L33 平衡常數(shù)“眾生相”

1、平衡常數(shù)“眾生相”化學(xué)專題u化學(xué)平衡常數(shù)u弱酸弱堿的電離平衡常數(shù)u水的離子積常數(shù)u沉淀溶解平衡常數(shù)一、化學(xué)平衡常數(shù)寫(xiě)出下列反應(yīng)的平衡常數(shù)表達(dá)式1、CaCO3(s) CaO(s)+CO2(g) 2、CO(g)+H2O(l) CO2(g)+H2(g)3、 2CrO42 + 2H+ Cr2O72+ H2O 例1 將固體NH4I置于密閉容器中，在一定溫度下發(fā)生下列反應(yīng)： NH4I（s） NH3（g）+HI（g）；2HI（g） H2（g）+I2（g） 達(dá)到平衡時(shí)，c(H2)=0.5molL-1，c(HI)=4molL-1，則此溫度下反應(yīng)的平衡常數(shù)為( ) A9 B16 C20 D25解析：由平衡時(shí)氫氣的

2、濃度可求得反應(yīng)分解消耗HI的濃度，c(HI)= 0.5molL-12=1mol/L，故式生成c(HI)= c(HI)平衡+ c(HI)分解= 4molL-1+1mol/L =5molL-1，c(NH3)平衡= c(HI)= 5molL-1，根據(jù)化學(xué)平衡常數(shù)公式K= c(NH3)平衡c(HI)平衡=5 mol/L4molL-1，故答案選C。點(diǎn)評(píng)：本題考查的是應(yīng)用化學(xué)平衡常數(shù)公式求算化學(xué)平衡常數(shù)。學(xué)生易錯(cuò)選D，原因是將式生成的c(HI)= 5 mol/L代入了公式中進(jìn)行了求算，而未帶入平衡時(shí)HI的濃度（4molL-1）。因此，在求算化學(xué)平衡常數(shù)時(shí)，一定要嚴(yán)格的按照化學(xué)平衡常數(shù)的含義進(jìn)行。方法規(guī)律：

3、對(duì)于一般的可逆反應(yīng)：mA(g)+ nB(g) pC(g)+qD(g)，其中m、n、p、q分別表示化學(xué)方程式中個(gè)反應(yīng)物和生成物的化學(xué)計(jì)量數(shù)。當(dāng)在一定溫度下達(dá)到化學(xué)平衡時(shí)，這個(gè)反應(yīng)的平衡常數(shù)公式可以表示為： ,各物質(zhì)的濃度一定是平衡時(shí)的濃度,而不是其他時(shí)刻的.在進(jìn)行K值的計(jì)算時(shí)，固體和純液體的濃度可視為“1”。 例如：Fe3O4(s)+4H2(g) 3Fe(s)+4H2O(g)，在一定溫度下，化學(xué)平衡常數(shù) 。方法規(guī)律：利用K值可判斷某狀態(tài)是否處于平衡狀態(tài)。 例如，在某溫度下，可逆反應(yīng)mA(g)+nB(g) pC(g)+qD(g)，平衡常數(shù)為K。若某時(shí)刻時(shí)，反應(yīng)物和生成物的濃度關(guān)系如下： ，則有以下

4、結(jié)論：KK ，V(正)V(逆)，可逆反應(yīng)處于化學(xué)平衡狀態(tài)；KK ，V(正)V(逆)，可逆反應(yīng)向正反應(yīng)方向進(jìn)行；KK ，V(正)V(逆)，可逆反應(yīng)向逆反應(yīng)方向進(jìn)行?；瘜W(xué)平衡常數(shù)是指某一具體化學(xué)反應(yīng)的平衡常數(shù)，當(dāng)化學(xué)反應(yīng)方程式的計(jì)量數(shù)增倍或減倍時(shí)，化學(xué)平衡常數(shù)也相應(yīng)的發(fā)生變化。pqmnc(C) c(D)K=c(A) c(B)考點(diǎn)探究： (1)寫(xiě)化學(xué)平衡常數(shù)的表達(dá)式(2)利用平衡常數(shù)和初始濃度求平衡濃度及轉(zhuǎn)化率(3)利用平衡常數(shù)解釋濃度改變對(duì)化學(xué)平衡移動(dòng)的影響(4)利用平衡常數(shù)判斷反應(yīng)熱效應(yīng) （a）若升高溫度，值增大，則正反應(yīng)為吸熱反應(yīng) （b）若升高溫度，值減小，則正反應(yīng)為放熱反應(yīng)例2 在一定體積的

