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高中化学平衡常数

2019-05-21 09:02阅读：

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高中化学平衡常数 引 言
在大千世界里物质时刻追求将自身能量调整到能适应生存环境的“谐和融洽”状态，化学反应的发生都是向着物质最稳定能量最低的状态进行。化学平衡是高中化学重要组成部分，平衡理论的应用在生产生活中非常广泛。可逆反应、弱电解质电离、盐类水解、难溶电解质溶解等，我们要不断引导学生从平衡的角度考虑问题，培养其良好的思维方式，借助平衡常数进行定量研究，把抽象难懂的盲点简单化，使学生做到触类旁通，举一反三，以不变应万变。
一、四大平衡常数的含义和比较
狭义的化学平衡、电离平衡、水解平衡、溶解平衡，这四个方面的平衡被称为四大化学平衡[1]
，不管是哪种平衡体系在一定条件下达到平衡状态都对应具体的平衡常数。从近几年的高考题中发现，沉淀溶解平衡常数和电离平衡常数出现的频率明显增加，所以化学平衡常数、水解平衡常数以及水的离子积常数可能持续成为高考的重热点。学生在学习单个平衡知识时是可以理解的，一旦出现多个平衡体系知识点一起考察的现象，他们就会手足无措，没办法理清楚内在的关系。为了使同学们快速弄清四大常数之间的联系，我采用表格的形式从多个方面对四大常数进行对比。 高中化学平衡常数
通过以上内容比较分析，将相似的知识加以列表，依据知识本身的内在联系和逻辑关系合理组合，将课本中零散的知识点串联起来形成完整体系，有利于帮助同学们加深对知识的理解，在解决化学实际问题时可以灵活运用。
二、四大平衡常数常考题型的分析及应用
1．平衡常数
可逆反应进行的程度（即反应限度）可以用平衡常数K的大小来衡量， K越大表示化学反应进行越彻底；K越小表示反应向正反应方向进行的程度越小，如果一个化学反应的常数值在105 左右，通常认为反应进行的比较完全，如果是在10-5左右则认为这个反应很难进行[2]。可逆反应达到平衡具有的特点（逆、动、等、定、变），外界条件改变原来的平衡是否被破坏？化学平衡常数在平衡研究中扮演什么角色呢？以下就化学平衡常数的常考题型作讨论直接利用题干中的相关信息以及平衡常数的定义求解具体反应的平衡常数K，如果是单一平衡体系就比较直接简单，对于涉及多个平衡的体系就要注意中间发生了哪些变化，最后达到平衡状态时各物理量具体多少，再根据题意求解。利用K求转化率，依据题干中研究对象的浓度先求K，再利用平衡计算里面最经典的“三步式”求解对应的物理量。对于有气体或溶液参加的可逆反应任意时刻都有浓度商Qc，平衡状态的浓度商就是平衡常数K，运用Qc与K的关系判别反应进行的方向，如果Qc<</span>K反应向正反应方向进行，Qc=K体系处于平衡状态，Qc>K反应向逆反应方向进行。应用K与温度的关系来判断化学反应的热效应，如果升温K增大则反应的热效应大于0，降温K增大则反应的热效应小于0。利用热化学方程式之间的转化关系求K的变化，化学方程式中各物质系数乘以n则平衡常数变为Kn，如果是多个化学方程式相加或相减则平衡常数对应相乘或相除。
2．电离平衡常数
