四大平衡常數(shù)的應(yīng)用課件(56張)

素養(yǎng)提升突破系列(十一)四大平衡常數(shù)的應(yīng)用核心素養(yǎng)——證據(jù)推理與模型認(rèn)知通過分析、推理等方法認(rèn)識(shí)研究對(duì)象的本質(zhì)特征、構(gòu)成要素及其相互關(guān)系,建立模型。能運(yùn)用模型解釋化學(xué)現(xiàn)象,揭示現(xiàn)象的本質(zhì)和規(guī)律。【真題·體驗(yàn)素養(yǎng)】1.(2018·北京高考)測(cè)定0.1mol·L-1Na2SO3溶液先升溫再降溫過程中的pH,數(shù)據(jù)如下。時(shí)刻①②③④溫度/℃25304025pH9.669.529.379.25實(shí)驗(yàn)過程中,取①④時(shí)刻的溶液,加入鹽酸酸化的BaCl2溶液做對(duì)比實(shí)驗(yàn),④產(chǎn)生白色沉淀多。下列說法不正確的是 (

)A.Na2SO3溶液中存在水解平衡:+H2O+OH-B.④的pH與①不同,是由于濃度減小造成的C.①→③的過程中,溫度和濃度對(duì)水解平衡移動(dòng)方向的影響一致D.①與④的Kw

值相等【解析】選C。Na2SO3屬于弱酸強(qiáng)堿鹽,溶液中存在水解平衡+H2O+OH-,A正確;④的pH與①不同,是由于被O2氧化生成,濃度減小,水解平衡左移,OH-濃度減小,B正確;水解反應(yīng)為吸熱反應(yīng),升高溫度,水解平衡右移,pH應(yīng)當(dāng)升高,而①→③的過程中pH下降,說明溫度和濃度對(duì)水解平衡移動(dòng)方向的影響不一致,C錯(cuò)誤;離子積常數(shù)Kw

值只受溫度影響,①與④的溫度相同,故Kw

值相等,D正確。2.(2017·全國(guó)卷Ⅰ節(jié)選)Li4Ti5O12和LiFePO4都是鋰離子電池的電極材料,可利用鈦鐵礦(主要成分為FeTiO3,還含有少量MgO、SiO2等雜質(zhì))來制備,工藝流程如下:若“濾液②”中c(Mg2+)=0.02mol·L-1,加入雙氧水和磷酸(設(shè)溶液體積增加1倍),使Fe3+恰好沉淀完全即溶液中c(Fe3+)=1.0×10-5mol·L-1,此時(shí)是否有Mg3(PO4)2沉淀生成________(列式計(jì)算)。FePO4、Mg3(PO4)2的Ksp分別為1.3×10-22、1.0×10-24。

【解析】溶液中主要有三種離子,Fe3+、、Mg2+根據(jù)兩個(gè)難溶物的Ksp,已知c(Fe3+)=1.0×10-5mol·L-1,故溶液中c()==1.3×10-17mol·L-1再根據(jù)Qc=c3(Mg2+)·c2()=·(1.3×10-17)2<Ksp[Mg3(PO4)2]=1.0×10-24,故最終沒有沉淀生成。答案:Qc=Qc<Ksp,所以最終沒有沉淀【揭秘·解碼素養(yǎng)】1.四大平衡常數(shù)的比較常數(shù)符號(hào)適用體系影響因素表達(dá)式水的離子積常數(shù)KW任意水溶液溫度升高,KW增大KW=c(OH-)·c(H+)常數(shù)符號(hào)適用體系影響因素表達(dá)式電離常數(shù)酸Ka弱酸溶液升溫,K值增大HAH++A-,電離常數(shù)Ka=

堿Kb弱堿溶液BOHB++OH-,電離常數(shù)Kb=常數(shù)符號(hào)適用體系影響因素表達(dá)式鹽的水解常數(shù)Kh鹽溶液升溫,Kh值增大A-+H2OOH-+HA,水解常數(shù)Kh=

