黑龍江 欒厚福

化學平衡常數(shù)是歷年高考必考考點之一，而且試題難度有增大的趨勢，考查形式越來越復雜，試題情境越來越新穎，深入滲透變化觀念與平衡思想的學科核心素養(yǎng)。為了提高備考復習的針對性，本文結(jié)合各地高考試題分析歸納概括平衡常數(shù)常見的考查形式與應對策略，同時結(jié)合高考和各地大型聯(lián)考的考情，預測今后高考考查的重點或可能的考查形式，希望為廣大教師及學生的高三備考復習提供一定的借鑒和指導意義。

一、常見的考查形式及解答

從近5年高考試題來看，化學平衡常數(shù)的考查形式，可謂多種多樣，概括起來大體有以下幾種類型。無論考查形式如何變化，試題都具有較大的難度，學生一定要掌握相關的應對策略。

(一)根據(jù)數(shù)據(jù)直接計算

自新高考實施以來，曾經(jīng)考查過化學平衡常數(shù)表達式的書寫，后來頻繁出現(xiàn)根據(jù)數(shù)據(jù)和三段式法計算化學平衡常數(shù)K的試題，在2014年全國新課標Ⅰ卷中首次出現(xiàn)了分壓平衡常數(shù)Kp的計算，隨著新高考改革的不斷深入，幾乎交替考查K和Kp的計算，尤其近幾年Kp考查的更加頻繁。

【解析】根據(jù)催化重整反應中CO2的轉(zhuǎn)化率為50%，結(jié)合三段式法得

起始(mol·L-1)： 1 0.5 0 0

變化(mol·L-1)： 0.25 0.25 0.5 0.5

平衡(mol·L-1)： 0.75 0.25 0.5 0.5

【應對策略】根據(jù)數(shù)據(jù)直接計算平衡常數(shù)K，需根據(jù)題中數(shù)據(jù)信息等列出1個或多個可逆反應起始、變化和平衡時的三段式，由可逆反應列出平衡常數(shù)K的表達式，代入各物質(zhì)平衡濃度即可求出K。

【解析】設原氣體的物質(zhì)的量為100 mol，則SO2、O2和N2的物質(zhì)的量分別為2mmol、mmol和qmol，即2m+m+q=3m+q=100，SO2的平衡轉(zhuǎn)化率為α，則有下列關系：

起始(mol)： 2mm0

變化(mol)： 2mαmα2mα

平衡(mol)： 2m(1-α)m(1-α) 2mα

(二)根據(jù)圖像信息考查

化學反應原理的試題大多都是結(jié)合圖像等形式給出，部分高考題也結(jié)合圖像獲得信息間接考查某個特殊點平衡常數(shù)的計算、平衡常數(shù)的比較等。對考生的能力要求相對較高。

圖1

可知反應平衡常數(shù)K(300℃)________(填“大于”或“小于”)K(400℃)。設HCl初始濃度為c0，根據(jù)進料濃度比c(HCl)∶c(O2)=1∶1的數(shù)據(jù)計算K(400℃)=______________(列出計算式)。

【解析】(1)根據(jù)反應方程式知，HCl平衡轉(zhuǎn)化率越大，平衡常數(shù)K越大，結(jié)合圖像可知升高溫度HCl的平衡轉(zhuǎn)化率降低，說明升高溫度平衡向逆反應方向進行，則K(300℃)>K(400℃)。由圖像知，溫度相同時，c(HCl)∶c(O2) 越大，則HCl的平衡轉(zhuǎn)化率越低，故在400℃、進料c(HCl)∶c(O2)=1∶1時，HCl平衡轉(zhuǎn)化率為84%，用三段式法對數(shù)據(jù)進行處理得：

起始濃度：c0c00 0

變化濃度： 0.84c00.21c00.42c00.42c0

平衡濃度： (1-0.84)c0(1-0.21)c00.42c00.42c0

【應對策略】根據(jù)圖像計算化學平衡常數(shù)，一般思路如下：

①明確圖像中橫坐標、縱坐標所表示的含義，能理解可逆反應隨溫度、壓強、進料比等變化的影響；

②若有多個變量，必要時固定某一變量，可在圖像上適當做輔助線，利用控制變量法探究外界條件改變對化學平衡的影響；

③根據(jù)圖像中轉(zhuǎn)化率(或體積分數(shù)、產(chǎn)率等)隨溫度變化可判斷可逆反應的熱效應，由此可判斷溫度改變對平衡常數(shù)的影響等。

③選取圖像中特殊點，根據(jù)對應物質(zhì)的轉(zhuǎn)化率(或體積分數(shù)、產(chǎn)率等)，列出三段式求算平衡常數(shù)。

(三)根據(jù)復雜信息綜合考查

化學反應原理的試題是高考中的拉分題，考查時往往給出比較復雜的信息，如給出陌生的反應和比較復雜的對數(shù)圖像等，實際上這類試題不僅考查學生對化學知識的掌握情況，還考查學生對數(shù)學知識的理解等。試題和圖像的信息量相對都比較大，這類試題的綜合性很強。

