(鲁科版)2020高考总复习 化学:核心素养提升36 四大平衡常数
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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。
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)。
四大平衡常数公式嘿,咱们今天来好好聊聊这“四大平衡常数公式”!先来说说化学平衡常数吧。
这玩意儿在化学反应中可有着重要的地位。
想象一下,你在实验室里捣鼓着各种化学试剂,想要知道反应进行的程度到底咋样,这时候化学平衡常数就派上用场啦。
比如说合成氨的反应,N₂ + 3H₂⇌ 2NH₃,通过化学平衡常数 K = [NH₃]² /([N₂][H₂]³) ,咱们就能清楚了解反应达到平衡时各种物质的浓度关系。
我记得有一次给学生们做实验演示,就是关于这个合成氨的反应。
我小心翼翼地把氮气和氢气按照一定比例混合放入反应容器中,然后控制好温度和压力。
学生们那一双双好奇的眼睛紧紧盯着实验仪器,我心里既紧张又兴奋,就怕实验出岔子。
当最后通过检测计算出平衡常数的时候,看到学生们恍然大悟的表情,我心里别提多有成就感了!再说说水的离子积常数。
这可是跟咱们日常生活息息相关的哟!Kw = [H⁺][OH⁻],表示在一定温度下水中氢离子和氢氧根离子浓度的乘积是个定值。
比如在常温下,Kw 约等于 1×10⁻¹⁴。
记得有一回,我在课堂上讲这个知识点,有个调皮的学生就问我:“老师,那我们喝的水里也有这么多离子吗?”我笑着回答他:“当然啦,只是浓度很小,对咱们身体没什么影响。
”这一下,大家都对这个看似抽象的概念有了更真切的认识。
还有电离平衡常数,它能告诉我们弱电解质在溶液中电离的程度。
就拿醋酸来说吧,CH₃COOH ⇌ CH₃COO⁻ + H⁺,电离平衡常数 Ka 就能反映出醋酸电离的情况。
曾经有个学生总是搞不明白为什么弱电解质不能完全电离,我就给他打了个比方:“这就好比你跑马拉松,一开始精力充沛冲得很快,但后面累了速度就慢下来,不可能一直保持全速跑到底。
弱电解质电离也是这样,开始能电离一部分,后面就‘跑不动’啦。
”这形象的比喻让他一下子就明白了。
最后是沉淀溶解平衡常数。
它能帮助我们判断沉淀的生成和溶解。
专项提能训练(六)四大平衡常数及其应用1.下列关于化学平衡常数(K)、电离平衡常数(K a 或K b )、水解平衡常数(K h )、沉淀溶解平衡常数(K sp )、水的离子积常数(K W )的叙述中错误的是( )A.K 值越大,正反应进行的程度越大,一般地说,K>105时,该反应进行得就基本完全了 B.比较K sp 与离子积Q c 的相对大小,可判断难溶电解质在给定条件下沉淀能否生成或溶解 C.K 、K a 或K b 、K h 、K sp 、K W 都与温度有关,温度越高,常数值越大D.弱酸HA 的K a 与NaA 的K h 、水的离子积常数K W 三者间的关系可表示为:K W =K a ·K h 答案 C 放热反应的化学平衡常数K 随温度升高而减小,C 不正确。
2.(2018天津河西三模)已知液氨的性质与水相似。
T ℃时,NH 3+NH 3 N H 4++N H 2- ,N H 4+的平衡浓度为1×10-15mol/L,则下列说法中正确的是( ) A.在此温度下液氨的离子积为1×10-17B.在液氨中放入金属钠,可生成NaNH 2C.恒温下,在液氨中加入NH 4Cl,可使液氨的离子积减小D.降温,可使液氨电离平衡逆向移动,且c(N H 4+)<c(N H 2-)答案 B 由电离方程式知,N H 4+与N H 2-的平衡浓度相等,根据水的离子积得液氨的离子积K=c(N H 2-)·c(N H 4+)=1×10-30,故A 错误;由钠与水反应可推知,2Na+2NH 32NaNH 2+H 2↑,故B 正确;虽然加入NH 4Cl 可使平衡向逆反应方向移动,N H 4+的浓度增大,但由水的离子积可以知道,其大小只与温度有关,与离子浓度无关,故C 错误;因为电离是吸热的,所以降温平衡逆向移动,但c(N H 4+)=c(N H 2-),故D 错误。
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。
