据反应：FeO(s)＋CO(g)Fe(s)＋CO2(g)初始物质的量/mol0.02x00变化物质0.010.010.010.016的量/mol平衡物质的量/mol0.01x－0.010.010.01根据化学平衡常数可知：K＝0.01/(x－0.01)＝0.25，解得x＝0.05。[答案](1)4∶1(2)0.05有关化学平衡计算的三点注意事项(1)注意反应物和反应产物的浓度关系：反应物：c(平)＝c(始)－c(变)；反应产物：c(平)＝c(始)＋c(变)。(2)利用ρ混＝m总V和M＝m总n总计算时要注意m总应为气体的质量，V应为反应容器的体积，n总应为气体的物质的量。(3)起始浓度、平衡浓度不一定呈现系数比，但物质之间是按系数反应和生成的，故各物质的浓度变化之比一定等于系数比，这是计算的关键。