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1、1 金榜培植新的增分点 自助式学习菜单 2014 届高考化学二轮 专题冲刺化学平衡常数及其应用 一 小试能力知多少 判断正误 1 2013 临沂模拟 反应C s H2O g CO g H2 g 的平衡常数表达式为K c C c H2O c CO c H2 2 2012 山东高考 将 1 mol N2O4充入一恒压容器中进行反应N2O4 g 2NO2 g 若 在相同温度下 上述反应改在体积为1 L 的恒容容器中进行 平衡常数增大 3 2013 南京模拟 可逆反应的平衡常数与温度有关 所以升高温度 平衡常数一定增 大 4 2013 惠州模拟 在其他条件不变的情况下 对于反应2SO2 O22SO3
2、增大压强 或增大 O2的浓度 K 值增大 二 必备知识掌握牢 1 化学平衡常数表达式的书写 对于反应 mA g nB g pC g qD g K c p C cqD cmA cnB 注意 固体 纯液体的浓度视为常数 不包含在化学平衡常数的表达式中 K 只受温度的影响 当温度不变时 K 值不变 化学平衡常数表达式与化学方程式的书写形式有关 对于同一个化学反应 当化学方 程式的计量数发生变化时 平衡常数的数值也发生变化 当化学方程式逆向书写时 平衡常 数为原平衡常数的倒数 2 化学平衡常数的应用 1 判断反应进行的程度 对于同类型的反应 K 值越大 表示反应进行的程度越大 K 值 越小 表示反应进
3、行的 程度越小 2 判断反应进行的方向 若任意状态下的生成物与反应物的浓度幂之积的比值为Qc 则 Qc K 反应向逆反应方 向进行 Qc K 反应处于平衡状态 Qc K 反应向正反应方向进行 3 判断反应的热效应 若升高温度 K 值增大 则正反应为吸热反应 2 若升高温度 K 值减小 则正反应为放热反应 4 利用化学平衡常数计算平衡浓度 转化率 体积分数等 三 常考题型要明了 考查化学平衡的计算典例 考查化学反应速率和化学平衡常数的计算演练 1 考查化学平衡图像及化学平衡常数演练 2 典例 某恒定温度下 在一个 2 L 的密闭容器中 加入 4 mol A 和 2 mol B 进行如下反 应 3
4、A g 2B g 4C 2D 代表状态不确定 反应一段时间后达到平衡 测得生成1 6 mol C 且反应的前后压强之比为5 4 则下列说法正确的是 A 该反应的化学平衡常数表达式是K c4C c2D c3A c2B B 此时 B 的平衡转化率是35 C 增大该体系的压强 平衡向右移动 化学平衡常数增大 D 增加 C B 的平衡转化率不变 解析 3A g 2B g 4C 2D 起始 mol 420 0 变化 mol 1 2 0 8 1 6 0 8 平衡 mol 2 8 1 2 1 6 0 8 n 平 4 2 mol 4 5 4 8 mol 由此推知 C 为固体或纯液体 D 为气体 该反应的平衡常
5、数表达式为K c2D c3A c2B 平衡时 B 的转化率 0 8 mol 2 mol 100 40 增大该体系的压强 平衡向右移动 由于温度没变 化学平衡常数不变 由于C 为固 体或纯液体 增加C 对平衡没影响 B 的平衡转化率不变 答案 D 探规寻律 三段式法 解答化学平衡计算题 1 步骤 1 写出有关化学平衡的反应方程式 3 2 确定各物质的起始浓度 转化浓度 平衡浓度 3 根据已知条件建立等式关系并做解答 2 方法 如 mA g nB g pC g qD g 令 A B 起始物质的量浓度分别为a mol L b mol L 达到平衡后消耗A 的物质的量浓度为mx mol L mA g
