微型专题突破系列八

1、微型专题突破系列(八)五大平衡常数的比较及应用【考情播报】化学平衡常数、弱电解质的电离平衡常数、水的离子积常数、盐类的水解常数以及溶度积常数这五大常数，均只与温度有关。掌握了五大平衡常数，就握住了一把解决化学反应原理的金钥匙。常见的命题角度有：(1)平衡常数的计算；(2)利用电离常数确定离子浓度比值的变化；(3)利用电离常数判断化学反应的正误。【答题必备】1.化学平衡常数。在一定温度下，可逆反应达到平衡状态时，生成物浓度幂之积与反应物浓度幂之积的比是一个常数，称化学平衡常数，用K表示。2.弱电解质的电离常数：(1)表达式：对于一元弱酸HA：HA H+A-，电离常数Ka=(2)特点。电离常数只与

2、电解质的性质和温度有关，升温，Ka增大。相同条件下，Ka越大，表示该弱电解质越易电离，所对应的酸性相对越强。多元弱酸的各级电离常数的大小关系是Ka1Ka2Ka3，故多元弱酸的酸性取决于其第一步电离常数。3.水的离子积常数。在一定温度下，纯水或水溶液中的H+OH-是个常数，通常用KW表示，称为水的离子积常数，简称离子积。其表达式为KW=H+OH-，25时该常数为110-14。特点：KW只受温度的影响，温度升高，KW增大。在任何情况下，无论是把酸还是把碱加到水中，水电离出的H+=OH-。4.水解平衡常数。如醋酸钠溶液：CH3COO-(aq)+H2O(l) CH3COOH(aq)+OH-(aq)Kh

3、=特点：Kh只与盐的性质和温度有关，升温，Kh增大。相同条件下，Kh越大，表示该盐越易水解，所对应的酸或碱相对越弱。5.溶度积常数。对于沉淀溶解平衡：MmAn(s) mMn+(aq)+nAm-(aq)Ksp=Mn+mAm-n溶度积(Ksp)反映了物质在水中的溶解能力。溶度积常数只与难溶性电解质的性质和温度有关，而与沉淀的量和溶液中离子的浓度无关。【典题示例】角度一 平衡常数的计算(2014四川高考)在10 L恒容密闭容器中充入X(g)和Y(g)，发生反应X(g)+Y(g) M(g)+N(g)，所得实验数据如下表：实验编号温度/起始时物质的量/mol平衡时物质的量/moln(X)n(Y)n(M)

4、7000.400.100.0908000.100.400.0808000.200.30a9000.100.15b下列说法正确的是()A实验中，若5 min时测得n(M)=0.050 mol，则0至5 min时间内，用N表示的平均反应速率v(N)=1.010-2 molL-1min-1B实验中，该反应的平衡常数K=2.0C实验中，达到平衡时，X的转化率为60%D实验中，达到平衡时，b0.060【典题剖析】抽丝剥茧溯本求源关键信息信息分析与迁移信息表中的已知量是物质的量，计算反应速率时要换算成浓度的变化信息代入计算式的是实验平衡浓度信息利用“三段式”计算信息利用等效平衡原理分析【尝试解答】实验中，

5、若5 min时测得n(M)=0.050 mol，浓度是0.005 0 molL-1，则根据反应的化学方程式可知，同时生成N的浓度也是0.005 0 molL-1，因此0至5 min时间内，用N表示的平均反应速率为v(N)=1.010-3molL-1min-1，A错误；实验中，平衡时M和N的浓度都是0.008 0 molL-1，消耗X与Y的浓度均是0.008 0 molL-1，平衡时X和Y的浓度分别为0.002 molL-1和0.032 molL-1，该反应的平衡常数K=1，B错误；根据化学反应方程式可知，如果X的转化率为60%，则 X(g) + Y(g) M(g)+N(g)起始浓度(molL-

6、1)0.020 0.030 0 0转化浓度(molL-1)0.012 0.012 0.012 0.012平衡浓度(molL-1)0.008 0.018 0.012 0.012温度不变，平衡常数不变，则K= =1，即达到平衡状态，因此最终平衡时X的转化率为60%，C正确；700时， X(g) + Y(g) M(g)+N(g)起始浓度(molL-1)0.040 0.010 0 0转化浓度(molL-1)0.009 0.009 0.009 0.009平衡浓度(molL-1)0.031 0.001 0.009 0.009该温度下平衡常数K= =2.61，这说明温度升高，平衡常数减小，即平衡逆向移动，因

7、此正反应为放热反应，若容器中的温度也是800，由于反应前后气体分子数不变，则与相比，是平衡等效的，因此最终平衡时M的物质的量b=0.5a=0.060，当温度升高到900时，平衡向逆反应方向移动，因此bH2CO3HCN信息利用“相对强的酸能制取相对弱的酸”原理分析信息弱酸的强弱程度不同，中和碱的能力也不相同信息根据电荷守恒和水解程度大小进行分析【尝试解答】根据电离平衡常数，HCN的电离程度介于H2CO3的一级电离和二级电离之间，因此A中反应错误，应为CN-+H2O+CO2HCN+ HCOOH的电离程度大于H2CO3的一级电离，因此B正确。等pH的HCOOH和HCN，HCN溶液的浓度大，中和等体积