专题讲座四大平衡常数的重要应用四大平衡常数是指化学平衡常数、弱电解质的电离平衡常数、水的离子积常数及难溶电解质的溶度积常数,这部分知识为新课标的热考内容,在高考题中出现频繁.该类试题常与生产、生活、环境及新技术的应用相联系,信息量大,思维容量高.侧重考查考生阅读相关材料,把握和提炼关键信息或数形结合等综合分析能力,数据处理及计算能力、知识的迁移应用能力.项目化学平衡常数(K) 电离平衡常数(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.在一定条件下弱电解质达到电离平衡时,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的乘积之比是一个常数,这个常数称为电离平衡常数.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常数.表达对于一般的可逆反应:m A(g)+n B(g)(1)对于一元弱酸HA:HA H++A-,电K W=c(OHM m A n的饱和溶式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).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).-)·c(H+)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,升温,K值增大只与温度有关,温度升高,K W增大只与难溶电解质的性质和温度有关一、化学平衡常数4.酸、碱、能水解的盐溶液中水电离出的c (H +)或c (OH-)的计算.对策 K W 只与温度有关,升高温度,K W 增大;在稀溶液中,c (H+)·c (OH -)=K W ,其中c (H +)、c (OH -)是溶液中的H +、OH -浓度;水电离出的H +数目与OH -数目相等.四、难溶电解质的溶度积常数常考题型 1.溶解度与K sp 的相关转化与比较;2.沉淀先后的计算与判断;3.沉淀转化相关计算;4.金属沉淀完全的pH 及沉淀分离的相关计算;5.与其他平衡(如氧化还原平衡、配位平衡)综合的计算;6.数形结合的相关计算等.对策 应用K sp 数值大小比较物质的溶解度大小时,一定是在组成上属于同一类型的难溶电解质才能进行比较,否则,不能比较;在判断沉淀的生成或转化时,把离子浓度数值代入K sp 表达式,若数值大于K sp ,沉淀可生成或转化为相应难溶物质;利用K sp 可计算某些沉淀转化反应的化学平衡常数.【例1】 利用“化学蒸气转移法”制备TaS 2晶体,发生反应:TaS 2(s)+2I 2(g)TaI 4(g)+S 2(g) ΔH >0.该反应的平衡常数表达式K =________________,若K =1,向某恒容容器中加入1 mol I 2(g)和足量TaS 2(s),试求I 2(g)的平衡转化率(列式计算).解析:平衡常数表达式为K =c (TaI 4)c (S 2)c 2(I 2),设容器体积为1 L ,生成TaI 4的物质的量为x ,则TaS 2(s)+2I 2(g) TaI 4(g)+S 2(g) ΔH >0起始(mol·L -1)1 0 0 变化(mol·L -1)2x x x 平衡(mol·L -1)1-2x x x K =c (TaI 4)c (S 2)c 2(I 2)=x 2(1-2x )2=1,x =13,I 2的转化率为13×2÷1×100%≈66.7%.答案:c (TaI 4)c (S 2)c 2(I 2)见解析 【例2】 已知某温度下CH 3COOH 和NH 3·H 2O 的电离常数相等,现向10 mL 浓度为0.1 mol·L -1的CH 3COOH 溶液中滴加相同浓度的氨水,在滴加过程中( )A .水的电离程度始终增大B.c (NH +4)c (NH 3·H 2O )先增大再减小 C .c (CH 3COOH)与c (CH 3COO -)之和始终保持不变D .当加入氨水的体积为10 mL 时,c (NH +4)=c (CH 3COO -)解析:酸碱均抑制水的电离,向CH 3COOH 溶液中滴加氨水,水的电离程度先增大,当恰好完全反应后,再滴加氨水,水的电离程度减小,A 错误;因为氨水的电离常数K b =c (OH -)·c (NH +4)c (NH 3·H 2O )=c (H +)·c (OH -)·c (NH +4)c (H +)·c (NH 3·H 2O ),所以c (NH +4)c (NH 3·H 2O )=K b ·c (H +)K W ,因为温度不变K b 、K W 不变,随氨水的加入c (H +)减小,c (NH +4)c (NH 3·H 2O )不断减小,B 错误;加入氨水,体积变大,c (CH 3COOH)与c (CH 3COO -)之和变小,C 错误;当加入氨水的体积为10 mL 时,氨水与CH 3COOH 恰好反应,CH 3COOH 和NH 3·H 2O 的电离常数相等,故CH 3COO -和NH+4的水解程度相同,溶液呈中性,由电荷守恒可得c(NH+4)=c(CH3COO-),D 正确.