常數(shù)符號(hào)適用體系影響因素表達(dá)式溶度積常數(shù)Ksp難溶電解質(zhì)溶液升溫,大多數(shù)Ksp值增大MmAn的飽和溶液:Ksp=cm(Mn+)·cn(Am-)

注意:(1)四大平衡的基本特征相同,包括逆、動(dòng)、等、定、變,其研究對(duì)象均為可逆變化過程。(2)溶解平衡均有放熱反應(yīng)、吸熱反應(yīng),升高溫度后Ksp值可能變大或變小;而電離平衡、水解平衡均為吸熱過程,升高溫度Ka(或Kb)、Kh值均變大。2.四大平衡常數(shù)的應(yīng)用(1)判斷平衡移動(dòng)的方向Qc與K的關(guān)系平衡移動(dòng)方向溶解平衡Qc>K逆向沉淀生成Qc=K不移動(dòng)飽和溶液Qc<K正向不飽和溶液(2)常數(shù)間的關(guān)系。①Kh=②Kh=

(3)判斷離子濃度比值的大小變化。如將NH3·H2O溶液加水稀釋,c(OH-)減小,由于電離平衡常數(shù)為此值不變,故的值增大。(4)利用四大平衡常數(shù)進(jìn)行有關(guān)計(jì)算。【訓(xùn)練·提升素養(yǎng)】1.苯甲酸鈉(,縮寫為NaA)可用作飲料的防腐劑。研究表明苯甲酸(HA)的抑菌能力顯著高于A-。已知25℃時(shí),HA的Ka=6.25×10-5,H2CO3的Ka1=4.17×10-7,Ka2=4.90×10-11。在生產(chǎn)碳酸飲料的過程中,除了添加NaA外,還需加壓充入CO2氣體。下列說法正確的是(溫度為25℃,不考慮飲料中其他成分) (

)A.相比于未充CO2的飲料,碳酸飲料的抑菌能力較低B.提高CO2充氣壓力,飲料中c(A-)不變C.當(dāng)pH為5.0時(shí),飲料中=0.16D.碳酸飲料中各種粒子的濃度關(guān)系為c(H+)=c()+c()+c(OH-)-c(HA)【解析】選C。充入CO2的碳酸飲料中H+濃度增大,易于形成抑菌能力強(qiáng)的HA,故碳酸飲料的抑菌能力強(qiáng),A錯(cuò)誤;提高CO2的充氣壓力,能夠增大CO2的溶解度,溶液中H+濃度增大,與A-結(jié)合生成難電離的HA,飲料中c(A-)減小,B錯(cuò)誤;pH=5說明c(H+)=10-5mol·L-1,Ka==6.25×10-5,則=0.16,C正確;根據(jù)電荷守恒得:c(H+)+c(Na+)=c(A-)+2c()+c(OH-)+c(),根據(jù)物料守恒得:c(Na+)=c(A-)+c(HA),將c(Na+)=c(A-)+c(HA)代入電荷守恒關(guān)系式可得:c(H+)+c(HA)=2c()+c(OH-)+c(),D錯(cuò)誤。2.已知:T℃時(shí),Ksp(CaSO4)=4.90×10-5、Ksp(CaCO3)=2.8×10-9、Ksp(PbCO3)=8.4×10-14,三種鹽的沉淀溶解平衡曲線如圖所示,pM=-lgc(陰離子)、pN=-lgc(陽(yáng)離子)。下列說法正確的是 (

