新课程下高考试题中平衡常数的考查方式

新课程下高考试题中平衡常数的考查方式新课程下高考试题中平衡常数的考查方式 人教版化学新课标的新增内容 化学平衡常数 水的离子积常数 电离平衡常数 沉 淀溶解平衡常数及水解平衡常数从定量的角度进一步加深了学生对勒夏特列原理 即化学 平衡移动原理 的认识和理解 为学生灵活解决化学平衡问题提供了理论依据 有利于学 生思维能力的发展和创新能力的培养 因而这部分内容倍受高考命题专家青睐 已成为高 考的重点及热点内容 现将最近几年新课程下高考试题中平衡常数的考查方式归纳总结如 下 一 考查化学平衡常数一 考查化学平衡常数 例 1 2011 海南高考题 氯气在 298K 100kPa时 在 1L 水中可溶解 0 09mol 实验测得溶于水的 Cl2约有三分之一与水反应 请回答下列问题 1 该反应的离子方程式为 2 估算该反应的平衡常数 列式计算 3 在上述平衡体系中加入少量 NaOH 固体 平衡将向 移动 4 如果增大氯气的压强 氯气在水中的溶解度将 填 增大 减小 或 不变 平衡将向 移动 解析 解析 本题为化学平衡相关内容的综合考查 平衡题在近年的高考题中比较平和 但 新课标高考题今年引入了对过程呈现的考查 这是以后高考中应注意的 分析如下 氯气与水反应是解题关键 题干中用 溶于水的 Cl2约有三分之一与水反应 给出可 逆反应 该反应在教材中通常没提及可逆 平衡常数的 计算根据题中要求列三行式求算 平衡移动是因为 H 的减少向正反应方向移动 增大压强 将增大氯气的浓度 平衡向正反应方向移动 答案为 1 3 正反应方向 4 增大 正反应方向 二 考查水的离子积常数二 考查水的离子积常数 例 2 在 T 时 某 NaOH 稀溶液中 c H 10 a mol L c OH 10 b mol L 已知 a b 12 向该溶液中逐滴加入 pH c 的盐酸 T 测得混合溶液的部分 pH 如下表所示 序号NaOH 溶液的体积 mLHCl 溶液的体积 mL溶液的 pH 20 000 008 20 0020 006 假设溶液混合前后的体积变化忽略不计 则 c 为 A 3 B 4 C 5 D 6 解析 解析 解答本题的关键是 一审温度 有关溶液 pH 的计算与 KW关系极为密切 只有 在给定的温度下的 KW才能用 c H 和 c OH 来和换算 二审数据 如本题中首先要 审题干 分析在 NaOH 溶液中 c H c OH 数据的作用 用 T 时 KW的计算 结合表格数据根据 KW来判断溶液的 pH 据此来计算出 c NaOH c HCl 从而得 出 c 的值 根据题意可知在该温度下 水的离子积常数是 1 10 12 而不是 1 10 14 通过 可知 此 NaOH 溶液中 c OH 1 10 4mol L 由 可知 加入 20 00 mL 盐酸后溶液的 pH 6 此时恰好完全中和 则盐酸中 c H 0 020L 10 4mol L 0 020L 1 10 4mol L 则 c 4 答案为 B 三 考查电离平衡常数三 考查电离平衡常数 例 3 2009 年海南化学 6 已知室温时 0 1mo1 L 某一元酸 HA 在水中有 0 1 发生电离 下列叙述错误的是 A 该溶液的 pH 4 B 升高温度 溶液的 pH 增大 C 此酸的电离平衡常数约为 1 10 7 D 由 HA 电离出的 c H 约为水电离出的 c H 的 106倍 解析 解析 根据 HA 在水中的电离度可算出 c H 0 1 0 1 mol L 1 10 4 mol L 1 所以 pH 4 因 HA 在水中有电离平衡 升高温度促进平衡向电离的方向移动 所以 c H 将增大 pH 值会减小 C 选项可由平衡常数表达式算出 K 1 10 7 所以 C 无错误 c H 10 4 mol L 1 所以 c H 水电离 10 10 mol L 1 前 者是后才的 106倍 答案 B 四 考查沉淀溶解平衡常数四 考查沉淀溶解平衡常数 例 4 2011 浙江高考 海水中含有丰富的镁资源 某同学设计了从模拟海水中制 备 MgO 的实验方案 Na Mg2 Ca2 Cl HCO3 模拟海水中的离 子浓度 mol L 0 4390 0500 0110 5600 001 注 溶液中某种离子的浓度小于 1 0 10 5 mol L 