2020版高考化学一轮总复习第八章水溶液中的离子平衡专题讲座四大平衡常数的重要应用.pdf

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1、最新教育教学资料精选 最新教育教学资料精选 专题讲座 四大平衡常数的重要应用 四大平衡常数是指化学平衡常数、弱电解质的电离平衡常数、水的离子积常数及难溶电解质的溶度积常数，这部分知识为新课标的热考内容，在高考题中出现频繁。该类试题常与生产、生活、环境及新技术的应用相联系，信息量大，思维容量高。侧重考查考生阅读相关材料，把握和提炼关键信息或数形结合等综合分析能力，数据处理及计算能力、知识的迁移应用能力。项目 化学平衡常数(K)电离平衡常数(Ka、Kb)水的离子积常数(KW)难溶电解质的溶度积常数(Ksp)概念 在一定温度下，当一个可逆反应达到化学平衡时，生成物浓度幂之积与反应物浓度幂之积的比值是

2、一个常数，这个常数就是该反应的化学平衡常数。在一定条件下弱电解质达到电离平衡时，弱电解质电离形成的各种离子的浓度的乘积与溶液中未电离的分子的浓度的乘积之比是一个常数，这个常数称为电离平衡常数。水或稀的水溶液中c(OH)与c(H)的乘积。在一定温度下，在难溶电解质的饱和溶液中，各离子浓度幂之积为常数。表达式 对于一般的可逆反应：mA(g)nB(g)pC(g)qD(g)，在一定温度下达到平衡时：Kcp（C）cq（D）cm（A）cn（B）。(1)对于一元弱酸 HA：HAHA，电离常数Kac（H）c（A）c（HA）；(2)对于一元弱碱 BOH：BOHBOH，电离常数Kbc（B）c（OH）c（BOH）。

3、KWc(OH)c(H)MmAn的饱和溶液：Kspcm(Mn)cn(Am)影响因素 只与温度有关 只与温度有关，升温，K值增大 只与温度有关，温度升高，KW增大 只与难溶电解质的性质和温度有关 一、化学平衡常数 最新教育教学资料精选 最新教育教学资料精选 常考题型 1.求解平衡常数；2.由平衡常数计算初始(或平衡)浓度；3.计算转化率(或产率)；4.应用平衡常数K判断平衡移动的方向(或放热、吸热等情况)。对策 从基础的地方入手，如速率计算、“三阶段式”的运用、阿伏加德罗定律及其推论的应用、计算转化率等，这些都与化学平衡常数密不可分(严格讲电离平衡、水解平衡、沉淀溶解平衡也是化学平衡，只是在溶液中

4、进行的特定类型的反应而已)，要在练习中多反思，提高应试能力。二、电离平衡常数 常考题型 1.直接求电离平衡常数；2.由电离平衡常数求弱酸(或弱碱)的浓度；3.由Ka或Kb求 pH。试题一般难度不大，是在化学平衡基础上派生出来的。对策 注意平衡体系中同种离子的浓度是同一个浓度，当两个量相加或相减时，若相差 100倍以上，要舍弃小的等一些基本的近似处理能力。三、水的离子积常数 常考题型 1.计算温度高于室温时的KW；2.通过KW的大小比较相应温度的高低；3.溶液中c(H)与c(OH)相互换算；4.酸、碱、能水解的盐溶液中水电离出的c(H)或c(OH)的计算。对策 KW只与温度有关，升高温度，KW增

5、大；在稀溶液中，c(H)c(OH)KW，其中c(H)、c(OH)是溶液中的 H、OH浓度；水电离出的 H数目与 OH数目相等。四、难溶电解质的溶度积常数 常考题型 1.溶解度与Ksp的相关转化与比较；2.沉淀先后的计算与判断；3.沉淀转化相关计算；4.金属沉淀完全的 pH 及沉淀分离的相关计算；5.与其他平衡(如氧化还原平衡、配位平衡)综合的计算；6.数形结合的相关计算等。对策 应用Ksp数值大小比较物质的溶解度大小时，一定是在组成上属于同一类型最新教育教学资料精选 最新教育教学资料精选 的难溶电解质才能进行比较，否则，不能比较；在判断沉淀的生成或转化时，把离子浓度数值代入Ksp表达式，若数值

