化學(xué)課標(biāo)版專題講座四五大平衡常數(shù)專題講座四五大平衡常數(shù)專題講座四五大平衡常數(shù)題型一化學(xué)平衡常數(shù)題型一化學(xué)平衡常數(shù)常考點(diǎn):(1)化學(xué)平衡常數(shù)表達(dá)式;(2)化學(xué)平衡常數(shù)的計(jì)算;(3)由化學(xué)平衡常數(shù)計(jì)算初始濃度或平衡濃度;(4)計(jì)算反應(yīng)物的平衡轉(zhuǎn)化率或生成物的產(chǎn)率;(5)用化學(xué)平衡常數(shù)K判斷平衡移動(dòng)的方向、反應(yīng)的熱效應(yīng)等。(1)化學(xué)平衡常數(shù)的含義:對(duì)于反應(yīng)mA(g)+nB(g)pC(g)+qD(g)K=。(2)影響K的外界因素:溫度。若升溫K增大(或減小),則正反應(yīng)吸熱(或放熱)。(3)方程式書寫形式對(duì)化學(xué)平衡常數(shù)的影響:同一反應(yīng),正反應(yīng)與逆反應(yīng)的化學(xué)平衡常數(shù)的乘積等于1,即K(正)K(逆)=1。對(duì)于同一反應(yīng),若方程式中的化學(xué)計(jì)量數(shù)均擴(kuò)大n倍或縮小為,則新平衡常數(shù)K與原平衡常數(shù)K之間的關(guān)系:K=Kn或K=。若幾個(gè)不同的可逆反應(yīng),其方程式存在如下關(guān)系:式=式+式,則K=KK。(4)化學(xué)平衡常數(shù)的應(yīng)用判斷任意時(shí)刻v(正)與v(逆)的大小關(guān)系:將某一時(shí)刻生成物濃度冪之(C)(D)(A)(B)pqmncccc1nnK積與反應(yīng)物濃度冪之積的比值(Qc)與K比較。判斷可逆反應(yīng)的H的正負(fù):a.若升高溫度,K值減小,則正反應(yīng)為放熱反應(yīng)(H0),此種條件下若對(duì)應(yīng)反應(yīng)具有自發(fā)性,則該反應(yīng)一定是熵值增加的反應(yīng)。K與Qc關(guān)系Qc=KQcKQcK速率關(guān)系v(正)=v(逆)v(正)v(逆)典例典例隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展和環(huán)保要求的不斷提高,CO2的捕集利用技術(shù)成為研究的重點(diǎn)。完成下列填空:(1)目前國(guó)際空間站處理CO2的一個(gè)重要方法是將CO2還原,所涉及反應(yīng)的方程式為:CO2(g)+4H2(g)CH4(g)+2H2O(g)。已知H2的體積分?jǐn)?shù)隨溫度的升高而增加。若溫度從300 升至400,重新達(dá)到平衡,判斷下列表格中各物理量的變化。(選填“增大”“減小”或“不變”)v正v逆平衡常數(shù)K轉(zhuǎn)化率 (2)相同溫度時(shí),上述反應(yīng)在不同起始濃度下分別達(dá)到平衡,各物質(zhì)的平衡濃度如下表:a、b、c、d與m、n、x、y之間的關(guān)系式為 。答案答案(1)增大增大減小減小(2)=CO2/molL-1H2/molL-1CH4/molL-1H2O/molL-1平衡abcd平衡mnxy24cdab24xymn解析解析(1)H2的體積分?jǐn)?shù)隨溫度的升高而增加,這說(shuō)明升高溫度平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng),即正反應(yīng)是放熱反應(yīng)。升高溫度正、逆反應(yīng)速率均增大,平衡常數(shù)減小,反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率減小。(2)相同溫度時(shí)平衡常數(shù)不變,則a、b、c、d與m、n、x、y之間的關(guān)系式為=。24cdab24xymn1.