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1、微型专题突破五大平衡常数的比较及应用【考情播报】【考情播报】化学平衡常数、弱电解质的电离平衡常数、水的离子积常数、盐类的化学平衡常数、弱电解质的电离平衡常数、水的离子积常数、盐类的水解常数以及溶度积常数这五大常数，均只与温度有关。掌握了五大水解常数以及溶度积常数这五大常数，均只与温度有关。掌握了五大平衡常数，就握住了一把解决化学反应原理的金钥匙。常见的命题角平衡常数，就握住了一把解决化学反应原理的金钥匙。常见的命题角度有：度有：(1)(1)利用电离常数确定离子浓度比值的变化；利用电离常数确定离子浓度比值的变化；(2)(2)利用电离常数判断化学反应的正误；利用电离常数判断化学反应的正误；(3)(
2、3)平衡常数间关系的综合应用。平衡常数间关系的综合应用。【答题必备】【答题必备】1.1.化学平衡常数。化学平衡常数。在一定温度下，可逆反应达到平衡状态时，生成物浓度幂之积与反应在一定温度下，可逆反应达到平衡状态时，生成物浓度幂之积与反应物浓度幂之积的比是一个常数，称化学平衡常数，用物浓度幂之积的比是一个常数，称化学平衡常数，用K表示。表示。2.2.弱电解质的电离常数：弱电解质的电离常数：(1)(1)表达式：对于一元弱酸表达式：对于一元弱酸HAHA：HA HHA H+ +A+A- -， 电离常数电离常数: :(2)(2)特点。特点。电离常数只与电解质的性质和温度有关，升温，电离常数只与电解质的性
3、质和温度有关，升温，Ka a增大。增大。相同条件下，相同条件下，Ka a越大，表示该弱电解质越易电离，所对应的酸性相越大，表示该弱电解质越易电离，所对应的酸性相对越强。对越强。多元弱酸的各级电离常数的大小关系是多元弱酸的各级电离常数的大小关系是Ka1a1 Ka2a2 Ka3a3，故多元弱酸的，故多元弱酸的酸性取决于其第一步电离常数。酸性取决于其第一步电离常数。3.3.水的离子积常数。水的离子积常数。在一定温度下，纯水或水溶液中的在一定温度下，纯水或水溶液中的c(Hc(H+ +) )c(OHc(OH- -) )是个常数，通常用是个常数，通常用KW W表示，称为水的离子积常数，简称离子积。其表达式
4、为表示，称为水的离子积常数，简称离子积。其表达式为KW Wc(Hc(H+ +) )c(OHc(OH- -) )，2525时该常数为时该常数为110110-14-14。特点：特点：KW W只受温度的影响，温度升高，只受温度的影响，温度升高，KW W增大。增大。在任何情况下，无论是把酸还是把碱加到水中，水电离出的在任何情况下，无论是把酸还是把碱加到水中，水电离出的c(Hc(H+ +) )c(OHc(OH- -) )。4.4.水解平衡常数。水解平衡常数。如醋酸钠溶液：如醋酸钠溶液：CHCH3 3COOCOO- -(aq)+H(aq)+H2 2O(l) CHO(l) CH3 3COOH(aq)+OHC
5、OOH(aq)+OH- -(aq)(aq)Kh h 特点：特点：Kh h只与盐的性质和温度有关，升温，只与盐的性质和温度有关，升温，Kh h增大。增大。相同条件下，相同条件下，Kh h越大，表示该盐越易水解，所对应的酸或碱相对越大，表示该盐越易水解，所对应的酸或碱相对越弱。越弱。5.5.溶度积常数。溶度积常数。对于沉淀溶解平衡：对于沉淀溶解平衡：M Mm mA An n(s) mM(s) mMn+n+(aq)+nA(aq)+nAm-m-(aq)(aq)Kspspc cm m(M(Mn+n+) )c cn n(A(Am-m-) )溶度积溶度积( (Kspsp) )反映了物质在水中的溶解能力。溶度
