高考中亮點(diǎn)：三大平衡常數(shù)(wendang)

1、新課程新課程高考中的新亮點(diǎn)高考中的新亮點(diǎn)“三大平衡常數(shù)三大平衡常數(shù)”2009年年5月月溫馨提示：溫馨提示：n化學(xué)平衡常數(shù)化學(xué)平衡常數(shù)電離平衡常數(shù)電離平衡常數(shù)、沉淀溶解平沉淀溶解平衡常數(shù)衡常數(shù)位于選修四化學(xué)反應(yīng)原理部分，屬于新課標(biāo)的新增內(nèi)容。從近兩年的高考中發(fā)現(xiàn)，化學(xué)平衡常數(shù)已成為了高考命題的熱點(diǎn)；電離平衡常數(shù)和沉淀溶解平衡常數(shù)也漸有“升溫”的表現(xiàn)，因此，可以預(yù)測(cè)這“三大平衡常數(shù)”在今后的高考中，將繼續(xù)成為今后高考的重點(diǎn)及熱點(diǎn)。下面將分類(lèi)追蹤透析n例例1、將固體、將固體NH4I置于密閉容器中，在一定溫度下發(fā)置于密閉容器中，在一定溫度下發(fā)生下列反應(yīng)：生下列反應(yīng)：n nc(H2)=0.5molL c

2、(HI)=4molL1，則此溫度下反應(yīng)，則此溫度下反應(yīng)的平衡常數(shù)為的平衡常數(shù)為 ( )n A9 B16 C20 D25n解析：由平衡時(shí)氫氣的濃度可求得反應(yīng)解析：由平衡時(shí)氫氣的濃度可求得反應(yīng)分解消耗分解消耗HI的濃度，的濃度，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，根據(jù)化，根據(jù)化學(xué)平衡常數(shù)公式學(xué)平衡常數(shù)公式K= c(NH3)平衡平衡c(HI)平平=5mol/L4molL-1，故答案選，故答案選C。一、化學(xué)平衡常

3、數(shù)一、化學(xué)平衡常數(shù)n對(duì)于一般的可逆反應(yīng)：對(duì)于一般的可逆反應(yīng)：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分別表示化學(xué)方程式中個(gè)反應(yīng)物和生分別表示化學(xué)方程式中個(gè)反應(yīng)物和生成物的化學(xué)計(jì)量數(shù)。當(dāng)在一定溫度下達(dá)到化學(xué)平衡時(shí)，成物的化學(xué)計(jì)量數(shù)。當(dāng)在一定溫度下達(dá)到化學(xué)平衡時(shí)，這個(gè)反應(yīng)的平衡常數(shù)公式可以表示為：這個(gè)反應(yīng)的平衡常數(shù)公式可以表示為： n, ,各物質(zhì)的濃度一定各物質(zhì)的濃度一定n是是平衡時(shí)的濃度平衡時(shí)的濃度, ,而而 不是其他時(shí)刻的不是其他時(shí)刻的.方法規(guī)律方法規(guī)律：固體和純液體的濃度固體和純液體的濃度可視為

4、可視為“1”1”n化學(xué)平衡常數(shù)是指某一具體化學(xué)反應(yīng)（題設(shè)化學(xué)化學(xué)平衡常數(shù)是指某一具體化學(xué)反應(yīng)（題設(shè)化學(xué)方程式）的平衡常數(shù)，方程式）的平衡常數(shù)，當(dāng)化學(xué)反應(yīng)方程式的計(jì)量數(shù)增當(dāng)化學(xué)反應(yīng)方程式的計(jì)量數(shù)增倍或減倍或減倍時(shí)，化學(xué)平衡常數(shù)也相應(yīng)的發(fā)生變化倍時(shí)，化學(xué)平衡常數(shù)也相應(yīng)的發(fā)生變化利用利用K值可判斷某狀態(tài)是否處于平衡狀態(tài)。例如，在值可判斷某狀態(tài)是否處于平衡狀態(tài)。例如，在某溫度下，可逆反應(yīng)某溫度下，可逆反應(yīng)mA(g)+nB(g)=pC(g)+qD(g)，平，平衡常數(shù)為衡常數(shù)為K。若某時(shí)刻時(shí)，反應(yīng)物和生成物的濃度關(guān)系。若某時(shí)刻時(shí)，反應(yīng)物和生成物的濃度關(guān)系如下：如下： ，則有以下結(jié)論：，則有以下結(jié)論： K，

