高考新宠――三大平衡常数|竞争平衡常数kj
时间：2019-02-05 03:29:29 来源：雅意学习网 本文已影响 人 
文章编号:1005-6629(2010)03-0062-04 中图分类号:G424.74 文献标识码:B 随着新课改的全面推进,三大常数(化学平衡常数、电离平衡常数、溶度积常数)越来越受到高考命题的青睐与关注,这不仅因其属于新课程的新增知识点而成为新宠,而更重要的是它把化学理论的学习从定性提升到定量水平,拓宽了问题研究的视野。本文试从近年来课改地区出现的高考试题来探析三大常数的命题特点。
1考查常数的概念与其表达式
例1(2009 年天津)人体血液内的血红蛋白(Hb)易与O2结合生成HbO2,因此具有输氧能力,CO吸入肺中发生反应:CO+Hb・O2 O2+Hb・CO。37 ℃时,该反应的平衡常数K=220。HbCO的浓度达到HbO2浓度的0.02倍,导致人智力受损。据此,下列结论错误的是( )
A. CO与HbO2反应的平衡常数 K=c(O2)・c(Hb・CO) /c(CO)・c(Hb・O2)
B. 人体吸入的CO越多,与血红蛋白结合的O2越少
C. 当吸入的CO与O2浓度之比大于或等于0.02时,人的智力才会受损
D. 把CO中毒的病人放入高压氧仓中解毒,其原理是使上述平衡向左移动
评析与解答:本题考查化学平衡常数表达式以及影响平衡移动因素等相关知识点,起点高但落点低,这也是新课程注重能力的体现。根据化学平衡常数的概念不难判断A正确,然后把题中数据代入平衡常数的表达式中即可判断C错。至于B、D选项,只要根据平衡移动原理即可判断BD正确。答案选C。
由上题可知:基本概念是学习化学的基础,不但要熟悉其概念内容,更重要的是理解其本质内容并能灵活运用解答相关问题,不要停留在内容的记忆层次上。如本题中的A项可以根据记忆来解答,但若不能灵活变形平衡常数的表达式,则较难判断其他选项的正误。
2考查影响常数的因素
三大常数对其对应的具体(化学方程式、离子方程式、电离方程式)式子来说都是常量。它只受温度的影响,与浓度、压强、催化剂等其他因素无关,也与反应的过程、快慢无关。
例2(2009 年江苏)I2在KI溶液中存在下列平衡:I2(aq)+I-(aq) I3-(aq),某 I2、KI混合溶液中, I3-的物质的量浓度c(I3-)与温度T的关系如图1所(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) I3-(aq)的△H>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
评析与解答:本题以图像为载体考查影响平衡移动及其平衡常数的影响因素,同时还能考查图像分析能力。由图1可知:c(I3-)是随着温度T的升高而减小,说明I2(aq)+I-(aq)=I3-(aq)是一个放热反应,即△HK2,B正确;状态D(非平衡态)在T1时c(I3-)低于A点,说明D状态应向A状态移动,即反应还需正向进行,故C正确;状态A的c(I3-)高于状态B,故状态A的c(I2)小, 即D错误,这样答案为B、C。
例3(2009 年广东)硫酸锶(SrSO4)在水中的沉淀溶解平衡曲线如下(见图2), 下列说法正确的是( )
A. 温度一定时, Ksp(SrSO4)随SO42-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363 K后变为不饱和溶液
评析与解答:本题主要考查图像的分析能力及溶度积常数的影响因素知识。溶度积常数只与温度有关,与物质的浓度无关,故A错误;由图示知在SO42-相同时,313 K时的Sr2+浓度最大,即此时Ksp=[Sr2+][SO42-]最大,故B正确;a点在283 K时的平衡曲线下,故C正确;283 K下的饱和溶液突然升温至363 K,Ksp变少,析出固体,但所得溶液仍然为饱和状态,故D错。这样正确选项为B、C。
由上述2例可知,平衡常数的表达式及其影响因素知识尽管简单,但由于其常常以图像为载体来进行考查,从而提高了试题的综合程度。事实上不管该类问题如何变化,只要抓住“平衡常数均只受温度影响而与其他无关”就不难解答相关问题,同时我们也应学会利用数学函数的思想来分析化学上的图像问题,千万不能把化学与其它学科知识孤立起来。
3 考查有关平衡常数的计算问题
化学计算是化学学科的一项重要技能。在旧课程中因受知识范围的限制,导致对化学计算能力的考查有所淡化,但随着新课程中引入了三大常数内容,使得对化学计算能力的考查又重新受到重视或强化。
例4(2009 年山东)在25 ℃下,将a mol・L-1的氨水与0.01 mol・L-1的盐酸等体积混合,反应平衡时溶液中c(NH4+)=c(Cl-)。则溶液显______________性(填“酸”“碱”或“中”);用含a的代数式表示NH3・H2O的电离常数Kb=__________。
例5(2008 年宁夏)将固体NH4I置于密闭容器中,在一定温度下发生下列反应:①NH4I(s) NH3(g)+HI(g); ②2HI(g) H2(g)+I2(g), 达到平衡时c(H2)= 0.5 mol・L-1, c(HI)=4 mol・L-1, 则此温度下反应①的平衡常数为( )
