淺談高考對化學平衡常數的考查及教學策略

◇ 山東 孫 正

(作者單位:山東省菏澤市巨野縣實驗中學)

化學平衡常數的計算是歷年高考的熱點,2017年全國卷(理綜,下同)Ⅰ、Ⅲ,2018年全國卷Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ,2019年全國卷Ⅱ、Ⅲ均有考查.2018 年全國卷Ⅰ和2019年全國卷Ⅱ還考查了壓強平衡常數的計算,這是對化學平衡常數考點的新考向.在復習備考時要給予足夠的重視.

1 濃度平衡常數的計算

例1(2017年全國卷Ⅰ,節選)近期發現,H2S是繼NO、CO 之后的第三個生命體系氣體信號分子,它具有參與調節神經信號傳遞、舒張血管減輕高血壓的功能.H2S 與CO2在高溫下發生反應:H2S(g)＋CO2(g)?COS(g)＋H2O(g).在610 K 時,將0.10 molCO2與0.40molH2S充入2.5L 的空鋼瓶中,反應平衡后水的物質的量分數為0.02.反應平衡常數K＝______.

解題策略計算濃度平衡常數時,關鍵是認真分析題干中的文字、圖象、圖表信息,找到關于濃度的條件,列“三段式”求出各物質的平衡濃度,代入平衡常數表達式進行計算(注意書寫平衡常數表達式時,固體和純液體不能列入).

2 壓強平衡常數的計算

壓強平衡常數就是在化學平衡體系中,用各氣體物質的分壓代替濃度計算得到的平衡常數.

例2(2019年全國卷Ⅱ,改編)某溫度下,等物質的量的碘和環戊烯在剛性容器內發生反應mol－1,起始總壓為105Pa,平衡時總壓增加了20%,環戊烯的轉化率為__________,該反應的平衡常數Kp＝__________Pa.

設容器中起始加入I2(g)和環戊烯的物質的量均為a,平衡時轉化的環戊烯的物質的量為x,列出三段式:

根據平衡時總壓增加了20%,故平衡時總壓為(1＋20%)×105Pa＝1.2×105Pa.恒溫、恒容時,壓強之比等于氣體物質的量之比,有

解得x＝0.4a,則環戊烯的轉化率為

解題策略壓強平衡常數表達式中,只出現氣態物質.壓強平衡常數Kp的計算步驟如下:

1)根據“三段式”法計算平衡體系中各物質的物質的量或物質的量濃度,并求出各氣體組分所占的物質的量分數或體積分數.

2)由氣體分壓計算公式計算各氣體物質的分壓,某氣體的分壓＝氣體總壓強×該氣體的體積分數(或各組分物質的量分數).

3)代入壓強平衡常數計算公式計算.

綜上所述,無論是濃度平衡常數還是壓強平衡常數,計算時都要掌握好“一個模式”——三段式,寫準“一個表達式”——平衡常數表達式,準確求出“一組數據”——各有關物質的平衡濃度或平衡分壓,然后代入平衡常數表達式求解.