在新课标高考下看化学核心考点——三大平衡常数。
贵州省余庆县敖溪中学刘仕江(邮编:564403)
化学平衡常数、电离平衡常数、沉淀溶解平衡常数属于选修四《化学反应原理》部分,属于新课标的新增内容。从近几年十几个省区的全国高考试题中发现,化学平衡常数早已成为了高考命题的热点内容;电离平衡常数和沉淀溶解平衡常数也逐渐 “升温”的趋势 ,因此,可以**这“三大平衡常数”在今后的高考中,将继续成为高考的重点及热点。而且分值越来越高,题目越来越新。
为使考生更好的学习和掌握新课标下三大平衡常数知识。笔者就三大平衡常数习题分类剖析。
一、化学平衡常数。
典例1、(2024年宁夏卷)将固体nh4i置于密闭容器中,在一定温度下发生下列反应:
达到平衡时,c(h2)=0.5mol·l-1,c(hi)=4mol·l-1,则此温度下反应①的平衡常数为( )
a.9b.16c.20d.25
解析:由平衡时氢气的浓度可求得反应②分解消耗hi的浓度,c(hi)= 0.5mol·l-1×2=1mol/l,故①式生成c(hi)= c(hi)平衡+ c(hi)分解= 4mol·l-1+1mol/l =5mol·l-1,c(nh3)平衡= c(hi)①=5mol·l-1,根据化学平衡常数公式k= c(nh3)平衡×c(hi)平衡=5 mol/l×4mol·l-1,故答案选c。
点评:本题考查的是应用化学平衡常数公式求算化学平衡常数。学生易错选d,原因是将①式生成的c(hi)= 5 mol/l代入了公式中进行了求算,而未带入平衡时hi的浓度(4mol·l-1)。
因此,在求算化学平衡常数时,一定要严格的按照化学平衡常数的含义进行。
方法规律:对于一般的可逆反应:ma(g)+ nb(g) pc(g)+qd(g),其中m、n、p、q分别表示化学方程式中个反应物和生成物的化学计量数。
当在一定温度下达到化学平衡时,这个反应的平衡常数公式可以表示为:,各物质的浓度一定是平衡时的浓度,而不是其他时刻的。
在进行k值的计算时,固体和纯液体的浓度可视为“1”。例如:fe3o4(s)+4h2(g)3fe(s)+4h2o(g),在一定温度下,化学平衡常数。
利用k值可判断某状态是否处于平衡状态。例如,在某温度下,可逆反应ma(g)+nb(g) pc(g)+qd(g),平衡常数为k。若某时刻时,反应物和生成物的浓度关系如下:
,则有以下结论:
k/=k ,v(正)=v(逆),可逆反应处于化学平衡状态;
k/<k ,v(正)>v(逆),可逆反应向正反应方向进行;
k/>k ,v(正)<v(逆),可逆反应向逆反应方向进行。
化学平衡常数是指某一具体化学反应的平衡常数,当化学反应方程式的计量数增倍或减倍时,化学平衡常数也相应的发生变化。
典例2、(2024年全国卷)在1.0 l密闭容器中放入0.10mola(g),在一定温度进行如下反应: a(g)b(g)+c(g) △h=+85.1kj·mol-1
反应时间(t)与容器内气体总压强(p)的数据见下表:
回答下列问题:
2)由总压强p和起始压强p0计算反应物a的转化率α(a)的表达式为 。
平衡时a的转化率为 ,列式并计算反应的平衡常数k
解析:(2)反应前气体总物质的量为0.10mol,设a的平衡转化率为α(a),改变量为0.
10α(a) mol,根据差量法,气体增加0.10α(a)mol,由阿伏加德罗定律列出关系:
a)=(1)×100%;αa)=(1)×100%=94.1%
平衡浓度c(c)=c(b)=0.1×94.1%=0.0941mol/l,c(a)=0.1-0.0941=0.0059mol/l,k==1.5
点评:此题可直接运用化学平衡常数的公式进行计算,只要准确的代入数值计算,不难得出答案。本题易错的主要原因是对化学平衡常数的公式遗忘和数字太小难计算,导致计算答案不准确造成的。
二、电离平衡常数。
典例3、(2008山东卷)碳氢化合物完全燃烧生成co2和h2o。常温常压下,空气中的co2溶于水,达到平衡时,溶液的ph=5.60,c(h2co3)=1.
5×10-5 mol·l-1。若忽略水的电离及h2co3的第二级电离,则h2co3hco3-+h+的平衡常数k1已知:10-5.
60=2.5×10-6)
解析:根据电离平衡常数公式可知:k1=c(h+)c(hco3-)/c(h2co3)=10-5.
60×10-5.60/l.5×10-5=4.
2×10-7mol. l-1。
点评:此题可直接运用电离平衡常数的公式进行计算,只要准确的代入数值计算,不难得出答案。本题易错的主要原因是对电离平衡常数的遗忘和计算不准确造成的。
典例4、 下列有关电离平衡常数(k)的说法正确的是( )
a.相同条件下,电离平衡常数越小,表示弱电解质的电离能力越弱。
b.电离平衡常数与温度无关。
c.在ch3cooh的稀溶液中存在如下电离平衡:ch3coohch3coo-+h+,当再加入量冰醋酸时,(k)值增大。
d.多元弱酸各步电离平衡常数相互关系为k1<k2<k3
解析:k表征的是弱电解质的电离能力,它越大,表示弱电解质越易电离,反之,就越难,故a正确;电离平衡常数与化学平衡一样,只随温度的变化而变化,故b、c错误;多元弱酸各步电离平衡常数的相互关系应为k1>k2>k3
点评:电离平衡常数是表示弱电解质相对强弱的一个物理量,可根据电离平衡常数的大小,判断弱电解质的相对强弱,k值越大,即表示该电解质的能力越强。另外,很多学生搞不清影响电离平衡常数的因素是温度而不是浓度,而错选了c。
方法规律:在一定温度下,弱电解质达到电离平衡时,各种离子浓度之积与溶液中未电离的分子浓度之比是一个常数,该常数就叫电离平衡常数。如ch3coohch3coo-+h+,k=c(ch3coo-)c(h+)/c(ch3cooh).
电离平衡常数是描述弱电解质的电离平衡的主要参数,也是弱酸、弱碱是否达到平衡状态的标尺。它只受温度的影响,因电离过程是吸热过程,故它随温度的升高而增大。
对于多元弱酸来说,由于上一级电离产生的h+对下一级电离起到抑制作用,一般是k1≥k2≥k3,即第二步电离通常比第一步电离难得多,第三步电离又比第二步电离难得多,因此在计算多元素弱酸溶液的c(h+)或比较弱酸酸性相对强弱时,通常只考虑第一步电离。
三、沉淀溶解平衡常数。
典例5、(2024年全国卷)室温时,m(oh)2(s) m2+(aq)+2oh-(aq) ksp=a, c(m2+)=b mol·l-1时,溶液的ph等于。
ab.c.14d.14+
解析:考查溶度积与ph值的换算。由c(m2+)·c2(oh-) ksp 可得b·c2(oh-)=a,解得c (oh-)=a/b)1/2,可知c (h+)=1×10-14/(a/b)1/2,于是ph=-lg c (h+)=lg1×10-14/(a/b)1/2=14+。
故选c。
总之,化学平衡常数、电离平衡常数、沉淀溶解平衡常数已经成为新课标命题的化学核心考点,这不但体现新课改对基本理论知识与方法的重视,也体现了化学是一门系统的学科的思想,相关试题能较好的考查学生理论分析、识图、计算及综合应用等能力。
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