壓強(qiáng)平衡常數(shù)的考查特點(diǎn)及典例解析

尉言勛

(安徽省碭山第四中學(xué) 235300)

1 壓強(qiáng)化學(xué)平衡常數(shù)表達(dá)式的考查

例1(2021年·全國(guó)甲卷·28節(jié)選)二氧化碳催化加氫制甲醇，有利于減少溫室氣體二氧化碳.二氧化碳加氫制甲醇的總反應(yīng)可表示為：

合成總反應(yīng)在起始物n(H2)/n(CO2)=3時(shí)，在不同條件下達(dá)到平衡，設(shè)體系中甲醇的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)為x(CH3OH)，在t=250℃下的x(CH3OH)～p、在p=5×105Pa下的x(CH3OH)～t圖像如圖1所示.

圖1

用各物質(zhì)的平衡分壓表示總反應(yīng)的平衡常數(shù)，表達(dá)式Kp=____；

解析由題意可得二氧化碳加氫制甲醇的總反應(yīng)為：

點(diǎn)評(píng)本題注重情境的選擇，H2與CO2反應(yīng)制備燃料甲醇，有利于減少溫室氣體；用平衡分壓(分壓=總壓×物質(zhì)的量分?jǐn)?shù))代替平衡濃度，壓強(qiáng)平衡常數(shù)表達(dá)式與濃度平衡常數(shù)表達(dá)式相同.Kp的計(jì)算只需要列出表達(dá)式，在計(jì)算能力要求上難度降低.

2 考查壓強(qiáng)平衡常數(shù)的計(jì)算式，以及通過lgKp推測(cè)反應(yīng)焓變的大小

例2(2021·全國(guó)乙卷·28節(jié)選)一氯化碘(ICl)是一種鹵素互化物，具有強(qiáng)氧化性，可與金屬直接反應(yīng)，也可用作有機(jī)合成中的碘化劑.回答下列問題：

(2)McMorris測(cè)定和計(jì)算了在136～180℃范圍內(nèi)下列反應(yīng)的平衡常數(shù)Kp.

圖2

①由圖可知，NOCl分解為NO和Cl2反應(yīng)的ΔH____0(填“大于”或“小于”)

(2)①由圖可知，lgKp2隨著溫度的升高而增大，說明升高溫度，平衡正向移動(dòng)，則NOCl分解為NO和Cl2反應(yīng)為吸熱反應(yīng)，ΔH大于0；

點(diǎn)評(píng)本題巧妙地將兩個(gè)反應(yīng)平衡常數(shù)的對(duì)數(shù)與溫度的倒數(shù)繪制成線性關(guān)系圖，側(cè)重考查學(xué)生的信息加工能力、邏輯推理能力和歸納論證能力，注意題目中箭頭的方向，上面的斜線代表對(duì)于左側(cè)的縱坐標(biāo)，下面的斜線對(duì)應(yīng)右側(cè)的縱坐標(biāo).對(duì)于第(3)題第2問，解題的關(guān)鍵是從圖上信息獲知平衡常數(shù)與溫度內(nèi)在關(guān)系，并在此基礎(chǔ)上通過提供兩個(gè)反應(yīng)的平衡常數(shù)與溫度的關(guān)系，推導(dǎo)出一氯化碘分解反應(yīng)是吸熱還是放熱.

3 拓展呈現(xiàn)形式，考查標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù)

例3(2021·湖南高考·16題節(jié)選)氨中氫含量高，是一種優(yōu)良的小分子儲(chǔ)氫載體，且安全、易儲(chǔ)運(yùn)，可通過下面兩種方法由氨得到氫氣.

圖3

答案：0.48

點(diǎn)評(píng)在壓強(qiáng)平衡常數(shù)呈現(xiàn)形式上繼續(xù)拓展，考查標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù)K?的計(jì)算.題目以信息呈現(xiàn)的形式給予了K?的表達(dá)形式，學(xué)生通過圖像可得三種氣體的平衡分壓.代入表達(dá)式即可得標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù).

4 結(jié)合圖形，根據(jù)相對(duì)壓力平衡常數(shù)考查平衡轉(zhuǎn)化率

例4(2021廣東卷·19節(jié)選)我國(guó)力爭(zhēng)于2030年前做到碳達(dá)峰，2060年前實(shí)現(xiàn)碳中和.CH4與CO2重整是CO2利用的研究熱點(diǎn)之一.該重整反應(yīng)體系主要涉及以下反應(yīng)：

ΔH2

圖4

②在圖中A點(diǎn)對(duì)應(yīng)溫度下、原料組成為n(CO2)∶n(CH4)=1∶1、初始總壓為100 kPa的恒容密閉容器中進(jìn)行反應(yīng)，體系達(dá)到平衡時(shí)H2的分壓為40kPa.計(jì)算CH4的平衡轉(zhuǎn)化率，寫出計(jì)算過程____.

5 給予表格信息，以連續(xù)反應(yīng)形式考查Kp的計(jì)算

例5(2018新課標(biāo)Ⅰ卷·28節(jié)選)采用N2O5為硝化劑是一種新型的綠色硝化技術(shù)，在含能材料、醫(yī)藥等工業(yè)中得到廣泛應(yīng)用，回答下列問題：

F. Daniels等曾利用測(cè)壓法在剛性反應(yīng)器中研究了25℃時(shí)N2O5(g)分解反應(yīng)：

其中NO2二聚為N2O4的反應(yīng)可以迅速達(dá)到平衡，體系的總壓強(qiáng)p隨時(shí)間t的變化見表1(t=∞時(shí)，N2O4(g)完全分解).

表1

設(shè)生成的p(N2O4)=xkPa，可得

開始(kPa) 71.6 0

變化量(kPa) 2xx

平衡量(kPa) 71.6-2xx

答案：13.4.

點(diǎn)評(píng)本題以表格形式呈現(xiàn)信息，考查連續(xù)反應(yīng)的壓強(qiáng)平衡常數(shù)，培養(yǎng)學(xué)生的變化觀念與平衡思想，引導(dǎo)學(xué)生多角度的認(rèn)識(shí)化學(xué)反應(yīng).題目對(duì)學(xué)生的能力要求較高，在提取有效信息的基礎(chǔ)上，利用“三段式”的解題模型有效解題.