可认为该离子不存在 实验过程中 假设溶液体积不变 已知 Ksp CaCO3 4 96 10 9 Ksp MgCO3 6 82 10 6 Ksp Ca OH 2 4 68 10 6 Ksp Mg OH 2 5 61 10 12 下列说法正确的是 A 沉淀物 X 为 CaCO3 B 滤液 M 中存在 Mg2 不存在 Ca2 C 滤液 N 中存在 Mg2 Ca2 D 步骤 中若改为加入 4 2g NaOH 固体 沉淀物 Y 为 Ca OH 2和 Mg OH 2 的混合物 解析 解析 本题通过图表结合 考察方式很新颖 主要考察溶度积的计算和分析 解题时 要能结合溶度积计算 分析推断沉淀是否产生 分析如下 步骤 发生 Ca2 OH HCO3 CaCO3 H2O 步骤 Ksp Mg OH 2 c Mg2 10 3 2 5 6 10 12 c Mg2 5 6 10 6 Q Ca OH 2 c Ca2 10 3 2 10 8 Ksp 无 Ca OH 2析出 A 选项正确 生成 0001mol CaCO3 B 选项错误 剩余 c Ca2 0 001 mol L C 选项错误 c Mg2 5 6 10 6 10 5 无剩余 D 选项错误 生成 0 05mol Mg OH 2 余 0 005mol OH Q Ca OH 2 0 01 0 0052 2 5 10 7 Ksp 无 Ca OH 2析出 答案为 A 五五 考查水解常数考查水解常数 例 5 09 年福建理综 在一定条件下 Na2CO3溶液存在水解平衡 CO32 H2O HCO3 OH 下列说法正确的是 A 稀释溶液 水解平衡常数增大 B 通入 CO2 平衡朝正反应方向移动 C 升高温度 减小 D 加入 NaOH 固体 溶液 pH 减小 解析解析 因平衡常数仅与温度有关 故稀释时是不变的 A 项错误 CO2通入水中 相 当于生成 H2CO3 可以与 OH 反应 而促进平衡正向移动 B 项正确 因水解过程是吸热 过程 升温 促进水解 平衡正向移动 故表达式的结果是增大的 C 项错误 D 项 加 入 NaOH 碱性肯定增强 pH 增大 故 D 项错误 答案为 B 六 已知某反应的平衡常数求另一反应的平衡常数六 已知某反应的平衡常数求另一反应的平衡常数 例 6 2011 福建高考题节选 四氯化钛 TiCl4 是制取航天航空工业材料 钛 合金的重要原料 由钛铁矿 主要成分是 FeTiO3 制备 TiCl4等产品的一种工艺流程示意 如下 回答下列问题 3 若把 中制得的固体 TiO2 nH2O 用酸清洗除去其中的 Fe OH 3杂质 还可制 得钛白粉 已知 25 时 Ksp Fe OH 3 2 79 10 39 该温度下反应 Fe OH 3 3H Fe3 H2O 的平衡常数 K 解析 解析 本题是典型的化工流程题 问题设置不难 但第 3 问设计精妙 利用数学关 系巧妙代换求出反应的平衡常数 机智灵活地考查了沉淀溶解平衡常数与水的离子积常数 之间的关系 命题者可谓独具匠心 分析如下 3 Ksp Fe OH 3 c Fe3 c3 OH 2 79 10 39 25 时 c H c OH Kw 1 10 14 反应 Fe OH 3 3H Fe3 H2O 的平衡常数 K 2 79 103 七 利用平衡常数确定粒子浓度比值的变化七 利用平衡常数确定粒子浓度比值的变化 例 7 2011 山东高考 室温下向 10mL pH 3 的醋酸溶液中加入水稀释后 下列 说法正确的是 A 溶液中导电粒子的数目减少 B 溶液中不变 C 醋酸的电离程度增大 c H 亦增大 D 再加入 10ml pH 11 的 NaOH 溶液 混合液 pH 7 解析解析 醋酸属于弱酸 加水稀释有利于醋酸的电离 所以醋酸的电离程度增大 同时 溶液中导电粒子的数目会增大 由于溶液体积变化更大 所以溶液的酸性会降低 即 c H c CH3COO c CH3COOH 均会降低 因此选项 A C 均不正确 由水 的离子积常数知 所以 其中表示醋酸的电离平衡 常数 由于水的离子积常数和醋酸的电离平衡常数均只与温度有关 所以选项 B 正确 pH 3 的醋酸说明醋酸的浓度大于 0 001mol L pH 11 的 NaOH 溶液说明氢氧化钠的浓度 等于 0 001mol L 因为在稀释过程中醋酸的物质的量是不变的 