第18講四大平衡常數及其應用2023：基于主題教學的高考化學專題復習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：根據蓋斯定律計算反應熱，計算Kp

根據圖像，找數據，計算Kp（反應物中有固體）

2022全國乙卷-13題Ka的應用：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應用：BaSO4轉化為BaCO3，PbSO4轉化為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的應用：比較微粒濃度大小2022海南卷-14題根據圖像，找數據，求某兩性氫氧化物的Ksp2022海南卷-16題原理綜合題，K應用：已知K與t圖像,通過計算K，從而找到反應溫度2022年——四大平衡常數考向考點統計2022山東卷-14題Ksp應用：用Ksp表示SrSO4轉化為SrCO3的沉淀轉化反應的K，利用Ksp求不同SO42-濃度下的Sr2+濃度2022山東卷-17題Ksp應用：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的計算及應用：根據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，應用Ka值比較不同微粒酸性強弱。2022湖北卷-18題工藝流程題，Ksp應用：濃縮鹵水中加石灰乳后，根據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應用：根據Ksp[Ca(OH)2]數值求飽和溶液中c(OH-)2022年——四大平衡常數考向考點統計2022湖南卷-10題Ksp應用：用AgNO3溶液滴定濃度相等的Cl-、Br-、I-的混合溶液，根據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的應用：比較物質的溶解度2022.6浙江卷-17題Ka的應用:比較微粒濃度大小2022.6浙江卷-23題工藝流程題，Ksp應用：濃縮鹵水中加石灰乳后，根據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的計算及應用：已知平衡時各物質的分壓求K，根據轉化率求起始投料比2022年——四大平衡常數考向考點統計K的計算K的應用濃度平衡常數（Kc）分壓平衡常數（Kp）物質的量分數平衡常數（Kχ）物質的量平衡常數（Kn）微粒濃度比較微粒濃度、溶解度計算酸性、堿性強弱比較沉淀開始、溶解、轉化分析小結：重溫經典模型建構名師導學2023知識重構重溫經典模型建構名師導學2023知識重構【知識重構】1.四大平衡常數的比較

化學平衡常數(K)

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

在一定溫度下，當一個可逆反應達到化學平衡時，生成物濃度冪（以其化學計量數為指數）之積與反應物濃度冪之積的比是一個常數，這個常數叫作該反應的化學平衡常數，用K

表示。在一定條件下達到電離平衡時，弱電解質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，這個常數稱為電離常數。在一定溫度下，當鹽類水解反應達到化學平衡時，生成物濃度冪之積與反應物濃度冪之積的比值是一個常數，這個常數就是該反應的水解平衡常數。在一定溫度下，在難溶電解質的飽和溶液中，各離子濃度冪之積為一個常數。意義

反映化學反應進行的程度，K值越大，表示反應進行得越完全，反應物平衡轉化率越大，一般認為當反應的平衡常數K

＞105

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

只與反應本身和溫度有關只與溫度和弱電解質的性質有關，升高溫度，K增大只與溫度和鹽的性質有關，升高溫度，Kh增大只與難溶電解質的性質和溫度有關濃度平衡常數（Kc）分壓平衡常數（Kp）物質的量分數平衡常數（Kχ）【知識重構】2.K的四種表達式物質的量平衡常數（Kn）混合氣體中某組分的分壓

=

總壓

×

該組分的物質的量分數固體、純液體不寫入平衡常數表達式3.Ka

Kb

Kh

Ksp表達式電離常數Ka電離常數Kb水解常數Kh溶度積常數Ksp電離方程式表達式HAH++A-BOHB++OH-A-+H2OHA+OH-Kb=Ksp(AmBn)＝Ka=Kh=固體、純液體不寫入平衡常數表達式Ka·Kh=KwKb·Kh=Kw【知識重構】【知識重構】4.四大平衡常數的應用化學平衡常數電離平衡常數1.計算初始(或平衡)濃度2.計算轉化率(或產率)3.判斷平衡移動的方向(或放熱、吸熱等情況)4.判斷反應溫度5.利用Qc與K的關系判斷平衡移動方向1.由Ka或Kb求pH2.比較酸性強弱3.比較或計算微粒濃度大小【知識重構】4.四大平衡常數的應用水解平衡常數溶度積常數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.比較對應酸酸性強弱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.沉淀轉化分析與計算5.沉淀開始及是否沉淀完全的計算重溫經典模型建構名師導學2023知識重構【例題1】（2022全國甲卷28題，節選）金屬鈦(Ti)在航空航天、醫療器械等工業領域有著重要用途。目前生產鈦的方法之一是將金紅石(TiO2)轉化為TiCl4,再進一步還原得到鈦。回答下列問題:(1)TiO2

