2020创新设计一轮复习化学_人教版核心素养提升29四大平衡常数(最新整理)
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2021年高考化学一轮复习专题专项训练5 四大平衡常数的重要应用新人教版1.化学平衡常数(K)、弱酸的电离平衡常数(K a)、难溶物的溶度积常数(K sp)是判断物质性质或变化的重要的平衡常数。
下列关于这些常数的说法中,正确的是( )A.平衡常数的大小与温度、浓度、压强、催化剂等有关B.当温度升高时,弱酸的电离平衡常数K a变小C.K sp(AgCl)>K sp(AgI) ,由此可以判断AgCl(s) + I-(aq)===AgI(s)+ Cl -(aq)能够发生D.K a(HCN)<K a(CH3COOH) ,说明物质的量浓度相同时,氢氰酸的酸性比醋酸强2.已知常温下反应,①NH3+H+NH+4(平衡常数为K1),②Ag++Cl-AgCl(平衡常数为K2),③Ag++2NH3Ag(NH3)+2(平衡常数为K3)。
①、②、③的平衡常数关系为K1>K3>K2,据此所做的以下推测合理的是( )A.氯化银不溶于氨水B.银氨溶液中加入少量氯化钠有白色沉淀C.银氨溶液中加入盐酸有白色沉淀D.银氨溶液可在酸性条件下稳定存在3.T℃时,将6 mol A和8 mol B充入2 L密闭容器中,发生反应:A(g)+3B(g)C(g)+D(g),容器中B的物质的量随时间变化如图中实线所示。
图中虚线表示仅改变某一反应条件时,B的物质的量随时间的变化。
下列说法正确的是( )A .反应开始至a 点时v (A)=1 mol·L -1·min -1B .若曲线Ⅰ对应的条件改变是升温,则该反应的ΔH >0C .曲线Ⅱ对应的条件改变是增大压强D .T ℃时,该反应的化学平衡常数为0.1254.(xx·上海高考改编)部分弱酸的电离平衡常数如下表:弱酸HCOOH HCN H 2CO 3 电离平衡常数(25 ℃)K i =1.77×10-4 K i =4.9×10-10 K i1=4.3×10-7 K i2=5.6×10-11下列选项错误的是( )①2CN -+H 2O +CO 2===2HCN +CO 2-3②2HCOOH+CO 2-3===2HCOO -+H 2O +CO 2↑③中和等体积、等pH 的HCOOH 和HCN 消耗NaOH 的量前者小于后者④等体积、等浓度的HCOONa 和NaCN 溶液中所含离子总数前者小于后者A .①②B .②③C .③④D .①④5.已知FeCl 3溶液与KSCN 溶液混合后发生反应FeCl 3+3KSCNFe(SCN)3+3KCl ,达到平衡后,改变条件,则下列说法正确的是( )A .向溶液中加入少许KCl 固体,溶液颜色变浅B .升高温度,平衡一定发生移动C .加入少许KCl 固体或者加入少许FeCl 3固体平衡常数均发生变化,且变化方向相反D .平衡常数表达式为K =c [Fe SCN 3]·c 3KCl c FeCl 3·c 3KSCN6.(xx·廊坊模拟)水的电离平衡曲线如图所示,下列说法不正确的是( )A .图中四点K w 间的关系:A =D <C <BB.若从A点到D点,可采用:温度不变在水中加入少量酸C.若从A点到C点,可采用:温度不变在水中加入少量NH4Cl固体D.若从A点到D点,可采用:温度不变在水中加入少量NH4Cl固体7.(xx·浙江五校联考)氯碱工业电解所用的氯化钠溶液需精制。
第3讲化学平衡常数化学反应进行的方向【2020·备考】最新考纲:1.了解化学平衡常数的含义,能利用化学平衡常数进行相关计算。
2.能正确计算化学反应的转化率。
核心素养:1.变化观念与平衡思想:能从化学平衡常数的角度分析化学反应,运用化学平衡常数解决问题。
能多角度、动态地分析化学反应的转化率,运用化学反应原理解决实际问题。
2.证据推理与模型认知:知道可以通过分析、推理等方法认识研究对象的本质特征、构成要素及其相互关系,建立模型。
能运用模型(Q c与K 的关系)解释化学平衡的移动,揭示现象的本质和规律。
考点一化学平衡常数转化率(频数:★★★难度:★★☆)名师课堂导语化学平衡常数和转化率是高考必考点,主要考查化学平衡常数表达式;化学平衡常数和转化率的计算;特别是通过平衡压强来表示平衡常数和计算转化率是近几年高考重点,复习时应加以关注。
1.化学平衡常数(1)概念:在一定温度下,当一个可逆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,用符号K表示。
(2)表达式:对于反应m A(g)+n B(g)p C(g)+q D(g),K=c p(C)·c q(D)c m(A)·c n(B)。
(3)实例(g)(1)纯液体、纯固体物质或稀溶液中水的浓度均不写,但是水蒸气的浓度要写。
在非水溶液中进行的反应,若有水参加或生成,则水的浓度不可视为常数,应写进平衡常数表达式中。
(2)平衡常数表达式中各物质的浓度为平衡时的浓度,其书写形式与化学方程式的书写有关。
(4)意义及影响因素①K值越大,反应物的转化率越大,正反应进行的程度越大通常K>105可认为反应彻底,K<10-5认为反应不能发生。
②K只受温度影响,与反应物或生成物的浓度变化无关。
③化学平衡常数是指某一具体反应的平衡常数。
(5)应用①判断可逆反应进行的程度。
②利用化学平衡常数,判断反应是否达到平衡或向何方向进行。
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。
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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-+H2OOH-+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 spM 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<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-1NaOH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)。
