五大平衡常数

微型专题突破五大平衡常数的比较及应用【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。常见的命题角度有：(1)利用电离常数确定离子浓度比值的变化；(2)利用电离常数判断化学反应的正误；(3)平衡常数间关系的综合应用。【答题必备】1.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物浓度幂之积的比是一个常数，称化学平衡常数，用K表示。2.弱电解质的电离常数：(1)表达式：对于一元弱酸HA：HAH++A-，电离常数:(2)特点。①电离常数只与电解质的性质和温度有关，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。3.水的离子积常数。在一定温度下，纯水或水溶液中的c(H+)·c(OH-)是个常数，通常用KW表示，称为水的离子积常数，简称离子积。其表达式为KW＝c(H+)·c(OH-)，25℃时该常数为1×10-14。特点：①KW只受温度的影响，温度升高，KW增大。②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(H+)＝c(OH-)。4.水解平衡常数。如醋酸钠溶液：CH3COO-(aq)+H2O(l)CH3COOH(aq)+OH-(aq)Kh＝特点：①Kh只与盐的性质和温度有关，升温，Kh增大。②相同条件下，Kh越大，表示该盐越易水解，所对应的酸或碱相对越弱。3Wa3cCHCOOHcOHcCHCOO＝KK5.溶度积常数。对于沉淀溶解平衡：MmAn(s)mMn+(aq)+nAm-(aq)Ksp＝cm(Mn+)·cn(Am-)溶度积(Ksp)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。角度一利用电离常数确定离子浓度比值的变化(2014·山东高考)已知某温度下CH3COOH和NH3·H2O的电离常数相等①，现向10mL浓度为0.1mol·L-1的CH3COOH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②B.③先增大再减小C.c(CH3COOH)与c(CH3COO-)之和④始终保持不变D.当加入氨水的体积为10mL时，c()=c(CH3COO-)⑤432cNHc(NHHO)4NH【典题剖析】抽丝剥茧溯本求源关键信息信息分析与迁移信息①电离常数相等，则其对应离子的水解程度相等信息②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信息③需利用电离平衡常数分析信息④从原子守恒和溶液体积的变化上分析信息⑤由CH3COOH与NH3·H2O的电离程度相等分析【尝试解答】酸碱均抑制水的电离，向CH3COOH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，所以，因为温度不变Kb不变，随氨水的加入c(H+)减小，不断减小，B错误；加入氨水，体积变大，c(CH3COOH)4b32cNHc(NHHO)cOHK432cNHc(NHHO)与c(CH3COO-)之和变小，C错误；当加入氨水的体积为10mL时，氨水与CH3COOH恰好反应，CH3COOH和NH3·H2O的电离常数相等，故CH3COO-和的水解程度相同，溶液呈中性，由电荷守恒可得c()＝c(CH3COO-)，D正确。【答案】D4NH4NH角度二利用电离常数判断化学反应的正误(双选)(2013·上海高考)部分弱酸的电离平衡常数如下表：弱酸HCOOHHCNH2CO3电离平衡常数①(25℃)Ki＝1.77×10-4Ki＝4.9×10-10Ki1＝4.3×10-7Ki2＝5.6×10-11下列选项错误的是()A.2CN-+H2O+CO22HCN+②B.2HCOOH+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③D.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④23CO23CO【典题剖析】抽丝剥茧溯本求源关键信息信息分析与迁移信息①根据电离平衡常数的大小可知，酸性：HCOOHH2CO3HCN信息②利用“相对强的酸能制取相对弱的酸”原理分析信息③弱酸的强弱程度不同，中和碱的能力也不相同信息④根据电荷守恒和水解程度大小进行分析3HCO【尝试解答】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+CO2HCN+。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溶液中分别存在电荷守恒：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3HCO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错误。【答案】A、D角度三平衡常数间关系的综合应用(2014·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用时，涉及如下反应：2NO2(g)+NaCl(s)NaNO3(s)+ClNO(g)K1ΔH10(Ⅰ)2NO(g)+Cl2(g)2ClNO(g)K2ΔH20(Ⅱ)(1)4NO2(g)+2NaCl(s)2NaNO3(s)+2NO(g)+Cl2(g)的平衡常数K①＝________(用K1、K2表示)。