6、nB g pC g qD g 起始 mol L ab00 变化 mol L mxnxpxqx 平衡 mol L a mxb nxpxqx K px p qxq a mx m b nxn 3 说明 1 对于反应物 c 平 c 始 c 变 对于生成物 c 平 c 始 c 变 2 各物质的转化浓度之比等于化学方程式中化学计量数之比 3 转化率 反应物转化的浓度 反应物起始的浓度 100 演练 1 2013 四川高考 在一定温度下 将气体 X 和气体 Y 各 0 16 mol 充入 10 L 恒 容密闭容器中 发生反应X g Y g 2Z g H 0 一段时间后达到平衡 反应过程 中测定的数据如下表
7、t min 2 4 7 9 n Y mol 0 12 0 11 0 10 0 10 下列说法正确的是 A 反应前2 min 的平均速率v Z 2 0 10 3 mol L 1 min 1 B 其他条件不变 降低温度 反应达到新平衡前v 逆 v 正 C 该温度下此反应的平衡常数K 1 44 D 其他条件不变 再充入0 2 mol Z 平衡时X 的体积分数增大 解析 选 CA 项 Y 的反应速率为v Y 0 16 0 12 mol 10 L 2 min 2 0 10 3 4 mol L 1 min 1 v Z 2v Y 4 0 10 3 mol L 1 min 1 B 项 H 0 反应放热 降 温
8、反应正向移动 v 正 v 逆 C 项 由平衡常数公式可得K 1 44 D 项 反应前后计量 数不变 X 体积分数不变 演练 2 2013 海南高考 反应 A g B g C g 在容积为 1 0 L 的密闭容器中进行 A 的初始浓度为0 050 mol L 1 温度 T 1和 T2下 A 的浓度与时间关系如图所示 回答下列问 题 1 上述反应的温度T1 T2 平衡常数K T1 K T2 填 大于 小 于 或 等于 2 若温度 T2时 5 min 后反应达到平衡 A 的转化率为70 则 平衡时体系总的物质的量为 反应的平衡常数K 反应在 0 5 min 区间的平均反应速率v A 解析 1 图中显
9、示T2时达到平衡所用时间少 速率大所以温度高 而温度越高 c A 越 小 可判断反应为吸热反应 升温K 将增大 2 平衡问题的常规计算 略 答案 1 小于小于 2 0 085 mol 0 082 mol L 0 007 mol L min 变量探究型实验题常以表格的形式给出多组实验数据 让考生找出每组数据的变化对反 应的影响 或给出影响化学反应的几种因素 让考生设计实验分析各因素对反应的影响 该 5 类题目能够很好地考查学生对于图表的观察 分析以及处理实验数据归纳得出合理结论的能 力 因而在这几年高考试题中出现频率较高 典题 2013 安徽高考 某酸性工业废水中含有K2Cr2O7 光照下 草酸
10、 H2C2O4 能将 其中的 Cr2O2 7转化为 Cr 3 某课题组研究发现 少量铁明矾Al 2Fe SO4 4 24H2O 即可对该反 应起催化作用 为进一步研究有关因素对该反应速率的影响 探究如下 1 在 25 C 下 控制光照强度 废水样品初始浓度和催化剂用量相同 调节不同的初始 pH 和一定浓度草酸溶液用量 作对比实验 完成以下实验设计表 表中不要留空格 实验编号初始 pH 废水样品体积 mL 草酸溶液体积 mL 蒸馏水体积 mL 4 60 10 30 5 60 10 30 5 60 测得实验 和 溶液中的Cr2O2 7浓度随时间变化关系如图所示 2 上述反应后草酸被氧化为 填化学式
11、 3 实验 和 的结果表明 实验 中 0 t1时间段反应速率 V Cr 3 mol L 1 min 1 用代数式表示 4 该课题组对铁明矾 Al2Fe SO4 4 24H2O 中起催化作用的成分提出如下假设 请你完成 假设二和假设三 假设一 Fe2 起催化作用 假设二 假设三 5 请你设计实验验证上述假设一 完成下表中内容 6 除 了 上 述 实 验 提 供 的 试 剂 外 可 供 选 择 的 药 品 有K2SO4 FeSO4 K2SO4 Al2 SO4 3 24H2O Al2 SO4 3等 溶液中Cr2O 2 7的浓度可用仪器测定 实验方案 不要求写具体操作过程 预期实验结果和结论 解析 首
