2023届高考化学鲁科版一轮复习热点强化练17 四大平衡常数的综合应用集训.docx
热点强化练17四大平衡常数的综合应用集训1.(2021·辽宁盘锦期中)化学平衡常数(K)、弱酸的电离平衡常数(Ka)、难溶物的溶度积常数(Ksp)是判断物质性质或变化的重要平衡常数。下列说法中正确的是(D)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Ka变小C.Ka(H2CO3)<Ka(CH3COOH),说明碳酸的酸性比醋酸的强D.Ksp(AgCl)>Ksp(AgI),向AgCl中加入足量KI溶液,反应AgCl(s)+I-(aq)AgI(s)+Cl-(aq)能够发生解析:平衡常数的大小只受温度变化的影响,也就是只与温度有关,而与浓度、压强、催化剂等无关,A不正确;因为弱酸的电离为吸热过程,所以当温度升高时,弱酸的电离平衡常数Ka变大,B不正确;Ka(H2CO3)<Ka(CH3COOH),表明相同浓度时,碳酸的电离程度比醋酸的小,碳酸的酸性比醋酸的弱,C不正确;结构相似的难溶电解质的Ksp越小,越容易生成沉淀,由Ksp(AgCl)>Ksp(AgI)可知,向AgCl中加入足量KI溶液,可将AgCl沉淀转化为AgI沉淀,所以反应AgCl(s)+I-(aq)AgI(s)+Cl-(aq)能够发生,D正确。2.(2021·河北衡水联考)已知:25 时,KspZn(OH)2=1.0×10-18,Ka(HCOOH)=1.0×10-4。该温度下,下列说法错误的是(B)A.HCOO-的水解常数为1.0×10-10B.Zn(OH)2溶于水形成的饱和溶液中,c(Zn2+)>1.0×10-6 mol·L-1C.向Zn(OH)2悬浊液中加入HCOOH,溶液中c(Zn2+)增大D.Zn(OH)2(s)+2HCOOH(aq)Zn2+(aq)+2HCOO-(aq)+2H2O(l)的平衡常数K=100解析:25 时,HCOO-存在水解平衡,HCOO-+H2OHCOOH+OH-,则水解常数为Kh=c(HCOOH)·c(OH-)c(HCOO-)=KwKa(HCOOH)=1.0×10-141.0×10-4=1.0×10-10,A正确;Zn(OH)2溶于水形成的饱和溶液中,KspZn(OH)2=c(Zn2+)·c2(OH-)=4c3(Zn2+)=1.0×10-18,则有 c(Zn2+)<1.0×10-6 mol·L-1,B错误;向Zn(OH)2悬浊液中加入HCOOH,发生中和反应消耗OH-,Zn(OH)2沉淀溶解平衡正向移动,溶液中c(Zn2+)增大,C正确;该反应的平衡常数为K=c2(HCOO-)·c(Zn2+)c2(HCOOH)=Ka2(HCOOH)·KspZn(OH)2Kw2=(1.0×10-4)2×1.0×10-18(1.0×10-14)2=100,D正确。3.某温度下HF的电离常数Ka=3.3×10-4,CaF2的溶度积常数Ksp=1.46×10-10。在该温度下取浓度为0.31 mol·L-1的HF溶液与浓度为0.002 mol·L-1的CaCl2溶液等体积混合。下列说法正确的是(A)A.该温度下,0.31 mol·L-1的HF溶液的pH=2B.升高温度或增大浓度,HF的电离平衡常数都将增大C.两溶液混合不会产生沉淀D.向饱和的CaF2溶液中加入少量CaCl2固体后,溶度积常数Ksp一定比之前小解析:设该温度下,0.31 mol·L-1的HF溶液的c(H+)=x mol·L-1,则x20.31-x=3.3×10-4,x10-2,pH=2,故A正确;增大浓度,HF的电离平衡常数不变,故B错误;根据A项分析,混合后c(F-)=5×10-3 mol·L-1,c(Ca2+)=0.001 mol·L-1,c2(F-)·c(Ca2+)=2.5×10-8>1.46×10-10,所以会产生CaF2沉淀,故C错误;物质的溶度积常数Ksp只受温度影响,改变浓度,溶度积常数Ksp不变,故D错误。