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1、 热点专题课四大平衡常数的应用 其中体现之一就是新课标实施以来一项较大的变化就是化学由定性描述走向定量研究，“用数据来说话”让化学变得四大平衡常数的引入给化学反应原理增加了有力的分析依据，掌握了四同时也带来了一系列思维的发展与能力的考查，所以从一定意义上讲，富有活力，大平衡常数，就握住了一把解决化学问题的金钥匙。四大平衡常数的比较如下表。化学平衡常数(K)概 念)KK、电离常数(ba在一定条件下达到电离平衡时，弱电解质电离形成的各种离子的浓度的乘积与溶液中未电离的分子的浓度之比是一个常数，这个常数称为电离常 数 水的离子积常数(K)W水或稀的水溶)与液中c(OHc(H)的乘积 难溶电解质的溶度
2、积常数(K)sp在一定温度下，在难溶电解质的饱和溶液中，各离子浓度幂之乘积为一常数 当在一定温度下，一个可逆反应达到化学平衡时，生成物浓度幂之积与反应物浓度幂之积的比值是一这个常数个常数，就是该反应的化 学平衡常数 ：(1)HA 对于一元弱酸对于一般的可逆，电AHAH：mA(g)反应离常数 Ka的饱和溶AMC(g)pnB(g)nmAHcc 表 HAc液：Kc(OH，在一定 D(g)qW 达mn)(H 碱)c 元(2)对于一弱 Kc(M 温度下达到平衡sp 式nm)(ABBOH：BOHc)时：KOH，电离常数 K qpDcCcb nmABccOHccB BOHc 解质难溶电与只与温度有关，只升温
3、，只与温度有关，影响因素 只与温度有关温质的性 K 温度升高，和度有 W K 值增大 增大关 一、化学平衡常数 常考题型 1.求解平衡常数；)浓度；2由平衡常数算初始(或平衡)；3计算转化率(或产率)。K判断平衡移动方向(或放热、吸热等情况 4应用平衡常数 对 策 从基础的地方入手，如速率计算、“三阶段式”的运用、阿伏加德罗定律及其推论的严格讲电离平衡、水解平衡、沉应用、算转化率等，这些都与化学平衡常数密不可分(要在练习中多)，淀溶解平衡也是化学平衡，只是在溶液中进行的特定类型的反应而已 反思，提高应试能力。21 Fe(s)CO(g)。已知 O1 高炉炼铁过程中发生的主要反应为 Fe(s)CO
4、(g)例 22333 该反应在不同温度下的平衡常数如下：温度/1 300 1 150 1 000 平衡常数 3.5 3.7 4.0 请回答下列问题：或“”)；，H_0(填“”“”_(1)该反应的平衡常数表达式 K，COO、CO 各 1.0 mol时加入(2)在一个容积为 10 L 的密闭容器中，1 000Fe、Fe232CO(CO)，_10 min 反应经过后达到平衡。求该时间范围内反应的平均反应速率 v2；的平衡转化率_ 的平衡转化率，可采取的措施是_。欲提高(3)(2)中 CO A 减少 Fe 的量 B增加 FeO 的量32 C移出部分 CO D 提高反应温度2E减小容器的容积 F加入合适
5、的催化剂 cCO2解析(1)因 Fe 和 FeO 都为固体，不能代入平衡常数的表达式，所以 K，由 32cCO表中数据知，升高温度，平衡常数减小，说明平衡向左移动，故H0。12 Fe(s)CO(g)CO(2)(g)FeO(s)223331)0.1 (mol起始 L 0.1 1 x (mol转化 L x )1)0.1x 0.1平衡(molLx 0.1x0.06 由题意得 K4.0，解得 x0.06。所以(CO)100%60%，v(CO)20.1x0.110.06 molLCOc211 min0.006 molL。t10 min 项升温平衡向左 F 四项的条件改变对平衡无影响，DA、B、E、(3)