一定溫度下,將2 mol NO、1 mol CO充入1 L固定容積的密閉容器中發(fā)生反應(yīng):2NO(g)+2CO(g)N2(g)+2CO2(g)H”“解析解析 (1)CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g)的平衡常數(shù)為=0.5,由正、逆反應(yīng)的平衡常數(shù)關(guān)系知K2=2。(2)升高溫度,平衡常數(shù)增大,說(shuō)明平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng),即正反應(yīng)是吸熱反應(yīng)。(3)CO2的物質(zhì)的量為2.0 mol時(shí),其物質(zhì)的量濃度為1.0 molL-1,由化學(xué)方程式易求出此刻H2的物質(zhì)的量濃度為0.5 molL-1,CO的物質(zhì)的量濃度為0.5 molL-1,H2O(g)的物質(zhì)的量濃度為0.5 molL-1,則Qc=0.5v(逆)。121212121K0.5 0.50.5 1.0題型二電離平衡常數(shù)題型二電離平衡常數(shù)(Ka、Kb)和水解平衡常數(shù)和水解平衡常數(shù)(Kh)主要考查點(diǎn):(1)直接計(jì)算電離平衡常數(shù)、水解平衡常數(shù);(2)由電離平衡常數(shù)、水解平衡常數(shù)推斷弱酸、弱堿的相對(duì)強(qiáng)弱或濃度;(3)由Ka、Kb或Kh計(jì)算pH;(4)Ka、Kb、Kh、KW之間的定量關(guān)系。(1)電離常數(shù)含義:如對(duì)于HA H+A-,Ka=。(H)(A)(HA)ccc意義:相同溫度下,K值越小表明電離程度越小,對(duì)應(yīng)酸的酸性或堿的堿性越弱。影響因素:同一電解質(zhì),K值只與溫度有關(guān),一般情況下,溫度越高,K值越大;此外對(duì)于多元弱酸來(lái)說(shuō)其Ka1Ka2Ka3。(2)水解平衡常數(shù)含義:A-+H2O HA+OH-,達(dá)到平衡時(shí)有Kh=。同理,強(qiáng)酸弱堿鹽水解平衡常數(shù)與弱堿電離平衡常數(shù)Kb的關(guān)系為Kh=。影響因素:Kh值的大小是由發(fā)生水解的離子的性質(zhì)與溫度共同決定的;溫度一定時(shí),離子水解能力越強(qiáng),Kh值越大;溫度升高時(shí),Kh值增大;對(duì)于多元弱酸陰離子或多元弱堿陽(yáng)離子來(lái)說(shuō),Kh1Kh2Kh3。(OH)(HA)(A)cccWaKKWbKK典例典例室溫下,H2SO3的電離平衡常數(shù)Ka1=1.010-2、Ka2=1.010-7。(1)該溫度下NaHSO3的水解平衡常數(shù)Kh=,NaHSO3溶液的pH (填“”“Kh2:。答案答案(1)1.010-12增大(2)10一級(jí)水解產(chǎn)生的OH-對(duì)二級(jí)水解有抑制作用233(HO)(HSO)cSc23O解析解析(1)Ka1=,由HS+H2O H2SO3+OH-,知Kh=1.010-12Ka2,這說(shuō)明HS的電離能力強(qiáng)于水解能力,故溶液顯酸性,pH”“”或“=”)c(HCN)。該溶液中各離子濃度由大到小的順序?yàn)?。(2)常溫下,若將c mol/L鹽酸與0.62 mol/L KCN溶液等體積混合后恰好得到中性溶液,則c=(小數(shù)點(diǎn)后保留4位數(shù)字)。答案答案(1)堿c(CN-)c(OH-)c(H+)(2)0.616 2解析解析(1)Kh=1.6110-5,由此可求出Ka(HCN)6.210-10,故CN-的水解能力強(qiáng)于HCN的電離能力,由于NaCN與HCN的物質(zhì)的量相等,故水解產(chǎn)生的c(OH-)大于電離生成的c(H+),混合溶液顯堿性,且c(CN-)c(HCN)。(2)當(dāng)溶液顯中性時(shí),由電荷守恒知溶液中c(K+)=c(CN-)+c(Cl-),由物料守恒得c(HCN)=c(K+)-c(CN-)=c(Cl-)=0.5c mol/L,由CN-+H2O HCN+OH-得Kh=1.6110-5,解得c0.616 2。