6、积常数只与难溶性反映了物质在水中的溶解能力。溶度积常数只与难溶性电解质的性质和温度有关，而与沉淀的量和溶液中离子的浓度无关。电解质的性质和温度有关，而与沉淀的量和溶液中离子的浓度无关。角度一角度一 利用电离常数确定离子浓度比值的变化利用电离常数确定离子浓度比值的变化(2014(2014山东高考山东高考) )已知某温度下已知某温度下CHCH3 3COOHCOOH和和NHNH3 3H H2 2O O的的电离常数相等电离常数相等，现向现向10 mL10 mL浓度为浓度为0.1 mol0.1 molL L-1-1的的CHCH3 3COOHCOOH溶液中滴加相同浓度的氨水，溶液中滴加相同浓度的氨水，在滴
7、加过程中在滴加过程中( () )A. A. 水的电离程度始终增大水的电离程度始终增大B. B. 先增大再减小先增大再减小C.C. c(CH c(CH3 3COOH)COOH)与与c(CHc(CH3 3COOCOO- -) )之和之和始终保持不变始终保持不变D. D. 当加入氨水的体积为当加入氨水的体积为10 mL10 mL时，时，c( )=c(CHc( )=c(CH3 3COOCOO- -) )【典题剖析】【典题剖析】抽丝剥茧溯本求源抽丝剥茧溯本求源关键信息关键信息信息分析与迁移信息分析与迁移信息信息电离常数相等，则其对应离子的水解程度相等电离常数相等，则其对应离子的水解程度相等信息信息水的电
8、离程度受溶液酸碱性的影响，也受能够水解水的电离程度受溶液酸碱性的影响，也受能够水解的盐的影响的盐的影响信息信息需利用电离平衡常数分析需利用电离平衡常数分析信息信息从原子守恒和溶液体积的变化上分析从原子守恒和溶液体积的变化上分析信息信息由由CHCH3 3COOHCOOH与与NHNH3 3H H2 2O O的电离程度相等分析的电离程度相等分析【尝试解答】【尝试解答】酸碱均抑制水的电离，向酸碱均抑制水的电离，向CHCH3 3COOHCOOH溶液中滴加氨水，水溶液中滴加氨水，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，
9、减小，A A错误；因为氨水的电离常数错误；因为氨水的电离常数 ，所以，所以 ，因为温度不变，因为温度不变Kb b不变，随氨水的加入不变，随氨水的加入c(Hc(H+ +) )减减小，小， 不断减小，不断减小，B B错误；加入氨水，体积变大，错误；加入氨水，体积变大，c(CHc(CH3 3COOH)COOH)与与c(CHc(CH3 3COOCOO- -) )之和变小，之和变小，C C错误；当加入氨水的体积为错误；当加入氨水的体积为10 mL10 mL时，氨水时，氨水与与CHCH3 3COOHCOOH恰好反应，恰好反应，CHCH3 3COOHCOOH和和NHNH3 3H H2 2O O的电离常数相等
10、，故的电离常数相等，故CHCH3 3COOCOO- -和和 的水解程度相同，溶液呈中性，由电荷守恒可得的水解程度相同，溶液呈中性，由电荷守恒可得c( )c( )c(CHc(CH3 3COOCOO- -) )，D D正确。正确。【答案】【答案】D D角度二角度二 利用电离常数判断化学反应的正误利用电离常数判断化学反应的正误( (双选双选)(2013)(2013上海高考上海高考) )部分弱酸的电离平衡常数如下表：部分弱酸的电离平衡常数如下表：弱酸弱酸HCOOHHCOOHHCNHCNH H2 2COCO3 3电离平衡常数电离平衡常数(25)(25)Ki i1.771.771010-4-4Ki i4.
11、94.91010-10-10Ki1i14.3104.310-7-7Ki2i25.6105.610-11-11下列选项错误的是下列选项错误的是( )( )A.A.2CN2CN- -+H+H2 2O+COO+CO2 2 2HCN+ 2HCN+ B.2HCOOH+ 2HCOOB.2HCOOH+ 2HCOO- -+H+H2 2O+COO+CO2 2C.C.中和等体积、等中和等体积、等pHpH的的HCOOHHCOOH和和HCNHCN消耗消耗NaOHNaOH的量前者小于后者的量前者小于后者D.D.等体积、等浓度的等体积、等浓度的HCOONaHCOONa和和NaCNNaCN溶液中溶液中所含离子总数前者小于后
