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有关化学平衡常数的计算
李仕才
夯实基础知识
1．一个模式——“三段式” 如m A(g)＋n B(g)?
?p C(g)＋q D(g)，令A 、B 起始物质的量浓度分别为a mol·L －1
、b mol·L
－1
，达到平衡后消耗A 的物质的量浓度为mx mol·L －1
。
m A(g)＋n B(g)?
?p C(g)＋q D(g)
c 始/mol·L －1 a b 0 0 c 转/mol·L －1 mx nx px qx c 平/mol·L －1 a －mx b －nx px qx
K ＝(px )p
·(qx )
q
(a －mx )m ·(b －nx )n 。 2．明确三个量的关系
(1)三个量：即起始量、变化量、平衡量。 (2)关系
①对于同一反应物，起始量－变化量＝平衡量。 ②对于同一生成物，起始量＋变化量＝平衡量。 ③各转化量之比等于各反应物的化学计量数之比。 3．掌握四个公式 (1)反应物的转化率＝
n (转化)n (起始)×100%＝c (转化)
c (起始)
×100%。
(2)生成物的产率：实际产量(指生成物)占理论产量的百分数。一般来讲，转化率越大，原料利用率越高，产率越大。 产率＝实际产量
理论产量
×100%。
(3)平衡时混合物组分的百分含量＝平衡量
平衡时各物质的总量×100%。
(4)某组分的体积分数＝某组分的物质的量
混合气体总的物质的量×100%。
深度思考
将固体NH 4I 置于密闭容器中，在一定温度下发生下列反应：①NH 4I(s)?
?NH 3(g)＋HI(g)，
②2HI(g)??H 2(g)＋I 2(g)。达到平衡时：c (H 2)＝0.5 mol·L －1
，c (HI)＝4 mol·L －1
，则此温度
下
反
应
①
的
平
衡
常
数
为
___________________________________________________________。 答案 20 典型题目组
题组一 化学平衡常数的单纯计算
1．(2018·南宁二中月考)在容积为 1.00 L 的容器中，通入一定量的N 2O 4，发生反应N 2O 4(g)??2NO 2(g)，随温度升高，混合气体的颜色变深。
回答下列问题：
(1)反应的ΔH ________(填“大于”或“小于”)0；100 ℃时，体系中各物质浓度随时间变化如上图所示。反应的平衡常数K 1为________。
(2)100 ℃时达平衡后，改变反应温度为T ，c (N 2O 4)以0.002 0 mol·L －1
·s －1
的平均速率降低，经10 s 又达到平衡。
①T ________(填“大于”或“小于”)100 ℃，判断理由是_____________________________。 ②列式计算温度T 时反应的平衡常数K 2_____________________________________________ ________________________________________________________________________。 答案 (1)大于 0.36
(2)①大于 正反应吸热，反应向吸热方向进行，故温度升高
②平衡时，c (NO 2)＝0.002 0 mol·L －1
·s －1
×10 s ×2＋0.120 mol·L －1
＝0.160 mol·L －1
c (N 2O 4)＝0.040 mol·L －1
－0.002 0 mol·L －1
·s －1
×10 s ＝0.020 mol·L －1
K 2＝(0.160)2
0.020
＝
1.28
题组二 化学平衡常数与转化率相结合计算
2．羰基硫(COS)可作为一种粮食熏蒸剂，能防止某些昆虫、线虫和真菌的危害。在恒容密闭容器中，将CO 和H 2S 混合加热并达到下列平衡： CO(g)＋H 2S(g)?
?COS(g)＋H 2(g) K ＝0.1
反应前CO 的物质的量为10 mol ，平衡后CO 的物质的量为8 mol 。下列说法正确的是( ) A ．升高温度，H 2S 浓度增加，表明该反应是吸热反应 B ．通入CO 后，正反应速率逐渐增大 C ．反应前H 2S 物质的量为7 mol
D ．CO 的平衡转化率为80% 答案 C
3．[2017·全国卷Ⅰ，28(3)]H 2S 与CO 2在高温下发生反应：H 2S(g)＋CO 2(g)?
?COS(g)
＋H 2O(g)。在610 K 时，将0.10 mol CO 2与0.40 mol H 2S 充入2.5 L 的空钢瓶中，反应平衡后水的物质的量分数为0.02。
①H 2S 的平衡转化率α1＝________%，反应平衡常数K ＝________。
②在620 K 重复实验，平衡后水的物质的量分数为0.03，H 2S 的转化率α2________α1，该反应的ΔH ________(填“>”“<”或“＝”)0。
③向反应器中再分别充入下列气体，能使H 2S 转化率增大的是________(填标号) A ．H 2S B ．CO 2 C ．COS D ．N 2 答案 ①2.5 2.8×10－3
②> > ③B 题组三 有关化学平衡常数的另类计算
4．(2016·海南，16)顺-1,2-二甲基环丙烷和反-1,2-二甲基环丙烷可发生如下转化：
该反应的速率方程可表示为v (正)＝k (正)c (顺)和v (逆)＝k (逆)c (反)，k (正)和k (逆)在一定温度时为常数，分别称作正、逆反应速率常数。回答下列问题：
(1)已知：t 1温度下，k (正)＝0.006 s －1
，k (逆)＝0.002 s －1
，该温度下反应的平衡常数值
K 1＝________；该反应的活化能E a (正)小于E a (逆)，则ΔH ________(填“小于”“等于”或
“大于”)0。
(2)t 2温度下，图中能表示顺式异构体的质量分数随时间变化的曲线是________(填曲线编号)，平衡常数值K 2＝________；温度t 1________(填“小于”“等于”或“大于”)t 2，判断理由是________________________________________________________________________。
答案 (1)3 小于
(2)B 7
3 小于 该反应是放热反应，升高温度平衡向逆反应方向移动
5．一定量的CO 2与足量的C 在恒压密闭容器中发生反应：C(s)＋CO 2(g)?
