资源简介

《五大平衡常数的计算和应用》
1、命题趋势
目录
2、内容要求
3、必备知识
4、解题模型
5、教学策略
能力层面
1.基础知识的扎实程度
2.信息的提取和加工能力
3.计算能力
形式层面
大多以文字信息、图表或图像信息的形式承载，进行直接或间接考查，会在选择题选项中或填空题中，用于分析过程或计算结果。
一、命题趋势
二、内容要求
课标要求
{5C22544A-7EE6-4342-B048-85BDC9FD1C3A}1、平衡常数表达式、计算式书写
2、平衡常数的影响因素
3、利用平衡常数判断反应或过程的方向；
4、根据转化率、 pH 等进行有关平衡常数的计算
5、不同反应或过程平衡常数之间的换算；
6、结合守恒、图像求平衡常数
7、运用平衡常数判断比值
三、必备知识
{5C22544A-7EE6-4342-B048-85BDC9FD1C3A}1．五大平衡常数研究的对象（体系）
(1）化学平衡常数：一定条件下可逆反应里构建的平衡体系。
(2）电离平衡常数：一定条件下弱酸、弱碱及部分盐中的弱根
（如：NaHSO3、 KH2PO4、 NaHCO3 溶液等）给出 H+或 OH- 构
建的平衡体系。
(3）水解平衡常数：一定条件下盐中弱酸根和弱碱根在水中生成弱酸或弱碱构建的平衡体系。
(4）溶度积常数：一定条件下难溶电解质饱和溶液中的离子与难溶物之间的平衡体系。
(5）水的离子积常数：纯水或稀的电解质溶液中，氢离子和氢氧根离子的浓度积为常数
必备知识
{5C22544A-7EE6-4342-B048-85BDC9FD1C3A}2．五大平衡常数的比较
{5C22544A-7EE6-4342-B048-85BDC9FD1C3A}
K、Kp
Ka 或 Kb
Kh
Ksp
Kw
意义
反映化学反应进行的程度， K 值越大，表示反应进行得越完全，反应物转化率越大；如反应的平衡常数 K >105认为正反应进行得较完全
反映弱电解质电离程度的大小，常数越大，则酸（碱）性越强
反映弱盐水解程度的大小，常数越大，则酸（碱）性越强
反映电解质的溶解程度，Ksp 越小的，溶解度也越小．
反映稀电解质溶液中氢离子和氢氧根离子的浓度关系。
影响因素
对于给定体系，K只与温度有关，升降看反应热
与酸碱本身性质、温度有关，一般升高温度， K 增大
与弱离子本身性质、温度有关，一般升高温度， K 增大
与难溶电解质的性质和温度有关
仅与溶液温度有关，温度越高,Kw越大
必备知识
{5C22544A-7EE6-4342-B048-85BDC9FD1C3A}3．五大平衡常数的表达式
(1）化学平衡常数：K、Kp
(2）电离平衡常数：Ka、Kb
(3）水解平衡常数：Kh
(4）溶度积常数：Ksp
a A(g)+ b B(g) ? c C(g)+d D(g)
K =
cc(C)? cd(D)
ca(A)? cb(B)
Kp =
Pc(C)? Pd(D)
Pa(A)?P b(B)
Kpr相对压强平衡常数
KW=c(H+)·c(OH-)
(5）水的离子积常数：Kw
Ksp(AmBn)＝cm(An＋)·cn(Bm－)
AmBn（s）?mAn＋(aq)+nBm－(aq)
HA ? A－＋H＋
BOH? B＋＋OH－
A－＋H2O?OH－＋HA
必备知识
{5C22544A-7EE6-4342-B048-85BDC9FD1C3A}4．四大平衡常数的应用
电离平衡常数
1．直接求电离常数
2．由Ka 或 Kb求弱酸（或弱碱）的浓度、溶液pH、离子浓度关系
3．由Ka 或 Kb判断酸碱的电离能力及对应阴阳离子的水解能力
4、由Ka 或 Kb 判断由酸碱参与的反应进行的难易程度
化学平衡常数
1．求解平衡常数，以及化学平衡常数的不同种表达方式的计算
2．由平衡常数计算初始（或平衡）浓度
3．计算转化率（或产率）
4．应用平衡常数 K 判断平衡移动的方向（或放热、吸热等情况）
必备知识
水解平衡常数
1.判断弱酸阴离子或弱碱阳离子的水解程度。
2.判断酸式盐的酸碱性
3.计算平衡时组分浓度及浓度关系。
{5C22544A-7EE6-4342-B048-85BDC9FD1C3A}4．四大平衡常数的应用
溶度积常数
1．溶解度与 Ksp 的关系