5、K ，V(正正)V(逆逆)，可逆反應(yīng)處于化學(xué)，可逆反應(yīng)處于化學(xué)平衡平衡狀態(tài)；狀態(tài)； K，K ，V(正正)V(逆逆)，可逆反應(yīng)，可逆反應(yīng)向正反應(yīng)向正反應(yīng)方向進(jìn)行；方向進(jìn)行； K，K ，V(正正)V(逆逆)，可逆反應(yīng)，可逆反應(yīng)向逆反應(yīng)向逆反應(yīng)方向進(jìn)行。方向進(jìn)行。（5）同一可逆反應(yīng)的正、逆反應(yīng)平衡常數(shù)互為）同一可逆反應(yīng)的正、逆反應(yīng)平衡常數(shù)互為 倒數(shù)倒數(shù)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，但也是大氣的主要污染物。綜工原料，但也是大氣的主要污染物。綜合治理其污染是環(huán)境化學(xué)當(dāng)前的重要研合治理其污染是環(huán)境化學(xué)當(dāng)前的重要研究?jī)?nèi)容之一。硫酸生產(chǎn)中，究?jī)?nèi)容之一。硫酸生產(chǎn)中，S

6、O2催化氧催化氧化生成化生成SO3：2SO2(g)+O2(g)=2SO3(g)。某溫度下，某溫度下，SO2的平衡轉(zhuǎn)化率的平衡轉(zhuǎn)化率()與體系與體系總壓強(qiáng)總壓強(qiáng)(p)的關(guān)系如圖所示。根據(jù)圖示回的關(guān)系如圖所示。根據(jù)圖示回答下列問(wèn)題：平衡狀態(tài)由答下列問(wèn)題：平衡狀態(tài)由A變到變到B時(shí)，平時(shí)，平衡常數(shù)衡常數(shù)K(A)_K(B)(填填“”、“”或或“=”)。解析：解析：平衡狀態(tài)由A變到B時(shí)，增大了壓強(qiáng)（由0.10 MPa0.50 MPa），故SO2的平衡轉(zhuǎn)化率(a )變大；由于平衡常數(shù)K不受壓強(qiáng)、濃度的影響，只受溫度的影響，而體系的的溫度不變，所以平衡常數(shù)K值不變。方法規(guī)律：方法規(guī)律：化學(xué)平衡常數(shù)是描述可逆反

7、應(yīng)進(jìn)行程度的重要參數(shù)，只與溫度有關(guān)，與反應(yīng)物、生成物的濃度無(wú)關(guān)，當(dāng)然也不會(huì)隨壓強(qiáng)的變化而變化，即與壓強(qiáng)無(wú)關(guān)。1.高爐煉鐵中發(fā)生的基本反應(yīng)如下：高爐煉鐵中發(fā)生的基本反應(yīng)如下：FeO(s)+CO(g)= Fe(s)+CO2(g)（正反應(yīng)為吸熱反應(yīng)），已知（正反應(yīng)為吸熱反應(yīng)），已知1100時(shí)，時(shí)，該反應(yīng)的化學(xué)平衡常數(shù)為該反應(yīng)的化學(xué)平衡常數(shù)為0.263。若在。若在1100時(shí)，測(cè)得高時(shí)，測(cè)得高爐中爐中c(CO2)=0.025mol/L，c(CO)=0.1mol/L，在這種情，在這種情況下該反應(yīng)是否處于平衡狀態(tài)況下該反應(yīng)是否處于平衡狀態(tài)_(填填“是是”或或“否否”)，此時(shí)化學(xué)反應(yīng)速率是，此時(shí)化學(xué)反應(yīng)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 。針對(duì)性訓(xùn)練：針對(duì)性訓(xùn)練：答：由于此時(shí)答：由于此時(shí)K/=c(CO2)/c(CO)= (0.025 molL-1) / (0.1 molL-1)=0.25K =0.263，所以，所以反應(yīng)不處于平衡狀態(tài)，又因?yàn)榉磻?yīng)不處于平衡狀態(tài)，又因?yàn)?.250.263，則，則v正正 v逆，化學(xué)平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)。逆，化學(xué)平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)。2現(xiàn)代煉鋅的方法可分為火法和濕法兩大類(lèi)。現(xiàn)代煉鋅的方法可分為火法和濕法兩大類(lèi)。火法煉鋅是將閃鋅礦（主要含火法煉鋅是將閃鋅礦（主要含ZnS）通過(guò)浮選、焙燒）通過(guò)浮選、焙燒使它轉(zhuǎn)化為氧化鋅，

