解讀三大平衡常數(shù)

1、第1頁 解讀“三大平衡常數(shù)”，2010年高考的新愛化學(xué)平衡常數(shù)、電離平衡常數(shù)、沉淀溶解平衡常數(shù)屬于選修四化學(xué)反應(yīng)原理部分，是高考考試大綱新增內(nèi)容。從近幾年的高考中發(fā)現(xiàn)，化學(xué)平衡常數(shù)早已成為了高考命題的熱點(diǎn)內(nèi)容；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)測這“三大平衡常數(shù)”在2010年的高考中，將繼續(xù)成為高考考查的重點(diǎn)及熱點(diǎn)。下面將分類追蹤透析。一、考查化學(xué)平衡常數(shù)例1（08年山東理綜·14）高溫下，某反應(yīng)達(dá)到平衡，平衡常數(shù) H ( CO ( O H ( CO (222c c c c K =。恒容時，溫度升高，H 2濃度減小。下列說法正確的是（ ）A 該反應(yīng)的焓變

2、為正值B 恒溫恒容下，增大壓強(qiáng)，H 2濃度一定減小C 升高溫度，逆反應(yīng)速率減小D 該反應(yīng)的化學(xué)方程式為CO H 2O CO 2H 2 答案：A解析：由平衡常數(shù)的表達(dá)式可得，該反應(yīng)化學(xué)方程式應(yīng)為CO 2+H2CO+H2O ，故D 錯；由題意知，溫度升高，平衡向正反應(yīng)移動，說明正反應(yīng)為吸熱反應(yīng)，故該反應(yīng)的焓變?yōu)檎?，A 正確；恒溫恒容下，增大壓強(qiáng)，H 2濃度一定增大而不會減小，故B 錯；C 項(xiàng)，升高溫度，正逆反應(yīng)速率都會增大，故C 錯。例2（08年寧夏理綜·12）將固體NH 4I 置于密閉容器中，在一定溫度下發(fā)生下列反應(yīng)： NH 4I(sNH 3(gHI(g；2HI(gH 2(gI 2(

3、g達(dá)到平衡時，c (H2=0.5mol·L -1，c (HI =4mol·L -1，則此溫度下反應(yīng)的平衡常數(shù)為A 9B 16 C 20 D 25 答案：C解析：由平衡時氫氣的濃度可求得反應(yīng)分解消耗HI 的濃度，c(HI= 0.5mol·L -1×2=1mol/L，故式生成c(HI= c(HI平衡+ c(HI分解= 4mol·L -1+1mol/L =5mol·L -1，c(NH3 平衡= c (HI= 5mol·L -1，根據(jù)化學(xué)平衡常數(shù)公式K= c(NH3 平衡×c (HI平衡=5 mol/L×4mol

4、·L -1，故答案選C 。例3（09年江蘇化學(xué)·14）I 2在KI 溶液中存在下列平衡：I 2(aqI (aqI 3(aq某I 2、KI 混合溶液中，I 3的物質(zhì)的量濃度c (I3 與溫度T 的關(guān)系如圖所示（曲線上任何一點(diǎn)都表示平衡狀態(tài)）。下列說法正確的是A 反應(yīng) I 2(aqI (aqI 3(aq的H >0 催化劑 高溫第2頁B 若溫度為T 1、T 2，反應(yīng)的平衡常數(shù)分別為K 1、K 2則K 1K 2C 若反應(yīng)進(jìn)行到狀態(tài)D 時，一定有v 正v 逆D 狀態(tài)A 與狀態(tài)B 相比，狀態(tài)A 的c (I2 大答案：BC解析：隨著溫度的不斷升高，I 3的濃度逐漸的減小，說明反應(yīng)向

5、逆方向移動，也就意味著該反應(yīng)是放熱反應(yīng)，所以H 0，所以A 項(xiàng)錯；因?yàn)镵 =I I I 2-3-，T 2T 1，所以當(dāng)溫度升高時，反應(yīng)向逆方向移動，即K 1K 2，B 正確；C 項(xiàng)，從圖中可以看出D 點(diǎn)并沒有達(dá)到平衡狀態(tài)，所以它要向A 點(diǎn)移動，這時I 3的濃度在增加，所以v 正v 逆，C 項(xiàng)正確；D 項(xiàng)，從狀態(tài)A 到狀態(tài)B ，I 3的濃度在減小，那么I 2的濃度就在增加，D 正確。例4（09年海南化學(xué)·4）在25時，密閉容器中X 、Y 、Z 三種氣體的初始濃度和平衡濃度如下表：物質(zhì)X Y Z 初始濃度/mol·L -10.1 0.2 0 平衡濃度/mol·L -1

