第18講-四大平衡常數(shù)及其應(yīng)用(課件)

第18講四大平衡常數(shù)及其應(yīng)用2023：基于主題教學(xué)的高考化學(xué)專題復(fù)習(xí)系列講座匯報人姓名匯報日期20232022全國甲卷-28題原理綜合題Kp的計算：根據(jù)蓋斯定律計算反應(yīng)熱，計算Kp

根據(jù)圖像，找數(shù)據(jù)，計算Kp（反應(yīng)物中有固體）

2022全國乙卷-13題Ka的應(yīng)用：兩個含有一元弱酸HA的pH不同的兩個體系中，已知電離常數(shù)的前提下，電離度的計算及兩個體系中同種微粒濃度比較

2022全國乙卷-26題工藝流程題，Ksp應(yīng)用：BaSO4轉(zhuǎn)化為BaCO3，PbSO4轉(zhuǎn)化為PbCO3的分析與解釋2022全國乙卷-28題原理綜合題：恒溫恒壓條件下，計算Kp2022北京卷-18題工藝流程題，Ksp應(yīng)用：CaO和MgO在NH4Cl溶液中，主要浸出物為CaO的原因分析2022江蘇卷-12題Ka的應(yīng)用：比較微粒濃度大小2022江蘇卷-14題原理綜合題K的計算2022海南卷-13題Ka的應(yīng)用：比較微粒濃度大小2022海南卷-14題根據(jù)圖像，找數(shù)據(jù)，求某兩性氫氧化物的Ksp2022海南卷-16題原理綜合題，K應(yīng)用：已知K與t圖像,通過計算K，從而找到反應(yīng)溫度2022年——四大平衡常數(shù)考向考點統(tǒng)計2022山東卷-14題Ksp應(yīng)用：用Ksp表示SrSO4轉(zhuǎn)化為SrCO3的沉淀轉(zhuǎn)化反應(yīng)的K，利用Ksp求不同SO42-濃度下的Sr2+濃度2022山東卷-17題Ksp應(yīng)用：計算沉淀后剩余離子的濃度2022山東卷-20題原理綜合題，Kp的計算2022河北卷-16題原理綜合題，Kx的計算2022湖北卷-15題Ka的計算及應(yīng)用：根據(jù)多元弱酸與兩性氫氧化物的混合體系中，微粒濃度隨pH的變化圖像，計算兩性氫氧化物的Ka，應(yīng)用Ka值比較不同微粒酸性強(qiáng)弱。2022湖北卷-18題工藝流程題，Ksp應(yīng)用：濃縮鹵水中加石灰乳后，根據(jù)Ksp大小對沉淀成分分析及對工藝流程的解釋2022湖北卷-19題原理綜合題，Ksp應(yīng)用：根據(jù)Ksp[Ca(OH)2]數(shù)值求飽和溶液中c(OH-)2022年——四大平衡常數(shù)考向考點統(tǒng)計2022湖南卷-10題Ksp應(yīng)用：用AgNO3溶液滴定濃度相等的Cl-、Br-、I-的混合溶液，根據(jù)Ksp大小判斷沉淀先后，比較離子能否分步沉淀，比較平衡時離子濃度大小2022廣東卷-18題工藝流程題，Ksp的應(yīng)用：計算開始沉淀時離子的最小濃度2022廣東卷-19題原理綜合題，K的應(yīng)用：判斷外界條件變化，平衡中某些微粒濃度比值的變化情況2022遼寧卷-8題Ksp的應(yīng)用：比較物質(zhì)的溶解度2022.6浙江卷-17題Ka的應(yīng)用:比較微粒濃度大小2022.6浙江卷-23題工藝流程題，Ksp應(yīng)用：濃縮鹵水中加石灰乳后，根據(jù)Ksp大小對沉淀成分分析及對工藝流程的解釋2022.6浙江卷-29題原理綜合題，Kc的計算(有固體生成）2022.1浙江卷-29題原理綜合題，K的計算及應(yīng)用：已知平衡時各物質(zhì)的分壓求K，根據(jù)轉(zhuǎn)化率求起始投料比2022年——四大平衡常數(shù)考向考點統(tǒng)計K的計算K的應(yīng)用濃度平衡常數(shù)（Kc）分壓平衡常數(shù)（Kp）物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)平衡常數(shù)（Kχ）物質(zhì)的量平衡常數(shù)（Kn）微粒濃度比較微粒濃度、溶解度計算酸性、堿性強(qiáng)弱比較沉淀開始、溶解、轉(zhuǎn)化分析小結(jié)：重溫經(jīng)典模型建構(gòu)名師導(dǎo)學(xué)2023知識重構(gòu)重溫經(jīng)典模型建構(gòu)名師導(dǎo)學(xué)2023知識重構(gòu)【知識重構(gòu)】1.四大平衡常數(shù)的比較