(OH)(HCN)(CN)ccc71.0 100.50.31 0.5cc題型三水的離子積常數(shù)題型三水的離子積常數(shù)常考點(diǎn):(1)計(jì)算溫度高于室溫時(shí)的KW;(2)利用KW的大小比較溫度的高低;(3)利用KW=c(H+)c(OH-)進(jìn)行c(H+)與c(OH-)的相互換算;(4)溶液pH、水電離的c(H+)或c(OH-)的計(jì)算。(1)含義:KW=c(H+)c(OH-);(2)影響因素:溫度。升高溫度,KW增大;(3)KW適用范圍:純水和電解質(zhì)溶液。其中c(H+)、c(OH-)是溶液中的H+、OH-濃度,水電離出的c(OH-)=c(H+)。典例典例水的電離平衡曲線如圖所示,下列說(shuō)法不正確的是()A.圖中四點(diǎn)KW間的關(guān)系:A=DCBB.若從A點(diǎn)到D點(diǎn),可采用:溫度不變?cè)谒屑尤肷倭克酑.若從A點(diǎn)到C點(diǎn),可采用:溫度不變?cè)谒屑尤肷倭縉H4Cl固體D.若從A點(diǎn)到D點(diǎn),可采用:溫度不變?cè)谒屑尤肷倭縉H4Cl固體答案答案 C解析解析 KW是溫度的函數(shù),隨溫度升高而增大,A、D點(diǎn)溫度相同,B點(diǎn)溫度高于C點(diǎn)溫度,A正確;從A點(diǎn)到D點(diǎn),溫度不變,酸性增強(qiáng),B、D正確;A、C點(diǎn)溫度不同,C錯(cuò)誤。1.室溫下,在pH=11的某溶液中,由水電離出的c(OH-)為()1.010-7mol/L1.010-6mol/L1.010-3mol/L1.010-11mol/LA.B.C.或D.或答案答案 D 該溶液中c(OH-)=10-3 mol/L,c(H+)=10-11 mol/L,若是堿溶液,則H+是H2O電離產(chǎn)生的,水電離的OH-與H+濃度均為10-11 mol/L;若是鹽溶液(如Na2CO3),則OH-是H2O電離產(chǎn)生的,即水電離的c(OH-)=10-3 mol/L。2.在一定條件下,相同pH的硫酸和硫酸鐵溶液中水電離出來(lái)的c(H+)分別是1.010-amolL-1和1.010-bmolL-1,在此溫度下,則下列說(shuō)法正確的是()A.ab,A和B選項(xiàng)錯(cuò)誤;由題意可知,兩種溶液的pH=b,即硫酸溶液中c(H+)是1.010-b molL-1,而水電離產(chǎn)生的c(H+)等于水電離產(chǎn)生的c(OH-),所以硫酸溶液中c(OH-)是1.010-a molL-1,KW=1.010-(b+a),D選項(xiàng)正確。題型四難溶電解質(zhì)的溶度積常數(shù)題型四難溶電解質(zhì)的溶度積常數(shù)(Ksp)常考點(diǎn):(1)溶解度與Ksp的相互轉(zhuǎn)化與比較;(2)沉淀先后的順序判斷;(3)沉淀轉(zhuǎn)化的計(jì)算;(4)金屬陽(yáng)離子沉淀完全的pH及沉淀分離的相關(guān)計(jì)算;(5)與Ka、Kb、Kh相結(jié)合的計(jì)算;(6)溶度積曲線的分析及計(jì)算。(1)溶度積常數(shù)Ksp的表達(dá)式:對(duì)于組成為AmBn的電解質(zhì),飽和溶液中存在平衡AmBn(s)mAn+(aq)+nBm-(aq),Ksp=cm(An+)cn(Bm-)。(2)影響Ksp大小的因素:對(duì)于確定的物質(zhì)來(lái)說(shuō),Ksp只與溫度有關(guān);一般情況下,升高溫度,Ksp增大。(3)溶度積規(guī)則:當(dāng)QcKsp時(shí),溶液過(guò)飽和,有沉淀析出,直至溶液飽和,達(dá)到新的平衡;當(dāng)Qc=Ksp時(shí),溶液飽和,沉淀與溶解處于平衡狀態(tài);當(dāng)QcKsp(BaCO3)B.BaSO4在水中的溶解度、Ksp均比在BaCl2溶液中的大C.