难点3 有关化学平衡常数的计算(解析版)

难点3 有关化学平衡常数的计算【命题规律】化学平衡常数及与化学平衡有关的计算属高频考点。

本考点往往结合化学平衡移动、反应物的转化率等综合考察，解题通常需运用“三段式”。

题型以填空题为主，选择题较少，难度中等偏上。

考查的核心素养以变化观念与平衡思想为主。

【备考建议】2020年高考备考应重点关注分压平衡常数（K p）的计算。

【限时检测】（建议用时：30分钟）1.（2018·河北省衡水中学高考模拟）T℃，分别向10ml浓度均为1mol/L的两种弱酸HA、HB中不断加水稀释，并用pH传感器测定溶液pH。

所得溶液pH的两倍(2pH) 与溶液浓度的对数(1gc) 的关系如图所示。

下列叙述正确的是己知：（1）HA的电离平衡常数K a=[c(H+)·c(A-)]/[c(HA)-c(A-)]≈c2(H+)/c(HA)；（2） pK a=-lgK aA. 弱酸的K a随溶液浓度的降低而增大B. a 点对应的溶液中c(HA)=0.1mol/L，pH=4C. 酸性：HA<HBD. 弱酸HB的 pK a=5【答案】B【解析】K a为温度的函数，温度不变，K a就不变，A错误；a 点对应的溶液中1gc=-1，则c(HA)=0.1mol/L，对应的pH=4，B正确；通过图像看出，如果两种酸的浓度相等时，HA溶液的pH小于HB溶液的pH，所以酸性HA>HB，C错误；根据图像看出，当1gc=0时，c(HB)=1mol/L, c(H+)=1×10-5mol/L，HB的电离平衡常数K a=c2(H+)/c(HB)=（1×10-5）2/1=1×10-10, pK a=-lgK a=-lg×10-10=10，D错误。

2.（2019·北京市朝阳区高考联考模拟）乙烯气相直接水合反应制备乙醇：C 2H4(g)+H2O(g) C2H5OH(g)。

乙烯的平衡转化率随温度、压强的变化关系如下（起始时，n(H2O)＝n(C2H4)＝1 mol，容器体积为1 L）。

下列分析不正确．．．的是 A. 乙烯气相直接水合反应的∆H ＜0B. 图中压强的大小关系为：p 1＞p 2＞p 3C. 图中a 点对应的平衡常数K ＝516D. 达到平衡状态a 、b 所需要的时间：a ＞b【答案】B【分析】依据图像分析，在同一个压强下，随着温度的升高，乙烯平衡转化率降低，不利于平衡向正反应方向进行，可知该反应正方向为放热反应；根据C 2H 4(g)+H 2O(g)C 2H 5OH(g)可知，该反应是气体分子数减小的体系，再结合平衡常数表达式及压强与温度对速率与平衡的影响作答。

【详解】A. 根据上述分析可知，乙烯气相直接水合反应为放热反应，即∆H ＜0，A 项正确；B. 由方程式C 2H 4(g)＋H 2O(g)＝C 2H 5OH(g)可知该反应的正反应是气体分子数减小的反应，所以增大压强，平衡正向移动，乙烯的转化率提高，因此压强关系是：p 1< p 2< p 3< p 4，B 项错误；C. 根据图示可知，起始时，n(H 2O)＝n(C 2H 4)＝1 mol ，容器体积为1 L ，a 点乙烯的平衡转化率为20%，则转化的乙烯的物质的量浓度为0.2mol/L ，则: C 2H 4(g)+H 2O(g)═C 2H 5OH(g)开始(mol/L) 1 1 0转化(mol/L) 0.2 0.2 0.2平衡(mol/L) 0.8 0.8 0.2所以K=0.2/L 0.8/L 0.8/L mol mol mol ⨯=516，C 项正确； D. 增大压强，化学反应速率会加快，则反应达到平衡的时间会缩短，由上述分析可知，p 2 < p 3，因此达到平衡状态a 、b 所需要的时间：a ＞b ，D 项正确。

3.高考题、名校高考模拟题精选（1）（2019·天津卷，节选）在1L 真空密闭容器中加入a mol PH 4I 固体，t ℃时发生如下反应：()()()43PH I s PH g HI g +垐?噲? ①()()()3424PH g P g 6H g +垐?噲? ②()()()222HI g H g I g +垐?噲? ③达平衡时，体系中()HI mol n b =，()2I mol n c =，()2H mol n d =，则t ℃时反应①的平衡常数K 值为______（用字母表示）。

（2）（2019·新课标Ⅱ卷，节选）环戊二烯（）是重要的有机化工原料，广泛用于农药、橡胶、塑料等生产。

回答下列问题：Ⅰ. 已知：(g)= (g)+H 2(g) ΔH 1=100.3 kJ·mol −1 ① H 2(g)+ I 2(g)=2HI(g) ΔH 2=﹣11.0 kJ·mol −1 ②Ⅱ. 对于反应：(g)+ I 2(g)=(g)+2HI(g) ③ ΔH 3=___________kJ·mol −1。

某温度下，等物质的量的碘和环戊烯（）在刚性容器内发生反应③，起始总压为105Pa ，平衡时总压增加了20%，环戊烯的转化率为_________，该反应的平衡常数K p =_________Pa 。

