微專題42四大平衡常數(shù)的計算與應(yīng)用

［考情分析）

電解質(zhì)溶液中的電離常數(shù)、水的離子積常數(shù)、水解常數(shù)及溶度積常數(shù)是在化學(xué)平衡、

常數(shù)基礎(chǔ)±的延伸和拓展，它是定量研究平衡移動的重要手段。各平衡常數(shù)的應(yīng)用

大

平

四O+算是高考的端和心

常

數(shù)

衡

計

的

算

同

與

用

要想掌握此點，在復(fù)習(xí)時就要以化學(xué)平衡強指導(dǎo)，以判斷平雕動的方向為

線索，以勒夏特列原理和相關(guān)守恒定律為計算依據(jù)，以各平衡常數(shù)之間的聯(lián)系為

突破口，聯(lián)系元素及化合物知識，串點竣，結(jié)線成網(wǎng)，形成匿的認(rèn)識結(jié)構(gòu)體

系，就能勢如破竹，水到渠成。

1.（2023?遼寧?統(tǒng)考高考真國）某廢水處理過程中始終保持H2s飽和，即c（H2s）=0.1mol.L,通過調(diào)節(jié)pH

使Ni?+和Cd?+形成硫化物而分離，體系中pH與-Ige關(guān)系如下圖所示，c為HS\S12\Ni?+和Ccf+的濃度,

184③為pH與-lgc（HS-）的關(guān)系曲線

A.Ksp（CdS）=10^B.

81147

C.Kal（H2S）=10-D.Ka2（H2S）=10-

【答案】D

【解析】已知H2s飽和溶液中隨著pH的增大，H2s的濃度逐漸減小，HS-的濃度增大，S2-濃度逐漸增大，則

有-lgc(HS)和-榜孑)隨著pH增大而減小,且相同pH相同時,HS濃度大于SH即-lgc(HS-)小于想伊)，則W+

和Cep+濃度逐漸減小，且Ksp(NiS)>Ksp(CdS),即當(dāng)"S')相同時，c(Ni2+)>c(Cd2+),貝l|-lgc(Ni2+)和-lg(Cd2+)隨

著pH增大而增大，且有-政(士+)小于-|g(Cd2+),由此可知曲線①代表CcP、②代表"+、③代表S%④代

表HS-,據(jù)此分析結(jié)合圖像各點數(shù)據(jù)進行解題。

A.由分析可知，曲線①代表Cd2+、③代表S2一,由圖示曲線①③交點可知，此時c(Cd2+)=c(S2-)=10-i3mo|/L,

2+2-1313-26

則有Ksp(CdS)=c(Cd).c(S)=10moULxIOmol/L=10,A錯誤；

B.由分析可知，③為pH與-lgc(S21的關(guān)系曲線，B錯誤；

C.由分析可知，曲線④代表HS-,由圖示曲線④兩點坐標(biāo)可知，此時c(H+)=10i6moi/L時，c(HSj=10-6-5mol/L,

239

Kal(H,S)=。何卜(7S)=lO'Tol/LxlOEmoi/L=或者當(dāng)c(H+)=10-4-mO|/L時，c(HS)=10--mol/L,

AIV27

C(H2S)O.lmol/L

c(H+〉c(HS)10"2moi/LX1039moi/L

=10,，c錯誤;

C(H2S)-O.lmoVL

-c(H+)c(HS)c(H+)c(S2)C2(H+XS2)一生，40k一一,,“工

D.已知KaiKa2=U——:~.....=,由曲線③兩點坐標(biāo)可知，當(dāng)c(H+)=1049mol/L時,

C(H2S)C(HS)C(H2S)

C2(H+)C(S2)

c(S2)=1013mol/L,或者當(dāng)c(H+)=10-6-8mol/L時，c(S2)=10-9-2mol/L,故有KaiKa2=

C(H2S)

(10-49mol/L)2xlOnmol/L(10-68mol/L)2xlO-92mol/L乙+4八小八上匚―r6,“.—

------------------------------------------------=10-712R",結(jié)合C項分析可知r31=1o07711,故44r有

O.lmol/LO.lmol/L

147

Ka2(H2S)=10-,D正確;

故答案為Do

2.(2023?全國?統(tǒng)考高考真題)下圖為Fe(OH)3、A1(OH)3和Cu(OH)2在水中達沉淀溶解平衡時的pM-pH關(guān)