化學(xué)平衡常數(shù)(K)

電離常數(shù)(Ka、Kb)鹽類的水解常數(shù)(Kh)難溶電解質(zhì)溶度積常數(shù)(Ksp)概念

在一定溫度下，當(dāng)一個可逆反應(yīng)達(dá)到化學(xué)平衡時，生成物濃度冪（以其化學(xué)計量數(shù)為指數(shù)）之積與反應(yīng)物濃度冪之積的比是一個常數(shù)，這個常數(shù)叫作該反應(yīng)的化學(xué)平衡常數(shù)，用K

表示。在一定條件下達(dá)到電離平衡時，弱電解質(zhì)電離形成的各種離子的濃度的乘積與溶液中未電離的分子的濃度之比是一個常數(shù)，這個常數(shù)稱為電離常數(shù)。在一定溫度下，當(dāng)鹽類水解反應(yīng)達(dá)到化學(xué)平衡時，生成物濃度冪之積與反應(yīng)物濃度冪之積的比值是一個常數(shù)，這個常數(shù)就是該反應(yīng)的水解平衡常數(shù)。在一定溫度下，在難溶電解質(zhì)的飽和溶液中，各離子濃度冪之積為一個常數(shù)。意義

反映化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行的程度，K值越大，表示反應(yīng)進(jìn)行得越完全，反應(yīng)物平衡轉(zhuǎn)化率越大，一般認(rèn)為當(dāng)反應(yīng)的平衡常數(shù)K

＞105

，反應(yīng)物幾乎完全轉(zhuǎn)化。反映弱電解質(zhì)電離程度的大小，常數(shù)越大，則電離程度越大，酸(堿)性越強(qiáng)。反映鹽水解程度的大小，常數(shù)越大，水解程度越大，則酸(堿)性越強(qiáng)。反映電解質(zhì)的溶解程度，常數(shù)越小的，溶解度一般也越小。影響因素

只與反應(yīng)本身和溫度有關(guān)只與溫度和弱電解質(zhì)的性質(zhì)有關(guān)，升高溫度，K增大只與溫度和鹽的性質(zhì)有關(guān)，升高溫度，Kh增大只與難溶電解質(zhì)的性質(zhì)和溫度有關(guān)濃度平衡常數(shù)（Kc）分壓平衡常數(shù)（Kp）物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)平衡常數(shù)（Kχ）【知識重構(gòu)】2.K的四種表達(dá)式物質(zhì)的量平衡常數(shù)（Kn）混合氣體中某組分的分壓

=

總壓

×

該組分的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)固體、純液體不寫入平衡常數(shù)表達(dá)式3.Ka

Kb

Kh

Ksp表達(dá)式電離常數(shù)Ka電離常數(shù)Kb水解常數(shù)Kh溶度積常數(shù)Ksp電離方程式表達(dá)式HAH++A-BOHB++OH-A-+H2OHA+OH-Kb=Ksp(AmBn)＝Ka=Kh=固體、純液體不寫入平衡常數(shù)表達(dá)式Ka·Kh=KwKb·Kh=Kw【知識重構(gòu)】【知識重構(gòu)】4.四大平衡常數(shù)的應(yīng)用化學(xué)平衡常數(shù)電離平衡常數(shù)1.計算初始(或平衡)濃度2.計算轉(zhuǎn)化率(或產(chǎn)率)3.判斷平衡移動的方向(或放熱、吸熱等情況)4.判斷反應(yīng)溫度5.利用Qc與K的關(guān)系判斷平衡移動方向1.由Ka或Kb求pH2.比較酸性強(qiáng)弱3.比較或計算微粒濃度大小【知識重構(gòu)】4.四大平衡常數(shù)的應(yīng)用水解平衡常數(shù)溶度積常數(shù)1.判斷弱酸根或弱堿根的水解程度，比較pH值2.比較微粒濃度大小3.比較對應(yīng)酸酸性強(qiáng)弱1.溶解度與Ksp的換算與比較2.沉淀后溶液中剩余離子濃度的計算3.沉淀先后的計算與判斷4.沉淀轉(zhuǎn)化分析與計算5.沉淀開始及是否沉淀完全的計算重溫經(jīng)典模型建構(gòu)名師導(dǎo)學(xué)2023知識重構(gòu)【例題1】（2022全國甲卷28題，節(jié)選）金屬鈦(Ti)在航空航天、醫(yī)療器械等工業(yè)領(lǐng)域有著重要用途。目前生產(chǎn)鈦的方法之一是將金紅石(TiO2)轉(zhuǎn)化為TiCl4,再進(jìn)一步還原得到鈦?；卮鹣铝袉栴}:(1)TiO2

