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 a

A. 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=4

C. 酸性：HA

D. 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 ＜0

B. 图中压强的大小关系为：p 1＞p 2＞p 3

C. 图中a 点对应的平衡常数K ＝516

D. 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 ②

Ⅱ. 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。