专项突破六四大平衡常数及其应用

专项突破六四大平衡常数及其应用第1页，共37页。类型一化学平衡常数类型二电离常数(Ka、Kb)和水解常数(Kh)总纲目录类型三水的离子积常数类型四难溶电解质的溶度积常数(Ksp)第2页，共37页。类型一化学平衡常数题型特点常考点:(1)化学平衡常数表达式;(2)化学平衡常数的计算;(3)由化学平衡常数计算初始浓度或平衡浓度;(4)计算反应物的平衡转化率或生成物的产率;(5)用化学平衡常数K判断平衡移动的方向、反应的热效应等。第3页，共37页。解题必备(1)化学平衡常数的含义:对于反应mA(g)+nB(g)

pC(g)+qD(g),K=

。(2)影响K的外界因素:温度。若升温K增大(或减小),则正反应吸热(或放

热)。(3)方程式书写形式对化学平衡常数的影响:①同一反应,正反应与逆反

应的化学平衡常数的乘积等于1,即K(正)·K(逆)=1。②对于同一反应,若

方程式中的化学计量数均扩大n倍或缩小为

,则新平衡常数K'与原平衡常数K之间的关系:K'=Kn或K'=

。③若几个不同的可逆反应,其方程式存在如下关系:Ⅲ式=Ⅰ式+Ⅱ式,则KⅢ=KⅠ·KⅡ。第4页，共37页。(4)化学平衡常数的应用①判断任意时刻v(正)与v(逆)的大小关系:将某一时刻生成物浓度幂之

积与反应物浓度幂之积的比值(Qc)与K比较。K与Qc关系Qc=KQc>KQc<K速率关系v(正)=v(逆)v(正)<v(逆)v(正)>v(逆)②判断可逆反应的ΔH的正负:a.若升高温度,K值减小,则正反应为

放热反应(ΔH<0)。b.若升高温度,K值增大,则正反应为吸热反应(ΔH>

0),此种条件下若对应反应具有自发性,则该反应一定是熵增的反应。第5页，共37页。典例分析典例1一定量的CO2与足量的碳在体积可变的恒压密闭容器中反应:C(s)+CO2(g)

2CO(g),平衡时,体系中气体体积分数与温度的关系如下图所示:

第6页，共37页。已知:气体分压(p分)=气体总压(p总)×体积分数。下列说法正确的是

()A.550℃时,若充入惰性气体,v正、v逆均减小,平衡不移动B.650℃时,反应达平衡后CO2的转化率为25.0%C.T℃时,若充入等体积的CO2和CO,平衡向逆反应方向移动D.925℃时,用平衡分压代替平衡浓度表示的化学平衡常数Kp=24.0p总答案

BB第7页，共37页。解析A项,反应容器为恒压密闭容器,充入惰性气体,相当于减小压强,v正、v逆均减小,平衡应向右移动,错误;B项,设起始时CO2的物质的量为1mol,达到平衡时转化了xmol,利用三段式:C(s)+CO2(g)

2CO(g)n始/mol10n转化/mol

x2xn平/mol1-x2x则有

×100%=40.0%,解得x=0.25,CO2的转化率为

×100%=25.0%,正确;C项,因为是恒压体系,T℃时,CO2、CO的体积分数均为50%,故充入等体积的CO2和CO,平衡不移动,错误;D项,Kp=

==23.04p总,错误。第8页，共37页。1.随着科学技术的发展和环保要求的不断提高,CO2的捕集利用技术成

为研究的重点。(1)目前国际空间站处理CO2的一个重要方法是将CO2还原,所涉及反应

的化学方程式为:CO2(g)+4H2(g)