5、密閉容器中，進(jìn)行如下化學(xué)反應(yīng)：CO2(g)H2(g) CO(g)H2O(g)，其化學(xué)平衡常數(shù)K和溫度T的關(guān)系如下表 :回答下列問(wèn)題：（1）該反應(yīng)為_(kāi)反應(yīng)(填“吸熱”“放熱”)。（2）能判斷該反應(yīng)是否已達(dá)化學(xué)平衡狀態(tài)的依據(jù)是_。 a容器中壓強(qiáng)不變 b混合氣體中c(CO)不變 cv正(H2)v逆(H2O) dc(CO2)c(CO) （1）吸熱 （2）bct 700 800 830 1000 1200 K 0.6 0.9 1.0 1.7 2.6 例2 在一定體積的密閉容器中，進(jìn)行如下化學(xué)反應(yīng)：CO2(g)H2(g) CO(g)H2O(g)，其化學(xué)平衡常數(shù)K和溫度T的關(guān)系如下表 :回答下列問(wèn)題： （3

6、）某溫度下，在2 L的密閉容器中，加入1 mol CO2和1 mol H2充分反應(yīng)達(dá)平衡時(shí)，CO平衡濃度為0.25 mol/L，試判斷此時(shí)的溫度為_(kāi)。（4）若在(3)所處的溫度下，在1 L的密閉容器中，加入2 mol CO2和3 mol H2充分反應(yīng)達(dá)平衡時(shí)，H2的物質(zhì)的量為_(kāi)。 a等于1.0 mol b大于1.0 mol c大于0.5 mol d無(wú)法確定（3）830 （4）bt 700 800 830 1000 1200 K 0.6 0.9 1.0 1.7 2.6 例3 過(guò)度排放CO2會(huì)造成“溫室效應(yīng)”，科學(xué)家正在研究如何將CO2轉(zhuǎn)化為可利用的資源。目前工業(yè)上有一種方法是用CO2來(lái)生產(chǎn)燃料甲

7、醇。為探究反應(yīng)原理，現(xiàn)進(jìn)行如下實(shí)驗(yàn)，在1 L固定體積的密閉容器中，充入1 mol CO2和3 mol H2，一定條件下發(fā)生反應(yīng)：CO2(g)+3H2(g) CH3OH(g)+H2O(g) H0，經(jīng)測(cè)得CO2和CH3OH(g)的濃度隨時(shí)間變化如圖所示。(1)從反應(yīng)開(kāi)始到平衡，CO2的平均反應(yīng)速率v(CO2)= ；(2)該反應(yīng)的平衡常數(shù)表達(dá)式K= ；（1）0.075mol/(Lmin) （2） K= CH3OHH2O/CO2H23 例3 過(guò)度排放CO2會(huì)造成“溫室效應(yīng)”，科學(xué)家正在研究如何將CO2轉(zhuǎn)化為可利用的資源。目前工業(yè)上有一種方法是用CO2來(lái)生產(chǎn)燃料甲醇。為探究反應(yīng)原理，現(xiàn)進(jìn)行如下實(shí)驗(yàn)，在1

8、 L固定體積的密閉容器中，充入1 mol CO2和3 mol H2，一定條件下發(fā)生反應(yīng)：CO2(g)+3H2(g) CH3OH(g)+H2O(g) H0，經(jīng)測(cè)得CO2和CH3OH(g)的濃度隨時(shí)間變化如圖所示。(3)能判斷該反應(yīng)是否達(dá)到化學(xué)平衡狀態(tài)的依據(jù)是 （多選扣分）； a容器中壓強(qiáng)不變 bv正(H2)v逆(H2O) c混合氣體中c(H2O)不變 dc(CO2)c(CH3OH)(4)下列措施中能使化學(xué)平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)的是 （填字母）。 a升高溫度 b將CH3OH(g)及時(shí)液化抽出 c選擇高效催化劑 d再充入H2O(g)（3）ac （4）ab溶液中平衡常數(shù)溶液中包含三大平衡常數(shù)：弱酸弱堿的

