专题15 四大平衡常数的应用——证据推理与模型认知广义的化学平衡包括狭义的化学平衡、电离平衡、水解平衡、沉淀溶解平衡等四大化学平衡，勒·夏特列原理（化学平衡移动原理）适用于四大平衡体系。
四大平衡常数指化学平衡常数、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，各种平衡常数（化学平衡常数、电离平衡常数、水解平衡常数、溶度积）均为温度的函数。
平衡常数，使化学由定性描述走向定量研究，使化学问题数学化．近年来高考考查形式主要有：化学平衡常数Kc及其变式Kp、Kx，弱酸弱碱的电离常数Ka或K b，水解常数Kh，溶度积常数Ksp，以及各种综合计算。
这部分要培养学生的化学科学素养之一是微粒观．在溶液中，离子的浓度大小关系和等式关系关键是要知道它们是从哪里来，又到哪里去了．并巧用这三个守恒和四大平衡关系以及四个平衡常数来解决相关的题目。
1．【2019新课标Ⅱ】环戊二烯（）是重要的有机化工原料，广泛用于农药、橡胶、塑料等生产。
回答下列问题：（1）已知：(g)(g)+H2(g) ΔH1=100.3 kJ·mol−1 ①H 2(g)+ I2(g)2HI(g) ΔH2=−11.0 kJ·mol−1 ②对于反应：(g)+ I 2(g)(g)+2HI(g) ③ΔH3=___________kJ·mol−1。
（2）某温度下，等物质的量的碘和环戊烯（）在刚性容器内发生反应③，起始总压为105Pa，平衡时总压增加了20%，环戊烯的转化率为_________，该反应的平衡常数K p=_________Pa。
达到平衡后，欲增加环戊烯的平衡转化率，可采取的措施有__________（填标号）。
A．通入惰性气体B．提高温度C．增加环戊烯浓度D．增加碘浓度【答案】（1）89.3（2）40％ 3.56×104BD【解析】（1）根据盖斯定律①-②，可得反应③的ΔH=89.3kJ/mol；（2）假设反应前碘单质与环戊烯均为nmol，平衡时环戊烯反应了xmol，根据题意可知；（g）+I2（g）= （g）+2HI（g）增加的物质的量1mol 1mol 1mol 2mol 1molxmol 2n×20%得x=0.4nmol，转化率为0.4n/n×100%=40%；（g）+ I2（g）= （g）+ 2HI（g）P（初）0.5×105 0.5×105 0 0ΔP 0.5×105×40% 0.5×105×40% 0.5×105×40% 1×105×40%P（平）0.3×105 0.3×105 0.2×105 0.4×105K p=52555 0.4100.210 0.3100.310⨯⨯⨯⨯⨯⨯（）=3.56×104；A．T、V一定，通入惰性气体，由于对反应物和生成物浓度无影响，速率不变，平衡不移动，故A错误；B．升高温度，平衡向吸热方向移动，环戊烯转化率升高，故B正确；C．增加环戊烯的浓度平衡正向移动，但环戊烯转化率降低，故C错误；D,增加I2的浓度，平衡正向移动，环戊烯转化率升高，故D正确；【素养解读】本题以环戊烯和环戊二烯的转化等热化学方程式为情境，要求我们利用盖斯定律解题，利用差量法计算转化率、三行式法计算平衡常数，根据平衡移动原理解释财务的措施，关键是要深入理解平衡分压代替平衡浓度计算分压型化学平衡常数的解题模型。
化学平衡是四大平衡的基础，掌握化学平衡会提高其他平衡问题的处理能力。
解决化学平衡相关问题最关键是对研究对象即可逆反应充分理解．让学生必须建立“相同条件”、“同时向两个方向进行”并且“不能进行到底”思想认识，然后才上升到理论知识学习理解。
1．定义化学平衡常数是指在一定温度下，当一个可逆反应达到平衡状态时，生成物浓度以化学计量数为指数的幂的乘积与反应物浓度以化学计量数为指数的幂的乘积的比值，是一个常数。
这个常数就是该反应的化学平衡常数(简称平衡常数，用K表示)．平衡常数的大小反映了平衡体系正向进行程度的大小。
2．表达式表达式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＝p qc(C)c(D)()()m nc A c B以一元弱酸HA为例：HA H＋＋A－，电离常数K a＝-c(H)c(A)()c HAK 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3．影响因素内因：物质本身的性质．例如：多元弱酸的电离常数逐级减小，就是物质本身的性质决定的．特别要注意的是，多元弱酸第1步电离的H+会抑制后续电离，但不会影响K值。
外因：只与温度有关，与浓度、酸碱性等因素无关。
对于放热反应：T升高，K变小；T降低，K变大．吸热反应：T升高，K变大；T降低，K变小。
【典例1】【2018届江西师大附中三模】常温下将盐酸溶液滴加到联氨(N2H4)的水溶液中，混合溶液中的微粒的物质的量分数δ(X)随-1g(OH-)变化的关系如图所示。