9、再把氧化鋅和焦炭混合，在鼓風(fēng)使它轉(zhuǎn)化為氧化鋅，再把氧化鋅和焦炭混合，在鼓風(fēng)爐中加熱至爐中加熱至1373-1573K，使鋅蒸餾出來(lái)。主要反應(yīng)為：，使鋅蒸餾出來(lái)。主要反應(yīng)為：焙燒爐中：焙燒爐中：2ZnS+3O22ZnO+2SO2 鼓風(fēng)爐中：鼓風(fēng)爐中：2C+O22CO 鼓風(fēng)爐中：鼓風(fēng)爐中：ZnOZnO（s s）+CO+CO（g g）= Zn(g)+CO= Zn(g)+CO2 2（g g） 請(qǐng)寫(xiě)出反應(yīng)請(qǐng)寫(xiě)出反應(yīng)的平衡常數(shù)表達(dá)式的平衡常數(shù)表達(dá)式 ，若在，若在其它條件不變時(shí)，在鼓風(fēng)爐中增大其它條件不變時(shí)，在鼓風(fēng)爐中增大CO的濃度，平衡將的濃度，平衡將向向 移動(dòng)，此時(shí)平衡常數(shù)移動(dòng)，此時(shí)平衡常數(shù) （填（填“增

10、大增大”、“減小減小”或或“不變不變”）。）。答：答：根據(jù)化學(xué)方程式和平衡常數(shù)的表達(dá)式進(jìn)行書(shū)寫(xiě)：根據(jù)化學(xué)方程式和平衡常數(shù)的表達(dá)式進(jìn)行書(shū)寫(xiě)：K=c(Zn).c(CO2)/c(CO) ，增大反應(yīng)物，增大反應(yīng)物CO的濃度，雖然化學(xué)平衡向的濃度，雖然化學(xué)平衡向正反應(yīng)移動(dòng)，但平衡常數(shù)不變。正反應(yīng)移動(dòng)，但平衡常數(shù)不變。 c(CO) : c(H2O) = 1:1 時(shí)時(shí) CO + H2O CO2 + H2 起始起始c 1 1 0 0轉(zhuǎn)化轉(zhuǎn)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、時(shí)時(shí) CO + H2O CO2 + H2 起始起始c 1 4 0 0轉(zhuǎn)化轉(zhuǎn)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 求恒溫恒容體系中，用求恒溫恒容體系中，用c(CO):c(H2O)=1:1或或1:4開(kāi)始，達(dá)開(kāi)始，達(dá)到平衡時(shí)到平衡時(shí)CO和和H2O(g)的轉(zhuǎn)化率。的轉(zhuǎn)化率。(1-x)(1-x )x2K = =1 (1-x)(4-

12、x )x2K = =1 增大一種反應(yīng)物的濃度，能提高另一種反增大一種反應(yīng)物的濃度，能提高另一種反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率，而本身的轉(zhuǎn)化率減小應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率，而本身的轉(zhuǎn)化率減小結(jié)論：結(jié)論： 二、電離平衡常數(shù)二、電離平衡常數(shù)n例例3（2008山東卷）碳?xì)浠衔锿耆紵缮綎|卷）碳?xì)浠衔锿耆紵蒀O2和和H2O。常溫常壓下，空氣中的。常溫常壓下，空氣中的CO2溶于水，達(dá)到平衡溶于水，達(dá)到平衡時(shí)，溶液的時(shí)，溶液的pH=5.60，c(H2CO3)=1.510-5 molL-1。若忽略水的電離及若忽略水的電離及H2CO3的第二級(jí)電離，則的第二級(jí)電離，則nH2CO3 HCO3-H+ 的平衡常數(shù)的平衡常數(shù) K1=

13、。 （已知：（已知：10-5.60=2.510-6）解析：根據(jù)電離平衡常數(shù)公式可知：解析：根據(jù)電離平衡常數(shù)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 下列有關(guān)電離平衡常數(shù)下列有關(guān)電離平衡常數(shù)(K)的說(shuō)法正確的是（的說(shuō)法正確的是（ ）nA.相同條件下，電離平衡常數(shù)越小，表示弱電解質(zhì)的相同條件下，電離平衡常數(shù)越小，表示弱電解質(zhì)的電離能力越弱電離能力越弱nB.電離平衡常數(shù)與溫度無(wú)關(guān)電離平衡常數(shù)與溫度無(wú)關(guān)nC.在在CH3COOH的稀溶液中存在如下電離平衡：的稀溶液中存在如下電離平衡： n CHC