6、大于Ksp，沉淀可生成或转化为相应难溶物质；利用Ksp可计算某些沉淀转化反应的化学平衡常数。【例 1】利用“化学蒸气转移法”制备 TaS2晶体，发生反应：TaS2(s)2I2(g)TaI4(g)S2(g)H0。该反应的平衡常数表达式K_，若K1，向某恒容容器中加入 1 mol I2(g)和足量TaS2(s)，试求 I2(g)的平衡转化率(列式计算)。解析：平衡常数表达式为Kc（TaI4）c（S2）c2（I2），设容器体积为 1 L，生成 TaI4的物质的量为x，则 TaS2(s)2I2(g)TaI4(g)S2(g)H0 起始（molL1）1 0 0 变化（molL1）2xxx 平衡（molL1

7、）12xxx Kc（TaI4）c（S2）c2（I2）x2（12x）21，x13，I2的转化率为132 1100%66.7%。答案：c（TaI4）c（S2）c2（I2）见解析【例 2】已知某温度下CH3COOH和 NH3 H2O 的电离常数相等，现向 10 mL 浓度为 0.1 molL1的 CH3COOH溶液中滴加相同浓度的氨水，在滴加过程中()A 水的电离程度始终增大 B.c（NH4）c（NH3H2O）先增大再减小 C c(CH3COOH)与c(CH3COO)之和始终保持不变 D 当加入氨水的体积为 10 mL 时，c(NH4)c(CH3COO)解析：酸碱均抑制水的电离，向 CH3COOH溶

8、液中滴加氨水，水的电离程度先增大，当恰好完全反应后，再滴加氨水，水的电离程度减小，A错误；因为氨水的电离常数Kbc（OH）c（NH4）c（NH3H2O）c（H）c（OH）c（NH4）c（H）c（NH3H2O），所以c（NH4）c（NH3H2O）Kbc（H）KW，因为温度不变Kb、KW不变，随氨水的加入c(H)减小，c（NH4）c（NH3H2O）不断减小，B错误；加入氨水，体积变大，c(CH3COOH)与c(CH3COO)之和变小，C 错误；当加入氨水的体积为 10 mL 时，氨水与 CH3COOH恰好反应，CH3COOH和 NH3H2O 的电离常数相等，故 CH3COO和 NH4的水解程度相同

9、，溶液呈中性，由电荷守恒可得c(NH4)c(CH3COO)，D 正确。答案：D 最新教育教学资料精选 最新教育教学资料精选【例 3】下图表示水中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)KW B M区域内任意点均有c(H)c(OH)C 图中T1T2 D XZ线上任意点均有 pH7 解析：水的离子积常数表达式为：KWc(H)c(OH)，适用于水及稀的水溶液，A 项正确；观察题中图示，XZ线表示溶液呈中性，c(H)c(OH)，M区域溶液呈碱性，c(OH)c(H)，B 项正确；H2O(l)H(aq)OH(aq)H0，升高温度平衡正向移动，图中Z点KW1

10、06.5106.51013大于X点的KW1071071014，所以T2T1，C 项正确；XZ线上任意点表示溶液呈中性，由于各点温度不同，但 pH 不一定为 7，D 项错误。答案：D【例 4】(2016常州模拟)已知 25 时，Ka(HF)6.0104，Ksp(MgF2)5.01011。现向 1 L 0.2 molL1 HF 溶液中加入 1 L 0.2 molL1 MgCl2溶液。下列说法中正确的是()A 25 时，0.1 molL1溶液中 pH1 B 0.2 molL1 MgCl2溶液中离子浓度关系为 2c(Mg2)c(Cl)c(H)c(OH)C 2HF(aq)Mg2(aq)MgF2(s)2H

11、(aq)，该反应的平衡常数K1.2107 D 该反应体系中有 MgF2沉淀生成 解析：A 项，HF 是弱酸，25 时，0.1 molL1 HF 溶液中 pH1，错误；B 项，MgCl2属于强酸弱碱盐，离子浓度关系为 2c(Mg2)c(Cl)c(H)c(OH)，错误，C 项，2HF(aq)Mg2(aq)MgF2(s)2H(aq)，该反应的平衡常数KK2a（HF）Ksp（MgF2）7.2103，错误；D 项，该反应体系中c(Mg2)c2(F)Ksp(MgF2)，有 MgF2沉淀生成，正确。答案：D 答案：D 1 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

