高考对二大平衡常数的考查分析

来源 :数理化学习·高一二版 | 被引量 : 0次 | 上传用户:yjszf22222222
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
  纵观近几年的各地高考化学试题发现,高考对各类平衡常数的考查具有很好的稳定性与连续性,原因是它具有较强的综合性,很好的符合了目前高考越来越综合的命题特点.考查的内容涉及了形形色色的平衡常数如化学平衡常数(Kc)、电离平衡常数(Ka;Kb)、沉淀溶解平衡常数(Ksp)、水的离子积常数(Kw)及水解平衡常数(Kh)各类常数的表达式、计算及相关的应用等等.现笔者对化学平衡常数及沉淀溶解平衡常数进行分类剖析.
  必考热点之一 化学平衡常数
  高考对化学平衡常数的考查主要是四个方面:
  (1)给定化学反应写出该反应化学平衡常数的表达式.
  (2)给出一定的条件,求算相应化学反应的平衡常数.
  (3)利用化学平衡常数(K)与浓度常数(Q)的关系判断化学反应进行的方向.
  (4)考查化学平衡常数的影响因素:对于给定的化学反应而言,化学平衡常数只受温度的影响.
  题型1:有关化学平衡常数表达式书写或求算
  【典例1】 1.化学反应原理在科研和生产中有广泛应用(1)利用“化学蒸气转移法”制备TaS2晶体,发生如下反应
  (Ⅰ)TaS2(s)+2I2(g) TaI4(g)+S2(g) ΔH﹥0
  反应(Ⅰ)的平衡常数表达式K= .
  2.(2011年山东理综)(2)一定条件下,将NO2与SO2以体积比1∶2置于密闭容器中发生反应
  NO2(g)+SO2(g)SO3(g)+NO(g)
  测得上述反应平衡时NO2与SO2体积比为1∶6,则平衡常数K= .
  3. (3)H3BO3溶液中存在如下反应:
  H3BO3(aq)+H2O(l)
  [B(OH)4]-( aq)+H+(aq)
  已知0.70 mol·L-1 H3BO3溶液中,上述反应于298 K达到平衡时,c平衡(H+)=2. 0×10-5 mol·L-1,c平衡(H3BO3)≈
  c起始(H3BO3),水的电离可忽略不计,求此温度下该反应的平衡常数K(H2O的平衡浓度不列入K的表达式中,计算结果保留两位有效数字).
  图1
  4. 一定温度下,向1 L密闭容器中加入1 mol HI(g),发生如下反应:
  H2(g)+I2(g)2HI(g)
  H2物质的量随时间的变化如图1所示.该温度下上述反应
  的平衡常数K= .
  5. PCl5的热分解反应如下:
  PCl5(g) PCl3(g) + Cl2(g)
  (1) 写出反应的平衡常数表达式;
  (2) 已知某温度下,在容积为10.0 L的密闭容器中充入2.00 mol PCl5,达到平衡后,测得容器内PCl3的浓度为0.150 mol/L.计算该温度下的平衡常数.
  答案: 1.c(TaI4) c(S2) c2(I2)或[S2][TaI4][I2]2 2. 2.67 3.
  107或1.43 L·mol-1 4. 64 mol·L-1.
  5.①K=c(PCl3)c(Cl2)/c(PCl5) ②0.45 mol/L
  解析:2.解决此问题要抓住两点一是该反应的化学反应平衡常数表达式;二是注意换算与处理,即此反应是体积差为0的反应即浓度的系数次方之比与物质的量系数次方之比在数值上是等同的,在相同的容器中气体物质的体积之比等于其物质的量的比(此题可假设容器体积为1L),再具体据三段式列式计算可得.
  NO2(g)+SO2(g)
  SO3(g)+NO(g)
  初始浓度/mol·L-1 a 2a
  转化浓度/mol·L-1 x x x x
  平衡浓度/mol·L-1 a-x 2a-x x x
  其中(a-x)∶(2a-x)=1∶6 解之得:x=0.8a
  .