CH4(g)+2H2O(g)。已知H2的体积分数随温度的升高而增加。若温度从300℃升至400℃,重新达到平衡,判断下列表格中各物理量的

变化。(选填“增大”“减小”或“不变”)v正v逆平衡常数KCO2转化率α

第9页，共37页。(2)相同温度时,上述反应在不同起始浓度下分别达到平衡,各物质的平

衡浓度如下表:a、b、c、d与m、n、x、y之间的关系式为

。

[CO2]/mol·L-1[H2]/mol·L-1[CH4]/mol·L-1[H2O]/mol·L-1平衡Ⅰabcd平衡Ⅱmnxy第10页，共37页。答案(1)增大增大减小减小(2)

=

解析(1)H2的体积分数随温度的升高而增加,这说明升高温度平衡向

逆反应方向移动,即正反应是放热反应。升高温度正、逆反应速率均增

大,平衡常数减小,反应物的转化率减小。(2)相同温度时平衡常数不变,则a、b、c、d与m、n、x、y之间的关系

式为

=

。第11页，共37页。2.在一定温度下,向2L密闭容器中充入3molCO2和2molH2,发生反应:

CO2(g)+H2(g)

CO(g)+H2O(g)。(1)已知温度为T℃时,该反应的平衡常数K1=0.25,则该温度下反应

CO(g)+

H2O(g)

CO2(g)+

H2(g)的平衡常数K2=

。(2)已知温度为(T+100)℃时,该反应的平衡常数K3=1.0,则该反应为

反应(填“吸热”或“放热”)。(3)在温度为(T+100)℃时,某时刻CO2的物质的量为2.0mol,则该时刻v

(正)

(填“>”“<”或“=”)v(逆)。第12页，共37页。解析

(1)

CO2(g)+

H2(g)

CO(g)+

H2O(g)的平衡常数为

=0.5,由正、逆反应的平衡常数关系知K2=2。(2)升高温度,平衡常数增大,说明平衡向正反应方向移动,即正反应是吸

热反应。(3)CO2的物质的量为2.0mol时,其物质的量浓度为1.0mol·L-1,由化学方

程式易求出此刻H2的物质的量浓度为0.5mol·L-1,CO的物质的量浓度为

0.5mol·L-1,H2O(g)的物质的量浓度为0.5mol·L-1,则Qc=

=0.5<1.0,该反应向正反应方向进行,此时v(正)>v(逆)。答案(1)2(2)吸热(3)>第13页，共37页。类型二电离常数(Ka、Kb)和水解常数(Kh)题型特点常考点:(1)直接计算电离平衡常数、水解平衡常数;(2)由电离平衡常数、水解平衡常数推断弱酸、弱碱的相对强弱或浓

度;(3)由Ka、Kb或Kh计算pH;(4)Ka、Kb、Kh、KW之间的定量关系。第14页，共37页。解题必备(1)电离常数①含义:如对于HA

H++A-,Ka=

。②意义:相同温度下,K值越小表明电离程度越小,对应酸的酸性或碱的

碱性越弱。③影响因素:同一电解质,K值只与温度有关,一般情况下,温度越高,K值

越大;此外对于多元弱酸来说其Ka1≫Ka2≫Ka3。(2)水解平衡常数①含义:A-+H2O

HA+OH-,达到平衡时有Kh=

=

。同理,强酸弱碱盐的水解平衡常数与弱碱的电离平衡常数Kb的关系为Kh=第15页，共37页。②影响因素:Kh值的大小是由发生水解的离子的性质与温度共同决定

的;温度一定时,离子水解能力越强,Kh值越大;温度升高时,Kh值增大;对

于多元弱酸阴离子来说,Kh1≫Kh2≫Kh3。第16页，共37页。典例分析典例2

常温下,H2SO3的电离平衡常数Ka1=1.0×10-2、Ka2=1.0×10-7。(1)该温度下NaHSO3的水解平衡常数Kh=

,NaHSO3溶液的pH

(填“>”“<”或“=”)7;若向NaHSO3溶液中加入少量I2,则溶

液中

将

(填“增大”“减小”或“不变”)。(2)0.1mol/LNa2SO3溶液的pH=

,从平衡移动的角度解释S

的Kh1>Kh2:

。答案(1)1.0×10-12<增大(2)10一级水解产生的OH-对二级水解有抑制作用第17页，共37页。解析(1)Ka1=

,由HS

+H2O

H2SO3+OH-,可知Kh=

=

=

=1.0×10-12<Ka2,这说明常温下HS

的电离能力强于其水解能力,故溶液显酸性,pH<7;当加入少量I2时,+4价的硫元素被氧化,溶液中有硫酸(强酸)生成,导致溶液的酸性增

强,c(H+)增大,c(OH-)减小,但因温度不变,故Kh不变,则

增大。(2)Kh1=

=1.0×10-7,Na2SO3溶液中的c(OH-)主要是由S

的一级水解产生的,设溶液中c(OH-)=xmol/L,则c(HS

)≈xmol/L、c(S

)=0.1mol/L-xmol/L≈0.1mol/L,利用水解平衡常数易求出x=1.0×10-4,pH=10。一级

水解产生的OH-对二级水解有抑制作用,导致二级水解程度减小。第18页，共37页。对点训练3.25℃时,用0.1mol·L-1CH3COOH溶液滴定20mL0.1mol·L-1NaOH溶液,

当滴加VmLCH3COOH溶液时,混合溶液的pH=7。已知CH3COOH的电

离平衡常数为Ka,忽略混合时溶液体积的变化。下列关系式正确的是

()A.Ka=

B.V=

C.Ka=

D.Ka=

A第19页，共37页。答案

A当pH=7时,溶液中c(CH3COO-)=c(Na+)=

mol·L-1,由物料守恒知c(CH3COOH)=

mol·L-1-

mol·L-1=

mol·L-1,再根据Ka=

,代入相关数据可得Ka=

。第20页，共37页。4.已知草酸为二元弱酸:H2C2O4

HC2

+H+

Ka1,HC2

C2

+H+

Ka2。常温下,向某浓度的草酸溶液中逐滴加入一定物质的量浓度的

KOH溶液,所得溶液中H2C2O4、HC2

、C2

三种微粒的物质的量分数(δ)与溶液pH的关系如图所示,下列说法不正确的是

()

第21页，共37页。A.pH=1.2的溶液中:c(K+)+c(H+)=c(OH-)+c(H2C2O4)B.pH=2.7的溶液中:

=1000C.常温下,将相同物质的量的KHC2O4和K2C2O4固体完全溶于水所得混

合液的pH为4.2

一直增大第22页，共37页。答案

C

pH=1.2时,H2C2O4、HC2

的物质的量分数相等,均为0.5,且c(K+)+c(H+)=c(OH-)+c(HC2

),则c(K+)+c(H+)=c(OH-)+c(H2C2O4),A正确;由图像可知pH=1.2时,c(HC2

)=c(H2C2O4),则Kal=c(H+)=10-1.2,pH=4.2时,HC2

和C2

的物质的量分数相等,均为0.5,Ka2=c(H+)=10-4.2,

=

=1000,故B正确;将相同物质的量的KHC2O4和K2C2O4固体完全溶于水,可配成不同浓度的溶液,pH不一定为4.2,故C错

离子浓度减小,则对水的电离的抑制程度减小,水的电离度一直增大,故

D正确。第23页，共37页。5.已知常温下CN-的水解常数Kh=1.61×10-5。(1)常温下,含等物质的量浓度的HCN与NaCN的混合溶液显

(填“酸”“碱”或“中”)性,c(CN-)

(填“>”“<”或“=”)

c(HCN)。该溶液中各离子浓度由大到小的顺序为

。(2)常温下,若将cmol/L盐酸与0.62mol/LKCN溶液等体积混合后恰好

得到中性溶液,则c=

(小数点后保留4位数字)。第24页，共37页。答案(1)碱<

c(Na+)>c(CN-)>c(OH-)>c(H+)(2)0.6162解析(1)Kh=1.61×10-5,由此可求出Ka(HCN)≈6.2×10-10,故常温下CN-的