专题3-3 四大平衡常数的重要应用【考纲要求】1.了解四大平衡常数的概念及表示。
2.掌握四大平衡常数的运用及计算3.通过各平衡常数的计算提高学生计算能力【教学过程】一、四大平衡常数的比较化学平衡常数(K) 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)概念在一定温度下,当一个可逆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化学平衡常数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常数表达式对于一般的可逆反应:mA(g)+nB(g)pC(g)+qD(g),在一定温度下达到平衡时:K=c p C·c q Dc m A·c n B(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 BOHK W=c(OH-)·c(H+)M m A n的饱和溶液:K sp=c m(M n+)·c n(A m-)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二、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)。
5.平衡常数大小的比较。
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。
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+)。
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表达式(1)对于一元弱酸HA:HA H++A-,电离c(H+)·c(A-)常数K a=c(HA)(2)对于一元弱碱BOH:BOHB++OH-,电离常数c(B+)·c(OH-)K b=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 +H2ONH3·H2O+H+为例盐的水解程度随温只与温度有关,只与难溶电影响只与温度有关,升高温度,K 度的升高而增大,因素值增大升高温度,K w增大解质的性质和温度有关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)c(OH-)c n+1(OH-) 1 K wK sp=c(M n+)·c n(OH-)=·c n(OH-)==( )n+1。
n n[题型专练]n 10-pH1.(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+)=时水的离子积常数)K w mol·L-1,说明该溶液呈中性(K w为该温度B.由水电离出的c(H+)=10-12mol·L-1 的溶液中:Na+、Ba2+、HCO-3 、Cl-可以K W K sp (Ag 2CrO 4) c (CrO ) 大量共存C.已知 K sp (AgCl)=1.56×10-10,K sp (Ag 2CrO 4)=9.0×10-12,向含有 Cl -、CrO 2-4且浓度均为0.010 mol·L -1 溶液中逐滴加入0.010 mol ·L -1 的AgNO 3溶液时,CrO2-4 先产生沉淀D.常温下 pH =7 的 CH 3COOH 和 NaOH 混合溶液中,c (Na +)>c (CH 3COO -) 解析 该混合溶液中 c (H +)= mol·L -1,可得 c 2(H +)=K W =c (H +)·c (OH -), c (H +)=c (OH -),则溶液呈中性,A 正确;由水电离出的 c (H +)=10-12mol·L -1的溶液中,存在大量 H +或 OH -,HCO -3 在溶液中一定不能大量共存,B 错误; Ksp (AgCl ) 1.56 × 10-10 析出沉淀时, AgCl 溶液中 c (Ag + )= = mol·L - 1=c (Cl -) 0.01 1.56×10- 8mol·L - 1, A g 2CrO 4 溶液中 c (Ag + )= =mol·L -1=3×10-5mol·L -1,所需 c (Ag +)越小,则先生成沉淀,两种阴离子产生沉淀的先后顺序为 Cl -、CrO 2-4 ,即 Cl -先产生沉淀,C 错误;D.常温下 pH =7的 CH 3COOH 和 NaOH 混合溶液中,c (H +)=c (OH -),根据电荷守恒可知:c (Na +) =c (CH 3COO -),D 错误。
答案 A2.室温下,H 2SO 3 的电离平衡常数 K a1=1.0×10-2、K a2=1.0×10-7。
(1) 该 温 度 下 NaHSO 3 的 水 解 平 衡 常 数 K h =, NaHSO 3 溶 液 的pH(填“>”、“<”或“=”)7;若向 NaHSO 3 溶液中加入少量 I 2,则c (H 2SO 3) 溶液中 将 (填“增大”、“减小”或“不变”)。
c (HSO )(2) 0.1 mol/L Na 2SO 3溶液的pH = ,从平衡移动的角度解释SO 2-3 的K h1> K h2。
c (HSO )·c (H +)解析 (1)K a1= , 由 HSO -3 + H 2O H 2SO 3+ OH - , K h =c (H 2SO 3)c (H 2SO 3)·c (OH -) c (H 2SO 3)·c (OH -)·c (H +) K w= = =1.0×10-12<K a2,这说明c (HSO ) c (HSO )·c (H +) K a1HSO -3 的电离能力强于水解能力,故溶液显酸性,pH <7;当加入少量 I 2 时,+4 价的硫元素被氧化,溶液中有硫酸(强酸)生成,导致溶液的酸性增强,c (H 2SO 3)c (H +)增大,c (OH -)减小,但因温度不变,故 K h 不变,则 增大。