?2CO(g) ΔH
＝＋173 kJ·mol －1
，若压强为p kPa ，平衡时体系中气体体积分数与温度的关系如图所示，回答下列问题：
(1)650 ℃时CO2的平衡转化率为________。
(2)t1℃时平衡常数K p＝________(用平衡分压代替平衡浓度计算，分压＝总压×物质的量分数)；该温度下达平衡后若再充入等物质的量的CO和CO2气体，则平衡________(填“正向”“逆向”或“不”)移动，原因是_____________________________________________。
答案(1)25% (2)0.5p不Q p＝K p
高考化学复习 化学平衡常数及其计算 1．随着汽车数量的逐年增多，汽车尾气污染已成为突出的环境问题之一。反应：2NO(g)＋2CO(g) 2CO 2(g)＋N 2(g)可用于净化汽车尾气，已知该反应速率极慢，570 K 时平 衡常数为1×1059 。下列说法正确的是( ) A ．提高尾气净化效率的最佳途径是研制高效催化剂 B ．提高尾气净化效率的常用方法是升高温度 C ．装有尾气净化装置的汽车排出的气体中不再含有NO 或CO D ．570 K 时，及时抽走CO 2、N 2，平衡常数将会增大，尾气净化效率更佳 解析：提高尾气净化效率的最佳途径是研制高效催化剂，加快反应速率，A 正确，B 错误；题中反应为可逆反应，装有尾气净化装置的汽车排出的气体中仍然含有NO 或CO ，C 错误；改变浓度对平衡常数无影响，平衡常数只与温度有关，D 错误。 答案：A 2．在淀粉-KI 溶液中存在下列平衡：I 2(aq)＋I － (aq)I － 3(aq)。测得不同温度下 该反应的平衡常数K 如表所示。下列说法正确的是( ) t /℃ 5 15 25 35 50 K 1 100 841 689 533 409 A.反应I 2(aq)＋I － (aq) I － 3(aq)的ΔH >0 B ．其他条件不变，升高温度，溶液中c (I － 3)减小 C ．该反应的平衡常数表达式为K ＝c （I 2）·c （I －）c （I －3） D ．25 ℃时，向溶液中加入少量KI 固体，平衡常数K 小于689 解析：A 项，温度升高，平衡常数减小，因此该反应是放热反应，ΔH <0，错误；B 项， 温度升高，平衡逆向移动，c (I －3 )减小，正确；C 项，K ＝c （I －3） c （I 2）· c （I －） ，错误；D 项， 平衡常数仅与温度有关，25 ℃时，向溶液中加入少量KI 固体，平衡正向移动，但平衡常数不变，仍然是689，错误。 答案：B 3．(2019·深圳质检)对反应：a A(g)＋b B(g)c C(g)＋d D(g) ΔH ，反应特点 与对应的图象的说法不正确的是( )
四大平衡常数典型例题考点考法归纳和总结 杨小过 考法一电离平衡常数的应用与计算 1．(1)联氨为二元弱碱，在水中的电离方程式与氨相似，联氨第一步电离反应的平衡常数值为________(已知：N2H4＋H ＋N2H＋5的K＝8.7×107；K W＝1.0×10－14)。 (2)已知：K W＝1.0×10－14，Al(OH)3AlO－2＋H＋＋H2O K＝2.0×10－13。Al(OH)3溶于NaOH溶液反应的平衡常数等于________。 2．下表是25 ℃时某些弱酸的电离常数。 化学式CH3COOH HClO H2CO3H2C2O4 K a K a＝1.8× 10－5 K a＝3.0× 10－8 K a1＝4.1×10－7 K a2＝5.6×10－11 K a1＝5.9×10－2 K a2＝6.4×10－5 224 度由大到小的顺序为_________________________________________________________。 (2)pH相同的NaClO和CH3COOK溶液，其溶液的物质的量浓度的大小关系是：CH3COOK________NaClO，两溶液中：[c(Na＋)－c(ClO－)]______[c(K＋)－c(CH3COO－)]。(填“＞”“＜”或“＝”) (3)向0.1 mol·L－1CH3COOH溶液中滴加NaOH溶液至c(CH3COOH)∶c(CH3COO－)＝5∶9，此时溶液pH＝____。 (4)碳酸钠溶液中滴加少量氯水的离子方程式为____________________________。 考法二水的离子积常数的应用与计算 3．右图表示水中c(H＋)和c(OH－)的关系，下列判断错误的是 () A．两条曲线间任意点均有c(H＋)·c(OH－)＝K W B．M区域内任意点均有c(H＋)＜c(OH－) C．图中T1＜T2 D．XZ线上任意点均有pH＝7 4．水的电离平衡曲线如右图所示。 (1)若以A点表示25 ℃时水在电离平衡时的离子浓度，当温度升到 100 ℃时，水的电离平衡状态到B点，则此时水的离子积从________增 加到________。 (2)25 ℃时，在等体积的①pH＝0的H2SO4溶液，②0.05 mol·L－1的 Ba(OH)2溶液，③pH＝10的Na2S溶液，④pH＝5的NH4NO3溶液中，发生电离的水的物质的量之比是____________________。
