| 标题 | 化学平衡的精灵 |
| 范文 | 王民会 化学平衡常数统领化学平衡移动结果的分析，堪称化学平衡的精灵。本文赏析2014对平衡常数多角度的考查。 一、化学平衡常数的常规考查 在一定温度下，当一个可逆反应达到化学平衡时，生成物浓度幂之积与反应物浓度幂之积的比值是一个常数，这个常数就是该反应的化学平衡常数。 易错点1：忽略浓度“幂” 例1（重庆理综化学卷）氢能是最重要的新能源。储氢作为氢能利用的关键技术，是当前关注的热点之一。储氢可借助有机物，如利用环已烷和苯之间的可逆反应来实现脱氢和加氢。 （g）FeSO4/Al2O3（g）+3H2（g） 在某温度下，向恒容容器中加入环己烷，其起始浓度为a mol·L-1，平衡时苯的浓度为b mol·L-1，该反应的平衡常数K= 。 解析利用三段式解题 （g）FeSO4/Al2O3（g）+3H2（g） 起始（mol/L） a 0 0 转化（mol/L） b b 3b 平衡（mol/L） a-b b 3b 化学平衡常数K=（3b）3ba-b=27b4a-bmol3/L3； 学生易错点K=3b3·ba-b=3b4a-b，忽略了H2前的化学计量数是3。 易错点2：固体物质在平衡常数表达式中处理的技巧 固体物质或纯液体的浓度视为常数，通常不计入平衡常数表达式中或被认为是1来处理。 例2（福建理综化学卷）铁及其化合物与生产、生活关系密切。 已知t℃时，反应FeO（s）+CO（g）Fe（s）+CO2（g）的平衡常数K=0.25。 ①t℃时，反应达到平衡时n（CO）∶n（CO2）= 。 ②若在1 L密闭容器中加入0.02 mol FeO（s），并通入x mol CO，t℃时反应达到平衡。此时FeO（s）转化率为50%，则x= 。 解析①根据反应FeO（s）+CO（g）Fe（s）+CO2（g），平衡常数K =c（CO2）/c（CO）=0.25，体积相同，所以反应达到平衡时n（CO）∶n（CO2）=4∶1。 ②利用三段式解题，因为体积是1 L FeO（s）+CO（g）Fe（s）+CO2（g） 起始（mol） 0.02 x 0 0 变化（mol） 0.01 0.01 0.01 0.01 平衡时（mol） 0.01 x-0.01 0.01 0.01 因为温度不变，所以平衡常数K=0 .25。因为体积是1 L，所以CO2（g）和CO（g）的平衡浓度分别为0.01 mol/L和（x-0.01）mol/L，可得0.01/（x-0.01）=0.25 解得x=0.05。 学生错误将平衡表达式表示为K= c（CO2）×c（Fe）/c（CO）×c（FeO）=0.25，因c（Fe）与c（FeO）不知如何处理，导致此题不会解。 二、特殊体系中，平衡常数的妙用 易错点3平衡移动，常数的变化 温度不变，则平衡常数不变；温度变，常数变；其它因素导致的平衡移动，平衡常数不变。 例3（海南化学卷）将BaO2放入密闭真空容器中，反应2BaO2（s）2BaO（s）+O2（g）达到平衡，保持温度不变，缩小容器容积，体系重新达到平衡，下列说法正确的是（ ）。 A.平衡常数减小 B.BaO量不变 C.氧气压强不变 D.BaO2量增加 解析 化学平衡常数只与温度有关，温度不变，化学平衡常数不改变，A错误； 该反应的正反应是气体体积增大的反应，当温度保持不变时，缩小容器体积（相当于加压），平衡会向体积减小的方向即逆方向移动，所以BaO量减小，BaO2量增加，所以B错误，D正确。 温度不变，则化学平衡常数（K=c（O2）不变，所以c（O2）不变，所以氧气压强不变，C正确。 