答案:D【例3】下图表示水中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 WB.M区域内任意点均有c(H+)<c(OH-)C.图中T1<T2D.XZ线上任意点均有pH=7解析:水的离子积常数表达式为:K W=c(H+)·c(OH-),适用于水及稀的水溶液,A项正确;观察题中图示,XZ线表示溶液呈中性,c(H+)=c(OH-),M区域溶液呈碱性,c(OH-)>c(H+),B项正确;H2O(l)H+(aq)+OH-(aq)ΔH>0,升高温度平衡正向移动,图中Z点K W=10-6.5×10-6.5=10-13大于X点的K W=10-7×10-7=10-14,所以T2>T1,C项正确;XZ线上任意点表示溶液呈中性,由于各点温度不同,但pH不一定为7,D项错误.答案:D【例4】(2016·常州模拟)已知25 ℃时,K a(HF)=6.0×10-4,K sp(MgF2)=5.0×10-11.现向1 L 0.2 mol·L-1 HF溶液中加入1 L 0.2 mol·L-1 MgCl2溶液.下列说法中正确的是()A.25 ℃时,0.1 mol·L-1溶液中pH=1B.0.2 mol·L-1 MgCl2溶液中离子浓度关系为2c(Mg2+)=c(Cl-)>c(H+)=c(OH-)C.2HF(aq)+Mg2+(aq)MgF2(s)+2H+(aq),该反应的平衡常数K=1.2×107D.该反应体系中有MgF2沉淀生成解析:A项,HF是弱酸,25 ℃时,0.1 mol·L-1 HF溶液中pH>1,错误;B 项,MgCl2属于强酸弱碱盐,离子浓度关系为2c(Mg2+)>c(Cl-)>c(H+)>c(OH-),错误,C项,2HF(aq)+Mg2+(aq)MgF2(s)+2H+(aq),该反应的平衡常数K=K2a(HF)K sp(MgF2)=7.2×103,错误;D项,该反应体系中c(Mg2+)·c2(F-)>K sp(MgF2),有MgF2沉淀生成,正确.答案:D1.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解析:平衡常数的大小与温度有关,A不正确;电离是吸热的,加热促进电离,电离常数增大,B不正确;酸的电离常数越大,酸性越强,D不正确.答案:C2.已知常温下反应,①NH3+H+NH+4(平衡常数为K1),②Ag+(aq)+Cl-(aq)AgCl(s)(平衡常数为K2),③Ag++2NH3[Ag(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解析:因为K3>K2,所以Ag+与NH3的络合能力大于Ag+与Cl-之间的沉淀能力,AgCl溶于氨水,A、B错误;由于K1>K3,所以在Ag(NH3)+2Ag++2NH3中加入HCl,有H++NH3NH+4,致使平衡右移,c(Ag+)增大,Ag++Cl-===AgCl↓,D错误,C正确.答案:C3.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,H2的物质的量随时间的变化.下列说法正确的是()A.从反应开始至a点时A的反应速率为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0.125解析:由图象可知,反应开始至a点时v(B)=1 mol·L-1·min-1,则v(A)=1 3mol·L-1·min-1,A项错误;曲线Ⅰ相对于实线先达到平衡,但B的转化率减小,则该反应ΔH<0,B项错误;曲线Ⅱ相对于实线先达到平衡,B的转化率增大.若增大压强,平衡右移,B的转化率增大,C项正确;根据b点的数据计算可知:T℃时,该反应的化学平衡常数为0.5,D项错误.答案:C4.部分弱酸的电离平衡常数如下表:弱酸HCOOH HCN H2CO3A.2CN-+H2O+CO2===2HCN+CO2-3B.2HCOOH+CO2-3===2HCOO-+H2O+CO2↑C.中和等体积、等pH的HCOOH和HCN消耗NaOH的量前者小于后者D.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解析:根据电离平衡常数,HCN的电离程度介于H2CO3的一级电离和二级电离之间,因此A中反应错误,应为CN-+H2O+CO2===HCN+HCO-3.HCOOH 的电离程度大于H2CO3的一级电离,因此B正确.