高考中亮点：三大平衡常数(wendang)

1、新课程新课程高考中的新亮点高考中的新亮点“三大平衡常数三大平衡常数”2009年年5月月温馨提示：温馨提示：n化学平衡常数化学平衡常数电离平衡常数电离平衡常数、沉淀溶解平沉淀溶解平衡常数衡常数位于选修四化学反应原理部分，属于新课标的新增内容。从近两年的高考中发现，化学平衡常数已成为了高考命题的热点；电离平衡常数和沉淀溶解平衡常数也渐有“升温”的表现，因此，可以预测这“三大平衡常数”在今后的高考中，将继续成为今后高考的重点及热点。下面将分类追踪透析n例例1、将固体、将固体NH4I置于密闭容器中，在一定温度下发置于密闭容器中，在一定温度下发生下列反应：生下列反应：n nc(H2)=0.5molL c

2、(HI)=4molL1，则此温度下反应，则此温度下反应的平衡常数为的平衡常数为 ( )n A9 B16 C20 D25n解析：由平衡时氢气的浓度可求得反应解析：由平衡时氢气的浓度可求得反应分解消耗分解消耗HI的浓度，的浓度，c(HI)= 0.5molL-12=1mol/L，故，故式生成式生成c(HI)= c(HI)平衡平衡+ c(HI)分解分解= 4molL-1+1mol/L =5molL-1，c(NH3)平衡平衡= c(HI)= 5molL-1，根据化，根据化学平衡常数公式学平衡常数公式K= c(NH3)平衡平衡c(HI)平平=5mol/L4molL-1，故答案选，故答案选C。一、化学平衡常

3、数一、化学平衡常数n对于一般的可逆反应：对于一般的可逆反应：mA(g)+ nB(g)=pC(g)+qD(gmA(g)+ nB(g)=pC(g)+qD(g) )，其中其中m m、n n、p p、q q分别表示化学方程式中个反应物和生分别表示化学方程式中个反应物和生成物的化学计量数。当在一定温度下达到化学平衡时，成物的化学计量数。当在一定温度下达到化学平衡时，这个反应的平衡常数公式可以表示为：这个反应的平衡常数公式可以表示为： n, ,各物质的浓度一定各物质的浓度一定n是是平衡时的浓度平衡时的浓度, ,而而 不是其他时刻的不是其他时刻的.方法规律方法规律：固体和纯液体的浓度固体和纯液体的浓度可视为

4、可视为“1”1”n化学平衡常数是指某一具体化学反应（题设化学化学平衡常数是指某一具体化学反应（题设化学方程式）的平衡常数，方程式）的平衡常数，当化学反应方程式的计量数增当化学反应方程式的计量数增倍或减倍或减倍时，化学平衡常数也相应的发生变化倍时，化学平衡常数也相应的发生变化利用利用K值可判断某状态是否处于平衡状态。例如，在值可判断某状态是否处于平衡状态。例如，在某温度下，可逆反应某温度下，可逆反应mA(g)+nB(g)=pC(g)+qD(g)，平，平衡常数为衡常数为K。若某时刻时，反应物和生成物的浓度关系。若某时刻时，反应物和生成物的浓度关系如下：如下： ，则有以下结论：，则有以下结论： K，

5、K ，V(正正)V(逆逆)，可逆反应处于化学，可逆反应处于化学平衡平衡状态；状态； K，K ，V(正正)V(逆逆)，可逆反应，可逆反应向正反应向正反应方向进行；方向进行； K，K ，V(正正)V(逆逆)，可逆反应，可逆反应向逆反应向逆反应方向进行。方向进行。（5）同一可逆反应的正、逆反应平衡常数互为）同一可逆反应的正、逆反应平衡常数互为 倒数倒数例例2二氧化硫和氮的氧化物是常用的化二氧化硫和氮的氧化物是常用的化工原料，但也是大气的主要污染物。综工原料，但也是大气的主要污染物。综合治理其污染是环境化学当前的重要研合治理其污染是环境化学当前的重要研究内容之一。硫酸生产中，究内容之一。硫酸生产中，S