因此加入等体积的 pH 11 的 NaOH 溶液时 醋酸会过量 因此溶液显酸性 D 不正确 答案为 B 八 利用平衡常数确定溶液中的离子浓度八 利用平衡常数确定溶液中的离子浓度 例 8 原创题 已知 25 时醋酸的电离平衡数 Ka CH3COOH 1 8 10 5 水的离子积常数 Kw c H c OH 1 10 14 则 25 时 0 1mol L 1CH3COONa 水溶液中 c OH 约为 已知 1 8 1 34 A 1 10 7mol L B 1 8 10 6mol L C 7 5 10 6mol L D 7 5 10 5mol L 解析解析 本题设计的意图是利用数学关系巧妙代换求出水解平衡常数 灵活地考查了水 解平衡常数与电离平衡数 水的离子积常数之间的关系 分析如下 故本题答案选 C 九 利用平衡常数确定溶液的九 利用平衡常数确定溶液的 pH 或酸碱性或酸碱性 例 9 2013 年高考新课标 卷 室温时 M OH 2 s M2 aq 2OH aq Ksp a c M2 b mol L 1时 溶液的 pH 等于 A B C 14 D 14 答案选 例 10 若 250C 时某一元酸 HA 的电离平衡常数 Ka 1 10 8 将 0 1mol L 1的 HA 溶 液和 0 1mol L 1的 NaA 溶液等体积混合后 则混合溶液 A 呈中性 B 呈碱性 C 呈酸性 D 不能确定溶液的酸碱性 解析 解析 溶液中存在 HAH A Ka 1 10 8 A H2OOH HA Kh c HA c OH c A c HA Kw c H c A Kw Ka 1 10 14 1 10 8 1 10 6 因 Kh Ka 即水解大于电离 故 c OH c H 溶液显碱性 答案选 B 十 利用图像确定平衡常数十 利用图像确定平衡常数 例 11 2013 年高考浙江化学试题 25 时 用浓度为 0 1000 mol L 的 NaOH 溶 液滴定 20 00 mL 浓度均为 0 1000 mol L 的三种酸 HX HY HZ 滴定曲线如图所示 下列说法正确的是 A 在相同温度下 同浓度的三种酸溶液的导电能力顺序 HZ HY HX B 根据滴定曲线 可得 Ka HY 10 5 C 将上述 HX HY 溶液等体积混合后 用 NaOH 溶液滴定至 HX 恰好完全反应时 c X c Y c OH c H D HY 与 HZ 混合 达到平衡时 解析 解析 弱酸 HY 的电离平衡式 HY aq H aq Y aq 知 当 0 1000 mol L 的 NaOH 溶液滴加到 10 00 mL 时 c HY c Y pH 5 c H 10 5mol L Ka HY c H c Y c HY 10 5 答案选 十一 利用平衡常数判断化学反应的正误十一 利用平衡常数判断化学反应的正误 例 12 2013 年高考上海化学试卷 部分弱酸的电离平衡常数如下表 弱酸HCOOHHCNH2CO3 电离平衡常数 25 Ki 1 77 10 4Ki 4 9 10 10Ki1 4 3 10 7 Ki2 5 6 10 11 下列选项错误的是 A 2CN H2O CO2 2HCN CO32 B 2HCOOH CO32 2HCOO H2O CO2 C 中和等体积 等 pH 的 HCOOH 和 HCN 消耗 NaOH 的量前者小于后者 D 等体积 等浓度的 HCOONa 和 NaCN 溶液中所含离子总数前者小于后者 解析 解析 由表中数据可知 酸性 HCOOH H2CO3 HCN HCO3 根据强制弱的规律 A 项中的产物错误 因为 HCN CO32 HCO3 CN 因 HCOOH 的酸性比 HCN 的酸性强 所以 HCOONa 的水解程度比 NaCN 要小 NaCN 溶液中 c H 1小于 HCOONa 溶液中 c H 2 根据电荷守恒 NaCN 溶液中 c Na c H 1 c CN c OH NaCN 溶液中离子总物质的量为 n1 2 c Na c H 1 v HCOONa 溶液中 c Na c H 2 c HCOO c OH HCOONa 溶液中离子总物质的量为 n2 2 c Na c H 2 v 显然 n1 n2 D 项错误 答案选 AD 十二 利用化学反应判断平衡常数十二 利用化学反应判断平衡常数 例 13 1 三种弱酸 HA H