4.已知K、Ka、Kb、Kw、Kh、Ksp分别表示化学平衡常数、弱酸的电离平衡常数、弱碱的电离平衡常数、水的离子积常数、盐的水解平衡常数、难溶电解质的溶度积常数。(1)下列有关上述常数的说法正确的是(填字母)。 a.它们都能反映一定条件下对应变化可能进行的程度b.它们的大小都随温度的升高而增大c.常温下,CH3COOH在水中的Ka大于在饱和CH3COONa溶液中的Kad.一定温度下,在CH3COONa溶液中,Kw=Ka·Kh(2)25 时,将 a mol·L-1的氨水与 0.01 mol·L-1的盐酸等体积混合所得溶液中c(NH4+)=c(Cl-),则溶液显(填“酸”“碱”或“中”)性;用含a的代数式表示NH3·H2O的电离平衡常数Kb=。 (3)25 时,H2SO3HSO3-+H+的电离平衡常数Ka=1×10-2 mol·L-1,则该温度下pH=3、c(HSO3-)=0.1 mol·L-1的NaHSO3溶液中c(H2SO3)=。 (4)高炉炼铁中发生的反应为FeO(s)+CO(g)Fe(s)+CO2(g)。已知1 100 时,K=0.25,则平衡时CO的转化率为;在该温度下,若测得高炉中c(CO2)=0.02 mol·L-1,c(CO)=0.1 mol·L-1,则此时反应速率是v正(填“>”“<”或“=”)v逆。 (5)已知常温下Fe(OH)3和Mg(OH)2的Ksp分别为8.0×10-38、1.0×10-11,向浓度均为0.1 mol·L-1的FeCl3、MgCl2的混合溶液中加入碱液,要使Fe3+完全沉淀而Mg2+不沉淀,应该调节溶液pH的范围为。(已知lg 20.3) 解析:(1)平衡常数等于生成物浓度幂之积与反应物浓度幂之积的比,所以它们都能反映一定条件下对应变化可能进行的程度,故a正确;升高温度平衡向吸热方向移动,如果化学平衡正反应是放热反应,则升高温度平衡常数减小,故b错误;电离平衡常数只与温度有关,温度相同,电离平衡常数相同,故c错误;一定温度下,在CH3COONa溶液中Kw=Ka·Kh,故d正确。(2)等体积混合后,所得混合液中c(NH4+)=c(Cl-)=0.005 mol·L-1。根据电荷守恒,c(OH-)=c(H+)=10-7 mol·L-1,溶液呈中性。两溶液等体积混合后,NH4+和一水合氨的总浓度为0.5 a mol·L-1,c(NH4+)=c(Cl-)=0.005 mol·L-1,所以溶液中c(NH3·H2O)=(0.5a-0.005) mol·L-1,NH3·H2O的电离平衡常数Kb=c(NH4+)·c(OH-)c(NH3·H2O)=10-9a-0.01。(3)由Ka=c(HSO3-)·c(H+)c(H2SO3),代入数据得,c(H2SO3)=0.01 mol·L-1。(4)FeO(s)+CO(g)Fe(s)+CO2(g)的平衡常数表达式为K=c(CO2)c(CO),设CO的转化率为x,则K=c(CO2)c(CO)=x1-x=0.25,x=20%;若测得高炉中c(CO2)=0.02 mol·L-1,c(CO)=0.1 mol·L-1,Qc=0.02mol·L-10.1mol·L-1=0.2<0.25,故反应正向进行,v正>v逆。(5)根据KspFe(OH)3=c(Fe3+)·c3(OH-)得,Fe3+完全沉淀时c3(OH-)=8.0×10-381×10-5 mol3·L-3,c(OH-)=2×10-11 mol·L-1,pH为3.3;Mg(OH)2开始沉淀时,c2(OH-)=1.0×10-110.1 mol2·L-2=1.0×10-10mol2·L-2,c(OH-)=1×10-5 mol·L-1,pH为9,则应该调节溶液pH的范围为3.3,9)。