“四大平衡常数”综合问题 1．(2018·漳州八校联考)已知 298 K 时，HNO 2 的电离常数K a ＝5×10－ 4。硝酸盐和亚硝酸盐有广泛应用。 (1)298 K 时，亚硝酸钠溶液中存在：NO 2－＋H 2O HNO 2＋OH － K h 。K h ＝________。 (2)常温下，弱酸的电离常数小于弱酸根离子的水解常数，则以水解为主。0.1 mol·L － 1 NaOH 溶液和 0.2 mol·L － 1 HNO 2 溶液等体积混合，在混合溶液中c (H ＋ )________(填“>”“<”或“＝”)c (OH － )。 (3)检验工业盐和食盐的方法之一：取少量样品溶于水，滴加稀硫酸酸化，再滴加 KI 淀粉溶液，若溶液变蓝 色，产生无色气体，且气体遇空气变红棕色，则该样品是工业盐。写出碘离子被氧化的离子方程式： _________________________________________。 (4) 在酸性高锰酸钾溶液中滴加适量亚硝酸钠溶液，溶液褪色，写出离子方程式： ________________________________________________________________________。 (5)硝酸银溶液盛装在棕色试剂瓶中，其原因是硝酸银不稳定，见光分解生成银、一种红棕色气体和一种无 色气体。写出硝酸银见光分解的化学方程式：_______________________________________。 (6)已知：298 K 时，K sp (AgCl)＝2.0×10 － 10 ，K sp (Ag 2CrO 4)＝1.0×10 － 12 。用标准 AgNO 3 溶液滴定氯化钠溶 液中的 Cl － ，用 K 2CrO 4 作指示剂。假设起始浓度c (CrO 24－ )＝1.0×10－ 2 mol·L － 1，当 Ag 2CrO 4 开始沉淀时， c (Cl － )＝________。 解析： (1)K h ＝c HNO 2·c －OH －＝c HNO 2·c －OH － ＋ ·c H ＋＝K W ＝ 1×10－－14 ＝ 2×10 － 11 。 (2)NaOH ＋ c NO 2 c NO 2 ·c H K a 5×10 4 HNO 2===NaNO 2＋H 2O ，则混合后得到等物质的量浓度的 NaNO 2 和 HNO 2 的混合溶液，由(1)知 HNO 2 的电离常数大于 NO 2－的水解常数，故混合溶液中以 HNO 2 的电离为主，混合溶液呈酸性。(3)酸性条件下亚硝酸钠氧化碘 离子，离子方程式为 2NO 2－＋4H ＋＋2I －===2NO ↑＋I 2＋2H 2O 。(4)在强氧化剂存在的条件下，亚硝酸盐表现还原性：2MnO 4－＋5NO 2－＋6H ＋===2Mn 2＋＋5NO 3－＋3H 2O 。(5)由氧化还原反应原理知，银、氮元素的化合价降低，则氧元素的化合价升高，无色气体为 O 2。硝酸银见光分解的化学方程式为 2AgNO 3===光 ==2Ag ＋2NO 2↑＋O 2↑。 (6)c 2(Ag ＋)·c (CrO 42－)＝K sp (Ag 2CrO 4)，c (Ag ＋)＝ 1.0×10－－12 mol·L －1＝1.0×10－5 mol·L －1。c (Cl －)＝K sp AgCl ＋ ＝ 1.0×10 2 c Ag 2.0 ×10－－10 mol·L －1＝2.0×10－ 5 mol·L －1。 1.0×10 5 答案：(1)2×10－11 (2)> (3)2NO 2－ ＋4H ＋ ＋2I － ===2NO ↑＋I 2＋2H 2O
难点3 有关化学平衡常数的计算 【命题规律】 化学平衡常数及与化学平衡有关的计算属高频考点。本考点往往结合化学平衡移动、反应物的转化率等综合考察，解题通常需运用“三段式”。题型以填空题为主，选择题较少，难度中等偏上。考查的核心素养以变化观念与平衡思想为主。 【备考建议】 2020年高考备考应重点关注分压平衡常数（K p）的计算。 【限时检测】（建议用时：30分钟） 1.（2018·河北省衡水中学高考模拟）T℃，分别向10ml浓度均为1mol/L的两种弱酸HA、HB中不断加水稀释，并用pH传感器测定溶液pH。所得溶液pH的两倍(2pH) 与溶液浓度的对数(1gc) 的关系如图所示。下列叙述正确的是己知：（1）HA的电离平衡常数K a=[c(H+)·c(A-)]/[c(HA)-c(A-)]≈c2(H+)/c(HA)；（2） pK a=-lgK a A. 弱酸的K a随溶液浓度的降低而增大 B. a 点对应的溶液中c(HA)=0.1mol/L，pH=4 C. 酸性：HA
素养说明：化学学科核心素养要求考生：“认识化学变化有一定限度，是可以调控的。能多角度、动态地分析化学反应，运用化学反应原理解决实际问题。”平衡常数是定量研究可逆过程平衡移动的重要手段，有关各平衡常数的应用和求算是高考常考知识点，在理解上一定抓住，各平衡常数都只与电解质本身和温度有关，而与浓度、压强等外界条件无关。 1.四大平衡常数对比 电离常数(K a、K b) 水的离子积常数 (K w) 难溶电解质 的溶度积 常数(K sp) 盐类的水解常数 (K h) 概念在一定条件下达到电离平衡 时，弱电解质电离形成的各 种离子的浓度的乘积与溶液 中未电离的分子的浓度之比 是一个常数，这个常数称为 电离常数 一定温度下，水 或稀的水溶液中 c(OH－)与c(H＋) 的乘积 在一定温度 下，在难溶 电解质的饱 和溶液中， 各离子浓度 幂之积为一 个常数 在一定温度下，当 盐类水解反应达到 化学平衡时，生成 物浓度幂之积与反 应物浓度幂之积的 比值是一个常数， 这个常数就是该反 应的盐类水解平衡 常数