  K=[NO]·[SO3]
  [NO2]·[SO2]
  =0.8a·0.8a0.2a·1.2a
  =83=2.67
  3.据化学平衡常数的表达式:K=[B(OH)-4]
  [H+][H3BO3]知,只要求知表达式中三种微粒的平衡浓度即可,又据电离方程式知
  [B(OH)4]-与H+浓度相等均为2. 0 × 10-5 mol·L-1,
  c平衡(H3BO3)≈c起始(H3BO3)=0.70 mol·L-1,可知K=
  2×10-5
  2×10-5×0.7=
  107 L·mol-1
  4. v(H2)=0. 1 mol/1L/2 min=0.05 mol·L-1·min-1,则
  v(HI)=2v(H2)=0.1 mol·L-1·min-1.
  2HI(g) = H2(g) + I2(g)
  2 1 1
  起始浓度/mol·L-1 1 0 0
  变化浓度/mol·L-1 0.2 0.1 0.1
  平衡浓度/mol·L-10.8 0.1 0.1
  则H2(g)+I2(g)=2HI(g)的平衡常数K=
  (0.8 mol/L)2
  0.1 mol/L×0.1 mol/L=64 mol/L.
  5.本题考查了化学平衡常数的求算.
  PCl5(g) PCl3(g) + Cl2(g)
  c(起始)(mol/L) 2.0010.0=0.200 0 0   c(变化)(mol/L) 0.150 0.150 0.150
  c(平衡)(mol/L) 0.050 0.150 0.150
  所以平衡常数K=c(PCl3)·c(Cl2)
  c(PCl5)=0.150×0.1500.050=0.45 mol/L
  题型2:有关化学平衡常数的影响因素判断及应用
  【典例2】 1.偏二甲肼与N2O4是常用的火箭推进剂,二者发生如下化学反应:
  (CH3)2NNH2(l)+2N2O4(1)=2CO2(g)+3N2(g)+4H2O(g)
  (Ⅰ)若在相同温度下,上述反应改在体积为1 L的恒容密闭容器中进行,平衡常数 (填“增大” “不变”或“减小”).
  2.接触法制硫酸工艺中,其主反应在450 ℃并有催化剂存在下进行:
  2SO2(g)+O2(g)催化剂△2SO3(g) ΔH<0
  (1)该反应450 ℃时的平衡常数 500 ℃时的平衡常数(填“大于”“小于”或“等于”).
  3.硫酸生产中,SO2催化氧化生成SO3:
  2SO2(g)+O2(g) 催化剂△2SO3(g)
  图2
  某温度下,SO2的平衡转化率(α)与体系总压强(p)的关系如图2所示.
  平衡状态由A变到B时.平衡常数
  K(A)K(B)(填“>”“<”或“=”).
  答案:1.不变 2.大于 3.=
  解析:1.由于化学平衡常数只是和温度相关的函数,其随温度变化而变化.2.对于一个确定的化学反应,只要温度不变若正反应为吸热反应,温度升高K值增大;若正反应为放热反应,温度升高K值减小.该反应正向放热,故温度越高化学平衡常数越小;3.只要温度不变,平衡常数就不改变,在此变化过程中,只有压强的改变,温度未发生变化,故K(A)=K(B),但在实际解决此问题时很多考生据压强对转化率的影响而做出了错误的判断.
  题型3:利用K值可判断某状态是否处于平衡状态
  【典例3】 二甲醚是一种重要的清洁燃料,也可替代氟利昂作制冷剂等,对臭氧层无破坏作用.工业上可利用煤的气化产物(水煤气)合成二甲醚.
  (4) 已知反应②2CH3OH(g) CH3OCH3(g) + H2O(g)某温度下的平衡常数为400.此温度下,在密闭容器中加入CH3OH ,反应到某时刻测得各组分的浓度见表1.
  表1
  物质CH3OHCH3OCH3H2O
  浓度/mol·L-10.440.60.6
  ① 比较此时正、逆反应速率的大小:v正 v逆 (填“>”“<”或“=”).
