专项突破 四大平衡常数及其应用

栏目索引专项突破六 四大平衡常数及其应用栏目索引总纲目录类型一 化学平衡常数类型二 电离常数(Ka、Kb)和水解常数(Kh)总纲目录总纲目录类型三 水的离子积常数类型四 难溶电解质的溶度积常数(Ksp)栏目索引题型特点类型一化学平衡常数类型一化学平衡常数题型特点常考点:(1)化学平衡常数表达式;(2)化学平衡常数的计算;(3)由化学平衡常数计算初始浓度或平衡浓度;(4)计算反应物的平衡转化率或生成物的产率;(5)用化学平衡常数K判断平衡移动的方向、反应的热效应等。栏目索引题型特点解题必备(1)化学平衡常数的含义:对于反应mA(g)+nB(g) pC(g)+qD(g),K=。(2)影响K的外界因素:温度。若升温K增大(或减小),则正反应吸热(或放热)。(3)方程式书写形式对化学平衡常数的影响:同一反应,正反应与逆反应的化学平衡常数的乘积等于1,即K(正)K(逆)=1。对于同一反应,若方程式中的化学计量数均扩大n倍或缩小为,则新平衡常数K与原平衡常数K之间的关系:K=Kn或K=。若几个不同的可逆反应,其方程式存在如下关系:式=式+式,则K=KK。(C)(D)(A)(B)pqmncccc1nnK栏目索引题型特点(4)化学平衡常数的应用判断任意时刻v(正)与v(逆)的大小关系:将某一时刻生成物浓度幂之积与反应物浓度幂之积的比值(Qc)与K比较。K与Qc关系Qc=KQcKQcK速率关系v(正)=v(逆)v(正)v(逆)判断可逆反应的H的正负:a.若升高温度,K值减小,则正反应为放热反应(H0),此种条件下若对应反应具有自发性,则该反应一定是熵增的反应。栏目索引题型突破典例分析典例典例1一定量的CO2与足量的碳在体积可变的恒压密闭容器中反应:C(s)+CO2(g) 2CO(g),平衡时,体系中气体体积分数与温度的关系如下图所示:栏目索引题型突破已知:气体分压(p分)=气体总压(p总)体积分数。下列说法正确的是()A.550 时,若充入惰性气体,v正、v逆均减小,平衡不移动B.650 时,反应达平衡后CO2的转化率为25.0%C.T 时,若充入等体积的CO2和CO,平衡向逆反应方向移动D.925 时,用平衡分压代替平衡浓度表示的化学平衡常数Kp=24.0p总答案答案 BB栏目索引题型突破解析解析A项,反应容器为恒压密闭容器,充入惰性气体,相当于减小压强,v正、v逆均减小,平衡应向右移动,错误;B项,设起始时CO2的物质的量为1 mol,达到平衡时转化了x mol,利用三段式:C(s)+CO2(g) 2CO(g)n始/mol1 0n转化/mol x2xn平/mol1-x 2x则有100%=40.0%,解得x=0.25,CO2的转化率为100%=25.0%,正确;C项,因为是恒压体系,T 时,CO2、CO的体积分数均为50%,故充入等体积的CO2和CO,平衡不移动,错误;D项,Kp=212xxx0.25mol1mol22()(CO )p COp=23.04p总,错误。2(96%)4%pp总总栏目索引题型突破1.随着科学技术的发展和环保要求的不断提高,CO2的捕集利用技术成为研究的重点。(1)目前国际空间站处理CO2的一个重要方法是将CO2还原,所涉及反应的化学方程式为:CO2(g)+4H2(g) CH4(g)+2H2O(g)。已知H2的体积分数随温度的升高而增加。若温度从300 升至400 ,重新达到平衡,判断下列表格中各物理量的变化。(选填“增大”“减小”或“不变”)v正v逆平衡常数KCO2转化率 栏目索引题型突破(2)相同温度时,上述反应在不同起始浓度下分别达到平衡,各物质的平衡浓度如下表:a、b、c、d与m、n、x、y之间的关系式为 。 