12、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Ka变小 C Ksp(AgCl)Ksp(AgI)，由此可以判断 AgCl(s)I(aq)=AgI(s)Cl(aq)能够发生 D Ka(HCN)K3K2，据此所做的以下推测合理的是()A 氯化银不溶于氨水 B 银氨溶液中加入少量氯化钠有白色沉淀 C 银氨溶液中加入盐酸有白色沉淀 D 银氨溶液可在酸性条件下稳定存在 解析：因为K3K2，所以 Ag与 NH3的络合能力大于 Ag与 Cl之间的沉淀能力，AgCl溶于氨水，A、B 错误；由于K1K3，所

13、以在 Ag(NH3)2Ag2NH3中加入 HCl，有 HNH3NH4，致使平衡右移，c(Ag)增大，AgCl=AgCl，D 错误，C 正确。答案：C 3T时，将 6 mol A 和 8 mol B 充入 2 L 密闭容器中，发生反应：A(g)3B(g)C(g)D(g)，容器中 B 的物质的量随时间变化如图中实线所示。图中虚线表示仅改变某一反应条件时，H2的物质的量随时间的变化。下列说法正确的是()A 从反应开始至a点时 A 的反应速率为 1 molL1min1 B 若曲线对应的条件改变是升温，则该反应的 H0 C 曲线对应的条件改变是增大压强 D T时，该反应的化学平衡常数为 0.125 解析

14、：由图象可知，反应开始至a点时v(B)1 molL1min1，则v(A)13 molL1min1，A 项错误；曲线相对于实线先达到平衡，但 B 的转化率减小，则该反应 H0，B 项错误；曲线相对于实线先达到平衡，B 的转化率增大。若增大压强，平衡右移，B 的转化率增大，C 项正确；根据b点的数据计算可知：T时，该反应的化学平衡常数为 0.5，D 项错误。答案：C 4部分弱酸的电离平衡常数如下表：弱酸 HCOOH HCN H2CO3 电离平衡常数Ki1.77104 Ki4.91010 Ki14.3107 Ki2最新教育教学资料精选 最新教育教学资料精选(25)5.61011 下列选项错误的是()

15、A 2CNH2O CO2=2HCNCO23 B 2HCOOHCO23=2HCOOH2O CO2 C 中和等体积、等 pH 的 HCOOH和 HCN消耗 NaOH的量前者小于后者 D 等体积、等浓度的 HCOONa和 NaCN溶液中所含离子总数前者小于后者 解析：根据电离平衡常数，HCN的电离程度介于 H2CO3的一级电离和二级电离之间，因此 A 中反应错误，应为 CNH2O CO2=HCNHCO3。HCOOH的电离程度大于 H2CO3的一级电离，因此 B 正确。等 pH 的 HCOOH和 HCN，HCN溶液的浓度大，中和等体积、等 pH 的 HCOOH和 HCN，后者消耗 NaOH的量大，C

16、正确。在 HCOONa和 NaCN中存在电荷守恒：c(Na)c(H)c(HCOO)c(OH)，c(Na)c(H)c(CN)c(OH)。等浓度的 HCOONa和 NaCN溶液，NaCN水解程度大，溶液中 OH浓度大，H浓度小。根据电荷守恒，两溶液中离子总浓度为 2c(Na)c(H)，而 Na浓度相同，H浓度后者小，因此等体积、等浓度的两溶液中离子总数前者大于后者，D 正确。答案：A 5已知：25 时，Ksp(MgCO3)6.8106，KspMg(OH)2 1.81011，下列说法正确的是()A 25 时，饱和 MgCO3溶液与饱和 Mg(OH)2溶液相比，前者c(Mg2)小 B 25 时，在 M

17、gCO3的悬浊液中加入少量 NH4Cl 固体，c(Mg2)增大 C 25 时，MgCO3固体在 0.01 molL1醋酸溶液中的Ksp比在 0.01 molL1醋酸钠溶液中的Ksp小 D 25 时，在 Mg(OH)2悬浊液中加入 Na2CO3溶液后，Mg(OH)2不可能转化为 MgCO3 解析：Ksp小的对应离子浓度小，A 错误；MgCO3悬浊液是过饱和了，加入少量 NH4Cl 固体，c(Mg2)不变，B 错误；Ksp只受温度影响，温度不变Ksp不变，C 错误，根据Ksp，Mg(OH)2比 MgCO3更难溶，Mg(OH)2不可能转化为 MgCO3，D 正确。答案：D 6运用化学反应原理研究卤族

