四大平衡常数.pdf

1 突破点 10四大平衡常数 提炼 1水的离子积常数 1.水的离子积常数的含义 H2OH OH 表达式： 25 时， Kwc(H ) · c(OH )1.0×1014。 2对 Kw的理解 (1)Kw适用于纯水、稀的电解质(酸、碱、盐 )水溶液。 (2)恒温时， Kw不变；升温时，电离程度增大 (因为电离一般吸热 )，Kw增大。 提炼 2电离平衡常数 (Ka、Kb) 1.电离平衡常数的含义 如对于 HAH A，K ac H · c A c HA ；BOHB OH，K b c B · c OH c BOH 。 2K 值大小的意义 相同温度下， K 值越小表明电离程度越小，对应酸的酸性或碱的碱性越弱。 3影响 K 值大小的外因 同一电解质， K 值只与温度有关，一般情况下，温度越高，K 值越大；此外 对于多元弱酸来说，其Ka1? Ka2? Ka3。 提炼 3水解平衡常数 (Kh) 1.水解平衡常数的含义 A H 2OHAOH ，达到平衡时有 K hc OH · c HA c A Kw Ka。同理，强 酸弱碱盐水解平衡常数与弱碱电离平衡常数Kb的关系为 KhK w Kb。 2 2影响 Kh的因素 Kh值的大小是由发生水解的离子的性质与温度共同决定的；温度一定时， 离子水解能力越强， Kh值越大；温度升高时， Kh值增大；对于多元弱酸阴离子 或多元弱碱阳离子来说，其Kh1? Kh2? Kh3。 提炼 4溶度积常数 (Ksp) 1.溶度积常数 Ksp的表达式 对于组成为AmBn的电解质，饱和溶液中存在平衡AmBn(s)mA n(aq) nB m(aq)，K spc m(An) · c n(Bm)。 2影响 Ksp大小的因素 对于确定的物质来说， Ksp只与温度有关； 一般情况下，升高温度， Ksp增大。 3溶度积规则 当 QcKsp时，溶液过饱和，有沉淀析出，直至溶液饱和，达到新的平衡； 当 QcKsp时，溶液饱和，沉淀与溶解处于平衡状态； 当 Qc1 D向 AgCl、AgBr 的饱和溶液中加入少量AgNO3，溶液中 c Cl c Br 不变 DA 项，CH3COOHCH3COO H， Kc CH 3COO · c H c CH3COOH ， 则 c H c CH3COOH K c CH3COO ，加水稀释，K 不变， c(CH3COO )减小， 故比值变大。B 项， CH 3COONa 溶液中存在水解平衡： CH3COO H 2OCH3COOHOH ，Kc CH3COOH · c OH c CH3COO ，升高温度，水解平衡 正向移动， K 增大，则 c CH3COO c CH3COOH · c OH (1/K)减小。 C 项，溶液呈中性，则 c(H )c(OH)，根据电荷守恒可知， c(Cl)c(NH 4)。D 项，向 AgCl 、AgBr 的 饱和溶液中加入少量AgNO3， 沉淀溶解平衡逆向移动， 由于 c Cl c Br c Cl · c Ag c Br · c Ag KspAgCl KspAgBr ，Ksp仅与温度有关，故 c Cl c Br 不变。 热点题型 1水的离子积常数的应用 1 (2016 ·曲靖模拟 )25 时，水的电离达到平衡： H2OH OH H0， 下列叙述正确的是 () A向水中加入稀氨水，平衡逆向移动，c(OH )降低 B向水中加入少量固体硫酸氢钠，c(H )增大， K w不变 C向水中加入少量盐酸，平衡逆向移动，c(OH )增大 D将水加热， Kw增大， pH 不变，呈中性 B加入稀氨水后， c(OH )增大， A 错误； K w只与温度有关，温度不变， Kw不变， B 正确；加入盐酸后， c(H )增大，K w不变，c(OH )减小， C 错误；升 高温度 Kw增大， c(H ) 增大， pH 减小， D 错误。 2水的电离平衡曲线如图所示，下列说法正确的是() 4 A图中五点的 Kw的关系： bcade B若从 a点到 d 点，可采用：温度不变在水中加入少量的酸 C若从 a 点到 c 点，可采用：温度不变在水中加入适量的CH3COONa 固体 D处在 b 点时，将 0.5 mol· L 1 的 H2SO4溶液与 1 mol· L 1 的 KOH 溶液等 体积混合后，溶液显酸性 Ba、d、e三点所处温度相同，因此Kw相同，A 项错误；从 a点变化到 d 点，溶液中 c(H )增大， c(OH)减小，温度不变时向水中加入少量的酸，溶液中 c(H )增大，水的电离平衡向逆反应方向移动， c(OH )减小， B 项正确；从 a 点 变化到 c 点，c(H )、c(OH)均增大，而温度不变时在水中加入适量 CH3COONa 固体，溶液中 c(H )减小，水的电离平衡向正反应方向移动， c(OH )增大，故 C 项错误；b 点处 Kw10 12,0.5 mol · L 1 的 H2SO4溶液与 1 mol · L 1 的 KOH 溶液等 体积混合后溶液显中性，pH6，D 项错误。 