考前預警平衡常數 重點防范思維陷阱

黑龍江

天不變，道亦不變，溫度不變，反應中的化學平衡常數、電離平衡常數、水的離子積、水解平衡常數、溶度積等諸常數亦不變，如何在變與不變之中，考查核心素養，讓高素質“專家型”的學生進入“雙一流”大學深造，在沖刺的關鍵時期，要以錯為鏡，吃一錯長一智，查錯改錯，做好防范，達到減負增分的效果。

一、關注s、l、g，防范狀態陷阱

在平衡常數表達式中不寫入固體與純液體，這點體現在水的離子積和溶度積表達式中，純水和難溶電解質不寫入其中，其表達式是平衡時離子濃度的冪之積，電離平衡常數和水解平衡常數同理不寫入水。狀態陷阱主要針對化學平衡，計算化學平衡常數時一定要看清反應體系中物質的聚集狀態。

【例1】一定條件下，向2 L恒容密閉容器中通入2 mol CO和1 mol SO2，在催化劑作用下發生反應生成CO2(g)和S(l)，若反應進行到40 min時反應達到平衡狀態，此時測得容器中氣體的密度比反應前減小了12.8 g·L-1，則化學平衡常數K=________。

【答案】160 L/mol

起始(mol) 2 1 0 0

變化(mol) 1.6 0.8 1.6 0.8

平衡(mol) 0.4 0.2 1.6 0.8

二、關注體積因素，防范濃度陷阱

平衡常數是溫度函數，體現平衡這一特定狀態下，生成物與反應物的濃度關系，若用物質的量進行三行式計算，結果一定要通過體積轉化為物質的量濃度，注重思維的嚴謹性；平衡常數與起始濃度無關，但平衡濃度會受起始濃度的影響，溶液的混合與滴定都會引起體積變化，進而影響平衡濃度，以此培養思維的動態性。

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圖Ⅰ

圖Ⅱ

A.該反應為放熱反應

B.生成Fe3+的速率：P>N>M

C.常溫下，該反應的平衡常數約為1 000

D.其他條件不變，若將P點溶液各組分濃度均變為原來的2倍，平衡逆向移動

【答案】D

【解析】A選項中判斷反應熱效應可以通過分析圖Ⅱ獲得結論，根據先拐先平反應溫度高的原則，T1曲線先拐先達到平衡，則T1>T2，T1對應c[Fe(SCN)3]小，說明升高溫度平衡逆向移動，逆反應是吸熱反應，正反應是放熱反應，A正確；B選項可以通過分析圖Ⅰ獲得結論，圖中縱坐標是反應物c(Fe3+)，反應物濃度越大正反應速率越大，隨著反應物濃度的降低，正反應速率減小，逆反應速率增加，最后正逆反應速率相等達到化學平衡，B選項反向設問，比較逆反應速率的大小關系，結論是正確的；C選項運用三行式進行平衡濃度的運算，過程如下：

起始(mol/L) 0.2 0.5 0

變化(mol/L) 0.15 0.45 0.15

平衡(mol/L) 0.05 0.05 0.15

起始(mol/L) 0.1 0.25 0

變化(mol/L) 0.05 0.15 0.05

平衡(mol/L) 0.05 0.1 0.05

三、關注條件因素，防范定式陷阱

水無常勢題無常形，如果經常在恒溫恒容下解題，就可能忽視題干中恒溫恒壓這樣的條件改變，習慣了常溫下水的離子積，就不關注溫度對Kw的影響，這種定式思維會導致解題走向歧途，審清題干條件是正確解答的第一枚紐扣。

若達到化學平衡狀態A時，CO的體積分數為25%，平衡常數KA=________。

【答案】4 L2/mol2

【解析】計算A狀態的平衡常數KA，需要A點對應的c(CO)、c(H2)、c(CH3OH)，起始反應物的物質的量和CO的體積分數25%是可以利用的解題支點，運用三行式進行計算：

起始(mol) 1 2 0

變化(mol)x2xx

平衡(mol) 1-x2-2xx

四、關注物質化學計量，數防范計算陷阱

化學計量數主要有兩方面應用，首先用在平衡濃度的指數關系上，直接影響計算的結果和量綱，其次用在物質的轉化關系上，反應物與生成物的消耗和生成的物質的量之比，等于化學計量數之比。

五、關注表中隱含數據，防范條件不足陷阱

從解題要素分析，題干直接呈現的條件不能滿足解題時，需要借助思維工具，逆向尋找與問題相匹配的常數，積極思考解決問題而不是選擇放棄。

【例5】BaCl2可用于電子、儀表等工業。以毒重石(主要成分BaCO3，含少量CaCO3、MgSO4、Fe2O3、SiO2等雜質)為原料，模擬工業提取BaCl2·2H2O的流程如下：

已知：(1)Ksp(BaC2O4)=1.6×10-7，Ksp(CaC2O4)=2.3×10-9；

(2)離子濃度小于1×10-5mol/L時認為沉淀完全。

Ca2+Mg2+Fe3+開始沉淀時的pH11.99.11.9完全沉淀時的pH13.911.03.7

加入NaOH溶液后所得濾液Ⅲ中，含有的Mg2+濃度為________。

【答案】1.0×10-8mol/L

【解析】濾液Ⅱ中加入NaOH溶液后Mg2+被完全沉淀了，Mg2+濃度小于1×10-5mol/L，具體數值如何計算呢？解答沉淀后離子濃度需要用到溶度積，題干中沒有提供此關鍵數據，根據Ksp[Mg(OH)2]=c(Mg2+)·c2(OH-)反向分析，已知Mg2+完全沉淀時的pH，c2(OH-)就解決了，又已知離子濃度小于1×10-5mol/L時認為沉淀完全，c(Mg2+)也解決了，至此得到了隱含溶度積的數值，pH=11.0即c(OH-)=10-3mol/L，則Ksp[Mg(OH)2]=c(Mg2+)·c2(OH-)=10-5·(10-3)2=1.0×10-11，當pH=12.5時，c(OH-)=10-1.5mol/L，c(Mg2+)·(10-1.5)2=1.0×10-11，解得c(Mg2+)=1.0×10-8mol/L。

六、關注平衡的關聯性，防范思維狹隘陷阱

弱酸(或弱堿)的電離平衡常數與其弱離子的水解平衡常數，通過水的離子積聯系在一起，Ka·Kh=Kw或Kb·Kh=Kw；二元弱酸是分步電離的，其電離平衡常數與水解平衡常數是錯位對應關系，一級電離平衡常數與二級水解平衡常數之積等于水的離子積Ka1·Kh2=Kw，二級電離平衡常數與一級水解平衡常數之積等于水的離子積Ka2·Kh1=Kw，上述結論是通過對電離平衡常數表達式和水解平衡常數表達式關聯性的分析而獲得的，所以分析平衡常數表達式是尋找關聯性的重要途徑。

【答案】200 L2/mol2

七、關注知識的深度，防范簡單化陷阱

水溶液中常常存在著多個平衡體系，離子關系很復雜，相同離子需要同時滿足體系中所有平衡關系，這種平衡體系之間的相互影響和相互制約的關系，使得我們在解決問題時，對所學知識要深研細究，不僅知其然更要知其所以然，不做思維的懦夫淺嘗輒止。

【答案】0.26 mol/L