18、元素的性质具有重要意义。(1)下列关于氯水的叙述正确的是_(填写符号)。a 氯水中存在两种电离平衡 b 向氯水中通入 SO2，其漂白性增强 c 向氯水中通入氯气，c（H）c（ClO）减小 d 加水稀释氯水，溶液中的所有离子浓度均减小 e 加水稀释氯水，水的电离平衡向正反应方向移动 f 向氯水中加入少量固体 NaOH，可能有c(Na)c(Cl)c(ClO)(2)常温下，已知 25 时有关弱酸的电离平衡常数：弱酸化学式 HClO H2CO3 最新教育教学资料精选 最新教育教学资料精选 电离平衡常数 4.7108 K14.3107 K25.61011 写出 84 消毒液露置在空气中发生反应的离子方程

19、式_ _。(3)电解饱和食盐水可得到溶质为 M 的碱溶液，常温下将浓度为c1的 M 溶液与 0.1 molL1的一元酸HA 等体积混合，所得溶液 pH7，则c1_0.1 molL1(填“”“”或“”)，溶液中离子浓度的大小关系为_。若将上述“0.1 molL1的一元酸 HA”改为“pH1 的一元酸 HA”，所得溶液 pH 仍为 7，则c1_0.1 molL1。(4)牙釉质对牙齿起着保护作用，其主要成分为羟基磷灰石Ca5(PO4)3OH，研究证实氟磷灰石Ca5(PO4)3F比它更能抵抗酸的侵蚀，故含氟牙膏已使全世界千百万人较少龋齿，请写出羟基磷灰石的溶度积常数表达式Ksp_，氟离子与之反应转化的

20、离子方程式为 _。解析：(1)氯水中存在次氯酸的电离和水的电离两种平衡；向氯水中通入 SO2，二者反应生成硫酸和盐酸，其漂白性减弱；当氯水饱和时再通氯气，c（H）c（ClO）不变，若氯水不饱和再通氯气，酸性增强会抑制次氯酸的电离，故比值增大；加水稀释氯水，溶液中的 OH浓度增大；加水稀释氯水，酸性减弱，对水的电离抑制作用减弱，故水的电离平衡向正反应方向移动；向氯水中加入少量固体 NaOH，当溶液呈中性时，根据电荷守恒可推导出：c(Na)c(Cl)c(ClO)。(2)由于次氯酸的酸性介于碳酸的两级电离常数之间，因此 84 消毒液露置在空气中与二氧化碳反应只能生成碳酸氢钠。(3)当 HA 为强酸时

21、二者浓度相等，为弱酸时由于生成的盐因水解显碱性，则酸要稍过量。离子浓度大小比较时可根据电荷守衡进行推导。(4)沉淀转化的实质是由难溶的物质转化为更难溶的物质。答案：(1)aef(2)ClOCO2H2O=HClOHCO3 2HClO=光照2H2ClO2(3)c(Na)c(A)c(OH)c(H)(4)c5(Ca2)c3(PO34)c(OH)Ca5(PO4)3OH F=Ca5(PO4)3F OH 7弱电解质的电离平衡、盐类的水解平衡和难溶物的溶解平衡均属于化学平衡。.已知 H2A 在水中存在以下平衡：H2AHHA，HAHA2。(1)相同浓度下，NaHA 溶液的 pH_(填“大于”“小于”或“等于”)

22、Na2A 溶液的 pH。(2)某温度下，若向 0.1 molL1的 NaHA 溶液中逐滴滴加 0.1 molL1 KOH 溶液至溶液呈中性。此时该混合溶液中下列关系中，一定正确的是_。ac(H)c(OH)11014 b c(Na)c(K)c(HA)2c(A2)c c(Na)c(K)最新教育教学资料精选 最新教育教学资料精选 d c(Na)c(K)0.05 molL1(3)已知常温下 H2A 的钙盐(CaA)饱和溶液中存在以下平衡：CaA(s)Ca2(aq)A2(aq)H0。降低温度时，Ksp_(填“增大”“减小”或“不变”)。滴加少量浓盐酸，c(Ca2)_(填“增大”“减小”或“不变”)。.含

23、有 Cr2O2 7 的废水毒性较大，某工厂废水中含 5.00103 molL1的 Cr2O2 7。为使废水能达标排放，做如下处理：Cr2O2 7 绿矾H Cr3、Fe3石灰水Cr(OH)3、Fe(OH)3(1)该 废 水 中 加 入 绿 矾(FeSO4 7H2O)和 稀 硫 酸，发 生 反 应 的 离 子 方 程 式 为_ _。(2)欲使 10 L 该废水中的 Cr2O2 7 完全转化为 Cr3，理论上需要加入_g FeSO47H2O。(3)若处理后的废水中残留的c(Fe3)21013 mol L1，试求残留的 Cr3的浓度(已知：KspFe(OH)34.01038，KspCr(OH)3 6.

