高考中亮点：三大平衡常数(wendang).ppt

,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,新课程,高考中的新亮点“三大平衡常数”,2009,年,5,月,温馨提示：,化学平衡常数,、,电离平衡常数,、,沉淀溶解平衡常数,位于选修四,化学反应原理,部分，属于新课标的新增内容。从近两年的高考中发现，化学平衡常数已成为了高考命题的热点；电离平衡常数和沉淀溶解平衡常数也渐有“升温”的表现，因此，可以预测这“三大平衡常数”在今后的高考中，将继续成为今后高考的重点及热点。下面将分类追踪透析,。,例,1,、将固体,NH,4,I,置于密闭容器中，在一定温度下发生下列反应：,c,(H,2,)=0.5molL,c,(HI,)=4molL1,，则此温度下反应的平衡常数为,(),A,9 B,16 C,20 D,25,解析：由平衡时氢气的浓度可求得反应分解消耗,HI,的浓度，,c(HI,)=0.5molL-12=1mol/L,，故式生成,c(HI,)=,c(HI,),平衡,+,c(HI,),分解,=4molL-1+1mol/L=5molL-1,，,c(NH,3,),平衡,=,c,(HI,)=5molL-1,，根据化学平衡常数公式,K=c(NH,3,),平衡,c,(HI,),平,=5mol/L4molL-1,，故答案选,C,。,一、化学平衡常数,对于一般的可逆反应：,mA(g,)+,nB(g,)=,pC(g)+qD(g,),，其中,m,、,n,、,p,、,q,分别表示化学方程式中个反应物和生成物的化学计量数。当在一定温度下达到化学平衡时，这个反应的平衡常数公式可以表示为：,各物质的浓度一定,是,平衡时的浓度,而,不是其他时刻的,.,方法规律,：,在进行,K,值的计算时，,固体和纯液体的浓度可视为,“,1,”,。例如：,Fe,3,O,4,(s)+4H,2,(g)3Fe(s)+4H,2,O(g),，,在一定温度下，化学平衡常数,：,化学平衡常数是指某一具体化学反应（题设化学方程式）的平衡常数，,当化学反应方程式的计量数增倍或减,倍时，化学平衡常数也相应的发生变化,。,利用,K,值可判断某状态是否处于平衡状态。例如，在某温度下，可逆反应,mA(g)+nB(g,)=,pC(g)+qD(g,),，平衡常数为,K,。若某时刻时，反应物和生成物的浓度关系如下：，则有以下结论：,K,，,K,，,V(,正,),V(,逆,),，可逆反应处于化学,平衡,状态；,K,，,K,，,V(,正,),V(,逆,),，可逆反应,向正反应,方向进行；,K,，,K,，,V(,正,),V(,逆,),，可逆反应,向逆反应,方向进行。,（,5,）同一可逆反应的正、逆反应平衡常数互为 倒数,例,2,二氧化硫和氮的氧化物是常用的化工原料，但也是大气的主要污染物。综合治理其污染是环境化学当前的重要研究内容之一。硫酸生产中，,SO,2,催化氧化生成,SO,3,：,2SO,2,(g)+O,2,(g)=2SO,3,(g),。某温度下，,SO,2,的平衡转化率,(,),与体系总压强,(,p,),的关系如图所示。根据图示回答下列问题：平衡状态由,A,变到,B,时，平衡常数,K,(A)_,K,(B)(,填“”、“”或“,=”),。,解析：,平衡状态由,A,变到,B,时，增大了压强（由,0.10 MPa0.50,MPa,），故,SO,2,的平衡转化率,(,a,),变大；由于平衡常数,K,不受压强、浓度的影响，只受温度的影响，而体系的的温度不变，所以平衡常数,K,值不变。,方法规律：,化学平衡常数是描述可逆反应进行程度的重要参数，只与温度有关，与反应物、生成物的浓度无关，当然也不会随压强的变化而变化，即与压强无关。,1.,高炉炼铁中发生的基本反应如下：,FeO(s)+CO(g,)=Fe(s)+CO,2,(g),（正反应为吸热反应），已知,1100,时，该反应的化学平衡常数为,0.263,。若在,1100,时，测得高炉中,c(CO,2,)=0.025mol/L,，,c(CO,)=0.1mol/L,，在这种情况下该反应是否处于平衡状态,_(,填“是”或“否”,),，此时化学反应速率是,V,正,_V,逆,(,填“大于”、“小于”或“等于”,),，其原因是,。,针对性训练：,答：由于此时,K/=,c,(CO,2,)/,c,(CO)=(0.025 molL-1)/(0.1 molL-1)=0.25,K,=0.263,，所以反应不处于平衡状态，又因为,0.25,0.263,，则,v,正,v,逆，化学平衡向正反应方向移动。