2021届高考一轮复习鲁科版重点突破学案 四大平衡常数(Ka、Kh、Kw、Ksp)的综合应用突破学案

四大平衡常数(K a、K h、K w、K sp)的综合应用

1.四大平衡常数的比较

常数符号

适用

体系

影响因素表达式

水的离

子积常数K w

任意水

溶液

温度升高,

K w增大

K w=

c(OH-)·c(H+)

电离常数酸K a

弱酸

溶液

升温,

K值增大

HA H++A-,电离常数K a= 碱K b

弱碱

溶液

BOH B++OH-,电离常数K b=

盐的水

解常数K h盐溶液

升温,K h

值增大

A-+H2O

OH-+HA,水解常数K h=

溶度

积常数K sp

难溶电

解质溶液

升温,大

多数K sp

值增大

M m A n的饱和溶液:K sp=

c m(M n+)·

c n(A m-)

注意:

溶解平衡均有放热反应、吸热反应,升高温度后K sp值可能变大或变小;而电离平衡、水解平衡均为吸热过程,升高温度K a(或K b)、K h值均变大。

2.四大平衡常数的应用

(1)判断平衡移动的方向

Q c与K的关系平衡移动方向溶解平衡

Q c>K 逆向沉淀生成

Q c=K 不移动饱和溶液

Q c

(2)常数间的关系。

①K h=②K h=

(3)判断离子浓度比值的大小变化。如将NH3·H2O溶液加水稀释,c(OH-)减小,由于电离平衡常数为,此值不变,故的值增大。

(4)利用四大平衡常数进行有关计算。

【典例】(1)用0.1 mol·L-1 NaOH溶液分别滴定体积均为20.00 mL、浓度均为0.1 mol·L-1的盐酸和醋酸溶液,得到滴定过程中溶液pH随加入NaOH溶液体积而变化的两条滴定曲线。

①滴定醋酸的曲线是(填“Ⅰ”或“Ⅱ”)。

②V1和V2的关系:V1V2(填“>”“=”或“<”)。

(2)25 ℃时,a mol·L-1的醋酸与0.01 mol·L-1的氢氧化钠溶液等体积混合后呈中性,则醋酸的电离常数为(用含a的代数式表示)。

【审题流程】明确意义作判断,紧扣关系解计算

【解析】(1)①醋酸为弱酸,盐酸为强酸,等浓度时醋酸的pH大,曲线Ⅱ为滴定盐酸曲线,曲线Ⅰ为滴定醋酸曲线,答案填Ⅰ;

②醋酸和氢氧化钠恰好完全反应时,得到的醋酸钠溶液显碱性,要使溶液pH=7,需要醋酸稍过量,而盐酸和氢氧化钠恰好完全反应,得到的氯化钠溶液显中性,所以V1

(2)反应平衡时溶液中c(Na+)=c(CH3COO-),依据溶液中电荷守恒

c(Na+)+c(H+)=c(OH-)+ c(CH3COO-),反应后的溶液呈中性,c(H+)=c(OH-)=

10-7 mol·L-1;假设醋酸和氢氧化钠体积为1 L,得到n(Na+)=0.01 mol,

n(CH3COOH)=a mol,反应后溶液中醋酸的电离常数

K===。

答案:(1)①Ⅰ②< (2)

【延伸探究】

(1)中用含有V1或V2的代数式表示醋酸的电离常数。

提示:由分析知曲线Ⅰ为滴定醋酸的曲线,pH=7时

c(Na+)=c(CH3COO-),c(H+)=c(OH-)=10-7 mol·L-1,

c(CH3COO-)=c(Na+)==,c(CH3COOH)=-c(CH3COO-)= -=,K a(CH3COOH)===

1.已知:25 ℃时醋酸的电离平衡常数:

K a(CH3COOH)=1.8×10-5mol·L-1,水的离子积常数:K w=[H+][OH-]=1×10-14mol2·L-2。则25 ℃时,0.1 mol·L-1CH3COONa水溶液中,[OH-]约为(已知:≈1.34)( ) A.1×10-7 mol·L-1 B.1.8×10-6 mol·L-1

C.7.5×10-6 mol·L-1

D.7.5×10-5 mol·L-1

【解析】选C。CH 3COO-+H2O CH3COOH+OH-

起始物质的量浓

度/(mol·L-1) 0.1 0 0

改变物质的量浓

度/(mol·L-1) x x x

平衡物质的量浓

度/(mol·L-1) 0.1-x x x

K h==

即:=

因CH3COONa的水解程度很小,则(0.1-x)≈0.1,上式可变为=

解得:x=≈7.5×10-6。

2.(水的离子积常数)水的电离平衡曲线如图所示,下列说法不正确的是

( )