轉(zhuǎn)化為TiCl4有直接氯化法和碳氯化法。在1000℃時反應(yīng)的熱化學(xué)方程式及其平衡常數(shù)如下:(ⅰ)直接氯化:TiO2(s)+2Cl2(g)==TiCl4(g)+O2(g)ΔH1=172kJ·mol-1,Kp1=1.0×10-2(ⅱ)碳氯化:TiO2(s)+2Cl2(g)+2C(s)==TiCl4(g)+2CO(g)

ΔH2=-51kJ·mol-1,Kp2=1.2×1012Pa①

反反應(yīng)

2C(s)+O2(g)

==

2CO(g)的

ΔH

為

kJ·mol-1,Kp=

Pa?！窘馕觥竣儆缮w斯定律可知,反應(yīng)(ⅱ)-反應(yīng)(ⅰ)可得2C(s)+O2(g)==2CO(g)ΔH

=

-51-172

=

-223kJ·mol-1Kp

=Kp2

Kp11.2×1012Pa1.0×10-2==1.2×1014Pa-2231.2×1014

(2)在1.0×105Pa,將TiO2、C、Cl2以物質(zhì)的量比1∶2.2∶2

進(jìn)行反應(yīng)。體系中氣體平衡組成比例(物質(zhì)的量分?jǐn)?shù))隨溫度變化的理論計算結(jié)果如圖所示。①反應(yīng)C(s)+CO2(g)==2CO(g)的平衡常數(shù)

Kp(1400℃)=

Pa。Kp(1400℃)==(0.6p總)20.05p總=7.2p總=7.2×105

7.2×105

【解析】【例題2】（2022江蘇卷14題，節(jié)選）硫鐵化合物(FeS、FeS2等)應(yīng)用廣泛。(1)納米FeS

可去除水中微量六價鉻[Cr(Ⅵ)]。在pH=4~7的水溶液中,納米FeS顆粒表面帶正電荷,Cr(Ⅵ)主要以HCrO4-、Cr2O72-、CrO42?形式存在，納米FeS

去除水中Cr(Ⅵ)主要經(jīng)過“吸附→反應(yīng)→沉淀”的過程。己知:Ksp(FeS)=6.5×10-18,Ksp[Fe(OH)2]=5.0×10-17;H2S電離常數(shù)分別為Ka1=1.1×10-7、Ka2=1.3×10-13。②在弱酸性溶液中,反應(yīng)

FeS+H+Fe2++HS-的平衡常數(shù)

K

的數(shù)值為

。K=c(Fe2+）·c(HS-)c(H+）

【解析】=c(Fe2+）·c(HS-)c(H+）

c(S2-)c(S2-)6.5×10-18

1.3×10-13==5×10-5

關(guān)鍵：構(gòu)建平衡常數(shù)關(guān)系【例題3】（2022山東卷20題，節(jié)選）利用γ-丁內(nèi)酯(BL)制備1,4-丁二醇(BD),反應(yīng)過程中伴有生成四氫呋喃(THF)和1-丁醇(BuOH)的副反應(yīng)，涉及反應(yīng)如下:

已知:①反應(yīng)Ⅰ為快速平衡,可認(rèn)為不受慢反應(yīng)Ⅱ、Ⅲ的影響;②因反應(yīng)Ⅰ在高壓H2氛圍下進(jìn)行,故H2壓強(qiáng)近似等于總壓?；卮鹣铝袉栴}:(1)以