系圖(pM=-lg[c(M)/(molL-1)]；c(M)<105mol-L71可認(rèn)為M離子沉淀完全)。下列敘述正確的是

A.由a點可求得/(Fe(OH)3)=10*

in-10

B.pH=4時Al(OH)3的溶解度為U—mol?LT

3

C.濃度均為O.Olmol?L-的Al3+和Fe3+可通過分步沉淀進行分離

D.AF+、CU2+混合溶液中40?+)=0.2mol.U1時二者不會同時沉淀

【答案】C

【解析】A.由點a(2,2.5)可知，此時pH=2,pOH=12,則Ksp(Fe(OH)3)=c(Fe3+)/(OTT)=10-2隈1033=10-3&5,

故A錯誤；

B.由點(5,6)可知，此時pH=5,pOH=9,則及「(閃(0田3)=°0產(chǎn)).03(0由)=1()-6x1003=10-33,pH=4時

10-33

A1(OH)3的溶解度為而呼=i0-3moi.「，故B錯誤；

C.由圖可知，當(dāng)鐵離子完全沉淀時，鋁離子尚未開始沉淀，可通過調(diào)節(jié)溶液pH的方法分步沉淀AP+和Fe3+,

故C正確；

D.由圖可知，AP+沉淀完全時，《w3+)<10-Smol.p,pM>5,止匕時pH約為4.7,在此pH下Cu^剛開始

沉淀的濃度為O.lmoLL4,而題中c(Cu2+)=0.2moi(Mmol則A產(chǎn)、C/+會同時沉淀，故D錯誤;

答案選C。

四大平衡常數(shù)的比較

常數(shù)符號適用體系影響因素表達式

水的離子積常數(shù)K任意水溶液升溫，Kw增大+

/Cw=c(OHj-c(H)

電離常數(shù)酸降弱酸溶液升溫，Ka增大

A+H2O、5HA+OH

降增大

_C(H-).c(Aj

Aac(HA)

堿K弱堿溶液

bBOH、'B++OH-

c(OH-).C(B)

Abc(HB)

鹽的水解常數(shù)Kh鹽溶液升溫，Kh增大

A+H2O;——HA+OH-

C(0H/C(HA)

dA)

MAn的飽和溶液

溶度積常數(shù)Ks難溶電解質(zhì)溶液升溫，大多數(shù)Kp增大m

P=cm(Mn+)-cn(Am-)

注意：

(1)四大平衡的基本特征相同，包括逆、動、等、定、變，其研究對象均為可逆變化過程。

(2)溶解平衡有放熱反應(yīng)、吸熱反應(yīng)，升高溫度后4P可能變大或變小；而電離平衡、水解平衡均為吸熱過程,

升高溫度4(或及)、4均變大。

一、Kh與Ka(或Kb)、Kw的關(guān)系及其應(yīng)用

1.強堿弱酸鹽：

如：CH3coONa溶液：CH3coeT+HzO―^CH3coOH+OJT

CCH3COOHCOH

KH=

~CCH3COO

cCH3coOHcOlT.CH+

+

=~cCH3COOcH-

=錯誤！=錯誤！

2.強酸弱堿鹽：

+

如：NH4cl溶液：NHt+H2O^^NH3H2O+H

+

CNH3H20CH

cNHo\al(+,4)

+

CNH3H2OCHCOH

-cNHo\al(+,4)-cOH-

=錯誤！=錯誤！

其中：町為水解平衡常數(shù)、&(及)為弱酸(或弱堿)的電離平衡常數(shù)、降為水的離子積常數(shù)。

二、溶度積常數(shù)及其應(yīng)用

1.溶度積和離子積

以AmB?(s)^A"+(aq)+(aq)為例:

溶度積離子積

溶液中有關(guān)離子濃度幕的乘

概念沉淀溶解的平衡常數(shù)

積

符號KspQe

表達Ksp(A?B.尸亡閨IhSKQ，gc(AmB?)=cZXA2lhcXKQ,

式式中的濃度都是平衡濃度式中的濃度是任意濃度

判斷在一定條件下沉淀能否生成或溶解

①Q(mào)c>Ksp：溶液過飽和，有沉淀析出

應(yīng)用

②。c=Ksp：溶液飽和，處于平衡狀態(tài)

③。c<Ksp：溶液未飽和，無沉淀析出

2.影響&p的因素

(1)內(nèi)因：難溶物質(zhì)本身的性質(zhì)，這是決定因素。

(2)外因

①濃度：加水稀釋，平衡向冷解方向移動，但&p丕變。

②溫度：絕大多數(shù)難溶物的溶解是吸熬過程，升高溫度，平衡向渣解方向移動，Kp增大。

③其他：向平衡體系中加入可與體系中某些離子反應(yīng)生成更難溶物質(zhì)或更難電離物質(zhì)或氣體的離子時，平

衡向溶解方向移動，但Ksp不變。

3.Kw和灰汨曲線

常溫下,CaS04在水中的沉淀溶解平衡曲線［Ksp=9xl0-6

不同溫度下水溶液中［H+］與［0H-］的變化曲線

moP-L-2］

[OH-]/(mol?L-1)

羽\a

曲線a

,曲線b,一—?b

-6ox\

io-v---卻\I

-7

io—T

：DT~r2

4xl0-3[SO4-l/(mol?L-1)

10-7]0-6田+y(mol?LT)

(1)A、C、B三點均為中性，溫度依次升高,Kw依次

(l)a,c點在曲線上,afc的變化為增大[SO打,如加入

增大

Na2s。4固體，但G不變

(2)D點為酸性溶液,E點為堿性溶液,丁2溫度時

(2)b點在曲線的上方,Q>《p,將會有沉淀生成

/Cw=lxl014(mol-L1)2

⑶d點在曲線的下方,Q<(p,則為不飽和溶液，還能繼續(xù)溶

(3)AB直線的左上方均為堿性溶液，任意一點均有

解CaSO4

[H+]<[OH-]