14、H3 3COOH=CHCOOH=CH3 3COOCOO- -+H+H+ +，當(dāng)再加入量冰醋酸時(shí)，當(dāng)再加入量冰醋酸時(shí)，K值增大值增大nD.多元弱酸各步電離平衡常數(shù)相互關(guān)系為多元弱酸各步電離平衡常數(shù)相互關(guān)系為K K1 1K K2 2K K3 3解析：解析：K表征的是弱電解質(zhì)的電離能力，它越大，表示弱電解質(zhì)越表征的是弱電解質(zhì)的電離能力，它越大，表示弱電解質(zhì)越易電離，反之，就越難，故易電離，反之，就越難，故A正確；電離平衡常數(shù)與化學(xué)平衡一樣，正確；電離平衡常數(shù)與化學(xué)平衡一樣，只隨溫度的變化而變化，故只隨溫度的變化而變化，故B、C錯(cuò)誤；多元弱酸各步電離平衡常錯(cuò)誤；多元弱酸各步電離平衡常數(shù)的相互關(guān)系應(yīng)為數(shù)

15、的相互關(guān)系應(yīng)為K1K2K3n在一定溫度下，弱電解質(zhì)達(dá)到電離平衡時(shí)，各種離子濃在一定溫度下，弱電解質(zhì)達(dá)到電離平衡時(shí)，各種離子濃度之積與溶液中未電離的分子濃度之比是一個(gè)常數(shù)，該常度之積與溶液中未電離的分子濃度之比是一個(gè)常數(shù)，該常數(shù)就叫電離平衡常數(shù)。如數(shù)就叫電離平衡常數(shù)。如CHCH3 3COOH=CHCOOH=CH3 3COOCOO- -+H+H+ +，K=c(CHK=c(CH3 3COOCOO- -)c(H)c(H+ +)/c(CH)/c(CH3 3COOH).COOH).電離平衡常數(shù)是描述弱電解質(zhì)的電離平衡的主要參電離平衡常數(shù)是描述弱電解質(zhì)的電離平衡的主要參數(shù)，也是弱酸、弱堿是否達(dá)到平衡狀態(tài)的標(biāo)

16、尺。它只數(shù)，也是弱酸、弱堿是否達(dá)到平衡狀態(tài)的標(biāo)尺。它只受溫度的影響，因電離過(guò)程是吸熱過(guò)程，故它隨溫度受溫度的影響，因電離過(guò)程是吸熱過(guò)程，故它隨溫度的升高而增大。的升高而增大。n對(duì)于多元弱酸來(lái)說(shuō)，由于上一級(jí)電離產(chǎn)生的對(duì)于多元弱酸來(lái)說(shuō)，由于上一級(jí)電離產(chǎn)生的H+對(duì)下對(duì)下一級(jí)電離起到抑制作用，一般是一級(jí)電離起到抑制作用，一般是K1K2K3，即第二步電，即第二步電離通常比第一步電離難得多，第三步電離又比第二步電離通常比第一步電離難得多，第三步電離又比第二步電離難得多，因此在計(jì)算多元素弱酸溶液的離難得多，因此在計(jì)算多元素弱酸溶液的c(H+)或比較或比較弱酸酸性相對(duì)強(qiáng)弱時(shí)，通常只考慮第一步電離。弱酸酸性相對(duì)

17、強(qiáng)弱時(shí)，通常只考慮第一步電離。三、沉淀溶解平衡常數(shù)三、沉淀溶解平衡常數(shù)例例5 (2008年山東卷年山東卷)某溫度時(shí)，某溫度時(shí)，BaSO4在水在水中的沉淀溶解平衡曲線(xiàn)如圖所示。下列說(shuō)中的沉淀溶解平衡曲線(xiàn)如圖所示。下列說(shuō)法正確的是（法正確的是（ ） 提示：提示：BaSO4(s)= Ba2+(aq)SO42-(aq) 平平衡常數(shù)衡常數(shù)Kspc(Ba2+)c(SO42-)，稱(chēng)為溶度，稱(chēng)為溶度積常數(shù)。積常數(shù)。A加入加入Na2SO4可以使溶液由可以使溶液由a點(diǎn)變到點(diǎn)變到b點(diǎn)點(diǎn)B通過(guò)蒸發(fā)可以使溶液由通過(guò)蒸發(fā)可以使溶液由d點(diǎn)變到點(diǎn)變到c點(diǎn)點(diǎn)Cd點(diǎn)無(wú)點(diǎn)無(wú)BaSO4沉淀生成沉淀生成Da點(diǎn)對(duì)應(yīng)的點(diǎn)對(duì)應(yīng)的Ksp大于大

