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

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

‎2018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。‎ ‎　　　　　　　mA(g)＋nB(g)pC(g)＋qD(g)‎ 起始(mol·L－1) a b 0 0‎ 变化(mol·L－1) mx nx px qx 平衡(mol·L－1) a－mx b－nx px qx 相关计算：‎ ‎①平衡常数：K＝。‎ ‎②A的平衡转化率：α(A)平＝×100%。‎ ‎③A的物质的量分数(或气体A的体积分数)：‎ w(A)＝×100%。‎ ‎④v(A)＝。‎ ‎⑤混合气体的平均密度：混＝。‎ ‎⑥混合气体的平均相对分子质量：＝。‎ ‎⑦＝。‎ ‎[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10 mol，平衡后CO物质的量为8 mol。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7 mol D．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a mol，容器的容积为1 L，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)　　10　　　a　　　　0　　　　0‎ 转化物质的量 浓度(mol·L－1)　　2　　　2　　　 　2　　　 2‎ 平衡物质的量 浓度(mol·L－1)　　8　　　a－2　　　 2　　 　2‎ 化学平衡常数K＝＝0.1，解得a＝7，故正确。‎ D．CO的平衡转化率为×100%＝20%，故不正确。]‎ ‎[对点训练2]　在1.0 L密闭容器中充入0.10 mol A(g)，一定温度下发生如下反应：A(g)B(g)＋C(g)　ΔH<0，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(　　)‎ A．t2时反应达到平衡，且t2＝2t1‎ B．该温度下此反应的平衡常数K＝0.32 mol·L－1‎ C．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0.1 mol A，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0.2 kPa，即消耗等量的A，随着反应的进行，平均反应速率降低，故t2>2t1，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): 0.1 0 0‎ 变化量(mol): x x x 平衡量(mol): 0.1－x x x 故(0.1－x)＋x＋x＝0.18，解得x＝0.08，则平衡时[A]＝0.02 mol/L，[B]＝0.08 mol/L，[C]＝0.08 mol/L，则K＝＝0.32 mol·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0.1 mol A，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＝＋108 kJ·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10 min到14 min的COCl2浓度变化曲线未标出)：‎ ‎(1)计算反应在第8 min时的平衡常数K＝________；‎ ‎(2)若12 min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＝＋108 kJ/mol 开始/(mol·L－1)　0.055　　 　0.095　 0.07‎ ‎8 min/(mol·L－1) 0.04 0.11 0.085‎ K＝＝≈0.234 mol·L－1。‎ ‎(2)设12 min时COCl2的平衡浓度为x。‎ 由于12 min时反应在温度T(8)下达到平衡，则由平衡常数定义得 K＝＝ mol·L－1＝0.234 mol·L－1‎ 解得x≈0.031 mol·L－1。‎ ‎[答案]　(1)0.234 mol·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) K1　ΔH1<0(Ⅰ)‎ ‎2NO(g)＋Cl2(g)2ClNO(g)　K2　ΔH2<0(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2 L恒容密闭容器中加入0.2 mol NO和0.1 mol Cl2,10 min时反应(Ⅱ)达到平衡。测得10 min内v(ClNO)＝7.5×10－3 mol·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NO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＝。‎ ‎(2)根据“三段式”：‎ ‎　　　　　　2NO(g) ＋ Cl2(g)　 2ClNO(g)‎ 起始mol·L－1 0.1 0.05 0‎ 转化mol·L－1 0.1α1 0.05α1 0.1α1‎ 平衡mol·L－1 0.1－0.1α1 0.05－0.05α1 0.1α1‎ v(ClNO)＝＝7.5×10－3 mol·L－1·min－1，得α1＝75%，平衡时n(Cl2)＝(0.05－0.05α1) mol·L－1×2 L＝0.025 mol。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α2>α1；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)　(2)2.5×10－2　75%　>　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1 L密闭容器中加入0.02 mol FeO(s)，并通入x mol CO，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＝＝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/mol ‎0.02‎ x ‎　0‎ ‎0‎ 变化物质 的量/mol ‎0.01‎ ‎0.01‎ ‎　　0.01‎ ‎0.01‎ 平衡物质 的量/mol ‎0.01‎ x－0.01‎ ‎　　0.01‎ ‎0.01‎ 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)利用混＝和＝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。‎