1.《023?湖南,統(tǒng)考高考真9)向一恒容密閉容器中加入ImolCH,和一定量的H?。，發(fā)生反應(yīng)：

CH4(g)+H2O(g)UCO(g)+3H2(g)。CH4的平衡轉(zhuǎn)化率按不同投料比xfx=嚶旦]隨溫度的變化曲線如

圖所示。下列說法錯誤的是

A.Xj<x2

B.反應(yīng)速率：Vb正<Vc正

C.點a、b、c對應(yīng)的平衡常數(shù)：Ka<Kb=Kc

D.反應(yīng)溫度為工，當(dāng)容器內(nèi)壓強不變時，反應(yīng)達到平衡狀態(tài)

【答案】B

【解析】A.一定條件下，增大水的濃度，能提高CH4的轉(zhuǎn)化率，即x值越小，CFU的轉(zhuǎn)化率越大，則\<X2,

故A正確;

B.b點和c點溫度相同，Cd的起始物質(zhì)的量都為lmol,b點x值小于c點，則b點加水多，反應(yīng)物濃度大,

則反應(yīng)速率：Vb正〉V。正，故B錯誤；

C.由圖像可知，x一定時，溫度升高CH4的平衡轉(zhuǎn)化率增大，說明正反應(yīng)為吸熱反應(yīng)，溫度升高平衡正向

移動，K增大；溫度相同，K不變，則點a、b、c對應(yīng)的平衡常數(shù)：Ka<Kb=Kc,故C正確；

D.該反應(yīng)為氣體分子數(shù)增大的反應(yīng)，反應(yīng)進行時壓強發(fā)生改變，所以溫度一定時，當(dāng)容器內(nèi)壓強不變時,

反應(yīng)達到平衡狀態(tài)，故D正確；

答案選B。

2.（2023,全國,統(tǒng)考高考真金）硫酸亞鐵在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中有許多用途，如可用作農(nóng)藥防治小麥黑穗病，制造

磁性氧化鐵、鐵催化劑等?；卮鹣铝袉栴}：

⑴在M氣氛中，F(xiàn)eSO4-7HQ的脫水熱分解過程如圖所示：

50

45.3%

4038.8%

30-------------

FeSO4,xH2O

20l-l19.4%

10——?

FeSO4-7H'o/

050100150200250300

溫度/℃

根據(jù)上述實驗結(jié)果，可知x=,y=o

(2)已知下列熱化學(xué)方程式：

-1

FeSO4-7H2O(S)=FeSO4(s)+7H2O(g)AH,=akJ-mol

1

FeSO4-XH2O(S)=FeSO4(s)+xH2O(g)AH?=bkJ-moF

1

FeSO4-yH2O(s)=FeSO4(s)+yH2O(g)AW3=ckJ-moF

1

則FeSO4-7H2O(S)+FeSO4-yH2O(s)=2(FeSO4.xH2O)(s)的AH=kJmor?

⑶將FeSO4置入抽空的剛性容器中，升高溫度發(fā)生分解反應(yīng)：2FeSO4(s)=Fe2O3(s)+SO2(g)+SO3(g)(0)。

平衡時的關(guān)系如下圖所示。660K時，該反應(yīng)的平衡總壓心=kPa、平衡常數(shù)4(1)=

（kPa）2o4（I）隨反應(yīng)溫度升高而（填"增大""減小"或"不變"）。

E

2

0

S

4

⑷提高溫度，上述容器中進一步發(fā)生反應(yīng)2so3（g）U2SO/g）+O2（g）（外,平衡時氣=（用囁/PSO2

表示）。在929K時，電=84.6kPa、PSO}=35.7kPa,則=kPa,￡。1）=kPa（列出計算式）。

【答案】⑴41

（2）（a+c-2b）

⑶32.25增大

（4）*546.2646.26?x2.64

4-355"