12、者所含离子总数前者小于后者【典题剖析】【典题剖析】抽丝剥茧溯本求源抽丝剥茧溯本求源关键信息关键信息信息分析与迁移信息分析与迁移信息信息根据电离平衡常数的大小可知，酸性：根据电离平衡常数的大小可知，酸性：HCOOHHHCOOHH2 2COCO3 3HCN HCN 信息信息利用利用“相对强的酸能制取相对弱的酸相对强的酸能制取相对弱的酸”原理分析原理分析信息信息弱酸的强弱程度不同，中和碱的能力也不相同弱酸的强弱程度不同，中和碱的能力也不相同信息信息根据电荷守恒和水解程度大小进行分析根据电荷守恒和水解程度大小进行分析【尝试解答】【尝试解答】根据电离平衡常数，根据电离平衡常数，HCNHCN的电离程度介于
13、的电离程度介于H H2 2COCO3 3的一级电的一级电离和二级电离之间，因此离和二级电离之间，因此A A中反应错误，应为中反应错误，应为CNCN- -+H+H2 2O+COO+CO2 2 HCN+ HCN+ 。HCOOHHCOOH的电离程度大于的电离程度大于H H2 2COCO3 3的一级电离，因此的一级电离，因此B B正确。等正确。等pHpH的的HCOOHHCOOH和和HCNHCN，HCNHCN溶液的浓度大，中和等体积、等溶液的浓度大，中和等体积、等pHpH的的HCOOHHCOOH和和HCNHCN，后者消耗后者消耗NaOHNaOH的量大，的量大，C C正确。在正确。在HCOONaHCOON
14、a和和NaCNNaCN溶液中分别存在电荷溶液中分别存在电荷守恒：守恒：c(Nac(Na+ +)+c(H)+c(H+ +) )c(HCOOc(HCOO- -)+c(OH)+c(OH- -) )，c(Nac(Na+ +)+c(H)+c(H+ +) )c(CNc(CN- -) )+c(OH+c(OH- -) )。等浓度的。等浓度的HCOONaHCOONa和和NaCNNaCN溶液，溶液，NaCNNaCN水解程度大，溶液中水解程度大，溶液中OHOH浓度大，浓度大，H H+ +浓度小。根据电荷守恒，两溶液中离子总浓度为浓度小。根据电荷守恒，两溶液中离子总浓度为2c(Na2c(Na+ +)+c(H)+c(H
15、+ +)，而，而NaNa+ +浓度相同，浓度相同，H H+ +浓度后者小，因此等体积、等浓度后者小，因此等体积、等浓度的两溶液中离子总数前者大于后者，浓度的两溶液中离子总数前者大于后者，D D错误。错误。【答案】【答案】A A、D D角度三角度三 平衡常数间关系的综合应用平衡常数间关系的综合应用(2014(2014山东高考山东高考) )研究氮氧化物与悬浮在大气中海盐粒子的相互作研究氮氧化物与悬浮在大气中海盐粒子的相互作用时，涉及如下反应：用时，涉及如下反应：2NO2NO2 2(g)+NaCl(s) NaNO(g)+NaCl(s) NaNO3 3(s)+ClNO(g)(s)+ClNO(g)K1
16、1H1 100()()2NO(g)+Cl2NO(g)+Cl2 2(g) 2ClNO(g)(g) 2ClNO(g)K2 2H2 20”“”“”或或“”)”)，平衡常数平衡常数K2 2( (填填“增大增大”“”“减小减小”或或“不变不变”)”)。若要使若要使K2 2减小减小。，可采取的措施是。，可采取的措施是_。(3)(3)实验室可用实验室可用NaOHNaOH溶液吸收溶液吸收NONO2 2，反应为，反应为2NO2NO2 2+2NaOH=NaNO+2NaOH=NaNO3 3+ +NaNONaNO2 2+H+H2 2O O。含。含0.2 mol NaOH0.2 mol NaOH的水溶液与的水溶液与0.