  ② 若加入CH3OH后,经10 min反应达到平衡,此时c(CH3OH) =
  ;该时间内反应速率v(CH3OH) =.
  答案:(4) ①> ②0.04 mol·L-1 0.16 mol·
  L-1·min-1
  解析:命题立意:利用浓度商和平衡常数的关系判断平衡移动的方向、平衡常数和速率的计算等此时的浓度商Q=
  0.6×0.60.44×0.44=1.86<400,反应未达到平衡状态,向正反应方向移动,故v正>v逆;第②问求解的关键是根据表格先求出反应初始时甲醇的初始浓度,也可设平衡时生成物的浓度为0.6+x,则甲醇的浓度为(0.44-2x)有:400=(0.6+x)2
  (0.44-2x)2,解得x=0.2 mol·L-1,故0.44 mol·L-1-2x=0.04 mol·L-1.由表可知,甲醇的起始浓度度为(0.44+1.2) mol·L-1=1.64 mol·L-1,其平衡浓度为0.04 mol·L-1,
  10 min变化的浓度为
  1.6 mol·L-1,故 (CH3OH)=0.16 mol·L-1·min-1.
  题型4:利用化学平衡常数进行判断的图象题
  图3
  【典例4】 I2在KI溶液中存在下列平衡:
  I2(aq)+I-(aq)I-3(aq)
  某I2、KI混合溶液中,I-3的物质的量浓度c(I-3)与温度T的关系如图3所示(曲线上任何一点都表示平衡状态).下列说法正确的是( )
  (A) 反应 I2(aq)+I-(aq)
  I-3(aq)的ΔH>0
  (B) 若温度为T1、T2,反应的平衡常数分别为K1、K2,则K1>K2
  (C) 若反应进行到状态D时,一定有v正>v逆
  (D) 状态A与状态B相比,状态A的c(I2)大
  答案:(B)(C)
  解析:随着温度的不断升高,I-3的浓度逐渐的减小,说明反应向逆方向移动,也就意味着该反应是放热反应,所以ΔH<0,所以(A)项错;因为K=[I-3][I2]·[I-],T2>T1,所以当温度升高时,反应向逆方向移动,即K1>K2;(C)项,从图中可以看出D点并没有达到平衡状态,所以它要向A点移动,这时I-3的浓度在增加,所以v正>v逆,(C)项正确;(D)项,从状态A到状态B,I-3的浓度在减小,那么I2的浓度就在增加.
  必考热点之二 沉淀溶解平衡常数
  高考对沉淀溶解平衡常数的考查主要是三个方面:
  1.在一定的沉淀溶解平衡体系中,利用Ksp求算某一离子的浓度.
  2.利用溶度积常数(Ksp)与浓度常数(Q)的关系判断沉淀的生成与否.
  3.相关的图象题的考查.
  常见题型1:利用溶度积常数(Ksp)判断难溶电解质溶解能力的大小比较   【典例1】 海水中含有丰富的镁资源.某同学设计了如图4所示的从模拟海水中制备MgO的实验方案.表1为海水中部分离子的浓度.
  图4
  表1
  模拟海水中的
  离子浓度/mol·L-1Na+Mg2+Ca2+Cl- HCO-3
  0.4390.0500.0110.5600.001
  注:溶液中某种离子的浓度小于1.0×10-5 mol/L,可认为该离子不存在;
  实验过程中,假设溶液体积不变.
  已知:Ksp(CaCO3)=4.96×10-9;Ksp(MgCO3)=6.82×10-6;
  Ksp[Ca(OH)2]=4.68×10-6;Ksp
  [Mg(OH)2]=5.61×10-12.
  下列说法正确的是( )
  (A) 沉淀物X为CaCO3
  (B) 滤液M中存在Mg2+,不存在Ca2+
  (C) 滤液N中存在Mg2+、Ca2+
  (D) 步骤②中若改为加入4.2 g NaOH固体,沉淀物Y为Ca(OH)2和Mg(OH)2的混合物
  答案:(A)
  解析:本题考察方式很新颖,主要考察溶度积的计算和分析.解题时要能结合溶度积计算,分析推断沉淀是否产生,要求较高.
