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文档简介
1以点带面,突破难点2026届高考化学冲刺复习基于高考真题研究的《化学平衡常数计算》深度复习1.什么是化学平衡常数?2.化学平衡常数的表达式是什么样的?3.近年高考真题考查中,平衡常数考查主要有哪些类型?一、提出问题,明确概念
1.平衡常数定义在一定温度下,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,简称平衡常数,用符号K表示。2.表达式对于一般的可逆反应mA(g)+nB(g) pC(g)+qD(g),平衡常数的表达式为:K=(此时浓度均为平衡浓度)。m nc
p(C)cq(D)c (A)c
(B)一、提出问题,明确概念3.考查类型2025年晋陕青宁卷、
2025年黑吉辽内蒙古卷、2025年四川卷、2025年云南卷、2025年重庆卷等,在试题中考分别考查到了Kp、Kc、Kx的典型计算,这些问题,也是高考化学平衡常数考查的最主要形式及高考化学等级考的难点内容。一、提出问题,明确概念对于一般的可逆反应:mA(g)+nB(g) pC(g)+qD(g)在温度T时达到化学平衡,各物理量关系如下:平衡物质的量浓度(mol·L-1平衡各物质压强(Pa)平衡各物质物质的量分数A的平衡浓度B的平衡浓度C的平衡浓度D的平衡浓度A的平衡压强B的平衡压强C的平衡压强D的平衡压强A的物质的量分数B的物质的量分数C的物质的量分数D的物质的量分数c(A)c(B)c(C)c(D)p(A)p(B)p(C)p(D)x(A)x(B)x(C)x(D)物理量之间的关系:p总=p(A)+p(B)+p(C)+p(D)1=x(A)+x(B)+x(C)+x(D)一、提出问题,明确概念c
p
(C)cq
(D)K
cm
(A)cn(B)又称为浓度平衡常数,可用Kc表示;若平衡常数用物质的量浓度来表示则:p
p
(C)
pq
(D)若平衡常数用压强来表示则:K
又称为压强平衡常数,可用Kp表示;pm
(A)
pn
(B)x
p(C)xq(D)若平衡常数用物质的量分数来表示则:K
又称为物质的量分数平衡常数,可用Kx表示。xm(A)xn
(B)一、提出问题,明确概念硅(SiHCl
)是制备硅烷、多晶硅的重要原料。回3答下列问题:(3)对于反应2SiHCl3(g)SiH2Cl2(g)+SiCl4(g),采用大孔弱碱性阴离子交换树脂催化剂,在323
K和343
K时SiHCl3的转化率随时间变化的结果如图所示:343K323K“先拐先平,数值大”①343K时反应的平衡转化率α=
2_2
%,平解析:
2SiHCl3(g)SiH2Cl2(g)+SiCl4(g)00.110.1100.110.11开始: 1变化:
0.22平衡:
0.78K343
K=20.78 0.780.11
0.11
0.11
2=(0.111
10.777 49)
≈
( )2
=()2
=≈=0.02
150例题1(2018全国III卷·28题,节选):三氯氢
衡常数K343
K=_0_._0_2
(保留2位小数)。二、深研真题,得出方法1.浓度平衡常数(Kc)的考查②
2SiHCl3(g)开始: 1SiH2Cl2(g)+SiCl4(g)0 0变化:0.20.10.1a处:0.80.10.1分析:1.32种应用广泛的化工原料。以甲醛和合成气(CO+H
)为原料制备乙二醇,反应按如下两步进行:二、深研真题,得出方法1.浓度平衡常数(Kc)的考查应用1(2025四川卷·18题,节选改编)乙二醇是一2 2①HCHO(g)+CO(g)+H(g)=HOCH
CHO(l)2 2 2 22 3③HCHO(g)+H
(g)=CH
