備考2024屆高考化學(xué)一輪復(fù)習(xí)講義第七章化學(xué)反應(yīng)速率和化學(xué)平衡第3講平衡常數(shù)及轉(zhuǎn)化率考點(diǎn)1平衡常數(shù)的計(jì)算

第3講平衡常數(shù)及轉(zhuǎn)化率課標(biāo)要求核心考點(diǎn)五年考情核心素養(yǎng)對(duì)接1.認(rèn)識(shí)化學(xué)平衡常數(shù)是表征反應(yīng)限度的物理量，知道化學(xué)平衡常數(shù)的含義。2.了解濃度商和化學(xué)平衡常數(shù)的相對(duì)大小與反應(yīng)方向間的聯(lián)系平衡常數(shù)的計(jì)算2023全國(guó)乙，T28；2023湖北，T19；2023遼寧，T18；2022全國(guó)甲，T28；2022全國(guó)乙，T28；2022湖南，T14；2022年6月浙江，T29；2022山東，T20；2021全國(guó)乙，T28；2021海南，T16；2021湖北，T19；2020全國(guó)Ⅰ，T28；2020全國(guó)Ⅱ，T28；2019全國(guó)Ⅱ，T27；2019天津，T7變化觀念與平衡思想：能從反應(yīng)現(xiàn)象中提取信息，建立物質(zhì)、外界條件與化學(xué)反應(yīng)方向、限度和速率的關(guān)系；能基于平衡常數(shù)解釋平衡移動(dòng)的規(guī)律；能基于K與Qc的關(guān)系判斷化學(xué)反應(yīng)是否達(dá)到平衡及平衡移動(dòng)的方向平衡常數(shù)的應(yīng)用2022上海，T20；2021上海，T17；2021河北，T16；2021山東，T20平衡轉(zhuǎn)化率與非平衡轉(zhuǎn)化率2023上海，T20；2023全國(guó)甲，T28；2023湖南T13；2023遼寧，T18；2023廣東，T19；2023江蘇，T13；2020全國(guó)Ⅰ，T28；2020全國(guó)Ⅱ，T28；2020江蘇，T20；2020山東，T18；2019江蘇，T15；2019海南，T3命題分析預(yù)測(cè)1.高考中化學(xué)反應(yīng)速率與化學(xué)平衡部分的知識(shí)多被設(shè)計(jì)為難度最大的試題，考生失分主要集中在平衡常數(shù)（Kc、Kp）和轉(zhuǎn)化率的相關(guān)計(jì)算、速率常數(shù)與平衡常數(shù)的關(guān)系、根據(jù)新穎圖像提取隱含信息并進(jìn)行反應(yīng)原理的分析等。近年來(lái)有關(guān)壓強(qiáng)平衡常數(shù)的計(jì)算是熱點(diǎn)，試題中常給出壓強(qiáng)平衡常數(shù)的定義，然后根據(jù)氣體分壓計(jì)算壓強(qiáng)平衡常數(shù)；另外，含有“惰性”組分的氣體壓強(qiáng)平衡常數(shù)的計(jì)算也需要引起重視。2.2025年高考命題的新動(dòng)向是與真實(shí)情境相結(jié)合的平衡常數(shù)和轉(zhuǎn)化率的判斷與計(jì)算等，難度仍較大；與轉(zhuǎn)化率相關(guān)的圖像仍需重視考點(diǎn)1平衡常數(shù)的計(jì)算平衡常數(shù)計(jì)算的常見(jiàn)命題點(diǎn)計(jì)算類型應(yīng)對(duì)策略利用多個(gè)反應(yīng)的平衡常數(shù)計(jì)算某相關(guān)反應(yīng)的平衡常數(shù)若反應(yīng)①（平衡常數(shù)為K1）、反應(yīng)②（平衡常數(shù)為K2）、反應(yīng)③（平衡常數(shù)為K3）具有關(guān)系①＝②＋③，則K1＝K2×K3；若上述反應(yīng)具有關(guān)系①＝②－③，則K1＝K利用圖像中各物質(zhì)的分壓數(shù)值計(jì)算平衡常數(shù)分析圖像中各物質(zhì)的平衡狀態(tài)→讀取平衡時(shí)各物質(zhì)的分壓數(shù)值→代入分壓平衡常數(shù)公式求Kp利用“三段式”法結(jié)合平衡轉(zhuǎn)化率等信息計(jì)算平衡常數(shù)應(yīng)用“三段式”法結(jié)合平衡轉(zhuǎn)化率等信息→求平衡時(shí)各物質(zhì)的物質(zhì)的量→利用p分（A）＝p總×n（A）n（總）求平衡時(shí)各物質(zhì)的分