2016届江西横峰中学高考化学一轮课件第8章热点专题(5)4大平衡常数的重要应用(人教版)

第八章水溶液中的离子平衡热点专题(五)四大平衡常数的重要应用四大平衡常数的比较在一定温度下，在难溶电解质的饱和溶液中，各离子浓度幂之积为一常数一定温度下，水或稀的水溶液中c(OH－)与c(H＋)的乘积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在一定温度下，当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个常数，这个常数就是该反应的化学平衡常数概念难溶电解质的溶度积常数(Ksp)水的离子积常数(Kw)电离常数(Ka、Kb)化学平衡常数(K)MmAn的饱和溶液：Ksp＝cm(Mn＋)·cn(Am－)Kw＝c(OH－)·c(H＋)表达式难溶电解质的溶度积常数(Ksp)水的离子积常数(Kw)电离常数(Ka、Kb)化学平衡常数(K)对于一般的可逆反应：mA(g)＋nB(g)pC(g)＋qD(g)，在一定温度下达到平衡时：K＝cpC·cqDcmA·cnB(1)对于一元弱酸HA：HAH＋＋A－，电离常数Ka＝cH＋·cA－cHA(2)对于一元弱碱BOH：BOHB＋＋OH－，电离常数Kb＝cB＋·cOH－cBOH只与难溶电解质的性质和温度有关只与温度有关，升高温度，Kw增大只与温度有关，升高温度，K值增大只与温度有关影响因素难溶电解质的溶度积常数(Ksp)水的离子积常数(Kw)电离常数(Ka、Kb)化学平衡常数(K)考点一化学平衡常数从基础的地方入手，如速率计算、“三阶段式”的运用、阿伏加德罗定律及其推论的应用、计算转化率等，这些都与化学平衡常数密不可分(严格讲电离平衡、水解平衡、沉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)，要在练习中多反思，提高应试能力。对策1.求解平衡常数；2．由平衡常数计算初始(或平衡)浓度；3．计算转化率(或产率)；4．应用平衡常数K判断平衡移动的方向(或放热、吸热等情况)。常考题型[应用体验]1．高炉炼铁过程中发生的主要反应为13Fe2O3(s)＋CO(g)23Fe(s)＋CO2(g)。已知该反应在不同温度下的平衡常数如下：温度/℃100011501300平衡常数4.03.73.5请回答下列问题：(1)该反应的平衡常数表达式K＝________，ΔH____0(填“”“”或“＝”)；cCO2cCO(1)因Fe和Fe2O3都为固体，不能代入平衡常数的表达式，所以K＝cCO2cCO，由表中数据知，升高温度，平衡常数减小，说明平衡向左移动，故ΔH0。(2)在一个容积为10L的密闭容器中，1000℃时加入Fe、Fe2O3、CO、CO2各1.0mol，反应经过10min后达到平衡。求该时间范围内反应的平均反应速率v(CO2)＝___________________，CO的平衡转化率＝_____。0.006mol·L－1·min－160%13Fe2O3(s)＋CO(g)23Fe(s)＋CO2(g)起始(mol·L－1)0.10.1转化(mol·L－1)xx平衡(mol·L－1)0.1－x0.1＋x由题意得K＝0.1＋x0.1－x＝4.0，解得x＝0.06。所以α(CO)＝0.060.1×100%＝60%，v(CO2)＝ΔcCO2Δt＝0.06mol·L－110min＝0.006mol·L－1·min－1。2．已知可逆反应：M(g)＋N(g)P(g)＋Q(g)ΔH＞0，请回答下列问题：(1)在某温度下，反应物的起始浓度分别为：c(M)＝1mol/L，c(N)＝2.4mol/L；达到平衡后，M的转化率为60%，此时N的转化率为______。