表达式 (1)对于一元弱酸HA： HA H＋＋A－，电离常 数K a＝ c（H＋）·c（A－） c（HA） (2)对于一元弱碱BOH： BOH B＋＋OH－，电 离常数 K b＝ c（B＋）·c（OH－） c（BOH） K w＝c(OH－)· c(H＋) M m A n的饱 和溶液： K sp＝c m(M n ＋)·c n(A m－) 以NH＋4＋ H2O NH3· H2O＋H＋为例 影响因素只与温度有关，升高温度，K 值增大 只与温度有关， 升高温度，K w增 大 只与难溶电 解质的性质 和温度有关 盐的水解程度随温 度的升高而增大， K h随温度的升高而 增大 2.“四大常数”间的两大等式关系 (1)K W、K a(K b)、K sp、K h之间的关系 ①一元弱酸强碱盐：K h＝K W/K a； ②一元弱碱强酸盐：K h＝K W/K b； ③多元弱碱强酸盐，如氯化铁： Fe3＋(aq)＋3H2O(l)Fe(OH)3(s)＋3H＋(aq) K h＝c3(H＋)/c(Fe3＋)。 将(K W)3＝c3(H＋)×c3(OH－)与K sp＝c(Fe3＋)×c3(OH－)两式相除，消去c3(OH－)可得K h＝(K W)3/K sp。 (2)M(OH)n悬浊液中K sp、K w、pH间关系，M(OH)n(s)M n＋(aq)＋n OH－(aq) K sp＝c(M n＋)·c n(OH－)＝c（OH－） n·c n(OH－)＝ c n＋1（OH－） n＝ 1 n( K w 10－pH )n＋1。 [题型专练] 1.(2018·银川模拟)下列有关说法中正确的是() A.某温度时的混合溶液中c(H＋)＝K w mol·L－1，说明该溶液呈中性(K w为该温度时水的离子积常数)
化学平衡常数应用 一、化学平衡常数的定义 化学平衡常数是在一定温度下，可逆反应无论从正反应开始，还是从逆反应开始，也无论反应物起始浓度是大还是小，最后都能达到平衡，这时各生成物浓度幂的乘积除以各反应物浓度幂的乘积所得的比值是个常数，用K 表示。例如：mA(g) + nB(g) pC(g) + qD(g)，K ＝ c p (C)·c q (D) c m (A)·c n (B) （式中个浓度均为平衡浓度）。化学平衡常数是一个常数，只要温度不变，对于一个具体的可逆反应就对应一个具体的常数值。 二、 应用平衡常数应注意的问题 （1）化学平衡常数只与温度有关，与反应物或生成物的浓度无关。 （2）反应物或生成物中有固体和纯液体存在时，其浓度可看做“1”，因而不用代入公式（类似化学反应速率中固体和纯液体的处理）。 （3）化学平衡常数是指某一具体反应的平衡常数。若反应方向改变，则平衡常数改变。若化学方程式中各物质的化学计量系数等倍扩大或缩小，尽管是同一反应，化学平衡常数也会改变。 三、 化学平衡常数的应用 （1）化学平衡常数值的大小是可逆反应进行程度的标志。它能够表示出可逆反应进行的完全程度。一个可逆反应的K 值越大，说明平衡时生成物的浓度越大，反应物转化率也越大。可以说，化学平衡常数是一定温度下一个可逆反应本身固有的内在性质的定量体现。 （2）可以利用平衡常数的值作标准，判断正在进行的可逆反应是否平衡及不平衡时向何方进行建立平衡。如对于可逆反应：mA(g) + nB(g) pC(g) + qD(g)，在一定温度的任意时刻，反应物与生成物的浓度有如下关系：Q c ＝ c p (C)·c q (D) c m (A)·c n (B) ，Q c 叫该反应的浓度熵。若Q c ＞K ，反应向逆向进行；若Q c ＝K ，反应处于平衡状态；若Q c ＜K ，反应向正向进行。 （3）利用K 值可判断反应的热效应：若温度升高，K 值增大，则正反应为吸热反应；若温度升高，K 值减小，则正反应为放热反应； 四、具体应用举例分析 1. 平衡常数的变化趋势的判断 化学平衡常数只是温度的函数，不随浓度的变化而变化。因此根据反应的热效应，即可判断平衡常数的变化趋势。 【例题1】汽车尾气净化中的一个反应如下：NO(g)+ CO(g) 1 2 N 2(g)+ CO 2(g)；△H ＝－373.4kJ/mol ，在恒容的密闭容器中，反应达到平衡后，改变某一条件，下列示意图正确的是： 解析：该反应为气体计量数减小的放热反应，升高温度，平衡逆向移动，生成物浓度减小，反应物浓度增大，平 衡常数减小，A 选项错误；同理，升高温度，平衡逆向移动，CO 的转化率减小，B 选项错误；平衡常数只与热效应有 关，与物质的量无关，C 选项正确；增加氮气的 物质的量，平衡逆向移动，NO 的转化率减小，D 选项错误。 答案：C 【例题2】在一定条件下，Na 2CO 3溶液存在水解平衡：CO 32－+ H 2O HCO 3－+ OH － 。下列说法正确的是 A. 稀释溶液，水解平衡常数增大 B. 通入CO 2，平衡朝正反应方向移动 C. 升高温度，c(HCO 3－ ) c(CO 32－) 减小 D. 加入NaOH 固体，溶液PH 减小 解析：平衡常数仅与温度有关，故稀释时是不变的，A 项错；CO 2通入水中，相当于生成H 2CO 3，可以与OH － 反应，而促进平衡正向移动，B 项正确；升温，促进水解，平衡正向移动，故表达式的结果是增大的，C 项错；D 项，加入NaOH,碱性肯定增强，pH 增大，故错。 答案：B 【例题3】氮是地球上含量丰富的一种元素，氮及 其化合物在工农业生产、生活中有着重要作用。右图是N 2和H 2反应生成2 molNH 3 过程中能量变化示意图，在 E 1 E 2 能量 生成物 反应进程 kJ/mol 平衡常数K A 2N O 转化率 D C O 转化率 B 平衡常数K C