壓→代入分壓平衡常數(shù)公式求K應(yīng)用“三段式”法結(jié)合相關(guān)信息→求平衡時(shí)各物質(zhì)的物質(zhì)的量濃度→代入濃度平衡常數(shù)公式求Kc利用基元反應(yīng)的正、逆反應(yīng)速率常數(shù)與平衡常數(shù)的關(guān)系計(jì)算平衡常數(shù)對(duì)于基元反應(yīng)aA（g）＋bB（g）?cC（g）＋dD（g），假設(shè)v正＝k正·ca（A）·cb（B），v逆＝k逆·cc（C）·cd（D），平衡常數(shù)K＝cc（C）·cd（D）ca研透高考明確方向命題點(diǎn)1根據(jù)定義式求平衡常數(shù)1.[2021浙江]已知2SO2（g）＋O2（g）?2SO3（g）ΔH＝－198kJ·mol－1850K時(shí)，在一恒容密閉反應(yīng)器中充入一定量的SO2和O2，當(dāng)反應(yīng)達(dá)到平衡后測(cè)得SO2、O2和SO3的濃度分別為6.0×10－3mol·L－1、8.0×10－3mol·L－1和4.4×10－2mol·L－1。（1）該溫度下反應(yīng)的平衡常數(shù)為6.7×103。（2）平衡時(shí)SO2的轉(zhuǎn)化率為88％。解析（1）根據(jù)平衡時(shí)各組分濃度可計(jì)算該反應(yīng)的平衡常數(shù)K＝（4.4×10－2）2（6.0×10－3）2×8.0×10－3≈6.7×103。（2）平衡時(shí)生成的c（SO3）＝4.4×10－2mol·L－1，則反應(yīng)中消耗的c（SO2）＝4.4×10－2mol·L－1，結(jié)合SO2的平衡濃度可求出起始時(shí)c（SO2）＝4.4×10－2mol·L－1＋6.0×10－3mol·L－2.[2023湖北]1200K時(shí)，假定體系內(nèi)只有反應(yīng)C40H12（g）?C40H10（g）＋H2（g）發(fā)生，反應(yīng)過(guò)程中壓強(qiáng)恒定為p0（即C40H12的初始?jí)簭?qiáng)），平衡轉(zhuǎn)化率為α，該反應(yīng)的平衡常數(shù)Kp為α21－α2p0解析設(shè)起始時(shí)C40H12的物質(zhì)的量為y，已知平衡轉(zhuǎn)化率為α，則平衡時(shí)C40H12的物質(zhì)的量為y（1－α），生成的C40H10和H2的物質(zhì)的量均為yα，則Kp＝y(tǒng)αy＋yαp0·yαy＋命題點(diǎn)2直接讀圖求平衡常數(shù)3.[求恒容條件下的標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù)][2021湖南改編]某興趣小組對(duì)氨熱分解法制氫氣的反應(yīng)：2NH3（g）?N2（g）＋3H2（g）進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)探究。在一定溫度和催化劑的條件下，將0.1molNH3通入3L的密閉容器中進(jìn)行反應(yīng)（此時(shí)容器內(nèi)總壓為200kPa），各物質(zhì)的分壓隨時(shí)間的變化曲線如圖所示。在該溫度下，反應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù)Kθ＝0.48（已知：分壓＝總壓×該組分物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)，pθ＝100kPa）。解析由題圖可知，平衡時(shí)NH3、H2、N2的分壓分別是120kPa、120kPa、40kPa，則反應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù)Kθ＝1.204.[2023全國(guó)乙]（1）將FeSO4置入抽空的剛性容器中，升高溫度發(fā)生分解反應(yīng)：2FeSO4（s）?Fe2O3（s）＋SO2（g）＋SO3（g）（Ⅰ）平衡時(shí)pSO3－T的關(guān)系如下圖所示。660K時(shí)，該反應(yīng)的平衡總壓p總＝3.0kPa、平衡常數(shù)Kp（Ⅰ）＝2.25（kPa）2。Kp（Ⅰ）隨反應(yīng)溫度升高而增大（填“增大”“減小”或“（2）提高溫度，上述容器中進(jìn)一步發(fā)生反應(yīng)2SO3（g）?2SO2（g）＋O2（g）（Ⅱ），平衡時(shí)pO2＝pSO2－pSO34（用pSO3、pSO2表示）。