答案:(1)ad(2)中10-9a-0.01(3)0.01 mol·L-1(4)20%>(5)3.3,9)5.平衡常数是分析平衡问题的重要依据。回答下列问题。(1)已知:25 时,HA的Ka=1.0×10-6,则25 时,1 mol·L-1的HA溶液pH=。 (2)在温度为t时,某研究人员测定NH3·H2O的电离常数Kb为2×10-5,NH4+的水解常数Kh为1.5×10-8,则该温度下水的离子积常数Kw为,请判断t(填“>”“<”或“=”)25 。 (3)化工生产中常用MnS作沉淀剂除去工业废水中的Cu2+:Cu2+(aq)+MnS(s)CuS(s)+Mn2+(aq)。该反应的平衡常数K的数值为(保留两位有效数字,CuS和MnS的Ksp分别为6.0×10-36、2.0×10-10)。 解析:(1)由Ka=c(H+)·c(A-)c(HA)得,c2(H+)=Ka·c(HA)=1×10-6 mol2·L-2,c(H+)=1×10-3 mol·L-1,pH=3。(2)Kw=Kb·Kh=2×10-5×1.5×10-8=3×10-13,t温度时水的离子积常数大于25 时水的离子积常数,水的电离是吸热的,温度越高,离子积常数越大,因此t应高于25 。(3)平衡常数K=c(Mn2+)c(Cu2+)=c(Mn2+)·c(S2-)c(Cu2+)·c(S2-)=Ksp(MnS)Ksp(CuS)=2.0×10-106.0×10-363.3×1025。答案:(1)3(2)3×10-13>(3)3.3×10256.已知25 时,KspMg(OH)2=3.2×10-11,KspCu(OH)2=2.2×10-20。(1)25 时,Mg(OH)2的溶解度为 。(2)向0.02 mol·L-1 MgCl2溶液中加入NaOH固体,要生成Mg(OH)2沉淀,溶液中c(OH-)最小为。 (3)向浓度均为0.02 mol·L-1 MgCl2和CuCl2混合液中逐滴加入NaOH溶液,先生成沉淀,当两种沉淀共存时,c(Mg2+)c(Cu2+)= 。(4)25 时,Cu2+的水解平衡常数为。 解析:(1)设饱和Mg(OH)2溶液的物质的量浓度为c,则c(Mg2+)·c2(OH-)=4c3=3.2×10-11,c=2×10-4 mol·L-1,假设饱和Mg(OH)2溶液的密度为1 g·mL-1,则100 mL溶液的质量为100 g,含有溶质的质量为2×10-4 mol·L-1×0.1 L×58 g·mol-1=1.16×10-3 g,溶剂的质量约为100 g,所以其溶解度约为1.16×10-3 g。(2)如果溶液Qc>KspMg(OH)2就能产生沉淀,c(OH-)KspMg(OH)2c(Mg2+)=3.2×10-110.02 mol·L-1=4×10-5 mol·L-1。(3)Mg(OH)2和Cu(OH)2的溶度积表达式相似,则溶度积常数越小的越先产生沉淀,所以先产生的沉淀是Cu(OH)2,当两种沉淀共存时,c(Mg2+)c(Cu2+)=c(Mg2+)·c2(OH-)c(Cu2+)·c2(OH-)=KspMg(OH)2KspCu(OH)2=3.2×10-112.2×10-201.45×109。(4)KspCu(OH)2=c(Cu2+)·c2(OH-)=2.2×10-20,反应Cu2+2H2OCu(OH)2+2H+的平衡常数Kh=c2(H+)c(Cu2+)=c2(H+)KspCu(OH)2c2(OH-)=Kw2KspCu(OH)2=(1×10-14)22.2×10-204.5×10-9。答案:(1)1.16×10-3 g(2)4×10-5 mol·L-1(3)Cu(OH)21.45×109(4)4.5×10-9