A.9 B.16 C.20 D.25
评析与解答:本题考查平衡常数的计算问题,同时还考查了数据处理能力。由平衡时氢气浓度可求得反应②中消耗HI的浓度c(HI)消耗= 0.5mol・L-1×2=1 mol・L-1,故①式生成c(HI)①=c(HI)平衡+c(HI)消耗=4 mol・L-1 + 1 mol・L-1 =5 mol・L-1,c(NH3)平衡=c(HI)①=5 mol・L-1 ,根据化学平衡常数公式 K=c(NH3)平衡×c(HI)平衡 =5 mol・L-1×4 mol・L-1, 故答案选C。
由上述两例可知,计算平衡常数的关键是必须明确平衡状态时各物质的浓度,而不是其反应的浓度。例4易错解混合液中氨水的平衡浓度,例5则易将① 式生成的c(HI)①以5 mol・L-1代入公式进行求算。而不是从平衡时HI的浓度(4 mol・L-1)代入。
4考查平衡常数的灵活应用
例6(2009 年上海)根据表1提供的数据,判断在等浓度的NaClO、NaHCO3混合溶液中,各种离子浓度关系正确的是()
A. c(HCO3-)>c(ClO-)>c(OH-)
B. c(ClO-)>c(HCO3-)>c(H+)
C. c(HClO)+c(ClO-)=c(HCO3-)+c(H2CO3)
D. c(Na+)+c(H+)=c(HCO3-)+c(ClO-)+c(OH-)
评析与解答:本题通过提供弱酸的电离常数来判断盐水解程度的大小。根据“酸的电离常数越大,则其电离程度越大,同时其对应的弱酸强碱盐水解程度越弱”及表中数据HClO的电离常数小于H2CO3的K11,可推知ClO-的水解程度大于HCO3-,故A正确、B错误;根据物料守恒和电荷守恒可知,C和D的等式中右边都漏掉了CO32-的浓度,故CD均错。答案选A
本文为全文原貌 未安装PDF浏览器用户请先下载安装 原版全文 例7(2008 年广东)已知Ag2SO4的Ksp为2.0×10-3。将适量Ag2SO4固体溶于100 mL水中至刚好饱和,该过程中Ag+和SO42-浓度随时间变化关系如图3[饱和Ag2SO4溶液中c(Ag+)=0.034 mol・L-1]。若t1时刻在上述体系中加入100 mL 0.020 mol・L-1 Na2SO4溶液,下列示意图(图3)中,能正确表示t1时刻后Ag+和SO42-浓度随时间变化关系的是( )
评析与解答:本题是考查利用平衡常数与浓度商之间的关系来判断平衡移动方向。Ag2SO4饱和溶液中c(Ag+)=0.034 mol・L-1、c(SO42-)=0.017 mol・L-1, 当加入100 mL 0.020 mol・L-1Na2SO4溶液后,c(Ag+)=0.017 mol・L-1,c(SO42-)=0.0185 mol・L-1,Qc=c(Ag+)2 ・c(SO42-)=5.3×10-60。某小组通过试验研究该反应(反应过程中体积变化忽略不计)。反应体系中各组分的起始量如下表:
请计算15～20 min范围内甲酸甲酯的减少量为 ___mol,甲酸甲酯的平均反应速率为____mol・min-1(不要求写出计算过程)。
(2)依据以上数据,写出该反应的反应速率在不同阶段的变化规律及其原因________。
(4)其他条件不变,仅改变温度为T2(T2大于T1),在答题卡框图中画出温度T2下甲酸甲酯转化率随反应时间变化的预期结果示意图。
评析与解答:本题就是一道综合程度较大的试题,考查了数据分析、识图、绘图、计算等能力,涉及到的知识点有反应速率的计算及快慢分析、平衡的移动及平衡常数计算、转化率大小分析等内容。(1)根据甲酸甲酯转化率在温度T1下随反应时间(t)的变化图示知15～20 min范围内甲酸甲酯的减少量为1.00 mol×(11.2 %-6.7 %)=0.045 mol, 平均速率=0.045 mol/5 min=0.009 mol・min-1。(2)由表中数据知甲酸甲酯的平均速率先变快后变慢,故易分析出温度不变时,应考虑甲酸的催化占主导,以后随反应的进行,甲酸甲酯的浓度减小故其反应速率减小,当达到平衡时宏观表现出的反应速率为0。(3)由图象知75 min时达到平衡,甲酸甲酯的转化率为24 %,所以甲酸甲酯转化的物质的量为1.00×24 %=0.24 mol,结合方程式可计算得平衡时,甲酸甲酯为0.76 mol,水为1.75 mol,甲酸为0.25 mol 甲醇为0.76 mol, 所以K=(0.76×0.25)/(1.75×0.76)=1/7。(4)因升温反应速率增大,故达到平衡所需时间减少,所以绘图时要注意T2时达到平衡的时间要小于T1。又因反应吸热,升温会导致甲酸甲酯的转化率减小,所以绘图时要注意T2时平衡转化率的平台要低于T1,故图示(见图6)为:
总之,三大平衡常数已成为课改地区命题的热点之一,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学科的思想,相关试题能较好考查学生理论分析、识图、绘图、计算及综合应用等能力,因此,笔者希望课改或即将进行课改的广大同仁能对三大平衡常数的教学、命题探究多交流,以共同提高教学水平。
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