【例4】(2021·全國乙卷·28節(jié)選)一氯化碘(ICl)是一種鹵素互化物，具有強氧化性，可與金屬直接反應，也可用作有機合成中的碘化劑。回答下列問題：

(2)McMorris測定和計算了在136～180℃范圍內(nèi)下列反應的平衡常數(shù)Kp：

圖2

①由圖可知，NOCl分解為NO和Cl2反應的ΔH________0(填“大于”或“小于”)。

(2)①大于 ②Kp1·Kp2大于 推理過程詳見解析

起始(kPa)： 20.0 0

變化(kPa)：x2x

平衡(kPa)： 20.0-x0.1 2x

根據(jù)平衡時總壓強為32.5 kPa得(20.0-x)+0.1+2x=32.5。解得x=12.4，則平衡時p(ICl)=12.4 kPa×2=24.8 kPa。

【應對策略】解答這類復雜信息的試題，首先要理解試題中的信息，如根據(jù)題意和數(shù)據(jù)能寫出化學方程式并進行簡單計算；其次要看明白圖像所表示的含義，尤其涉及橫縱坐標都是比較復雜的變量時，能準確判斷反應的熱效應或化學平衡常數(shù)等變量的變化情況；最后能根據(jù)已有知識將試題信息進行整合，能進行綜合分析或計算推理等。

二、命題趨勢分析

結(jié)合對全國各卷區(qū)近幾年高考試題和大型聯(lián)考、模擬試題的研究不難看出，Kp的考查非常頻繁，無論是全國卷還是新高考試卷中仍是命題的重點?？疾樾问綍絹碓綇碗s，情境更新穎，側(cè)重解答生產(chǎn)和環(huán)保等領域中的實際問題。

各地聯(lián)考、模擬試題中結(jié)合反應速率方程考查化學平衡常數(shù)的試題比較多，實際上結(jié)合反應速率方程的試題在2020年全國卷Ⅰ28題中也出現(xiàn)過，同時給出v-t圖像等分析解釋實際問題，在以后的高考中也可能會出現(xiàn)結(jié)合速率方程表示或計算化學平衡常數(shù)的試題。近幾年的試卷中結(jié)合數(shù)據(jù)考查平衡常數(shù)K計算的試題很少，但在2020年山東卷中出現(xiàn)了另一種考查形式，在同一體系中含有多個可逆反應，結(jié)合數(shù)據(jù)僅考查某一反應的平衡常數(shù)，這種計算相對來說較復雜，多個反應中均含某些相同物質(zhì)，要根據(jù)多個反應計算出某物質(zhì)的平衡濃度，再去計算某可逆反應的平衡常數(shù)。這兩個命題角度也可能會是新的高考命題趨勢，學生在備考復習時一定要引起注意，或許會在明年的高考試題中呈現(xiàn)。

(2)(2020·山東卷·18節(jié)選)以CO2、H2為原料合成CH3OH涉及的主要反應如下：

一定條件下，向體積為VL的恒容密閉容器中通入1 mol CO2和3 mol H2發(fā)生上述反應，達到平衡時，容器中CH3OH(g)為amol，CO為bmol，此時H2O(g)的濃度為________mol·L-1(用含a、b、V的代數(shù)式表示，下同)，反應Ⅲ的平衡常數(shù)為________。

變化(mol)：x2xx

根據(jù)平衡時CH3OH(g)為amol，則反應Ⅰ生成CH3OH為(a-x) mol，再根據(jù)平衡時CO為bmol，可知反應Ⅲ生成CO為(b+x)mol，即

變化(mol)：a-x3(a-x)a-xa-x

變化(mol)：b+xb+xb+xb+x

結(jié)合以上對化學平衡常數(shù)考查形式與命題趨勢的分析，無論以哪種形式考查，或試題情境多復雜，在解答化學平衡常數(shù)的試題時都要求學生做到：

1.熟悉一種方法

起始(mol·L-1)：ab0 0

轉(zhuǎn)化(mol·L-1)：mxnxpxqx

平衡(mol·L-1)：a-mxb-nxpxqx

2.理解兩種表達式

3.明確三個量關系

(1)三個量：即起始量、變化量、平衡量

(2)對應關系：

①同一反應物，起始量-變化量=平衡量；

②同一生成物，起始量+變化量=平衡量；

③反應物、生成物的變化量之比等于各物質(zhì)的化學計量數(shù)之比。

4.掌握四個公式

學生在掌握以上知識的同時，還要能從圖像和試題情境中挖掘有效信息，結(jié)合變量控制法，利用輔助線等綜合分析外界條件的改變對化學平衡的影響，能正確分析或推理條件改變對化學平衡常數(shù)的影響，完成化學平衡常數(shù)K、Kp相關的計算等。