陕西 葛秋萍 李歆瑞《普通高等学校招生全国统一考试大纲的说明》中对化学平衡常数的考查提出了明确的要求：“了解化学平衡常数(K)的含义，能利用化学平衡常数进行相关计算”。近年来的高考化学试题对这一要求的落实率为100%，Kc、Kp、Kx三类平衡常数的计算已然成为年年出现的高频考点，虽然教师和学生都知道这一点，也都把平衡常数的计算当做重点来复习，但学生对此考点的答题情况并不乐观。针对这种答题现状，笔者试图通过例题分类来阐述Kc、Kp、Kx三类平衡常数的计算方法，帮助学生形成解决此类试题的一种清晰的、可重复操作的思维模型，有效击破这三类平衡常数的计算。一、认识平衡常数1.Kc、Kp、Kx三种平衡常数的含义人教版普通高中课程标准实验教科书“化学反应原理”中关于化学平衡常数的定义为“在一定温度下，当一个可逆反应达到平衡时，生成物浓度幂之积与反应物浓度幂之积的比值是一个常数，这个常数就是该反应的化学平衡常数，简称平衡常数”。由于平衡常数是用平衡时各物质的物质的量浓度来计算的，因此又称为浓度平衡常数，用符号Kc或K表示。研究还发现：若将上述定义中各物质的平衡浓度用平衡时各物质的分压(分压=总压×物质的量分数)来代替进行计算，也可得到一个常数，该常数称为反应的分压平衡常数，用符号Kp表示。同理，若用平衡时各物质的物质的量分数(物质的量分数=某组分的物质的量÷总物质的量)来代替上述定义中各物质的平衡浓度，得到平衡常数的一种新的表达形式，本文中我们暂且称之为反应的物质的量分数平衡常数，用Kx表示。2.Kc、Kp、Kx三者之间的关系我们以中学阶段常考的两种反应类型来说明三者之间的关系。二、典型试题分析1.浓度平衡常数(Kc)的计算【分析】解决本题可分为以下三个步骤：第一步：确定c(HCl)∶c(O2)=1∶1时的对应曲线。相同条件下进料浓度比c(HCl)∶c(O2)越大，HCl的转化率越低；进料浓度比c(HCl)∶c(O2)越小，HCl的转化率越高。由此可知，三条曲线中，最上面一条是c(HCl)∶c(O2)=1∶1的变化曲线。第二步：确定HCl的平衡转化率。由图像可知：400℃，c(HCl)∶c(O2)=1∶1时，HCl的平衡转化率为84%，即0.84。第三步：计算平衡常数。本题涉及的相关量，可用三段式法来计算。【模型建构】解决此类问题的思维模型：第一步：确定反应条件与曲线的对应关系。根据反应特点、反应条件、物理量的变化确定反应条件与曲线的对应关系。第二步：确定反应条件与曲线上点的对应关系。第三步：利用三段式法求解平衡常数。依据题意，找出三段式中各物质的对应物理量，并列式进行求解。2.分压平衡常数(Kp)的计算【分析】本题仍用三段式法来解决，但有两种解法。方法一：设起始加入反应物的物质的量均为1 mol，到达平衡时，I2(g)的转化量为xmol。起始量(mol) 1 1 0 0转化量(mol)xxx2x平衡量(mol) 1-x1-xx2x方法二：由阿伏加德罗定律可知：恒温恒容时，气体的压强之比=气体的物质的量之比，所以在三段式法中可以直接用气体的分压来进行相关计算。因为起始时总压为105Pa，且碘和环戊烯的物质的量相等，所以I2(g)和环戊烯的起始分压均为5×106Pa。起始量(Pa) 5×1065×1060 0转化量(Pa)xxx2x平衡量(Pa) 5×106-x5×106-xx2x解得：x=2×106【拓展】由前面的分析可知：Kp=Kc(RT)Δn，本题能否先计算出Kc，再由此公式推导出Kp呢？对于反应前后气体分子数变化的反应，Kc只能由各物质的平衡浓度来计算的。本题并未给出刚性容器的体积及起始时各反应物的物质的量，无法计算平衡时各物质的物质的量浓度，因此，由现有已知条件不能计算出Kc，也就无法由公式Kp=Kc(RT)Δn推导出Kp。相反，如果本题中给出刚性容器的体积及起始时各反应物的物质的量，则可先用三段式法求出Kc，再利用Kp=Kc(RT)Δn求出Kp，其中R=8.314 kPa·mol-1·K-1，这里不再赘述。【模型建构】解决此类问题的思维模型有三种：模型一：先用三段式法计算出平衡时各物质的物质的量，再根据分压=总压×物质的量分数，计算出各组分物质的平衡分压，最后将各物质的平衡分压代入平衡常数表达式中进行计算。模型二：直接用分压来表示三段式中各物质的起始量、变化量和平衡量，再将各物质的平衡分压代入平衡常数表达式中进行计算。模型三：若能用三段式法求出Kc，则可利用Kp=Kc(RT)Δn求出Kp。3.物质的量分数平衡常数(Kx)的计算【分析】解决本题可分为以下三个步骤：第一步：确定348 K时的对应曲线。其他条件不变时，温度越高，反应速率越快，达到平衡的时间越短，因此图像中曲线变化的标志为先出现拐点，即“先拐，先平，数值大”。由此可知，三条曲线中，①是348 K时的变化曲线。第二步：确定乙酸甲酯的平衡转化率。由图像可知：348 K时，乙酸甲酯的平衡转化率为64%，即0.64。第三步：利用三段式法求解平衡常数。依据题意，找出三段式中各物质的对应物理量，并列式进行求解。348 K时，设起始投入反应物的物质的量均为1 mol，则有：起始量(mol) 1 1 0 0转化量(mol) 0.64 0.64 0.64 0.64平衡量(mol) 1-0.64 1-0.64 0.64 0.64【模型构建】解决此类问题的思维模型：第一步，确定反应条件与曲线的对应关系。根据反应特点、反应条件、物理量的变化确定反应条件与曲线的对应关系。第二步，确定反应条件与曲线上点的对应关系。第三步，用三段式法计算出平衡时各物质的物质的量，再根据物质的量分数=某组分的物质的量÷总物质的量，计算出平衡时各物质的物质的量分数，并将其代入平衡常数表达式中进行计算。}