高中化学我们讨论电离平衡常数主要针对弱电解质（弱酸、弱碱、水）的水溶液体系，不同弱电解质在同一条件下的电离程度可能不一样，所以它们电离常数的大小也可能有区别，学生要把握常见弱酸Ka的大致关系，如果Ka越大（Ka越小）相同浓度弱酸的酸性越强（越弱）。对于弱碱这块研究最多的是一水合氨，其余样式主要是利用题干中给出的信息去猜想，这时就需要扎实的基本理论知识与信息利用发散知识相结合的方式去处理电离平衡常数Kb的问题。针对水的离子积常数不管是在平常的练习题中还是历年来的高考题中出现的概率都比较高，因为Kw的引申含义适用于任何稀的电解质水溶液体系，符合条件的溶液中都有Kw=c(H+)•c(OH-)。电离平衡常数常考题型：利用电离平衡常数比较酸碱性的强弱。对常见的弱酸有一定的积累意识或从题干中的信息找出对应的酸性强弱从而比较Ka的相对大小或判断有关方程式的书写是否正确。由Ka（Kb或Kw）求溶液中的pH，如果是弱酸或弱碱直接利用Ka或Kb的定义求解溶液的pH，如果涉及到Kw的计算就必须弄清楚溶液中的氢离子与水电离出的氢离子之间的关系，例如：常温下氢氧化钠溶液pH=9，则溶液中c(H+)与水电离出的c(H+)相等均为1.0×10-9，常温下碳酸钠溶液pH=9，则溶液中c(H+)=1.0×10-9，水电离出的c(H+)=1.0×10-5。对于弱电解质的电离一般是吸热过程，如果温度改变使得Ka（Kb或Kw）增大则可以判断出是升温反之则降温。
3．水解平衡常数
水解反应是高中阶段学生接触到的一种新类型的化学反应，研究的主要是某些盐类物质与水的反应，所以一开始要搞清楚哪些盐（强酸强碱盐、强酸的酸式盐除外）能水解，再次就是不同的盐在相同条件下水解的能力怎么样。水解平衡常数可以定量研究不同盐类物质水解能力的大小，从而判断对水电离的促进程度强弱。根据水解平衡常数Kh的定义可以列出具体盐水解的平衡表达式，如果对式子的分子、分母同时乘以c(H+)或作一些其它变动，同学们就会对水解平衡常数的表达式有似曾相识的感觉，因为水解平衡常数Kh与前面学习的电离平衡常数Ka（Kb）和水的离子积常数Kw之间存在着密切联系。例如：NaClO溶液中Kh=[c(HClO)•c(OH-)]/ c(ClO-) = Kw /Ka，此关系的建立我们就可以把复杂问题简单化，简单问题具体化。这里的知识要点与可逆反应和弱电解质的电离是循序渐进，环环相扣的，找到相关规律后学生对于难懂的知识也会豁然开朗起来。盐类水解的学习可以对学生变迁意识和思维能力进行非常好的考察，对于知识不能只局限在某一节某一个具体知识点，要灵活的运用所学内容进行整合才能够解决问题。水解平衡常数常考题型判断水解能力大小及溶液的酸碱性，如果对应的酸Ka（碱Kb）越小则其离子的水解能力越强，则溶液的碱性（酸性）越强。比较溶液中离子浓度的大小，例如：同浓度的KClO溶液与KF溶液，次氯酸的Ka比氟化氢的Ka小，所以ClO-的水解能力强，则溶液中c(ClO-)<</span>c(F-)。通过Kh变化判断外界条件温度的改变，盐类水解从能量角度分析是吸热反应，如果Kh增大则升温反之则降温。
4．溶解平衡常数
难溶电解质不是一点不溶而是溶解度相对比较小，要分清楚难溶电解质的电离与溶解之间的区别。除溶解度可以衡量物质溶解能力大小之外，还可以利用难溶电解质溶度积常数Ksp的大小来衡量。难溶电解质达到溶解平衡时，加入与体系中的离子发生反应生成更难溶物质的离子时，原平衡被破坏会向溶解方向移动，但Ksp不会变化，Ksp只受物质本身性质以及温度的影响。溶度积常数常考题型Ksp与溶解度之间的转化，在此应用中一定要注意溶解度S与Ksp的单位不一样需要进行换算。沉淀先后的计算，溶液中不同的金属离子加入同一种沉淀剂要通过Ksp的计算谁先沉淀，需要沉淀剂离子浓度小的就先开始沉淀。沉淀是否能转化，根据溶解度小的转化成溶解度更小的原则，如果是阴阳离子比例相同的难溶物之间的转化可以直接用Ksp比较， KSP小的转化为更小的，不同类型的要计算不能直接比较。金属离子开始沉淀和沉淀完全时对应的pH

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