等pH的HCOOH和HCN,HCN 溶液的浓度大,中和等体积、等pH的HCOOH和HCN,后者消耗NaOH的量大,C正确.在HCOONa和NaCN中存在电荷守恒:c(Na+)+c(H+)=c(HCOO-)+c(OH-),c(Na+)+c(H+)=c(CN-)+c(OH-).等浓度的HCOONa和NaCN溶液,NaCN水解程度大,溶液中OH-浓度大,H+浓度小.根据电荷守恒,两溶液中离子总浓度为2[c(Na+)+c(H+)],而Na+浓度相同,H+浓度后者小,因此等体积、等浓度的两溶液中离子总数前者大于后者,D正确.答案:A5.已知:25 ℃时,K sp(MgCO3)=6.8×10-6,K sp[Mg(OH)2]=1.8×10-11,下列说法正确的是()A.25 ℃时,饱和MgCO3溶液与饱和Mg(OH)2溶液相比,前者c(Mg2+)小B.25 ℃时,在MgCO3的悬浊液中加入少量NH4Cl固体,c(Mg2+)增大C.25 ℃时,MgCO3固体在0.01 mol·L-1醋酸溶液中的K sp比在0.01 mol·L-1醋酸钠溶液中的K sp小D.25 ℃时,在Mg(OH)2悬浊液中加入Na2CO3溶液后,Mg(OH)2不可能转化为MgCO3解析:K sp小的对应离子浓度小,A错误;MgCO3悬浊液是过饱和了,加入少量NH4Cl固体,c(Mg2+)不变,B错误;K sp只受温度影响,温度不变K sp不变,C错误,根据K sp,Mg(OH)2比MgCO3更难溶,Mg(OH)2不可能转化为MgCO3,D正确.答案:D6.运用化学反应原理研究卤族元素的性质具有重要意义.(1)下列关于氯水的叙述正确的是________(填写符号).a.氯水中存在两种电离平衡b.向氯水中通入SO2,其漂白性增强c.向氯水中通入氯气,c(H+)c(ClO-)减小d.加水稀释氯水,溶液中的所有离子浓度均减小e.加水稀释氯水,水的电离平衡向正反应方向移动f.向氯水中加入少量固体NaOH,可能有c(Na+)=c(Cl-)+c(ClO-)(2)常温下,已知25 ℃时有关弱酸的电离平衡常数:写出84______________________________________________________.(3)电解饱和食盐水可得到溶质为M的碱溶液,常温下将浓度为c1的M溶液与0.1 mol·L-1的一元酸HA等体积混合,所得溶液pH=7,则c1____0.1 mol·L-1(填“≥”“=”或“≤”),溶液中离子浓度的大小关系为________________________________.若将上述“0.1 mol·L-1的一元酸HA”改为“pH=1的一元酸HA”,所得溶液pH仍为7,则c1________0.1 mol·L-1.(4)牙釉质对牙齿起着保护作用,其主要成分为羟基磷灰石[Ca5(PO4)3OH],研究证实氟磷灰石[Ca5(PO4)3F]比它更能抵抗酸的侵蚀,故含氟牙膏已使全世界千百万人较少龋齿,请写出羟基磷灰石的溶度积常数表达式K sp =__________________________,氟离子与之反应转化的离子方程式为_____________________________________________________.解析:(1)氯水中存在次氯酸的电离和水的电离两种平衡;向氯水中通入SO 2,二者反应生成硫酸和盐酸,其漂白性减弱;当氯水饱和时再通氯气,c (H +)c (ClO -)不变,若氯水不饱和再通氯气,酸性增强会抑制次氯酸的电离,故比值增大;加水稀释氯水,溶液中的OH -浓度增大;加水稀释氯水,酸性减弱,对水的电离抑制作用减弱,故水的电离平衡向正反应方向移动;向氯水中加入少量固体NaOH ,当溶液呈中性时,根据电荷守恒可推导出:c (Na +)=c (Cl -)+c (ClO -).(2)由于次氯酸的酸性介于碳酸的两级电离常数之间,因此84消毒液露置在空气中与二氧化碳反应只能生成碳酸氢钠.(3)当HA 为强酸时二者浓度相等,为弱酸时由于生成的盐因水解显碱性,则酸要稍过量.离子浓度大小比较时可根据电荷守衡进行推导.(4)沉淀转化的实质是由难溶的物质转化为更难溶的物质.答案:(1)aef (2)ClO -+CO 2+H 2O===HClO +HCO -3 2HClO=====光照2H ++2Cl -+O 2↑(3)≤ c (Na +)=c (A -)>c (OH -)=c (H +) ≥(4)c 5(Ca 2+)·c 3(PO 3-4)·c (OH -) Ca 5(PO 4)3OH +F -===Ca 5(PO 4)3F +OH -7.弱电解质的电离平衡、盐类的水解平衡和难溶物的溶解平衡均属于化学平衡.