18、于c點(diǎn)對(duì)應(yīng)的點(diǎn)對(duì)應(yīng)的Kspn解析：當(dāng)加入解析：當(dāng)加入Na2SO4溶液時(shí)，溶液時(shí)，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進(jìn)行，則沉淀析出方向進(jìn)行，則c(Ba2+)會(huì)減小，故會(huì)減小，故A錯(cuò)；蒸發(fā)溶液時(shí)，錯(cuò)；蒸發(fā)溶液時(shí)，可使溶液的可使溶液的c(SO42-)和和c(Ba2+)同時(shí)增大，而同時(shí)增大，而dc顯示顯示c(SO42-)未未變，故變，故B錯(cuò)；錯(cuò)；d狀態(tài)點(diǎn)，因其在沉淀溶解平衡點(diǎn)狀態(tài)點(diǎn)，因其在沉淀溶解平衡點(diǎn)c點(diǎn)的下方，說(shuō)點(diǎn)的下方，說(shuō)明未達(dá)到沉淀溶解平衡狀態(tài)，故無(wú)明未達(dá)到沉淀溶解平衡狀態(tài)，故無(wú)BaSO4沉淀生成，沉淀生成，C正確；正確；D項(xiàng)，因項(xiàng)，因a、c兩點(diǎn)對(duì)應(yīng)的都是在

19、相同的溫度下的兩點(diǎn)對(duì)應(yīng)的都是在相同的溫度下的Ksp，故二者的，故二者的Ksp相同，相同，D錯(cuò)。本題答案選錯(cuò)。本題答案選C。n例例6 (2008年廣東卷年廣東卷)已知已知Ag2SO4的的Ksp 為為2.010-5，將適量，將適量Ag2SO4固體溶于固體溶于100 mL水中至剛好飽和，該過(guò)程中水中至剛好飽和，該過(guò)程中Ag+和和SO42-濃度隨時(shí)間變化關(guān)系如右圖（飽和濃度隨時(shí)間變化關(guān)系如右圖（飽和Ag2SO4溶液中溶液中c(Ag+)0.034molL-1）。若）。若t1時(shí)刻在上述體系中加入時(shí)刻在上述體系中加入100mL0.020molL-1Na2SO4 溶液，下列示意圖中，能正確表溶液，下列示意圖中

20、，能正確表示示t1時(shí)刻后時(shí)刻后Ag+和和SO42-濃度隨時(shí)間變化關(guān)系的是濃度隨時(shí)間變化關(guān)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飽和溶液中，因?yàn)轱柡腿芤褐?，因?yàn)閏(Ag+)=0.034mol/L，所以，所以c（SO42-）=c(Ag+)/2=0.017mol/L；當(dāng)加入；當(dāng)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，此時(shí)，此時(shí)Qc=c(Ag+)c(SO42-)Ksp，溶液處于未飽和狀態(tài)。故答案選，溶液處于未飽和狀態(tài)。故答案選B。公式：對(duì)于沉淀溶解平衡：公式：對(duì)于沉淀溶解平衡：MmNn(s)= mMn+(aq)+nNm-(aq)。固體純物質(zhì)不列入平衡常數(shù)。上述反應(yīng)的平衡常數(shù)為：固體純物質(zhì)不列入平衡常數(shù)。上述反應(yīng)的平衡常數(shù)為：Ksp=c(Mn+)mc(Nm-)n，符號(hào)為，符號(hào)為Kspn影響因素：在一定的溫度下，它是一個(gè)常數(shù)，稱(chēng)為溶影響因素：在一定的溫度下，它是一個(gè)常數(shù)，稱(chēng)為溶度積常數(shù)，簡(jiǎn)稱(chēng)溶度積，它只受溫度影響，不受溶液中物度積常數(shù)，簡(jiǎn)稱(chēng)溶度積，它只受溫度影響，不受溶液中物質(zhì)濃度的影響。質(zhì)濃度的影響。溶度積的應(yīng)用：通過(guò)比較溶度積和溶液中有關(guān)離子濃度冪的溶度積的應(yīng)用：通過(guò)比較溶度積和溶液中有關(guān)離子濃度冪的乘積（離子積乘積（離子積QC）的相對(duì)大小，可以判斷難溶電解質(zhì)在給定條）的相對(duì)大小，可以判斷難溶電解質(zhì)在給定條件下沉淀能否生成或溶解。件下沉淀能否生成或溶解。QC Ksp 溶液過(guò)飽和，有沉淀析出，直至溶液飽和達(dá)到新的平溶液過(guò)飽和，