6、O2催化氧催化氧化生成化生成SO3：2SO2(g)+O2(g)=2SO3(g)。某温度下，某温度下，SO2的平衡转化率的平衡转化率()与体系与体系总压强总压强(p)的关系如图所示。根据图示回的关系如图所示。根据图示回答下列问题：平衡状态由答下列问题：平衡状态由A变到变到B时，平时，平衡常数衡常数K(A)_K(B)(填填“”、“”或或“=”)。解析：解析：平衡状态由A变到B时，增大了压强（由0.10 MPa0.50 MPa），故SO2的平衡转化率(a )变大；由于平衡常数K不受压强、浓度的影响，只受温度的影响，而体系的的温度不变，所以平衡常数K值不变。方法规律：方法规律：化学平衡常数是描述可逆反

7、应进行程度的重要参数，只与温度有关，与反应物、生成物的浓度无关，当然也不会随压强的变化而变化，即与压强无关。1.高炉炼铁中发生的基本反应如下：高炉炼铁中发生的基本反应如下：FeO(s)+CO(g)= Fe(s)+CO2(g)（正反应为吸热反应），已知（正反应为吸热反应），已知1100时，时，该反应的化学平衡常数为该反应的化学平衡常数为0.263。若在。若在1100时，测得高时，测得高炉中炉中c(CO2)=0.025mol/L，c(CO)=0.1mol/L，在这种情，在这种情况下该反应是否处于平衡状态况下该反应是否处于平衡状态_(填填“是是”或或“否否”)，此时化学反应速率是，此时化学反应速率是

8、V正正_V逆逆(填填“大大于于”、“小于小于”或或“等于等于”)，其原因，其原因是是 。针对性训练：针对性训练：答：由于此时答：由于此时K/=c(CO2)/c(CO)= (0.025 molL-1) / (0.1 molL-1)=0.25K =0.263，所以，所以反应不处于平衡状态，又因为反应不处于平衡状态，又因为0.250.263，则，则v正正 v逆，化学平衡向正反应方向移动。逆，化学平衡向正反应方向移动。2现代炼锌的方法可分为火法和湿法两大类。现代炼锌的方法可分为火法和湿法两大类。火法炼锌是将闪锌矿（主要含火法炼锌是将闪锌矿（主要含ZnS）通过浮选、焙烧）通过浮选、焙烧使它转化为氧化锌，

9、再把氧化锌和焦炭混合，在鼓风使它转化为氧化锌，再把氧化锌和焦炭混合，在鼓风炉中加热至炉中加热至1373-1573K，使锌蒸馏出来。主要反应为：，使锌蒸馏出来。主要反应为：焙烧炉中：焙烧炉中：2ZnS+3O22ZnO+2SO2 鼓风炉中：鼓风炉中：2C+O22CO 鼓风炉中：鼓风炉中：ZnOZnO（s s）+CO+CO（g g）= Zn(g)+CO= Zn(g)+CO2 2（g g） 请写出反应请写出反应的平衡常数表达式的平衡常数表达式 ，若在，若在其它条件不变时，在鼓风炉中增大其它条件不变时，在鼓风炉中增大CO的浓度，平衡将的浓度，平衡将向向 移动，此时平衡常数移动，此时平衡常数 （填（填“增

10、大增大”、“减小减小”或或“不变不变”）。）。答：答：根据化学方程式和平衡常数的表达式进行书写：根据化学方程式和平衡常数的表达式进行书写：K=c(Zn).c(CO2)/c(CO) ，增大反应物，增大反应物CO的浓度，虽然化学平衡向的浓度，虽然化学平衡向正反应移动，但平衡常数不变。正反应移动，但平衡常数不变。 c(CO) : c(H2O) = 1:1 时时 CO + H2O CO2 + H2 起始起始c 1 1 0 0转化转化c -x -x +x +x平衡平衡c 1-x 1-x x x 解得解得 x = 0.5 (CO)= 50% (H2O)= 50% c(CO) : c(H2O) = 1:4

11、时时 CO + H2O CO2 + H2 起始起始c 1 4 0 0转化转化c -x -x +x +x平衡平衡c 1-x 4-x x x解得解得 x = 0.8 (CO)= 80% (H2O)= 20%3: 已知已知COCO( (g g) ) + H + H2 2O O( (g g) ) CO CO2 2 ( (g g) ) +H +H2 2 ( (g g) ) 800 K = 1.0 求恒温恒容体系中，用求恒温恒容体系中，用c(CO):c(H2O)=1:1或或1:4开始，达开始，达到平衡时到平衡时CO和和H2O(g)的转化率。的转化率。(1-x)(1-x )x2K = =1 (1-x)(4-

