2023届高考化学大一轮复习第8章第1节考点2电离平衡常数教师用书新人教版

考点2电离平衡常数1．表达式(1)对于一元弱酸HAHAH＋＋A－，平衡常数Ka＝eq\f(cH＋·cA－,cHA)。(2)对于一元弱碱BOHBOHB＋＋OH－，平衡常数Kb＝eq\f(cOH－·cB＋,cBOH)。2．特点(1)电离平衡常数eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(决定因素：弱电解质本身的性质,影响因素：温度随温度升高而增大，原因是电离过程是吸热的,与溶液的浓度、酸碱性无关))(2)多元弱酸是分步电离的，各级电离平衡常数的大小关系式是K1≫K2≫K3……，所以多元弱酸的酸性决定于其第一步电离。3．意义相同条件下，K值越大，表示该弱电解质越易电离，所对应的酸性或碱性相对越强。如相同条件下常见弱酸的酸性强弱：H2SO3>H3PO4>HF>CH3COOH>H2CO3>H2S>HClO。4．实例(1)下表是几种弱酸的电离平衡常数(25℃)。酸电离方程式电离平衡常数KCH3COOHCH3COOHH＋＋CH3COO－1.75×10－5H2CO3H2CO3H＋＋HCOeq\o\al(－,3)HCOeq\o\al(－,3)H＋＋COeq\o\al(2－,3)K1＝4.4×10－7K2＝4.7×10－11H2SH2SH＋＋HS－HS－H＋＋S2－K1＝1.3×10－7K2＝7.1×10－15H3PO4H3PO4H＋＋H2POeq\o\al(－,4)H2POeq\o\al(－,4)H＋＋HPOeq\o\al(2－,4)HPOeq\o\al(2－,4)H＋＋POeq\o\al(3－,4)K1＝7.1×10－3K2＝6.3×10－8K3＝4.2×10－13(2)假设把CH3COOH、H2CO3、HCOeq\o\al(－,3)、H2S、HS－、H3PO4、H2POeq\o\al(－,4)、HPOeq\o\al(2－,4)都看成酸，其中酸性最强的是H3PO4，酸性最弱的是HS－，判断的依据是相同条件下，电离常数越大，电离程度越大，c(H＋)越大，酸性越强。(3)K只与温度有关，当温度升高时，K值变大(填“变大〞“变小〞或“不变〞)。(4)对于同一种多元弱酸的K1、K2、K3，总有K1≫K2≫K3，产生此现象的原因是上一级电离出的H＋对下一级电离有抑制作用。判断正误，正确的画“√〞，错误的画“×〞。(1)电离平衡常数(K)越小，表示该弱电解质电离能力越弱。(√)(2)不同浓度的同一弱电解质，其电离平衡常数(K)不同。(×)(3)电离平衡右移，电离平衡常数一定增大。(×)(4)温度不变，向NH3·H2O溶液中参加NH4Cl，平衡左移，电离平衡常数减小。(×)(5)电离常数大的酸溶液中的c(H＋)一定比电离常数小的酸溶液中的c(H＋)大。(×)(6)H2CO3的电离常数表达式：Ka＝eq\f(cH＋·cCO\o\al(2－,3),cH2CO3)。(×)题组一电离平衡常数的影响因素及应用1．相同温度下，根据三种酸的电离常数，以下判断正确的选项是()酸HXHYHZ电离常数K9×10－79×10－61×10－2A．三种酸的强弱关系：HX>HY>HZB．反响HZ＋Y－=HY＋Z－能够发生C．相同温度下，0.1mol/L的NaX、NaY、NaZ溶液，NaZ溶液pH最大D．相同温度下，1mol/LHX溶液的电离常数大于0.1mol/LHX溶液的电离常数答案B解析表中电离常数大小关系：1×10－2>9×10－6>9×10－7，所以酸性排序为HZ>HY>HX，可知A、C两项不正确；电离常数只与温度有关，与浓度无关，D项不正确。2．25℃时，局部物质的电离平衡常数如表所示：化学式电离平衡常数(Ka或Kb)CH3COOH1.8×10－5HNO24.9×10－4HCN5×10－10HClO3×10－8H2CO3K1＝4.3×10－7K2＝5.6×10－11NH3·H2O1.8×10－5(1)上述五种酸的酸性由强到弱的顺序是___________________。