12、先看清实验目的 确定条件改变的唯一变量 再根据图给信息进行综合分析 对于实验方案的设计也主要考虑变量的控制 1 要保证其他量不变 草酸用量为唯一变量 必须保证溶液的体积为100 mL 所以加 入草酸和水的体积之和应为40 mL 两者的具体体积没有要求 只需与 中数据不同即可 2 此反应中铬的化合价由 6 价变为 3 价 化合价降低 所以碳的化合价应升高 草酸中 碳的化合价为 3 价 反应后只能变为 4 价 即生成CO2 3 通过图像可以明显看到 实 验 的反应速率比实验 的快 故pH 越小 反应速率越快 说明溶液pH 对该反应的速率 有影响 在 0 t1时间段 Cr2O2 7 的浓度改变了 c
13、0 c1 mol L 1 其反应速率为 c0 c1 t1 mol L 1 min 1 所以 v Cr3 2 c0 c1 t1 mol L 1 min 1 4 铁明矾中除结晶水外 共有三种离 子 均可能起催化作用 除Fe 2 外 还有Al 3 和 SO2 4 5 要想验证假设一正确 必须确 定 Al 3 和 SO 2 4不起催化作用 所以可选择K2SO4 Al2 SO4 3 24H2O 为了确保Al 3 和 SO2 4 的浓度与原来的相同 所以取和铁明矾相同物质的量的K2SO4 Al2 SO4 3 24H2O 答案 1 实验编号初始 pH 废水样品 体积 mL 草酸溶液 体积 mL 蒸馏水体积
14、mL 20 20 2 CO2 3 溶液 pH 对该反应的速率有影响 2 c0 c1 t1 4 Al 3 起催化作用 SO2 4起催 化作用 5 7 实验方案 不要求写具体操作过程 预期实验结果和结论 用等物质的量K2SO4 Al2 SO4 3 24H2O 代替 实验 中的铁明矾 控制其他反应条件与实 验 相同 进行对比实验 反应进行相同时间后 若溶液中c Cr2O2 7 大 于实验 中的c Cr2O2 7 则假设一成立 若 两溶液中的c Cr2O2 7 相同 则假设一不成立 名师支招 变量控制实验题的解题策略 1 确定变量 解答这类题目时首先要理清影响实验探究结果的因素有哪些 2 定多变一 在
15、探究时 应该先确定其他的因素不变 只变化一种因素 看这种因素与探究的问题存 在怎样的关系 这样确定一种因素以后 再确定另一种因素 通过分析每种因素与所探究问 题之间的关系 得出所有影响因素与所探究问题之间的关系 3 数据有效 解答时注意选择数据 或设置实验 要有效 且变量统一 否则无法做出正确判断 针对训练 1 2012 广东高考 碘在科研与生活中有重要应用 某兴趣小组用0 50 mol L 1KI 0 2 淀粉溶液 0 20 mol L 1 K 2S2O8 0 10 mol L 1Na 2S2O3等试剂 探究反应条件对化学反应速 率的影响 已知 S2O2 8 2I 2SO2 4 I2 慢 I
16、2 2S2O 2 3 2I S 4O2 6 快 1 向 KI Na2S2O3与淀粉的混合溶液中加入一定量的K2S2O8溶液 当溶液中的 耗尽后 溶液颜色将由无色变为蓝色 为确保能观察到蓝色 S2O2 3与 S2O2 8初始的物质的 量需满足的关系为 n S2O2 3 n S2O 2 8 2 为探究反应物浓度对化学反应速率的影响 设计的实验方案如下表 实验 序号 体积 V mL K2S2O8溶液水KI 溶液Na2S2O3溶液淀粉溶液 10 0 0 0 4 0 4 0 2 0 9 0 1 0 4 0 4 0 2 0 8 0 Vx 4 0 4 0 2 0 表中 Vx mL 理由是 8 3 已知某条 件下 浓度 c S2O 2 8 反应时间t 的变化曲线如图所示 若保持其它条件不 变 请在图中 分别画出降低反应温度和加入催化剂时c S2O2 8 t 的变化曲线示意图 进行 相应的标注 解析 1 淀粉溶液遇I2显蓝色 溶液由无色变为蓝色时 溶液中有 I2 说明Na2S2O3 消耗尽 由题给离子反应可得关系式S2O2 8 I2 2S2O 2 3 n S2O2 3 n S2O2 8 2 时 能观 察