  步骤:发生①Ca2++OH-+HCO-3=CaCO3↓+H2O;步骤②:
  Ksp[Mg(OH)2]=c(Mg2+)×(10-3)2=5.6×10-12,c(Mg2+)=5.6×10-6.Q
  [Ca(OH)2]=c(Ca2+)×(10-3)2=10-8  选项(A) 正确.生成0.001 mol CaCO3.选项(B)错误,剩余c(Ca2+)=0.001 mol/L. 选项(C)错误,c(Mg2+)=5.6×10-6<10-5,无剩余.选项(D)错误,生成0.05 mol Mg(OH)2,余0.005 mol OH-,
  Q[Ca(OH)2]=0.01×0.0052=2.5×10-7  【典例2】 某温度下,Fe(OH)3(s)、Cu(OH)2(s)分别在溶液中达到沉淀溶解平衡后,改变溶液pH,金属阳离子浓度的变化如图5所示.据图分析,下列判断错误的是( )
  (A) Ksp[Fe(OH)3]  (B) 加适量NH4Cl固体可使溶液由a点变到b点
  (C) c、d两点代表的溶液中c(H+)与c(OH-)乘积相等
  (D) Fe(OH)3和 Cu(OH)2分别在b、c两点代表的溶液中达到饱和
  答案:(B)
  解析:(A)选项考查了Ksp的表达式及相关的计算.b、c两点金属阳离子的浓度相等,都设为x,由图象知OH-的浓度分别为10-12.7和10-9.6;Ksp[Fe(OH)3]=x×(10-12.7)3;
  Ksp[Cu(OH)2]=x×(10-9.6)2 ,故
  Ksp[Fe(OH)3]  (A)正确;(B)选项则考查对图象的分析及强酸弱碱盐的性质,a点到b点的碱性增强,而NH4Cl溶解于水后显酸性,故(B)错;(C)选项考查水的离子积的影响因素,只要温度一定,Kw就一定,故(C)正确;(D)选项则考查对沉淀溶解平衡曲线的理解与应用,溶度积曲线上的点代表的溶液都已饱和,曲线左下方的点都不饱和,右上方的点都是Qc>Ksp,沉淀要析出,故(D)正确.
  图5 图6
  常见题型2:考查外界条件——温度对Ksp的影响
  【典例3】 硫酸锶(SrSO4)在水中的沉淀溶解平衡曲线如图6所示,下列说法正确的是( )
  (A) 温度一定时,Ksp(SrSO4)随c(SO2-4)的增大而减小
  (B) 三个不同温度中,313 K时Ksp(SrSO4)最大
  (C) 283 K时,图6中a点对应的溶液是不饱和溶液
  (D) 283 K下的SrSO4饱和溶液升温到263 K后变为不饱和溶液
  答案:(B)(C)
  解析:平衡常数只与温度有关,与物质的浓度无关,(A)错误;温度一定时Ksp=[Sr2+][SO2-4],
  由图可知,313 K时,相同SO2-4浓度下,Sr2+的浓度最大,所以平衡常数最大,(B)正确;283 K时,Sr2+的浓度比平衡时要小,Qc小于Ksp(283 K),对应为不饱和溶液,(C)正确;283 K下的饱和溶液,突然升温至363 K,Ksp减少,析出沉淀,仍然为饱和溶液,(D)错误.答案:(B)(C).