6、根据勒夏特列原理，的转化率降低，故选 C。移动，COcCO211(3)C 60%L min 答案(1)c(H，B0OH(aq)H 项正确；HO(l)(aq)271476.56.513，所以 TT，10C1010大于 X 点的 K10 项正10Z 点 K101W2W确；XZ 线上任意点表示溶液呈中性，由于各点温度不同，但 pH 不一定为 7，D 项错误。答案 D 四、难溶电解质的溶度积常数 常考 题型 1.溶解度与 K 的相关转化与比较；sp2沉淀先后的计算与判断；3沉淀转化相关计算；4金属沉淀完全的 pH 及沉淀分离的相关计算；5与其他平衡(如氧化还原平衡、配位平衡)综合的计算 6数形结合的相
7、关计算等。3 策对 应用 K 数值大小比较物质的溶解度大小时，一定是在组成上属于同一类型的难溶sp电解质才能进行比较，否则，不能比较；在判断沉淀的生成或转化时，把离子浓度数值代入 K 表达式，若数值大于 K，沉淀可生成或转化为相应难溶物质；利spsp用 K 可计算某些沉淀转化反应的化学平衡常数。sp 例 4 金属氢氧化物在酸中溶解度不同，因此可以利用这一性质，控制溶液的 pH，达1)S/mol L如下图所示。到分离金属离子的目的。难溶金属的氢氧化物在不同 pH 下的溶解度(1)pH3 时溶液中铜元素的主要存在形式是_。3 pH_Fe。，应该控制溶液的溶液中的少量(2)若要除去 CuCl2A6
8、2杂质，_(填“能”或“不能”)通过调节 Co(3)在 Ni(NO)溶液中含有少量的23溶液 pH的方法来除去，理由是_。(4)已知一些难溶物的溶度积常数如下表：物质 FeS MnS CuS 351813 1010 1.3 2.5106.3 Ksp 物质 PbS HgS ZnS 243328 10 6.410 3.4101.6 Ksp 222杂质，最适宜向此工业废水中加入过量 HgPb、Cu 为除去某工业废水中含有的、的_。ANaOH BFeS CNaS 2解析(1)由图可知，在 pH3 时溶液中不会出现 Cu(OH)沉淀。232不能沉淀，因此 pH 应保持在 Cu4 左右。(2)要除去 Fe
9、 的同时必须保证22沉淀的 pH 范围相差太小，不能通过调节溶液从图示关系可看出，(3)CopH 和 Ni 而达到分离的目的。(4)要使三种离子生成沉淀，最好选择难溶于水的 FeS，使三种杂质离子转化为更难溶解的金属硫化物沉淀，同时又不会引入其他离子。222(4)B 范围相差太小 pH 沉淀的 Ni 和 Co 不能(3)(2)B(1)Cu 答案 1下列关于水的说法正确的是()A常温下正常雨水的 pH 为 7.0，酸雨的 pH 小于 7.0 KWB将 25 纯水加热至 95 时，增大 cOHC将纯水加热到 95 时，水的离子积变大，pH 不变，水仍呈中性 D向水中加入醋酸或醋酸钠，均可促进水的电
10、离 解析：选 B 正常雨水的 pH 为 5.6，酸雨的 pH 小于 5.6；将纯水加热后，水的离子积变大，B 项算式表示氢离子浓度，其值变大，pH 变小，水仍呈中性；向水中加入醋酸可抑制水的电离，而加入醋酸钠会促进水的电离。3KSCNFe(SCN)3KCl 溶液混合后发生反应 FeCl，溶液与 2已知 FeClKSCN333)(达到平衡后，改变条件，则下列说法正确的是 KCl向溶液中加入少许固体，溶液颜色变浅A B升高温度，平衡一定发生移动 FeCl 固体平衡常数均发生变化，且变化方向相反 C加入少许 KCl 固体或者加入少许33FeSCNcKClc3 D平衡常数表达式为 K 3cKSCNcF
11、eCl3333SCNFe该反应的本质解析：选 B 是 Fe 之间与SCN 的反应，即：项错误；其平衡常数固体对平衡无影响，AFe(SCN)，与其他离子无关，故加入 KCl3cFeSCNCK 表达式为，D 项错误；只要温度不变，平衡常数就不会发生变化，33FeccSCN 项正确。项错误；任何反应都伴随着温度的变化，故改变温度，平衡一定发生移动，B某密闭容器中充入等物质的量的气体 A 和 A(g)B，一定温度下发生反应 3，达到平衡后，只改变反应的一个条件，测得容器中物质的浓度、反应速率 2C(g)xB(g)随时间变化的关系如下图所示。下列说法中正确的是()A30 min 时降低温度，40 min