在929K時(shí)，p總＝84.6kPa，pSO解析（1）由反應(yīng)（Ⅰ）可知平衡體系中pSO2＝pSO3，則由題圖可知，660K時(shí)，該反應(yīng)的平衡總壓p總＝2×1.5kPa＝3.0kPa。Kp（Ⅰ）＝pSO2·pSO3＝1.52（kPa）2＝2.25（kPa）2。由題圖可知，隨反應(yīng)溫度升高pSO3逐漸增大，則Kp（Ⅰ）隨反應(yīng)溫度升高而增大。（2）綜合2FeSO4（s）?Fe2O3（s）＋SO2（g）＋SO3（g）（Ⅰ）、2SO3（g）?2SO2（g）＋O2（g）（Ⅱ）可知，平衡時(shí)的pSO2－pSO32為反應(yīng)（Ⅱ）生成的SO2的分壓，而反應(yīng)（Ⅱ）中SO2和O2的化學(xué)計(jì)量數(shù)之比為2：1，故pO2＝12×pSO2－pSO32＝pS命題點(diǎn)3聯(lián)立不同反應(yīng)的平衡常數(shù)計(jì)算某反應(yīng)的平衡常數(shù)5.[2021全國(guó)乙]McMorris測(cè)定和計(jì)算了在136～180℃范圍內(nèi)下列反應(yīng)的平衡常數(shù)Kp：2NO（g）＋2ICl（g）?2NOCl（g）＋I(xiàn)2（g）Kp12NOCl（g）?2NO（g）＋Cl2（g）Kp2反應(yīng)2ICl（g）Cl2（g）＋I(xiàn)2（g）的K＝Kp1·Kp2（用Kp1、Kp2表示）。解析結(jié)合題中信息可知Kp1＝p2（NOCl）·p（I2）p2（NO）·p2（ICl）、Kp2＝p2（NO）·p6.[2023全國(guó)甲]已知下列反應(yīng)的熱化學(xué)方程式：①3O2（g）2O3（g）K1ΔH1＝285kJ·mol－1②2CH4（g）＋O2（g）2CH3OH（l）K2ΔH2＝－329kJ·mol－1反應(yīng)③CH4（g）＋O3（g）CH3OH（l）＋O2（g）的ΔH3＝－307kJ·mol－1，平衡常數(shù)K3＝K2K1（用K1、解析根據(jù)蓋斯定律，反應(yīng)③＝12×（②－①），則反應(yīng)③的ΔH3＝12×（ΔH2－ΔH1）＝－307kJ·mol－1，K3＝7.[2023湖南]室溫下，①Cu＋在配體L的水溶液中形成[Cu（L）2]＋，其反應(yīng)平衡常數(shù)為K；②CuBr在水中的溶度積常數(shù)為Ksp。由此可知，CuBr在配體L的水溶液中溶解反應(yīng)的平衡常數(shù)為K×Ksp（所有方程式中計(jì)量系數(shù)關(guān)系均為最簡(jiǎn)整數(shù)比）。解析已知Cu＋（aq）＋2L?[Cu（L）2]＋K、CuBr（s）?Cu＋（aq）＋Br－（aq）Ksp，兩反應(yīng)相加可得：CuBr（s）＋2L?[Cu（L）2]＋＋Br－（aq），則其平衡常數(shù)為K×Ksp。命題點(diǎn)4用“三段式”法計(jì)算平衡常數(shù)8.[恒容變壓類][2021全國(guó)乙]氯鉑酸鋇（BaPtCl6）固體加熱時(shí)部分分解為BaCl2、Pt和Cl2，376.8℃時(shí)平衡常數(shù)K'p＝1.0×104Pa2。在一硬質(zhì)玻璃燒瓶中加入過(guò)量BaPtCl6，抽真空后，通過(guò)一支管通入碘蒸氣（然后將支管封閉）。在376.8℃，碘蒸氣初始?jí)簭?qiáng)為20.0kPa。376.8℃平衡時(shí)，測(cè)得燒瓶中壓強(qiáng)為32.5kPa，則pICl＝24.8kPa，反應(yīng)2ICl（g）Cl2（g）＋I(xiàn)2（g）的平衡常數(shù)K＝100×（20.0×103解析結(jié)合BaPtCl6（s）?BaCl2（s）＋Pt（s）＋2Cl2（g）可得376.8℃時(shí)K'p＝1.0×104Pa2＝pCl22，則平衡時(shí)pCl2＝1.0×104Pa＝1.0×102Pa＝0.1kPaI2（g）＋Cl2（g）?2ICl（g）起始?jí)簭?qiáng)/kPa20.00轉(zhuǎn)化壓強(qiáng)/kPaxx2x平衡壓強(qiáng)/kPa20.0－x0.12x根據(jù)平衡時(shí)總壓強(qiáng)為32.5kPa得（20.0－x）＋0.1＋2x＝32.5，解得x＝12.4，則平衡時(shí)pICl＝12.4kPa×2＝24.8kPa。