当前位置：文档之家 › 高考化学二轮复习-专题8-利用三段式、转化率、产率计算及利用方程式关系式计算、原子守恒计算导学案

高考化学二轮复习-专题8-利用三段式、转化率、产率计算及利用方程式关系式计算、原子守恒计算导学案

  • 格式：doc
  • 大小：328.00 KB
  • 文档页数：5

利用三段式、转化率、产率计算及利用方程式关系式计算、原子守恒计算【学习目标】1、掌握“三段式”计算方法，能够利用三段式计算平衡常数、转化率、产率等。

2、培养化学反应中守恒的核心思想，能够利用关系式、原子守恒等快准计算。

一、三段式解答平衡常数、转化率、产率等的计算【例题】[2013广州一模·节选] 亚磷酸（H 3PO 3）是二元酸，H 3PO 3溶液存在电离平衡：H 3PO 3H + + H 2PO 3－。

某温度下，0.10 mol·L －1的H 3PO 3溶液pH 的读数为1.6，即此时溶液中c (H +) = 2.7×10－2 mol·L －1。

求该温度下上述电离平衡的平衡常数K ，写出计算过程。

（H 3PO 3第二步电离忽略不计，结果保留两位有效数字）。

解： H 3PO 3H + + H 2PO 3－ 起始时各物质的浓度（mol•L －1） 0.10 0 0转化的各物质的浓度（mol•L －1） 2.5×10－2 2.5×10－2 2.5×10－2 平衡时各物质的浓度（mol•L －1）0.10－2.5×10－2 2.5×10－2 2.5×10－2 3-2223332103.8105.210.0105.2105.2)()()(⨯=⨯-⨯⨯⨯=⋅=----+PO H c PO H c H c K mol•L －1【方法归纳】（1）写出有关化学反应方程式。

（2）确定各物质的起始、转化、平衡(或某一时刻)时的物质的量(物质的量浓度)。

（3）根据已知条件建立等式关系并做解答。

说明：①三段式是梳理化学反应各物质量的变化的好工具，这个工具使用的对象是任意一个反应，可以是可逆的，也可以是不可逆的，可以是反应开始直到平衡的，也可以是反应到某一时刻的，甚至可以是从一个时间点到下一个时间点的，……。

梳理完了，该算什么就算什么。

②各物质的转化浓度之比等于化学方程式中化学计量数之比。

③计算平衡常数，一定要代入平衡时各物质的物质的量浓度。

④转化率=反应物起始的浓度反应物转化的浓度×100% ⑤产率=%100⨯理论产量实际产量 【巩固练习】1—1 [2014广东高考·节选] 用CaSO 4代替O 2与燃料CO 反应，既可提高燃烧效率，又能得到高纯CO 2，是一种高效、清洁、经济的新型燃烧技术，反应①为主反应，反应②和③为副反应。

①1/4CaSO 4(s)+CO(g)⇋1/4CaS(s)+CO 2(g) ∆H 1=-47.3kJ ∙mol -1② CaSO 4(s)+CO(g)⇋CaO(s)+CO 2(g) +SO 2(g) ∆H 2=+210.5kJ ∙mol -1 ③ CO(g)⇋1/2C(s)+1/2CO 2(g) ∆H 3=-86.2kJ ∙mol -1（3）向盛有CaSO 4的真空恒容密闭容器中充入CO ，反应①于900℃达到平衡，c平衡(CO)=8.0X10-5 mol ∙L -1，计算CO 的转化率（忽略副反应，结果保留两位有效数字）。

【巩固练习】1—2[2014天津理综·节选]合成氨是人类科学技术上的一项重大突破。

图(a)表示500 ℃、60.0 MPa 条件下，原料气投料比与平衡时NH 3体积分数的关系。

根据图中a点数据计算N 2的平衡体积分数：____________。

二．利用方程式关系式计算【例题】 氯化亚铜(CuCl)是重要的化工原料。

国家标准规定合格CuCl 产品的主要质量指标为CuCl 的质量分数大于96.50% 。

准确称0.2500g CuCl样品置于一定量的0.5mol·L -1FeCl 3溶液中，待样品完全溶解后，加水20mL ，用0.1000mol·L -1的Ce(SO 4)2溶液滴定到终点，消耗24.60mL Ce(SO 4)2溶液。