9、電離平衡常數(shù)水的離子積常數(shù)沉淀溶解平衡常數(shù)這三大平衡常數(shù)往往用于解決溶液中的各種離子問(wèn)題，比如求溶液的pH值、某離子濃度等。考點(diǎn)考點(diǎn)探究探究（1）電離平衡常數(shù)的表達(dá)式及其影響因素（2）用電離常數(shù)大小判斷弱酸弱堿的相對(duì)強(qiáng)弱（3）用電離常數(shù)求算溶液中某些離子濃度大?。?）某些在溫度不變時(shí)有關(guān)溶液中弱電解質(zhì)電離平衡移動(dòng)可以用電離平衡常數(shù)解決例4 碳?xì)浠衔锿耆紵蒀O2和H2O。常溫常壓下，空氣中的CO2溶于水，達(dá)到平衡時(shí)，溶液的pH=5.60，c(H2CO3)=1.510-5 molL-1。若忽略水的電離及H2CO3的第二級(jí)電離，則H2CO3 HCO3-H+的平衡常數(shù)K1= 。（已知：10-5

10、.60=2.510-6）解析：根據(jù)電離平衡常數(shù)公式可知：K1=c(H+)c(HCO3-)/c(H2CO3)=10-5.6010-5.60/l.510-5=4.210-7mol. L-1。點(diǎn)評(píng)：此題可直接運(yùn)用電離平衡常數(shù)的公式進(jìn)行計(jì)算，只要準(zhǔn)確的代入數(shù)值計(jì)算，不難得出答案。本題易錯(cuò)的主要原因是對(duì)電離平衡常數(shù)的遺忘和計(jì)算不準(zhǔn)確造成的。例5 下列有關(guān)電離平衡常數(shù)（K）的說(shuō)法正確的是（ ）A.相同條件下，電離平衡常數(shù)越小，表示弱電解質(zhì)的電離能力越弱B.電離平衡常數(shù)與溫度無(wú)關(guān)C.在CH3COOH的稀溶液中存在如下電離平衡：CH3COOH CH3COO-+H+，當(dāng)再加入量冰醋酸時(shí)， （K）值增大D.多元弱

11、酸各步電離平衡常數(shù)相互關(guān)系為K1K2K3解析：K表征的是弱電解質(zhì)的電離能力，它越大，表示弱電解質(zhì)越易電離，反之，就越難，故A正確；電離平衡常數(shù)與化學(xué)平衡一樣，只隨溫度的變化而變化，故B、C錯(cuò)誤；多元弱酸各步電離平衡常數(shù)的相互關(guān)系應(yīng)為K1K2K3點(diǎn)評(píng)：電離平衡常數(shù)是表示弱電解質(zhì)相對(duì)強(qiáng)弱的一個(gè)物理量，可根據(jù)電離平衡常數(shù)的大小，判斷弱電解質(zhì)的相對(duì)強(qiáng)弱，K值越大，即表示該電解質(zhì)的能力越強(qiáng)。另外，很多學(xué)生搞不清影響電離平衡常數(shù)的因素是溫度而不是濃度，而錯(cuò)選了C。例6 已知： 25時(shí)，弱電解質(zhì)的電離平衡常數(shù)：Ka(CH3COOH)=1.810-5，Ka( HSCN)= 0.13；難溶電解質(zhì)的溶度積常數(shù)：K

12、sp(CaF2) =1.510-10。 25時(shí)，2.010-3mol/L氫氟酸水溶液中，調(diào)節(jié)溶液pH（忽略體積變化）， 得到c( HF)、c(F-)與溶液pH的變化關(guān)系，如下圖所示：請(qǐng)根據(jù)以上信息回答下列問(wèn)題： （1）25時(shí)，將20 mL 0.10 mol/L CH3COOH溶液和20 mL 0.10 mol/L HSCN液分別與20 mL 0.10 moI/LNaHCO3溶液混合，實(shí)驗(yàn)測(cè)得產(chǎn)生的氣體體積(v)隨時(shí)間(t)變化的示意圖為：反應(yīng)初始階段，兩種溶液產(chǎn)生CO2氣體的速率存在明顯差異的原因是_ ，反應(yīng)結(jié)束后所得兩溶液中， c(CH3COO-)_c(SCN-)(填“”、“”或“=”)。（

13、1）HSCN的酸性比CH3COOH強(qiáng)，其溶液中c(H+)較大， 故其溶液與NaHCO3溶液的反應(yīng)速率較快； Ksp( CaF2)，有沉淀產(chǎn)生歸納總結(jié)四大平衡常數(shù)應(yīng)用共同特點(diǎn)：（1）表達(dá)式的書(shū)寫(xiě) （2）都只受到溫度影響，若溫度不變，平衡移動(dòng)的問(wèn)題都可以考慮用平衡常數(shù)解決（3）應(yīng)用平衡常數(shù)計(jì)算轉(zhuǎn)化率和平衡濃度問(wèn)題考點(diǎn)探究（1）溶解平衡常數(shù)表達(dá)式的書(shū)寫(xiě)（2）解決溶液中沉淀的生成、溶解和轉(zhuǎn)化的問(wèn)題 實(shí)質(zhì)：沉淀溶解平衡的移動(dòng) 解決沉淀溶解平衡問(wèn)題的一般思路：依據(jù)數(shù)據(jù)“看到”微粒“找到”平衡“想到”移動(dòng)例7 已知常溫下，KspMg(OH)2=210-10, KspCu(OH)2=210-20。 1、向濃度