Ⅰ.已知H 2A 在水中存在以下平衡:H 2AH ++HA -,HA -H ++A 2-.(1)相同浓度下,NaHA 溶液的pH________(填“大于”“小于”或“等于”)Na 2A 溶液的pH.(2)某温度下,若向0.1 mol·L -1的NaHA 溶液中逐滴滴加0.1 mol·L -1 KOH 溶液至溶液呈中性.此时该混合溶液中下列关系中,一定正确的是________.a .c (H +)·c (OH -)=1×10-14b .c (Na +)+c (K +)=c (HA -)+2c (A 2-)c .c (Na +)>c (K +)d .c (Na +)+c (K +)=0.05 mol·L -1(3)已知常温下H 2A 的钙盐(CaA)饱和溶液中存在以下平衡: CaA(s)Ca 2+(aq)+A 2-(aq) ΔH >0.①降低温度时,K sp ________(填“增大”“减小”或“不变”).②滴加少量浓盐酸,c (Ca 2+)________(填“增大”“减小”或“不变”).Ⅱ.含有Cr 2O 2-7的废水毒性较大,某工厂废水中含5.00×10-3 mol ·L-1的Cr 2O 2-7.为使废水能达标排放,做如下处理:Cr 2O 2-7――→绿矾H +Cr 3+、Fe 3+――→石灰水Cr(OH)3、Fe(OH)3(1)该废水中加入绿矾(FeSO 4·7H 2O)和稀硫酸,发生反应的离子方程式为______________________________________________________________________.(2)欲使10 L 该废水中的Cr 2O 2-7完全转化为Cr 3+,理论上需要加入________gFeSO 4·7H 2O.(3)若处理后的废水中残留的c (Fe 3+)=2×10-13 mol ·L -1,试求残留的Cr 3+的浓度(已知:K sp [Fe(OH)3]=4.0×10-38,K sp [Cr(OH)3]=6.0×10-31).解析:Ⅰ.(1)由“越弱越水解”可知,酸性H 2A>HA -,则NaHA 溶液的碱性弱于Na 2A 溶液.(2)温度不确定,所以c (H +)·c (OH -)不一定为1×10-14;由电荷守恒可知中,c (H +)+c (Na +)+c (K +)=c (HA -)+2c (A 2-)+c (OH -),由于溶液呈中性,则c (H +)=c (OH -),c (Na +)+c (K +)=c (HA -)+2c (A 2-).若两溶液的体积相同,则是最终溶液为Na2A,呈碱性,所以KOH溶液的体积相对小,等浓度的情况下,必然c(Na+)>c(K+),c(Na+)+c(K+)也不可能等于0.05 mol·L-1.(3)CaA(s)Ca2+(aq)+A2-(aq)ΔH>0,降低温度,平衡左移,K sp减小;滴加少量浓盐酸,A2-被消耗,平衡右移,c(Ca2+)增大.Ⅱ.(1)酸性条件下,Cr2O2-7有强氧化性、Fe2+有还原性,两者发生氧化还原反应方程式为Cr2O2-7+6Fe2++14H+===2Cr3++6Fe3++7H2O.(2)m(FeSO4·7H2O)=n(Fe2+)·M(FeSO4·7H2O)=6n(Cr2O2-7)·M(FeSO4·7H2O)=6×5×10-3 mol·L-1×10 L×278 g·mol-1=83.4 g.(3)c(Fe3+)=2×10-3 mol·L-1K sp[Fe(OH)3]=c(Fe3+)·c3(OH-)=4.0×10-38则c3(OH-)=2×10-25 mol·L-1又K sp[Cr(OH)3]=c(Cr3+)·c3(OH-)=6.0×10-31解得:c(Cr3+)=3×10-6 mol·L-1.答案:Ⅰ.(1)小于(2)bc(3)①减小②增大Ⅱ.(1)Cr2O2-7+6Fe2++14H+===2Cr3++6Fe3++7H2O(2)83.4 g(3)3×10-6 mol·L-1(详情见解析)8.(2016·武汉模拟)已知K、K a、K b、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、弱碱的电离平衡常数、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________.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NH 3·H 2O 的电离平衡常数K b =________________.