2020高考化学第八章 第8课时 系统归纳——四大平衡常数的相互关系及运算
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高中化学四大平衡知识点总结一、化学平衡的基本概念化学平衡是指反应物和生成物之间的反应速率相等时达到的状态。
在平衡态下,反应物和生成物的浓度保持不变,但是反应仍然在进行,只是前后反应速率相等而已。
二、平衡常数及其计算平衡常数(K)是在特定条件下,在平衡态时各种物质的浓度的乘积的比值。
对于一般反应aA + bB ⇌ cC + dD,平衡常数(Kc)的表达式为:Kc = [C]^c [D]^d / [A]^a [B]^b其中,[A]、[B]、[C]和[D]分别代表反应物A、B和生成物C、D的浓度。
计算平衡常数的方法:1. 已知反应物和生成物的浓度,直接代入表达式计算;2. 已知平衡态下各种物质的浓度,可根据反应方程式得出表达式;3. 已知反应物和生成物的摩尔数,可以根据摩尔比关系计算。
三、平衡常数的意义和计算结果的判断平衡常数的大小反映了反应体系的平衡位置,当平衡常数(K)大于1时,说明生成物的浓度较大;当K小于1时,说明反应物浓度较大。
当K接近于1时,说明反应物与生成物的浓度相差不大。
根据平衡常数计算结果的判断:1. 如果K >> 1,则可以认为反应向右进行,生成物浓度较大;2. 如果K <<1,则可以认为反应向左进行,反应物浓度较大;3. 如果K ≈1,则可以认为反应体系处于动态平衡状态,反应物与生成物的浓度相差不大。
四、影响平衡的因素及其调节1.温度的影响温度变化会改变反应物和生成物的浓度,从而影响平衡常数。
根据Le Chatelier原理,当温度升高,平衡常数K变大;当温度降低,平衡常数K变小。
此外,温度对平衡态的影响还取决于反应是否吸热或放热。
2.浓度的影响改变反应物或生成物的浓度可以改变平衡常数K的大小。
增加任一物质的浓度将促使反应往反应物一侧移动,使K减小;反之,如果减小某物质的浓度,则使K增大。
根据这个原理,可以通过改变物质的浓度来促使反应朝着我们所需的方向进行。
第八章水溶液中的离子平衡热点专题(五)四大平衡常数的重要应用第八章水溶液中的离子平衡热点专题(五)四大平衡常数的重要应用四大平衡常数的比较 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(1)对于一元弱酸HA : HAH ++A -,电离常数K a =c H +·c A -c HA(2)对于一元弱碱BOH : BOHB ++OH-,电离常数K b =错误!影响因素只与温度有关只与温度有关,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13Fe 2O 3(s)+CO(g)23Fe(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4.03.73.5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=________。
化学反应的平衡常数与反应条件总结知识点总结化学反应的平衡常数是描述反应在给定温度下达到平衡时反应物浓度与产品浓度之比的数值。
平衡常数越大,表示反应方向偏向生成物;平衡常数越小,表示反应方向偏向反应物。
了解和理解平衡常数对于深入理解化学反应的平衡状态和反应条件的选择至关重要。
本文将总结一些与化学反应平衡常数和反应条件相关的知识点。
一、平衡常数和反应方向平衡常数Kc定义为反应物浓度的乘积除以生成物浓度的乘积,根据化学方程式中的系数可以确定平衡常数的表达式。
例如,对于以下平衡反应:aA + bB ⇌ cC + dD平衡常数Kc的表达式为:Kc = [C]^c[D]^d / [A]^a[B]^b根据平衡常数的定义,我们可以推断出以下几个与反应方向有关的知识点:1. 当Kc > 1时,平衡常数表明生成物浓度大于反应物浓度,反应方向偏向生成物。
2. 当Kc < 1时,平衡常数表明反应物浓度大于生成物浓度,反应方向偏向反应物。
二、影响平衡常数的因素平衡常数Kc与反应物浓度和生成物浓度有关,受到以下几个因素的影响:1. 温度:温度的改变会影响反应速率和平衡常数。
根据Le Chatelier 原理,当反应放热时,提高温度会导致平衡常数减小;而当反应吸热时,提高温度会导致平衡常数增大。
2. 压力:对于涉及气体组分的反应,压力的改变会影响反应的平衡常数。
一般来说,增加压力会导致平衡常数减小,而减少压力会导致平衡常数增大。
3. 浓度:改变反应物或生成物的浓度也会对平衡常数产生影响。
根据Le Chatelier原理,增加反应物浓度或减少生成物浓度会导致平衡常数增大,反之亦然。
4. 催化剂:催化剂的加入可以加速反应达到平衡状态,但不会对平衡常数产生影响。
三、反应条件与平衡常数的优化通过调整反应条件,可以优化化学反应的平衡常数,以增加产物的得率或者改变反应方向。
