專項突破 四大平衡常數(shù)及其應用

欄目索引專項突破六 四大平衡常數(shù)及其應用欄目索引總綱目錄類型一 化學平衡常數(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)欄目索引題型特點類型一化學平衡常數(shù)類型一化學平衡常數(shù)題型特點?？键c:(1)化學平衡常數(shù)表達式;(2)化學平衡常數(shù)的計算;(3)由化學平衡常數(shù)計算初始濃度或平衡濃度;(4)計算反應物的平衡轉(zhuǎn)化率或生成物的產(chǎn)率;(5)用化學平衡常數(shù)K判斷平衡移動的方向、反應的熱效應等。欄目索引題型特點解題必備(1)化學平衡常數(shù)的含義:對于反應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),則正反應吸熱(或放熱)。(3)方程式書寫形式對化學平衡常數(shù)的影響:同一反應,正反應與逆反應的化學平衡常數(shù)的乘積等于1,即K(正)K(逆)=1。對于同一反應,若方程式中的化學計量數(shù)均擴大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=。若幾個不同的可逆反應,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(4)化學平衡常數(shù)的應用判斷任意時刻v(正)與v(逆)的大小關(guān)系:將某一時刻生成物濃度冪之積與反應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)=v(逆)v(正)v(逆)判斷可逆反應的H的正負:a.若升高溫度,K值減小,則正反應為放熱反應(H0),此種條件下若對應反應具有自發(fā)性,則該反應一定是熵增的反應。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:C(s)+CO2(g) 2CO(g),平衡時,體系中氣體體積分數(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)體積分數(shù)。下列說法正確的是()A.550 時,若充入惰性氣體,v正、v逆均減小,平衡不移動B.650 時,反應達平衡后CO2的轉(zhuǎn)化率為25.0%C.T 時,若充入等體積的CO2和CO,平衡向逆反應方向移動D.925 時,用平衡分壓代替平衡濃度表示的化學平衡常數(shù)Kp=24.0p總答案答案 BB欄目索引題型突破解析解析A項,反應容器為恒壓密閉容器,充入惰性氣體,相當于減小壓強,v正、v逆均減小,平衡應向右移動,錯誤;B項,設(shè)起始時CO2的物質(zhì)的量為1 mol,達到平衡時轉(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,因為是恒壓體系,T 時,CO2、CO的體積分數(shù)均為50%,故充入等體積的CO2和CO,平衡不移動,錯誤;D項,Kp=212xxx0.25mol1mol22()(CO )p COp=23.04p總,錯誤。2(96%)4%pp總總欄目索引題型突破1.隨著科學技術(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。(1)目前國際空間站處理CO2的一個重要方法是將CO2還原,所涉及反應的化學方程式為:CO2(g)+4H2(g) CH4(g)+2H2O(g)。已知H2的體積分數(shù)隨溫度的升高而增加。若溫度從300 升至400 ,重新達到平衡,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,上述反應在不同起始濃度下分別達到平衡,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的體積分數(shù)隨溫度的升高而增加,這說明升高溫度平衡向逆反應方向移動,即正反應是放熱反應。升高溫度正、逆反應速率均增大,平衡常數(shù)減小,反應物的轉(zhuǎn)化率減小。(2)相同溫度時平衡常數(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 mol CO2和2 mol H2,發(fā)生反應:CO2(g)+H2(g) CO(g)+H2O(g)。(1)已知溫度為T 時,該反應的平衡常數(shù)K1=0.25,則該溫度下反應CO(g)+H2O(g) CO2(g)+H2(g)的平衡常數(shù)K2= 。(2)已知溫度為(T+100)時,該反應的平衡常數(shù)K3=1.0,則該反應為 反應(填“吸熱”或“放熱”)。(3)在溫度為(T+100)時,某時刻CO2的物質(zhì)的量為2.0 mol,則該時刻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,說明平衡向正反應方向移動,即正反應是吸熱反應。(3)CO2的物質(zhì)的量為2.0 mol時,其物質(zhì)的量濃度為1.0 molL-1,由化學方程式易求出此刻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?？键c:(1)直接計算電離平衡常數(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、弱堿的相對強弱或濃度;(3)由Ka、Kb或Kh計算pH;(4)Ka、Kb、Kh、KW之間的定量關(guān)系。欄目索引題型特點解題必備(1)電離常數(shù)含義:如對于HA H+A-,Ka=。意義:相同溫度下,K值越小表明電離程度越小,對應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;此外對于多元弱酸來說其Ka1Ka2Ka3。(2)水解平衡常數(shù)含義:A-+H2O HA+OH-,達到平衡時有Kh=。同理,強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 )cccWaKKWbKK欄目索引題型特點影響因素: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,離子水解能力越強,Kh值越大;溫度升高時,Kh值增大;對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)10一級水解產(chǎn)生的OH-對二級水解有抑制作用233(HO )(HSO )cSc23O欄目索引題型突破解析解析(1)Ka1=,由HS+H2O H2SO3+OH-,可知Kh=1.010-12Ka2,這說明常溫下HS的電離能力強于其水解能力,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為 。(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-)T2B.圖中五點KW間的關(guān)系:BCA=D=EC.曲線a、b上的點均代表純水的電離情況D.若處在B點時,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兩點上c(H+)=c(OH-),故C項錯誤。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選項正確。D欄目索引題型特點類型四難溶電解質(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)題型特點常考點:(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)化的計算;(4)金屬陽離子沉淀完全的pH及沉淀分離的相關(guān)計算;(5)與Ka、Kb、Kh相結(jié)合的計算;(6)溶度積曲線的分析及計算。欄目索引題型特點解題必備(1)溶度積常數(shù)Ksp的表達式:對于組成為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QcKsp時,溶液過飽和,有沉淀析出,直至溶液飽和,達到新的平衡;當Qc=Ksp時,溶液飽和,沉淀與溶解處于平衡狀態(tài);當QcT2B.加入BaCl2固體,可使a點變到c點C.c點時,在T1、T2溫度下均有固體析出D.a點和b點的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項錯誤;加入BaCl2固體,Ba2+濃度增大,B項錯誤;對T1而言,c點析出固體,對T2而言,溶液未達到飽和,溶液中無固體析出,C項錯誤;a、b兩點所處溫度相同,溫度不變,Ksp不變,D項正確。對點訓練答案答案 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點可表示MnCO3的飽和溶液,且c(Mn2+)=c(C)23O23O23OC.b點可表示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p(C)相同時,MgCO3、CaCO3、MnCO3對應的pM依次增大,則c(M)依次減小,所以Ksp依次減小,A項錯誤;MnCO3在純水中建立溶解平衡時,c(Mn2+)=c(C),溶液達飽和狀態(tài),B項正確;b點CaCO3飽和溶液中p(C)p(Ca2+),則c(C)c(Ca2+),C項錯誤;c點c(C)c(Mg2+)p(C),則c(Mg2+)c(C),D項錯誤。23O23O23O23O23O23O23O欄目索引夯基提能作業(yè)