(2)同c (HSO )9.0 × 10-12 0.01K w理可求出K h1==1.0×10-7,Na2SO3溶液的碱性主要由SO 2-3的一级水解决K a2定,设溶液中c(OH-)=x mol/L,则c(HSO-3 )≈x mol/L、c(SO2-3)=0.1 mol/L-x mol/L≈0.1 mol/L,利用水解平衡常数易求出x=1.0×10-4 mol/L,pH=10。
一级水解产生的OH-对二级水解有抑制作用,导致二级水解程度降低。
答案(1)1.0×10-12 <增大(2)10 一级水解产生的OH-对二级水解有抑制作用3.(2018·湖北联考)已知K、K a、K w、K h、K sp分别表示化学平衡常数、弱酸的电离平衡常数、水的离子积常数、盐的水解平衡常数、难溶电解质的溶度积常数。
(1)有关上述常数的说法正确的是(双选;填选项字母)。
a.它们都能反映一定条件下对应变化进行的程度b.它们的大小都随温度的升高而增大c.常温下,CH3COOH 在水中的K a大于在饱和CH3COONa 溶液中的K ad.一定温度下,在CH3COONa 溶液中,K w=K a·K h(2)25 ℃时,将a mol·L-1 的氨水与0.01 mol·L-1 的盐酸等体积混合所得溶液中c(NH+4 )=c(Cl-),则溶液显(填“酸”“碱”或“中”)性;用含a 的代数式表示NH3·H2O 的电离常数K b=。
(3)25 ℃时,H2SO3HSO-3 +H+的电离常数K a=1×10-2mol·L-1,则该温度下pH=3、c(HSO-3 )=0.1 mol·L-1 的NaHSO3溶液中c(H2SO3)=。
(4)高炉炼铁中发生的反应有FeO(s)+CO(g) Fe(s)+CO2(g) ΔH<0该反应的平衡常数表达式K=;已知1 100 ℃时,K=0.25,则平衡时CO 的转化率为;在该温度下,若测得高炉中c(CO2)=0.020 mol·L-1,c(CO)=0.1 mol·L-1,则此时反应速率是v正v逆(填“>”“<”或“=”)。
(5)已知常温下Fe(OH)3和Mg(OH)2的K sp分别为8.0×10-38、1.0×10-11,向浓度均为0.1 mol·L-1 的FeCl3、MgCl2的混合溶液中加入碱液,要使Fe3+完全沉淀而Mg2+不沉淀,应该调节溶液pH 的范围是。
(已知lg 2=0.3,离子浓度低于10-5mol·L-1 时认为沉淀完全)解析 (1)对于正反应为放热反应的化学平衡,升高温度,平衡逆向移动,平衡常数减小,b 选项错误;温度不变,CH 3COOH 的电离常数不变,c 选项错误。
(2)根据电荷守恒得 c (H +)+c (NH +4 )=c (Cl -)+c (OH -),因为 c (NH +4 )=c (Cl -),所以 c (NH )·c (OH -)5 × 10-3 × 10-7c (H +)=c (OH -),故溶液显中性。
K b = = =10-9c (H +)·c (HSO ) c (NH 3·H 2O ) 0.5a -5 × 10-3。
(3)由 K a = ,代入数据得 c (H 2SO 3)=0.01 mol·L -1。
(4)根a -0.01c (H 2SO 3) c (CO 2)据方程式可得 K = ; 设开始时 c (CO)= a mol·L - 1, 平衡时 c (CO 2)= bc (CO ) b b bmol·L -1,则 =0.25,得 a =5b ,则平衡时 CO 的转化率为 = ×100%=20%;a -b Qc (CO 2)a 5b3+ 3 - 3+c =c (CO ) =0.20<0.25,故 v 正>v 逆。
(5)K sp [Fe(OH)3]=c (Fe )·c (OH ),Fe 8.0 × 10-38完全沉淀时 c 3(OH -)= ,得 c (OH -)=2×10-11mol·L -1,pH =3.3,10-51.0 × 10-11Mg(OH)2 开始沉淀时 c 2(OH -)= =1.0×10-10,得 c (OH -)=1×10-0.15mol·L -1,pH =9,调节 pH 范围为[3.3,9)。
10-9答案 (1)ad (2)中 (3)0.01 mol·L -1a -0.01(4) c (CO 2)c (CO ) 20% > (5)[3.3,9)“”“”At the end, Xiao Bian gives you a passage. Minand once said, "people who learn to learn are very happy people.". In every wonderful life, learning is an eternal theme. As a professional clerical and teaching position, I understand the importance of continuous learning, "life is diligent, nothing can be gained", only continuous learning can achieve better self. Only by constantly learning and mastering the latest relevant knowledge, can employees from all walks of life keep up with the pace of enterprise development and innovate to meet the needs of the market. This document is also edited by my studio professionals, there may be errors in the document, if there are errors, please correct, thank you!。