反應(yīng)BaSO4(s)+C(aq)BaCO3(s)+S(aq)的K22.510-4 mol/L時(shí),開(kāi)始有BaCO3生成,故Ksp(BaCO3)=2.510-41.010-5=2.510-9,A項(xiàng)錯(cuò)誤;Ksp只與溫度有關(guān),B項(xiàng)錯(cuò)誤;K1=0.04,K2K1=1,故K2K1,C項(xiàng)錯(cuò)誤;當(dāng)0.1 mol BaSO4全部轉(zhuǎn)化為BaCO3時(shí),溶液中c(S)=0.2 mol/L,K1=0.04,c(C)=5 mol/L,即0.1 mol BaSO4轉(zhuǎn)化完時(shí)溶液中還有2.5 mol C,轉(zhuǎn)化過(guò)程中還消耗了0.1 mol C,故至少需要2.6 mol Na2CO3,D項(xiàng)正確。23O24O23O2423(SO)(CO)ccsp4sp3(O)(O)KBaSKBaC24O2423(SO)(CO)cc230.2mol/L(CO)c23O23O23O1.(2016河北質(zhì)量檢測(cè))已知常溫下Ksp(AgCl)=1.810-10,Ksp(AgBr)=5.010-13,下列有關(guān)說(shuō)法錯(cuò)誤的是()A.向AgCl濁液中滴入KBr溶液,可得到淺黃色固體B.AgCl、AgBr的飽和溶液中:19C.欲用1 L NaCl溶液使0.01 mol AgBr轉(zhuǎn)化為AgCl,則c(NaCl)3.61 mol/LD.AgCl在水中的Ksp比在NaCl溶液中的大(Cl)(Br)cc答案答案 D由于AgCl、AgBr的組成形式相同且AgBr的Ksp比AgCl的小,故AgCl易轉(zhuǎn)化為AgBr,A項(xiàng)不符合題意;AgCl飽和溶液中,c(Cl-)=c(Ag+)=,同理,c(Br-)=,19,B項(xiàng)不符合題意;AgBr(s)+Cl-(aq)AgCl(s)+Br-(aq),K=,當(dāng)AgBr全部轉(zhuǎn)化為AgCl時(shí),溶液中c(Br-)=0.01 mol/L,將有關(guān)數(shù)據(jù)代入上式中求得平衡時(shí)c(Cl-)=3.6 mol/L,AgBr轉(zhuǎn)化過(guò)程中消耗了0.01 mol NaCl,故NaCl的最低濃度為3.61 mol/L,C項(xiàng)不符合題意;溶度積只與溫度有關(guān),D項(xiàng)符合題意。sp()KAgClsp()KAgBr(Cl)(Br)cc(Br)(Cl)ccspsp()()KAgBrKAgCl2.25 時(shí),AgCl的Ksp=1.810-10,Ag2CO3在水中的沉淀溶解平衡曲線如圖所示。下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是()A.Ag2CO3的Ksp為8.110-12B.Ag2CO3(s)+2Cl-(aq)2AgCl(s)+C(aq)的平衡常數(shù)K=2.5108C.向Ag2CO3的飽和溶液中加入K2CO3(s)可使c(C)增大(由Y點(diǎn)到Z點(diǎn))D.向0.001 molL-1AgNO3溶液中滴入同濃度的KCl和K2CO3的混合溶液,C先沉淀23O23O23O答案答案 D 由圖像可知,Ag2CO3的Ksp=(910-4)210-5=8.110-12,A項(xiàng)不符合題意;K=2.5108,B項(xiàng)不符合題意;向Ag2CO3的飽和溶液中加K2CO3固體,c(C)增大,沉淀溶解平衡逆向移動(dòng),c(Ag+)減小,但Ksp不變,C項(xiàng)不符合題意;假設(shè)K2CO3和KCl的濃度均為0.1 molL-1,使C沉淀需c(Ag+)為910-6 molL-1,使Cl-沉淀需c(Ag+)為1.810-9molL-1,所以Cl-先沉淀,D項(xiàng)符合題意。232(CO)(l)cc Csp232sp(gO)()KACKAgCl121028.1 10(1.8 10)23O23O