高考化学(热点-题型全突破)专题模块热点题型三化学平衡常数及平衡转化率的计算(含解析)

教育资料专题6模块4热点题型三化学平衡常数及平衡转化率的计算（一）【知识梳理】1．化学平衡常数的全面突破（1）数学表达式：在一定条件下，可逆反应：aA+bB=cC+dD达到化学平衡时，badcBADCK][][][][注意①不要把反应体系中纯固体、纯液体以及稀水溶液中水的浓度写进平衡常数表达式。如：CaCO3(s)CaO(s)＋CO2(g)K＝c(CO2)Cr2O2－7(aq)＋H2O(l)2CrO2－4(aq)＋2H＋(aq)但在非水溶液中，若有水参加或生成，则此时水的浓度不可视为常数，应写进平衡常数表达式中。如：C2H5OH＋CH3COOHCH3COOC2H5＋H2O][][][][3522523COOHCHOHHCOHHCOOCCHKC(s)＋H2O(g)CO(g)＋H2(g)K=c(H2).c(CO)/c(H2O)②同一化学反应，化学反应方程式写法不同，其平衡常数表达式及数值亦不同。如：N2O4(g)2NO2(g)K＝c2(NO2)/c(N2O4)12N2O4(g)NO2(g)K′＝c(NO2)/c12(N2O4)＝K2NO2(g)N2O4(g)K″＝c(N2O4)/c2(NO2)＝1K因此书写平衡常数表达式及数值时，要与化学反应方程式相对应，否则意义就不明确。（2）平衡常数的意义①平衡常数可表示反应进行的程度。K越大，反应进行的程度越大，K105时，可以认为该反应已经进行完全。转化率也能表示反应进行的程度，转化率不仅与温度有关，而且与起始条件有关。②K的大小只与温度有关，与反应物或生成物起始浓度的大小无关。（3）浓度商：可逆反应进行到某时刻(包括化学平衡)时，生成物浓度的化学计量数次幂之积与反应物浓度的化学计量数次幂之积的比值称为浓度商(Q)。当Q＝K时，该反应达到平衡状态；QK时，该反应向正教育资料反应方向进行；QK时，该反应向逆反应方向进行。2．转化率的全面突破（1）转化率的计算公式%100)始()平()始(%100)始()平()始(转化率cccnnn（2）转化率的变化分析在一恒容密闭容器中通入amolA、bmolB发生反应aA(g)＋bB(g)cC(g)，达到平衡后，改变下列条件，分析转化率的变化情况(用“增大”、“减小”或“不变”表示)：①再通入bmolB，α(A)增大，α(B)减小。②再通入amolA、bmolB：若a＋bc，α(A)增大、α(B)增大；若a＋b＝c，α(A)不变、α(B)不变；若a＋bc，α(A)减小、α(B)减小。（二）【典例剖析】典例一、【考点定位】化学平衡移动、速率的影响因素、化学平衡常数与转化率的计算【2015·重庆理综，7】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%【思路点拨】熟练掌握勒夏特列原理，会利用三段式结合化学平衡常数计算转化率【审题指导】从K入手计算转化率【答案】C教育资料n(平)/mol8n－222因为该反应是反应前后气体体积不变的反应，所以有K＝2×2/8×(n-2)＝0.1，解得n＝7，正确；D项，根据上述计算可知CO的转化率为20%，错误。【名师点评】本题难点：因为该反应是反应前后气体体积不变的反应，所以化学平衡常数计算时可以代入各物质的物质的量进行计算。化学平衡常数及转化率的计算是近年来高考题中的热点，需重点掌握化学平衡常数表达式书写，熟练应用三段式进行计算。典例二、【考点定位】本题考查化学平衡转化率、平衡常数等的有关计算【江苏省淮阴中学2017届高三下学期期初考试化学试题】已知：CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)△H=-41kJ•mol-1相同温度下，在体积相同的两个恒温密闭容器中，加入一定量的反应物发生反应．相关数据如下：容器编号起始时各物质物质的量/mol达平衡过程体系能量的变化COH2OCO2H2①1400放出热量：32.8kJ②0014热量变化：Q下列说法中正确的是A.容器①中反应达平衡时，CO的转化率为80%B.平衡时，若向容器①中再加入0.2molCO和0.2molCO2，则V正＜V逆C.Q=8.2D.容器①中CO的转化率与容器②中CO2的转化率之和为1【答案】A教育资料【名师点评】本题考查化学平衡的有关计算，难度中等，注重三段式应用，注意B选项中利用浓度商判断。