2．沉淀先后顺序判断与溶解程度的判断
3．沉淀转化相关计算
4．金属阳离子沉淀完全的 pH 及沉淀分离的相关计算
5．与其他平衡（如氧化还原平衡、配位平衡）的综合计算
6．数形结合的相关计算等
四、解题模型
{5C22544A-7EE6-4342-B048-85BDC9FD1C3A}1．化学平衡常数解题模型
列表达式：
注意体系为气相或液相，注意状态
要用离子方程式进行书写
找对应微粒的平衡浓度：
注意物质出现在单反应或多反应中
数据可直接得到或三段式或原子守恒
带入计算：
注意细节单位、指数、物理量等
求K/转化率、某物质初始或平衡浓度、平衡转化率等
试题精讲-
单一反应K的相关计算
命题意图：计算某温度下 K、Kp 、原料比例
思维方法：列表达式、找准微粒、代入计算
(2022年浙江6月29题）（1）主要成分为的工业废气的回收利用有重要意义。
（1）回收单质硫。将三分之一的燃烧，产生的与其余混合后反应：
在某温度下达到平衡，测得密闭系统中各组分浓度分别为 ，计算该温度下的平衡常数K=______________。
(2022年浙江1月29题）⑶一氧化碳变换反应：CO(g)+H2O(g)===CO2(g)+H2(g) ΔH=?41kJ·mol?1。
①一定温度下，反应后测得各组分的平衡压强(即组分的物质的量分数×总压)：p(CO)=0.25MPa、p(H2O)=0.25MPa、p(CO2)=0.75MPa、p(H2)=0.75MPa，则反应的平衡常数Kp的数值为_____________。
②维持与题①相同的温度和总压，提高水蒸气的比例，使CO的平衡转化率提高到90%，则原料气中水蒸气和CO的物质的量之比为__________。
8×108L/mol
9.0
9:5
任务驱动二
【新信息、新表达】氨气中氢含量高，是一种优良的小分子储氢载体，且安全、易储运，可通过氨热分解法制氢气。某兴趣小组对该反应进行了实验探究。在一定温度和催化剂的条件下，将NH3通入3L的密闭容器中进行反应2NH3(g) ? N2(g) +3H2(g)(此时容器内总压为200kPa)，各物质的分压随时间的变化曲线如图所示。
若保持容器体积不变，t1 时反应达到平衡，在该温度下，反应的标准平衡常数 ______。(已知：分压=总压×该组分物质的量分数，对于反应
为各组分的平衡分压
0.48
单一反应K的相关计算
试题精讲-
试题精讲-
多步反应中K的计算
（2023年1月浙江）19.（10分）“碳达峰?碳中和”是我国社会发展重大战略之一，CH4还原CO2是实现“双碳”经济的有效途
径之一，相关的主要反应有：
I：CH4（g）+CO2（g）? 2CO（g）+2H2（g） ?H1= +247 kJ?mol-1 ，K1
II：CO2（g）+H2（g）? CO（g）+H2O（g） ?H2= +41 kJ?mol-1 ， K2
请回答： （2）反应CH4（g）+3CO2（g）? 4CO（g）+2H2O（g）的?H= ▲ kJ?mol-1，K= ▲ （用K1、K2表示）。
盖斯定律中方程运算和K运算关系
变式(ⅰ)直接氯化：
(ⅱ)碳氯化：
该反应的 和
K1×K22
KP1×KP2=1.2×1010
试题精讲-
多步反应中K的计算
（2021年1月浙江）29(3)在一定温度下，氯气溶于水的过程及其平衡常数为： Cl2(g)?Cl2(aq) K1=c(Cl2)/p Cl 2(aq) + H2O(l)?H+ (aq)+Cl- (aq) + HClO(aq) K2 其中p为Cl2(g)的平衡压强，c(Cl2)为Cl2在水溶液中的平衡浓度。 ①Cl2(g)?Cl2(aq)的焓变ΔH1______0。(填”>”、“=”或“<”) ②平衡常数K2的表达式为K2=______。 ③氯气在水中的溶解度(以物质的量浓度表示)为c，则c=______。(用平衡压强p和上述平衡常数表示，忽略HClO的电离)
盖斯定律中方程运算和K运算关系
K表达式注意点
K与溶解度在理解层面的联系
