新课标高考对化学平衡常数的考查

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1、 已知碳酸钠的溶解度(Is)随温度变化的曲 线如图l1所示： 验室进行“趁热过滤”，可采取的措施是 (写出1种) (4)若“母液”循环使用，可能出现的问题 及其原因是 (5)已知： Na2CO31OH20(s)=Na2CO3(s)+10H20(g) 日l=+532,36 kJmol一 Na2CO3。10H20(s)=Na2CO3H20(s)+ 9H2O(g) =+47363 kJmol 写出Na2CO3H20脱水反应的热化学方 程式 解析：(1)工业碳酸钠中含有Mg 、Fe、 ca“，溶解后发生反应：Ca2 +co；一=CaCO3， 加人过量的NaOH溶液除杂，发生如下反应： Mg“+20H一

2、=Mg(OH)2 l Fe+30H一=re(OH)3 J， (2)根据坐标图可知，温度减少至313 K 以下，溶解度迅速减少，若不趁热过滤将会有晶 体析出 (3)既然要“趁热过滤”，就应该在热的时 候过滤完，因此可以加快过滤的速度，即减少过 王宏敏孙光华张新 滤的时间；或者在过滤时一直保持过滤时的温 度 (4)“母液”中存在ca“、Na 、cl一、SO：一、 OH一、CO；一等离子，若参与循环，将使溶液中 的离子浓度增大，溶解时会相互结合生成 CaS0 、Ca(OH)2、CaCO3等沉淀 (5)将两个热化学方程式相减即得到 Na2CO3H20(s)=Na2CO3(s)+H20(g) 答案： (

3、1)滤渣的主要成分为Mg(OH)：、Fe(OH)，、 CaCO3 (2)“趁热过滤”的原因是使析出的晶体为 Na：CO H：0，防止因温度过低而析出Na2CO3 IOH：0晶体，令后续的加热脱水耗时长 (3)若在实验室进行“趁热过滤”，可采取 的措施是用已预热的布氏漏斗趁热抽滤 (4)若“母液”循环使用，可能出现的问题 是：溶解时有大量沉淀生成，使Na：CO，损耗且 产物Na：CO，中混有杂质；原因是：“母液”中含 有的离子有ca“、Na 、C1一、SO：一、OH一、CO 一， 当多次循环后，溶液中的离子浓度不断增大，溶 解时会相互结合生成CaSO4、Ca(OH)2、CaC03 等沉淀 (5)

4、Na：CO3H 0脱水反应的热化学方程 式：Na2CO3H20(s)=Na2CO3(s)+H20(g) 日=+5873kJtool 解题策略：(1)认真看图，研读工业流程的 每一细节，分析各环节的含义；(2)联系与此工 业生产相关的化学知识，进行合理判断 嬉 _l _ 。 新课标高考对化学平衡常数的考查 新课标教材的选修4中补充了化学平衡常 数(包括电离平衡常数、水解平衡常数、溶解平 衡常数，即溶度积常数)的内容，实施新课标的 省市高考对其的考查几乎卷卷都有，本文总结 53 了几种常见的考查方式，供学生学习时参考 一、由平衡浓度直接求算化学平衡常数 例1 (2009年江苏省20)(3)l7、1

5、01 X10 Pa，密闭容器中N204和NO2的混合气体 达到平衡时，C(NO )=00300 moL、 c(N20 )=00120 molL 计算反应 2NO2(g) N：0 (g)的平衡常数 解析：按该反应的化学平衡常数表达式K =笋 等代人题给的两者平衡浓度数值即 可， = 0石0丽120=133 例2(2009年上海市25)(1)在一定温度 下，氧化铁可以与一氧化碳发生下列反应： 表1 Fe203(s)+3C0(g) 2Fe(fl,)+3C02(g) 该反应的平衡常数表达式为： = 解析：在反应体系中，固体和纯液体的浓度 测 = 例3(2009年浙江省27)(3)超音速飞机 在平流层飞

