微型專題突破系列八

1、微型專題突破系列(八)五大平衡常數(shù)的比較及應(yīng)用【考情播報】化學(xué)平衡常數(shù)、弱電解質(zhì)的電離平衡常數(shù)、水的離子積常數(shù)、鹽類的水解常數(shù)以及溶度積常數(shù)這五大常數(shù)，均只與溫度有關(guān)。掌握了五大平衡常數(shù)，就握住了一把解決化學(xué)反應(yīng)原理的金鑰匙。常見的命題角度有：(1)平衡常數(shù)的計算；(2)利用電離常數(shù)確定離子濃度比值的變化；(3)利用電離常數(shù)判斷化學(xué)反應(yīng)的正誤?！敬痤}必備】1.化學(xué)平衡常數(shù)。在一定溫度下，可逆反應(yīng)達到平衡狀態(tài)時，生成物濃度冪之積與反應(yīng)物濃度冪之積的比是一個常數(shù)，稱化學(xué)平衡常數(shù)，用K表示。2.弱電解質(zhì)的電離常數(shù)：(1)表達式：對于一元弱酸HA：HA H+A-，電離常數(shù)Ka=(2)特點。電離常數(shù)只與

2、電解質(zhì)的性質(zhì)和溫度有關(guān)，升溫，Ka增大。相同條件下，Ka越大，表示該弱電解質(zhì)越易電離，所對應(yīng)的酸性相對越強。多元弱酸的各級電離常數(shù)的大小關(guān)系是Ka1Ka2Ka3，故多元弱酸的酸性取決于其第一步電離常數(shù)。3.水的離子積常數(shù)。在一定溫度下，純水或水溶液中的H+OH-是個常數(shù)，通常用KW表示，稱為水的離子積常數(shù)，簡稱離子積。其表達式為KW=H+OH-，25時該常數(shù)為110-14。特點：KW只受溫度的影響，溫度升高，KW增大。在任何情況下，無論是把酸還是把堿加到水中，水電離出的H+=OH-。4.水解平衡常數(shù)。如醋酸鈉溶液：CH3COO-(aq)+H2O(l) CH3COOH(aq)+OH-(aq)Kh

3、=特點：Kh只與鹽的性質(zhì)和溫度有關(guān)，升溫，Kh增大。相同條件下，Kh越大，表示該鹽越易水解，所對應(yīng)的酸或堿相對越弱。5.溶度積常數(shù)。對于沉淀溶解平衡：MmAn(s) mMn+(aq)+nAm-(aq)Ksp=Mn+mAm-n溶度積(Ksp)反映了物質(zhì)在水中的溶解能力。溶度積常數(shù)只與難溶性電解質(zhì)的性質(zhì)和溫度有關(guān)，而與沉淀的量和溶液中離子的濃度無關(guān)。【典題示例】角度一 平衡常數(shù)的計算(2014四川高考)在10 L恒容密閉容器中充入X(g)和Y(g)，發(fā)生反應(yīng)X(g)+Y(g) M(g)+N(g)，所得實驗數(shù)據(jù)如下表：實驗編號溫度/起始時物質(zhì)的量/mol平衡時物質(zhì)的量/moln(X)n(Y)n(M)

4、7000.400.100.0908000.100.400.0808000.200.30a9000.100.15b下列說法正確的是()A實驗中，若5 min時測得n(M)=0.050 mol，則0至5 min時間內(nèi)，用N表示的平均反應(yīng)速率v(N)=1.010-2 molL-1min-1B實驗中，該反應(yīng)的平衡常數(shù)K=2.0C實驗中，達到平衡時，X的轉(zhuǎn)化率為60%D實驗中，達到平衡時，b0.060【典題剖析】抽絲剝繭溯本求源關(guān)鍵信息信息分析與遷移信息表中的已知量是物質(zhì)的量，計算反應(yīng)速率時要換算成濃度的變化信息代入計算式的是實驗平衡濃度信息利用“三段式”計算信息利用等效平衡原理分析【嘗試解答】實驗中，