轉化為TiCl4有直接氯化法和碳氯化法。在1000℃時反應的熱化學方程式及其平衡常數如下:(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

2C(s)+O2(g)

==

2CO(g)的

ΔH

為

kJ·mol-1,Kp=

Pa。【解析】①由蓋斯定律可知,反應(ⅱ)-反應(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以物質的量比1∶2.2∶2

進行反應。體系中氣體平衡組成比例(物質的量分數)隨溫度變化的理論計算結果如圖所示。①反應C(s)+CO2(g)==2CO(g)的平衡常數

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，節選）硫鐵化合物(FeS、FeS2等)應用廣泛。(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)主要經過“吸附→反應→沉淀”的過程。己知:Ksp(FeS)=6.5×10-18,Ksp[Fe(OH)2]=5.0×10-17;H2S電離常數分別為Ka1=1.1×10-7、Ka2=1.3×10-13。②在弱酸性溶液中,反應

FeS+H+Fe2++HS-的平衡常數

K

的數值為

。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

關鍵：構建平衡常數關系【例題3】（2022山東卷20題，節選）利用γ-丁內酯(BL)制備1,4-丁二醇(BD),反應過程中伴有生成四氫呋喃(THF)和1-丁醇(BuOH)的副反應，涉及反應如下:

已知:①反應Ⅰ為快速平衡,可認為不受慢反應Ⅱ、Ⅲ的影響;②因反應Ⅰ在高壓H2氛圍下進行,故H2壓強近似等于總壓。回答下列問題:(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行反應。達平衡時,以

BL

為原料，體系向環境放熱

X

kJ;以

BD

為原料，體系從環境吸熱

Y

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

;反應Ⅰ平衡常數Kp=

kPa-2(保留兩位有效數字)。圖甲創新1【解析】創新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)反應達平衡時，CH4(g)的轉化率為α，CO2(g)的物質的量為

bmol，則反應Ⅰ的平衡常數

Kx

=

(寫出含有

α、b

的計算式；對于反應

mA(g)+nB(g)

pC(g)

+

qD(g)，

x

為物質的量分數)。【例題4】

（2022河北卷16題，節選）氫能是極具發展潛力的清潔能源，以氫燃料為代表的燃料電池有良好的應用前景。（2）工業上常用甲烷水蒸氣重整制備氫氣，體系中發生如下反應。Ⅰ.CH4(g)+H2O(g)CO(g)+3H2(g);Ⅱ.CO(g)+H2O(g) CO2(g)+H2(g)【解析】起始1100轉化α

α

α3α1-α1-α

α3α

α1-α0

3αb

根據差量法，達平衡時氣體總物質的量為(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，節選）工業上，以煤炭為原料，通入一定比例的空氣和水蒸氣，經過系列反應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：CO(g)+H2O(g)==CO2(g)+H2(g)ΔH=-41kJ·mol-1。①一定溫度下，反應后測得各組分的平衡壓強(即組分的物質的量分數×總壓)：p(CO)

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

和

p(H2)=0.75MPa，則反應的平衡常數

K

的數值為

。K=Kp=pV=nRTp=cRT9【解析】當反應前后氣體分子數相等時：Kp＝Kc＝Kχ＝KnK=c=【例題6】(2022海南卷14題，節選)某元素M的氫氧化物M(OH)2(s)在水中的溶解反應為: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的關系B.

M(OH)2的Ksp約為1×10-10【解析】①M(OH)2(s)

M2+(aq)+2OH-(aq)、②M(OH)2(s)+2OH-