(2)该温度下，0.10mol·L－1HNO2溶液中的c(H＋)＝________mol·L－1。(3)25℃时，向NaClO溶液中通入少量的CO2，发生反响的离子方程式为____________________________。(4)以下能使醋酸溶液中CH3COOH的电离程度增大，而电离平衡常数不变的操作是________(填序号)。A．升高温度 B．加水稀释C．加少量CH3COONa固体 D．参加少量冰醋酸E．参加少量NaOH固体(温度不变)(5)体积为10mLpH＝2的醋酸溶液与一元酸HX分别加水稀释至1000mL，稀释过程中pH变化如下图，那么HX的电离平衡常数______(填“大于〞“等于〞或“小于〞)醋酸的电离平衡常数；理由是____________________。答案(1)HNO2>CH3COOH>H2CO3>HClO>HCN(2)7×10－3(3)CO2＋H2O＋ClO－=HClO＋HCOeq\o\al(－,3)(4)BE(5)大于稀释相同倍数，HX的pH变化比CH3COOH的pH变化大，酸性强，电离平衡常数大解析(1)电离平衡常数的大小反响了酸的强弱，数值越大，酸性越强。(2)由HNO2H＋＋NOeq\o\al(－,2)，K＝eq\f(cH＋·cNO\o\al(－,2),cHNO2)≈eq\f(c2H＋,cHNO2)＝eq\f(c2H＋,0.1)＝4.9×10－4，c(H＋)＝eq\r(4.9×10－5)＝7×10－3mol·L－1。(3)碳酸酸性强于次氯酸，向NaClO溶液中通入少量的二氧化碳，可以制取次氯酸，但是次氯酸的电离平衡常数大于碳酸二级电离的电离平衡常数，故酸性HClO>HCOeq\o\al(－,3)，离子方程式为CO2＋ClO－＋H2O=HClO＋HCOeq\o\al(－,3)。(4)电离平衡常数只与温度有关，温度不变，电离平衡常数就不变。醋酸的电离是吸热的，升高温度，电离平衡常数增大，A项不符合题意；加水稀释，电离程度增大，电离常数不变，B项符合题意；加少量CH3COONa固体，其电离出的CH3COO－抑制CH3COOH的电离，C项不符合题意；参加少量冰醋酸，醋酸浓度增大，电离程度减小，D项不符合题意；参加NaOH固体，c(H＋)减小，醋酸电离平衡正向移动，电离程度增大，E项符合题意。总结提升电离常数的4大应用(1)判断弱酸(或弱碱)的相对强弱，电离常数越大，酸性(或碱性)越强。(2)判断盐溶液的酸性(或碱性)强弱，电离常数越大，对应的盐水解程度越小，碱性(或酸性)越弱。(3)判断复分解反响能否发生，一般符合“强酸制弱酸〞规律。(4)判断微粒浓度比值的变化。弱电解质加水稀释时，能促进弱电解质的电离，溶液中离子和分子的浓度会发生相应的变化，但电离常数不变，考题中经常利用电离常数来判断溶液中微粒浓度比值的变化情况。如：0.1mol·L－1CH3COOH溶液中加水稀释，eq\f(cCH3COO－,cCH3COOH)＝eq\f(cCH3COO－·cH＋,cCH3COOH·cH＋)＝eq\f(Ka,cH＋)，加水稀释时，c(H＋)减小，Ka值不变，那么eq\f(cCH3COO－,cCH3COOH)增大。题组二有关电离平衡常数的定量计算3．(1)在25℃下，将amol·L－1的氨水与0.01mol·L－1的盐酸等体积混合，反响平衡时溶液中c(NHeq\o\al(＋,4))＝c(Cl－)，那么溶液显________(填“酸〞“碱〞或“中〞)性；用含a的代数式表示NH3·H2O的电离常数Kb＝________。(2)常温常压下，空气中的CO2溶于水，到达平衡时，溶液的pH＝5.60，c(H2CO3)＝1.5×10－5mol·L－1。假设忽略水的电离及H2CO3的第二级电离，那么H2CO3HCOeq\o\al(－,3)＋H＋的平衡常数K1＝________。(10－5.60＝2.5×10－6)(3)常温下，将amol·L－1CH3COONa溶于水配成溶液，向其中滴加等体积的bmol·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＝____________________。