5、若5 min時測得n(M)=0.050 mol，濃度是0.005 0 molL-1，則根據(jù)反應(yīng)的化學(xué)方程式可知，同時生成N的濃度也是0.005 0 molL-1，因此0至5 min時間內(nèi)，用N表示的平均反應(yīng)速率為v(N)=1.010-3molL-1min-1，A錯誤；實驗中，平衡時M和N的濃度都是0.008 0 molL-1，消耗X與Y的濃度均是0.008 0 molL-1，平衡時X和Y的濃度分別為0.002 molL-1和0.032 molL-1，該反應(yīng)的平衡常數(shù)K=1，B錯誤；根據(jù)化學(xué)反應(yīng)方程式可知，如果X的轉(zhuǎn)化率為60%，則 X(g) + Y(g) M(g)+N(g)起始濃度(molL-

6、1)0.020 0.030 0 0轉(zhuǎn)化濃度(molL-1)0.012 0.012 0.012 0.012平衡濃度(molL-1)0.008 0.018 0.012 0.012溫度不變，平衡常數(shù)不變，則K= =1，即達到平衡狀態(tài)，因此最終平衡時X的轉(zhuǎn)化率為60%，C正確；700時， X(g) + Y(g) M(g)+N(g)起始濃度(molL-1)0.040 0.010 0 0轉(zhuǎn)化濃度(molL-1)0.009 0.009 0.009 0.009平衡濃度(molL-1)0.031 0.001 0.009 0.009該溫度下平衡常數(shù)K= =2.61，這說明溫度升高，平衡常數(shù)減小，即平衡逆向移動，因

7、此正反應(yīng)為放熱反應(yīng)，若容器中的溫度也是800，由于反應(yīng)前后氣體分子數(shù)不變，則與相比，是平衡等效的，因此最終平衡時M的物質(zhì)的量b=0.5a=0.060，當溫度升高到900時，平衡向逆反應(yīng)方向移動，因此bH2CO3HCN信息利用“相對強的酸能制取相對弱的酸”原理分析信息弱酸的強弱程度不同，中和堿的能力也不相同信息根據(jù)電荷守恒和水解程度大小進行分析【嘗試解答】根據(jù)電離平衡常數(shù)，HCN的電離程度介于H2CO3的一級電離和二級電離之間，因此A中反應(yīng)錯誤，應(yīng)為CN-+H2O+CO2HCN+ HCOOH的電離程度大于H2CO3的一級電離，因此B正確。等pH的HCOOH和HCN，HCN溶液的濃度大，中和等體積

8、、等pH的HCOOH和HCN，后者消耗NaOH的量大，C正確。在HCOONa和NaCN溶液中分別存在電荷守恒：c(Na+)+c(H+)=c(HCOO-)+c(OH-)，c(Na+)+c(H+)=c(CN-)+c(OH-)。等濃度的HCOONa和NaCN溶液，NaCN水解程度大，溶液中OH濃度大，H+濃度小。根據(jù)電荷守恒，兩溶液中離子總濃度為2c(Na+)+c(H+)，而Na+濃度相同，H+濃度后者小，因此等體積、等濃度的兩溶液中離子總數(shù)前者大于后者，D錯誤。【答案】A、D【類題通法】1.化學(xué)平衡常數(shù)表達式的書寫：在一定溫度下，寫出某可逆反應(yīng)達到化學(xué)平衡狀態(tài)時的化學(xué)平衡常數(shù)表達式。(1)固體或純

9、液體的濃度是常數(shù)。如果有固體或純液體參加反應(yīng)或生成時，化學(xué)平衡常數(shù)表達式中不能出現(xiàn)固體或純液體；水溶液中進行的反應(yīng)，如有水參加反應(yīng)，由于水的濃度是常數(shù)，不出現(xiàn)在表達式中；非水溶液中進行的反應(yīng)，若有水參加反應(yīng)或生成，則應(yīng)出現(xiàn)在表達式中。例如，CaCO3(s) CaO(s)+CO2(g)K=CO23Fe(s)+4H2O(g) Fe3O4(s)+4H2(g)K= (aq)+H2O(l) 2 (aq)+2H+(aq)K=CH3COOH(l)+CH3CH2OH(l) CH3COOCH2CH3(l)+H2O(l)K=(2)化學(xué)平衡常數(shù)表達式與化學(xué)計量數(shù)一一對應(yīng)，方程式中化學(xué)計量數(shù)不同，表達式就不同；可逆反