【解析】（1）由圖中信息可知，當(dāng)失重比為19.4%時，F(xiàn)eSO4.7H,O轉(zhuǎn)化為FeSO4.xH2O,則八,=19.4%，

278

解之得x=4；當(dāng)失重比為38.8%時，F(xiàn)eSO「7HQ轉(zhuǎn)化為FeSO,—Hz。，則以5=38.8%,解之得y=l。

278

（2）①FeSCV7H2O（s）=FeSO4（s）+7H2O（g）AH^akJ-mor1

1

②FeSO4<vH^O（s）=FeSO4（s）+A：H2O（g）AH2=bkJ-moF

-1

③FeSO4-yH2O（s）=FeSO4（s）+yH2O（g）AH,=ckJ-mol

根據(jù)蓋斯定律可知，①+③-②x2可得FeSO4-7H2O（S）+FeSO4.yH2O（s）=2（FeSO4.xH2O）（s）,貝I]AH=

（a+c-2b）kJmor1o

（3）將Fes。,置入抽空的剛性容器中，升高溫度發(fā)生分解反應(yīng)：2FeSO4（s）UFe2C^s）+SO2（g）+SC>3（g）

（ffl）o由平衡時娛。「T的關(guān)系圖可知,660K時，娓5=L5kPa,貝林5=1.5kPa,因此該反應(yīng)的平衡總壓七=

3kPa、平衡常數(shù)Kp(I)=1.5kPaxl.5kPa=2.25(kPa)2。由圖中信息可知，K。,隨著溫度升高而增大，因此，

Kp(I)隨反應(yīng)溫度升高而增大。

(4)提高溫度，上述容器中進一步發(fā)生反應(yīng)2sC>3(g)U2sC>2(g)+O2(g)。，在同溫同壓下，不同氣體的

物質(zhì)的量之比等于其分壓之比，由于僅發(fā)生反應(yīng)(團)時心。:娛。?,則心&+2品廣^-2之「因此，平衡時

生=為/"。在929K時,七=84.6kPa、&,=35.7kPa,則Goj&jl廣在、電小。「2電,

聯(lián)立方程組消去氣，可得34oj5/^=4七，代入相關(guān)數(shù)據(jù)可求出娛02=46.26kPa,則

D-QAAIDQCFDADg么/ID"/TT\(46.26kPa)^x2.64kPa46.26?x2.64

R-84.6kPa-35.7kPa-46.26kPa=2.64kPa,K(II)=--------------------=-----------kPa。

2pV7(35.7kPa)235.72

J基晶豪)

L(2021秋?山東青島?高二青島二中校考期中)以下是常溫下幾種弱酸的電離平衡常數(shù)：下列說法正確的是

CHCOOHHCIO

3H2S

571511

K=1.8xl0-KI=1.3X10-；K2=7.1X10K=4.69xl0

2

A.可發(fā)生反應(yīng)：H2S+2CIO=S+2HCIO

B.CHsCOOH溶液與Na2s溶液不能反應(yīng)生成NaHS

C.同物質(zhì)的量濃度的H2S、HCIO、CH3co0H溶液，酸性最強的是CH3COOH

D.Na2S>NaCIO、CH3coONa中，結(jié)合質(zhì)子能力最強的NaCIO

【答案】C

【解析】A.次氯酸根具有強氧化性，與H2s反應(yīng)時發(fā)生的是氧化還原反應(yīng)，H2s被氧化生成硫單質(zhì)，故A

錯誤；

B.根據(jù)電離平衡常數(shù)可知酸性強弱為：CHsCOOH>H2S,所以當(dāng)少量醋酸與Na2s溶液反應(yīng)時會生成NaHS,

故B錯誤；

C.根據(jù)電離平衡常數(shù)可知酸性強弱為：CH3COOH>H2S>HCIO>HS-,所以同物質(zhì)的量濃度的H2S、HCI。、

CH3co0H溶液，酸性最強的是CH3co0H,故C正確；

D.根據(jù)電離平衡常數(shù)可知酸性強弱為：CH3COOH>H2S>HCIO>HS-,酸越弱則酸根離子得到質(zhì)子能力越強：

2

CH3COO-<HS-<CIO-<S-,結(jié)合質(zhì)子能力最強的Na2S,故D錯誤；

故選c。

2.“023?吉林長春?校聯(lián)考模擬預(yù)測）乙二酸（H2c2。4）俗稱草酸，是二元弱酸，在實驗研究和化學(xué)工業(yè)中應(yīng)

用廣泛。25。（2時，向10mL、0.1mol/LH2c2。4溶液中逐滴加入0.1mol/L的NaOH溶液，溶液中含碳微粒的物質(zhì)

的量分?jǐn)?shù)隨溶液pH的變化如圖所示。下列敘述錯誤的是

凝

去

2跚

眼

舞

A.曲線團表示溶液中HC2c＞4的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)隨溶液pH的變化

B.25℃時，H2c2。4的電離平衡常數(shù)分別是心1、42,則=1000

七2

C.pH為2.5~5.5過程中主要發(fā)生反應(yīng)的離子方程式是OH-+HC2O；=aOj+出。

-

D.當(dāng)加入20mlNaOH溶液時，溶液中陰離子濃度由大到小的順序為：c（C2O^'）＞c（HC2O；）＞cfOH）

【答案】D

【解析】草酸屬于二元素弱酸，應(yīng)分步電離H2c2O4UHC2O4+H+、HC2O；UC2dj+H+,草酸溶液中加入NaOH

溶液，H2c2。4物質(zhì)的量濃度逐漸減小，HC2。；逐漸增大，后逐漸減小，C2。;逐漸增大，因此回代表H2c2。4,

團代表HC2O4,回代表CzO4-；

A.根據(jù)上述分析，回代表HC20；物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)隨pH變化，故A說法正確;

B-長片號記’電離平衡常數(shù)只受溫度的影響，取（】2。.5）點，小2。了小心。4）,因止匕

K10-12

Ka/=C（H+）=10-L2,同理Ka2=C（H+）=IO*,因此=77^7=1（）3=1000,故B說法正確;