答案(1)中eq\f(10－9,a－0.01)mol·L－1(2)4.2×10－7(3)eq\f(10－7a－b,b)解析(1)氨水与盐酸等体积混合后的溶液中的电荷守恒关系式为c(NHeq\o\al(＋,4))＋c(H＋)＝c(Cl－)＋c(OH－)，因c(NHeq\o\al(＋,4))＝c(Cl－)，故有c(H＋)＝c(OH－)，溶液显中性。Kb＝c(NHeq\o\al(＋,4))·c(OH－)/c(NH3·H2O)＝(0.005mol·L－1×10－7mol·L－1)/(a/2mol·L－1－0.005mol·L－1)＝eq\f(10－9,a－0.01)mol·L－1。(2)K1＝eq\f(cH＋·cHCO\o\al(－,3),cH2CO3)＝eq\f(2.5×10－62,1.5×10－5)＝4.2×10－7。(3)根据电荷守恒：c(CH3COO－)＋c(Cl－)＋c(OH－)＝c(Na＋)＋c(H＋)，溶液呈中性时，c(H＋)＝c(OH－)＝10－7mol·L－1，那么c(CH3COO－)＝c(Na＋)－c(Cl－)＝eq\f(a,2)mol·L－1－eq\f(b,2)mol·L－1＝eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(a－b,2)))mol·L－1，根据物料守恒：c(CH3COOH)＋c(CH3COO－)＝eq\f(a,2)mol·L－1，那么c(CH3COOH)＝eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(a,2)－\f(a－b,2)))mol·L－1＝eq\f(b,2)mol·L－1，Ka＝eq\f(cH＋·cCH3COO－,cCH3COOH)＝eq\f(10－7×a－b,b)。4．25℃时弱电解质电离平衡常数：Ka(CH3COOH)＝1.8×10－5，Ka(HSCN)＝0.13。(1)将20mL0.10mol·L－1CH3COOH溶液和20mL、0.10mol·L－1的HSCN溶液分别与0.10mol·L－1的NaHCO3溶液反响，实验测得产生CO2气体体积V与时间t的关系如图。反响开始时，两种溶液产生CO2的速率明显不同的原因是______________________________________________________；反响结束后所得溶液中c(SCN－)________c(CH3COO－)(填“>〞“＝〞或“<〞)。(2)2.0×10－3mol·L－1的氢氟酸水溶液中，调节溶液pH(忽略调节时体积变化)，测得平衡体系中c(F－)、c(HF)与溶液pH的关系如以下图。那么25℃时，HF电离平衡常数为：Ka(HF)＝________(列式求值)。答案(1)因为Ka(HSCN)>Ka(CH3COOH)，溶液中c(H＋)：HSCN>CH3COOH，c(H＋)大反响速率快>(2)Ka(HF)＝eq\f(cH＋·cF－,cHF)＝eq\f(1×10－4×1.6×10－3,4.0×10－4)＝4×10－4解析(1)电离平衡常数大的电离出的离子浓度大，故反响开始时，两种溶液产生CO2的速率明显不同的原因是因为Ka(HSCN)>Ka(CH3COOH)，溶液中c(H＋)：HSCN>CH3COOH，c(H＋)大反响速率快。反响结束后，溶质为CH3COONa和NaSCN，因CH3COOH酸性弱于HSCN，故CH3COONa水解程度大，c(CH3COO－)<c(SCN－)。(2)电离平衡常数等于电离出的离子浓度的幂之积除以电解质的浓度，故Ka(HF)＝eq\f(cH＋·cF－,cHF)＝eq\f(1×10－4×1.6×10－3,4.0×10－4)＝4×10－4。总结提升有关电离常数计算的两种类型(以弱酸HX为例)1．c(HX)始和c(H＋)，求电离常数HXH＋＋X－起始/(mol·L－1):c(HX)始00平衡/(mol·L－1):c(HX