CO2/molL-1H2/molL-1CH4/molL-1H2O/molL-1平衡abcd平衡mnxy栏目索引题型突破答案答案(1)增大增大减小减小(2)= 24cdab24xymn解析解析(1)H2的体积分数随温度的升高而增加,这说明升高温度平衡向逆反应方向移动,即正反应是放热反应。升高温度正、逆反应速率均增大,平衡常数减小,反应物的转化率减小。(2)相同温度时平衡常数不变,则a、b、c、d与m、n、x、y之间的关系式为=。24cdab24xymn栏目索引题型突破2.在一定温度下,向2 L密闭容器中充入3 mol CO2和2 mol H2,发生反应:CO2(g)+H2(g) CO(g)+H2O(g)。(1)已知温度为T 时,该反应的平衡常数K1=0.25,则该温度下反应CO(g)+H2O(g) CO2(g)+H2(g)的平衡常数K2= 。(2)已知温度为(T+100)时,该反应的平衡常数K3=1.0,则该反应为 反应(填“吸热”或“放热”)。(3)在温度为(T+100)时,某时刻CO2的物质的量为2.0 mol,则该时刻v(正) (填“”“”或“=”)v(逆)。12121212栏目索引题型突破解析解析 (1)CO2(g)+H2(g) CO(g)+H2O(g)的平衡常数为=0.5,由正、逆反应的平衡常数关系知K2=2。(2)升高温度,平衡常数增大,说明平衡向正反应方向移动,即正反应是吸热反应。(3)CO2的物质的量为2.0 mol时,其物质的量浓度为1.0 molL-1,由化学方程式易求出此刻H2的物质的量浓度为0.5 molL-1,CO的物质的量浓度为0.5 molL-1,H2O(g)的物质的量浓度为0.5 molL-1,则Qc=0.5v(逆)。121212121K0.5 0.50.5 1.0答案答案(1)2(2)吸热(3)栏目索引题型特点类型二电离常数类型二电离常数(Ka(Ka、Kb)Kb)和水解常数和水解常数(Kh)(Kh)题型特点常考点:(1)直接计算电离平衡常数、水解平衡常数;(2)由电离平衡常数、水解平衡常数推断弱酸、弱碱的相对强弱或浓度;(3)由Ka、Kb或Kh计算pH;(4)Ka、Kb、Kh、KW之间的定量关系。栏目索引题型特点解题必备(1)电离常数含义:如对于HA H+A-,Ka=。意义:相同温度下,K值越小表明电离程度越小,对应酸的酸性或碱的碱性越弱。影响因素:同一电解质,K值只与温度有关,一般情况下,温度越高,K值越大;此外对于多元弱酸来说其Ka1Ka2Ka3。(2)水解平衡常数含义:A-+H2O HA+OH-,达到平衡时有Kh=。同理,强酸弱碱盐的水解平衡常数与弱碱的电离平衡常数Kb的关系为Kh=(H )(A )(HA)ccc(OH )(HA)(A )cccWaKKWbKK栏目索引题型特点影响因素:Kh值的大小是由发生水解的离子的性质与温度共同决定的;温度一定时,离子水解能力越强,Kh值越大;温度升高时,Kh值增大;对于多元弱酸阴离子来说,Kh1Kh2Kh3。栏目索引题型突破典例分析典例典例2 常温下,H2SO3的电离平衡常数Ka1=1.010-2、Ka2=1.010-7。(1)该温度下NaHSO3的水解平衡常数Kh= ,NaHSO3溶液的pH (填“”“Kh2: 。答案答案(1)1.010-12增大(2)10一级水解产生的OH-对二级水解有抑制作用233(HO )(HSO )cSc23O栏目索引题型突破解析解析(1)Ka1=,由HS+H2O H2SO3+OH-,可知Kh=1.010-12Ka2,这说明常温下HS的电离能力强于其水解能力,故溶液显酸性,pH”“”或“=”)c(HCN)。该溶液中各离子浓度由大到小的顺序为 。(2)常温下,若将c mol/L盐酸与0.62 mol/L KCN溶液等体积混合后恰好得到中性溶液,则c= (小数点后保留4位数字)。