以下是一些常用的调节反应条件的方法:1. 温度控制:根据反应的放热或吸热性质,可以通过升高或降低温度来调整平衡常数。
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Kw任意水溶液温度升高,Kw增大Kw=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Kh盐溶液升温,K h值增大A-+H2OOH-+HA,水解常数K h=溶度积常数Ksp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Qc与K的关系平衡移动方向溶解平衡Qc>K逆向沉淀生成Qc=K不移动饱和溶液Qc<K正向不饱和溶液(2)常数间的关系。
①K h=②K h=(3)判断离子浓度比值的大小变化。
如将NH3·H2O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。
高考化学化学平衡常数知识点总结1、化学平衡常数(1)化学平衡常数的数学表达式(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(α):α= ×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 dxα(A)=(ax/m)×100%ω(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。
高三化学四大平衡常数专题在高中化学的学习中,平衡常数是一个重要的概念,尤其是在高三阶段,化学平衡是一个被广泛研究的领域,涉及到各种不同类型的平衡,其中包括四大平衡常数,分别是离子积常数、酸解离常数、碱解离常数和溶解度积常数。
接下来,本文将详细介绍这四个平衡的概念以及计算方法。
离子积常数离子积常数是指物质在水溶液中分解产生的离子浓度与摩尔浓度之积之比,通常用Kw表示。
在常温常压下,水的离子积常数为1.0x10^-14。
当溶液中的酸或碱浓度变化时,水的离子积常数也随之发生变化。
例如,当酸浓度增加时,溶液中的[H+]浓度增加,[OH-]浓度下降,水的离子积常数也随之更改。
酸解离常数酸解离常数是指酸在水溶液中分解成离子的浓度之比,通常用Ka 表示。
具有较强的酸性的物质,其Ka值较大,反之则较小。
例如,HCl的Ka值大约是1.0x10^6,而苯甲酸的Ka值只有1.5x10^-5,表明苯甲酸的酸性比HCl要弱。
碱解离常数碱解离常数是指碱在水溶液中分解成离子的浓度之比,通常用Kb 表示。
与酸解离常数相似,具有较强碱性的物质,其Kb值较大,反之则较小。
溶解度积常数溶解度积常数是指物质在水中溶解达到饱和时,其溶解度所产生的离子浓度的乘积,通常用Ksp表示。
溶解度积常数用于描述物质在水中的溶解度情况。
举个例子,AgCl的Ksp值为1.77x10^-10,表示在水中饱和时,Ag+和Cl-离子的浓度乘积为1.77x10^-10。
总结:高三化学学习中,四大平衡常数都扮演着重要的角色。
离子积常数是水中[H+]和[OH-]离子的乘积,酸度和碱度的大小可以通过对酸解离常数和碱解离常数的比较来确定。
溶解度积常数则是描述溶解物质在水中的溶解情况所必需的。
学生应该清楚这些平衡的概念及其计算方法。
高中化学四大平衡知识点总结1. 动态平衡在化学反应中,当反应物转化为生成物的速率与生成物转化为反应物的速率相等时,反应达到了动态平衡。
动态平衡是指反应物和生成物浓度在一定时间内保持不变的状态。
要点总结:•动态平衡的条件是反应物和生成物之间的相对浓度不变,不是绝对浓度。
•动态平衡的实现需要封闭系统、可逆反应和相对稳定的温度。
•动态平衡可以用平衡常数来描述,平衡常数 K 表示反应物和生成物浓度的比值。
示例:N₂(g) + 3H₂(g) ⇌ 2NH₃(g)在给定温度下,该反应物质的浓度达到一定的数值后,反应物和生成物之间的浓度保持不变,反应达到平衡。
2. 化学平衡常数化学平衡常数(K)是描述化学反应平衡的一个重要指标,它表示在给定温度下,反应物质的浓度达到稳定时,反应物与生成物之间浓度的比值。
要点总结:•平衡常数与方程式的摩尔系数有关,可由化学方程式中化学物质的浓度表示。
•平衡常数不随反应物质的初始浓度而改变。
•平衡常数与反应方向有关,对于可逆反应,正向和逆向反应的平衡常数互为倒数。
示例:对于可逆反应:aA + bB ⇌ cC + dD平衡常数 K 的表达式为:K = \(\frac{{[C]^c * [D]d}}{{[A]a * [B]^b}}\)3. 平衡位置和平衡移动平衡位置指的是在动态平衡下,反应物和生成物之间浓度的比值。
平衡位置的决定因素主要包括温度、压力和物质的浓度。
要点总结:•当反应物浓度增加时,平衡位置向生成物一侧移动,使反应更倾向于生成物。
•当生成物浓度增加时,平衡位置向反应物一侧移动,使反应更倾向于反应物。
•温度升高对平衡位置的影响因反应方向不同而不同。
