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1、2015届高三化学小专题四大平衡常数的应用及其相互关系(学案)新课标实施以来一项较大的变化就是化学由定性描述走向定量研究，其中体现之一就是四大平衡常数的引入给化学反应 原理增加了有力的分析依据，“用数据来说话”让化学变得富有活力，同时也带来了一系列思维的发展与能力的考查，所以 从一定意义上讲，掌握了四大平衡常数，就握住了一把解决化学问题的金钥匙。一、化学平衡常数在一定温度下，可逆反应达到平衡状态时，生成物浓度的幂次方乘积与反应物浓度的幂次方乘积之比叫化学平衡常数， 用K表示。1. 考查化学平衡常数表达式的书写在一定温度下，写出某可逆反应达到化学平衡状态时的化学平衡常数表达式。(1) 固体或纯液
2、体的浓度是常数。如果有固体或纯液体参加反应或生成时，化学平衡常数表达式中不能出现固体或纯液体； 水溶液中进行的反应，如有水参加反应，由于水的浓度是常数，不出现在表达式中；非水溶液中进行的反应，若有水参加反 应或生成，则应出现在表达式中。例如:c4(H2) 一 一c4(H2O)K c2(CrO4-) c2(H+)一g。?-) CaCO3(s)CaO(s)+CO2(g) K=c(CO2) 3Fe(s)+4H2O(g)Fe3O4(s)+4H2(g)c(CH.COOCHcCH) c(HO)K 3232K c(CH3COOH). c(CH3CH2OH) C r2O2-(aq)+H2O(l)2CrO2(a
3、q)+2H+(aq) C H3COOH (l)+CH3CH2OH(l)CH3COOCH2CH3(l)+H2O(l)(2) 化学平衡常数表达式与化学计量数一一对应，方程式中化学计量数不同，表达式就不同；可逆反应中，正反应的化学平衡常数与逆反应的化学平衡常数互为倒数。例如：同一温度下，下列反应的平衡常数分别为、K2、K3。 I2(g)+H2(g)2HI(g)； 2HI(g)I2(g)+H2(g)； HI(g)泰+壹虬愆)。可得K.K2=1，K2=k2。C2(HI)v c(H2) c(I2) 一 VCH)E而则：Ki=c(H2).c(I2)、K2= cM、K3=c2hI) 22. 判断平衡状态时的含
4、量根据在某种情况下可逆反应达到平衡时确定各组分的浓度，从而计算出K，或者根据K计算可逆反应达到平衡时某种组 分的浓度(可以换算成其他物理量)。例1：将1 mol H2O(g)和1 mol CO(g)充入反应容器中，发生反应CO(g)+H2O(g) CO2(g)+H2(g)，达到平衡时，有2/3 的CO转化为CO2。在相同条件下，将1 mol CO(g)和 2 mol H2O(g)充入同一反应容器中，当反应达到平衡后，混合气体中CO2 的体积分数可能为( )A. 22.2% B. 28.2% C. 33.3% D. 37.8%【解析】 首先计算出反应的化学平衡常数:CO(g) + H2O(g)C
5、O2(g) + H2(g)起始/mol ：变化/mol:2/32/32/32/3平衡/m。1：1/31/32/32/3K=c(CO2). c(H2)/c(CO) c(H2O) = (2/3)2/(1/3)2 =4在相同条件下，充入1 mol CO(g)和 2 mol H2o(g)，则有：CO(g)+ H2O(g)CO2(g) + H2(g)起始/mol ：1200变化/mol:XXXX平衡/mol:1 - X2 - xXXXK=c(CO2)c(H2)/c(CO)c(H2O)=x2/(1 -x)(2 -x)=4，解得x0.846，即 CO2) 二X 100% = 28.2%【答案】 B【技法总结
6、】本题也可以用极值法进行求解，第一次充入1 mol H2O(g)和 1 mol CO(g),达到平衡时CO的转化率为2/3。第二次充入 物质的量相当于第一次充入后再次充入1 mol H2O(g)，平衡正向移动，所以CO的转化率大于2/3，CO2的体积分数一定大于 22.2%。CO 一定不可能完全转化为CO2，所以其体积分数一定小于1/3，即33.3%，故只有选项B满足条件。3. 判断反应进行的方向对于可逆反应mA(g)+B(g)pC(g) + qD(g),在一定温度下的任意时刻，生成物浓度系数幂次方乘积除以反应物浓度系数幂次方乘积所得的比，即Q = %硕烈，称为该反应的浓度商。若同一温度下该可
7、逆反应达到平衡时的平衡常数为K。c Cm(A) Cn(B)贝上QK，反应向逆反应方向进行。例2：在某温度下，在一容积可变的容器中，反应2A(g)+B(g)2C(g)达到平衡时，A、B和C的物质的量分别为4 mol、2 mol和4 mol。保持温度和压强不变，对平衡混合物中三者的物质的量进行如下调整，可使平衡右移的是()A.均减半 B.均加倍 C.均增加1 mol D.均减少1 mol【解析】 温度和压强不变，根据阿伏加德罗定律，得到气体的体积与气体的物质的量成正比。假设1 mol气体的体积c点2为V L ,平衡时10 mol混合气体的体积为10V L,则K=：(C)=10= 5V。c2(A)