24、01031)。解析：.(1)由“越弱越水解”可知，酸性 H2AHA，则 NaHA溶液的碱性弱于 Na2A 溶液。(2)温度不确定，所以c(H)c(OH)不一定为 11014；由电荷守恒可知中，c(H)c(Na)c(K)c(HA)2c(A2)c(OH)，由于溶液呈中性，则c(H)c(OH)，c(Na)c(K)c(HA)2c(A2)。若两溶液的体积相同，则是最终溶液为 Na2A，呈碱性，所以 KOH溶液的体积相对小，等浓度的情况下，必然c(Na)c(K)，c(Na)c(K)也不可能等于 0.05 molL1。(3)CaA(s)Ca2(aq)A2(aq)H0，降低温度，平衡左移，Ksp减小；滴加少量

25、浓盐酸，A2被消耗，平衡右移，c(Ca2)增大。.(1)酸性条件下，Cr2O2 7 有强氧化性、Fe2有还原性，两者发生氧化还原反应方程式为 Cr2O2 7 6Fe214H=2Cr36Fe37H2O。(2)m(FeSO47H2O)n(Fe2)M(FeSO47H2O)6n(Cr2O2 7)M(FeSO47H2O)65103 molL110 L278 gmol183.4 g。(3)c(Fe3)2103 molL1 KspFe(OH)3 c(Fe3)c3(OH)4.01038 则c3(OH)21025 molL1 又KspCr(OH)3 c(Cr3)c3(OH)6.01031 解得：c(Cr3)31

26、06 molL1。答案：.(1)小于(2)bc(3)减小 增大.(1)Cr2O2 7 6Fe214H=2Cr36Fe37H2O(2)83.4 g(3)3106 molL1(详情见解析)8(2016武汉模拟)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。最新教育教学资料精选 最新教育教学资料精选(1)有关上述常数的说法正确的是_。a 它们都能反映一定条件下对应变化进行的程度 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Ka

27、 d 一定温度下，在 CH3COONa溶液中，KWKaKh(2)25 时，将a molL1的氨水与 0.01 molL1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 NH3H2O的电离平衡常数Kb_。(3)25 时，H2SO3HSO3 H的电离常数Ka1102molL1，则该温度下 pH3、c(HSO3)0.1 molL1的 NaHSO3溶液中c(H2SO3)_。(4)高炉炼铁中发生的反应有 FeO(s)CO(g)Fe(s)CO2(g)H”“”或“”)v(逆)。(5)已知常温下 Fe(OH)3和 Mg(OH)2的Ksp分别为 8.

28、01038、1.01011，向浓度均为 0.1 molL1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 的范围是_(已知 lg20.3)。解析：(1)对于正反应为放热反应的化学平衡，升高温度，平衡逆向移动，平衡常数减小，b 选项错误；温度不变，CH3COOH的电离平衡常数不变，c 选项错误。(2)根据电荷守恒得c(H)c(NH4)c(Cl)c(OH)，因为c(NH4)c(Cl)，所以c(H)c(OH)，故溶液显中性。Kbc（NH4）c（OH）c（NH3H2O）120.01107a2120.01109a 0.01。(3)由Kac（H）c（

29、HSO3）c（H2SO3），代入数据得c(H2SO3)0.01 molL1。(4)根据方程式可得Kc（CO2）c（CO）；设开始时c(CO)x molL1，平衡时c(CO2)y molL1，则yx y0.25，得x5y，则平衡时 CO 的转化率为yxy5y20%；Qcc（CO2）c（CO）0.020.10.20v(逆)。(5)KspFe(OH)3 c(Fe3)c3(OH)，Fe3完全沉淀时c3(OH)81038105，得c(OH)2.01011molL1，pH3.3，Mg(OH)2开始沉淀时c2(OH)1.010110.11.01010，得c(OH)1105molL1，pH9，调节 pH 范围为 3.39。答案：(1)ad(2)中 109a 0.01(3)0.01 molL1 最新教育教学资料精选 最新教育教学资料精选(4)c（CO2）c（CO）20%(5)3.39