,2,现代炼锌的方法可分为火法和湿法两大类。,火法炼锌是将闪锌矿（主要含,ZnS,）通过浮选、焙烧使它转化为氧化锌，再把氧化锌和焦炭混合，在鼓风炉中加热至,1373-1573K,，使锌蒸馏出来。主要反应为：,焙烧炉中：,2ZnS+3O,2,2ZnO+2SO,2,鼓风炉中：,2C+O,2,2CO ,鼓风炉中：,ZnO,（,s,）,+CO,（,g,）,=Zn(g)+CO,2,（,g,）,请写出反应的平衡常数表达式,，若在其它条件不变时，在鼓风炉中增大,CO,的浓度，平衡将向,移动，此时平衡常数,（填“增大”、“减小”或“不变”）。,答：根据化学方程式和平衡常数的表达式进行书写：,K=c(Zn).c(CO,2,)/c(CO),，增大反应物,CO,的浓度，虽然化学平衡向正反应移动，但平衡常数不变。,c,(CO,):,c,(H,2,O)=1:1,时,CO+H,2,O CO,2,+H,2,起始,c 1 1 0 0,转化,c -,x,-x,+x,+x,平衡,c 1-,x,1,-x,x x,解得,x,=0.5,(CO,)=50%,(H,2,O)=50%,c,(CO,):,c,(H,2,O)=1:4,时,CO+H,2,O CO,2,+H,2,起始,c 1 4 0 0,转化,c,-x,-x,+x,+x,平衡,c 1-,x,4-,x x x,解得,x,=0.8,(CO,)=80%,(H,2,O)=20%,3:,已知,CO,(,g,),+H,2,O,(,g,),CO,2,(,g,),+H,2,(,g,),800,K,=1.0,求恒温恒容体系中，用,c,(CO):,c,(H,2,O)=1:1,或,1:4,开始，达到平衡时,CO,和,H,2,O(g),的转化率。,(1-,x),(1,-x),x,2,K=1,(1-,x),(4,-x),x,2,K=1,增大一种反应物的浓度，能提高另一种反应物的转化率，而本身的转化率减小,结论：,二、电离平衡常数,例,3,（,2008,山东卷）碳氢化合物完全燃烧生成,CO,2,和,H,2,O,。常温常压下，空气中的,CO,2,溶于水，达到平衡时，溶液的,pH=5.60,，,c(H,2,CO,3,)=1.510,-5,molL,-1,。若忽略水的电离及,H,2,CO,3,的第二级电离，则,H,2,CO,3,HCO,3,-,H,+,的平衡常数,K,1,=,。（已知：,10,-5.60,=2.510,-6,）,解析：根据电离平衡常数公式可知：,K1=c(H,+,)c(HCO,3,-,)/c(H,2,CO,3,),=10,-5.60,10,-5.60,/l.510,-5,=4.210,-7,mol.L-1,。,例,4,下列有关电离平衡常数,(K),的说法正确的是（）,A.,相同条件下，电离平衡常数越小，表示弱电解质的电离能力越弱,B.,电离平衡常数与温度无关,C.,在,CH,3,COOH,的稀溶液中存在如下电离平衡：,CH,3,COOH=CH,3,COO,-,+H,+,，当再加入量冰醋酸时，,K,值增大,D.,多元弱酸各步电离平衡常数相互关系为,K,1,K,2,K,3,解析：,K,表征的是弱电解质的电离能力，它越大，表示弱电解质越易电离，反之，就越难，故,A,正确；电离平衡常数与化学平衡一样，只随温度的变化而变化，故,B,、,C,错误；多元弱酸各步电离平衡常数的相互关系应为,K1,K2,K3,方法规律：,在一定温度下，弱电解质达到电离平衡时，各种离子浓度之积与溶液中未电离的分子浓度之比是一个常数，该常数就叫电离平衡常数。如,CH,3,COOH=CH,3,COO,-,+H,+,，,K=c(CH,3,COO,-,)c(H,+,)/c(CH,3,COOH).,电离平衡常数是描述弱电解质的电离平衡的主要参数，也是弱酸、弱碱是否达到平衡状态的标尺。它只受温度的影响，因电离过程是吸热过程，故它随温度的升高而增大。,对于多元弱酸来说，由于上一级电离产生的,H,+,对下一级电离起到抑制作用，一般是,K,1,K,2,K,3,，即第二步电离通常比第一步电离难得多，第三步电离又比第二步电离难得多，因此在计算多元素弱酸溶液的,c(H,+,),或比较弱酸酸性相对强弱时，通常只考虑第一步电离。,三、沉淀溶解平衡常数,例,5(2008,年山东卷,),某温度时，,BaSO,4,在水,中的沉淀溶解平衡曲线如图所示。