14、均為2mol.L-1的MgCl2和CuCl2混合溶液中逐滴加入氨水，先生成 沉淀(填化學(xué)式)，生成該沉淀的離子方程為 。2、若要除掉其中的銅離子，則應(yīng)加入 (填化學(xué)式)，并調(diào)節(jié)PH范圍為 。 3、若往Mg(OH)2的懸濁液中逐滴滴入CuCl2溶液，該過(guò)程發(fā)生的離子反應(yīng) ；該反應(yīng)的K的表達(dá)式 ，其數(shù)值為 ；若最后，該溶液中銅離子濃度為210-12mol.L-1，則此時(shí)溶液的PH值為 ，溶液中鎂離子濃度為 。答案：1、Cu(OH)2 Cu2+2NH3 H2O=Cu(OH)2+2NH4+ 2、MgO 4pH9 3、Cu2+ Mg(OH)2=Cu(OH)2+Mg2+ 4、1010 10 210-2mo

15、lL-12+2+MgK=Cu例8 重鉻酸鈉（Na2Cr2O7）廣泛用于合成顏料、媒染劑等，以鉻鐵礦（主要成分為Cr2O3，還有FeO、Al2O3、SiO2等雜質(zhì)）為原料制取重鉻酸鈉的流程圖如下：請(qǐng)回答下列問(wèn)題。（1）鉻鐵礦中的Cr2O3與純堿、O2在高溫下反應(yīng)的化學(xué)方程式為 。高溫42323222（1） 2Cr O +4Na CO +3O = 4Na CrO +4CO 例8 重鉻酸鈉（Na2Cr2O7）廣泛用于合成顏料、媒染劑等，以鉻鐵礦（主要成分為Cr2O3，還有FeO、Al2O3、SiO2等雜質(zhì)）為原料制取重鉻酸鈉的流程圖如下：請(qǐng)回答下列問(wèn)題。（2）若中只用一種試劑調(diào)節(jié)溶液的pH，應(yīng)選用

16、（填標(biāo)號(hào)）。 A稀硫酸 B氧化鈉固體 C氫氧化鉀溶液（2）A 例8 重鉻酸鈉（Na2Cr2O7）廣泛用于合成顏料、媒染劑等，以鉻鐵礦（主要成分為Cr2O3，還有FeO、Al2O3、SiO2等雜質(zhì)）為原料制取重鉻酸鈉的流程圖如下：請(qǐng)回答下列問(wèn)題。（3）中，調(diào)節(jié)溶液pH后，如果溶液的pH過(guò)小，可能導(dǎo)致W沉淀部分溶解， 原因是： 。（用離子方程式表示）。（3）Al(OH)33HAl33H2O 例8 重鉻酸鈉（Na2Cr2O7）廣泛用于合成顏料、媒染劑等，以鉻鐵礦（主要成分為Cr2O3，還有FeO、Al2O3、SiO2等雜質(zhì)）為原料制取重鉻酸鈉的流程圖如下：請(qǐng)回答下列問(wèn)題。（4）中，Na2CrO4轉(zhuǎn)化為Na2Cr2O7的離子反應(yīng)如下： 2CrO42-（黃色）2H Cr2O72(橙紅色)H2O 該反應(yīng) （填“是”或“不是”）氧化還原反應(yīng)。（4）不是例8 重鉻酸鈉（Na2Cr2O7）廣泛用于合成顏料、媒染劑等，以鉻鐵礦（主要成分為Cr2O3，還有FeO、Al2O3、SiO2等雜質(zhì)）為原料制取重鉻酸鈉的流程圖如下：請(qǐng)回答下列問(wèn)題。（4）中，Na2CrO4轉(zhuǎn)化為Na2Cr2O7的離子反應(yīng)如下： 2CrO42-（黃色）2H Cr2O72(橙紅色)H2O 若往Na2Cr2O7溶液（橙紅色）中加入足量NaOH固體，溶液 （填標(biāo)號(hào)）。 A變黃色 B顏色不變 C橙紅