A.图中五点K w间的关系:B>C>A=D=E

B.若从A点到D点,可采用在水中加入少量酸的方法

C.若从A点到C点,可采用温度不变时在水中加入适量NH4Cl固体的方法

D.若处在B点时,将pH=2的硫酸与pH=10的KOH等体积混合后,溶液显中性【解析】选C。水的离子积常数只是温度的函数,温度越高离子积常数越大,温度不变则离子积常数不变;A点到D点氢离子浓度增大,可采用加入酸的方法;从A 点到C点水的离子积常数增大,只能采用升高温度的方法;处在B点时水的离子积常数为10-12,pH=2的硫酸溶液c(H+)=10-2mol·L-1,pH=10的KOH溶液c(OH-)=10-2 mol·L-1,等体积混合恰好完全反应同时生成强酸强碱盐硫酸钾,因此混合液显中性。

3.(溶度积常数)Cu(OH)2在水中存在着如下沉淀溶解平

衡:Cu(OH)2(s)Cu2+(aq)+2OH-(aq),在常温下,K sp=2×10-20。某CuSO4溶液

中,c(Cu2+)=0.02 mol·L-1,在常温下如果要生成Cu(OH)2沉淀,需要向CuSO4溶液中加入碱溶液来调整pH,使溶液的pH大于( )

A.2

B.3

C.4

D.5

【解析】选D。Cu(OH)2(s)Cu2+(aq)+2OH-(aq),其中K sp=c(Cu2+)·c2(OH-),要使Cu(OH)2沉淀需达到其K sp,故c(OH-)>= mol·L-1,故

c(OH-)>1×10-9 mol·L-1,则c(H+)<1×10-5 mol·L-1,因此pH应大于5。

【加固训练】

1.化学平衡常数(K)、弱酸的电离平衡常数(K a)、难溶物的溶度积常数(K sp)是判断物质性质或变化的重要的平衡常数。下列关于这些常数的说法中,正确的是 ( )

A.平衡常数的大小与温度、浓度、压强、催化剂等有关

B.当温度升高时,弱酸的电离平衡常数K a变小

C.K sp(AgCl)>K sp(AgI) ,由此可以判断AgCl(s) + I-(aq)AgI(s)+ Cl-(aq)能够发生

D.K a(HCN)

【解析】选C。平衡常数的大小与温度有关,与浓度、压强、催化剂无关,A不正确;电离是吸热的,加热促进电离,电离常数增大,B不正确;酸的电离常数越大,酸性越强,D不正确。

2.草酸即乙二酸,是一种有机二元酸,在工业上有重要的作用。草酸在100 ℃开始升华,157 ℃时大量升华,并开始分解。

电离方程式电离常数

H 2C2O4H++HC2K1=5.4×10-2

HC2H++C2K2=5.4×10-5

NH 3·H2O N+OH-K=1.8×10-5

(1)(NH4)2C2O4溶液的pH 7(填“>”“<”或“=”)。

(2)用惰性电极电解饱和草酸溶液可制得乙醛酸(OHC—COOH)。阴极的电极反应式为______________________________________ 。

(3)草酸钠是一种重要的还原剂。合成草酸钠的操作如下:

草酸草酸钠晶体

①75%酒精的作用是______________________________________。

②当草酸与碳酸钠的物质的量按2∶1充分混合后,溶液中pH<7。请将该溶液中离子浓度按由大到小的顺序排列________________________________。(4)已知某温度下CaC2O4的K sp为2.5×10-9。将0.02 mol·L-1澄清石灰水和

0.01 mol·L-1 H2C2O4溶液等体积混合,所得溶液中C2的物质的量浓度

为。

【解析】(1)由题给表格可知,H2C2O4、HC2、NH3·H2O的电离常数大小为

H2C2O4>HC2>NH3·H2O,故草酸铵溶液显酸性。(2)阴极得电子发生还原反

应:2H++HOOC—COOH+2e-HOOC—CHO+H2O。(3)①加入酒精是为了降低草酸钠的溶解度,便于晶体析出。②二者反应后溶质为草酸氢钠,因为溶液显酸性,所以HC2的电离程度大于其水解程度,则离子浓度大小顺序为

c(Na+)>c(HC2)>c(H+)>c(C2) >c(OH-)。(4)混合后所得溶液中c(Ca2+)

=0.005 mol·L-1,K sp(CaC2O4)=c(Ca2+)· c(C2)=2.5×10-9,则c(C2)=

mol·L-1=5×10-7 mol·L-1。

答案:(1)<

(2)2H++HOOC—COOH+2e-HOOC—CHO+H 2O

(3)①降低草酸钠的溶解度,便于晶体析出

②c(Na+)>c(HC2)>c(H+)>c(C2) >c(OH-)

(4)5×10-7 mol·L-1

关闭Word文档返回原板块