水解能力强于HCN的电离能力,由于NaCN与HCN的物质的量相等,故水

解产生的c(OH-)大于电离生成的c(H+),混合溶液显碱性,且c(CN-)<c

(HCN)。(2)当溶液显中性时,由电荷守恒知溶液中c(K+)=c(CN-)+c(Cl-),由物料守

恒得c(HCN)=c(K+)-c(CN-)=c(Cl-)=0.5cmol/L,由CN-+H2O

HCN+OH-得Kh=

=

=1.61×10-5,解得c≈0.6162。第25页，共37页。类型三水的离子积常数题型特点常考点:(1)计算温度高于室温时的KW;(2)利用KW的大小比较温度的高低;(3)利用KW=c(H+)·c(OH-)进行c(H+)与c(OH-)的相互换算;(4)溶液pH、水电离的c(H+)或c(OH-)的计算。第26页，共37页。解题必备(1)含义:KW=c(H+)·c(OH-);(2)影响因素:温度。升高温度,KW增大;(3)KW适用范围:纯水和电解质溶液。其中c(H+)、c(OH-)是溶液中的H+、OH-浓度,水电离出的c(OH-)=c(H+)。第27页，共37页。典例分析典例3水的电离平衡曲线如下图所示,下列说法错误的是

()

A.图中温度T1>T2B.图中五点KW间的关系:B>C>A=D=EC.曲线a、b上的点均代表纯水的电离情况D.若处在B点时,将pH=2的硫酸溶液与pH=12的KOH溶液等体积混合后,溶液显碱性C第28页，共37页。答案

C解析纯水电离产生的c(H+)=c(OH-),而曲线a、b上只有B、A两点上c(H+)=c(OH-),故C项错误。第29页，共37页。6.在一定条件下,相同pH的硫酸和硫酸铁溶液中水电离出来的c(H+)分

别是1.0×10-amol·L-1和1.0×10-bmol·L-1,在此温度下,则下列说法正确的是()A.a<bB.a=b×10-(7+a)×10-(b+a)

答案

D加酸抑制水的电离,加易水解的盐促进水的电离,

则a>b,A、B错误;由题意可知,两种溶液的pH=b,即硫酸溶液中c(H+)是1.

0×10-bmol·L-1,而水电离产生的c(H+)等于水电离产生的c(OH-),所以硫酸

溶液中c(OH-)是1.0×10-amol·L-1,KW=1.0×10-(b+a),D选项正确。D第30页，共37页。类型四难溶电解质的溶度积常数(Ksp)题型特点常考点:(1)溶解度与Ksp的相互转化与比较;(2)沉淀先后的顺序判断;(3)沉淀转化的计算;(4)金属阳离子沉淀完全的pH及沉淀分离的相关计算;(5)与Ka、Kb、Kh相结合的计算;(6)溶度积曲线的分析及计算。第31页，共37页。解题必备(1)溶度积常数Ksp的表达式:对于组成为AmBn的电解质,饱和溶液中

存在平衡AmBn(s)

mAn+(aq)+nBm-(aq),Ksp=cm(An+)·cn(Bm-)。(2)影响Ksp大小的因素:对于确定的物质来说,Ksp只与温度有关;一般情况

下,升高温度,Ksp增大。(3)溶度积规则:当Qc>Ksp时,溶液过饱和,有沉淀析出,直至溶液饱和,达到

新的平衡;当Qc=Ksp时,溶液饱和,沉淀与溶解处于平衡状态;当Qc<Ksp时,

溶液未饱和,无沉淀析出,若加入过量难溶电解质,难溶电解质溶解直至

溶液饱和。第32页，共37页。

典例4

不同温度(T1和T2)时,硫酸钡在水中的沉淀溶解平衡曲线如图所

示,已知硫酸钡在水中溶解时需要吸收热量。下列说法正确的是

(

)A.T1>T2B.加入BaCl2固体,可使a点变到c