專項(xiàng)突破 四大平衡常數(shù)及其應(yīng)用

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1、欄目索引專項(xiàng)突破六 四大平衡常數(shù)及其應(yīng)用欄目索引總綱目錄類型一 化學(xué)平衡常數(shù)類型二 電離常數(shù)(Ka、Kb)和水解常數(shù)(Kh)總綱目錄總綱目錄類型三 水的離子積常數(shù)類型四 難溶電解質(zhì)的溶度積常數(shù)(Ksp)欄目索引題型特點(diǎn)類型一化學(xué)平衡常數(shù)類型一化學(xué)平衡常數(shù)題型特點(diǎn)?？键c(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。欄目索引題型特點(diǎn)解題必備(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

2、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。(C)(D)(A)(B)pqmncccc1nnK欄目索引題型特點(diǎn)(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)刻生成物濃度冪之積與反應(yīng)物濃度冪之積的比值(Qc)與K比較。K與Qc關(guān)系Qc=KQcKQcK速率關(guān)系v(正

3、)=v(逆)v(正)v(逆)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)一定是熵增的反應(yīng)。欄目索引題型突破典例分析典例典例1一定量的CO2與足量的碳在體積可變的恒壓密閉容器中反應(yīng):C(s)+CO2(g) 2CO(g),平衡時(shí),體系中氣體體積分?jǐn)?shù)與溫度的關(guān)系如下圖所示:欄目索引題型突破已知:氣體分壓(p分)=氣體總壓(p總)體積分?jǐn)?shù)。下列說法正確的是()A.550 時(shí),若充入惰性氣體,v正、v逆均減小,平衡不移動(dòng)B.650 時(shí),反應(yīng)達(dá)平衡后CO2的轉(zhuǎn)化率為25.0%C.T 時(shí),若充入等體積的CO2和CO,平衡向逆反應(yīng)方向移

4、動(dòng)D.925 時(shí),用平衡分壓代替平衡濃度表示的化學(xué)平衡常數(shù)Kp=24.0p總答案答案 BB欄目索引題型突破解析解析A項(xiàng),反應(yīng)容器為恒壓密閉容器,充入惰性氣體,相當(dāng)于減小壓強(qiáng),v正、v逆均減小,平衡應(yīng)向右移動(dòng),錯(cuò)誤;B項(xiàng),設(shè)起始時(shí)CO2的物質(zhì)的量為1 mol,達(dá)到平衡時(shí)轉(zhuǎn)化了x mol,利用三段式:C(s)+CO2(g) 2CO(g)n始/mol1 0n轉(zhuǎn)化/mol x2xn平/mol1-x 2x則有100%=40.0%,解得x=0.25,CO2的轉(zhuǎn)化率為100%=25.0%,正確;C項(xiàng),因?yàn)槭呛銐后w系,T 時(shí),CO2、CO的體積分?jǐn)?shù)均為50%,故充入等體積的CO2和CO,平衡不移動(dòng),錯(cuò)誤;D項(xiàng)

5、,Kp=212xxx0.25mol1mol22()(CO )p COp=23.04p總,錯(cuò)誤。2(96%)4%pp總總欄目索引題型突破1.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)。(1)目前國際空間站處理CO2的一個(gè)重要方法是將CO2還原,所涉及反應(yīng)的化學(xué)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)KCO2轉(zhuǎn)化率 欄目索引題型突破(2)相同溫度時(shí),上述反應(yīng)在不同起始濃度下分別達(dá)

6、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 。 CO2/molL-1H2/molL-1CH4/molL-1H2O/molL-1平衡abcd平衡mnxy欄目索引題型突破答案答案(1)增大增大減小減小(2)= 24cdab24xymn解析解析(1)H2的體積分?jǐn)?shù)隨溫度的升高而增加,這說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=。24cdab24xymn欄目索引題型突破2.在一定溫度下,向2 L密閉容器中充入3 mo

7、l CO2和2 mol H2,發(fā)生反應(yīng):CO2(g)+H2(g) CO(g)+H2O(g)。(1)已知溫度為T 時(shí),該反應(yīng)的平衡常數(shù)K1=0.25,則該溫度下反應(yīng)CO(g)+H2O(g) CO2(g)+H2(g)的平衡常數(shù)K2= 。(2)已知溫度為(T+100)時(shí),該反應(yīng)的平衡常數(shù)K3=1.0,則該反應(yīng)為 反應(yīng)(填“吸熱”或“放熱”)。(3)在溫度為(T+100)時(shí),某時(shí)刻CO2的物質(zhì)的量為2.0 mol,則該時(shí)刻v(正) (填“”“”或“=”)v(逆)。12121212欄目索引題型突破解析解析 (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