12、 时升高温度 1 0.04 mol(Lmin)B前 8 min A 的平均反应速率为 C反应方程式中的 x1，正反应为吸热反应 D2040 min 间该反应的平衡常数均为 4 解析：选 D 降低温度平衡一定发生移动，A、B 和 C 的浓度发生改变，故 30 min 时111，L1.36 mol L0.64 mol 8 min 时，c(A)2.0 mol L 错。从不是降低温度，A0111L0.64 mol v(A)，B 项错误。从 020 min8 min0.08 molL 达到平衡状态时，minA、B 反应的物质的量相等，说明 x1，在图 2 中 40 min 时，正、逆速率均增大，并且 v
13、(逆)v(正)，说明升温平衡向逆反应方向移动，正反应放热，C 项错误。在 2030 min 内，22L4.0 mol2Cc 平衡常数K4；在 3040 min 内，K cBcA11L1.0 mol1.0 molL222L mol1.54，D 项正确。11L0.75 molL0.75 mol4水的电离平衡曲线如图所示，下列说法不正确的是()DCNaCNCHCOONa 32311，)所得溶液中 c(Na)ca molLLHCN 溶液与 b mol(CNNaOH 溶液等体积混合，B 则a 一定小于 b C冰醋酸中逐渐滴加水，则溶液的导电性、pH 均先增大后减小 2)(CO)cc(H)c(OH)c(H
14、COCOD NaHCO和Na混合溶液中，一定有c(Na)33233解析：选A HCO的二级电离平衡常数最小，CHCOOH 的电离平衡常数最大，所以332等物质的量浓度的 NaCO、NaCN、CHCOONa溶液中的弱酸根离子水解程度依次减小，323pH 也依次减小，A 正确；HCN是弱酸，当 a 等于 b 时，反应生成 NaCN，由于 CN 水解，所得溶液中也是 c(Na)c(CN)，B 错误；冰醋酸中逐渐滴加水，冰醋酸逐渐电离，随着水越来越多，氢离子浓度先增大后减小，pH 先减小后增大，溶液的导电性先增大后减小，C 错误；根据电荷守恒 NaHCO 和 NaCO 混合溶液中，一定有 c(Na)c
15、(H)c(OH)3232c(HCO)2c(CO)，D 错误。331)HF 溶液加水不断稀释，下列各量始终保持增大的是 6将浓度为 0.1 molL(BK (HF)cA(H)aHccF C.D.ccHHF1 HF 溶液中存在如下电离平衡：在 0.1 molL，加水稀 HFHF 解析 选 D 释，平衡向右移动，但 c(H)减小；选项 B,电离平衡常数与浓度无关，其数值在稀释过程中不变；选项 C，加水后，平衡右移，n(F)、n(H)都增大，但由于水电离产生的 n(H)也KHFa增大，故 C 项比值减小；选项 D，变形后得，稀释过程中 c(F)逐渐减小，故其比值 Fc始终保持增大。1的氨水，溶液中随着
16、水量的增加而减小的是(25 时，用水稀释 0.1 molL)7cNHcOHcNHHO423 cOHcNHHO23OHc(OH)(Hc)c HcA B D C 的平衡，加水稀释时平衡右移，ONH选 D 在氨水中存在 NHHOH 解析：432NHHO 的物质的量减小，和 OH 的物质的量增大，但浓度均减小，由于温度一定，NH432cOHcNH4判 c(OH)，Kc(H)和电离常数水的离子积 KK 不变，故可借助 K WWbbHOcNH23 断出正确。22)(Mc)室温时，M(OH)a(s)M。(aq)2OH(aq)K8(2013新课标高考sp21)molbL 时，溶液的 pH 等于(ba11 lg