6、0.05 0.05 0.1 下列說法錯誤的是 A 反應(yīng)達(dá)到平衡時，X 的轉(zhuǎn)化率為50B 反應(yīng)可表示為X+3Y2Z ，其平衡常數(shù)為1600 C 增大壓強(qiáng)使平衡向生成Z 的方向移動，平衡常數(shù)增大D 改變溫度可以改變此反應(yīng)的平衡常數(shù)答案：C解析：C 項(xiàng)，增大壓強(qiáng)不可能使平衡常數(shù)增大，C 錯；其他選項(xiàng)均為平衡中的基礎(chǔ)計算和基礎(chǔ)知識，關(guān)鍵是根據(jù)表中數(shù)據(jù)（0.10.05）(0.20.05 (0.10=132可推導(dǎo)出反應(yīng)式為X+3Y2Z 。 高考解讀與預(yù)測：通過對近幾年高考試題的研究發(fā)現(xiàn)，高考對化學(xué)平衡常數(shù)的考查，主要考點(diǎn)為：一是考查化學(xué)平衡常數(shù)表達(dá)式的正誤；二是考查化學(xué)平衡常數(shù)的計算；三是影響化學(xué)平衡常數(shù)

7、的因素，如溫度、濃度、壓強(qiáng)等，當(dāng)然，它只與溫度有關(guān)，與濃度或壓強(qiáng)無關(guān)。寧夏、海南偏重于化學(xué)平衡常數(shù)的求算，特別是海南；山東、廣東、北京、江蘇等地，則偏重于表達(dá)式及影響因素的考查。將化學(xué)平衡常數(shù)的考查借助圖象考查，同時考查化學(xué)平衡的移動及化學(xué)速率等到問題，是目前高考最愛的題型之一。方法規(guī)律：對于一般的可逆反應(yīng)：mA(g+ nB(gpC(g+qD(g，其中m 、n 、p 、q 分別表示化學(xué)方程式中個反應(yīng)物和生成物的化學(xué)計量數(shù)。當(dāng)在一定溫度下達(dá)到化學(xué)平衡時，這個反應(yīng)的平第3頁 衡常數(shù)公式可以表示為：, 各物質(zhì)的濃度一定是平衡時的濃度, 而不是其他時刻的. 在進(jìn)行K 值的計算時，固體和純液體的濃度可視

8、為“1”。例如：Fe 3O 4(s+4H2(g3Fe(s+4H2O(g，在一定溫度下，化學(xué)平衡常數(shù)。 利用K 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)mA(g+nB(gpC(g+qD(g，平衡常數(shù)為K 。若某時刻時，反應(yīng)物和生成物的濃度關(guān)系如下： ，則有以下結(jié)論：K /K ，V(正 V(逆 ，可逆反應(yīng)處于化學(xué)平衡狀態(tài)；K /K ，V(正 V(逆 ，可逆反應(yīng)向正反應(yīng)方向進(jìn)行；K /K ，V(正 V(逆 ，可逆反應(yīng)向逆反應(yīng)方向進(jìn)行?；瘜W(xué)平衡常數(shù)是指某一具體化學(xué)反應(yīng)的平衡常數(shù)，當(dāng)化學(xué)反應(yīng)方程式的計量數(shù)增倍或減倍時，化學(xué)平衡常數(shù)也相應(yīng)的發(fā)生變化。二、考查電離平衡常數(shù)例5. （2008

9、山東卷）碳?xì)浠衔锿耆紵蒀O 2和H 2O 。常溫常壓下，空氣中的CO 2溶于水，達(dá)到平衡時，溶液的pH=5.60，c(H2CO 3=1.5×10-5 mol·L -1。若忽略水的電離及H 2CO 3的第二級電離，則H 2CO 3HCO 3-H +的平衡常數(shù)K 1。（已知：10-5.60=2.5×10-6）解析：此題可直接運(yùn)用電離平衡常數(shù)的公式進(jìn)行計算，只要準(zhǔn)確的代入數(shù)值計算，不難得出答案。根據(jù)電離平衡常數(shù)公式可知：K 1=c(H+c(HCO3-/c(H2CO 3=10-5.60×10-5.60/l.5×10-5=4.2×10-