示例:对于可逆反应:N₂(g) + 3H₂(g) ⇌ 2NH₃(g)当向反应器中加入氮气和氢气时,平衡位置向右移动,反应更倾向于产生氨气。
4. 平衡常数与反应条件平衡常数与反应条件之间存在一定的关系。
反应条件的改变可能导致平衡常数的变化,从而影响反应的平衡位置。
第8课时系统归纳——四大平衡常数的相互关系及运算电解质溶液中的电离常数、水的离子积常数、水解常数及溶度积常数是在化学平衡常数基础上的延深和拓展,它是定量研究平衡移动的重要手段。
各平衡常数的应用和计算是高考的热点和难点。
要想掌握此点,在复习时就要以化学平衡原理为指导,以判断平衡移动的方向为线索,以勒夏特列原理和相关守恒定律为计算依据,以各平衡常数之间的联系为突破口,联系元素及化合物知识,串点成线,结线成网,形成完整的认识结构体系,就能势如破竹,水到渠成。
[重难点拨]1.四大平衡常数的比较HA H++A-,电离常数K a=c(H+)·c(A-)c(HA)BOH B++OH-,电离常数K b=c(B+)·c(OH-)c(BOH)A-+H2O OH-+HA,水解常数K h=c(OH-)·c(HA)c(A-)2.四大平衡常数间的关系(1)CH3COONa、CH3COOH溶液中,K a、K h、K W的关系是K W=K a·K h。
(2)NH 4Cl 、NH 3·H 2O 溶液中,K b 、K h 、K W 的关系是K W =K b ·K h 。
(3)M(OH)n 悬浊液中K sp 、K W 、pH 间的关系是K sp =c (M n +)·c n(OH -)=c (OH -)n ·c n (OH -)=c n +1(OH -)n =1n ⎝⎛⎭⎫K W 10-pHn +1。
3.四大平衡常数的应用 (1)判断平衡移动方向(2)判断离子浓度比值的大小变化如将NH 3·H 2O 溶液加水稀释,c (OH -)减小,由于电离常数为c (NH +4)·c (OH -)c (NH 3·H 2O ),此值不变,故c (NH +4)c (NH 3·H 2O )的值增大。
(3)利用K sp 计算沉淀转化时的平衡常数 如:AgCl +I-AgI +Cl -[已知:K sp (AgCl)=1.8×10-10、K sp (AgI)=8.5×10-17]反应的平衡常数K =c (Cl -)c (I -)=c (Ag +)·c (Cl -)c (Ag +)·c (I -)=K sp (AgCl )K sp (AgI )=1.8×10-108.5×10-17≈2.12×106。
(4)利用四大平衡常数进行有关计算[考法精析]考法一 电离平衡常数的应用与计算1.(1)(2016·全国卷Ⅱ)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:N 2H 4+H+N 2H +5的K =8.7×107;K W =1.0×10-14)。
(2)(2016·海南高考)已知:K W =1.0×10-14,Al(OH)3AlO -2+H ++H 2O K =2.0×10-13。
Al(OH)3溶于NaOH 溶液反应的平衡常数等于________。
解析:(1)已知:N 2H 4+H +N 2H +5的K =8.7×107;K W =1.0×10-14;联氨为二元弱碱,在水中的电离方程式为N 2H 4+H 2O N 2H +5+OH -,则平衡常数为c (N 2H +5)·c (OH -)c (N 2H 4)=c (N 2H +5)·c (OH -)·c (H +)c (N 2H 4)·c (H +)=K ·K W =8.7×107×1.0×10-14=8.7×10-7。
(2)Al(OH)3溶于NaOH 溶液反应的离子方程式为Al(OH)3+OH -===AlO -2+2H 2O ,则Al(OH)3溶于NaOH 溶液反应的平衡常数为c (AlO -2)c (OH -)=c (AlO -2)·c (H +)c (OH -)·c (H +)=2.0×10-131.0×10-14=20。
答案:(1)8.7×10-7 (2)202.下表是25 ℃时某些弱酸的电离常数。
(1)H 2C 2O 4与含等物质的量的KOH 的溶液反应后所得溶液呈酸性,该溶液中各离子浓度由大到小的顺序为______________________________________________________________________________________________________________________________。
(2)pH 相同的NaClO 和CH 3COOK 溶液,其溶液的物质的量浓度的大小关系是:CH 3COOK________NaClO ,两溶液中:[c (Na +)-c (ClO -)]______[c (K +)-c (CH 3COO -)]。