K&1。

C.pH在2.5?5.5之間，HC20；物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)逐漸減少，C2O；物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)逐漸增大，因此該階段發(fā)生離

-

子方程式為HC2O4+OH--C2O4+H2O,故C說法正確;

D.當(dāng)加入20mL等濃度NaOH溶液，充分反應(yīng)后，溶質(zhì)為Na2c2。4,C2。:發(fā)生水解，其水解方程式為CzO：

+H2OUHC2O；+OH-,水也要電離出0H-,因此C(OH-)>C(HC2。：)，水解程度微弱，c(C20j)最大，即c?。

t)>c(OH)>c(HC2O；),故D說法錯誤;

答案為D。

3.(2023春?湖北省直轄縣級單位?高三統(tǒng)考階段練習(xí))HA是一元弱酸，BOH是一元弱堿，常溫下，不同濃

度的NaA或BCI溶液的pH與-1g平魯?或-1g半黑^的關(guān)系如圖所示。下列敘述正確的是

c(A)c(B)

A.線ab表示BCI溶液的pH與-他一7^］的關(guān)系

B.B+的水解平衡常數(shù)6=10-5

C.等體積等濃度的HA溶液和BOH溶液混合后溶液呈中性

D.水的電離程度：b=d<c=a

【答案】C

++

【解析】％NaA尸咪產(chǎn)c(HA)Kh(NaA)Kh(NaA)c(H)Hn,c(HA),Kh(NaA)c(H)

arTMT-K：一‘即」一--

一4'故"gr-J與PH與正比關(guān)系，即線ab表示NaA溶液的pH與-1g的關(guān)系，則線cd表示

Kwc(A)C(A)

BCI溶液的pH與-1g當(dāng)舞?的關(guān)系，據(jù)此解答。

c(B)

A.由分析可知，線ab表示NaA溶液的pH與-1g空乎的關(guān)系，故A錯誤;

一?,c(BOH)e,c(BOH)c(BOH)

B.d點時，pHggc(H++)時，［則州+)=1。小。電，三盯二小，公伯++卜而廠小

+)=10%10-4=10-9,故B錯誤;

14

CK10'5I一心+tc(HA)c(HA)

-KbBOH)一49r守位5,由b點可知PH63H+)時，也k",即即"4'

c(A+)c(H+)

K(HA)==而*=1。,，等體積等濃度的HA溶液與BOH溶液混合得BA溶液，由于Ka(HA)=Kb(BOH),

ac(HA)

BA溶液呈中性，故C正確;

D.a點溶液pH=8,溶液質(zhì)為NaA,c點溶液pH=6,溶質(zhì)為BCI,這兩點溶液中由水電離的c(H+)=c(OH)=10-6

mol-L-1；b點溶液pH=9,溶質(zhì)為NaA,d點溶液pH=5,溶質(zhì)為BCL這兩點溶液中由電離的c(HL)=c(OH)=10-5

mol-L1,水的電離程度b=d>c=a,故D錯誤；

故選C。

4.(2023?浙江金華?統(tǒng)考模擬預(yù)測)已知HA是一元弱酸，難溶鹽MA的飽和溶液中c(M+)隨c(H+)的變化

而變化，其中M+不發(fā)生水解。實驗中往難溶鹽MA的飽和溶液不斷通入HCI氣體，調(diào)節(jié)溶液的4H+),結(jié)

果發(fā)現(xiàn)，298K時，c2(M+)-c(H+)為線性關(guān)系，如下圖中實線所示。下列敘述不正確的是

r一

T

o

E

r

o

u

c

n

%

A.當(dāng)c(H+)=4.5xl()TmoLL-時，c(M+)<c(A-)

B.溶液pH=4時，c(M+)<3.0x10^mol-U1

C.MA的溶度積常數(shù)(MA)“5.0xKT8

D.HA的電離常數(shù)(々Z.OxltT4

【答案】A

【解析】A.MA溶液中物料守恒c(A)+c(HA)=c(M+),因為內(nèi)水解，此時溶液呈堿性，通入HCI使溶液呈酸性,

仍存在c(A-)+c(HA)=c(M+),所以c(M+)>c(A)A錯誤;

B.根據(jù)c2(M+)=2.5xl()Tc(H+)+5xl(r8可計算，當(dāng)pH=4時c(M+)=a?xl()YmoLL」，所以

c(M+)<3.OxlO_4mol-L-1,B正確；

C.由題中信息可知c(H+)=Omol/L時，為MA的飽和溶液，MA的溶度積常數(shù)

+2+8

Ksp(MA)=c(M)-c(A-)?c(M)?5.0xW,C正確；

D.當(dāng)c(A)=c(HA)時，HA的電離常數(shù)Ka='/

c(HA)''

當(dāng)c(A-)=c(HA)時，根據(jù)物料守恒:c(A-)+c(HA)=c(M+),則c(M+)=2c(A),根據(jù)