6、行时，尾气中的NO会破坏臭氧层 科学家正在研究利用催化技术将尾气中的NO 和CO转变成CO：和N ，化学方程式如下： +2C0 CO，+N2NO 2C0 ， + ，+， 为了测定在某种催化剂作用下的反应速率，在 某温度下用气体传感器测得不同时间的NO和 CO浓度如表1 时间s O 1 2 3 4 5 cfNO)molL 10010 45010-4 25010-4 15010-4 100：(10-4 10010-4 cfCO)mdL一 36010 30510 28510 3 275103 27010 270103 (3)在该温度下，反应的平衡常数K= 解析：由图表知NO和CO的平衡浓度分别 是1

7、0010molL、27010，再由化 学方程式可推得NO或CO的转化浓度均是 900 X 10molL，则CO2和N2的平衡浓 度分别是90010一toolL、45010 molL 将四者的平衡浓度数值代人 K= =500c2 CO gc2 NO 。 一 ( ) ( ) 点评：这种试题最常见，要求写出K的表 达式或求出平衡浓度，算出 值，难度不大，只 要理解好概念及其表达式，不难解答 二、已知化学平衡常数。求平衡浓度、转化 率或已知转化率求化学平衡常数 例4 (2009年宁夏回族自治区、辽宁省 13题)在一定温度下，反应H：(g)+X：(g) D(g)的平衡常数为lO若将10 mol HX(g

8、) 通入体积为10 L的密闭容器中，在该温度时 HX(g)的最大分解率接近于( ) (A)5 (B)l7 54 (C)25 (D)33 解析：列出反应体系的各物质的三种 “量”浓度(单位toolL ) HX(g) 下1 H2(g)+x2(g) 初始1 0 0 一 1 l 反应 平衡l 贿 1-X -10 (注意题中反应方向)求得 言，则分解 率为言100=17，选(B) 例5(2008年宁夏回族自治区25)已知可 逆反应：M(g)+N(g) P(g)+Q(g)，AH0， 请回答下列问题： (1)在某温度下，反应物的起始浓度分别 为：c(M)=1 molL，c(N)=24 molL； 达到平衡后

9、，M的转化率为60，此时N的转 化率为 (2) 若反应温度升高，M的转化率 ；(填“增大”“减小”或“不变”) (3)若反应温度不变，反应物的起始浓度 分别为：c(M)=1 mol，L，c(N)=24 molL； 达到平衡后，c(P)=2 molL，Ct=； (4)若反应温度不变，反应物的起始浓度 为：c(M)=1 toolL，达到平衡后，M的转化 率为 解析：(1)同上题列出三种浓度 (单位：molL ) M(g)+N(g) P(g)+Q(g) 起始1 24 0 0 转化06 o6 06 06 平衡04 18 06 06 (N)= 06 x 100=25一 此温度下K= O6 X06 l 0

10、418 。9。 (2)由于反应 0，所以升高温度，反应 正向移动，则M的转化率增大 (3)第二种情况 M(g)+N(g) P(g)+Q(g) 起始4 口0 0 转化 2 2 2 2 平衡 2 (口一2)2 2 由于温度不变则有 詈 = 解得 也=6 (4)同理 M(g)+N(g) P(g)+Q(g) 起始b b 0 0。 转化 X 平衡b b 2 1 南 寺 =041 6 n(M)： 100：41 例6 (2009年广东省20)(3)甲酸甲酯水 解反应方程式为： HCOOCH3(1)+H2p(1) HCOOH(1)+ CH3OH(1) O 某小组通过实验研究该反应(反应过程中 体积变化忽略不计

