2023届高考化学增分小专题：《化学反应平衡常数Kc、Kp的计算》

2023届高考化学增分小专题：《化学反应平衡常数Kc、Kp的计算》 知识梳理 考点一　化学平衡常数的概念及表达式 1．化学平衡常数(Kc) 在一定温度下，当一个可逆反应达到化学平衡时，生成物浓度幂之积与反应物浓度幂之积的比值是一个常数，用符号K表示。 2．数学表达式 (1)对于反应mA(g)＋nB(g)pC(g)＋qD(g)，K＝(固体和纯液体的浓度视为常数，通常不计入平衡常数表达式中)。 (2)平衡常数与方程式的关系 ①在相同温度下，对于给定的可逆反应，正逆反应的平衡常数互为倒数，即K正＝。 ②方程式乘以某个系数x，则平衡常数变为原来的x次方。 ③两方程式相加得总方程式，则总方程式的平衡常数等于两分方程式平衡常数的乘积，即K总＝K1·K2。 3.化学平衡常数(Kp) (1)定义 有气体参与的反应，在化学平衡体系中，各气体物质的分压替代平衡浓度，计算的平衡常数叫压强平衡常数。 (2)数学表达式 对于一般可逆反应mA(g)＋nB(g)pc(g)＋qD(g)，当在一定温度下达到平衡时其压强平衡常数Kp可表示为Kp＝，其中p(A)、p(B)、p(C)、p(D)表示反应物和生成物的分压，用平衡分压可以这样计算：分压＝总压×物质的量分数。 p(总)＝p(A)＋p(B)＋p(C)＋p(D)；＝＝ (3)计算技巧： 第一步，根据“三段式”法计算平衡体系中各物质的物质的量或物质的量浓度； 第二步，计算各气体组分的物质的量分数或体积分数； 第三步，根据分压计算公式求出各气体物质的分压，某气体的分压＝气体总压强×该气体的体积分数(或物质的量分数)； 第四步，根据平衡常数计算公式代入计算。例如，N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)，压强平衡常数表达式为Kp＝。 考点二　“三段式”突破平衡常数与“二率”的相关计算 1．三段式计算 “三段式法”是有效解答化学平衡计算题的“万能钥匙”。解题时，要注意准确地列出起始量、变化量、平衡量，按题目要求进行计算，同时还要注意单位的统一。 (1)分析三个量：即起始量、变化量、平衡量。 (2)明确三个关系 ①对于同一反应物，起始量－变化量＝平衡量。 ②对于同一生成物，起始量＋变化量＝平衡量。 ③各转化量之比等于各反应物的化学计量数之比。 2．计算模式 对以下反应：mA(g)＋nB(g)pC(g)＋qD(g)，令A、B起始物质的量(mol)分别为a、b，达到平衡后，A的消耗量为mx mol，容器容积为V L。 　　　 mA(g)　＋　nB(g)pC(g)＋qD(g) 起始/mol a b 0 0 变化/mol mx  nx px qx 平衡/mol a－mx  b－nx px qx 则有①K＝。 ②c平(A)＝ mol·L－1。 ③α(A)平＝×100%，α(A)∶α(B)＝∶＝。 ④φ(A)＝×100%。 ⑤＝。 ⑥(混)＝ g·L－1。 ⑦＝ g·mol－1。 ⑧生成物的产率：实际产量(指生成物)占理论产量的百分数。一般来讲，转化率越大，原料利用率越高，产率越大。 产率＝×100%。 考点三　速率常数与化学平衡常数的关系 1．假设基元反应(能够一步完成的反应)为aA(g)＋bB(g)===cC(g)＋dD(g)，其速率可表示为v＝k·ca(A)·cb(B)，式中的k称为反应速率常数或速率常数，它表示单位浓度下的化学反应速率，与浓度无关，但受温度、催化剂、固体表面性质等因素的影响，通常反应速率常数越大，反应进行得越快。不同反应有不同的速率常数。 2．正、逆反应的速率常数与平衡常数的关系 对于基元反应aA(g)＋bB(g)cC(g)＋dD(g)，v正＝k正·ca(A)·cb(B)，v逆＝k逆·cc(C)·cd(D)，平衡常数K＝＝，反应达到平衡时v正＝v逆，故K＝。 例题精讲 一、浓度平衡常数Kc的计算 例1. (2022年全国甲卷)金属钛(Ti)在航空航天、医疗器械等工业领域有着重要用途，目前生产钛的方法之一是将金红石(TiO2)转化为TiCl4，再进一步还原得到钛。回答下列问题： (1) TiO2转化为TiCl4有直接氯化法和碳氯化法。在1000℃时反应的热化学方程式及其平衡常数如下： (ⅰ)直接氯化：TiO2(s)＋2Cl2(g)＝TiCl4(g)＋O2(g) △H1＝172kJ∙mol－1，Kp1＝1.0×10-2 (ⅱ)碳氯化： TiO2(s)＋2Cl2(g)＋2C(s)＝TiCl4(g)＋2CO(g) △H2＝－51kJ∙mol－1，Kp2＝1.2×1012 Pa ①反应2C(s)＋O2(g)＝2CO(g) △H为_______kJ∙mol－1，Kp＝_______。