（2021年1月浙江）29(4)工业上，常采用“加碳氯化”的方法以高钛渣(主要成分为TiO2)为原料生产TiCl4，相应的化学方程式为； I.TiO2(s)+2Cl2(g)?TiCl4(g)+O2(g) ΔHI=181 mol·L-1，KI=3.4×10-29 II2C(s)+O2(g)?2CO(g) ΔHII= - 221 mol·L-1，KII=1.2×1048 结合数据说明氯化过程中加碳的理由______ 。
K对工业生产的指导意义
＜
反应I + II得： TiO2(s)+2Cl2(g) + 2C(s) =TiCl4(g)+ 2CO(g)，K=KIKII=4.1×1019远大于K1，反应II使TiO2氯化为TiCl4得以实现；ΔH=ΔHI+ΔHII= -40kJ·mol-1，反应II 可为反应I提供所需的能量
K1p +
【K的综合应用】 甲氧基 甲基丁烷（TAME）常用作汽油原添加剂．
在催化剂作用下，可通过甲醇与烯烃的液相反应制得，体系中同时存在如下反应：

回答下列问题：
试题精讲-
多步反应平衡体系中K值的计算
（1）反应 I 、 II 、 III 以物质的量分数表示的平衡常数 Kx 与温度 T 变化关系如图所示。据图判断， A 和 B 中相对稳定的是 .
（2）为研究上述反应体系的平衡关系，向某反应容器中加入1.0mol TAME ，控制温度为 353K，测得TAME的平衡转化率为a。已知反应Ⅲ的平衡常数 Kx3=9.0，平衡体系中B的物质的量 反应Ⅰ的平衡常数Kx1= ________．
考查温度与K的关系，从而得出反应热正负，
注意坐标的改变所带来的变化趋势是一致还是相反
列出Kx1表达式时，物质出现在多步反应中，应该算出该物质在体系中的平衡总浓度。数据有初始和转化率，可列三段式。
（3）同温同压下，再向该容器中注入惰性溶剂四氢呋喃稀释，反应 I 的化学平衡将 ("正向移动""逆向移动"或"不移动")；平衡时，A 与CH3OH物质的量浓度之比c( A ):c(CH3OH)= .
对容器中物质整体稀释，平衡朝着分子数增大方向移动，但该条件变化，但温度不变，所以平衡常数不变。
B
0.9a
10(1-a)/a2
逆向移动
1：10
【K的综合应用】 甲氧基 甲基丁烷（TAME）常用作汽油原添加剂．
在催化剂作用下，可通过甲醇与烯烃的液相反应制得，体系中同时存在如下反应：

回答下列问题：
试题精讲-
多步反应平衡体系中K值的计算
（2）为研究上述反应体系的平衡关系，向某反应容器中加入1.0mol TAME ，控制温度为 353K，测得TAME的平衡转化率为a。已知反应Ⅲ的平衡常数 Kx3=9.0，平衡体系中B的物质的量 反应Ⅰ的平衡常数Kx1= ________．
(4）为研究反应体系的动力学行为，向盛有四氢呋喃的另一容器中加入一定量 A , B 和CH3OH。控制温度为353K, A 、 B 物质的量浓度 c 随反应时间 t 的变化如图所示。代表 B 的变化曲线为 （填"X 或 Y ); t =100s时，反应 II 的正反应速率 v 正 逆反应速率 v 逆（填">""<"或"=")

利用Qc与K的大小，判断反应方向
X
〈
四、解题模型
{5C22544A-7EE6-4342-B048-85BDC9FD1C3A}2．溶液中的化学平衡常数解题模型
电解质溶液中 K
直接计算法
守恒关系计算
利用Ka/Kb和Kh的关系计算
借助K和Ksp求解
利用图像起点、交叉点计算
利用题目给出的各微粒浓度，代入电离平衡常数
相关微粒的浓度在题目中没有直接给出，需要充分挖掘题目信息，利用电荷守恒或物料守恒来解决问题．
对于任意弱电解质来讲，其电离平衡常数、对应离子的水解常数 Kh 以及水的离子积常数 Kw 的关系是 Ka . Kh = Kw
首先列出电离平衡常数表达式，明确需要哪些微粒的相关量，再借助图象找出某微粒起点，两种微粒的交点，带入电离平衡常数表达式
写出已知反应的化学平衡常数表达式，然后通过添加相关离子构建出需要求解的电离平衡常数和溶解平衡常数，通过已知反应的化学平衡常数和溶解平衡常数即可求得答案．
寿光市第一中学
解题模型
{5C22544A-7EE6-4342-B048-85BDC9FD1C3A}五大平衡常数间的数学关系
(1)对于二元弱酸H2B, ????a1(H2B)、 ????a2(H2B)与Kh(HB-)、Kh(B2-)的关系:
?