OH(l)(副反应)①反应5h后,羟基乙醛、乙二醇、甲醇的产率分别为38%、8%、10%,则甲醛的平均消耗速率v=mol·L-1·h-1。②溶剂中H2和CO浓度分别保持为1.0×10-4
mol·L-1、6.0×10-4
mol·L-1,羟基乙醛、乙二醇、甲醇的平衡产率分别为18%、34%、14%,生成乙二醇总反应④的化学平衡常数K=
(mol·L-1)-3(科学记数法表示,保留小数点后2位)。(注明物质状态)。HCHO(g)+CO(g)+2H2(g)=HOCH2CH2OH(l)(4)若反应在恒容密闭容器中进行,溶剂中甲醛初始浓度为1.0
mol·L-1。-0.1 0.1-0.08 0.08-0.46 0.08+0.38=0.460.46
0.1
0.56_= =_0_.1_1_2
5
5
-0.34 0.34③HCHO(g)+H2(g)=CH3OH(l)(副反应)-0.14 0.14①HCHO(g)+CO(g)+H2(g)=HOCH2CHO(l)-0.52 0.18+0.34=0.52②HOCH2CHO(l)+H2(g)=HOCH2CH2OH(l)HCHO(g)+CO(g)+2H2(g)=HOCH2CH2OH(l)(1)生成乙二醇的总反应方程式④为
①
+
②
(1.0-0.52-0.14)=0.34
6×10-410-40.34110.346.012
10
1.67
10
0.34
6.0
10
4
(1.0
10
4
)2连续反应 ②HOCHCHO(l)+H(g)=HOCHCH
OH(l)已知:CH4(g)+Br2(g)=CH3Br(g)+HBr(g)3CH3Br(g)=C3H6(g)+3HBr(g)ΔH=-29
kJ·mol-1ΔH=+20
kJ·mol-1应后的含碳物质只有CH4、CH3Br和CH2Br2)。拓展1
(2024全国甲卷·第28题)
甲烷(CH4)转化为多碳化合物具有重要意义。一种将甲烷溴化再偶联为丙烯(C3H6)的研究所获得的部分数据如下。回答下列问题:。①图中表示CH3Br的曲线是
a
(填“a”或“b”)。③560℃时,CH3Br(g)+Br2(g)=CH2Br2(g)+HBr(g)1_0_._9_2K
1
.4
7
.8
1
0
.9
25
0
.2CH3BrCH4二、深研真题,得出方法1.浓度平衡常数(Kc)的考查(2)
CH4与Br2反应生成CH3Br,部分CH3Br会进一
反应的平衡常数K=步溴化。将8
mmol
CH4和8
mmol
Br2,通入密闭容器,平衡时n(CH4)、n(CH3Br)与温度的关系见下图(假设反竞争反应二、深研真题,得出方法1.浓度平衡常数(Kc)的考查启示:(1)平衡常数计算的基本方法:
“
三
段
式
”
法。(2)平衡常数有无单位:
有
。思考:该反应是在恒容还是恒压条件下发生的?解析:2H2S(g) 2H2(g)+S2(g)开始:
100变化:
2x2xx平衡:
1-2x2xx思考:Ar不参与反应,计算反应物、生成物分压时,与Ar的含量有无关系?二、深研真题,得出方法2.压强平衡常数(Kp)的考查例题2(2022全国乙卷·28题,节选)油气开采、石油化工、煤化工等行业废气普遍含有硫化氢,需要回收处理并加以利用。回答下列问题:(3)在1470K、100kPa反应条件下,将n(H2S):n(Ar)=1:4的混合气进行H2S热分解反应[2H2S(g) 2H2(g)+S2(g)]。平衡时混合气中H2S与H2的分压相等,H2S平衡转化率为
50% ,平衡常数Kp=
4.76 kPa。(保留2位小数)解析:2H2S(g)开始:
1mol2H2(g)+S2(g)0 00.24mol0.12
mol0.1s:
0.76
mol 0.24
mol 0.12
mol反应到0.1s时,n(总)=10.12
moln(H2S
):n(Ar)分别为4:1、1:1、1:4、1:9、1:
变化:
0.24mol19的H2S-Ar混合气体,热分解过程中H2S转化率随计算之前,需要明确两个问题:一是H2S热分解是在恒压装置中进行的;二是“H2S分压的平均变化率”就相当于是H2S的平均反应速率。剩下的工作则是找准“特殊点”,按照“三段式”法进行详细计算。时间的变化如图所示。n(H2S
):n(Ar
)=1:9对应图中曲线
d
,计算其在0~0.1s之间,H2S分压的平均变化率为
24.9
kPa·s-1。(保留1位小数)易错点剖析:没有分清反应装置是给定压强的“恒压”而非“恒容”装置,导致计算方法的选择出错;对“恒压装置稀有气体对平衡移动的影响”原理不清,导致选择曲线时出错。二、深研真题,得出方法2.压强平衡常数(Kp)的考查例题2(2022全国乙卷·28题,节选)油气开采、石油化工、煤化工等行业废气普遍含有硫化氢,需要回收处理并加以利用。
回答下列问题:(4)在1373K、100kPa反应条件下,对于特别提醒:恒容:可以用定义法计算Kp,也可以用分压直接简洁计算Kp;恒压:只能用定义法计算Kp,为什么?二、深研真题,得出方法2.压强平衡常数(Kp)的考查应用2(2025云南卷·17题,节选)
我国科学家研发出一种乙醇(沸点78.5℃)绿色制氢新途径,并实现高附加值乙酸(沸点118℃)的生产,主要反应为:Ⅱ.C2H5OH(g)=CH3CHO(g)+H2(g) ΔH2=+68.7
kJ·mol-1(3)恒压100kPa下,向密闭容器中按n(H2O):n(C2H5OH)=9:1投料,产氢速率和产物的选择性随温度变化关系如图1,关键步骤中间体的能量变化如图2。3 2 5Kp1=
kPa(列出计算式即可;用平衡分压代替平衡浓度计算,分压=总压×物质的量分数)。①由图1可知,“反应Ⅰ”最适宜的温度为270℃,原因为乙酸选择性最大,产氢速率较快,副产物选择性小。0.58eV0.66eV0.81eV②由图中信息可知,乙酸可能是
产物1
(填“产物1”“产物2”或“产物3”)。③270℃时,若该密闭容器中只发生反应Ⅰ、Ⅱ,平衡时乙醇的转化率为90%,乙酸的选择性为80%,则n平(乙酸)=80%×1×90%=0.72mol,n (乙醇)=1mol×(1-10%)=0.1mol,平p(CH3COOH):p(C2H5OH)=0.72:0.1=36:5
100%例如:乙酸的选择性
n(生成的乙酸)n(转化的乙醇)-0.72 -0.72 1.44 0.72-0.18 0.18 0.18Ⅰ.C2H5OH(g)+H2O(g)=2H2(g)+CH3COOH(g)平衡
0.19-0.72=8.28 1.44+0.18=1.62 0.72CH3CHO(g)0.18 n(总)=10.910.9 10.9 (1.62
p)2
0.72
p
0.1
p
8.28
p10.9 10.9 p(CH
COOH):p(C
H
OH)=
36:5 ,平衡常数0.72
1.622p
0.1
8.28
10.90.72
1.622
100
0.1
8.28
10.9竞争
Ⅰ.C2H5OH(g)+H2O(g)=2H2(g)+CH3COOH(g)ΔH1
Kp1反应拓展2(2025晋陕青宁卷·第18题,节选)
MgCO3/MgO循环在CO2捕获及转化等方面具有重要应用。科研人员设计了利用MgCO3与H2反应生成的路线,主要反应如下:I.MgCO3(s)=MgO(s)+CO2(g)II.CO2(g)+4H2(g)=CH4(g)+2H2O(g)III.CO2(g)+H2(g)=H2O(g)+CO(g)ΔH1=+101
kJ·mol-1ΔH2=-166
kJ·mol-1ΔH3=+41
kJ·mol-1回答下列问题:和。CO2CH4NCO2CH4(4)100
kPa下,在密闭容器中H2(g)MgCO3(s)各1