(3)25 ℃时,H 2SO 3HSO -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NaHSO 3溶液中c (H 2SO 3)=________. (4)高炉炼铁中发生的反应有FeO(s)+CO(g)Fe(s)+CO 2(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 (CO 2)=0.020 mol·L -1,c (CO)=0.1 mol·L -1,则此时反应速率是v (正)________(填“>”“<”或“=”)v (逆).(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FeCl 3、MgCl 2的混合溶液中加入碱液,要使Fe 3+完全沉淀而Mg 2+不沉淀,应该调节溶液pH 的范围是____________(已知lg2≈0.3).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 的电离平衡常数不变,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 (H +)=c (OH -),故溶液显中性.K b =c (NH +4)·c (OH -)c (NH 3·H 2O )=12×0.01×10-7a 2-12×0.01=10-9a -0.01. (3)由K a =c (H +)·c (HSO -3)c (H 2SO 3),代入数据得c (H 2SO 3)=0.01 mol·L -1. (4)根据方程式可得K =c (CO 2)c (CO );设开始时c (CO)=x mol ·L -1,平衡时c (CO 2)=y mol ·L -1,则y x -y=0.25,得x =5y ,则平衡时CO 的转化率为y x =y 5y =20%;Q c =c (CO 2)c (CO )=0.020.1=0.20<0.25,故v (正)>v (逆).(5)K sp [Fe(OH)3]=c (Fe 3+)·c 3(OH -),Fe 3+完全沉淀时c 3(OH -)=8×10-3810-5,得c (OH -)=2.0×10-11mol ·L -1,pH =3.3,Mg(OH)2开始沉淀时c 2(OH -)=1.0×10-110.1=1.0×10-10,得c (OH -)=1×10-5mol ·L -1,pH =9,调节pH 范围为3.3~9.答案:(1)ad (2)中 10-9a -0.01(3)0.01 mol·L -1(4)c (CO 2)c (CO ) 20%> (5)3.3~9。
高中化学“四大平衡”归纳总结高中化学教材中,有一个平衡理论体系,包括溶解平衡、化学平衡、电离平衡、水解平衡、络合平衡等。
化学平衡是这一平衡理论体系的核心。
系统掌握反应速率与化学平衡的概念、理论及应用对于深入认识其他平衡,重要的酸、碱、盐的性质和用途,化工生产中适宜条件的选择等,具有承上启下的作用;对于深入掌握元素化合物的知识,具有理论指导意义。
正因为它的重要性,所以,在历年高考中,这一部分向来是考试的热点、难点。
1.高中化学常见四大平衡2.常见四大平衡研究对象模型一、化学平衡研究对象:可逆反应。
如:加热不利于氨的生成,增大压强有利于氨的生成。
模型二、电离平衡:研究对象:弱电解质。
如:加热促进电离,稀释电离度增大。
模型三、水解平衡研究对象:弱酸盐或弱碱盐或弱酸弱碱盐。
如:配制溶液应加入少量酸防止水解。
不断加热溶液,蒸干灼烧可得到固体。
模型四、溶解平衡研究对象:气体或固体溶于水形成的饱和溶液中形成的平衡体系。
(1)气体的溶解平衡如:当加入等时平衡会发生移动。
当收集等气体时往往分别通过饱和的等溶液以除去可能有的酸性气体,且抑制气体的溶解。
(2)固体的溶解平衡如:如:加热促进溶解;加热溶解度降低;反应的进行是由于存在溶解平衡;;由于能水解,加热时的水解程度增大,促进了的溶解,最终转化成。
知识结构归纳总结四大平衡无论是理论学习还是解题方法,都有许多的共通之处。
归纳总结四大平衡的共同点是一种有效的复习方法。
1. 所有的平衡都建立在“可逆反应”的基础上2.平衡特征相同3.都可借助v-t图学习平衡的建立及平衡的移动4. 都能用勒夏特列原理解释平衡的移动勒夏特列原理:如果改变影响平衡的一个条件(如温度、浓度、压强等),平衡就向减弱这个改变的方向移动.平衡的实质是两个变化方向的速率相等,所以影响平衡的因素首先是影响速率的因素:(1)温度:升温促进吸热过程进行(2)浓度:增大某物质浓度,平衡向消耗该物质的方向移动(3)减压或稀释5. 都存在平衡常数K高考分析1.化学平衡2.电离平衡3.水解平衡4.溶解平衡。