(2)若反应温度升高，M的转化率______(填“增大”“减小”或“不变”)。(3)若反应温度不变，反应物的起始浓度分别为：c(M)＝4mol/L，c(N)＝amol/L；达到平衡后，c(P)＝2mol/L，a＝____。25%增大6(1)由方程式知反应消耗的N与M物质的量相等，则N的转化率为：1mol/L×60%2.4mol/L×100%＝25%。(2)由于该反应正反应吸热，温度升高，平衡右移，则M的转化率增大。(3)若反应温度不变，则平衡常数不变。K＝0.6×0.61－0.6×2.4－0.6＝12，则2×24－2×a－2＝12，解得a＝6。(4)若反应温度不变，反应物的起始浓度为：c(M)＝c(N)＝bmol/L，达到平衡后，M的转化率为_____。41%(4)根据(3)的结果，解得M的转化率为41%。考点二电离常数试题一般难度不大，是在化学平衡基础上派生出来的。注意平衡体系中同种离子的浓度是同一个浓度，当两个量相加或相减时，若相差100倍以上，要舍弃小的等一些基本的近似处理能力。对策1.直接求电离平衡常数；2．由电离平衡常数求弱酸(或弱碱)的浓度；3．由Ka或Kb求pH。常考题型[应用体验]1．(2014·山东高考)已知某温度下CH3COOH和NH3·H2O的电离常数相等，现向10mL浓度为0.1mol·L－1的CH3COOH溶液中滴加相同浓度的氨水，在滴加过程中()A．水的电离程度始终增大B．c(NH＋4)/c(NH3·H2O)先增大再减小C．c(CH3COOH)与c(CH3COO－)之和始终保持不变D．当加入氨水的体积为10mL时，c(NH＋4)＝c(CH3COO－)由CH3COOH和NH3·H2O的电离常数相等可知当二者恰好完全反应时，溶液呈中性，结合电荷守恒知c(CH3COO－)＋c(OH－)＝c(NH＋4)＋c(H＋)，则c(CH3COO－)＝c(NH＋4)，D项正确；根据原子守恒知n(CH3COO－)与n(CH3COOH)之和不变，但滴加氨水过程中，溶液体积不断增大，故c(CH3COO－)与c(CH3COOH)之和减小，C项错误。开始滴加氨水时，水的电离程度增大，二者恰好完全反应时，水的电离程度最大，再继续滴加氨水时，水的电离程度减小，A项错误；向醋酸中滴加氨水，溶液的酸性减弱，碱性增强，c(OH－)增大，由NH3·H2ONH＋4＋OH－可知K＝cNH＋4·cOH－cNH3·H2O，故cNH＋4cNH3·H2O减小，B项错误；2．高氯酸、硫酸、硝酸和盐酸都是强酸，其酸性在水溶液中差不大。以下是某温度下这四种酸在冰醋酸中的电离常数：酸HClO4H2SO4HClHNO3Ka1.6×10－56.3×10－91.6×10－94.2×10－10从以上表格中判断以下说法中不正确的是()A．在冰醋酸中这四种酸都没有完全电离B．在冰醋酸中高氯酸是这四种酸中最强的酸C．在冰醋酸中硫酸的电离方程式为H2SO4===2H＋＋SO2－4D．水对于这四种酸的强弱没有区分能力，但醋酸可以区分这四种酸的强弱由电离常数的数据可知四种酸在冰醋酸中均未完全电离，酸性最强的是HClO4，最弱的是HNO3，由此可知C项中的电离方程式应用“”号表示。考点三水的离子积常数Kw只与温度有关，升高温度，Kw增大；在稀溶液中，c(H＋)·c(OH－)＝Kw，其中c(H＋)、c(OH－)是溶液中的H＋、OH－浓度；水电离出的H＋数目与OH－数目相等。对策1.计算温度高于室温时的Kw；2．通过Kw的大小比较相应温度的高低；3．溶液中c(H＋)与c(OH－)相互换算；4．酸、碱、能水解的盐溶液中水电离出的c(H＋)或c(OH－)的计算。常考题型[应用体验]1．(2015·哈师大附中模拟)某温度下，水的离子积常数Kw＝10－12。