15-16高考化学复习化学平衡常数知识点总结平衡常数一般有浓度平衡常数和压强平衡常数，下面是化学平衡常数知识点总结，请考生及时学习。 1、化学平衡常数 (1)化学平衡常数的化学表达式 (2)化学平衡常数表示的意义 平衡常数数值的大小可以反映可逆反应进行的程度大小，K 值越大，反应进行越完全，反应物转化率越高，反之则越低。 2、有关化学平衡的基本计算 (1)物质浓度的变化关系 反应物：平衡浓度=起始浓度-转化浓度 生成物：平衡浓度=起始浓度+转化浓度 其中，各物质的转化浓度之比等于它们在化学方程式中物质的计量数之比。 (2)反应的转化率()：= 100% (3)在密闭容器中有气体参加的可逆反应，在计算时经常用到阿伏加德罗定律的两个推论： 恒温、恒容时：恒温、恒压时：n1/n2=V1/V2 (4)计算模式 浓度(或物质的量) aA(g)+bB(g) cC(g)+dD(g) 起始 m n O O 转化 ax bx cx dx
平衡 m-ax n-bx cx dx (A)=(ax/m)100% (C)= 100% (3)化学平衡计算的关键是准确掌握相关的基本概念及它们相互之间的关系。化学平衡的计算步骤，通常是先写出有关的化学方程式，列出反应起始时或平衡时有关物质的浓度或物质的量，然后再通过相关的转换，分别求出其他物质的浓度或物质的量和转化率。概括为：建立解题模式、确立平衡状态方程。说明： ①反应起始时，反应物和生成物可能同时存在; ②由于起始浓度是人为控制的，故不同的物质起始浓度不一定是化学计量数比，若反应物起始浓度呈现计量数比，则隐含反应物转化率相等，且平衡时反应物的浓度成计量数比的条件。 ③起始浓度，平衡浓度不一定呈现计量数比，但物质之间是按计量数反应和生成的，故各物质的浓度变化一定成计量数比，这是计算的关键。 化学平衡常数知识点总结分享到这里，更多内容请关注高考化学知识点栏目。
对于一般的可逆反应： m A(g)＋n B(g)p C(g)＋q D(g)， 在一定温度下达到平衡时： K＝c p(C)·c q(D) c m(A)·c n(B)以一元弱酸HA为例： HA H＋＋A－，电离常数K a＝ c(H＋)·c(A－) c(HA)
考点一 化学平衡常数 常考题型 1.求解平衡常数； 2．由平衡常数计算初始(或平衡)浓度； 3．计算转化率(或产率)； 4．应用平衡常数K 判断平衡移动的方向(或放热、吸热等情况)。 对 策 从基础的地方入手，如速率计算、“三阶段式”的运用、阿伏加德罗定律及其 推论的应用、计算转化率等，这些都与化学平衡常数密不可分(严格讲电离平衡、水解平衡、沉淀溶解平衡也是化学平衡，只是在溶液中进行的特定类型的反应而已)，要在练习中多反思，提高应试能力。 [应用体验] 1．高炉炼铁过程中发生的主要反应为1 3Fe 2O 3(s)＋CO(g) 2 3 Fe(s)＋CO 2(g)。已知该反应在不同温度下的平衡常数如下： 温度/℃ 1 000 1 150 1 300 平衡常数 4.0 3.7 3.5 请回答下列问题： (1)该反应的平衡常数表达式K ＝________，ΔH ________0(填“>”“<”或“＝”)； (2)在一个容积为10 L 的密闭容器中，1 000 ℃时加入Fe 、Fe 2O 3、CO 、CO 2各1.0 mol ，反应经过10 min 后达到平衡。求该时间范围内反应的平均反应速率v (CO 2)＝________，CO 的平衡转化率＝________。 2．已知可逆反应：M(g)＋N(g) P(g)＋Q(g) ΔH ＞0，请回答下列问题： (1)在某温度下，反应物的起始浓度分别为：c (M)＝1 mol/L ， c (N)＝2.4 mol/L ；达到平衡后，M 的转化率为60%，此时N 的转化率为________。 (2)若反应温度升高，M 的转化率________(填“增大”“减小”或“不变”)。 (3)若反应温度不变，反应物的起始浓度分别为：c (M)＝4 mol/L ，c (N)＝a mol/L ；达到平衡后，c (P)＝2 mol/L ，a ＝________。 (4)若反应温度不变，反应物的起始浓度为：c (M)＝c (N)＝b mol/L ，达到平衡后，M 的转化率为________。
化学平衡常数的几种考查形式 河北省宣化县第一中学栾春武邮编 新教材中增加了化学平衡常数的计算，实施新课标的省几乎年年都考，现将化学平衡常数的理解、应用与注意事项以及化学平衡常数计算的几种形式总结如下，供同学们参考： 一、化学平衡常数的定义 化学平衡常数是在一定温度下，可逆反应无论从正反应开始，还是从逆反应开始，也无论反应物起始浓度是大还是小，最后都能达到平衡，这时各生成物浓度幂的乘积除以各反应物浓度幂的乘积所得的比值是个常数，用K表示。例如：mA(g) + nB(g) pC(g) + qD(g)， K ＝c p(C)·c q(D) c m(A)·c n(B)（式中个浓度均为平衡浓度）。化学平衡常数是一个常数，只要温度不变， 对于一个具体的可逆反应就对应一个具体的常数值。 二、应用平衡常数应注意的问题 （1）化学平衡常数只与温度有关，与反应物或生成物的浓度无关。 （2）反应物或生成物中有固体和纯液体存在时，其浓度可看做“1”，因而不用代入公式（类似化学反应速率中固体和纯液体的处理）。 （3）化学平衡常数是指某一具体反应的平衡常数。