5.0×10-3

mol

BL

或

BD

為初始原料,在

493

K、3.0×103

kPa

的高壓

H2

氛圍下，分別在恒壓容器中進(jìn)行反應(yīng)。達(dá)平衡時,以

BL

為原料，體系向環(huán)境放熱

X

kJ;以

BD

為原料，體系從環(huán)境吸熱

Y

kJ。(2)初始條件同上。xi表示某物種i的物質(zhì)的量與除H2外其他各物種總物質(zhì)的量之比，xBL和xBD隨時間t變化關(guān)系如圖甲所示。實驗測得X<Y，則圖中表示xBL變化的曲線是

;反應(yīng)Ⅰ平衡常數(shù)Kp=

kPa-2(保留兩位有效數(shù)字)。圖甲創(chuàng)新1【解析】創(chuàng)新25.0×10-3

mol

BL

5.0×10-3

mol

BD493

K、3.0×103

kPa

的高壓

H2

氛圍全等平衡平衡時BL的量＞BD的量a或cKp=0.36(3×103)2=×0.48=8.3×10-8反應(yīng)多、信息多=Ⅰ.CH4(g)+H2O(g)CO(g)+3H2(g);Ⅱ.CO(g)+H2O(g) CO2(g)+H2(g)②恒溫恒壓條件下，1molCH4(g)和1molH2O(g)反應(yīng)達(dá)平衡時，CH4(g)的轉(zhuǎn)化率為α，CO2(g)的物質(zhì)的量為

bmol，則反應(yīng)Ⅰ的平衡常數(shù)

Kx

=

(寫出含有

α、b

的計算式；對于反應(yīng)

mA(g)+nB(g)

pC(g)

+

qD(g)，

x

為物質(zhì)的量分?jǐn)?shù))?！纠}4】

（2022河北卷16題，節(jié)選）氫能是極具發(fā)展?jié)摿Φ那鍧嵞茉?，以氫燃料為代表的燃料電池有良好的?yīng)用前景。（2）工業(yè)上常用甲烷水蒸氣重整制備氫氣，體系中發(fā)生如下反應(yīng)。Ⅰ.CH4(g)+H2O(g)CO(g)+3H2(g);Ⅱ.CO(g)+H2O(g) CO2(g)+H2(g)【解析】起始1100轉(zhuǎn)化α

α

α3α1-α1-α

α3α

α1-α0

3αb

根據(jù)差量法，達(dá)平衡時氣體總物質(zhì)的量為(2+2α)bbbbα-

b1-α-b

3α+bKx

=x(CO）·x3(H2)x(CH4)·x(H2O)【例題5】

（2022.1浙江卷29題，節(jié)選）工業(yè)上，以煤炭為原料，通入一定比例的空氣和水蒸氣，經(jīng)過系列反應(yīng)可以得到滿足不同需求的原料氣。請回答：(3)一氧化碳變換反應(yīng)：CO(g)+H2O(g)==CO2(g)+H2(g)ΔH=-41kJ·mol-1。①一定溫度下，反應(yīng)后測得各組分的平衡壓強(qiáng)(即組分的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)×總壓)：p(CO)

=0.25MPa、p(H2O)=0.25MPa、p(CO2)=0.75MPa

和

p(H2)=0.75MPa，則反應(yīng)的平衡常數(shù)

K

的數(shù)值為

。K=Kp=pV=nRTp=cRT9【解析】當(dāng)反應(yīng)前后氣體分子數(shù)相等時：Kp＝Kc＝Kχ＝KnK=c=【例題6】(2022海南卷14題，節(jié)選)某元素M的氫氧化物M(OH)2(s)在水中的溶解反應(yīng)為:M(OH)2(s) M2+(aq)+2OH-(aq)、M(OH)2(s)+2OH-(aq)

M(OH)42?(aq)，25℃,-lgc與pH的關(guān)系如圖所示,c為M2+或M(OH)42?濃度的值,下列說法錯誤的是A.曲線①代表-lgc(M2+)與pH的關(guān)系B.

M(OH)2的Ksp約為1×10-10【解析】①M(fèi)(OH)2(s)

M2+(aq)+2OH-(aq)、②M(OH)2(s)+2OH-