(填“>”“<”或“=”)(3)向0.1 mol·L -1 CH 3COOH 溶液中滴加NaOH 溶液至c (CH 3COOH)∶c (CH 3COO -)=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________________________________ ________________________________________________________________________。
解析:(1)H 2C 2O 4+KOH===KHC 2O 4+H 2O ,所得溶液呈酸性,说明HC 2O -4以电离为主,水解为次。
故c (K +)>c (HC 2O -4)>c (H +)>c (C 2O 2-4)>c (OH -)。
(2)CH 3COOH 的电离常数大于HClO ,故NaClO 和CH 3COOK 溶液浓度相同时NaClO 溶液的碱性较强,pH 较大,则pH 相同时,NaClO 溶液的浓度较小。
根据电荷守恒可知,NaClO 溶液中存在c (Na+)+c (H +)=c (OH -)+c (ClO -),即c (Na +)-c (ClO -)=c (OH -)-c (H +),同理CH 3COOK溶液中c (K +)-c (CH 3COO -)=c (OH -)-c (H +),因为两溶液的pH 相同,所以两溶液中c (OH-)-c (H +)相等,即c (Na +)-c (ClO -)=c (K +)-c (CH 3COO -)。
(3)CH 3COOHCH 3COO-+H +,电离常数只与温度有关。
K =c (CH 3COO -)·c (H +)c (CH 3COOH )=9c (H +)5=1.8×10-5,故c (H +)=1×10-5 mol·L -1,pH =5。
(4)加入少量氯水时,发生反应的离子方程式为2CO 2-3+Cl 2+H 2O===Cl -+ClO -+2HCO -3。
答案:(1)c (K +)>c (HC 2O -4)>c (H +)>c (C 2O 2-4)>c (OH -)(2)> = (3)5(4)2CO 2-3+Cl 2+H 2O===Cl -+ClO -+2HCO -3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T 1<T 2D .XZ 线上任意点均有pH =7解析:选D 根据水的离子积定义可知A 项正确;XZ 线上任意点都存在c (H +)=c (OH-),所以M 区域内任意点均有c (H +)<c (OH -),B 项正确;因为图像显示T 1时水的离子积小于T 2时水的离子积,而水的电离程度随温度升高而增大,则T 1<T 2,C项正确;XZ线上只有X点的pH=7,D项错误。
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____________________。
解析:(1)A点,c(H+)=c(OH-)=10-7mol·L-1,则此时水的离子积为10-14;B点,c(H+)=c(OH-)=10-6mol·L-1,则此时水的离子积为10-12,这说明水的离子积从10-14增加到10-12。
(2)25 ℃时,在等体积的①pH=0的H2SO4溶液中水电离出的c(H+)是10-14 mol·L-1;②0.05 mol·L-1的Ba(OH)2溶液中水电离出的c(H+)是10-13 mol·L-1;③pH=10的Na2S 溶液中水电离出的c(H+)是10-4mol·L-1;④pH=5的NH4NO3溶液中水电离出的c(H+)是10-5 mol·L-1,所以发生电离的水的物质的量之比是1∶10∶1010∶109。
答案:(1)10-1410-12(2)1∶10∶1010∶109考法三水解常数、电离常数和离子积常数的综合应用5.已知:25 ℃,K a(CH3COOH)=1.75×10-5,K b(NH3·H2O)=1.75×10-5, 1.75≈1.3,lg 1.3≈0.1(1)25 ℃,0.1 mol·L-1 CH3COOH溶液的pH=________;将0.1 mol·L-1 CH3COOH溶液与0.1 mol·L-1的氨水等体积混合,所得溶液中离子浓度大小关系为___________________________________________________________________________________________。
(2)25 ℃,0.2 mol·L-1 NH4Cl溶液中NH+4水解反应的平衡常数K h=________(保留2位有效数字)。
(3)25 ℃,向0.1 mol·L-1氨水中加入少量NH4Cl固体,NH3·H2O NH+4+OH-的电离平衡________(填“正”“逆”或者“不”)移;请用氨水和某种铵盐(其他试剂与用品自选),设计一个实验证明NH3·H2O是弱电解质____________________________________________________________________________________________________________________。