3升高温度，下列数据不一定增大的是() A化学反应速率 v B水的离子积常数Kw C化学平衡常数 K D弱酸的电离平衡常数Ka C升高温度，活化分子的百分数增大， 有效碰撞的次数增多， 则反应速率 加快；水的电离吸热，升高温度促进电离，水的离子积常数Kw增大；若化学反 应为放热反应，则升高温度，平衡逆向移动，K 减小；弱酸的电离吸热，升高温 度促进电离，弱酸的电离平衡常数Ka增大。 4(1)水的电离平衡曲线如图所示。 5 若以 A 点表示 25 时水的电离平衡的离子浓度，当温度升高到100 时， 水的电离平衡状态移动到B 点，则此时水的离子积从_变化到 _。 (2)已知 AnBm的离子积为 c(A m)n· c(Bn)m，式中 c(Am)n 和 c(Bn )m 表示离子 的物质的量浓度。在某温度下，Ca(OH)2的溶解度为 0.74 g，其饱和溶液密度设 为 1 g/mL，其离子积约为 _。 解析(1)25 时纯水中 c(H )c(OH)107 mol/L，K wc(H ) · c(OH ) 10 14，当温度升高到 100 ，纯水中 c(H)c(OH)106 mol/L，K wc(H ) · c(OH )1012。 (2)由题意可知， 100 g 水中溶解 0.74 g氢氧化钙时其物质的量浓度为 0.74 g 74 g/mol 100 g0.74 g 1 g/mL 0.1 mol/L, 氢氧化钙是强电解质， 所以 cCa(OH)2c(Ca 2)0.1 mol/L，c(OH )2cCa(OH) 20.2 mol/L，其离子积为 0.1 mol/L×(0.2 mol/L) 2 4×10 3(mol/L)3。 答案(1)10 14 10 12 (2)4×10 3 热点题型 2电离平衡常数和水解平衡 常数的应用 1(2016 ·山西四校联考 )常温下，某酸 HA 的电离常数 K1×10 5。下列说 法中正确的是 () 【导学号： 14942043】 AHA 溶液中加入 NaA 固体后， c HA · c OH c A 减小 B常温下， 0.1 mol/L HA 溶液中水电离出的c(H )为 1013 mol/L CNaA 溶液中加入盐酸至恰好完全反应，存在关系：2c(Na )c(A)c(Cl ) D常温下， 0.1 mol/L NaA 溶液的水解常数为 10 9 6 DHA 溶液中加入 NaA 固体后抑制 HA 的电离， c HA · c OH c A c HA · c OH · c H c A · c H K w KaKh 10 14 1×10 510 9，故比值不变， A 错误、 D 正确； 常温下， 0.1 mol/L 的 HA 溶液中氢离子浓度约为 (0.1×10 5)1/2 mol/L 0.001 mol/L，则水电离出的c(H )为 1011 mol/L ，B 错误；NaA 溶液中加入盐酸至恰 好完全反应，根据物料守恒：2c(Na )c(A)c(HA)c(Cl)，C 错误。 2(2016 ·枣庄期末 )根据下表提供的数据可知，在溶液中能大量共存的粒子 组是() 化学式电离常数 CH3COOH K1.7×10 5 HCN K4.9×10 10 H2CO3K14.3×10 7，K 25.6×10 11 A.H2CO3、HCO 3、CH3COO 、CN BHCO 3、CH3COOH、CN 、CO2 3 CHCN、HCO 3、CN 、CO2 3 DHCN、HCO 3、CH3COO 、CN D根据表中电离常数可知， 酸性：CH3COOHH2CO3HCNHCO 3。A 项， H2CO3的酸性强于 HCN，H2CO3和 CN 能够反应生成 HCO 3和 HCN，在溶液中 不能大量共存，故 A 错误； B 项， CH3COOH 的酸性强于 H2CO3、 HCN， CH3COOH 能够与 HCO 3、CN 、CO2 3反应，在溶液中不能大量共存，故B 错误； C 项， HCN 的酸性强于 HCO 3， HCN 与 CO 2 3 反应生成 HCO 3， 在溶液中不能大量共存， 故 C 错误；D 项，HCN、HCO 3、CH3COO 、CN之间不反应，在溶液中能够大 量共存，故 D 正确。 3(1)常温下，将 a mol ·L 1 CH 3COONa 溶于水配成溶液，向其中滴加等体 积的 b mol· L 1 的盐酸使溶液呈中性 (不考虑盐酸和醋酸的挥发)，用含 a 和 b 的 代数式表示醋酸的电离常数Ka_。 (2)在一定条件下可用甲醇与CO 反应生成醋酸消除CO 污染。常温下，将 a 7 mol· L 1 的醋酸与 b mol· L 1 Ba(OH)2溶液等体积混合，充分反应后，溶液中存 在 2c(Ba2 )c(CH 3COO )，则该混合溶液中醋酸的电离常数 Ka_(用含 a 和 b 的代数式表示 )。 