典例三【考点定位】：化学反应原理教育资料【2017届江西省吉安一中高三上第二次段考（节选）】“低碳循环”引起各国的高度重视，而如何降低大气中CO2的含量及有效地开发利用CO2，引起了全世界的普遍重视，所以“低碳经济”正成为科学家研究的主要课题将不同量的CO(g)和H2O(g)分别通入到体积为2L的恒容密闭容器中，进行反应CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)，得到如下三组数据：实验组温度℃起始量/mol平衡量/mol达到平衡所需时间/minCOH2OH2CO1650421.62.462900210.41.633900abcdt①实验1条件下平衡常数K=_________（取小数二位，下同）。②实验3中，若平衡时，CO的转化率大于水蒸气，则的值_________(填具体值或取值范围)。③实验4，若900℃时，在此容器中加入10molCO，5molH2O，2molCO2，5molH2，则此时V正________V逆(填“＜”，“＞”，“=”)【答案】（12分）2.670＜＜1＜教育资料若在9000C时，另做一组实验，在此容器中加入l0molCO,5mo1H2O,2mo1CO2,5molH2，则此时＝0.2＞0.17，这说明反应在向逆反应方向进行，因此υ正＜υ逆。【名师点评】注意平衡常数的书写；浓度商的应用：可逆反应进行到某时刻(包括化学平衡)时，生成物浓度的化学计量数次幂之积与反应物浓度的化学计量数次幂之积的比值称为浓度商(Q)。当Q＝K时，该反应达到平衡状态；QK时，该反应向正反应方向进行；QK时，该反应向逆反应方向进行。知识升华二【考点定位】化学平衡常数计算；化学平衡知识的综合运用；本题属于各类平衡知识的综合运用，试题难度为很难等级。教育资料【2015新课标I】（15分）碘及其化合物在合成杀菌剂、药物等方面具有广泛用途。回答下列问题：（1）大量的碘富集在海藻中，用水浸取后浓缩，再向浓缩液中加MnO2和H2SO4，即可得到I2，该反应的还原产物为____________。（2）上述浓缩液中含有I-、Cl-等离子，取一定量的浓缩液，向其中滴加AgNO3溶液，当AgCl开始沉淀时，溶液中)()(ClcIc为：_____________，已知Ksp（AgCl）=1.8×10-10，Ksp（AgI）=8.5×10-17。（3）已知反应2HI(g)===H2(g)+I2(g)的ΔH=+11kJ·mol－1，1molH2(g)、1molI2(g)分子中化学键断裂时分别需要吸收436kJ、151kJ的能量，则1molHI(g)分子中化学键断裂时需吸收的能量为______________kJ。（4）Bodensteins研究了下列反应：2HI(g)H2(g)+I2(g)在716K时，气体混合物中碘化氢的物质的量分数x(HI)与反应时间t的关系如下表：t/min020406080120x(HI)10.910.850.8150.7950.784x(HI)00.600.730.7730.7800.784①根据上述实验结果，该反应的平衡常数K的计算式为：___________。②上述反应中，正反应速率为v正=k正·x2(HI)，逆反应速率为v逆=k逆·x(H2)·x(I2)，其中k正、k逆为速率常数，则k逆为________(以K和k正表示)。若k正=0.0027min-1，在t=40min时，v正=__________min-1③由上述实验数据计算得到v正~x(HI)和v逆~x(H2)的关系可用下图表示。当升高到某一温度时，反应重新达到平衡，相应的点分别为_________________（填字母）【答案】（1）MnSO4；（2）4.7×10-7；教育资料（3）299（4）①2784.0108.0108.0K；②k逆=k正/K；1.95×10-3；③A、E教育资料教育资料解题技巧与方法总结1、熟练掌握三段式及涉及的公式并会利用其计算转化率和平衡常数等。2、化学平衡常数注意事项：（1）某一反应的K只受温度影响。（2）K与化学方程式书写有关。（3）固体和纯液体的浓度为常数，不必在化学平衡常数表达式中写出。（4）K可以反映化学反应进行的程度，K值越大，表示反应进行的越完全。（5）吸热反应，温度越高化学平衡常数越大；放热反应，温度越低化学平衡常数越小。（6）浓度商Q逆反应进行到某时刻(包括化学平衡)时，生成物浓度的化学计量数次幂之积与反应物浓度的化学计量数次幂之积的比值称为浓度商(Qc)。当Qc＝K时，该反应达到平衡状态；QcK时，该反应向正反应方向进行；QcK时，该反应向逆反应方向进行。