压强平衡常数的考查特点及典例解析

尉言勋

(安徽省砀山第四中学 235300)

1 压强化学平衡常数表达式的考查

例1(2021年·全国甲卷·28节选)二氧化碳催化加氢制甲醇，有利于减少温室气体二氧化碳.二氧化碳加氢制甲醇的总反应可表示为：

合成总反应在起始物n(H2)/n(CO2)=3时，在不同条件下达到平衡，设体系中甲醇的物质的量分数为x(CH3OH)，在t=250℃下的x(CH3OH)～p、在p=5×105Pa下的x(CH3OH)～t图像如图1所示.

图1

用各物质的平衡分压表示总反应的平衡常数，表达式Kp=____；

解析由题意可得二氧化碳加氢制甲醇的总反应为：

点评本题注重情境的选择，H2与CO2反应制备燃料甲醇，有利于减少温室气体；用平衡分压(分压=总压×物质的量分数)代替平衡浓度，压强平衡常数表达式与浓度平衡常数表达式相同.Kp的计算只需要列出表达式，在计算能力要求上难度降低.

2 考查压强平衡常数的计算式，以及通过lgKp推测反应焓变的大小

例2(2021·全国乙卷·28节选)一氯化碘(ICl)是一种卤素互化物，具有强氧化性，可与金属直接反应，也可用作有机合成中的碘化剂.回答下列问题：

(2)McMorris测定和计算了在136～180℃范围内下列反应的平衡常数Kp.

图2

①由图可知，NOCl分解为NO和Cl2反应的ΔH____0(填“大于”或“小于”)

(2)①由图可知，lgKp2随着温度的升高而增大，说明升高温度，平衡正向移动，则NOCl分解为NO和Cl2反应为吸热反应，ΔH大于0；

点评本题巧妙地将两个反应平衡常数的对数与温度的倒数绘制成线性关系图，侧重考查学生的信息加工能力、逻辑推理能力和归纳论证能力，注意题目中箭头的方向，上面的斜线代表对于左侧的纵坐标，下面的斜线对应右侧的纵坐标.对于第(3)题第2问，解题的关键是从图上信息获知平衡常数与温度内在关系，并在此基础上通过提供两个反应的平衡常数与温度的关系，推导出一氯化碘分解反应是吸热还是放热.

3 拓展呈现形式，考查标准平衡常数

例3(2021·湖南高考·16题节选)氨中氢含量高，是一种优良的小分子储氢载体，且安全、易储运，可通过下面两种方法由氨得到氢气.

图3

答案：0.48

点评在压强平衡常数呈现形式上继续拓展，考查标准平衡常数K⊖的计算.题目以信息呈现的形式给予了K⊖的表达形式，学生通过图像可得三种气体的平衡分压.代入表达式即可得标准平衡常数.

4 结合图形，根据相对压力平衡常数考查平衡转化率

例4(2021广东卷·19节选)我国力争于2030年前做到碳达峰，2060年前实现碳中和.CH4与CO2重整是CO2利用的研究热点之一.该重整反应体系主要涉及以下反应：

ΔH2

图4

②在图中A点对应温度下、原料组成为n(CO2)∶n(CH4)=1∶1、初始总压为100 kPa的恒容密闭容器中进行反应，体系达到平衡时H2的分压为40kPa.计算CH4的平衡转化率，写出计算过程____.

5 给予表格信息，以连续反应形式考查Kp的计算

例5(2018新课标Ⅰ卷·28节选)采用N2O5为硝化剂是一种新型的绿色硝化技术，在含能材料、医药等工业中得到广泛应用，回答下列问题：

F. Daniels等曾利用测压法在刚性反应器中研究了25℃时N2O5(g)分解反应：

其中NO2二聚为N2O4的反应可以迅速达到平衡，体系的总压强p随时间t的变化见表1(t=∞时，N2O4(g)完全分解).

表1

设生成的p(N2O4)=xkPa，可得

开始(kPa) 71.6 0

变化量(kPa) 2xx

平衡量(kPa) 71.6-2xx

答案：13.4.

点评本题以表格形式呈现信息，考查连续反应的压强平衡常数，培养学生的变化观念与平衡思想，引导学生多角度的认识化学反应.题目对学生的能力要求较高，在提取有效信息的基础上，利用“三段式”的解题模型有效解题.