高中化学知识碎片03《五大平衡常数》

1五大平衡常数专题平衡常数影响因素：所有平衡常数K、Ka、Kb、Kw、Kh、Ksp，都只与温度和本身性一、化学平衡常数可逆反应达到平衡后的体系中，mA(g)＋nB(g)⇌pC(g)＋qD(g)表达式K＝)B()A()D()C(nmqpcccc①T升高，K增大，则正反应吸热；T升高，K减小，正反应放热。②QcK，反应向正方向进行；Qc=K，反应刚好达到平衡；QcK，反应向逆方向进行。③同一个反应，正逆平衡常数乘积为1，K(正)·K(逆)=1④化学计量数均扩大n倍或缩小为1𝑛，则K'=Kn或K'=𝐾1𝑛 ⑤几个不同的可逆反应，Ⅲ式=Ⅰ式+Ⅱ式，则KⅢ=KⅠ·KⅡ。或Ⅲ式=Ⅰ式-Ⅱ式，则KⅢ=𝐾𝐼𝐾𝐼𝐼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。二、电离平衡常数弱酸的电离平衡中，HA⇌H＋＋A－表达式Ka＝)HA()A()H(ccc—弱碱的电离平衡中，BOH⇌B＋＋OH－表达式Kb＝)BOH()OH()B(ccc—①T升高，K增大；电离是吸热的；②K越大，酸的酸性或碱的碱性相对越强；反之，K越小，酸的酸性或碱的碱性相对越弱。③多元酸的Ka1Ka2Ka3。主要考查点:(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。三、水的离子积常数（1）纯水以及电解质水溶液中；H2O⇌H++OH—或H2O+H2O⇌H3O＋+OH—表达式KW＝c(OH－)·c(H＋)（2）拓展应用在液氨、H2O2、乙醇等的自偶电离平衡中。液氨：NH3+NH3⇌NH4++NH2-K的表达式类似。2①T升高，Kw增大；H2O的电离是吸热的；②c指的是溶液中的总c(H＋)和c(OH—)；③由H2O电离出的c(H＋)＝c(OH—)。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。四、水解平衡常数弱酸盐的水解平衡中，A—+H2O⇌HA+OH—表达式Kh＝a)A()HA()OH(KKcccw——弱碱盐的水解平衡中，NH＋4+H2O⇌NH3•H2O+H＋表达式Kh＝b423)NH()OHNH()H(KKcccw酸性越弱，或碱性越弱，对应离子的水解常数就越大。五、溶度积常数难溶物的沉淀溶解平衡中，MmAn（S）⇌mMn++nAm-表达式Ksp＝cm(Mn+)·cn(Am－)①T升高，Ksp增大，Ca(OH)2除外；②QcKsp，未饱和，无沉淀；Qc=Ksp，刚好饱和；QcKsp，过饱和，有沉淀；③组成形式相同的物质，Ksp越小，溶解度越小；④Ksp较大的沉淀，易转化为Ksp小的，但反过来，也可以转化。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。典型例题分析一、化学平衡常数[例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：3(1)该反应的平衡常数表达式K＝________，ΔH________0(填“”“”或“＝”)；(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＝________；(3)欲提高(2)中CO的平衡转化率，可采取的措施是________。A．减少Fe的量B．增加Fe2O3的量C．移出部分CO2D．提高反应温度E．减小容器的容积F．加入合适的催化剂[答案](1)c2c(2)0.006mol·L－1·min－160%(3)C二、电离平衡常数[例2]在25℃下，将amol·L－1的氨水与0.01mol·L－1的盐酸等体积混合，反应平衡时溶液中c(NH＋4)＝c(Cl－)，则溶液显_____性(填“酸”“碱”或“中”)；用含a的代数式表示NH3·H2O的电离常数Kb＝_______。[答案]中10－9a－0.01mol·L－1三、水的离子积常数[例3](2013·大纲全国卷)右图表示水中c(H＋)和c(OH－)的关系，下列判断错误的是()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＝7[答案]D四、水解平衡常数[例4]乙二胺（H2NCH2CH2NH2）是一种二元弱碱，其电离类似氨气；25℃时，Kb1=10-4.07；Kb2=10-7.15。问0.1mol.L-1H2NCH2CH2NH3Cl溶液中，离子浓度大小关系是____________。分析：该物质既电离又水解，Kh1=𝐾𝑤𝐾𝑏1=10−1410−4.07=10−10，Kb2Kh1，电离大于水解，所有显碱性。[答案]c(Cl－)c(H2NCH2CH2NH3+)c(OH－)c(H＋)类似：相同浓度的弱酸HX与NaX混合溶液，显酸性还是碱性呢？要比较Ka与Kh的大小。如NaHCO3溶液，NaHSO3溶液，NaHTeO3溶液的pH___7，都要比较Ka与Kh的大小。五、溶解沉淀平衡的溶度积常数4[例5]金属氢氧化物在酸中溶解度不同，因此可以利用这一性质，控制溶液的pH，达到分离金属离子的目的。难溶金属的氢氧化物在不同pH下的溶解度(S/mol·L－1)如下图所示。(1)pH＝3时溶液中铜元素的主要存在形式是________。(2)若要除去CuCl2溶液中的少量Fe3＋，应该控制溶液的pH________。A．1B．4左右C．6(3)在Ni(NO3)2溶液中含有少量的Co2＋杂质，________(填“能”或“不能”)通过调节溶液pH的方法来除去，理由是_____________________________________________________。(4)已知一些难溶物的溶度积常数如下表：物质FeSMnSCuSKsp6.3×10-182.5×10-131.3×10-35物质PbSHgSZnSKsp3.4×10-286.4×10-331.6×10-24为除去某工业废水中含有的Cu2＋、Pb2＋、Hg2＋杂质，最适宜向此工业废水中加入过量的________。A．NaOHB．FeSC．Na2S[答案](1)Cu2＋(2)B(3)不能Co2＋和Ni2＋沉淀的pH范围相差太小(4)B