17、()lg()A.B.a22bab11)14lg(C)D14lg(ba22Ksp22(OH)(OH)，则溶液中根据 M(OH)的 Kc(Mc)c解析：选 C sp22cMa1a1aa14)(14lg)14，则 pHlg c(H)lglg(10。b2bb2b9(1)25 时，强酸 A 溶液的 pHa，强碱 B 溶液的 pHb，且 a ，此时溶液中盐_14，若两者等体积混合后，溶液的 pHb _。的阳离子浓度大于阴离子浓度，其原因可能是时水的电离平衡状点表示 25(2)水的电离平衡如右图所示，若 A8pH点。100 时态，当升高温度至100 时水的电离平衡状态为 B，求 7的恒温，欲使混合溶液的 p
18、HBa(OH)溶液与 pH5 的盐酸混合，并保持 100 的2。)溶液与盐酸的体积比为_Ba(OH2101.5)5.60，c(HCO(3)常温常压下，空气中的 CO 溶于水达到平衡时，溶液的pH32215 的平衡常数COHHCO molL。若忽略水的电离及的第二级电离，求 HCOH3322365.60 10。)K_(已知 102.51两者等体积混合)相等，溶液的 c(OHA 溶液的 c(H)与强碱 B 由信息知强酸解析：(1)其原因可能是此时溶液中盐的阳离子浓度大于阴离子浓度，7，恰好完全反应，溶液的 pH 酸为二元强酸，碱为一元强碱。71212/10110(OH110，因反应后溶液 pH7，
19、则 c)时水的离子积为(2)100 115(OHc、y10L mol，则有：，呈碱性，说明碱过量。设二者的体积分别为 xmol L154y110101x5xy2101)解得 9。yx HCOH 可写出电离平衡常数的表达式，代入数据即可计算：(3)根据 HCOK32326210HHcHCOc2.5c37。4.210 COccHCOH5101.53223答案：(1)7 酸为二元强酸，碱为一元强碱 7 109(3)4.2(2)210运用化学反应原理研究卤族元素的性质具有重要意义。(1)下列关于氯水的叙述正确的是_(填写符号)。a氯水中存在两种电离平衡 b向氯水中通入 SO，其漂白性增强 2)c(Cl
20、O 减小 c向氯水中通入氯气，c(H)/d加水稀释氯水，溶液中的所有离子浓度均减小 e 加水稀释氯水，水的电离平衡向正反应方向移动)(Cl)c(ClOf向氯水中加入少量固体 NaOH，可能有 c(Na)c(2)常温下，已知 25 时有关弱酸的电离平衡常数：HClO 弱酸化学式 H CO 327811 5.6电离平衡常数 10104.74.3 10 KK21 消毒液露置在空气中发生反应的离子方程式_。写出 84L 的 M(3)电解饱和食盐水可得到溶质为的碱溶液，常温下将浓度为 cM 溶液与 0.1 mol111“”L 填“”、(pH7，则 c_0.1 mol的一元酸 HA 等体积混合，所得溶液1
21、或“”)，溶液中离子浓度的大小关系为_。若将上述“0.1 molL1的一元酸 HA”改为“pH1 的一元酸 HA”，所得溶液 pH 仍为 7，则 c_0.1 molL11。(4)牙釉质对牙齿起着保护作用，其主要成分为羟基磷灰石Ca(PO)OH，研究证实氟345磷灰石Ca(PO)F比它更能抵抗酸的侵蚀，故含氟牙膏已使全世界千百万人较少龋齿，请354写出羟基磷灰石的溶度积常数表达式 K_，氟离子与之反应转化的离子方程式为 sp_ _。解析：(1)氯水中存在次氯酸的电离和水的电离两种平衡；向氯水中通入 SO，二者反应2生成硫酸和盐酸，其漂白性减弱；当氯水饱和时再通氯气，c(H)/c(ClO)不变，若
22、氯水不OH 饱和再通氯气，酸性增强会抑制次氯酸的电离，故比值增大；加水稀释氯水，溶液中的 浓度增大；加水稀释氯水，酸性减弱，对水的电离抑制作用减弱，故水的电离平衡向正反应方向移动；向氯水中加入少量固体 NaOH，当溶液呈中性时，根据电荷守恒可推导出：c(Na)c(Cl)c(ClO)。(2)由于次氯酸的酸性介于碳酸的两级电离常数之间，因此 84 消毒液露置在空气中与二氧化碳反应只能生成碳酸氢钠。(3)当 HA 为强酸时二者浓度相等，为弱酸时由于生成的盐因水解显碱性，则酸要稍过量。离子浓度大小比较时可根据电荷守衡进行推导。(4)沉淀转化的实质是由难溶的物质转化为更难溶的物质。答案：(1)aef 光