解析(1) c Na c H c Cl c OH c CH3COO c Na c CH3COOH c CH3COO 所以 c(CH3COOH)c(Cl ) CH3COOHCH3COO H b 2 a 2 b 2 10 7 Ka 10 7×a 2 b 2 b 2 10 7 ab b 。 (2)根据 2c(Ba 2)c(H)c(OH)c(CH 3COO ) 由于 c(CH3COO )2c(Ba2)b mol · L 1 所以 c(H )c(OH) 溶液呈中性 CH3COOHCH3COO H a 2b b10 7 Ka10 7· b a 2b 2b· 10 7 a2b 答案(1)10 7 ab b (2)2b×10 7 a2b 4(1)25 时， H2SO3HSO 3H 的电离常数 K a1×10 2 mol · L 1，则 该温度下 NaHSO3水解反应的平衡常数Kh_ mol·L 1，若向 NaHSO 3溶 液中加入少量的 I2，则溶液中 c H2SO3 c HSO 3 将_(填“增大”、 “减小”或“不 变”)。 (2)已知 25 时，NH3· H2O 的电离平衡常数Kb1.8×10 5 mol · L 1，该温度 下 1 mol ·L 1 的 NH4Cl 溶液中 c(H )_ mol · L 1。(已知 5.562.36) 8 (3)常温下，用 NaOH 溶液吸收 SO2得到 pH9 的 Na2SO3溶液，吸收过程中 水的电离平衡 _移动(填“向左”、“向右”或“不”)。试计算溶液中 c SO 2 3 c HSO 3 _。(常温下H2SO3的电离平衡常数Ka11.0×10 2，Ka 2 6.0×10 8) 解析(1)Kac H · c HSO 3 c H2SO3 Kh c OH · c H2SO3 c HSO 3 Kw c H · c H2SO3 c HSO 3 Kw· c H2SO3 c H · c HSO 3 Kw Ka1×10 12 mol · L 1。 HSO 3H2OH2SO3OH ， 当加入少量 I 2时， 发生 I2HSO 3H2O=2I 3HSO2 4。 根据 Khc OH · c H2SO3 c HSO 3 ，由于 c(OH )减小，而 Kh不变，所以 c H2SO3 c HSO 3 增 大。 (2)Khc H · c NH3· H2O c NH 4 K w Kb c(H )c(NH 3· H2O)，而 c(NH 4)1 mol ·L 1， 所以 c(H ) Kh 10 14 1.8×10 52.36×10 5 mol · L 1。 (3)NaOH 电离出的 OH 抑制水的电离平衡， Na 2SO3电离出的 SO 2 3水解促进 水的电离平衡。 SO 2 3H2OHSO 3OH Kh c HSO 3· c OH c SO 2 3 Kw Ka2 10 14 6.0×10 8 所以 c SO 2 3 c HSO 3 10 5 10 14 6.0×10 8 60。 答案(1)1×10 12 增大 (2)2.36×10 5 (3)向右60 9 1电离平衡常数的拓展应用 (1)根据电离常数判断电离平衡移动方向 弱酸(或弱碱 )溶液稀释时，平衡会向电离的方向移动，但为什么会向电离的 方向移动却很难解释，应用电离常数就能很好地解决这个问题。如对CH3COOH 溶液进行稀释： CH3COOHH CH3COO 原平衡：c(CH3COOH) c(H ) c(CH3COO ) 假设稀释 至 n 倍后： c CH3COOH n c H n c CH3COO n Qc c H n · c CH3COO n c CH3COOH n c H · c CH3COO n· c CH3COOH K a n 1) 所以电离平衡向电离方向移动 (2)计算弱酸 (或弱碱 )溶液中 H (或 OH)浓度 已知 25 时 CH3COOH 的电离常数 Ka1.75×10 5，则 25 时 0.1 mol · L 1 的 CH3COOH 溶液中 H 浓度是多少？ 解：CH3COOHH CH 3COO Kac H · c CH3COO c CH3COOH 由于水电离出的H 浓度很小，可忽略不计，故c(H )c(CH 3COO )，而 CH3COOH 的电离程度很小， CH3COOH 的平衡浓度与 0.1 mol ·L 1 很接近，故可 进行近似计算。 c 2(H)0.1×K a，c(H ) 0.1×1.75×10 5 mol· L 11.32×103 mol · L 1。 2Kw、Ka、Kb、Ksp、Kh之间的关系 (1)一元弱酸强碱盐： KhKw/Ka； (2)一元弱碱强酸盐： KhKw/Kb； (3)多元弱碱强酸盐，如氯化铁： Fe 3(aq)3H 2O(l)Fe(OH)3(s)3H (aq)