[微點(diǎn)突破]


1．考查化學(xué)平衡常數(shù)(K)的計(jì)算方法——三段式法


三段式法就是依據(jù)化學(xué)方程式列出各物質(zhì)的起始量、變化量和平衡量，然后根據(jù)已知條件建立代數(shù)等式而進(jìn)行解題的一種方法。這是解答化學(xué)平衡計(jì)算題的一種“萬能方法”，只要已知起始量和轉(zhuǎn)化率就可用平衡模式法解題。對(duì)于反應(yīng)前后氣體體積變化的反應(yīng)，如果已知反應(yīng)前氣體的總物質(zhì)的量與反應(yīng)后氣體的總物質(zhì)的量的差值，也可用差量法解題。


【典例1】 在1.5 L的密閉容器中通入2 ml N2和3 ml H2，混合氣體在一定溫度下發(fā)生反應(yīng)。達(dá)到平衡時(shí)，容器內(nèi)壓強(qiáng)為反應(yīng)開始時(shí)的0.8，則該反應(yīng)的化學(xué)平衡常數(shù)約為( )


A．0.34 B．0.64


C．0.44D．0.54


C [定T、V的情況下，壓強(qiáng)之比等于物質(zhì)的量之比，設(shè)N2轉(zhuǎn)化x ml，則


N2(g) ＋ 3H2(g)2NH3(g)


起始量/ml 2 3 0


轉(zhuǎn)化量/ml x 3x 2x


平衡量/ml 2－x 3－3x 2x


eq \f(p平,p始)＝eq \f(n平,n始)＝eq \f(5－2x,5)＝eq \f(0.8,1)，解得x＝0.5，


則K＝eq \f(c2?NH3?,c?N2?·c3?H2?)＝eq \f(\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(1,1.5)))eq \s\up12(2),\f(1.5,1.5)×\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(1.5,1.5)))eq \s\up12(3))＝eq \f(4,9)≈0.44。]


2．考查利用K值變化判斷反應(yīng)的熱效應(yīng)


其他條件不變時(shí)，若正反應(yīng)是吸熱反應(yīng)，由于升高(或降低)溫度時(shí)平衡向正(或逆)反應(yīng)方向移動(dòng)，K值增大(或減小)；若正反應(yīng)是放熱反應(yīng)，由于升高(或降低)溫度時(shí)平衡向逆(或正)反應(yīng)方向移動(dòng)，K值減小(或增加)；所以溫度升高時(shí)平衡常數(shù)可能增大，也可能減小，但不會(huì)不變。


【典例2】 高爐煉鐵過程中發(fā)生的主要反應(yīng)為eq \f(1,3)Fe2O3(s)＋CO(g)eq \f(2,3)Fe(s)＋CO2(g)。已知該反應(yīng)在不同溫度下的平衡常數(shù)如下：


該反應(yīng)的平衡常數(shù)表達(dá)式K＝__________，ΔH________0(填“＞”“＜”或“＝”)。


[解析] 因Fe和Fe2O3都為固體，不能代入平衡常數(shù)的表達(dá)式，所以K＝eq \f(c?CO2?,c?CO?)，由表中數(shù)據(jù)知，溫度升高，平衡常數(shù)減小，說明平衡向左移動(dòng)，故ΔH＜0。


[答案] eq \f(c?CO2?,c?CO?) ＜


3．考查可逆反應(yīng)是否達(dá)到平衡狀態(tài)及反應(yīng)方向的判斷


在溫度一定的條件下，判斷一個(gè)化學(xué)反應(yīng)是否達(dá)到平衡的根據(jù)是：計(jì)算出來某一時(shí)刻該反應(yīng)的濃度商Q，將其與平衡常數(shù)K進(jìn)行比較，如果二者相等，則說明反應(yīng)已達(dá)到平衡狀態(tài)，否則該反應(yīng)處于非平衡狀態(tài)。如果反應(yīng)中有固體或純液體參加，則它們的濃度不列入平衡常數(shù)表達(dá)式中，一般步驟為設(shè)任一時(shí)刻的濃度商(即同樣應(yīng)用K的計(jì)算式，但為某一時(shí)刻的)為Q，若Q＝K，說明反應(yīng)平衡；Q>K，說明反應(yīng)向逆向進(jìn)行；Q0.9，所以反應(yīng)向逆反應(yīng)方向進(jìn)行。


[答案] 逆向


4．考查利用K計(jì)算平衡濃度和反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率


依據(jù)起始濃度(或平衡濃度)和平衡常數(shù)可以計(jì)算平衡濃度(或起始濃度)，從而計(jì)算反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率。對(duì)于反應(yīng)：aA＋bBcC＋dD，反應(yīng)物A的轉(zhuǎn)化率可以表示為α(A)＝eq \f(A的初始濃度－A的平衡濃度,A的初始濃度)×100%＝eq \f(c0?A?－c?A?,c0?A?)×100%＝eq \f(反應(yīng)物轉(zhuǎn)化的物質(zhì)的量?或濃度?,反應(yīng)物起始的物質(zhì)的量?或濃度?)×100%。