12、x )x2K = =1 增大一种反应物的浓度，能提高另一种反增大一种反应物的浓度，能提高另一种反应物的转化率，而本身的转化率减小应物的转化率，而本身的转化率减小结论：结论： 二、电离平衡常数二、电离平衡常数n例例3（2008山东卷）碳氢化合物完全燃烧生成山东卷）碳氢化合物完全燃烧生成CO2和和H2O。常温常压下，空气中的。常温常压下，空气中的CO2溶于水，达到平衡溶于水，达到平衡时，溶液的时，溶液的pH=5.60，c(H2CO3)=1.510-5 molL-1。若忽略水的电离及若忽略水的电离及H2CO3的第二级电离，则的第二级电离，则nH2CO3 HCO3-H+ 的平衡常数的平衡常数 K1=

13、。 （已知：（已知：10-5.60=2.510-6）解析：根据电离平衡常数公式可知：解析：根据电离平衡常数公式可知： K1=c(H+)c(HCO3-)/c(H2CO3)=10-5.6010-5.60/l.510-5=4.210-7mol. L-1。n例例4 下列有关电离平衡常数下列有关电离平衡常数(K)的说法正确的是（的说法正确的是（ ）nA.相同条件下，电离平衡常数越小，表示弱电解质的相同条件下，电离平衡常数越小，表示弱电解质的电离能力越弱电离能力越弱nB.电离平衡常数与温度无关电离平衡常数与温度无关nC.在在CH3COOH的稀溶液中存在如下电离平衡：的稀溶液中存在如下电离平衡： n CHC

14、H3 3COOH=CHCOOH=CH3 3COOCOO- -+H+H+ +，当再加入量冰醋酸时，当再加入量冰醋酸时，K值增大值增大nD.多元弱酸各步电离平衡常数相互关系为多元弱酸各步电离平衡常数相互关系为K K1 1K K2 2K K3 3解析：解析：K表征的是弱电解质的电离能力，它越大，表示弱电解质越表征的是弱电解质的电离能力，它越大，表示弱电解质越易电离，反之，就越难，故易电离，反之，就越难，故A正确；电离平衡常数与化学平衡一样，正确；电离平衡常数与化学平衡一样，只随温度的变化而变化，故只随温度的变化而变化，故B、C错误；多元弱酸各步电离平衡常错误；多元弱酸各步电离平衡常数的相互关系应为数

15、的相互关系应为K1K2K3n在一定温度下，弱电解质达到电离平衡时，各种离子浓在一定温度下，弱电解质达到电离平衡时，各种离子浓度之积与溶液中未电离的分子浓度之比是一个常数，该常度之积与溶液中未电离的分子浓度之比是一个常数，该常数就叫电离平衡常数。如数就叫电离平衡常数。如CHCH3 3COOH=CHCOOH=CH3 3COOCOO- -+H+H+ +，K=c(CHK=c(CH3 3COOCOO- -)c(H)c(H+ +)/c(CH)/c(CH3 3COOH).COOH).电离平衡常数是描述弱电解质的电离平衡的主要参电离平衡常数是描述弱电解质的电离平衡的主要参数，也是弱酸、弱碱是否达到平衡状态的标

16、尺。它只数，也是弱酸、弱碱是否达到平衡状态的标尺。它只受温度的影响，因电离过程是吸热过程，故它随温度受温度的影响，因电离过程是吸热过程，故它随温度的升高而增大。的升高而增大。n对于多元弱酸来说，由于上一级电离产生的对于多元弱酸来说，由于上一级电离产生的H+对下对下一级电离起到抑制作用，一般是一级电离起到抑制作用，一般是K1K2K3，即第二步电，即第二步电离通常比第一步电离难得多，第三步电离又比第二步电离通常比第一步电离难得多，第三步电离又比第二步电离难得多，因此在计算多元素弱酸溶液的离难得多，因此在计算多元素弱酸溶液的c(H+)或比较或比较弱酸酸性相对强弱时，通常只考虑第一步电离。弱酸酸性相对

