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1、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(cè)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)。恒容時(shí),溫度升高,H2濃度減小。下列說法正確的是( ) A該反應(yīng)的焓變?yōu)檎礏恒溫恒容下,增大壓強(qiáng),H2濃度一定減小C升高溫度,逆反應(yīng)速率減小 D該

2、反應(yīng)的化學(xué)方程式為COH2O催化劑高溫CO2H2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CO2+H2CO+H2O,故D錯(cuò);由題意知,溫度升高,平衡向正反應(yīng)移動(dòng),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),H2濃度一定增大而不會(huì)減小,故B錯(cuò);C項(xiàng),升高溫度,正逆反應(yīng)速率都會(huì)增大,故C錯(cuò)。例2(08年寧夏理綜·12)將固體NH4I置于密閉容器中,在一定溫度下發(fā)生下列反應(yīng):NH4I(s)NH3(g)HI(g);2HI(g)H2(g)I2(g)達(dá)到平衡時(shí),c(H2)=0.5mol·L-1,c(HI)=4mol·L-1,則此溫

3、度下反應(yīng)的平衡常數(shù)為A9B16C20D25答案:C解析:由平衡時(shí)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·L-1,故答案選C。例3(09年江蘇化學(xué)·14)I2在KI溶液中存在下列平衡:I2(aq)I(aq)I3

4、(aq)某I2、KI混合溶液中,I3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) I2(aq)I(aq)I3(aq)的H>0B若溫度為T1、T2,反應(yīng)的平衡常數(shù)分別為K1、K2則K1K2C若反應(yīng)進(jìn)行到狀態(tài)D時(shí),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,I3的濃度逐漸的減小,說明反應(yīng)向逆方向移動(dòng),也就意味著該反應(yīng)是放熱反應(yīng),所以H0,所以A項(xiàng)錯(cuò);因?yàn)镵=,T2T1,所以當(dāng)溫度升高時(shí),反應(yīng)向逆方向移動(dòng),即K1K2,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(dòng),

5、這時(shí)I3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,I3的濃度在減小,那么I2的濃度就在增加,D正確。例4(09年海南化學(xué)·4)在25時(shí),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)XYZ初始濃度/mol·L-10.10.20平衡濃度/mol·L-10.050.050.1下列說法錯(cuò)誤的是A反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí),X的轉(zhuǎn)化率為50B反應(yīng)可表示為X+3Y2Z,其平衡常數(shù)為1600C增大壓強(qiáng)使平衡向生成Z的方向移動(dòng),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(cuò);其他選項(xiàng)均為平衡中的基礎(chǔ)計(jì)

6、算和基礎(chǔ)知識(shí),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(cè):通過對(duì)近幾年高考試題的研究發(fā)現(xiàn),高考對(duì)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(jì)算;三是影響化學(xué)平衡常數(shù)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(shí)考查化學(xué)平衡的移動(dòng)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(duì)于一般的可逆反應(yīng):mA

7、(g)+ nB(g)pC(g)+qD(g),其中m、n、p、q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),這個(gè)反應(yīng)的平衡常數(shù)公式可以表示為:,各物質(zhì)的濃度一定是平衡時(shí)的濃度,而不是其他時(shí)刻的.在進(jìn)行K值的計(jì)算時(shí),固體和純液體的濃度可視為“1”。例如:Fe3O4(s)+4H2(g)3Fe(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(g)pC(g)+qD(g),平衡常數(shù)為K。若某時(shí)刻時(shí),反應(yīng)物和生成物的濃度關(guān)系如下: ,則有以下結(jié)論:K/K ,V(正)V(逆),可逆反應(yīng)處于化

8、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(jì)量數(shù)增倍或減倍時(shí),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山東卷)碳?xì)浠衔锿耆紵蒀O2和H2O。常溫常壓下,空氣中的CO2溶于水,達(dá)到平衡時(shí),溶液的pH=5.60,c(H2CO3)=1.5×10-5 mol·L-1。若忽略水的電離及H2CO3的第二級(jí)電離,則H2CO3HCO3-H+的平衡常數(shù)K1= 。(已知:10-5.60=2.5×10-6)解析:此

9、題可直接運(yùn)用電離平衡常數(shù)的公式進(jìn)行計(jì)算,只要準(zhǔn)確的代入數(shù)值計(jì)算,不難得出答案。根據(jù)電離平衡常數(shù)公式可知:K1=c(H+)c(HCO3-)/c(H2CO3)=10-5.60×10-5.60/l.5×10-5=4.2×10-7mol. L-1。例6(09年海南化學(xué)·6)已知室溫時(shí),0.1mo1/L某一元酸HA在水中有0.1發(fā)生電離,下列敘述錯(cuò)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+)=

10、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(dòng),所以c(H+)將增大,pH值會(huì)減小,B錯(cuò);C項(xiàng),可由平衡常數(shù)表達(dá)式算出K=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= 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,Na2CO3溶液存在水解平衡:CO32H2OHCO3OH。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C