)A.a線代表的是PbCO3B.T℃時(shí),向10mL水中加入CaCO3和PbCO3至二者均飽和,溶液中c(Ca2+):c(Pb2+)=3×10-5C.T℃時(shí),向CaSO4沉淀中加入1mol·L-1的Na2CO3溶液,CaSO4沉淀會(huì)轉(zhuǎn)化為CaCO3沉淀D.T℃時(shí),向CaCO3懸濁液中加入NH4Cl固體,會(huì)使圖象中d點(diǎn)向f點(diǎn)轉(zhuǎn)化【解析】選C。離子濃度越大,-lgc(離子)的數(shù)值越小,因此a曲線對(duì)應(yīng)的是硫酸鈣,b曲線對(duì)應(yīng)的是碳酸鈣,c曲線對(duì)應(yīng)的是碳酸鉛,A錯(cuò)誤;CaCO3和PbCO3的飽和溶液中c(Ca2+)∶c(Pb2+)==0.33×105,B錯(cuò)誤;硫酸鈣飽和溶液中c(Ca2+)=0.007mol·L-1,向硫酸鈣沉淀中加入1mol·L-1的碳酸鈉溶液時(shí),此時(shí)濃度熵=c(Ca2+)·c()=0.007>Ksp(CaCO3),因此一定有碳酸鈣沉淀生成,所以硫酸鈣會(huì)轉(zhuǎn)化為碳酸鈣沉淀,C正確;當(dāng)向CaCO3懸濁液中加入NH4Cl固體時(shí),銨根離子水解顯酸性,會(huì)消耗溶液中的,使溶解平衡向溶解的方向移動(dòng),溶液中c(Ca2+)增大,d點(diǎn)向e點(diǎn)轉(zhuǎn)化,D錯(cuò)誤。3.下列有關(guān)電解質(zhì)溶液的說法正確的是 (

)A.向0.1mol·L-1CH3COOH溶液中加入少量水,溶液中減小B.將CH3COONa溶液從20℃升溫至30℃,溶液中增大C.向鹽酸中加入氨水至中性,溶液中D.向AgCl、AgBr的飽和溶液中加入少量AgNO3,溶液中不變【解析】選D。向醋酸溶液中加水稀釋,電離平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng),n(H+)、n(CH3COO-)增大,但c(H+)、c(CH3COO-)減小,根據(jù)K=,可得稀釋時(shí),K不變,c(CH3COO-)減小,故增大,A錯(cuò)誤;CH3COONa溶液從20℃升溫至30℃,升溫,Kh增大,故減小,B錯(cuò)誤;向鹽酸中加入氨水至中性,c(H+)=c(OH-),根據(jù)電荷守恒:c()+c(H+)=c(Cl-)+c(OH-),則c()=c(Cl-),故=1,C錯(cuò)誤;向AgCl、AgBr的飽和溶液中加入少量AgNO3,溶液中Ksp只與溫度有關(guān),故不變,D正確。4.室溫下,將0.05molNa2CO3固體溶于水配成100mL溶液,向溶液中加入下列物質(zhì)。有關(guān)結(jié)論正確的是

(

)選項(xiàng)加入的物質(zhì)結(jié)論A50mL1mol·L-1H2SO4反應(yīng)結(jié)束后,c(Na+)=c()B0.05molCaO溶液中增大C50mLH2O由水電離出的c(H+)·c(OH-)不變D0.1molNaHSO4固體反應(yīng)完全后,溶液pH減小,c(Na+)不變【解析】選B。室溫下,將0.05molNa2CO3固體溶于水配成100mL溶液,溶液中存在:-+H2O+OH-,溶液呈堿性。A項(xiàng),H2SO4與Na2CO3恰好完全反應(yīng),則反應(yīng)后溶液的溶質(zhì)為Na2SO4,溶液中存在物料守恒:c(Na+)=2c();B項(xiàng),溶液中發(fā)生反應(yīng):CaO+H2O====Ca(OH)2,則c(OH-)增大,且Ca2++====CaCO3↓,使+H2O+OH-平衡左移,c()減小,故增大;C項(xiàng),加入50mLH2O,溶液體積變大,使

