2018届高考化学一轮复习过关知识点8 “三段式”突破化学平衡的综合计算

2018届高考过关知识点8“三段式”突破化学平衡的综合计算“三段式法”是有效解答化学平衡计算题的“万能钥匙”。

解题时，要注意清楚条理地列出起始量、转化量、平衡量，按题目要求进行计算，同时还要注意单位的统一。

1．步骤2．方法：可按下列模式进行计算：如m A(g)＋n B(g)p C(g)＋q D(g)，令A、B起始物质的量浓度分别为a mol·L－1、b mol·L－1，达到平衡后消耗A的物质的量浓度为mx mol·L－1。

m A(g)＋n B(g)p C(g)＋q D(g)起始(mol·L－1) a b0 0变化(mol·L－1) mx nx px qx平衡(mol·L－1) a－mx b－nx px qx相关计算：①平衡常数：K＝(px)p(qx)q(a－mx)m(b－nx)n。

②A的平衡转化率：α(A)平＝mxa×100%。

③A的物质的量分数(或气体A的体积分数)：w(A)＝a－mxa－mx＋b－nx＋px＋qx×100%。

④v(A)＝mx t。

⑤混合气体的平均密度：ρ混＝m总V。

⑥混合气体的平均相对分子质量：M＝m总n总。

⑦p后p前＝a－mx＋b－nx＋px＋qxa＋b。

[对点训练1](2015·重庆高考)羰基硫(COS)可作为一种粮食熏蒸剂，能防止某些昆虫、线虫和真菌的危害。

在恒容密闭容器中，将CO和H2S混合加热并达到下列平衡：CO(g)＋H2S(g)COS(g)＋H2(g)K＝0.1反应前CO物质的量为10 mol，平衡后CO物质的量为8 mol。

下列说法正确的是()A．升高温度，H2S浓度增加，表明该反应是吸热反应B．通入CO后，正反应速率逐渐增大C．反应前H2S物质的量为7 molD．CO的平衡转化率为80%C[A.升高温度，H2S浓度增大，说明平衡向逆反应方向移动，逆反应为吸热反应，则正反应为放热反应，故不正确。

B.通入CO后，正反应速率瞬间增大，之后化学平衡发生移动，正反应速率逐渐减小，逆反应速率逐渐增大，当正反应速率和逆反应速率相等时，反应达到新的化学平衡状态，故不正确。

C.设反应前H2S的物质的量为a mol，容器的容积为1 L，列“三段式”进行解题：CO(g)＋H2S(g)COS(g)＋H2(g)起始物质的量浓度(mol·L－1)10a00转化物质的量浓度(mol·L－1)222 2平衡物质的量浓度(mol·L－1)8a－22 2化学平衡常数K＝2 mol·L－1×2 mol·L－18 mol·L－1×(a－2) mol·L－1＝0.1，解得a＝7，故正确。

D．CO的平衡转化率为10 mol－8 mol10 mol×100%＝20%，故不正确。

][对点训练2]在1.0 L密闭容器中充入0.10 mol A(g)，一定温度下发生如下反应：A(g)B(g)＋C(g)ΔH<0，反应时间(t)与容器内气体总压强(p)的关系如图所示。

则下列分析正确的是()A．t2时反应达到平衡，且t2＝2t1B．该温度下此反应的平衡常数K＝0.32 mol·L－1C．欲提高平衡体系中B的含量，可采取加入气体A或降低体系温度等措施D．平衡时再充入0.1 mol A，则A的转化率增大B[选项A，由图可知，0～t1与t1～t2时间段，反应体系总压强增大均为0.2 kPa，即消耗等量的A，随着反应的进行，平均反应速率降低，故t2>2t1，错误。

选项B，由阿伏加德罗定律的推论可知，0.5/0.9＝0.10/n，解得n＝0.18，设反应达到平衡时A变化的物质的量为x，则A(g)B(g)＋C(g)起始量(mol): 0.1 0 0变化量(mol): x x x平衡量(mol): 0.1－x x x故(0.1－x)＋x＋x＝0.18，解得x＝0.08，则平衡时[A]＝0.02 mol/L，[B]＝0.08mol/L，[C]＝0.08 mol/L，则K＝[C][B][A]＝0.32 mol·L－1，正确。