该温度下，将pH＝4的H2SO4溶液与pH＝9的NaOH溶液混合并保持恒温，欲使混合溶液的pH＝7，则稀硫酸与NaOH溶液的体积比为()A．1∶10B．9∶1C．10∶1D．99∶21该温度下，pH＝7时溶液呈碱性，NaOH过量，pOH＝5，1×10－3×VNaOH－1×10－4×VH2SO4VNaOH＋VH2SO4＝10－5，V(H2SO4)∶V(NaOH)＝9∶1。A．两条曲线间任意点均有c(H＋)×c(OH－)＝KwB．M区域内任意点均有c(H＋)＜c(OH－)C．图中T1＜T2D．XZ线上任意点均有pH＝72．(2013·大纲卷)下图表示水中c(H＋)和c(OH－)的关系，下列判断错误的是()根据水的离子积定义可知A项正确；XZ线上任意点都存在c(H＋)＝c(OH－)，所以M区域内任意点均有c(H＋)＜c(OH－)，所以B项正确；因为图像显示T1时水的离子积小于T2时水的离子积，而水的电离程度随温度升高而增大，所以C项正确；XZ线上只有X点的pH＝7，所以D项错误。考点四难溶电解质的溶度积常数应用Ksp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Ksp表达式，若数值大于Ksp，沉淀可生成或转化为相应难溶物质；利用Ksp可计算某些沉淀转化反应的化学平衡常数。对策1．溶解度与Ksp的相关转化与比较；2．沉淀先后的计算与判断；3．沉淀转化相关计算；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．数形结合的相关计算等。常考题型1．(2015·常州模拟)已知25℃时，Ka(HF)＝6.0×10－4，Ksp(MgF2)＝5.0×10－11。现向1L0.2mol/LHF溶液中加入1L0.2mol/LMgCl2溶液。下列说法中正确的是()A．25℃时，0.1mol/LHF溶液中pH＝1B．0.2mol/LMgCl2溶液中离子浓度关系为2c(Mg2＋)＝c(Cl－)＞c(H＋)＝c(OH－)C．2HF(aq)＋Mg2＋(aq)MgF2(s)＋2H＋(aq)，该反应的平衡常数K＝1.2×107D．该反应体系中有MgF2沉淀生成[应用体验]D项，该反应体系中c(Mg2＋)·c2(F－)＞Ksp(MgF2)，有MgF2沉淀生成，正确。A项，HF是弱酸，25℃时，0.1mol/LHF溶液中pH＞1，错误；B项，MgCl2属于强酸弱碱盐，离子浓度关系为c(Cl－)＞2c(Mg2＋)＞c(H＋)＞c(OH－)，错误，C项，2HF(aq)＋Mg2＋(aq)MgF2(s)＋2H＋(aq)，该反应的平衡常数K＝K2a(HF)/Ksp(MgF2)＝7.2×103，错误；2．常温下，Ag2SO4、AgCl、AgI的溶度积常数依次为：Ksp(Ag2SO4)＝7.7×10－5、Ksp(AgCl)＝1.8×10－10、Ksp(AgI)＝8.3×10－17。下列有关说法中，错误的是()A．常温下，Ag2SO4、AgCl、AgI在水中的溶解能力依次减弱B．在AgCl饱和溶液中加入NaI固体，有AgI沉淀生成C．Ag2SO4、AgCl、AgI的溶度积常数之比等于它们饱和溶液的物质的量浓度之比D．在Ag2SO4饱和溶液中加入Na2SO4固体有Ag2SO4沉淀析出由数据可知A选项正确；Ksp(AgI)＜Ksp(AgCl)，说明AgI更难溶，B选项正确；Ksp(Ag2SO4)＝c2(Ag＋)×c(SO2－4)，Ksp(AgCl)＝c(Ag＋)×c(Cl－)，Ksp(AgI)＝c(Ag＋)×c(I－)，显然C选项错误；Ag2SO4饱和溶液中存在沉溶解平衡：Ag2SO4(s)2Ag＋(aq)＋SO2－4(aq)，加入NaSO5固体，SO2－4的浓度增大，平衡逆向移动，有Ag2SO4固体析出，D选项正确。