四大高考化学平衡常数的相互关系与运算及参考答案

四大高考化学平衡常数的相互关系与运算

电解质溶液中的电离常数、水的离子积常数、水解常数及溶度积常数是在化学平衡常数基础上的延深和拓展,它是定量研究平衡移动的重要手段。在复习时就要以化学平衡原理为指导,以判断平衡移动的方向为线索,以勒夏特列原理和相关守恒定律为计算依据,以各平衡常数之间的联系为突破口,联系元素及化合物知识,串点成线,结线成网,形成完整的认识结构体系.

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＝

c(H＋)·c(A－)

c(HA)

碱K b弱碱溶液

BOH B＋＋OH

－,电离常数K b＝

c(B＋)·c(OH－)

c(BOH)

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＝

c(OH－)·c(HA)

c(A－)

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－)

2.四大平衡常数间的关系

(1)CH3COONa、CH3COOH溶液中,K a、K h、K W的关系是K W＝K a·K h。

(2)NH4Cl、NH3·H2O溶液中,K b、K h、K W的关系是K W＝K b·K h。

(3)M(OH)n悬浊液中K sp、K W、pH间的关系是K sp＝c(M n＋)·c n(OH－)＝c(OH－)

n·c

n(OH－)＝

c n＋1(OH－)

n＝1

n⎝

⎛

⎭

⎫

K W

10－pH

n＋1。

3.四大平衡常数的应用

(1)判断平衡移动方向

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＜K正向不饱和溶液

(2)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,由于电离常数为

c(NH＋4)·c(OH－)

c(NH3·H2O)

,此值不变,故c(NH＋4)

c(NH3·H2O)

的值增大。

(3)利用K sp计算沉淀转化时的平衡常数

如：AgCl＋I－AgI＋Cl－[已知：K sp(AgCl)＝1.8×10－10、K sp(AgI)＝8.5×10－17]反应的平衡常数K＝

c(Cl－)

c(I－)

＝

c(Ag＋)·c(Cl－)

c(Ag＋)·c(I－)

＝

K sp(AgCl)

K sp(AgI)

＝

1.8×10－10

8.5×10－17

≈2.12×106。

(4)利用四大平衡常数进行有关计算

考法一电离平衡常数的应用与计算

1.(1)联氨为二元弱碱,在水中的电离方程式与氨相似,联氨第一步电离反应的平衡常数值为________(已知：N2H4＋H＋N2H＋5的K＝8.7×107；K W＝1.0×10－14)。

(2)已知：K W＝1.0×10－14,Al(OH)3AlO－2＋H＋＋H2O K＝2.0×10－13。Al(OH)3溶于NaOH溶液反应的平衡常数等于________。

2.下表是25 ℃时某些弱酸的电离常数。

化学式CH3COOH HClO H2CO3H2C2O4

K a

K a＝1.8×

10－5

K a＝3.0×

10－8

K a1＝4.1×10－7

K a2＝5.6×10－11

K a1＝5.9×10－2

K a2＝6.4×10－5 224

小的顺序为_________________________________________________________。

(2)pH相同的NaClO和CH3COOK溶液,其溶液的物质的量浓度的大小关系是：CH3COOK________NaClO,两溶液中：[c(Na＋)－c(ClO－)]______[c(K＋)－c(CH3COO－)]。(填“＞”“＜”或“＝”)

(3)向0.1 mol·L－1CH3COOH溶液中滴加NaOH溶液至c(CH3COOH)∶c(CH3COO－)＝5∶9,此时溶液pH＝____。

(4)碳酸钠溶液中滴加少量氯水的离子方程式为____________________________。

考法二水的离子积常数的应用与计算

3.右图表示水中c (H ＋)和c (OH －

)的关系,下列判断错误的是( ) A.两条曲线间任意点均有c (H ＋

)·c (OH －

)＝K W B.M 区域内任意点均有c (H ＋

)＜c (OH －

) C.图中T 1＜T 2

D.XZ 线上任意点均有pH ＝7 4.水的电离平衡曲线如右图所示。

(1)若以A 点表示25 ℃时水在电离平衡时的离子浓度,当温度升到100 ℃时,水的电离平衡状态到B 点,则此时水的离子积从________增加到________。

(2)25 ℃时,在等体积的①pH ＝0的H 2SO 4溶液,②0.05 mol·L

－1

的

Ba(OH)2溶液,③pH ＝10的Na 2S 溶液,④pH ＝5的NH 4NO 3溶液中,发生电离的水的物质的量之比是____________________。