8、數(shù)關(guān)系知K2=2。(2)升高溫度,平衡常數(shù)增大,說明平衡向正反應(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答案答案(1)2(2)吸熱(3)欄目索引題型特點(diǎn)類型二電離常數(shù)類型二電離常數(shù)(Ka(Ka、Kb)Kb)和水解常數(shù)和水解常數(shù)(Kh)(Kh)題型特點(diǎn)常考點(diǎn):(1)直接計(jì)算電離平衡常數(shù)、水解平衡常數(shù);(

9、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。欄目索引題型特點(diǎn)解題必備(1)電離常數(shù)含義:如對(duì)于HA H+A-,Ka=。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)于多元弱酸來說其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)酸弱堿鹽的水解平衡常數(shù)與弱堿的電離平衡常數(shù)Kb的關(guān)系為Kh=(H )(A )(HA)ccc(OH )(HA)(A )c

10、ccWaKKWbKK欄目索引題型特點(diǎn)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)于多元弱酸陰離子來說,Kh1Kh2Kh3。欄目索引題型突破典例分析典例典例2 常溫下,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欄目索引題型突破解析解析(1)Ka1=,由HS+H2O

11、 H2SO3+OH-,可知Kh=1.010-12Ka2,這說明常溫下HS的電離能力強(qiáng)于其水解能力,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)。欄目索引題型突破答案答案(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,故常溫下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

12、成的c(H+),混合溶液顯堿性,且c(CN-)T2B.圖中五點(diǎn)KW間的關(guān)系:BCA=D=EC.曲線a、b上的點(diǎn)均代表純水的電離情況D.若處在B點(diǎn)時(shí),將pH=2的硫酸溶液與pH=12的KOH溶液等體積混合后,溶液顯堿性C欄目索引題型突破答案答案 C解析解析純水電離產(chǎn)生的c(H+)=c(OH-),而曲線a、b上只有B、A兩點(diǎn)上c(H+)=c(OH-),故C項(xiàng)錯(cuò)誤。欄目索引題型突破6.在一定條件下,相同pH的硫酸和硫酸鐵溶液中水電離出來的c(H+)分別是1.010-amolL-1和1.010-bmolL-1,在此溫度下,則下列說法正確的是()A.ab,A、B錯(cuò)誤;由題意可知,兩種溶液的pH=b,即硫

13、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。D欄目索引題型特點(diǎn)類型四難溶電解質(zhì)的溶度積常數(shù)類型四難溶電解質(zhì)的溶度積常數(shù)(Ksp)(Ksp)題型特點(diǎn)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。欄目索引題型特點(diǎn)解題必備(1)溶度積常數(shù)Ksp的表達(dá)式:對(duì)于組成為AmBn的電解

14、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)來說,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)QcT2B.加入BaCl2固體,可使a點(diǎn)變到c點(diǎn)C.c點(diǎn)時(shí),在T1、T2溫度下均有固體析出D.a點(diǎn)和b點(diǎn)的Ksp相等D欄目索引題型突破解析解析BaSO4溶解吸熱,則溫度越高,溶度積越大,故T1T2,A項(xiàng)錯(cuò)誤;加入BaCl2固體,Ba2+濃度增大,

15、B項(xiàng)錯(cuò)誤;對(duì)T1而言,c點(diǎn)析出固體,對(duì)T2而言,溶液未達(dá)到飽和,溶液中無固體析出,C項(xiàng)錯(cuò)誤;a、b兩點(diǎn)所處溫度相同,溫度不變,Ksp不變,D項(xiàng)正確。對(duì)點(diǎn)訓(xùn)練答案答案 D 欄目索引題型突破7.一定溫度下,三種碳酸鹽MCO3(M:Mg2+、Ca2+、Mn2+)的沉淀溶解平衡曲線如圖所示。已知:pM=-lg c(M),p(C)=-lg c(C)。下列說法正確的是()A.MgCO3、CaCO3、MnCO3的Ksp依次增大B.a點(diǎn)可表示MnCO3的飽和溶液,且c(Mn2+)=c(C)23O23O23OC.b點(diǎn)可表示CaCO3的飽和溶液,且c(Ca2+)c(C) 23O23OB欄目索引題型突破答案答案 B當(dāng)p(C)相同時(shí),MgCO3、CaCO3、MnCO3對(duì)應(yīng)的pM依次增大,則c(M)依次減小,所以Ksp依次減小,A項(xiàng)錯(cuò)誤;MnCO3在純水中建立溶解平衡時(shí),c(Mn2+)=c(C),溶液達(dá)飽和狀態(tài),B項(xiàng)正確;b點(diǎn)CaCO3飽和溶液中p(C)p(Ca2+),則c(C)c(Ca2+),C項(xiàng)錯(cuò)誤;c點(diǎn)c(C)c(Mg2+)p(C),則c(Mg2+)c(C),D項(xiàng)錯(cuò)誤。23O23O23O23O23O23O23O欄目索引夯基提能作業(yè)