mol发生反应。反应物(H2、MgCO3)的平衡转化率和生成物(CH4、CO2)的选择性随温度变化关系如下图(反应III在360℃以下不考虑)MgCO3MgCO3I.MgCO3(s)=MgO(s)+CO2(g)-0.49 0.49 0.49II.CO2(g)+4H2(g)=CH4(g)+2H2O(g)-0.245 -0.98 0.245 0.492 2II.CO(g)+4H(g)=CH(g)+2H
O(g)平:0.245
0.024 20.245 0.49n(总)=1
p(总)=100kPa24.5
492
492
n(C
O2)
1
70%
0.7,n
(C
H
4
)
1
10%
0.1,C
守恒:n
(C
O
)
1
0.7
0.1
0.2②点M温度下,反应Ⅱ的Kp=
24_._5
_2_4
2_4_(kPa)-2(列出计算式即可)。③在550℃下达到平衡时,n(CO)=
0_._2
mol,500~600℃,随温度升高H2平衡转化率下降的原因可能是
反
应_Ⅱ_生
成
的_H
2多
于
反_应
Ⅲ
消
耗_的
H_2_(_或
反
应_I_I_逆
。向移动程度大于反应III正向移动程度)n
(
M
g
C
O
3
)
1,10%二、深研真题,得出方法
2.压强平衡常数(Kp)的考查100%70%用_“定义”法或_“
分
压
”
法计算;(2)看图要点:准确标出每条曲线对应的_分
子
或
粒
子
。二、深研真题,得出方法2.压强平衡常数(Kp)的考查启示:
(1)Kp计算要点:恒压,用____“_定__义__”____法;恒容,二、深研真题,得出方法3.物质的量分数平衡常数(Kx)的考查例题3(2025广西卷·17题,节选)
尿素[Co(NH2)2]为农业生产常用氮肥。回答下列问题:2CO
的平衡转化率为80%。则2NH3(l)+CO2(g) Co(NH2)2(l)+H2O(l)的平衡常数
2On Hn
CO
2
n
CO
2
(4)实际生产中,当初始
n
N
H
3
4
.5、列出“三段式”:2
22NH
(1)210.80.200.80.820.20.81CO
(l)H
O(l)
CO
NH
(l)3
0
.2
时,
起始
mol
4.5转化
mol
1.6平衡
mol
2.9n(总)=2.9+0.2+0.8+1=4.90.8
1
4.9 4.9
2.3
2.9
2
0.2
4.9
4.9
K=
2_.3
(用物质的量分数代替浓度计算,忽略副反应,保留1位小数)。二、深研真题,得出方法3.物质的量分数平衡常数(Kx)的考查应用3(2024黑吉辽卷内蒙古·18题,节选)
为实现氯资源循环利用,工业上采用RuO2催化氧化法处理HCl废气:将HCl和O2分别以不同起始流速通入反应器中,在360℃、400℃和440℃下反应,通过检测流出气成分绘制
HCl转化率(a)曲线,如下图所示(较低流速下转化率可近似为平衡转化率)。(5)设N点的转化率为平衡转化率,则该温度下反应的平衡常数K=
6
(用平衡物质的量分数代替平衡浓度计算)。ΔH
=-57.2kJ
mol-1
ΔS
K二、深研真题,得出方法3.物质的量分数平衡常数(K
)的考查x拓展3(2025河北卷·17题,节选)
乙二醇(EG)是一种重要的基础化工原料,可通过石油化工和煤化工等工业路线合成。(2)煤化工路线中,利用合成气直接合成乙二醇,原子利用率可达100%,具有广阔的发展前景。反应如下:2CO(g)+3H2(g) HOCH2CH2OH(g)ΔH。按化学计量比进料,固定平衡转化率α,探究温度与压强的关系。α分别为0.4、0.5和0.6时,温度与压强的关系如图:③已知:反应aA(g)+bB(g) yY(g)+zZ(g),为 。x
y
Y
x
z
Z
K
x
xa
A
xb
B
,x为组分的物质的量分数。M、N0.60.50.4T定,p增大p定,T增大或“L3”);②ΔH
<
0(填“>”“<”或“=”)。两点对应的体系,Kx(M)
=,why?