+2+8

^sp(MA)=c(M)-c(Aj=1c(M)?5.0xl0-,則c?(NTbLOxlO",代入線性關(guān)系式

c2(M+)=2.5xlO^c(H+)+5xlO-8,可得dH+^NOxUr4mol/L,所以=0但)=《可卜ZOxlCT4,

D正確；

故答案選A。

5.(.23?浙江?統(tǒng)考高考真事)水煤氣變換反應(yīng)是工業(yè)上的重要反應(yīng)，可用于制氫。

水煤氣變換反應(yīng)：CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)AH=-41.2kJ-mor'

該反應(yīng)分兩步完成：

1

3Fe2O3(s)+CO(g)2Fe3O4(s)+CO2(g)AH1=-47.2kJ-mol

2Fe3O4(s)+H2O(g)=3Fe2O3(s)+H2(g)A&

請回答：

1

(1)AH2=kJ-molo

⑵恒定總壓1.70乂?2和水碳比加但20)/11(8)=12:5］投料，在不同條件下達到平衡時CO?和H?的分壓(某成

分分壓=總壓x該成分的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù))如下表：

p(CO2)/MPap(H2)/MPap(CH4)/MPa

條件10.400.400

條件20.420.360.02

①在條件1下，水煤氣變換反應(yīng)的平衡常數(shù)K=

②對比條件1,條件2中H?產(chǎn)率下降是因為發(fā)生了一個不涉及CO?的副反應(yīng)，寫出該反應(yīng)方程式

⑶下列說法正確的是o

A.通入反應(yīng)器的原料氣中應(yīng)避免混入0?

B.恒定水碳比［n（HQ）/n（CO）］,增加體系總壓可提高H?的平衡產(chǎn)率

C.通入過量的水蒸氣可防止Fes。,被進一步還原為Fe

D.通過充入惰性氣體增加體系總壓，可提高反應(yīng)速率

⑷水煤氣變換反應(yīng)是放熱的可逆反應(yīng)，需在多個催化劑反應(yīng)層間進行降溫操作以"去除"反應(yīng)過程中的余熱

（如圖1所示），保證反應(yīng)在最適宜溫度附近進行。

①在催化劑活性溫度范圍內(nèi)，圖2中b-c段對應(yīng)降溫操作的過程，實現(xiàn)該過程的一種操作方法是o

A.按原水碳比通入冷的原料氣B.噴入冷水（蒸氣）C.通過熱交換器換熱

②若采用噴入冷水（蒸氣）的方式降溫，在圖3中作出CO平衡轉(zhuǎn)化率隨溫度變化的曲線—o

⑸在催化劑活性溫度范圍內(nèi)，水煤氣變換反應(yīng)的歷程包含反應(yīng)物分子在催化劑表面的吸附（快速）、反應(yīng)及產(chǎn)

物分子脫附等過程。隨著溫度升高，該反應(yīng)的反應(yīng)速率先增大后減小，其速率減小的原因是o

【答案】⑴6

（2）2C0+3H2回CH4+H2O

Ac

*

、

榔

AC卿

0平衡曲線

。

最適宜溫度曲線

------------>

77℃

（5）溫度過高時，不利于反應(yīng)物分子在催化劑表面的吸附，從而導(dǎo)致其反應(yīng)物分子在催化劑表面的吸附量及

濃度降低，反應(yīng)速率減小；溫度過高還會導(dǎo)致催化劑的活性降低，從而使化學(xué)反應(yīng)速率減小

【解析】⑴設(shè)方程式①CO(g)+Hq(g)UCC)2(g)+H2(g)AH-41.2kJ.mor1

1

②3Fe2O3(s)+CO(g)U2Fe3O4(s)+CO2(g)AH】=-47.2kJ-mol'

③2Fe3O4(s)+H2O(g)釬3Fe2O3(s)+H2(g)△兄

根據(jù)蓋斯定律可知，③=①-②，貝UAH?=AH-AH|=(-41.2kJ-mol-1)-(-47.2kJ.mol1)=6kJ.mol1；

（2）①條件1下沒有甲烷生成，只發(fā)生了水煤氣變換反應(yīng)，該反應(yīng)是一個氣體分子數(shù)不變的反應(yīng)。設(shè)在條

件1下平衡時容器的總體積為V,水蒸氣和一氧化碳的投料分別為12mol和5mol,參加反應(yīng)的一氧化碳為

xmol,根據(jù)已知信息可得以下三段式：

CO(g)+H2O(g)uCO2(g)+H2(g)

開始（加4）51200

轉(zhuǎn)化(加o/)XXXX

平衡(加o/)5-x12-xxX

------------------X1.7MPa=OAOMPa,解得x=4；

5-x+12-x+x+x

44

—X—

則平衡常數(shù)K=丁白d2；

D—4-1--N--—-X4--------

VV

②根據(jù)表格中的數(shù)據(jù)可知，有甲烷生成，且該副反應(yīng)沒有二氧化碳參與，且氫氣的產(chǎn)率降低，則該方程式

為：CO+3H20CH4+H2O；

（3）A.一氧化碳和氫氣都可以和氧氣反應(yīng)，則通入反應(yīng)器的原料氣中應(yīng)避免混入。2,A正確；

B.該反應(yīng)前后氣體計量系數(shù)相同，則增加體系總壓平衡不移動，不能提高平衡產(chǎn)率，B錯誤;