10、應(yīng)中，正反應(yīng)的化學(xué)平衡常數(shù)與逆反應(yīng)的化學(xué)平衡常數(shù)互為倒數(shù)。例如，同一溫度下，下列反應(yīng)的平衡常數(shù)分別為K1、K2、K3。I2(g)+H2(g) 2HI(g)；2HI(g) I2(g)+H2(g)；HI(g) I2(g)+ H2(g)。則：K1= 、K2= 、K3= 可得K1K2=1，K2=2.“三段式”計算法?！叭问健笔怯行Ы獯鸹瘜W(xué)平衡計算題的“萬能鑰匙”。解題時，要注意清楚條理地列出起始量、轉(zhuǎn)化量、平衡量，按題目要求進行計算，同時還要注意單位的統(tǒng)一。解題步驟如下：(1)寫出涉及的可逆反應(yīng)的化學(xué)方程式。(2)找出起始量、轉(zhuǎn)化量和平衡量中哪些是已知量，哪些是未知量，按“三段式”列出。(3)根據(jù)問

11、題建立相應(yīng)的關(guān)系式進行計算。3.Kw、Ka、Kb、Ksp、Kh之間的關(guān)系：(1)一元弱酸一元強堿鹽：Kh=Kw/Ka；(2)一元強酸一元弱堿鹽：Kh=Kw/Kb；(3)多元弱堿一元強酸鹽，如氯化鐵：Fe3+(aq)+3H2O(l) Fe(OH)3(s)+3H+(aq)Kh=H+3/Fe3+。將(Kw)3=H+3OH-3與Ksp=Fe3+OH-3兩式相除，消去OH-3可得Kh=(Kw)3/Ksp4.利用平衡常數(shù)判斷反應(yīng)進行的方向。對于可逆反應(yīng)mA(g)+nB(g) pC(g)+qD(g)，在一定溫度下的任意時刻，生成物濃度冪之積除以反應(yīng)物濃度冪之積所得的比，即Qc= 稱為該反應(yīng)的濃度商。若同一溫

12、度下該可逆反應(yīng)的平衡常數(shù)為K。則：QcK，反應(yīng)向逆反應(yīng)方向進行?！绢愵}備選】1.(2014上海高考)只改變一個影響因素，平衡常數(shù)K與化學(xué)平衡移動的關(guān)系敘述錯誤的是()A.K值不變，平衡可能移動B.K值變化，平衡一定移動C.平衡移動，K值可能不變D.平衡移動，K值一定變化【解析】選D。平衡常數(shù)僅與溫度有關(guān)，改變濃度、壓強等平衡可以發(fā)生移動，但K值不變，A、C正確、D錯誤；K值變化說明溫度一定變化，平衡一定移動，B正確。2.已知三個數(shù)據(jù)：7.210-4、4.610-4、4.910-10，分別是三種酸的電離常數(shù)，若已知可以發(fā)生反應(yīng)NaCN+HNO2=HCN+NaNO2、NaCN+HF=HCN+NaF

13、、NaNO2+HF=HNO2+NaF。由此可判斷下列敘述不正確的是()A.Ka(HF)=7.210-4B.Ka(HNO2)=4.910-10C.同濃度的鈉鹽溶液的堿性是NaFNaNO2HNO2HCN。由此可判斷Ka(HF)Ka(HNO2)Ka(HCN)，其對應(yīng)的數(shù)據(jù)依次為Ka(HF)=7.210-4、Ka(HNO2)=4.610-4、Ka(HCN)=4.910-10。同濃度的鈉鹽溶液的堿性是對應(yīng)的酸越強，堿性越弱，即NaFNaNO2”“=”或“”)。該溫度下反應(yīng)達到平衡時，CO2的轉(zhuǎn)化率為?！窘馕觥?2)K2= K3=(3)升高溫度，平衡常數(shù)增大，說明平衡向正反應(yīng)方向移動，即正反應(yīng)是一個吸熱反應(yīng)。(4)CO2的物質(zhì)的量為2 mol時，H2為1 mol，CO為1 mol，H2O(g)為1 mol，其濃度分別為1 molL-1、0.5 molL-1、0.5 molL-1、0.5 molL-1，則Qc= =v(逆