8、、等pH的HCOOH和HCN，后者消耗NaOH的量大，C正确。在HCOONa和NaCN溶液中分别存在电荷守恒：c(Na+)+c(H+)=c(HCOO-)+c(OH-)，c(Na+)+c(H+)=c(CN-)+c(OH-)。等浓度的HCOONa和NaCN溶液，NaCN水解程度大，溶液中OH浓度大，H+浓度小。根据电荷守恒，两溶液中离子总浓度为2c(Na+)+c(H+)，而Na+浓度相同，H+浓度后者小，因此等体积、等浓度的两溶液中离子总数前者大于后者，D错误。【答案】A、D【类题通法】1.化学平衡常数表达式的书写：在一定温度下，写出某可逆反应达到化学平衡状态时的化学平衡常数表达式。(1)固体或纯

9、液体的浓度是常数。如果有固体或纯液体参加反应或生成时，化学平衡常数表达式中不能出现固体或纯液体；水溶液中进行的反应，如有水参加反应，由于水的浓度是常数，不出现在表达式中；非水溶液中进行的反应，若有水参加反应或生成，则应出现在表达式中。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)化学平衡常数表达式与化学计量数一一对应，方程式中化学计量数不同，表达式就不同；可逆反

10、应中，正反应的化学平衡常数与逆反应的化学平衡常数互为倒数。例如，同一温度下，下列反应的平衡常数分别为K1、K2、K3。I2(g)+H2(g) 2HI(g)；2HI(g) I2(g)+H2(g)；HI(g) I2(g)+ H2(g)。则：K1= 、K2= 、K3= 可得K1K2=1，K2=2.“三段式”计算法。“三段式”是有效解答化学平衡计算题的“万能钥匙”。解题时，要注意清楚条理地列出起始量、转化量、平衡量，按题目要求进行计算，同时还要注意单位的统一。解题步骤如下：(1)写出涉及的可逆反应的化学方程式。(2)找出起始量、转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)根据问

11、题建立相应的关系式进行计算。3.Kw、Ka、Kb、Ksp、Kh之间的关系：(1)一元弱酸一元强碱盐：Kh=Kw/Ka；(2)一元强酸一元弱碱盐：Kh=Kw/Kb；(3)多元弱碱一元强酸盐，如氯化铁：Fe3+(aq)+3H2O(l) Fe(OH)3(s)+3H+(aq)Kh=H+3/Fe3+。将(Kw)3=H+3OH-3与Ksp=Fe3+OH-3两式相除，消去OH-3可得Kh=(Kw)3/Ksp4.利用平衡常数判断反应进行的方向。对于可逆反应mA(g)+nB(g) pC(g)+qD(g)，在一定温度下的任意时刻，生成物浓度幂之积除以反应物浓度幂之积所得的比，即Qc= 称为该反应的浓度商。若同一温

12、度下该可逆反应的平衡常数为K。则：QcK，反应向逆反应方向进行。【类题备选】1.(2014上海高考)只改变一个影响因素，平衡常数K与化学平衡移动的关系叙述错误的是()A.K值不变，平衡可能移动B.K值变化，平衡一定移动C.平衡移动，K值可能不变D.平衡移动，K值一定变化【解析】选D。平衡常数仅与温度有关，改变浓度、压强等平衡可以发生移动，但K值不变，A、C正确、D错误；K值变化说明温度一定变化，平衡一定移动，B正确。2.已知三个数据：7.210-4、4.610-4、4.910-10，分别是三种酸的电离常数，若已知可以发生反应NaCN+HNO2=HCN+NaNO2、NaCN+HF=HCN+NaF

13、、NaNO2+HF=HNO2+NaF。由此可判断下列叙述不正确的是()A.Ka(HF)=7.210-4B.Ka(HNO2)=4.910-10C.同浓度的钠盐溶液的碱性是NaFNaNO2HNO2HCN。由此可判断Ka(HF)Ka(HNO2)Ka(HCN)，其对应的数据依次为Ka(HF)=7.210-4、Ka(HNO2)=4.610-4、Ka(HCN)=4.910-10。同浓度的钠盐溶液的碱性是对应的酸越强，碱性越弱，即NaFNaNO2”“=”或“”)。该温度下反应达到平衡时，CO2的转化率为。【解析】(2)K2= K3=(3)升高温度，平衡常数增大，说明平衡向正反应方向移动，即正反应是一个吸热反应。(4)CO2的物质的量为2 mol时，H2为1 mol，CO为1 mol，H2O(g)为1 mol，其浓度分别为1 molL-1、0.5 molL-1、0.5 molL-1、0.5 molL-1，则Qc= =v(逆