选项C，反应是放热反应，且反应前后气体分子数增大，故要增大平衡体系中B的含量，可以采用降低温度、减小压强、减少C的量等方法，错误。

选项D，再充入0.1 mol A，平衡正向移动，但A的转化率减小，错误。

][对点训练3]COCl2的分解反应为COCl2(g)===Cl2(g)＋CO(g)ΔH＝＋108 kJ·mol－1。

反应体系达到平衡后，各物质的浓度在不同条件下的变化状况如下图所示(第10 min到14 min的COCl2浓度变化曲线未标出)：(1)计算反应在第8 min时的平衡常数K＝________；(2)若12 min时反应于温度T(8)下重新达到平衡，则此时[COCl2]＝__mol·L－1。

[解析](1)根据图像得出以下数据：COCl2(g)===Cl2(g)＋CO(g)ΔH＝＋108 kJ/mol 开始/(mol·L－1)0.0550.0950.078 min/(mol·L－1) 0.04 0.11 0.085K＝[Cl2][CO][COCl2]＝0.11 mol·L－1×0.085 mol·L－10.04 mol·L－1≈0.234 mol·L－1。

(2)设12 min时COCl2的平衡浓度为x。

由于12 min时反应在温度T(8)下达到平衡，则由平衡常数定义得K＝[Cl2][CO][COCl2]＝0.12×0.06x mol·L－1＝0.234 mol·L－1解得x≈0.031 mol·L－1。

[答案](1)0.234 mol·L－1(2)0.031[对点训练4]研究氮氧化物与悬浮在大气中海盐粒子的相互作用时，涉及如下反应：2NO2(g)＋NaCl(s)NaNO3(s)＋ClNO(g) K1ΔH1<0(Ⅰ) 2NO(g)＋Cl2(g)2ClNO(g)K2ΔH2<0(Ⅱ)(1)4NO2(g)＋2NaCl(s)2NaNO3(s)＋2NO(g)＋Cl2(g)的平衡常数K ＝_____(用K1、K2表示)。

(2)为研究不同条件对反应(Ⅱ)的影响，在恒温条件下，向2 L恒容密闭容器中加入0.2 mol NO和0.1 mol Cl2,10 min时反应(Ⅱ)达到平衡。

测得10 min内v(ClNO)＝7.5×10－3 mol·L－1·min－1，则平衡后n(Cl2)＝________mol，NO的转化率α1＝________。

其他条件保持不变，反应(Ⅱ)在恒压条件下进行，平衡时NO的转化率α2________α1(填“>”“<”或“＝”)，平衡常数K 2________(填“增大”“减小”或“不变”)。

若要使K 2减小，可采取的措施是_________________________。

[解析] (1)将题干中已知的两个化学方程式做如下处理：(Ⅰ)×2－(Ⅱ)可得4NO 2(g)＋2NaCl(s) 2NaNO 3(s)＋2NO(g)＋Cl 2(g)，则其平衡常数K ＝K 21K 2。

(2)根据“三段式”：2NO(g) ＋ Cl 2(g) 2ClNO(g)起始mol·L －1 0.1 0.05 0转化mol·L －1 0.1α1 0.05α1 0.1α1平衡mol·L －1 0.1－0.1α1 0.05－0.05α1 0.1α1v (ClNO)＝0.1α1 mol·L －110 min ＝7.5×10－3 mol·L －1·min －1，得α1＝75%，平衡时n (Cl 2)＝(0.05－0.05α1) mol·L －1×2 L ＝0.025 mol 。

该反应为气体分子数减小的反应，恒压条件下相对于恒容条件下，压强增大，平衡右移，NO 的转化率增大，即α2>α1；化学平衡常数只与温度有关，温度不变，平衡常数K 2不变；该反应为放热反应，升高温度可使平衡常数K 2减小。

[答案] (1)K 21K 2(2)2.5×10－2 75% > 不变 升高温度[对点训练5] (2014·福建高考节选)已知t ℃时，反应FeO(s)＋CO(g) Fe(s)＋CO 2(g)的平衡常数K ＝0.25。

(1)t ℃时，反应达到平衡时n (CO)∶n (CO 2)＝________。

(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)根据该反应的K ＝[CO 2][CO]＝0.25，可知反应达到平衡时n (CO)∶n (CO 2)＝4∶1。

[答案](1)4∶1(2)0.05有关化学平衡计算的三点注意事项(1)注意反应物和反应产物的浓度关系：反应物：c(平)＝c(始)－c(变)；反应产物：c(平)＝c(始)＋c(变)。

(2)利用ρ混＝m总V和M＝m总n总计算时要注意m总应为气体的质量，V应为反应容器的体积，n总应为气体的物质的量。

(3)起始浓度、平衡浓度不一定呈现系数比，但物质之间是按系数反应和生成的，故各物质的浓度变化之比一定等于系数比，这是计算的关键。