有关化学反应为Fe 3++CuCl=Fe 2++Cu 2++Cl -，Ce 4++Fe 2+=Fe 3++Ce 3+。

通过计算说明上述样品中CuCl 的质量分数是否符合标准。

解：由方程式可得关系式为CuCl ～Fe 2+～Ge 4+，即n(CuCl)= n[Ce(SO 4)2]= 0.1000mol·L -1 24.60 10-3 L=0.00246mol,故CuCl 的质量分数为%9.97%1002500.0/5.9900246.0=⨯⨯gmol g mol ，符合标准。

【方法归纳】关系式法解题的核心思想是化学反应中质量守恒，各反应物与生成物之间存在着最基本的比例(数量)关系。

是多个互相联系的化学式或多步反应计算的常用方法，其关键是根据有关化学式或反应式及物质间转化的定量关系，找出关系式和关系量。

能简化解题步骤、准确快速将题解出。

【巩固练习】2—1 [2012上海高考·节选] 回收得到的SeO2的含量，可以通过下面的方法测定：①SeO2+KI+HNO3→Se+I2+KNO3+H2O②I2+2Na2S2O3 = Na2S4O6+2NaI配平方程式①，标出电子转移的方向和数目。

实验中，准确称量SeO2样品0.1500g，消耗了0.2000 mol/L的Na2S2O3溶液25.00 mL，所测定的样品中SeO2的质量分数为。

【巩固练习】2—2[2014广州一模·节选] Na2S2O3溶液是定量实验中的常用试剂，测定其浓度的过程如下：准确称取a g KIO3（化学式量：214）固体配成溶液，加入过量KI固体和H2SO4溶液，滴加指示剂，用Na2S2O3溶液滴定至终点，消耗Na2S2O3溶液的体积为V mL。

则c(Na2S2O3)＝mol·L－1。

（只列出算式，不作运算）已知：IO3－＋5I－+6H+=3I2＋3H2O 2S2O32－＋I2=S4O62－＋2I－三．利用原子守恒计算【例题】[2013东高考·节选] 银铜合金广泛用于航空工业。

从切割废料中回收银并制备铜化工产品的工艺如下的：(注：Al(OH)3和Cu(OH)2开始分解的温度分别为450℃和80℃)（3）完成煅烧过程中一个反应的化学方程式：CuO + Al2O3 CuAlO2 + ↑（4）若银铜合金中铜的质量分数为63.5%，理论上5.0kg废料中的铜可完全转化为 mol CuAlO2，至少需要1.0mol·L-1的Al2(SO4)3溶液 L。

分析：（3）根据氧化还原反应的特征推断，铜元素由+2价降为+1价，铝元素化合价不变，由此推断反应前后升价元素一定是氧，化合价由-2升为0，即缺少的生成物为O 2；根据化合价升降配平可得：CuO+2Al 2O 34CuAlO 2+O 2↑。

（4）m(Cu)=5.0×103g×63.5%，则n(Cu)=5.0×103g×63.5%÷63.5g/mol=50.0mol，根据铜守恒可得转化关系式：Cu ～CuAlO 2，则n(CuAlO 2) =n(Cu) =50.0mol ；根据铝守恒可得转化关系式：Al 2(SO 4)3～2CuAlO 2，则n[Al 2(SO 4)3]=21n(CuAlO 2) =25.0mol ， V[Al 2(SO 4)3] =L mol mol c n 0.250.10.25])(SO Al [])(SO Al [1342342=⋅=-【方法归纳】化学方程式既然能够表示出反应物与生成物之间物质的量、质量、气体体积之间的数量关系，就必然能反映出化学反应前后原子个数、电荷数、得失电子数、总质量等都是守恒的。

巧用守恒规律，常能简化解题步骤、准确快速将题解出。

【巩固练习】3—1 已知氮的氧化物和NaOH 溶液发生的化学反应如下：3NO 2+2NaOH=2NaNO 3+NO↑+H 2O ， NO 2+NO+2NaOH=2NaNO 2+H 2O 。