栏目索引题型突破答案答案(1)碱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,故常温下CN-的水解能力强于HCN的电离能力,由于NaCN与HCN的物质的量相等,故水解产生的c(OH-)大于电离生成的c(H+),混合溶液显碱性,且c(CN-)T2B.图中五点KW间的关系:BCA=D=EC.曲线a、b上的点均代表纯水的电离情况D.若处在B点时,将pH=2的硫酸溶液与pH=12的KOH溶液等体积混合后,溶液显碱性C栏目索引题型突破答案答案 C解析解析纯水电离产生的c(H+)=c(OH-),而曲线a、b上只有B、A两点上c(H+)=c(OH-),故C项错误。栏目索引题型突破6.在一定条件下,相同pH的硫酸和硫酸铁溶液中水电离出来的c(H+)分别是1.010-amolL-1和1.010-bmolL-1,在此温度下,则下列说法正确的是()A.ab,A、B错误;由题意可知,两种溶液的pH=b,即硫酸溶液中c(H+)是1.010-b molL-1,而水电离产生的c(H+)等于水电离产生的c(OH-),所以硫酸溶液中c(OH-)是1.010-a molL-1,KW=1.010-(b+a),D选项正确。D栏目索引题型特点类型四难溶电解质的溶度积常数类型四难溶电解质的溶度积常数(Ksp)(Ksp)题型特点常考点:(1)溶解度与Ksp的相互转化与比较;(2)沉淀先后的顺序判断;(3)沉淀转化的计算;(4)金属阳离子沉淀完全的pH及沉淀分离的相关计算;(5)与Ka、Kb、Kh相结合的计算;(6)溶度积曲线的分析及计算。栏目索引题型特点解题必备(1)溶度积常数Ksp的表达式:对于组成为AmBn的电解质,饱和溶液中存在平衡AmBn(s) mAn+(aq)+nBm-(aq),Ksp=cm(An+)cn(Bm-)。(2)影响Ksp大小的因素:对于确定的物质来说,Ksp只与温度有关;一般情况下,升高温度,Ksp增大。(3)溶度积规则:当QcKsp时,溶液过饱和,有沉淀析出,直至溶液饱和,达到新的平衡;当Qc=Ksp时,溶液饱和,沉淀与溶解处于平衡状态;当QcT2B.加入BaCl2固体,可使a点变到c点C.c点时,在T1、T2温度下均有固体析出D.a点和b点的Ksp相等D栏目索引题型突破解析解析BaSO4溶解吸热,则温度越高,溶度积越大,故T1T2,A项错误;加入BaCl2固体,Ba2+浓度增大,B项错误;对T1而言,c点析出固体,对T2而言,溶液未达到饱和,溶液中无固体析出,C项错误;a、b两点所处温度相同,温度不变,Ksp不变,D项正确。对点训练答案答案 D 栏目索引题型突破7.一定温度下,三种碳酸盐MCO3(M:Mg2+、Ca2+、Mn2+)的沉淀溶解平衡曲线如图所示。已知:pM=-lg c(M),p(C)=-lg c(C)。下列说法正确的是()A.MgCO3、CaCO3、MnCO3的Ksp依次增大B.a点可表示MnCO3的饱和溶液,且c(Mn2+)=c(C)23O23O23OC.b点可表示CaCO3的饱和溶液,且c(Ca2+)c(C) 23O23OB栏目索引题型突破答案答案 B当p(C)相同时,MgCO3、CaCO3、MnCO3对应的pM依次增大,则c(M)依次减小,所以Ksp依次减小,A项错误;MnCO3在纯水中建立溶解平衡时,c(Mn2+)=c(C),溶液达饱和状态,B项正确;b点CaCO3饱和溶液中p(C)p(Ca2+),则c(C)c(Ca2+),C项错误;c点c(C)c(Mg2+)p(C),则c(Mg2+)c(C),D项错误。23O23O23O23O23O23O23O栏目索引夯基提能作业