若反应方向改变，则平衡常数改变。若化学方程式中各物质的化学计量系数等倍扩大或缩小，尽管是同一反应，化学平衡常数也会改变。 三、化学平衡常数的应用 （1）化学平衡常数值的大小是可逆反应进行程度的标志。它能够表示出可逆反应进行的完全程度。一个可逆反应的K值越大，说明平衡时生成物的浓度越大，反应物转化率也越大。可以说，化学平衡常数是一定温度下一个可逆反应本身固有的内在性质的定量体现。 （2）可以利用平衡常数的值作标准，判断正在进行的可逆反应是否平衡及不平衡时向何方进行建立平衡。如对于可逆反应：mA(g) + nB(g) pC(g) + qD(g)，在一定温度 的任意时刻，反应物与生成物的浓度有如下关系：Q c ＝c p(C)·c q(D) c m(A)·c n(B)，Q c叫该反应的浓度 熵。若Q c＞K，反应向逆向进行；若Q c＝K，反应处于平衡状态；若Q c＜K，反应向正向进行。 （3）利用K值可判断反应的热效应：若温度升高，K值增大，则正反应为吸热反应；若温度升高，K值减小，则正反应为放热反应； 四、具体应用举例分析 1. 平衡常数的变化趋势的判断 化学平衡常数只是温度的函数，不随浓度的变化而变化。因此根据反应的热效应，即可判断平衡常数的变化趋势。 【例题1】汽车尾气净化中的一个反应如下：NO(g)+ CO(g) 1 2N2(g)+ CO2(g)；△H ＝－373.4kJ/mol，在恒容的密闭容器中，反应达到平衡后，改变某一条件，下列示意图正确的是： A 2 D B C
核心素养微专题 四大平衡常数(K a、K h、K w、K sp)的综合应用 1.四大平衡常数的比较 常数符号适用体系影响因素表达式 水的离子积常数K w 任意水 溶液 温度升高, K w 增大 K w =c(OH-)·c(H+) 电离常数酸K a 弱酸 溶液 升温, K值增大 HA H++A-,电离常数K a= 碱K b 弱碱 溶液 BOH B++OH-,电离常数K b= 盐的水解常数K h 盐溶液 升温,K h 值增大 A-+H 2 O OH-+HA,水解常数K h= 溶度积常数K sp 难溶电 解质溶液 升温,大 多数K sp 值增大 M m A n的饱和溶液:K sp= c m(M n+)·c n(A m-) 2.四大平衡常数的应用 (1)判断平衡移动的方向 Q c 与K的关系平衡移动方向溶解平衡 Q c >K逆向沉淀生成 Q c =K不移动饱和溶液 Q c ①K h=②K h= (3)判断离子浓度比值的大小变化。如将NH 3·H 2 O溶液加水稀释,c(OH-)减小,由 于电离平衡常数为,此值不变,故的值增大。(4)利用四大平衡常数进行有关计算。 【典例】(2019·武汉模拟)(1)用0.1 mol·L-1 NaOH溶液分别滴定体积均为20.00 mL、浓度均为0.1 mol·L-1的盐酸和醋酸溶液,得到滴定过程中溶液pH随加入NaOH溶液体积而变化的两条滴定曲线。 ①滴定醋酸的曲线是________(填“Ⅰ”或“Ⅱ”)。 ②V1和V2的关系:V1________V2(填“>”“=”或“<”)。 (2)25 ℃时,a mol·L-1的醋酸与0.01 mol·L-1的氢氧化钠溶液等体积混合后呈中性,则醋酸的电离常数为________。(用含a的代数式表示)。 【审题流程】明确意义作判断,紧扣关系解计算 【解析】(1)①醋酸为弱酸,盐酸为强酸,等浓度时醋酸的pH大,曲线Ⅱ为滴定盐酸曲线,曲线Ⅰ为滴定醋酸曲线,答案填Ⅰ; ②醋酸和氢氧化钠恰好完全反应时,得到的醋酸钠溶液显碱性,要使溶液pH=7,需要醋酸稍过量,而盐酸和氢氧化钠恰好完全反应,得到的氯化钠溶液显中性,所以 高三二轮专题复习教学设计 化学平衡常数 考纲要求： （6）化学反应速率和化学平衡 ①了解化学反应速率的概念、反应速率的定量表示方法。 ②了解催化剂在生产、生活和科学研究领域中的重要作用。 ③了解化学反应的可逆性。 ④了解化学平衡建立的过程。了解化学平衡常数的含义，能利用化学平衡常数进行相关的计算。 ⑤理解外界条件（浓度、温度、压强、催化剂等）对反应速率和化学平衡的影响，认识并能利用相关理论解析其一般规律。 ⑥了解化学反应速率和化学平衡的调控在生活、生产和科学研究领域中的重要作用。 高考分析： 化学反应速率和化学平衡是高考的必考容，其主要命题的容有： ①化学反应速率影响因素及其计算； ②化学平衡状态的判断及其影响因素； ③应用平衡移动的原理判断反应进行的方向； ④化学反应速率和化学平衡的图像分析； ⑤转化率、平衡常数的含义及相关计算 将化学反应速率和化学平衡移动的原理与化工生产、生活实际相结合的题目是最近几年高考命题的热点，特别是化学平衡常数的影响因素及其计算是新教材增加的容，高考的热点。 学情分析： 从解题得分的统计可以发现：学生不能灵活的利用平衡移动的规律解决有关平衡的问题，特别是复杂点的问题往往感到触手无策；对平衡常数的理解仅停留在概念定义层面，不能充分发挥它解决平衡问题的功能。 复习目标： 1.加深学生对化学平衡常数的理解，并熟练的利用化学平衡常数进行相关的计算，提高解题技能。 2．帮助学生将化学平衡、平衡常数等知识点进行系统化、网络化。 教学过程： 1.展示考纲要求： 化学反应速率和化学平衡 ①了解化学反应速率的概念、反应速率的定量表示方法。 ②了解催化剂在生产、生活和科学研究领域中的重要作用。 ③了解化学反应的可逆性。 ④了解化学平衡建立的过程。了解化学平衡常数的含义，能利用化学平衡常数进行相关的计算。 ⑤理解外界条件（浓度、温度、压强、催化剂等）对反应速率和化学平衡的影响，认识并能利用相关理论解析其一般规律。 ⑥了解化学反应速率和化学平衡的调控在生活、生产和科学研究领域中的重要作用。 讲解： 化学平衡常数的影响因素及其计算是新教材增加的容，是高考的热点。2013、2014年新课标全国Ⅰ卷、Ⅱ卷均考查了化学平衡常数这一知识点。 温馨提示： 此套题为Word版，请按住Ctrl,滑动鼠标滚轴，调节合适的观看比例，答案解析附后。关闭Word文档返回原板块。 核心素养微专题 四大平衡常数(K a、K h、K w、K sp)的综合应用 1.四大平衡常数的比较 常数符号 适用 体系 影响因素表达式 水的离 子积常数 K w 任意水 溶液 温度升高, K w增大 K w=c(OH-)·c(H+) 电离 常数 酸K a 弱酸 溶液 升温, K值增大 HA H++A-,电离常数K a= 碱K b 弱碱 溶液 BOH B++OH-,电离常数K b= 盐的水 解常数 K h盐溶液 升温,K h 值增大 A-+H2O OH-+HA,水解常数K h= 溶度 积常数 K sp 难溶电 解质溶液 升温,大 多数K sp M m A n的饱和溶液:K sp= c m(M n+)· 值增大c n(A m-) 2.四大平衡常数的应用 (1)判断平衡移动的方向 Q c与K的关系平衡移动方向溶解平衡 Q c>K逆向沉淀生成 Q c=K不移动饱和溶液 Q c ①滴定醋酸的曲线是________(填“Ⅰ”或“Ⅱ”)。 ②V1和V2的关系:V1________V2(填“>”“=”或“<”)。 (2)25 ℃时,a mol·L-1的醋酸与0.01 mol·L-1的氢氧化钠溶液等体积混合后呈中性,则醋酸的电离常数为________。(用含a的代数式表示)。 【审题流程】明确意义作判断,紧扣关系解计算 【解析】(1)①醋酸为弱酸,盐酸为强酸,等浓度时醋酸的pH大,曲线Ⅱ为滴定盐酸曲线,曲线Ⅰ为滴定醋酸曲线,答案填Ⅰ; ②醋酸和氢氧化钠恰好完全反应时,得到的醋酸钠溶液显碱性,要使溶液pH=7,需要醋酸稍过量,而盐酸和氢氧化钠恰好完全反应,得到的氯化钠溶液显中性,所以V1 高考培优训练——速率常数与化学平衡常数综合分析 1．T 1温度时在容积为 2 L 的恒容密闭容器中发生反应：2NO(g)＋O 2(g) 2NO 2(g) ΔH <0。 实验测得：v 正＝v (NO)消耗＝2v (O 2)消耗＝k 正c 2(NO)·c (O 2)，v 逆＝v (NO 2) 消耗＝k 逆c 2(NO 2)，k 正、k 逆为速率常数，只受温度影响。不同时刻测得容器中n (NO)、n (O 2)如表： 时间/s 0 1 2 3 4 5 n (NO)/mol 1 0.6 0.4 0.2 0.2 0.2 n (O 2)/mol 0.6 0.4 0.3 0.2 0.2 0.2 (1)T 1温度时，k 正 k 逆 ＝______________。 (2)若将容器的温度改变为T 2时，其k 正＝k 逆，则T 2_______(填“>”“<”或“＝”)T 1。 答案 (1)160 (2)> 解析 (1)根据v 正＝v (NO)消耗＝2v (O 2)消耗＝k 正 c 2(NO)·c (O 2)，得出k 正＝v (NO )消耗 c 2 (NO )·c (O 2) ，根据v 逆＝v (NO 2)消耗＝k 逆·c 2(NO 2)，得出k 逆＝v (NO 2)消耗c 2(NO 2)，因为v (NO)消耗＝v (NO 2)消耗，所以k 正 k 逆＝ c 2(NO 2) c 2(NO )·c (O 2)＝K ，表格中初始物质的量：n (NO)＝1 mol ，n (O 2)＝0.6 mol ，体积为2 L ，则列 出三段式如下： 2NO(g)＋O 2(g) 2NO 2(g) 始/mol·L －1 0.5 0.3 0 转/mol·L －1 0.4 0.2 0.4 平/mol·L －1 0.1 0.1 0.4 K ＝c 2(NO 2)c 2(NO )·c (O 2)＝0.42 0.12×0.1＝160。 (2)若将容器的温度改变为T 2时，其k 正＝k 逆，则 K ＝1＜160，因反应：2NO(g)＋ O 2(g) 2NO 2(g) ΔH ＜0，K 值减小，则对应的温度增大，即T 2＞T 1。 2．顺-1,2-二甲基环丙烷和反-1,2-二甲基环丙烷可发生如下转化： 2018年全国卷高考化学复习专题突破《四大平衡常数》 一、水的离子积常数 1．水的离子积常数的含义 H 2O ?H ＋＋OH － 表达式:25 ℃时,K w ＝c (H ＋)·c (OH －)＝1.0×10－14. 2．对K w 的理解 (1)K w 适用于纯水、稀的电解质(酸、碱、盐)水溶液. (2)恒温时,K w 不变;升温时,电离程度增大(因为电离一般吸热),K w 增大. 二、电离平衡常数(K a 、K b ) 1．电离平衡常数的含义 如对于HA ?H ＋＋A － ,K a ＝)A (H )A ()(H c c c -+?;BOH ?B ＋＋OH －,K b ＝(BOH))(OH )(B c c c -+?. 2．K 值大小的意义 相同温度下,K 值越小表明电离程度越小,对应酸的酸性或碱的碱性越弱. 3．影响K 值大小的外因 同一电解质,K 值只与温度有关,一般情况下,温度越高,K 值越大;此外对于多元弱酸来说,其K a 1?K a 2?K a 3. 三、水解平衡常数(K h ) 1．