10、7mol. L-1。例6（09年海南化學(xué)·6）已知室溫時，0.1mo1/L某一元酸HA 在水中有0.1發(fā)生電離，下列敘述錯誤的是： A 該溶液的pH=4B 升高溫度，溶液的pH 增大C 此酸的電離平衡常數(shù)約為1×10-7D 由HA 電離出的c (H+ 約為水電離出的c (H+ 的106倍答案：B解析：A 項(xiàng)，根據(jù)HA 在水中的電離度可算出c (H+=0.1× 0.1%mol·L -1=10-4 mol·L -1，所以pH=4，A 正確；因HA 在水中存在電離平衡，升高溫度促進(jìn)平衡向電離的方向移動，所以c (H+ 將增大，pH 值會減小，B 錯；

11、C 項(xiàng)，可由平衡常數(shù)表達(dá)式算出K =c(HAc(A c(H-+=1×10-7 ，故C 正確。D 項(xiàng)，溶液中的c (H+=10-4 mol·L -1 ，所以c (H+ 水電離第4頁 = 10-10 mol·L -1，前者是后者的106倍，D 正確。例7（09年福建理綜·10）在一定條件下，Na 2CO 3溶液存在水解平衡：CO 32H 2O HCO 3OH 。下列說法正確的是A 稀釋溶液，水解平衡常數(shù)增大 B 通入CO 2，平衡朝正反應(yīng)方向移動C 升高溫度，323( (c HCO c CO -減小 D 加入NaOH 固體，溶液pH 減小 答案：B解析：平衡

12、常數(shù)僅與溫度有關(guān)，故稀釋時是不變的，A 錯；CO 2通入水中，相當(dāng)于生成H 2CO 3，可以與OH 反應(yīng)，而促進(jìn)平衡正向移動，B 正確；升溫，促進(jìn)水解，平衡正向移動，故表達(dá)式的結(jié)果是增大的，C 錯；D 項(xiàng)，加入NaOH ，堿性肯定增強(qiáng)，pH 增大，故D 錯。 例8（09年山東理綜·28）運(yùn)用化學(xué)反應(yīng)原理研究氮、氧等單質(zhì)及其化合物的反應(yīng)有重要意義。在25下，將a mol·L -1的氨水與0.01 mol·L -1的鹽酸等體積混合，反應(yīng)時溶液中c (NH4*=c (Cl- 。則溶液顯“酸”、“堿”或“中”）；用含a 的代數(shù)式表示NH 3·H 2O 的電離常數(shù)

13、K b 。解析：（K b = OH- NH4* NH3·H 2O，c(NH4*=c(Cl- 0.005 mol·L -1；c(H c(OH- 1×10-7 mol·L -1（因?yàn)槭?5下且為中性）；NH3·H 2Oa 2mol·L -10.005 mol·L -1，則：K b =10-9a 0.01L -1。 高考解讀預(yù)測：通過對近幾年高考題的研究發(fā)現(xiàn)，高考對電離平衡常數(shù)的考查，涉及到的省份不多，主要分布在山東、海南，估計有蔓延擴(kuò)張的趨勢，高考對它的考查角度主要是電離平衡常數(shù)計算，當(dāng)然，影響它的因素，也應(yīng)引起我們的高度重視。

14、另外，水解平衡也作為一種平衡狀態(tài)，也可能成為考查平衡移動的一種新形式，也要引起注意。方法規(guī)律：在一定溫度下，弱電解質(zhì)達(dá)到電離平衡時，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常數(shù)，該常數(shù)就叫電離平衡常數(shù)。如CH 3 COOHCH 3COO -+H+，K=c(CH3COO -c(H+/c(CH3COOH.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)尺。它只受溫度的影響，因電離過程是吸熱過程，故它隨溫度的升高而增大。對于多元弱酸來說，由于上一級電離產(chǎn)生的H+對下一級電離起到抑制作用，一般是K 1K2K3，即第二步電離通常比第一步電離難得多，第三步電離又

15、比第二步電離難得多，因此在計算多元素弱酸溶液的c(H+ 或比較弱酸酸性相對強(qiáng)弱時，通常只考慮第一步電離。三、沉淀溶解平衡常數(shù)例9(2008年山東卷 某溫度時，BaSO 4在水中的沉淀溶解平衡曲線如圖所示。下列說法正確的是（ ）第5頁 提示：BaSO 4(s Ba 2+(aqSO 42-(aq的平衡常數(shù)Ksp c(Ba2+·c(SO42- ，稱為溶度積常數(shù)。A 加入Na 2SO 4可以使溶液由a 點(diǎn)變到b 點(diǎn)B 通過蒸發(fā)可以使溶液由d 點(diǎn)變到c 點(diǎn)C d 點(diǎn)無BaSO 4沉淀生成D a 點(diǎn)對應(yīng)的Ksp 大于c 點(diǎn)對應(yīng)的Ksp解析：當(dāng)加入Na 2SO 4溶液時，c(SO42- 增大，沉淀

