专题四 化学平衡常数计算突破-冲刺2021年高考化学反应原理题方法探究与类型专练

专题四 化学平衡常数计算突破 解题建模 1．化学平衡常数表达式的书写 (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) Cr2O(aq)＋H2O(l)2CrO(aq)＋2H＋(aq)　K＝ (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＝ N2O4(g)NO2(g)　K′＝＝ 2．化学平衡常数(K)的应用 (1)K值越大，说明平衡体系中生成物所占的比例越大，正向反应进行的程度越大，即该反应进行得越完全，反应物的转化率越大；反之，就越不完全，转化率就越小。 (2)若用任意状态的浓度幂之积的比值(称为浓度商，用Q表示)与K比较，可判断可逆反应是否达到平衡状态和反应进行的方向。即对于反应mA(g)＋nB(g)pC(g)＋qD(g)，Q＝。 Q＜K 反应向正反应方向进行 Q＝K 反应达到平衡状态 Q＞K 反应向逆反应方向进行 (3)利用K可判断反应的热效应 若升高温度，K值增大，则正反应为吸热反应； 若升高温度，K值减小，则正反应为放热反应。 3．熟练化学平衡常数的相关计算 (1)计算模式——“三段式” 如mA(g)＋nB(g)pC(g)＋qD(g)，令A、B起始物质的量浓度分别为a mol·L－1、b mol·L－1，达到平衡后消耗A的物质的量浓度为mx mol·L－1，列三段式： 　　　　　　　 　mA(g)＋nB(g)pC(g)＋qD(g) c始/(mol·L－1)　　　　a　　 　b　　 　　0　 　　0 c转/(mol·L－1)　　　 mx　　　nx　 　　px　　　qx c平/(mol·L－1)　　　a－mx　 b－nx　　px　　　qx K＝。 (2)六个公式 ①反应物的转化率＝×100%＝×100%。 ②生成物的产率＝×100%。一般来讲，转化率越大，原料利用率越高，产率越大。 ③平衡时混合物组分的百分含量＝×100%。 ④某组分的体积分数＝×100%。 ⑤压强平衡常数：气体的分压＝气体总压强×该气体的体积分数(或物质的量分数)；如：N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)，Kp＝。 ⑥平衡常数与速率常数之间的关系 对于基元反应为：mA ＋ nBpC，则： v正＝k正cm(A)·cn(B)　v逆＝k逆cp (C)　(k正、k逆为速率常数) 当可逆反应在一定温度下达到平衡时，v正＝v逆，化学平衡常数K＝。 典例解析 1．氮的氧化物参与雾霾的形成，利用CO和H2在一定条件下可将NO转化为无害物质。 (1)在定温定容条件下，向容积为1 L的密闭容器中充入一定量的NO和CO的混合气体(总物质的量保持4 mol)，发生反应：2NO(g)＋2CO(g)N2(g)＋2CO2(g)的ΔH＝－746.5 kJ·mol－1。 平衡时NO、CO的转化率及N2的体积分数与的关系如图所示，CO转化率对应的曲线为____________(填“转化率a”或“转化率b”)，氮气体积分数为25%时该反应的平衡常数K＝________，初始时n(NO)＝________。 (2)1 073 K时，H2与NO可发生反应2NO(g)＋2H2(g)N2(g)＋2H2O(g)，该反应的正反应速率方程为v＝kca(H2)×cb(NO)(a、b分别为H2和NO的级数，k为速率常数)。 在定容容器中，分别充入不同浓度的NO和H2，测得该反应的正反应速率如下表所示： 实验编号 c(H2)/ (mol·L－1) c(NO)/ (mol·L－1) v/(mol·L－1·s－1) 1 0.006 0 0.001 0 7.9×10－7 2 0.006 0 0.002 0 3.2×10－6 3 0.006 0 0.004 0 1.3×10－5 4 0.003 0 0.004 0 6.4×10－6 5 0.001 5 0.004 0 3.2×10－6 利用上表数据可确定a＝________(保留整数)，b＝________(保留整数)，k＝________(保留两位有效数字)。 2．T1温度时，在容积为2 L的恒容密闭容器中发生反应：2NO(g)＋O2(g)2NO2(g)　ΔH<0。实验测得：v正＝v(NO)消耗＝2v(O2)消耗＝k正c2(NO)·c(O2)，v逆＝(NO2)消耗＝k逆c2(NO2)，k正、k逆为速率常数，只受温度影响。不同时刻测得容器中n(NO)、n(O2)如表： 时间/s 0 1 2 3 4 5 n(NO)/mol 0.20 0.10 0.08 0.07 0.