摘 要：变化观念与平衡思想是化学核心素养的重要组成部分，《2017年版高中化学课程标准》也做了明确要求，而且在近三年的全国I-III卷的高考题中全部出现。本文目的在于帮助学生在核心素养提升的同时能够有效应对高考的考察。
关键词：高考化学 平衡常数 K举隅 计算
变化观念与平衡思想是化学核心素养的重要组成部分，《2017年版高中化学课程标准》（以下简称新课标）也明确提出要能从不同视角认识化学变化的多样性，能从对立统一思想和定性定量结合的方式揭示化学变化的本质特征。与之对应，高考中对于计算化学平衡常数K的考查更加频繁，如：2018年课标全国卷I-III对平衡常数的考察分别出现在第28、27、28题中；2017年课标全国卷I-III对平衡常数的考察分别出现在第28、（12、27）、28题中；2016年课标全国卷I-III对平衡常数的考察分别出现在第27、26、27题中。题型也在不断地创新变化。本文将结合新课标例析平衡常数的有关计算途径与方法并对命题进行梳理，希望能够给参加高考的考生以启示，能够更加充分地备考。
一、根据物质的量浓度C或平衡分压求平衡常数
例1.（2017全国Ⅲ卷）298K时，将20mL3xmol?L-1 Na3AsO3、20mL3xmol?L-1I2和20mLNaOH溶液混合，发生反应：AsO33-(aq)+I2(aq)+2OH-AsO43-(aq)+2I-(aq)+H2O(l)。溶液中c(AsO43-)与反应时间（t）的关系如图1所示。
总结与预测：求平衡常数关键根据题意或者图像求出平衡时各物质的浓度（或分压），然后根据平衡常数表达式求解，要注意纯固体、纯液体的浓度视为定值，不带入表达式进行计算（如稀水溶液中的水不带入，但如果是非水溶液体系或H2O(g)则要带入）；平衡常数K只与温度有关，与浓度无关，所以求平衡常数K时，要看清对应的温度与数值；对于平衡常数K计算，可运用“三段式”解法，可使各物质的起始、变化、平衡时浓度情况清楚呈现，使解题思路与条理清晰，提高解题的正确率。
二、根据转化率α求平衡常数
例2.（2018全国Ⅱ卷）CH4-CO2催化重整不仅可以得到合成气（CO和H2），还对温室气体的减排具有重要意义。CH4-CO2催化重整反应为：CH4(g)+CO2(g)=2CO(g)+2H2(g)。
某温度下，在体积为2L的容器中加入2molCH4、1mol CO2以及催化剂进行重整反应，达到平衡时CO2的转化率是50%，其平衡常数为______mol2?L-2。
解析：根据平衡时CO2的转化率是50%写方程式列“三段式”如下：CH4(g)+CO2(g)=2CO(g)+2H2(g)。
起始浓度（mol?L－1） 1 0.5 0 0
转化浓度（mol?L－1） 0.25 0.25 0.5 0.5
平衡浓度（mol?L－1） 0.75 0.25 0.5 0.5
k= = mol2?L-2
总结与预测：某一反应物的转化率等于该物质在反应中已转化的量（变化的浓度）与该物质总量（起始浓度）的比值。K仅是温度的函数，温度不变K不变，但平衡转化率却随着平衡移动而发生变化，它们一静一动，有整体有具体物质地描述同一个化学反应限度，它们之间必有关联，相得益彰。对于隐藏于图像表格中的平衡常数计算，要看清图像中关键的点，对表格中的转化率、浓度、压强等数值要前后分析比较，判断出平衡点，通过转化率等求解平衡常数的方法核心是求出各物质平衡时的浓度，对于浓度不明确的可以通过假设进行计算。新课标明确要求：能进行转化率的简单计算，未来高考中平衡常数除了与转化率还可与判断平衡状态、反应的方向与限度及工业生产等密切联系起来，应引起重视。
三、根据反应速率方程求平衡常数
例3.（2016海南卷）顺-1，2-二甲基环丙烷和反-1，2-二甲基环丙烷可发生如下转化：
图2
该反应的速率方程可表示为：v(正)=k(正)c（顺）和v(逆)=k(逆)c(反)，k(正)和k(逆)在一定温度时为常数，分别称作正、逆反应速率常数。回答下列问题：
（1）已知：t1温度下，k（正）=0.006s-1，k(逆)=0.002s-1，该温度下反应的平衡常数值K1=______。
（2）t2温度下，图中能表示顺式异构体的质量分数随时间变化的曲线是______(填曲线编号)，平衡常数值K2=______。
图3
解析：(1)根据v(正)=k(正)c(顺)，k(正)=0.006s-1，则v(正)=0.006c(顺)，v(逆)=k(逆)c（反），k（逆）=0.002s-1，则v(逆)=0.002c（反），化学平衡状态时v(正)=v(逆)，则0.006c(顺)=0.002c(反)，K= c(反)/c(顺)=k(正)/k（逆）=0.006/0.002=3。
(2)开始时，c(顺)最大反应速率最快，然后慢慢变缓，则符合条件的曲线是B，设顺式异构体的起始浓度为x，该可逆反应左右物质系数相等均为1而且分子量相同，则平衡时，c(顺)=0.3x，c(反)=0.7x，k2= = 。
总结与预测：速率方程是由实验测得确定反应速率与物质浓度间的关系式，式中的k（或λ）称为反应速率常数。反应速率常数与反应物和生成物的浓度组合，既可以表示v正又可以表示v逆，利用平衡时v正等于v逆建立关系式，通过变换可得k正/k逆=K来计算平衡常数。速率方程出现在高考试题中是大学内容在高中阶段的前移，考查考生对信息的整合吸收和知识的迁移应用能力，因能为高校选拔具有一定自学能力和学习潜质的考生而备受青睐，高考中屡屡出现。新课标设置采用模块结构的选择性必修课程，力求体现化学学习领域的特点和与大学化学课程的关联性，保持课程的持续性和一贯性。因此未来高考试题中将会不断出现大学内容的渗透，这是一种趋势。
高考关于平衡常数的考察千变万化，但万变不离其宗。只要我们深刻理解平衡常数，知道它只是温度的函数，找到平衡时平衡表达式中各物质的浓度（或分压）或知道生成物浓度以其计量数为幂的乘积与反应物浓度以其计量数为幂的乘积之比，就可求出平衡常数K。
参考文献
[1]教育部《2017年版高中化学课程标准》.人民教育出版社2017年版。
[2]2018年课标全国卷I-III.第28、27、28题。
[3]2017年课标全国卷I-III.第28、（12、27）、28题。
[4]2016年课标全国卷I-III.第27、26、27题。
[5]2016海南卷.第16题。
论文作者:韩世亮
论文发表刊物:《中小学教育》2020年第386期
论文发表时间:2019/11/11
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