C.通入過量的水蒸氣可以促進四氧化三鐵被氧化為氧化鐵，水蒸氣不能將鐵的氧化物還原為單質(zhì)鐵，但過

量的水蒸氣可以降低體系中C。和也的濃度，從而防止鐵的氧化物被還原為單質(zhì)鐵，C正確；

D.若保持容器的體積不變，通過充入惰性氣體增加體系總壓，反應(yīng)物濃度不變，反應(yīng)速率不變，D錯誤;

故選AC；

（4）①A.按原水碳比通入冷的原料氣，可以降低溫度，同時化學(xué)反應(yīng)速率稍減小，導(dǎo)致C。的轉(zhuǎn)化率稍

減小，與圖中變化相符，A正確；

B.噴入冷水（蒸氣），可以降低溫度，但是同時水蒸氣的濃度增大，會導(dǎo)致CO的轉(zhuǎn)化率增大，與圖中變化不

符，B錯誤；

C.通過熱交換器換熱，可以降低溫度，且不改變投料比，同時化學(xué)反應(yīng)速率稍減小，導(dǎo)致co的轉(zhuǎn)化率稍

減小，與圖中變化相符，c正確；

故選AC；

②增大水蒸氣的濃度，平衡正向移動，則一氧化碳的的平衡轉(zhuǎn)化率增大，會高于原平衡線，故圖像為：

平衡曲線

最適宜溫度曲線

-------------------------------------?

77℃

（5）反應(yīng)物分子在催化劑表面的吸附是一個放熱的快速過程，溫度過高時，不利于反應(yīng)物分子在催化劑表

面的吸附，從而導(dǎo)致其反應(yīng)物分子在催化劑表面的吸附量及濃度降低，反應(yīng)速率減??；溫度過高還會導(dǎo)致

催化劑的活性降低，從而使化學(xué)反應(yīng)速率減小。

6.“023?遼寧?統(tǒng)考高考真金）硫酸工業(yè)在國民經(jīng)濟中占有重要地位。

⑴我國古籍記載了硫酸的制備方法一一"煉石膽（CUSO48H2O）取精華法"。借助現(xiàn)代儀器分析，該制備過程中

CUSO.5H2O分解的TG曲線（熱重）及DSC曲線（反映體系熱量變化情況，數(shù)值已省略）如下圖所示。700團左右

有兩個吸熱峰，則此時分解生成的氧化物有SO2、和（填化學(xué)式）。

（2）鉛室法使用了大容積鉛室制備硫酸（76%以下），副產(chǎn)物為亞硝基硫酸，主要反應(yīng)如下:

NO2+SO2+H2ONO+H2SO4

2NO+O2=2NO2

（回）上述過程中NO2的作用為。

（回）為了適應(yīng)化工生產(chǎn)的需求，鉛室法最終被接觸法所代替，其主要原因是（答出兩點即可）。

（3）接觸法制硫酸的關(guān)鍵反應(yīng)為SO2的催化氧化：

1

SOz（g）+—O2（g）^SO3（g）A/7=-98.9kJmol

（回）為尋求固定投料比下不同反應(yīng)階段的最佳生產(chǎn)溫度，繪制相應(yīng)轉(zhuǎn)化率（a）下反應(yīng)速率（數(shù)值已略去）與溫度的

關(guān)系如下圖所示，下列說法正確的是。

\a=0.88

'a=0.90

a=0.92

470480490500510520

溫度「C

a.溫度越高，反應(yīng)速率越大

b.a=0.88的曲線代表平衡轉(zhuǎn)化率

c.a越大，反應(yīng)速率最大值對應(yīng)溫度越低

d.可根據(jù)不同。下的最大速率，選擇最佳生產(chǎn)溫度

（明為提高鈕催化劑的綜合性能，我國科學(xué)家對其進行了改良。不同催化劑下，溫度和轉(zhuǎn)化率關(guān)系如下圖所

示,催化性能最佳的是（填標(biāo)號）。

%

、

7樹

y

/

so

（回）設(shè)02的平衡分壓為p,SO2的平衡轉(zhuǎn)化率為久,用含p和ae的代數(shù)式表示上述催化氧化反應(yīng)的KP=（用

平衡分壓代替平衡濃度計算）。

【答案】⑴CuOSO3

（2）催化劑反應(yīng)中有污染空氣的N。和NS放出影響空氣環(huán)境、N5可以溶解在硫酸中給產(chǎn)物硫酸

帶來雜質(zhì)、產(chǎn)率不高（答案合理即可）

《

(3)cdd1

【解析】(1)根據(jù)圖示的熱重曲線所示，在700回左右會出現(xiàn)兩個吸熱峰，說明此時CUS04發(fā)生熱分解反應(yīng)，

從TG圖像可以看出，質(zhì)量減少量為原CuS04質(zhì)量的一半，說明有固體CuO剩余，還有其他氣體產(chǎn)出，此時

700℃

氣體產(chǎn)物為SO2、S03>02,可能出現(xiàn)的化學(xué)方程式為3CuSO4^=3CuO+2SC)2個+S03個+。2個，結(jié)合反應(yīng)中產(chǎn)