16、溶解平衡向沉淀析出方向進(jìn)行，則c(Ba2+ 會減小，故A 錯；蒸發(fā)溶液時，可使溶液的c(SO42- 和c(Ba2+ 同時增大，而dc顯示c(SO42- 未變，故B 錯；d 狀態(tài)點(diǎn)，因其在沉淀溶解平衡點(diǎn)c 點(diǎn)的下方，說明未達(dá)到沉淀溶解平衡狀態(tài)，故無BaSO 4沉淀生成，C 正確；D 項(xiàng)，因a 、c 兩點(diǎn)對應(yīng)的都是在相同的溫度下的Ksp ，故二者的Ksp 相同，D 錯。本題答案選C 。點(diǎn)評：本題主要考查了沉淀的溶解和生成過程中離子濃度的變化、影響Ksp 的因素及沉淀析出的條件等，解題主要策略是應(yīng)用化學(xué)平衡移動理論。學(xué)生易錯的原因主要在于對于沉淀溶解平衡的理論掌握不到位，同時也不能正確的結(jié)合圖象進(jìn)行

17、分析，從而不知所措而錯選。 例 10 (2008年廣東卷 已知Ag 2SO 4的K sp 為2.0×10-5，將適量Ag 2SO 4固體溶于100 mL水中至剛好飽和，該過程中Ag +和SO 42-濃度隨時間變化關(guān)系如右圖（飽和Ag 2SO 4溶液中c (Ag+ 0.034mol·L -1）。若t 1時刻在上述體系中加入100mL0.020mol·L -1Na 2SO 4 溶液，下列示意圖中，能正確表示t 1時刻后Ag +和SO 42-濃度隨時間變化關(guān)系的是( 解析：因Ag 2SO 4溶液中存在沉淀溶解平衡Ag 2SO 4 2Ag + + SO42- ，在Ag 2

18、SO 4飽和溶液中，因?yàn)閏(Ag+=0.034mol/L，所以c （SO 42-）=c(Ag+/2=0.017mol/L；當(dāng)加入100ml 0.020mol/LNa2SO 4溶液后，溶液中c （SO 42-）=0.1L×0.017mol/L+0.1L×0.02mol/L=0.0185mol/L，c （Ag +）=0.034mol/L×0.1L/0.2L=0.017mol/L，此時Q c =c(Ag+c(SO42- Ksp ，溶液處于未飽和狀態(tài)。故答案選B 。 點(diǎn)評： （1）本題主要考查改變飽和溶液中離子濃度時沉淀溶解平衡移動的情況，正確的求算 各離子濃度的大小以及

19、結(jié)合圖象進(jìn)行分析， 顯得相當(dāng)重要， 要求學(xué)生具備對圖象數(shù)據(jù)的觀察 能力與分析能力。 例 10（2009 年廣東）硫酸鍶(SrSO4在水中的沉淀溶解平衡曲線如下，下列說法正確 2- A溫度一定時，Ksp(SrSO4隨 c(SO4 的增大而 減小 B三個不同溫度中，313K 時 Ksp(SrSO4最大 C283K 時，圖中 a 點(diǎn)對應(yīng)的溶液是不飽和溶液 D283K 下的 SrSO4 飽和溶液升溫到 363K 后變 為不飽和溶液 答案：BC 解析：A 項(xiàng)，平衡常數(shù)只與溫度有關(guān)，與濃度無關(guān)，A 錯誤；溫度一定 Ksp=c(Sr2+c(SO42-， 由圖可知，313K 時，相同 SO42-濃度下，Sr2+的濃度最大，所以平衡常數(shù)最大，B 正確；283K 時，a 點(diǎn)對應(yīng)的 Sr2+的濃度比平衡時要小，Qc 小于 Ksp（283K） ，故對應(yīng)溶液為不飽和溶液， C 正確；283K 下的飽和溶液，突然升溫至 363K，Ksp 減少，析出沉淀，但仍然為飽和溶液， D 錯誤。 例 11 （09 年山東理綜· 28） （14 分）運(yùn)用化學(xué)反應(yīng)原理研究氮、氧等單質(zhì)及其化合物的反應(yīng) 有重要意義。在 25下