17、2 mol NO0.2 mol NO2 2恰好完全反应恰好完全反应得得1 L1 L溶液溶液A A，溶液，溶液B B为为0.1 molL0.1 molL-1-1的的CHCH3 3COONaCOONa溶液，则溶液，则两溶液中两溶液中c( )c( )、c( )c( )和和c(CHc(CH3 3COOCOO- -) )由大到小的顺序由大到小的顺序为为_。( (已知已知HNOHNO2 2的电离常数的电离常数Ka a7.1107.110-4-4molLmolL-1-1，CHCH3 3COOHCOOH的电离常数的电离常数Ka a1.7101.710-5-5molLmolL-1-1) )可使溶液可使溶液A A
18、和溶液和溶液B B的的pHpH相等相等的方法是的方法是_。a.a.向溶液向溶液A A中加适量水中加适量水b.b.向溶液向溶液A A中加适量中加适量NaOHNaOHc.c.向溶液向溶液B B中加适量水中加适量水d.d.向溶液向溶液B B中加适量中加适量NaOHNaOH【典题剖析】【典题剖析】抽丝剥茧溯本求源抽丝剥茧溯本求源 关键信息关键信息信息分析与迁移信息分析与迁移信息信息反应反应()2-()2-反应反应()()即得到新反应，利用平衡常数即得到新反应，利用平衡常数定义可得该反应的平衡常数定义可得该反应的平衡常数信息信息平衡常数只受温度的影响平衡常数只受温度的影响信息信息根据反应的焓变分析根据反
19、应的焓变分析信息信息据盐类水解规律，越弱越水解分析据盐类水解规律，越弱越水解分析信息信息由由“越弱越水解越弱越水解”可知，可知，A A溶液的碱性比溶液的碱性比B B溶液的碱性溶液的碱性弱，弱，pHpHA ApH1 1；因为温度不变，平衡常数；因为温度不变，平衡常数K2 2不变；不变；反应反应()()的的H0c( )c(CHc( )c( )c(CH3 3COOCOO- -) )；溶液；溶液A A、B B显碱性且溶液显碱性且溶液A A的的pHpH小于小于溶液溶液B B，向溶液，向溶液A A中加适量中加适量NaOHNaOH或者向溶液或者向溶液B B中加适量水可使溶液中加适量水可使溶液A A和和溶液溶
20、液B B的的pHpH相等。相等。答案：答案：(1)(1)(2)2.510(2)2.510-2-275%75% 不变升高温度不变升高温度(3)c( )c( )c(CH(3)c( )c( )c(CH3 3COOCOO- -) )b b、c c【类题通法】【类题通法】1.1.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。化学平衡状态时的化学平衡常数表达式。(1)(1)固体或纯液体的浓度是常数。如果有固体或纯液体参加反应或生固体或纯液体的浓度是常数。如果有固体或纯液体参加反应或生成时，化学平衡常数
21、表达式中不能出现固体或纯液体；水溶液中进行成时，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；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，中。例如，CaCOCaCO3 3(s) CaO(s)+CO(s) CaO(s)+CO2 2(g)(g)Kc(COc(CO2 2) )3Fe(s)+4H3Fe(s)+4H2 2O(g) FeO(g) Fe3 3O O4 4(s)+4H(s)+4H
22、2 2(g)(g)K (aq)+H (aq)+H2 2O(l) 2 (aq)+2HO(l) 2 (aq)+2H+ +(aq)(aq)KCHCH3 3COOH(l)+CHCOOH(l)+CH3 3CHCH2 2OH(l) CHOH(l) CH3 3COOCHCOOCH2 2CHCH3 3(l)+H(l)+H2 2O(l)O(l)K(2)(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。
23、例如，同一温度下，下列反应的平衡常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数分别为K1 1、K2 2、K3 3。II2 2(g)+H(g)+H2 2(g) 2HI(g)(g) 2HI(g)；2HI(g) I2HI(g) I2 2(g)+H(g)+H2 2(g)(g)；HI(g) IHI(g) I2 2(g)+ H(g)+ H2 2(g)(g)。则：则： 可得可得K1 1K2 21 1，K2 2 2.2.“三段式三段式”计算法。计算法。“三段式三段式”是有效解答化学平衡计算题的是有效解答化学平衡计算题的“万能钥匙万能钥匙”。解题时，要。解题时，要注意清楚条理地列出起始
24、量、转化量、平衡量，按题目要求进行计算，注意清楚条理地列出起始量、转化量、平衡量，按题目要求进行计算，同时还要注意单位的统一。解题步骤如下：同时还要注意单位的统一。解题步骤如下：(1)(1)写出涉及的可逆反应的化学方程式。写出涉及的可逆反应的化学方程式。(2)(2)找出起始量、转化量和平衡量中哪些是已知量，哪些是未知量，找出起始量、转化量和平衡量中哪些是已知量，哪些是未知量，按按“三段式三段式”列出。列出。(3)(3)根据问题建立相应的关系式进行计算。根据问题建立相应的关系式进行计算。3.3.Kw w、Ka a、Kb b、Kspsp、Kh h之间的关系：之间的关系：(1)(1)一元弱酸一元强碱