现有m molNO 2和n molNO 组成的混合气体，要用NaOH 溶液使其完全吸收无气体剩余，则需浓度为a mol/L 的NaOH 溶液，的体积为【巩固练习】3—2 [2014四川理综·节选] 污染物的有效去除和资源的充分利用是化学造福人类的重要研究课题。

某化学研究小组利用软锰矿（主要成分为MnO 2，另含有少量头铁、铝、铜、镍等金属化合物）作脱硫剂，通过如下简化流程既脱除燃煤尾气中的SO 2，又制得电池材料MnO 2（反应条件已略去）。

请回答下列问题：（6）假设脱除的SO 2只与软锰矿浆中的MnO 2反应。

按照图示流程，将a m 3（标准状况）含SO 2的体积分数为b%的尾气通入矿浆，若SO 2的脱除率为89.6%，最终得到MnO 2的质量为c kg ，则除去铁、铝、铜、镍等杂质时，所引入的锰元素相当于MnO 2kg 。

8．利用三段式计算平衡常数、转化率、产率及利用关系式、原子守恒快准计算 【巩固练习】参考答案或解析：1—1 由图18查得反应①在900℃时：lgK=2，平衡常数K=102=100设容器容积为VL ，反应①达到平衡时CO 的浓度减少Xmol/L1/4CaSO 4(s) + CO(g) 1/4CaS(s) + CO 2(g)起始时物质的量浓度(mol/L) Χ+8.0×10-5 0转化的物质的量浓度(mol/L) X X平衡时物质的量浓度(mol/L) 8.0×10-5 X100100.852=⨯==-x CO c CO c K ）（）（平衡平衡 X =100×8.0×10-5 =8.0×10-3 %99%100100.8100.8100.85-3-5-=⨯⨯⨯+⨯⨯⨯=VV CO ）（转化率 1—2 由图中看出当N 2与H 2物质的量比为1∶3时，NH 3的平衡体积分数最大，为42%。

设平衡时转化的N 2的物质的量为x mol ，由三段式：N 2 ＋ 3H 2 2NH 3起始时物质的量(mol) 1 3 0转化物质的量(mol) x 3x 2x平衡时物质的量(mol) 1－x 3－3x 2x%42%10023312=⨯+-+-xx x x ，则x ＝0.59 则平衡时N 2的体积分数为%5.14%10059.02459.01=⨯⨯--2—1利用前面配平的方程式可得关系式：SeO 2～2I 2～4Na 2S 2O 3，则样品中SeO 2的质量分数为： %1001500.011140.025L L 0.2000mol/1⨯⋅⨯⨯-gmol g =92.5% 2—2 6000a/214V 或3000a/107V (其它正确答案也给分)3—1 观察给定的反应，N 最终全部转化为NaNO 3和NaNO 2，n(Na)与n(N)都是1:1的关系。

合集下载

2023届高考化学小专题：《“三段式”在平衡常数、转化率计算中的完美应用》

2023届高考化学小专题：《“三段式”在平衡常数、转化率计算中的完美应用》


1.O3是一种很好的消毒剂，具有高效、洁净、方便、经济等优点。O3可溶于 水，在水中易分解，产生的[O]为游离氧原子，有很强的杀菌消毒能力。常温
常压下发生的反应如下：
反应① O3 O2＋[O] ΔH>0 平衡常数为K1； 反应② [O]＋O3 2O2 ΔH<0 平衡常数为K2； 总反应：2O3 3O2 ΔH<0 平衡常数为K。 下列叙述正确的是
“三段式”突破平衡常数(K)、转化率的相关计算
1.一个模式——“三段式”
如mA(g)＋nB(g) pC(g)＋qD(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。
mA(g)＋nB(g) pC(g)＋qD(g)
c始/mol·L－1 a
(1)该反应正反应为__吸___(填“吸”或“放”)热反应，温度为T5 ℃时，该反应 耗时40 s达到平衡，则T5℃时，该反应的平衡常数数值为__0_.2__。 解析：T5 ℃时，c(CO2)＝0.20 mol·L－1，K＝c(CO2)＝0.20。
(2)如果该反应的平衡常数K值变大，该反应__b_c_(选填字母)。 a.一定向逆反应方向移动 b.在平衡移动时正反应速率先增大后减小 c.一定向正反应方向移动 d.在平衡移动时逆反应速率先减小后增大
b
0
0
c转/mol·L－1 mx
nx
px qx
c平/mol·L－1 a－mx b－nx px
qx
K＝a－mpxxpm··qbx－q nxn。
2.明确三个量的关系 (1)三个量：即起始量、变化量、平衡量。 (2)关系 ①对于同一反应物，起始量－变化量＝平衡量。 ②对于同一生成物，起始量＋变化量＝平衡量。 ③各转化量之比等于各反应物的化学计量数之比。
2020年高考化学微专题平衡常数、转化率、产率的相关计算