达到平衡后，欲增加环戊烯的平衡转化率，可采取的措施有__________（填标号）。

A ．通入惰性气体B ．提高温度C ．增加环戊烯浓度D ．增加碘浓度（3）（2019·山东省四校高考联考模拟，节选）乙炔(CH≡CH)是重要的化工原料。

工业上可用甲烷裂解法制取乙炔：同时发生副反应：;甲烷裂解时，几种气体平衡时分压(Pa)的对数即lgP 与温度(℃)之间的关系如图所示。

根据图判断，反应△H___0(填“>”或“<”)。

1725℃时，向恒容密闭容器中充入CH 4，达到平衡时CH 4生成C 2H 2的平衡转化率为_____。

该温度下，的平衡常数Kp=_______[注：用平衡分压(Pa)代替平衡浓度(mol·L -1)进行计算]。

（4）（2019·山东省德州市高考联考模拟，节选）用化学反应原理研究N 、S 元素的化合物有着重要的意义。

一定温度下，分别向A 、B 容器中充入5mol NO 和2．5mol O 2，A 保持恒容，B 保持恒压。

发生反应()()()222NO g +O g 2NO g ƒ [不考虑()()2242NO g N O g ƒ]，起始时A 、B 的体积均为2 L 。

①下列能说明A 、B 容器均达到平衡状态的是__________。

a ．A 、B 容器的压强均不发生变化b ．A 、B 容器中气体的颜色均不发生变化c ．A 、B 容器中气体的密度不再发生变化d ．A 、B 容器中气体的平均摩尔质量不再发生变化②T ℃时，A 、B 容器均达到平衡状态时，A 中O 2的浓度为0.5mol·L -1，则NO 的转化率为__________，B 中反应的平衡常数K B =____________________。

（5）（2019·四川省成都市石室中学高考模拟，节选）消除含氮化合物对大气和水体的污染是环境保护的重要研究课题。

已知：N 2(g)+3H 2(g) 2NH 3(g) △H<0。

不同温度下，向三个容器中分别投入相同量的反应物进行反应，测得不同压强下平衡混合物中NH 3的物质的量分数如图所示。

①M 点的v 正_________Q 点的v 正(填“>”“<”或“=”)。

②T 3温度下，将1molN 2和3molH 2充入2L 的密闭容器中，维持压强为60MPa 不变，达到N 点的平衡状态，反应的浓度平衡常数K=_____________ (用最简分数表示)，M 点的平衡常数比N 点的平衡常数_________(填“大”“小”或“相等”)。

【答案】（1）823c d b b -⎛⎫+ ⎪⎝⎭ （2）Ⅰ.89.3 Ⅱ. 40％ 3.56×104 BD（3）> 62.5% 102.4Pa（4）① bd ②60% 4.5（5）① > ② 25/108【详解】（1）由PH 4I （s ）PH 3（g ）+HI （g ）可知，amolPH 4I 分解生成的物质的量的PH 3和HI ，由2HI （g ）H 2（g ）+I 2（g ）可知HI 分解生成c （H 2）= c （I 2）=cmol/L ，PH 4I 分解生成c （HI ）为（2c+b ）mol/L ，则4 PH 3（g ）P 4（g ）+ 6H 2（g ）可知PH 3分解生成c （H 2）=（d —c ）mol/L ，则体系中c （PH 3）为[（2c+b ）—23（d —c ）] mol/L=(832)3c b d +-，故反应PH 4I （s ）PH 3（g ）+HI （g ）的平衡常数K=c （PH 3）c （HI ）=(832)3b c b d+-，故答案为：(832)3b c b d+-。

（2）Ⅰ. 根据盖斯定律①-②，可得反应③的ΔH=89.3kJ/mol；Ⅱ. 假设反应前碘单质与环戊烯均为nmol，平衡时环戊烯反应了xmol，根据题意可知；（g）+I2（g）= （g）+2HI（g）增加的物质的量1mol 1mol 1mol 2mol 1molxmol 2n×20%得x=0.4nmol，转化率为0.4n/n×100%=40%；（g）+ I2（g）= （g）+ 2HI（g）P（初）0.5×105 0.5×105 0 0ΔP 0.5×105×40% 0.5×105×40% 0.5×105×40% 1×105×40%P（平）0.3×105 0.3×105 0.2×105 0.4×105K p=52555 0.4100.210 0.3100.310⨯⨯⨯⨯⨯⨯（）=3.56×104；A.T、V一定，通入惰性气体，由于对反应物和生成物浓度无影响，速率不变，平衡不移动，故A错误；B.升高温度，平衡向吸热方向移动，环戊烯转化率升高，故B正确；C．增加环戊烯的浓度平衡正向移动，但环戊烯转化率降低，故C错误；D,增加I2的浓度，平衡正向移动，环戊烯转化率升高，故D正确；（3）从图分析，随着温度升高，甲烷的分压(Pa)的对数变大，说明甲烷减少，则说明升温平衡正向移动，即△H >0；从图分析，达到平衡时乙炔的分压为100 Pa，则消耗的甲烷的分压为200Pa，乙烯的分压为10 Pa，消耗的甲烷的分压为20Pa，剩余甲烷的分压为100 Pa，最初甲烷的分压为100+200+20=320 Pa，则甲烷生成乙炔的平衡转化率为200/320=62.5%。