下列说,法正确的是（）,提示：,BaSO,4,(s)=Ba,2+,(aq),SO,4,2-,(aq),平衡常数,Ksp,c(Ba,2+,)c(SO,4,2-,),，称为溶度积常数。,A,加入,Na,2,SO,4,可以使溶液由,a,点变到,b,点,B,通过蒸发可以使溶液由,d,点变到,c,点,C,d,点无,BaSO,4,沉淀生成,D,a,点对应的,Ksp,大于,c,点对应的,Ksp,解析：当加入,Na,2,SO,4,溶液时，,c(SO,4,2-,),增大，沉淀溶解平衡向沉淀析出方向进行，则,c(Ba,2+,),会减小，故,A,错；蒸发溶液时，可使溶液的,c(SO,4,2-,),和,c(Ba,2+,),同时增大，而,dc,显示,c(SO,4,2-,),未变，故,B,错；,d,状态点，因其在沉淀溶解平衡点,c,点的下方，说明未达到沉淀溶解平衡状态，故无,BaSO,4,沉淀生成，,C,正确；,D,项，因,a,、,c,两点对应的都是在相同的温度下的,Ksp,，故二者的,Ksp,相同，,D,错。本题答案选,C,。,例,6 (2008,年广东卷,),已知,Ag,2,SO,4,的,K,sp,为,2.010,-5,，将适量,Ag,2,SO,4,固体溶于,100,mL,水中至刚好饱和，该过程中,Ag,+,和,SO4,2-,浓度随时间变化关系如右图（饱和,Ag,2,SO,4,溶液中,c,(Ag,+,),0.034molL,-1,）。若,t,1,时刻在上述体系中加入,100mL0.020molL,-1,Na,2,SO,4,溶液，下列示意图中，能正确表示,t,1,时刻后,Ag,+,和,SO,4,2-,浓度随时间变化关系的是,(),解析：因,Ag,2,SO,4,溶液中存在沉淀溶解平衡,Ag,2,SO,4,=2Ag,+,+SO,4,2-,，在,Ag,2,SO,4,饱和溶液中，因为,c(Ag,+,)=0.034mol/L,，所以,c,（,SO,4,2-,）,=c(Ag,+,)/2=0.017mol/L,；当加入,100ml 0.020mol/LNa,2,SO,4,溶液后，溶液中,c,（,SO,4,2-,）,=0.1L0.017mol/L+0.1L0.02mol/L=0.0185mol/L,，,c,（,Ag,+,）,=0.034mol/L0.1L/0.2L=0.017mol/L,，此时,Qc=c(Ag,+,)c(SO,4,2-,),Ksp,，溶液处于未饱和状态。故答案选,B,。,方法规律：,公式：对于沉淀溶解平衡：,MmNn(s,)=,mM,n+,(aq)+nN,m-,(aq,),。固体纯物质不列入平衡常数。上述反应的平衡常数为：,Ksp,=,c(M,n+,),m,c(N,m-,),n,，符号为,Ksp,影响因素：在一定的温度下，它是一个常数，称为溶度积常数，简称溶度积，它只受温度影响，不受溶液中物质浓度的影响。,溶度积的应用：通过比较溶度积和溶液中有关离子浓度幂的乘积（离子积,Q,C,）的相对大小，可以判断难溶电解质在给定条件下沉淀能否生成或溶解。,Q,C,Ksp,溶液过饱和，有沉淀析出，直至溶液饱和达到新的平衡状态,Q,C,=,Ksp,溶液饱和，沉淀与溶解处于平衡状态,Q,C,Ksp,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。,针对性训练：,1,已知,25,时，电离常数,Ka(HF,),3.610,4,molL,1,，,溶度积常数,K,SP,(CaF,2,),1.4610,10,mol,3,L,3,。现向,1L 0.2,molL,1,HF,溶液中加入,1L 0.2,molL,1,CaCl,2,溶液，则下列说法中，正确的是（）,A,25,时，,0.1,molL,1,HF,溶液中,pH,1,B,K,SP,(CaF,2,),随温度和浓度的变化而变化,C,该体系中,K,SP,(CaF,2,),1/K,a,(HF),D,该体系中有,CaF,2,沉淀产生,D,2,某温度时，,AgCl,(s)=,Ag,+,(aq)+Cl,-,(aq,),在水中的沉淀溶解平衡曲线如图所示。下列说法正确的是（,提示：,AgCl,(s)=,Ag,+,(aq)+Cl,-,(aq,),的平衡常数,Ksp,c(Ag+)c(Cl,-,),，称为溶度积常数。,A,加入,AgNO,3,可以使溶液由,c,点变到,d,点,B,通过稀释可以使溶液由,d,点变到,c,点,C,d,点有,AgCl,沉淀生成,D,b,点对应的,Ksp,小于,a,点对应的,Ksp,C,