下列叙述错误的是A. 反应N 2H 62++N 2H 4=2N 2H 5+的pK=90(已知pK=lgK)B. N 2H 5Cl 溶液中存在:c(Cl -)+c(OH -)=c(N 2H 5+)+2c(N 2H 62+)+c(H +)C. N 2H 5Cl 溶液中c(H +)>c(OH -)D. K b1(N 2H 4)=10-6【答案】A【解析】A 、由N 2H 5+的电离方程式N 2H 5++H 2O N 2H 62++OH -可得K b2(N 2H 4)＝，则K b1(N 2H 4)/K b2(N 2H 4)＝，即为反应N 2H 62++N 2H 4=2N 2H 5+的K=K b1(N 2H 4)/K b2(N 2H 4)=，所以pK=9.0，A 错误；B 、N 2H 5C1溶液中存在的电荷守恒为c(Cl -)+c(OH -)=c(N 2H 5+)+2c(N 2H 62+)+c(H +)，B 正确。
C 、N 2H 5C1溶液中因N 2H 5+的水解使溶液呈酸性，所以c(H +)＞c(OH -)，C 正确；D 、由图象可知当-lg(OH -)=6时，N 2H 4和N 2H 5+的物质的量分数相等，可推知其浓度相等，由N 2H 4的电离方程式N 2H 4+H 2ON 2H 5++OH -，得K b1(N 2H 4)＝，D 正确；答案选A 。
【素养解读】本题的难点是写出联氨的电离方程式，类似于NH 3·H 2O 的电离，根据电离方程式，结合图象 中交叉点的含义，就能正确解答。
1．【2019天津】某温度下，2HNO 和3CH COOH 的电离常数分别为45.010-⨯和51.710-⨯。
将pH 和体积均相同的两种酸溶液分别稀释，其pH 随加水体积的变化如图所示。
下列叙述正确的是A ．曲线Ⅰ代表2HNO 溶液B ．溶液中水的电离程度：b 点＞c 点C ．从c 点到d点，溶液中()()()HA OH A c c c --⋅保持不变（其中HA 、A -分别代表相应的酸和酸根离子）D ．相同体积a 点的两溶液分别与NaOH 恰好中和后，溶液中()Na n +相同2．【2019新课标Ⅱ】绚丽多彩的无机颜料的应用曾创造了古代绘画和彩陶的辉煌。
硫化镉(CdS)是一种难溶于水的黄色颜料，其在水中的沉淀溶解平衡曲线如图所示。
下列说法错误的是A ．图中a 和b 分别为T 1、T 2温度下CdS 在水中的溶解度B ．图中各点对应的K sp 的关系为：K sp (m)=K sp (n)<K sp (p)<K sp (q)C ．向m 点的溶液中加入少量Na 2S 固体，溶液组成由m 沿mpn 线向p 方向移动D ．温度降低时，q 点的饱和溶液的组成由q 沿qp 线向p 方向移动3．【2019北京】实验测得0.5 mol·L −1CH 3COONa 溶液、0.5 mol·L −1 CuSO 4溶液以及H 2O 的pH 随温度变化的曲线如图所示。
下列说法正确的是A ．随温度升高，纯水中c (H +)>c (OH −)B ．随温度升高，CH 3COONa 溶液的c (OH −)减小C ．随温度升高，CuSO 4溶液的pH 变化是K w 改变与水解平衡移动共同作用的结果D ．随温度升高，CH 3COONa 溶液和CuSO 4溶液的pH 均降低，是因为CH 3COO −、Cu 2+水解平衡移动方向不同4．【2019·甘肃省定西市陇西县第一中学高三下学期适应性训练】常温下，向20 mL 0.1 mol·L −1氨水中滴加一定浓度的稀盐酸，溶液中由水电离的氢离子浓度随加入盐酸体积的变化如图所示。
则下列说法不正确的是A ．常温下，0.1 mol·L −1氨水中32NH H O ⋅的电离常数b K 约为5110-⨯B ．a 、b 之间的点一定满足：c(NH 4+)>c(Cl −)>c(OH −)>c(H +)C ．c 点溶液中c(NH 4+)<c(Cl −)D ．b 点代表溶液呈中性5．【2019·四川省成都市高三下学期第三次诊断性检】25℃将浓度均为0.1 mol/L 的HA 溶液和BOH 溶液按体积分别为V a 和V b 混合，保持V a +V b =100 mL ，且生成的BA 可溶于水。
已知V a 、V b 与混合液pH 关系如图。
下列说法错误的是A．曲线II表示HA溶液体积B．x点存在c(A−)+c(OH−)=c(B+)+c(H+)C．电离平衡常数K(HA)>K(BOH)D．向z点溶液加入NaOH，水的电离程度减小6．【2019·安徽省蚌埠市高三第一次质量监测】常温下，向20mL0.05mol·L－1的某稀酸H2B溶液中滴入0.1mol·L －1氨水，溶液中由水电离出氢离子浓度随滴入氨水体积变化如图。
下列分析正确的是A．NaHB溶液可能为酸性，也可能为碱性B．A、B、C三点溶液的pH是逐渐减小，D、E、F三点溶液的pH是逐渐增大C．E溶液中离子浓度大小关系：c(NH4+)>c(B2－)>c(OH－)>c(H+)D．F点溶液c(NH4+)=2c(B2－)物质在水溶液中有四个平衡体系，分别是水的电离平衡、弱电解质的电离平衡、盐类的水解平衡和沉淀溶解平衡．应用到四个平衡常数：水的离子积常数K w、弱电体质的电离平衡常数K a和K b、盐类的水解平衡常数K h、沉淀溶解平衡常数K sp。