+H2O+OH-平衡右移,但c(OH-)減小,Na2CO3溶液中H+均由水電離產(chǎn)生,則c(H+)增大,故由水電離出的c(H+)·c(OH-)增大;D項(xiàng),NaHSO4為強(qiáng)酸酸式鹽,電離出的H+會(huì)與反應(yīng),則反應(yīng)后的溶液為Na2SO4溶液,溶液呈中性,故溶液pH減小,因引入了Na+,故c(Na+)增大。5.(1)25℃時(shí),H2SO3+H+的電離平衡常數(shù)Ka=1×10-2,則該溫度下NaHSO3水解反應(yīng)的平衡常數(shù)Kh=________。若向NaHSO3溶液中加入少量的I2,則溶液中將________(填“增大”“減小”或“不變”)。

(2)已知25℃時(shí),NH3·H2O的電離平衡常數(shù)Kb=1.8×10-5,該溫度下1mol·L-1的NH4Cl溶液中c(H+)=________mol·L-1。(已知≈2.36)

(3)常溫下,用NaOH溶液吸收SO2得到pH=9的Na2SO3溶液,吸收過程中水的電離平衡________(填“向左”“向右”或“不”)移動(dòng)。試計(jì)算溶液中=________。(常溫下H2SO3的電離平衡常Ka1=1.0×10-2,Ka2=6.0×10-8)

【解析】(1)Ka=+H2OH2SO3+OH-,當(dāng)加少量I2時(shí),發(fā)生反應(yīng):I2++H2O====2I-+3H++,導(dǎo)致水解平衡左移,c(H2SO3)稍減小,c(OH-)減小,所以

增大。(2)Kh=c(H+)≈c(NH3·H2O),而c()≈1mol·L-1,所以c(H+)=≈2.36×10-5mol·L-1。(3)NaOH電離出的OH-抑制水的電離平衡,Na2SO3電離出的

水解促進(jìn)水的電離平衡。+H2O+OH-,Kh=答案:(1)1×10-12增大(2)2.36×10-5

(3)向右606.已知:Ksp[Al(OH)3]=1×10-33,Ksp[Fe(OH)3]=3×10-39,pH=7.1時(shí)Mn(OH)2開始沉淀。室溫下,除去MnSO4溶液中的Fe3+、Al3+(使其濃度均小于1×10-6mol·L-1),需調(diào)節(jié)溶液pH范圍為________。

【解析】使Al3+完全除去時(shí)c(OH-)=1×10-9mol·L-1,使Fe3+完全除去時(shí)c(OH-)=≈1×10-11mol·L-1,所以應(yīng)調(diào)節(jié)溶液的pH范圍為5.0<pH<7.1。答案:5.0<pH<7.17.已知下列物質(zhì)在20℃下的Ksp如下,試回答下列問題:化學(xué)式AgClAgBrAgIAg2SAg2CrO4顏色白色淺黃色黃色黑色紅色Ksp1.8×10-105.4×10-138.3×10-176.3×10-502.0×10-12(1)20℃時(shí),上述五種銀鹽飽和溶液中,Ag+物質(zhì)的量濃度由大到小的順序是________________。

(2)向BaCl2溶液中加入AgNO3和KBr,當(dāng)兩種沉淀共存時(shí),=________________。

(3)測(cè)定水體中氯化物的含量,常用標(biāo)準(zhǔn)硝酸銀法進(jìn)行滴定,滴定時(shí),應(yīng)加入的指示劑是________(填字母)。

A.KBr

B.KI

C.K2S

D.K2CrO4【解析】(1)AgCl、AgBr、AgI均是AB型,c(Ag+)分別為

×10-5mol·L-1≈1.3×10-5mol·L-1、×10-7mol·L-1≈7.3×10-7mol·L-1、×10-9mol·L-1≈9.1×10-9mol·L-1;后兩種是A2B型,c2(Ag+)·c(Ag+)=Ksp,則c(Ag+)=Ag2S、Ag2CrO4中c(Ag+)分別為0.5×10-16mol·L-1、1.59×10-4mol·L-1。故Ag+物質(zhì)的量濃度由大到小的順序?yàn)锳g2CrO4>AgCl>AgBr>AgI>Ag2S。(2)出