其他文献
三角函数的最值问题是三角函数性质中的重要内容,是每年高考和高中数学联赛中的热点,它的解题方法也具有灵活性和多样性.本文以一道联赛题为例,介绍十种解法,供大家参考.  题目: 函数y=4-sinx3-cosx的最大值为.  解法1:(利用三角函数的有界性)因为y=4-sinx3-cosx,化简得到:  sinx-ycosx=4-3y,  所以sin(x-φ)=4-3y  1+y2,由正弦函数的有界性
高中物理经常研究一些简单的实物,人在客观世界里也称为实物.高中学生容易把实物和人简单地等同而语.实际上物理学中选取研究对象时,如何科学地区分人与实图1 图2  物的不同,应该审视三个不同角度.  一、质点角度  例1 如图1两种情景,一物体A在粗糙水平面上以速度v向右做匀速直线运动,另一人在水平路面上加速前进(不打滑),请问物体A和人受到地面的摩擦力方向各如何?  错误答案:A物体和人都是相对地面
设计性电学实验是从教材中出现的基本实验为基础,以电路规律为基本原理,以建构式思路的核心理念“会意”为考查对象,深入考查学生创新与探究能力.  例1 某学习小组的同学拟探究小灯泡L的伏安特性曲线,可供选用的器材如下:  小灯泡L,规格“4.0 V.0.7 A”; 电流表A1,量程3 A,内阻约为0.1 Ω;电流表A2,量程0.6 A,内阻r2=0.2 Ω;电压表V,量程3 V,内阻rV=9 kΩ;标
本文介绍石河二号特大桥箱梁顶推施工技术,并总结和探讨了施工中质量控制的关键点.
数学为物理学的发展提供了强有力的工具,为物理概念、规律的量化和应用提供了保证,因此物理学习过程中知识的形成,必须具备与之相适应的特定物理概念建立、发展、应用过程中
课堂是完成教学内容、达成教育教学目标的主渠道,课堂教学效益的高低,直接关系到教育教学质量的高低,没有课堂教学的真正突破,就不可能有新课程改革的深入实施;再好的课程理念和教学观念,如果没有转化为高效的课堂教学行为,也会流于形式.基于这样的思考和认识,本人以为必须大力改革课堂教学,提高课堂教学效率,精心设计课堂教学的每个环节,合理利用课堂每一分钟,着力建构高效课堂教学.本人以普通高中课程标准为指导,以
例1 质量为50 kg的某人沿一竖直悬绳匀速向上爬(两手交替抓绳子),在爬高3 m的过程中,手与绳子之间均无相对滑动,重力加速度取g,则下列说法正确的是 ( )  (A) 绳子对人的静摩擦力做功为1500 J  (B) 绳子对人的拉力做功为1500 J  (C) 绳子对人的静摩擦力做功为0  (D) 绳子对人的拉力做功等于其机械能的增加  解析:笔者从学生收集到两种典型思维过程,过程一:认为人匀速
物理作为一门理科性质的科学,分析和研究物理课题的方法比较丰富,包含有直接法、比较法、电桥法、伏安法、等效法、补偿法等等,其中,补偿法是物理学中一种重要的研究方法,具有不可替代的优势作用.在物理学中补偿法的定义就是:某一系统若受到某种作用产生A效应,受另一种同类作用产生B效应,如果由于A效应的存在而使B效应显示不出来,就叫做B效应对A效应进行补偿,而将这种补偿的概念充分利用起来进行物理测量的方法就叫
反应热是近几年高考的重点考查内容之一,考查的内容主要有:①热化学方程式的书写及正误判断;②比较反应热的大小;③有关反应热的简单计算;④化学键键能与反应热、反应热与能源的综合考查.由于能源问题已成为社会热点,从能源问题切入,从不同的角度设问,结合新能源的开发,把反应热与能源结合起来进行考查,将是今后命题的方向.另外,由于反应热与物理学中的“热”、生物学生态系统中的“能量传递”有着密切的联系,因此有关
人教版必修二“物质结构 元素周期律”的学习中,学生往往感到上课都听懂了,做题时却会出现这样那样的错误.以下对学生作业中常见的错误进行分类剖析.  第1类:由于学生掌握的知识不够系统、不够全面,造成列举不全,或不能举出特例  例1 下列叙述不正确的是( )  (A) 两种元素构成的共价化合物分子中的化学键都是极性共价键  (B) 两种不同的非金属元素原子之间形成的化学键都是极性共价键  (C) 气态