水解平衡常数的含义 A －＋H 2O ?HA ＋OH －,达到平衡时有K h ＝) (A (HA))(OH -c c c ?-＝K w K a .同理,强酸弱碱盐水解平衡常数与弱碱电离平衡常数K b 的关系为K h ＝K w K b . 2．影响K h 的因素 K h 值的大小是由发生水解的离子的性质与温度共同决定的;温度一定时,离子水解能力越强,K h 值越大;温度升高时,K h 值增大;对于多元弱酸阴离子或多元弱碱阳离子来说,其K h 1?K h 2?K h 3. 四、溶度积常数(K sp ) 1．溶度积常数K sp 的表达式 对于组成为A m B n 的电解质,饱和溶液中存在平衡A m B n (s)?m A n ＋(aq)＋n B m －(aq),K sp ＝c m (A n ＋)·c n (B m －). 2．影响K sp 大小的因素 对于确定的物质来说,K sp 只与温度有关;一般情况下,升高温度,K sp 增大. 3．溶度积规则 当Q c >K sp 时,溶液过饱和,有沉淀析出,直至溶液饱和,达到新的平衡;当Q c ＝K sp 时,溶液饱和,沉淀与溶解处于平衡状态;当Q c 高考化学知识点：化学平衡常数 高考化学知识点：化学平衡常数 1、化学平衡常数 (1)化学平衡常数的化学表达式 (2)化学平衡常数表示的意义 平衡常数数值的大小可以反映可逆反应进行的程度大小，K值越大，反应进行越完全，反应物转化率越高，反之则越低。 2、有关化学平衡的基本计算 (1)物质浓度的变化关系 反应物：平衡浓度=起始浓度-转化浓度 生成物：平衡浓度=起始浓度+转化浓度 其中，各物质的转化浓度之比等于它们在化学方程式中物质的计量数之比。 (2)反应的转化率()：= 100% (3)在密闭容器中有气体参加的可逆反应，在计算时经常用到阿伏加德罗定律的两个推论： 恒温、恒容时：恒温、恒压时：n1/n2=V1/V2 (4)计算模式 浓度(或物质的量) aA(g)+bB(g) cC(g)+dD(g) 起始 m n O O 转化 ax bx cx dx 平衡 m-ax n-bx cx dx (A)=(ax/m)100% (C)= 100% (3)化学平衡计算的关键是准确掌握相关的基本概念及它们相互之间的关系。化学平衡的计算步骤，通常是先写出有关的化学方程式，列出反应起始时或平衡时有关物质的浓度或物质的量，然后再通过相关的转换，分别求出其他物质的浓度或物质的量和转化率。概括为：建立解题模式、确立平衡状态方程。说明： ①反应起始时，反应物和生成物可能同时存在; ②由于起始浓度是人为控制的，故不同的物质起始浓度不一定是化学 计量数比，若反应物起始浓度呈现计量数比，则隐含反应物转化率相等，且平衡时反应物的浓度成计量数比的条件。 ③起始浓度，平衡浓度不一定呈现计量数比，但物质之间是按计量数反应和生成的，故各物质的浓度变化一定成计量数比，这是计算的关键。 化学平衡常数知识点总结分享到这里，更多内容请关注高考化学知识点栏目。 突破点10 四大平衡常数 提炼1 水的离子积常数 1.水的离子积常数的含义 H 2O H ＋＋OH － 表达式：25 ℃时，K w ＝c (H ＋ )·c (OH － )＝1.0×10－14 。 2．对K w 的理解 (1)K w 适用于纯水、稀的电解质(酸、碱、盐)水溶液。 (2)恒温时，K w 不变；升温时，电离程度增大(因为电离一般吸热)，K w 增大。 提炼2 电离平衡常数(K a 、K b ) 1.电离平衡常数的含义 如对于HA H ＋ ＋A － ，K a ＝c H ＋·c A － c HA ；BOH B ＋＋OH － ，K b ＝ c B ＋·c OH － c BOH 。 2．K 值大小的意义 相同温度下，K 值越小表明电离程度越小，对应酸的酸性或碱的碱性越弱。 3．影响K 值大小的外因 同一电解质，K 值只与温度有关，一般情况下，温度越高，K 值越大；此外对于多元弱酸来说，其K a 1?K a 2?K a 3。 提炼3 水解平衡常数(K h ) 1.水解平衡常数的含义 A － ＋H 2O HA ＋OH － ，达到平衡时有K h ＝c OH －·c HA c A － ＝K w K a 。同理，强酸弱碱盐水解平衡常数与弱碱电离平衡常数K b 的关系为K h ＝K w K b 。 2．影响K h 的因素 K h 值的大小是由发生水解的离子的性质与温度共同决定的；温度一定时，离子水解能力 越强，K h 值越大；温度升高时，K h 值增大；对于多元弱酸阴离子或多元弱碱阳离子来说，其 K h 1?K h 2?K h 3。 提炼4 溶度积常数(K sp ) 1.溶度积常数K sp 的表达式 对于组成为A m B n 的电解质，饱和溶液中存在平衡A m B n (s)m A n ＋(aq)＋n B m －(aq)，K sp ＝c m (A n ＋ )·c n (B m － )。 2．影响K sp 大小的因素 对于确定的物质来说，K sp 只与温度有关；一般情况下，升高温度，K sp 增大。 3．溶度积规则 当Q c >K sp 时，溶液过饱和，有沉淀析出，直至溶液饱和，达到新的平衡；当Q c ＝K sp 时，溶液饱和，沉淀与溶解处于平衡状态；当Q c 高三二轮专题复习：化学平衡常数(教学设计)
2020高考化学冲刺核心素养微专题： 6 四大平衡常数(Ka、Kh、Kw、Ksp)的综合应用
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