化學平衡常數計算的考查及備考啟示

王志剛

近年全國卷高考理綜化學試題，幾乎每年都會考查到化學平衡常數的計算問題，其考查形式多樣、考查手段靈活，能較好測試學生分析問題、解決問題的能力，區分度較高。對于化學平衡常數的計算，這部分內容也是高考化學復習備考中的難點和易錯點。下面主要通過分析2018年全國3套卷中化學平衡常數的計算問題，追根溯源，為化學平衡計算問題的備考提出合理方法與建議。

一、試題分析

1.基本類型的平衡常數計算

例1 （2018 全國卷I第27題節選）CH，-CO2催化重整不僅可以得到合成氣（CO和H2），還對溫室氣體的減排具有重要意義。CH4-CO2催化重整的反應為：

某溫度下，在體積為2L的容器中加入2 molCH、1 mol CO2以及催化劑進行重整反應，達到平衡時CO2的轉化率是50%，其平衡常數為_______mol2.L-2

解析

計算得

本題以CH4-CO2催化重整反應為載體，考查濃度平衡常數的基本計算，計算時注意以下三點：

（1）計算平衡常數時要用濃度進行計算，而不能直接用物質的量進行計算（有時用物質的量計算數值也對，僅僅是因為該反應為等體積反應（On=0），巧合）;

（2）由于該反應不是等體積反應（On≠0），平衡常數的計算結果應該是有單位的;

（3）不加說明，平衡常數一般均為濃度平衡常數（K，）。

索源 （2017 全國卷I第28題節選）

（3）H2S與CO2在高溫下發生反應：

在610K時，將0.10 mol CO2與0.40 mol H，S充人2.5L的空鋼瓶中，反應平衡后水的物質的量分數為0.02。

①HS的平衡轉化率a1=_______%，反應平衡常數K=_____。

2.以圖像為載體的平衡常數計算

例2 （2018 全國卷I第28題節選）三氯氫硅（SiHCl，）是制備硅烷、多晶硅的重要原料。回答下列問題：

（3）對于反應

采用大孔弱堿性陰離子交換樹脂催化劑，在323K和343K時SiHCI，的轉化率隨時間變化的結果如圖1所示：

①343K時反應的平衡轉化率a=_______%。平衡常數K343K=_______（保留2位小數）。

解析 由“先拐先平，數值大”，可判斷出a點所在曲線溫度為343K，分析圖像知道該溫度下平衡轉化率為22%，該反應為等體積反應，可取1 mol.L-的SiHCl，發生如下反應：

本題通過SiHCI，在不同溫度下分解反應的曲線研究，考查學生識圖能力、分析能力及計算能力。在處理本題時注意如下三點：

（1）利用“先拐先平，數值大”規則準確判斷出343K時對應的轉化率隨時間變化曲線;

（2）看圖求出343K時的平衡轉化率（注意不是a點轉化率）;

（3）計算時結果要準確（注意按要求保留有效數字）。

索源（2016 全國卷I第27題節選）CrO2-和Cr2O-在溶液中可相互轉化。

（2）室溫下，初始濃度為1.0 mol·L-1的Na2CrO.溶液中c（Cr203）隨c（H）的變化如圖2所示：

②由圖可知，溶液酸性增大，CrO3一的平衡轉化率_______（填“增大“減小”或“不變”），根據A點數據，計算該轉化反應的平衡常數為_____。

3.以表格為載體的平衡常數計算

例3 （2018 全國卷I第28題節選）采用N，O，為硝化劑是一種新型的綠色硝化技術，在含能材料、醫藥等工業中得到廣泛應用，回答下列問題：

（2）F.Daniels等曾利用測壓法在剛性反應器中研究了25C時N203（g）分解反應：

其中NO，二聚為N2O2的反應可以迅速達到平衡，體系的總壓強p隨時間t的變化見表1（t=∞時，N，O，（g）完全分解）：

④25C時N20.（g）==2NO2（g）反應的平衡常數K。=_______kPa（K。為以分壓表示的平衡常數，計算結果保留1位小數）

解析

同時快速建立平衡：

帶入（平衡時）：

則

解得

本題通過N2O，的分解、NO2與N2O，的可逆轉化，合理設計問題，重在考查分析能力、判斷能力及計算能力，難度較大。解題過程中注意以下三點：

（1）分析表格，理解1=∞時N，O，（g）完全分解的含義;

（2）知道氣=“P1n一，并能用分壓直接進行計算;

（3）要細心，能發現所求反應（N，O.（g）=2NO2（g））平衡常數和計算過程中反應（2NO2（g）=N204g））平衡常數的異同點（互為倒數）

索源 （2015 全國卷I第28題節選）碘及其化合物在合成殺菌劑、藥物等方面具有廣泛用途。回答下列問題：

①根據上述實驗結果，該反應的平衡常數K的計算式為

②上述反應中，正反應速率為0，正=hix（HI），逆反應速率為v;a=h：x（H2）x（I2），其中h，。、kh為速率常數，則為_______（以K和k。表示）。

二、備考啟示

通過對2018年全國3套理綜化學卷平衡常數計算考查內容及形式的解析及索源研究，不難發現，高考試題既具有繼承性，又具有創新性，求穩、求新、求變是高考試題的永恒追求。故在復習備考中，針對試題特征，進行精準備考，方可取得事半功陪的復習效果，

1.考查內容趨于復雜化

特征1以全國|卷為例，2017年考查化學平衡常數基本運算，2018年則以圖表的形式進行考查，且為多級聯合反應，難度逐步加大，考查內容趨于復雜化。另外還應注意全國II、II卷有向全國I卷考過試題學習的命題規律。如2018年全國II卷27題與2017年全國I卷28題.2018年全國川卷28題與2015年全國I卷28題是何其相似。

策略1 復習備考中，針對考題不斷變化的求新、求變特征，我們應以不變應萬變，緊緊以化學平衡計算“三段式”法為核心，以近5年全國高考真題的精細研究為手段，加強訓練，落實考點，最終突破難點。

2.圖形圖表考查趨于主流化

特征2以2018年高考全國I卷、全國川卷平衡常數的命題形式看，圖形圖表題將會是今后相當長的時間段內平衡常數考查的主流形式。由于高考試題具有選拔性功能，因而就要求其具有一定的效度和區分度。圖形圖表類試題，由于可以綜合考查學生識圖能力、分析能力、計算能力等化學核心能力，因而可以有效選拔出綜合素質高的優秀中學生。

策略2 在復習備考中，針對圖形圖表題這一熱點和難點問題，設置專題，進行專題突破性訓練。在訓練時，可以分解難點，把該類題目分解為分析圖表、尋找特殊點及數據計算三部分，逐點訓練，分類突破。

3.能力考查趨于全面化

特征3通過研究發現，近年平衡常數的考查中對計算能力、細節問題的考查有所加強。如2018年全國I.II、II卷中

，具體數值的計算、計算結果有無單位的細節問題在2018年考題中都體現的非常明顯，細節的確決定成敗。

策略3 由于高考試題具有導向性功能和繼承性特征，故學生化學計算能力的訓練與提高，應引起足夠的重視。在復習備考中，針對學生計算能力弱、計算結果不準確等問題，應該在專項訓練中發現和暴露問題，在日常教學中培養與提高學生的綜合計算能力，若能堅持不懈，最終必然能較好的解決學生計算準確性問題。