（2）多元难溶弱碱阳离子的水解常数Kh
与弱碱的 Ksp 的关系
(3）电离平衡常数与溶度积常数的关联：
(4)化学平衡常数与溶度积常数的关联
任务驱动二
选择题
试题精讲-
H3PO4 的电离是分步进行的，常温下 Ka1= 7.6x10-3, Ka2=6.3x10-8, Ka3=4.4x10-13,下列说法正确的是( )
A ．浓度均为0.1 mol / L 的 NaOH 溶液和H3PO4 溶液按照体积比2:1混合，混合液的 pH <7
B . Na2HPO4 溶液中， c ( H+)+ c (H2PO4-)+ 2c ( H3PO4 )= c ( PO43- )+ c ( OH- )
C ．向0.1 mol / L 的 H3PO4 溶液中通入 HCI 气体（忽略溶液体积的变化），溶液 pH=1时，溶液中大约有7.1％的H3PO4电离
D ．在H3PO4 溶液中加入 NaOH 溶液，随 NaOH 的加入，溶的 pH增 大，当溶的 pH =11时， c ( PO43- )> c ( HPO42- )
A考查NaH2PO4 酸式盐溶液的酸碱性
B质子守恒
C多溶质体系Ka与电离度的关系
D利用Ka求溶液中微粒之间浓度关系
B
试题精讲
[图像题]天然水体中的H2CO3与空气中的CO2保持平衡。已知Ksp(CaCO3)=2.8×10-9, 某溶洞水体中lgc(X) (X为H2CO3、HCO3-、CO32-或Ca2+)与pH的关系如图所示。下列说法正确的是（）
A. 曲线①代表CO32-
B. H2CO3的一级电离常数为10-8.3
C. c(Ca2+)随 pH升高而增大
D. pH=10.3 时,c(Ca2+)=2.8×10-7.9 mol·L-1
A考查曲线的识别，重趋势变化
BKa1计算找特殊点
C多溶质体系Ka与电离度的关系
D利用Ka求溶液中微粒之间浓度关系
选择题
D
试题精讲
填空题
[拓展题]25℃时，已知：Kb(NH3·H2O)≈2.0×10-5，Ksp[Ga(OH)3]≈1.0×10-35，Ksp[In(OH)3]≈1.0×10-33，Ksp[Cu(OH)2]≈1.0×10-20，“浸出液”中c(Cu2+)=0.01mol·L-1。当金属阳离子浓度小于1.0×10-5mol·L-1时沉淀完全，In3+恰好完全沉淀时溶液的pH约为　 　(保留一位小数)；若继续加入6.0mol·L-1氨水至过量，观察到的实验现象是先有蓝色沉淀，然后　 　；为探究Ga(OH)3在氨水中能否溶解，计算反应Ga(OH)3+NH3·H2O? [Ga(OH)4]-+NH4+ 的平衡常数K=　 　。(已知：Ga3++4OH-? [Ga(OH)4]- K′= ≈1.0×1034)
考查平衡常数和溶液pH的计算关系
同一体系不同平衡常数之间的相互关系
4.7
蓝色沉淀溶解，溶液变成深蓝色
五、教学策略
不同板块知识有机融合，
形成题型的思维模型
教学策略
培养学生"审题"和"祈题"的习惯
注意考查形式新颖，考查角度灵活的试题
从不同视角对知识进
行重构，多角度融会
贯通地解决问题
研究高考试题考查角度和解答方法
总结方法，
形成解题模型
“模型建构"复习形成知识结构化
祝同学们高考胜利！

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