物的固體產(chǎn)物質(zhì)量和氣體產(chǎn)物質(zhì)量可以確定，該反應(yīng)的產(chǎn)物為CuO、SO?、SO3、02,故答案為CuO、SO3。

(2)(i)根據(jù)所給的反應(yīng)方程式，N02在反應(yīng)過程中線消耗再生成，說明N02在反應(yīng)中起催化劑的作用；

(ii)近年來，鉛室法被接觸法代替因為在反應(yīng)中有污染空氣的NO和N5放出影響空氣環(huán)境、同時作為催化劑

的Nth可以溶解在硫酸中給產(chǎn)物硫酸帶來雜質(zhì)影響產(chǎn)品質(zhì)量、產(chǎn)率不高(答案合理即可)。

(3)(i)a.根據(jù)不同轉(zhuǎn)化率下的反應(yīng)速率曲線可以看出，隨著溫度的升高反應(yīng)速率先加快后減慢，a錯誤;

b.從圖中所給出的速率曲線可以看出，相同溫度下，轉(zhuǎn)化率越低反應(yīng)速率越快，但在轉(zhuǎn)化率小于88%的時

的反應(yīng)速率圖像并沒有給出，無法判斷a=0.88的條件下是平衡轉(zhuǎn)化率，b錯誤；

c.從圖像可以看出隨著轉(zhuǎn)化率的增大，最大反應(yīng)速率不斷減小，最大反應(yīng)速率出現(xiàn)的溫度也逐漸降低，c

正確；

d.從圖像可以看出隨著轉(zhuǎn)化率的增大，最大反應(yīng)速率出現(xiàn)的溫度也逐漸降低，這時可以根據(jù)不同轉(zhuǎn)化率選

擇合適的反應(yīng)溫度以減少能源的消耗，d正確；

故答案選cd；

(ii)為了提高催化劑的綜合性能，科學(xué)家對催化劑進行了改良，從圖中可以看出標(biāo)號為d的催化劑V-K-Cs-Ce

對SO2的轉(zhuǎn)化率最好，產(chǎn)率最佳，故答案選d；

(iii)利用分壓代替濃度計算平衡常數(shù)，反應(yīng)的平衡常數(shù)I—=：——i——=

p(sojp2(O2)里2p(總)小(0,)

〃(總)

n(SO3)m-ae

L；設(shè)S02初始量為mmol,則平衡時n(S02)=m-m-a^=m(l-ae),n(S03)=m-a^,Kp=1

22

fi(so2)-p(O2)m(l-as)-p(O2)

?e

■廠，故答案為:廠

22

(l-ae)-p(l-ae)-p

1.（向23?浙江?統(tǒng)考高考真;1）草酸（眸04）是二元弱酸。某小組做如下兩組實驗：

實驗I：往20mL0.1mol-L'NaHCzC^溶液中滴加CUmoLUNaOH溶液。

實驗回：往20mL0.10mol-L」NaHC2C）4溶液中滴力口0」。mol-L'CaC^M..

［已知：HGO4的電離常數(shù)跖=5.4*10-2,七=5.4x10-5,%（CaC2O4）=2.4xl（y9,溶液混合后體積變化忽略不計］,

下列說法正確的是

A.實驗I可選用甲基橙作指示劑，指示反應(yīng)終點

B.實驗I中V（NaOH）=10mL時，存在（印七。,

+

C.實驗團中發(fā)生反應(yīng)HC2（）i+Ca2+=CaC2O4+H

D.實驗團中V（CaCl?）=80mL時，溶液中8moi.匚】

【答案】D

【解析】A.NaHCzO,溶液被氫氧化鈉溶液滴定到終點時生成顯堿性的草酸鈉溶液，為了減小實驗誤差要選

用變色范圍在堿性范圍的指示劑，因此，實驗I可選用酚醐作指示劑，指示反應(yīng)終點，故A錯誤；

B.實驗I中V（NaOH）=10mL時，溶質(zhì)是NaHCQ,、Na2cQ,且兩者物質(zhì)的量濃度相等，

1x1f）T4

Ka2=5.4xl（y5>K1X1U則草酸氫根的電離程度大于草酸根的水解程度，因此存在

32h5.4x105

C（C2O；）>C（HC2O；）,故B錯誤；

C.實驗團中，由于開始滴加的氯化鈣量較少而NaHaO,過量，因此該反應(yīng)在初始階段發(fā)生的是

2+

2HC2O；+Ca=CaCQN+H2C2O4,該反應(yīng)的平衡常數(shù)為

+

C(H2C2O4)C(H2C2O4)-c(H)-c(C2O^)

2+2