淺談高考對(duì)化學(xué)平衡常數(shù)的考查及教學(xué)策略

◇ 山東 孫 正

(作者單位:山東省菏澤市巨野縣實(shí)驗(yàn)中學(xué))

化學(xué)平衡常數(shù)的計(jì)算是歷年高考的熱點(diǎn),2017年全國(guó)卷(理綜,下同)Ⅰ、Ⅲ,2018年全國(guó)卷Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ,2019年全國(guó)卷Ⅱ、Ⅲ均有考查.2018 年全國(guó)卷Ⅰ和2019年全國(guó)卷Ⅱ還考查了壓強(qiáng)平衡常數(shù)的計(jì)算,這是對(duì)化學(xué)平衡常數(shù)考點(diǎn)的新考向.在復(fù)習(xí)備考時(shí)要給予足夠的重視.

1 濃度平衡常數(shù)的計(jì)算

例1(2017年全國(guó)卷Ⅰ,節(jié)選)近期發(fā)現(xiàn),H2S是繼NO、CO 之后的第三個(gè)生命體系氣體信號(hào)分子,它具有參與調(diào)節(jié)神經(jīng)信號(hào)傳遞、舒張血管減輕高血壓的功能.H2S 與CO2在高溫下發(fā)生反應(yīng):H2S(g)＋CO2(g)?COS(g)＋H2O(g).在610 K 時(shí),將0.10 molCO2與0.40molH2S充入2.5L 的空鋼瓶中,反應(yīng)平衡后水的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)為0.02.反應(yīng)平衡常數(shù)K＝______.

解題策略計(jì)算濃度平衡常數(shù)時(shí),關(guān)鍵是認(rèn)真分析題干中的文字、圖象、圖表信息,找到關(guān)于濃度的條件,列“三段式”求出各物質(zhì)的平衡濃度,代入平衡常數(shù)表達(dá)式進(jìn)行計(jì)算(注意書寫平衡常數(shù)表達(dá)式時(shí),固體和純液體不能列入).

2 壓強(qiáng)平衡常數(shù)的計(jì)算

壓強(qiáng)平衡常數(shù)就是在化學(xué)平衡體系中,用各氣體物質(zhì)的分壓代替濃度計(jì)算得到的平衡常數(shù).

例2(2019年全國(guó)卷Ⅱ,改編)某溫度下,等物質(zhì)的量的碘和環(huán)戊烯在剛性容器內(nèi)發(fā)生反應(yīng)mol－1,起始總壓為105Pa,平衡時(shí)總壓增加了20%,環(huán)戊烯的轉(zhuǎn)化率為__________,該反應(yīng)的平衡常數(shù)Kp＝__________Pa.

設(shè)容器中起始加入I2(g)和環(huán)戊烯的物質(zhì)的量均為a,平衡時(shí)轉(zhuǎn)化的環(huán)戊烯的物質(zhì)的量為x,列出三段式:

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

解得x＝0.4a,則環(huán)戊烯的轉(zhuǎn)化率為

解題策略壓強(qiáng)平衡常數(shù)表達(dá)式中,只出現(xiàn)氣態(tài)物質(zhì).壓強(qiáng)平衡常數(shù)Kp的計(jì)算步驟如下:

1)根據(jù)“三段式”法計(jì)算平衡體系中各物質(zhì)的物質(zhì)的量或物質(zhì)的量濃度,并求出各氣體組分所占的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)或體積分?jǐn)?shù).

2)由氣體分壓計(jì)算公式計(jì)算各氣體物質(zhì)的分壓,某氣體的分壓＝氣體總壓強(qiáng)×該氣體的體積分?jǐn)?shù)(或各組分物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)).

3)代入壓強(qiáng)平衡常數(shù)計(jì)算公式計(jì)算.

綜上所述,無(wú)論是濃度平衡常數(shù)還是壓強(qiáng)平衡常數(shù),計(jì)算時(shí)都要掌握好“一個(gè)模式”——三段式,寫準(zhǔn)“一個(gè)表達(dá)式”——平衡常數(shù)表達(dá)式,準(zhǔn)確求出“一組數(shù)據(jù)”——各有關(guān)物質(zhì)的平衡濃度或平衡分壓,然后代入平衡常數(shù)表達(dá)式求解.