11、O2,平衡朝正反應(yīng)方向移動(dòng)C升高溫度,減小D加入NaOH固體,溶液pH減小答案:B解析:平衡常數(shù)僅與溫度有關(guān),故稀釋時(shí)是不變的,A錯(cuò);CO2通入水中,相當(dāng)于生成H2CO3,可以與OH反應(yīng),而促進(jìn)平衡正向移動(dòng),B正確;升溫,促進(jìn)水解,平衡正向移動(dòng),故表達(dá)式的結(jié)果是增大的,C錯(cuò);D項(xiàng),加入NaOH,堿性肯定增強(qiáng),pH增大,故D錯(cuò)。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(shí)溶液中c(NH4*)=c(Cl-)。則溶液顯 性(填“酸”、“堿”或

12、“中”);用含a的代數(shù)式表示NH3·H2O的電離常數(shù)Kb= 。解析:(Kb= ,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·H2Omol·L-10.005 mol·L-1,則:Kb=mol·L-1。高考解讀預(yù)測(cè):通過對(duì)近幾年高考題的研究發(fā)現(xiàn),高考對(duì)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(jì)有蔓延擴(kuò)張的趨勢(shì),高考對(duì)它的考查角度主要是電離平衡常數(shù)計(jì)算,當(dāng)然,影響它的因素,也應(yīng)引起我們的高度重視。另外,水解

13、平衡也作為一種平衡狀態(tài),也可能成為考查平衡移動(dòng)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(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),該常數(shù)就叫電離平衡常數(shù)。如CH3COOHCH3COO-+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(duì)于多元弱酸來說,由于上一級(jí)電離產(chǎn)生的H+對(duì)下一級(jí)電離起到抑制作用,一般是K1K2K3,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難得

14、多,因此在計(jì)算多元素弱酸溶液的c(H+)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。三、沉淀溶解平衡常數(shù)例9(2008年山東卷)某溫度時(shí),BaSO4在水中的沉淀溶解平衡曲線如圖所示。下列說法正確的是( )提示:BaSO4(s) Ba2+(aq)SO42-(aq)的平衡常數(shù)Kspc(Ba2+)·c(SO42-),稱為溶度積常數(shù)。A加入Na2SO4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)Cd點(diǎn)無BaSO4沉淀生成Da點(diǎn)對(duì)應(yīng)的Ksp大于c點(diǎn)對(duì)應(yīng)的Ksp解析:當(dāng)加入Na2SO4溶液時(shí),c(SO42-)增大,沉淀溶解平衡向沉淀析出方向進(jìn)行,則c(Ba2+)會(huì)減小,故A錯(cuò);

15、蒸發(fā)溶液時(shí),可使溶液的c(SO42-)和c(Ba2+)同時(shí)增大,而dc顯示c(SO42-)未變,故B錯(cuò);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BaSO4沉淀生成,C正確;D項(xiàng),因a、c兩點(diǎn)對(duì)應(yīng)的都是在相同的溫度下的Ksp,故二者的Ksp相同,D錯(cuò)。本題答案選C。點(diǎn)評(píng):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(dòng)理論。學(xué)生易錯(cuò)的原因主要在于對(duì)于沉淀溶解平衡的理論掌握不到位,同時(shí)也不能正確的結(jié)合圖象進(jìn)行分析,從而不知所措而錯(cuò)選。例 10 (2008年廣東卷)已知Ag2SO4的Ksp 為2.

16、0×10-5,將適量Ag2SO4固體溶于100 mL水中至剛好飽和,該過程中Ag+和SO42-濃度隨時(shí)間變化關(guān)系如右圖(飽和Ag2SO4溶液中c(Ag+)0.034mol·L-1)。若t1時(shí)刻在上述體系中加入100mL0.020mol·L-1Na2SO4 溶液,下列示意圖中,能正確表示t1時(shí)刻后Ag+和SO42-濃度隨時(shí)間變化關(guān)系的是( )解析:因Ag2SO4溶液中存在沉淀溶解平衡Ag2SO4 2Ag+ + SO42- ,在Ag2SO4飽和溶液中,因?yàn)閏(Ag+)=0.034mol/L,所以c(SO42-)=c(Ag+)/2=0.017mol/L;當(dāng)加入100ml

17、 0.020mol/LNa2SO4溶液后,溶液中c(SO42-)=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(shí)Qc=c(Ag+)c(SO42-)Ksp,溶液處于未飽和狀態(tài)。故答案選B。點(diǎn)評(píng):(1)本題主要考查改變飽和溶液中離子濃度時(shí)沉淀溶解平衡移動(dòng)的情況,正確的求算各離子濃度的大小以及結(jié)合圖象進(jìn)行分析,顯得相當(dāng)重要,要求學(xué)生具備對(duì)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

18、確A溫度一定時(shí),Ksp(SrSO4)隨的增大而減小B三個(gè)不同溫度中,313K時(shí)Ksp(SrSO4)最大C283K時(shí),圖中a點(diǎn)對(duì)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?yōu)椴伙柡腿芤捍鸢福築C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(cuò)誤;溫度一定Ksp=c(Sr2+)c(SO42-),由圖可知,313K時(shí),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(shí),a點(diǎn)對(duì)應(yīng)的Sr2+的濃度比平衡時(shí)要小,Qc小于Ksp(283K),故對(duì)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(cuò)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

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