11、)反应体系中各组分的起 始量如表2 表2 组分 HCOOCH3 H20 HCOOH CH3OH 物质的量mol 10o 199 OO1 O52 甲酸甲酯转化率在温度 下随反应时间(t)的 变化如图1 瓣 (3)上述反应的平衡常数表达式为：K= 袅 HC O OC H H 0，则该反应在温度 c( )c(，) 一 下的K值为 解析： 值对应的是平衡浓度，在图上找出 平衡状态的转化率0=24，再列出“三量”(单 位：mo1) HC00qH3(1)+H20(1) HC00H(1)+CH30H(1) 初始100 199 001 052 转化024 024 024 024 平衡076 175 025 0

12、76 财有 = = =014 例7 (2009年海南省4)在25C时，密闭 容器中X、Y、Z三种气体的初始浓度和平衡浓 度如表3： 表3 物质 X Y Z 初始浓度molL O1 O2 O 平衡浓度molL O05 OO5 O1 下列说法错误的是( ) 55 (A)反应达到平衡时，x的转化率为50 (B)反应可表示为x+3y,-2Z，其平衡常 数为1600 (C)增大压强使平衡向生成z的方向移 动，平衡常数增大 (D)改变温度可以改变此反应的平衡常 数 勰析：根据表中数据可知x的转化浓度为 n n0 (B)若温度为 、 ，反应的平衡常数分 别为 、 ，K， (C)若反应进行到状态D时，一定有

13、正 (D)状态A与状态B相比，状态A的c(I2) 56 大 解析：由图象知，升高温度c(I )减小，反 应是逆移的则正反应是放热反应，则AH ，平衡逆移，c(I )减小c(I：) 和 c(I一)增大，则化学平衡常数减小即 ， (B)对；D是非平衡状态，由D移到A，是c(I ) 增大方向，则 正 逆，(C)对，选(B)、(C)同 时推知B点相当是A点状态逆移，则cB(I )增 大，(D)错 例9(2008年山东省14)高温下，某反应 达平衡，平衡常数K= ；恒容 时，温度升高，H 浓度减小下列说法正确的是 ( ) (A)该反应的焓变为正值 (B)恒温恒容下，增大压强，H2浓度一定 减小 (C)升

14、高温度，逆反应速率减小 (D)该反应化学方程式为 CO+H20 co +H 解析：由平衡常数表达式可知：CO 和H 是反应物，CO和H 0是生成物，则(D)错；温 度升高，c(H )减小，则是平衡逆移正反应是 放热反应 0，(A)对；升高温度， 正 逆均 增大，(C)错选(A) 例l0 (2007年山 东省28)(I)二氧化硫和 氮的氧化物是常用的化 工原料，但也是大气的主 要污染物综合治理其污 染是环境化学当前的重 要研究内容之一硫酸生 产中，SO 催化氧化生成 SO ： 2so (g)+o：(g) SO (g) 某温度下，SO 的平衡转化率( )与体系 总压强(P)的关系如图3所示根据图示

15、回答 下列问题： 将20 tool SO2和10 mol 02置于10 L 密闭容器中，反应达平衡后，体系总压强为 010 MPa该反应的平衡常数等于 ( 平衡状态由A变到B时，平衡常数 K(A)K(B)(填“”、“”或“：) 解析：由图像知在001 MPa下， 口(SO2)=80，列出单位(molL ) 2so2(g)+05(g) 2S03(g) 初始02 01 0 转化016 008 016 平衡004 002 016 1,I K- =800 Lgmol一 平衡状态由A到B时，温度并不改变， 则平衡常数也不改变，即 (A)=K(B) 点评：这种试题主要是考查温度改变了，平 衡如何移动，引发K如何变化，也能判断出日 的符号，也较为常见，难度较大这种考查很全 面的试题目前还很少，但是一个趋势，难点因综 合性大而加大 四、考查其它几种平衡常数 例11 (2009年山东省28)(4)在25cC 下，将tl molL 的氨水与OO1 toolL 的盐 酸等体积混合，反应平衡时溶液中c(NH4)= c(Cl一)，则溶液显性(填“酸”“碱”或 “中”)