8、c(B) .2(10V)210VA项和B项中各物质的量均减半或加倍，根据阿伏加德罗定律，总气体的体积同比变化，各物质的浓度不变，平衡不移 动。C项中各物质的物质的量均增加1 mol,气体的总的物质的量是13 mol,体积是13V L : Q = cc2(C)(13V)2心()r、=厂F.33WK，平衡向右移动。D项中各物质的量均减少1 mol,气体的总的物质的量是7 mol,体C2(A). C(B) ( 5 )2. 3积是7V L : Q二 TC)c、=.V =7vk，平衡向左移动。 c c2(A) c(B) _1(7讨 7 V、弱电解质的电离常数1.表达式：(1)对于一元弱酸HA： HAH+
9、A-，电离常数K =七七煦)ac(HA)(2)对于一元弱碱BOH： BOHB+OH-，电离常数K =(OHac(BOH)2. 特点：(1)电离常数只与温度有关，升温，Ka增大。(2) 相同条件下，Ka越大，表示该弱电解质越易电离，所对应的酸性或碱性相对越强。(3) 多元弱酸的各级电离常数的大小关系是Ka1Ka2Ka3,故多元弱酸的酸性取决于其第一步电离常数。还有可能考查弱酸或弱碱考点：以弱酸或弱碱的电离常数为载体，考查多种酸或碱性质的比较，或稀释时的变化情况， 对应的同类型盐的水解能力的强弱。例3：已知三个数据：7.2X10-4、4.6X10-4、4.9X10-10,分别是三种酸的电离常数，若
10、已知 可以发生反应 NaCN+HNO2=HCN+NaNO2、NaCN+HF=HCN+NaF、NaNO2+HF=HNC2+NaF。由此可判断下列叙述不正确的是()A. Ka(HF)=7.2X10-4B. Ka(HNO2)=4.9X 10-10C.同浓度的钠盐溶液的碱性是NaFNaNO HNO HCN。由此可判断K (HF)K (HNO)K (HCN)，其对应的数据依次为K (HF) = 7.2X 10 - 4、 2aa2aaKa(HNO2) = 4.6 X 10 - 4、Ka(HCN) = 4.9 X 10 -10。同浓度的钠盐溶液的碱性是对应的酸越强，碱性越弱，即NaFNaNO225C. T
11、C时，pH=7的溶液显碱性D. T C时，pH=12的苛性钠溶液与pH=1的稀硫酸等体积混合，溶液的pH=7【解析】从图不难看出，A正确；T。时Kw大于1X10-14，则T C一定高于常温，B正确；T P时，pH = 6.5的溶液呈中性，显然pH = 7的溶液显碱性，C正确；pH=12的苛性钠溶液与pH=1的稀硫酸等体积混合，二者恰好完全中和，但注意该温度下，pH = 7的溶液不是中性溶液，D错误。【答案】D四、盐类水解平衡常数如醋酸钠：CH3C00-(aq)+H2O(l)CH3COOH(aq)+OH(aq)Kh=乩黛一)=KwKc(3) Kh是一定温度下的常数，温度不变，Kh不变，升温Kh增
12、大。 相同条件下，Kh增大，表示该盐越易水解，所对应的酸或碱相对越弱。考点：以弱酸盐或弱碱盐的水解常数为载体，考查盐溶液的性质，或稀释时的变化情况，还可能考查对应弱酸的相对强弱。五、平衡常数之间联系的应用归纳：Kw、Ka、Kb、Kh之间的关系：(1)一元弱酸一元强碱盐：Kh=Kw/Ka； (2)一元强酸一元弱碱盐：Kh=Kw/Kb；(3)一元弱酸一元弱碱盐，如醋酸铵：Kh=Kw/(KaXKb)；特别注意：以上各种平衡常数都只与温度有关。1.弱电解质的电离平衡和盐类的水解平衡例5： 常温下向pH=a的CH3COOH稀溶液中滴加等体积pH=14a的NaOH稀溶液，下列判断不正确的是()A.反应过程
13、中，CH3COOH的电离程度增大B.向反应后的溶液中加入几滴稀盐酸，溶液的pH变化不大C. 等体积混合后，水的电离程度达到最大D. 设Ka、Kh、KW分别表示CH3COOH的电离平衡常数、CH3COO-的水解平衡常数和水的离子积常数，则三者之间的 关系为KKh=Kw【解析】 反应过程中0H -中和了 CH3COOH电离出的H+，使醋酸的电离平衡右移，A正确；pH = 14 - a的NaOH溶 液与pH = a的ch3COOH溶液等体积混合后，所得的溶液是醋酸和醋酸钠的混合溶液，醋酸钠和少量盐酸反应生成氯化钠和 醋酸，生成的氯化钠和醋酸对溶液的pH影响不大，B正确；醋酸和氢氧化钠恰好完全反应时水的电离程度最大，C错;CH C00H的电离平衡常数K =匹：30八雄,)，CH C00 -的水解平衡常数K=一00可0日)，水的离子积常数3ac(CH3COOH)3hc(CH3COO-)XW=c(OH-). c(H + )，所以笔K广KW，故D正确。【答案】C2.利用平衡常数确定粒子浓度比值的变化例6 (2011-山东高考)室温下向10 mL pH=3的醋酸溶液中加入水稀释后，下列说法正确的是()A.溶液中导