Kx(N)(填2CO
g
+3H2
g
HOCH2CH2OH
g
起始(mol)230转化(mol)11.50.5平衡(mol)11.50.5n(总)=1+1.5+0.5=3“>”“<”或“=”),D点对应体系的Kx的值12列出“三段式”:按化学计量比进料,M、N点转化率(α=0.6)相同,Kx相同。pi=xi·P,Kp=Kx·P△n①代表α=0.6的曲线为
L1(填“L1”“L2”1.影响平衡常数的因素:仅与
温度(T)有关。二、深研真题,得出方法3.物质的量分数平衡常数(Kx)的考查反思总结:启示:①Kc、Kp仅与温度(T)有关;②Kx不仅与温度(T)有关,也与压强(P)有关;2.Kc、Kp及Kx之间的关系:③若△n=0,则Kc=Kp=Kx。①令△n=(p+q)-(m+n),Kp=Kc·(RT)△n
,你能推导吗?②pi=xi·P,Kp=Kx·P△n
,你能推导吗?③若△n=0,则Kc、Kp、Kx之间有怎样的大小关系?3.关注Kc,重视Kp,知道Kx巩固1(2025重庆卷·17题,节选)利用“驰豫法”可研究快速反应的速率常数(k,在一定温度下为常数)。其原理是通过微扰(如瞬时升温)使化学平衡发生偏离,观测体系微扰后从不平衡态趋向H++OH-,若将纯水瞬时升温到25℃,
已知:25℃时,c(H2O)=55.6
mol·L-1,v(正)=k1c(H2O),v(逆)=k2c(H+)c(OH-),xe为H+的平衡浓度。新平衡态所需的驰豫时间(
τ),从而获得k的信息。对于H2O测得
τ
=4.0×10-5
s。τ
1 k1
2k2
xe①25℃时,H2OH++OH-的平衡常数的过程示意图为。③25℃时,计算得2
D 升温,v增大,但v(正)为何几乎不变?12122 22 21 1 1
7
2
16
)
k
(1
10 )
k
1.8
10 k
τ
4
10-5
1
k2
1.25
1011k
2k
(1
10-7
) 1.8
10
16k
2k
(1
10-7
) 2k
(1
10-7
)
v(正)
k
55.6
v(逆k
为_1_._2_5_×_1_0___L/(mol·s)。11
三、应用方法,巩固提升
122c
H cO
Hc
H
2
O
K
k1
=k
2(1
10
7)2 10
14
1.8
10
1655.6 55.6
平衡时,
v
(正)
k
c
H
O
v
(逆)
k
c
H cO
HK=
1_._8_×_1_0_-_16
mol·L-1(保留2位有效数字)。②下列能正确表示瞬时升温后反应建立新平衡三、应用方法,巩固提升巩固2(2021全国乙卷·28题,节选)(2)氯铂酸钡(BaPtCl6)固体加热时部分分解为BaCl2、Pt和Cl2,376.8℃时平衡常数Kp’=1.0×104
Pa2。在一硬质玻璃烧瓶中加入过量BaPtCl6,抽真空后,通过一支管通入碘蒸气(然后将支管封闭),在376.8℃,碘蒸气初始压强为20.0
kPa。376.8℃平Cl2(g)+I2(g)的平衡常数衡时,测得烧瓶中压强为32.5kPa,则p(ICl)=
2_4_._8
kPa,反应2IClK=
0_.1_
_(_2_0_-_1_2_.4_)
(列出计算式即可)。2
4
.8
2列出“三段式”:巩固3(2025黑吉辽内蒙古卷·第18题,节选)
乙二醇是一种重要化工原料,以合成气(CO、H2)为原料合成乙二醇具有重要意义。Ⅱ.间接合成法:用合成气和O2制备的DMO合成乙二醇,发生如下3个均放热的连续反应,其中MG生成乙n消耗
D
M
O
n
该物质
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