17、强弱时，通常只考虑第一步电离。三、沉淀溶解平衡常数三、沉淀溶解平衡常数例例5 (2008年山东卷年山东卷)某温度时，某温度时，BaSO4在水在水中的沉淀溶解平衡曲线如图所示。下列说中的沉淀溶解平衡曲线如图所示。下列说法正确的是（法正确的是（ ） 提示：提示：BaSO4(s)= Ba2+(aq)SO42-(aq) 平平衡常数衡常数Kspc(Ba2+)c(SO42-)，称为溶度，称为溶度积常数。积常数。A加入加入Na2SO4可以使溶液由可以使溶液由a点变到点变到b点点B通过蒸发可以使溶液由通过蒸发可以使溶液由d点变到点变到c点点Cd点无点无BaSO4沉淀生成沉淀生成Da点对应的点对应的Ksp大于大

18、于c点对应的点对应的Kspn解析：当加入解析：当加入Na2SO4溶液时，溶液时，c(SO42-)增大，沉淀溶解平衡向增大，沉淀溶解平衡向沉淀析出方向进行，则沉淀析出方向进行，则c(Ba2+)会减小，故会减小，故A错；蒸发溶液时，错；蒸发溶液时，可使溶液的可使溶液的c(SO42-)和和c(Ba2+)同时增大，而同时增大，而dc显示显示c(SO42-)未未变，故变，故B错；错；d状态点，因其在沉淀溶解平衡点状态点，因其在沉淀溶解平衡点c点的下方，说点的下方，说明未达到沉淀溶解平衡状态，故无明未达到沉淀溶解平衡状态，故无BaSO4沉淀生成，沉淀生成，C正确；正确；D项，因项，因a、c两点对应的都是在

19、相同的温度下的两点对应的都是在相同的温度下的Ksp，故二者的，故二者的Ksp相同，相同，D错。本题答案选错。本题答案选C。n例例6 (2008年广东卷年广东卷)已知已知Ag2SO4的的Ksp 为为2.010-5，将适量，将适量Ag2SO4固体溶于固体溶于100 mL水中至刚好饱和，该过程中水中至刚好饱和，该过程中Ag+和和SO42-浓度随时间变化关系如右图（饱和浓度随时间变化关系如右图（饱和Ag2SO4溶液中溶液中c(Ag+)0.034molL-1）。若）。若t1时刻在上述体系中加入时刻在上述体系中加入100mL0.020molL-1Na2SO4 溶液，下列示意图中，能正确表溶液，下列示意图中

20、，能正确表示示t1时刻后时刻后Ag+和和SO42-浓度随时间变化关系的是浓度随时间变化关系的是( )n解析：因解析：因Ag2SO4溶液中存在沉淀溶解平衡溶液中存在沉淀溶解平衡Ag2SO4 = 2Ag+ + SO42- ，在在Ag2SO4饱和溶液中，因为饱和溶液中，因为c(Ag+)=0.034mol/L，所以，所以c（SO42-）=c(Ag+)/2=0.017mol/L；当加入；当加入100ml 0.020mol/LNa2SO4溶液后，溶溶液后，溶液中液中c（SO42-）=0.1L0.017mol/L+0.1L0.02mol/L=0.0185mol/L，c（Ag+）=0.034mol/L0.1L

21、/0.2L=0.017mol/L，此时，此时Qc=c(Ag+)c(SO42-)Ksp，溶液处于未饱和状态。故答案选，溶液处于未饱和状态。故答案选B。公式：对于沉淀溶解平衡：公式：对于沉淀溶解平衡：MmNn(s)= mMn+(aq)+nNm-(aq)。固体纯物质不列入平衡常数。上述反应的平衡常数为：固体纯物质不列入平衡常数。上述反应的平衡常数为：Ksp=c(Mn+)mc(Nm-)n，符号为，符号为Kspn影响因素：在一定的温度下，它是一个常数，称为溶影响因素：在一定的温度下，它是一个常数，称为溶度积常数，简称溶度积，它只受温度影响，不受溶液中物度积常数，简称溶度积，它只受温度影响，不受溶液中物质浓度的影响。质浓度的影响。溶度积的应用：通过比较溶度积和溶液中有关离子浓度幂的溶度积的应用：通过比较溶度积和溶液中有关离子浓度幂的乘积（离子积乘积（离子积QC）的相对大小，可以判断难溶电解质在给定条）的相对大小，可以判断难溶电解质在给定条件下沉淀能否生成或溶解。件下沉淀能否生成或溶解。QC Ksp 溶液过饱和，有沉淀析出，直至溶液饱和达到新的平溶液过饱和，