考法三 水解常数、电离常数和离子积常数的综合应用

5.已知：25 ℃,K a (CH 3COOH)＝1.75×10－5

,K b (NH 3·H 2O)＝1.75×10－5

, 1.75≈1.3,lg 1.3≈0.1 (1)25 ℃,0.1 mol·L －

1 CH 3COOH 溶液的pH ＝________；将0.1 mol·L －

1 CH 3COOH 溶液与0.1 mol·L

－1

的氨水等体积混合,所得溶液中离子浓度大小关系为________。

(2)25 ℃,0.2 mol·L －

1 NH 4Cl 溶液中NH ＋

4水解反应的平衡常数K h ＝________(保留2位有效数字)。

(3)25 ℃,向0.1 mol·L

－1

氨水中加入少量NH 4Cl 固体,NH 3·H 2O NH ＋4＋OH －

的电离平衡

________(填“正”“逆”或者“不”)移；请用氨水和某种铵盐(其他试剂与用品自选),设计一个实验证明NH 3·H 2O 是弱电解质___________________________________________。

6.(1)已知25 ℃时,NH 3·H 2O 的电离常数K b ＝1.8×10－

5,该温度下1 mol·L －

1的NH 4Cl 溶液中c (H

＋

)＝________ mol·L －

1。(已知 5.56≈2.36)

(2)常温下,用NaOH 溶液吸收SO 2得到pH ＝9的Na 2SO 3溶液,吸收过程中水的电离平衡

________(填“向左”“向右”或“不”)移动。试计算所得溶液中c (SO 2－

3)c (HSO －3)＝________。(常温下

H 2SO 3的电离常数K a1＝1.0×10－

2,K a2＝6.0×10－

8)

(3)25 ℃时,亚碲酸(H 2TeO 3)的K a1＝1×10－

3,K a2＝2×10－

8。该温度下,0.1 mol·L －

1 H 2TeO 3的电离度α约为________⎝

⎛

⎭

⎪⎫α＝

已电离弱电解质分子数弱电解质分子总数×100%；NaHTeO 3

溶液的pH________(填“>”“<”

或“＝”)7。

[易错警示]

①K a 、K b 、K h 、K W 数值不随其离子浓度的变化而变化,只与温度有关,随温度的升高而增大。在温度一定时,平衡常数不变,与化学平衡是否移动无关。

②误认为K W 是水电离出的c (H ＋

)与c (OH －

)的乘积。在常温下水的离子积常数K W ＝1.0×10－14

。

考法四 溶度积常数的应用与计算

7.(1)25 ℃,某溶液含0.020 mol·L －

1 Mn 2＋

、0.10 mol·L －

1 H 2S,当溶液pH ＝________时,Mn 2＋

开始沉淀。[已知：K sp (MnS)＝2.8×10

－13

]

(2)某浓缩液中含有I －

、Cl －

等离子,取一定量的浓缩液,向其中滴加

AgNO 3溶液,当AgCl 开始沉淀时,溶液中c (I －

)

c (Cl －)为__________,已知

K sp (AgCl)＝1.8×10

－10

,K sp (AgI)＝8.5×10

－17

。

8.室温下,初始浓度为1.0 mol·L －1

的Na 2CrO 4溶液中c (Cr 2O 2－

7)随c (H ＋

)的变化如图所示。

(1)由图可知,溶液酸性增大,CrO 2－

4的平衡转化率________(填“增大”“减小”或“不变”)。根据A 点数据,计算出该转化反应的平衡常数为________。

(2)在化学分析中采用K 2CrO 4为指示剂,以AgNO 3标准溶液滴定溶液中的Cl －

,利用Ag ＋

与CrO 2－

4生成砖红色沉淀,指示到达

滴定终点。当溶液中Cl －恰好完全沉淀(浓度等于 1.0×10－

5 mol·L

－

1)时,溶液中c (Ag ＋)为______ mol·L

－

1,此时溶液中

c (CrO 2－

4)等于________mol·

L －

1。(已知Ag 2CrO 4、AgCl 的K sp 分别为2.0×10－12

和2.0×10

－10

)

[易错警示]

①误认为只要K sp 越大,其溶解度就会越大。其实溶解度不只与K sp 有关,还与难溶物化学式中的各离子配比有关。只有同类型的难溶物的K sp 大小才可用于比较其溶解度大小。

②一定温度下,误认为溶解度受溶解中相同离子浓度的影响而导致K sp 改变。实际上K sp 只受温度影响,温度不变则K sp 不变,如Mg(OH)2在MgCl 2溶液中的溶解度要小于在纯水中的溶解度,而K sp [Mg(OH)2]不变。

③误认为K sp 小的不能转化为K sp 大的,只能实现K sp 大的向K sp 小的转化。实际上,当两种难溶电解质的K sp 相差不是很大时,通过调节某种离子的浓度,可实现难溶电解质由K sp 小的向K sp 大的转化。