三、盖斯定律运用中平衡常数的华丽变形 易错点4在盖斯定律中，方程式加减后，平衡常数的变化 （1）方程式中化学计量数发生变化，平衡常数也随之改变。 （2）方程式相加时，平衡常数相乘；方程式相减时，平衡常数相除。 例4（山东理综化学卷）研究氮氧化物与悬浮在大气中海盐粒子的相互作用时，涉及反应： 2NO2（g）+NaCl（s）NaNO3（s）+ClNO（g）K1ΔH<0 ① 2NO（g）+Cl2（g）2ClNO（g） K2ΔH<0 ② （1）4NO2（g）+2NaCl（s）2NaNO3（s）+2NO（g）+Cl2（g）的平衡常数K总= （用K1、K2表示）。 解析（1）①×2-②即可得到4NO2（g）+2NaCl（s）2NaNO3（s）+2NO（g）+Cl2（g）。此方程式的平衡常数表达式为 K总=c（Cl2）·c2（NO）/c4（NO2） 请看平衡常数的变形过程： （1）方程式的化学计量数变化，平衡常数也变化 。如果①×2 ，则方程式变为4NO2（g）+2NaCl（s）2NaNO3（s）+2ClNO（g），此时的平衡常数变为K=c2（ClNO）c4（NO2）=K21； 方程式②2NO（g）+Cl2（g）2ClNO（g）中K2=c2（ClNO）/c2（NO）c（Cl2） （2）方程式相减，则平衡常数相除 可得到 K总=c2（ClNO）c4（NO2）÷ c2（ClNO）c2（NO）c（Cl2）=c（Cl2）·c2（NO）/c4（NO2），即平衡常数 K总=K21K2； 学生错误K=K21-K2 四、化学平衡常数表达式的类比思维考查 易错点5平衡常数用平衡分压代替平衡浓度计算 学生对压强计算虽然陌生，但根据信息：用平衡分压代替平衡浓度计算，分压=总压×物质的量分数。 例5（全国理综Ⅰ化学卷）乙醇是重要的有机化工原料，可由乙烯气相直接水合法或间接水合法生产。 图1为气相直接水合法生产中乙烯的平衡转化率与温度、压强的关系（其中n（H2O）∶n（C2H4）=1∶1） 图1 回答下列问题： ①列式计算乙烯水合制乙醇反应（CH2=CH2+H2O催化剂C2H5OH）在图中A点（对应的转化率为20%）的平衡常数Kp=（用平衡分压代替平衡浓度计算，分压=总压×物质的量分数）。 解析A点乙烯的平衡转化率是20%。 第一步：利用三段式先求出平衡时各物质的量 CH2=CH2+H2O催化剂C2H5OH 起始 1 mol 1 mol 0 转化 0.2 mol 0.2 mol 0.2 mol 平衡 0.8 mol 0.8 mol 0.2 mol 第二步：气体的总物质的量为：0.8 mol+0.8 mol+0.2 mol=1.8 mol 第三步：总压强为7.85 MPa，所以平衡时 乙烯的分压：p（C2H4）=7.85 MPa×0.8 mol/1.8 mol=7.85 MPa×4/9 水蒸气的分压：p（H2O）=7.85 MPa×0.8 mol/1.8 mol=7.85 MPa×4/9 乙醇的分压：p（C2H5OH）=7.85 MPa×0.2 mol/1.8 mol=7.85 MPa×1/9 则平衡常数Kp=p（C2H5OH）p（C2H4）×p（H2O）=（1/9）×7.85 MPa（4/9）×7.85 MPa×（4/9）×7.85 MPa=0.03 MPa-1 总之，平衡常数是高考的必考点，千变万化，不离其宗，掌握基本表达式，注意几个应用特点，学会由浓度向压强的变化，是归类学习的一种捷径。 （收稿日期：2015-01-23） |
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