25、盐：一元弱酸一元强碱盐：Kh hKw w/ /Ka a；(2)(2)一元强酸一元弱碱盐：一元强酸一元弱碱盐：Kh hKw w/ /Kb b；(3)(3)多元弱碱一元强酸盐，如氯化铁：多元弱碱一元强酸盐，如氯化铁：FeFe3+3+(aq)+3H(aq)+3H2 2O(l) Fe(OH)O(l) Fe(OH)3 3(s)+3H(s)+3H+ +(aq)(aq)Kh hc c3 3(H(H+ +)/c(Fe)/c(Fe3+3+) )。将将( (Kw w) )3 3c c3 3(H(H+ +)c)c3 3(OH(OH- -) )与与Kspspc(Fec(Fe3+3+)c)c3 3(OH(OH- -)
26、)两式相除，消去两式相除，消去c c3 3(OH(OH- -) )可得可得Kh h( (Kw w) )3 3/ /Kspsp4.4.利用平衡常数判断反应进行的方向。利用平衡常数判断反应进行的方向。对于可逆反应对于可逆反应mA(g)+nB(g) pC(g)+qD(g)mA(g)+nB(g) pC(g)+qD(g)，在一定温度下的任意，在一定温度下的任意时刻，生成物浓度幂之积除以反应物浓度幂之积所得的比，即时刻，生成物浓度幂之积除以反应物浓度幂之积所得的比，即Qc c ，称为该反应的浓度商。若同一温度下该可逆反应，称为该反应的浓度商。若同一温度下该可逆反应的平衡常数为的平衡常数为K。则：。则：Qc
27、 c K，反应向逆反应方向进行。，反应向逆反应方向进行。【类题备选】【类题备选】1.1.已知三个数据：已知三个数据：7.2107.210-4-4、4.6104.610-4-4、4.9104.910-10-10，分别是三种酸的电离常数，若已知可以发生反应分别是三种酸的电离常数，若已知可以发生反应NaCN+HNONaCN+HNO2 2=HCN+NaNO=HCN+NaNO2 2、NaCN+HF=HCN+NaFNaCN+HF=HCN+NaF、NaNONaNO2 2+HF=HNO+HF=HNO2 2+NaF+NaF。由此可判断下列叙述不正确的是由此可判断下列叙述不正确的是( () )A.A.Ka a(H
28、F)(HF)7.2107.210-4-4B.B.Ka a(HNO(HNO2 2) )4.9104.910-10-10C.C.同浓度的钠盐溶液的碱性是同浓度的钠盐溶液的碱性是NaFNaNONaFNaNO2 2NaCNHNOHFHNO2 2HCNHCN。由此可判断。由此可判断Ka a(HF)(HF)Ka a(HNO(HNO2 2)Ka a(HCN)(HCN)，其对应的，其对应的数据依次为数据依次为Ka a(HF)(HF)7.2107.210-4-4、Ka a(HNO(HNO2 2) )4.6104.610-4-4、Ka a(HCN)(HCN)4.9104.910-10-10。同浓度的钠盐溶液的碱性
29、是对应的酸越强，碱性越弱，。同浓度的钠盐溶液的碱性是对应的酸越强，碱性越弱，即即NaFNaNONaFNaNO2 2NaCN ”“”“”或或“ ”) )。该温度下反应达到平衡时，。该温度下反应达到平衡时，COCO2 2的转化率为的转化率为_。【解析】【解析】(2)(2)K2 2 ，K3 3 。(3)(3)升高温度，平衡常数增大，说升高温度，平衡常数增大，说明平衡向正反应方向移动，即正反应是一个吸热反应。明平衡向正反应方向移动，即正反应是一个吸热反应。(4)CO(4)CO2 2的物质的物质的量为的量为2 mol2 mol时，时，H H2 2为为1 mol1 mol，COCO为为1 mol1 mol
30、，H H2 2O(g)O(g)为为1 mol1 mol，其浓度分，其浓度分别为别为1 mol1 molL L-1-1、0.5 mol0.5 molL L-1-1、0.5 mol0.5 molL L-1-1、0.5 mol0.5 molL L-1-1，则，则Qc c 1v()v(逆逆) )。起始。起始时，时，c(COc(CO2 2) ) 1.5 mol1.5 molL L-1-1，c(Hc(H2 2) ) 1 mol1 molL L-1-1设达平衡时，设达平衡时，COCO的浓度为的浓度为x xCOCO2 2(g)+H(g)+H2 2(g) CO(g)+H(g) CO(g)+H2 2O(g)O(g)起始浓度起始浓度(mol(molL L-1-1) )1.51.5 1 10 00 0转化浓度转化浓度(mol(molL L-1-1) )x x x xx xx x平衡浓度平衡浓度(mol(molL L-1-1) )1.5-x1.5-x 1-x 1-xx xx xK 1.01.0，解得：解得：x x0.6 mol0.6 molL L-1-1所以，所以，(CO(CO2 2) ) 100% 100%40%40%答案：答案：(1) (1) (2)1.67(2)1.670.770.77(3)(3)吸热吸热(4)(4)40%40%