結(jié)合上述分析可知反應(yīng)2ICl（g）I2（g）＋Cl2（g）的平衡常數(shù)K＝pCl2·pI2p9.[恒壓類][2021遼寧]苯催化加氫制備環(huán)己烷是化工生產(chǎn)中的重要工藝，一定條件下，發(fā)生如下反應(yīng)：Ⅰ.主反應(yīng)：（g）＋3H2（g）?（g）ΔH1＜0Ⅱ.副反應(yīng)：（g）?（g）ΔH2＞0恒壓反應(yīng)器中，按照n（H2）∶n（C6H6）＝4∶1投料，發(fā)生Ⅰ、Ⅱ反應(yīng)。總壓為p0，平衡時(shí)苯的轉(zhuǎn)化率為α，環(huán)己烷的分壓為p，則反應(yīng)Ⅰ的Kp＝p1－α5－3解析設(shè)起始時(shí)加入的H2和C6H6的物質(zhì)的量分別為4mol和1mol，結(jié)合平衡時(shí)苯的轉(zhuǎn)化率為α，列“三段式”：反應(yīng)Ⅰ：C6H6（g）＋3H2（g）?C6H12（g）起始量/mol140轉(zhuǎn)化量/molα3αα平衡量/mol1－α4－3αα由于反應(yīng)Ⅱ?yàn)闅怏w總物質(zhì)的量不變的反應(yīng)，故平衡體系中氣體的總物質(zhì)的量為（5－3α）mol，則反應(yīng)Ⅰ的Kp＝p（C610.[恒壓充入“惰性”氣體類]（1）[全國(guó)Ⅰ高考改編]已知SO2（g）＋12O2（g）釩催化劑SO3（g）ΔH＝－98kJ·mol－1。將組成（物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)）為2m％SO2（g）、m％O2（g）和q％N2（g）的氣體通入反應(yīng)器，在溫度t、壓強(qiáng)p條件下進(jìn)行反應(yīng)。平衡時(shí)，若SO2轉(zhuǎn)化率為α，則SO3壓強(qiáng)為2mα100－mαp，平衡常數(shù)Kp＝（2）[2022全國(guó)乙改編]已知2H2S（g）S2（g）＋2H2（g）ΔH＝＋170kJ·mol－1。在1470K、100kPa反應(yīng)條件下，將n（H2S）∶n（Ar）＝1∶4的混合氣進(jìn)行H2S熱分解反應(yīng)。平衡時(shí)混合氣中H2S與H2的分壓相等，H2S平衡轉(zhuǎn)化率為50％，平衡常數(shù)Kp＝4.76kPa。解析（1）設(shè)通入的SO2、O2和N2的物質(zhì)的量共100mol，利用“三段式”法進(jìn)行計(jì)算：SO2（g）＋12O2（g）釩催化劑SO3（g）N起始量/mol2mm0q轉(zhuǎn)化量/mol2mαmα2mα0平衡量/mol2m－2mαm－mα2mαq平衡時(shí)氣體的總物質(zhì)的量為（3m＋q－mα）mol，則p（SO2）＝p（2m－2mα）3m＋q－mα，p（O2）＝p（m－mα）3m＋q－mα，p（2）由反應(yīng)可知，H2S～H2，平衡時(shí)混合氣中H2S與H2的分壓相等，則H2S平衡轉(zhuǎn)化率為50％。設(shè)起始時(shí)n（H2S）＝1mol，列“三段式”如下：2H2S（g）S2（g）＋2H2（g）Ar起始量/mol1004轉(zhuǎn)化量/mol0.50.250.50平衡量/mol0.50.250.54平衡時(shí)H2S、S2、H2的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)分別為110.5、121、110.5，則Kp＝p（S2）·p技巧點(diǎn)撥含“惰性”組分時(shí)壓強(qiáng)平衡常數(shù)的計(jì)算模型往反應(yīng)器中通入一定量A（g）、B（g）和D（g）（“惰性”氣體）的混合氣體，發(fā)生反應(yīng)mA（g）＋nB（g）?qC（g），反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí)，體系的總壓強(qiáng)為p，計(jì)算壓強(qiáng)平衡常數(shù)Kp（以分壓表示，分壓＝總壓×物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)）。Kp＝pq（C）[恒容：p總（起始）p總（平衡）＝n總（起始）n求Kp的思維框架注意“惰性”組分不參與反應(yīng)，但參與分壓，如