2020年高考化学微专题平衡常数、转化率、产率的相关计算

05 平衡常数、转化率、产率的相关计算[内容框架][增分攻略]1．理解并掌握转化率、产率的意义 (1)转化率＝n (转化)n (起始)×100%＝c (转化)c (起始)×100%。

(2)生成物的产率：产率＝产物实际产量理论产量×100%。

其中理论产量是根据方程式计算出的数值。

(3)混合物中某组分的百分含量＝组分平衡量平衡混合物总量×100%。

可以是物质的量、物质的量浓度、气体体积等。

2．K 、K a 、K b 、K w 、K h 、K sp 的相似性(1)K 、K a 、K b 、K w 、K h 、K sp 分别表示化学平衡常数、弱酸电离平衡常数、弱碱电离平衡常数、水的离子积常数、盐的水解平衡常数、难溶物的溶度积常数。

表达该平衡过程进行的程度。

(2)其表达式的意义相同：K ＝生成物浓度的系数次方的乘积反应物浓度的系数次方的乘积，其中K sp 中难溶物无浓度，只有分子项。

(3)K p 仅适用于气相发生的反应。

当把化学平衡常数K 表达式中各物质的浓度用该物质的分压来表示时，就得到该反应的平衡常数K p 。

(4)K p 也同K 相似可以利用“三段式法”进行计算，往往可以使得问题简化。

3．用好“三段式法”解答平衡题依据方程式列出反应物、生成物各物质的初始量、变化量、平衡量，结合问题代入公式运算。

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A 的物质的量浓度变化为mx mol·L －1。

m A(g) ＋ n B(g)p C(g)＋q D(g)起始浓度/(mol·L －1) a b 0 0变化浓度/(mol·L －1) mx nx px qx平衡浓度/(mol·L －1) a -mx b -nx px qxK ＝(px )p ·(qx )q(a －mx )m ·(b －nx )n4．平衡常数的相关计算，通常需要通过图像、表格找出平衡体系中相关成分的浓度，或利用“三段式法”求出相关成分的浓度。

2021届全国新高考化学精品复习———“三段式”突破平衡常数、转化率的相关计算

2021届全国新高考化学精品复习———“三段式”突破平衡常数、转化率的相关计算

解析 由平衡时H2的浓度，可求得反应②分解消耗HI的浓度，c分解(HI)＝ 0.5 mol·L－1×2＝1 mol·L－1，故①式生成c(HI)＝c平衡(HI)＋c分解(HI)＝ 4 mol·L－1＋1 mol·L－1＝5 mol·L－1，则c平衡(NH3)＝5 mol·L－1，根据平衡常 数表达式K＝c平衡(NH3)·c平衡(HI)＝5×4＝20。
√C.反应前H2S物质的量为7 mol
D.CO的平衡转化率为80%
2.(2019·湖北黄冈调研)已知反应：CH2==CHCH3(g)＋Cl2(g) CH2==CHCH2Cl(g) ＋HCl(g)。在一定压强下，按w＝nCH2n==CCl2H CH3 向密闭容器中充入氯气与丙 烯。图甲表示平衡时，丙烯的体积分数(φ)与温度(T)、w的关系，图乙表示逆
反应的平衡常数与温度的关系。则下列说法中错误的是
A.图甲中w2＞1 B.图乙中，A线表示逆反应的平衡常数
√C.温度为T1、w＝2时，Cl2的转化率为
50%
D.若在恒容绝热装置中进行上述反应，
达到平衡时，装置内的气体压强增大
3.(2019·长沙八校联考)将一定量的SO2(g)和O2(g)分别通入体积为2 L的恒容密闭
核心知识梳理
1.一个模式——“三段式”
如mA(g)＋nB(g) pC(g)＋qD(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。
mA(g)＋nB(g) pC(g)＋qD(g)
c始/mol·L－1
a
b
0
0
c转/mol·L－1
3.掌握四个公式
n转化
c转化
(1)恒容条件下反应物的转化率＝n起始×100%＝c起始×100%。
高考化学热点：化学平衡常数及平衡转化率的计算