(2)为研究不同条件对反应(Ⅱ)的影响，在恒温条件下，向2L恒容密闭容器中加入0.2molNO和0.1molCl2，10min时反应(Ⅱ)达到平衡。测得10min内v(ClNO)＝7.5×10-3mol·L-1·min-1，则平衡后n(Cl2)＝________mol，NO的转化率α1＝________。其他条件保持不变，反应(Ⅱ)在恒压条件下进行，平衡时NO的转化率α2________α1(填“”“”或“＝”)，平衡常数K2(填“增大”“减小”或“不变”)②。若要使K2减小③。，可采取的措施是_____________________________________________________________________。(3)实验室可用NaOH溶液吸收NO2，反应为2NO2+2NaOH====NaNO3+NaNO2+H2O。含0.2molNaOH的水溶液与0.2molNO2恰好完全反应得1L溶液A，溶液B为0.1mol·L-1的CH3COONa溶液，则两溶液中c()、c()和c(CH3COO-)由大到小的顺序④为___________。(已知HNO2的电离常数Ka＝7.1×10-4mol·L-1，CH3COOH的电离常数Ka＝1.7×10-5mol·L-1)3NO2NO可使溶液A和溶液B的pH相等⑤的方法是________。a.向溶液A中加适量水b.向溶液A中加适量NaOHc.向溶液B中加适量水d.向溶液B中加适量NaOH【典题剖析】抽丝剥茧溯本求源关键信息信息分析与迁移信息①反应(Ⅰ)×2-反应(Ⅱ)即得到新反应，利用平衡常数定义可得该反应的平衡常数信息②平衡常数只受温度的影响信息③根据反应的焓变分析信息④据盐类水解规律，越弱越水解分析信息⑤由“越弱越水解”可知，A溶液的碱性比B溶液的碱性弱，pHApHB。要使pHA＝pHB，则应使pHA增大或pHB减小【尝试解答】(1)由题可知K1＝，K2＝，反应(Ⅰ)×2-反应(Ⅱ)得：4NO2(g)+2NaCl(s)2NaNO3(s)+2NO(g)+Cl2(g)，故K＝(2)转化的n(Cl2)＝×7.5×10-3mol·L-1·min-1×2L×10min＝7.5×10-2mol，则平衡后的n(Cl2)＝0.1mol-7.5×10-2mol＝2.5×10-2mol；转化的n(NO)＝7.5×10-3mol·L-1·min-1×2L×10min＝0.15mol，则NO的转化率α1＝×100%＝75%；22cClNOcNO222cClNOcNOcCl2221422cNOcClcNO；KK120.15mol0.2mol反应(Ⅱ)是一个气体分子数减少的反应，其他条件保持不变，在恒压条件下进行，需不断缩小体积，相当于加压，有利于平衡右移，故平衡时NO的转化率增大，即α2α1；因为温度不变，平衡常数K2不变；反应(Ⅱ)的ΔH0，升温会使平衡左移，K2减小；(3)不考虑水解与电离可得溶液A中c(NaNO3)＝c(NaNO2)＝0.1mol·L-1，又知HNO2的电离常数Ka＝7.1×10-4mol·L-1大于CH3COOH的电离常数Ka＝1.7×10-5mol·L-1，HNO2的酸性大于CH3COOH，根据越弱越水解规律，CH3COO-的水解程度大于，故c()c()c(CH3COO-)；溶液A、B显碱性且溶液A的pH小于溶液B，向溶液A中加适量NaOH或者向溶液B中加适量水可使溶液A和溶液B的pH相等。3NO2NO2NO答案：(1)(2)2.5×10-275%不变升高温度(3)c()c()c(CH3COO-)b、c3NO2NO212KK【类题通法】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状态时的化学平衡常数表达式。(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，①CaCO3(s)CaO(s)+CO2(g)K＝c(CO2)②3Fe(s)+4H2O(g)Fe3O4(s)+4H2(g)K＝③(aq)+H2O(l)2(aq)+2H+(aq)K＝④CH3COOH(l)+CH3CH2OH(l)CH3COOCH2CH3(l)+H2O(l)K＝4242cHcHO227CrO24CrO2224227cCrOcHcCrO323332cCHCOOCHCHcHdOcCHCOOHcCHCHOH(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K1、K2、K3。①I2(g)+H2(g)2HI(g)；②2HI(g)I2(g)+H2(g)；③HI(g)I2(g)+H2(g)。则：可得K1·K2＝1，K2＝121222222123222cHcIcHIcHcIcHcIcHIcHI＝、＝、＝，KKK23。K2.“三段式”计算法。“三段式”是有效解答化学平衡计算题的“万能钥匙”。解题时，要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：(1)写出涉及的可逆反应的化学方程式。(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，按“三段式”列出。(3)根据问题建立相应的关系式进行计算。3.Kw、Ka、Kb、Ksp、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)多元弱碱一元强酸盐，如氯化铁：Fe3+(aq)+3H2O(l)Fe(OH)3(s)+3H+(aq)Kh＝c3(H+)/c(Fe3+)。将(Kw)3＝c3(H+)×c3(