【典例4】 可逆反應(yīng)CO(g)＋H2O(g)CO2(g)＋H2(g)在密閉容器中建立了平衡。當(dāng)溫度為749 K時(shí)，K＝eq \f(9,4)，問：


(1)當(dāng)CO和H2O的起始濃度為2 ml·L－1時(shí)，CO的轉(zhuǎn)化率為________。


(2)當(dāng)CO的起始濃度仍為2 ml·L－1，H2O的起始濃度為6 ml·L－1時(shí)，CO的轉(zhuǎn)化率為________。


[解析] (1)設(shè)CO的轉(zhuǎn)化量為x，


CO(g)＋H2O(g)CO2(g)＋H2(g)


起始/(ml·L－1) 2 2 0 0


轉(zhuǎn)化/(ml·L－1) x x x x


平衡/(ml·L－1) 2－x 2－x x x


K＝eq \f(x2,?2－x?2)＝eq \f(9,4)＝解得：x＝1.2，


CO的轉(zhuǎn)化率：eq \f(1.2 ml·L－1,2 ml·L－1)×100%＝60%。


(2)設(shè)CO的轉(zhuǎn)化量為y，


CO(g)＋H2O(g)CO2(g)＋H2(g)


起始/(ml·L－1) 2 6 0 0


轉(zhuǎn)化/(ml·L－1) y y y y


平衡/(ml·L－1) 2－y 6－y y y


K＝eq \f(y2,?2－y??6－y?)＝eq \f(9,4)，解得：y≈1.7


CO的轉(zhuǎn)化率：eq \f(1.7 ml·L－1,2 ml·L－1)×100%＝85%。


[答案] (1)60% (2)85%


[專題對(duì)練]


1．某溫度下，向容積為2 L的密閉反應(yīng)器中充入0.10 ml SO3，當(dāng)反應(yīng)器中的氣體壓強(qiáng)不再變化時(shí)，測(cè)得SO3的轉(zhuǎn)化率為20%，則該溫度下反應(yīng)2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g)的平衡常數(shù)為( )


A．3.2×103B．1.6×103


C．8.0×102D．4.0×102


A [ 2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g)


c(始)/(ml·L－1) 0 0 0.05


c(變)/(ml·L－1) 0.01 0.005 0.01


c(平)/(ml·L－1) 0.01 0.005 0.04


K＝eq \f(c2?SO3?,c2?SO2?·c?O2?)＝3.2×103。]


2．一定條件下，將3 ml A和1 ml B兩種氣體混合于固定容積為2 L的密閉容器中，發(fā)生如下反應(yīng)：3A(g)＋B(g)xC(g)＋2D(s)。2 min末該反應(yīng)達(dá)到平衡，生成0.8 ml D，并測(cè)得C的濃度為0.2 ml·L－1。下列判斷正確的是( )


A．該條件下此反應(yīng)的化學(xué)平衡常數(shù)約為0.91


B．A的平均反應(yīng)速率為0.3 ml·L－1·s－1


C．B的轉(zhuǎn)化率為60%


D．若混合氣體的密度不再改變時(shí)，該反應(yīng)不一定達(dá)到平衡狀態(tài)


A [平衡時(shí)，n(C)＝0.2 ml·L－1×2 L＝0.4 ml，n(D)＝0.8 ml，故n(C)∶n(D)＝1∶2，所以x＝1；平衡時(shí)A、B、C的濃度分別為0.9 ml·L－1、0.3 ml·L－1、0.2 ml·L－1，則平衡常數(shù)K＝eq \f(0.2,0.93×0.3)≈0.91，A對(duì)；v(C)＝eq \f(0.2 ml·L－1,2 min)＝0.1 ml·L－1·min－1，v(A)＝3v(C)＝0.3 ml·L－1·min－1，B錯(cuò)；B轉(zhuǎn)化的物質(zhì)的量n(B)＝eq \f(1,2)n(D)＝0.4 ml，故B的轉(zhuǎn)化率為α(B)＝eq \f(0.4 ml,1 ml)×100%＝40%，C錯(cuò)；該反應(yīng)前后氣體分子數(shù)不相等，且氣體質(zhì)量也不相等，因此混合氣體的密度不再改變時(shí)，該反應(yīng)一定達(dá)到平衡狀態(tài)，D錯(cuò)。]溫度/℃
1 000
1 150
1 300
平衡常數(shù)
4.0
3.7
3.5
t/℃
700
800
830
1 000
1 200
K
0.6
0.9
1.0
1.7
2.6

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第二節(jié) 化學(xué)平衡

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