高考化学热点：化学平衡常数及平衡转化率的计算

化学平衡常数及平衡转化率的计算热点思维】1、如何运用“三段式”模式进行化学平衡计算?根据反应进行（或平衡移动）的方向，设某反应物消耗的量，然后列式求解例：m A+n B〜-p C+q D起始量：ab00变化量：mxnx pxqx平衡量：a-mx b-nx pxqx注意：①变化量与化学方程式中各物质的化学计量数成比例。

②这里a、b可指：物质的量、浓度、体积等。

③弄清起始量、平衡量、平衡转化率三者之间的互换关系。

④在使用平衡常数时，要注意反应物或生成物的状态。

2、化学平衡常数的意义是什么?使用化学平衡常数应注意哪些问题?（1）化学平衡常数的意义：①化学平衡常数可表示反应进行的程度。

K越大，反应进行的程度越大，K>105时，可以认为该反应已经进行完全。

虽然转化率也能表示反应进行的程度，但转化率不仅与温度有关，而且与起始条件有关。

②K的大小只与温度有关，与反应物或生成物的起始浓度无关。

(2)在使用化学平衡常数时应注意：①不要把反应体系中纯固体、纯液体以及稀溶液中水的浓度写进平衡常数表达式中，但非水溶液中，若有水参加或生成，则此时水的浓度不可视为常数，应写进平衡常数表达式中。

②同一化学反应，化学反应方程式写法不同，其平衡常数表达式及数值亦不同。

因此书写平衡常数表达式及数值时，要与化学反应方程式相对应，否则就没有意义。

【热点考题】【典例】【2014年高考四川卷第7题】在10L恒容密闭容器中充入X(g)和Y(g),发生反应X(g)+Y(g)=M(g)+N(g),所得实验数据如下表：下列说法正确的是A.实验①中，若5min时测得n(M)=0.050mol，则0至5min时间内，用N表示的平均反应速率u(N)1.0x10」2mol/(L・min)B.实验②中，该反应的平衡常数K=2.0C.实验③中，达到平衡是，X的转化率为60%D.实验④中，达到平衡时，b>0.060【答案】C【解析】取冥验①中，若血in时测得n(M)=0.050mol；浓度是0.0050mol/L^贝H根据反应的化学方程式可知，同时主成的N的物质的量也是O.OOBOmol/L，因此0至血山时间内，用M 表示的平均反应辭U(N)=0.0050mol/L-r-5min=l.OX10_3mol/(L■min)；A不正确；E、实验②中，平衡时M的浓度是0.OOSOmol/L；则同时生成的N的浓度是0.OOSOmol/L,'消耗X与Y的浓度均是0.0080moL/L,因此平衡时蓝和Y的浓度分别为0.01mol/L-0.0080jnoL/L=0.002jnoL/L,0.04mol/L-0.0080mol/L=0.032mol/L,因此反应的平衡常数^To02X0.032°=b B 不正确'亡、根据反应的化学方程式可灿如果X的转化率为旳虬则X(g)+Y(g)亍二M(g)+N(g)转化浓度(mol/L)0.0120.0120.0120.012为砂緞C 正确；70013时X(g)++N(g)起始液度(mol/L)0.040 0.010 0 转化液度(mol/ll)0.009 0.009 0.009 平衡浓度(mol/L)0.031 0.0010.0090 0.009 0.0090.009x0.0090.031x0.001 =2.9>1,这说明升高温度平衡常数减小,温度不变，平衡常数不变，则在;:鶯;囂=1,即反应达到平衡状态，因此最终平衡时蓝的转化率即平衡向逆反应方向移动，因此正方应是放热反应。