23、照 OHCO 2HClO=2H2Cl(2)ClOCOHO=HClO2322 (H)c(3)(Na)c(A)c(OH)c3523 OHFOHF=Ca(PO(4)c)(Ca)c(PO)c(OH)Ca(PO)353454411国内某知名大学实现了在 400、65 MPa 压力下由二氧化碳与氢气合成乙醇的实(g)CHCHOH(g)3HO(g)。验：2CO(g)6H22223(1)该温度下，在 1 L 密闭容器中通入 CO 和 H10 min 后生成了 4.6 g 乙醇，则 10 min2,2内用 CO 表示的平均反应速率为_。2(2)该反应的平衡常数表达式为_。(3)请用上述反应中的有关物理量来说明该
24、反应已达到平衡状态。_；_。(4)若升高温度，平衡常数 K 增大，则该反应的H_0(填“”、“”或“0。(5)提高乙醇的产率可增大 CO 浓度或及时将生成的水蒸气吸收除掉或适当加压。2min)(1)0.02 mol/(L答案：3HOCHOHccCH223(2)62HCOcc22(3)各物质的浓度不再变化 反应体系的压强不再变化 (4)(5)增大 CO 浓度或及时除去水蒸气 适当加压 2 3B(g)C(g)2 L 密闭容器中，发生反应：A(g)T 时，将 6 mol A 和 8 mol B 充入 12D(g)，容器中 B 的物质的量随时间变化如图中实线所示。图中虚线表示仅改变某一反应条件时，H
25、的物质的量随时间的变化。下列说法正确的是()2 11 mina 点时 v(A)1 molLA反应开始至 B若曲线对应的条件改变是升温，则该反应的H0 C曲线对应的条件改变是增大压强 DT 时，该反应的化学平衡常数为 0.125 11，则 v(A)min1/3 molL 反应开始至选 C 由图像可知，a 点时 v(B)1 molL 解析：11，A 项错误；曲线相对于实线先达到平衡，但 B 的转化率减小，则该反应Hmin0，B项错误；曲线相对于实线先达到平衡，B 的转化率增大。若增大压强，平衡右移，B 的转化率增大，C 项正确；根据 b 点的数据计算可知：T 时，该反应的化学平衡常数为 0.5，D
26、 项错误。13现有相同条件，同一容器中的三个反应：O(g)FeO(s)H(g)HH，平衡常数为 K，反应Fe(s)1221 H(g)CO(g)H，平衡常数为 KH 反应CO(g)，O(g)22222 FeO(s)CO(g)反应Fe(s)CO(g)H，平衡常数为 K。323在不同温度下，部分 K、K 的值如下：21 T/700 800 K、K；的表达式为 K(1)_根据反应推导出 K。K 的关系式_33211(2)800时，向容积为 2 L 的恒容密闭容器中充入一定量的 CO 和 HO 维持恒温，发生2反应，反应过程中测定的部分数据见下表：反应时间/min 0 2 4 6 0.80 n(CO)/
27、mol 0.90 1.20 0.20 n(HO)/mol 0.60 2 填“放热”或“吸热”(A)由以上信息推断反应正反应方向为_()反应。发生反应，当反应达到 O 各 1 molCO(B)若在 800时的恒压密闭容器中通入和 H2的混合气体，请在下图中HO 和平衡后，维持温度与压强不变，t 时再通入各 1 mol 的 CO21 t)画出正(v、逆(v)反应速率在后随时间 t 变化的曲线图。1逆正 解析：(A)可先算出 800时 K1.00，再算两个温度下 K，可知温度升高 K 减小，故323反应放热；(B)两边气体计量数相等，则 V 不变，假设第一次 1 L，该温度下 K1.00，则1，再加入反应物各 1 mol，容积变为 L2 L，反应平衡时各物质的物质的量浓度为 0.5 mol11，新平衡与原平衡一样，各 L，生成物浓度各变为 0.25 mol物浓度瞬间变为 0.75 molL1，则易画出图像来。L 0.5 mol物质的物质的量浓度为答案：(1)Kc(H)/c(HO)K/K 22112 (2)(A)放热(B)如图