四大平衡常数的应用课件(56张)

素养提升突破系列(十一)四大平衡常数的应用核心素养——证据推理与模型认知通过分析、推理等方法认识研究对象的本质特征、构成要素及其相互关系,建立模型。能运用模型解释化学现象,揭示现象的本质和规律。【真题·体验素养】1.(2018·北京高考)测定0.1mol·L-1Na2SO3溶液先升温再降温过程中的pH,数据如下。时刻①②③④温度/℃25304025pH9.669.529.379.25实验过程中,取①④时刻的溶液,加入盐酸酸化的BaCl2溶液做对比实验,④产生白色沉淀多。下列说法不正确的是 (

)A.Na2SO3溶液中存在水解平衡:+H2O+OH-B.④的pH与①不同,是由于浓度减小造成的C.①→③的过程中,温度和浓度对水解平衡移动方向的影响一致D.①与④的Kw

值相等【解析】选C。Na2SO3属于弱酸强碱盐,溶液中存在水解平衡+H2O+OH-,A正确;④的pH与①不同,是由于被O2氧化生成,浓度减小,水解平衡左移,OH-浓度减小,B正确;水解反应为吸热反应,升高温度,水解平衡右移,pH应当升高,而①→③的过程中pH下降,说明温度和浓度对水解平衡移动方向的影响不一致,C错误;离子积常数Kw

值只受温度影响,①与④的温度相同,故Kw

值相等,D正确。2.(2017·全国卷Ⅰ节选)Li4Ti5O12和LiFePO4都是锂离子电池的电极材料,可利用钛铁矿(主要成分为FeTiO3,还含有少量MgO、SiO2等杂质)来制备,工艺流程如下:若“滤液②”中c(Mg2+)=0.02mol·L-1,加入双氧水和磷酸(设溶液体积增加1倍),使Fe3+恰好沉淀完全即溶液中c(Fe3+)=1.0×10-5mol·L-1,此时是否有Mg3(PO4)2沉淀生成________(列式计算)。FePO4、Mg3(PO4)2的Ksp分别为1.3×10-22、1.0×10-24。

【解析】溶液中主要有三种离子,Fe3+、、Mg2+根据两个难溶物的Ksp,已知c(Fe3+)=1.0×10-5mol·L-1,故溶液中c()==1.3×10-17mol·L-1再根据Qc=c3(Mg2+)·c2()=·(1.3×10-17)2<Ksp[Mg3(PO4)2]=1.0×10-24,故最终没有沉淀生成。答案:Qc=Qc<Ksp,所以最终没有沉淀【揭秘·解码素养】1.四大平衡常数的比较常数符号适用体系影响因素表达式水的离子积常数KW任意水溶液温度升高,KW增大KW=c(OH-)·c(H+)常数符号适用体系影响因素表达式电离常数酸Ka弱酸溶液升温,K值增大HAH++A-,电离常数Ka=

碱Kb弱碱溶液BOHB++OH-,电离常数Kb=常数符号适用体系影响因素表达式盐的水解常数Kh盐溶液升温,Kh值增大A-+H2OOH-+HA,水解常数Kh=

常数符号适用体系影响因素表达式溶度积常数Ksp难溶电解质溶液升温,大多数Ksp值增大MmAn的饱和溶液:Ksp=cm(Mn+)·cn(Am-)

注意:(1)四大平衡的基本特征相同,包括逆、动、等、定、变,其研究对象均为可逆变化过程。(2)溶解平衡均有放热反应、吸热反应,升高温度后Ksp值可能变大或变小;而电离平衡、水解平衡均为吸热过程,升高温度Ka(或Kb)、Kh值均变大。2.四大平衡常数的应用(1)判断平衡移动的方向Qc与K的关系平衡移动方向溶解平衡Qc>K逆向沉淀生成Qc=K不移动饱和溶液Qc<K正向不饱和溶液(2)常数间的关系。①Kh=②Kh=

(3)判断离子浓度比值的大小变化。如将NH3·H2O溶液加水稀释,c(OH-)减小,由于电离平衡常数为此值不变,故的值增大。(4)利用四大平衡常数进行有关计算。【训练·提升素养】1.苯甲酸钠(,缩写为NaA)可用作饮料的防腐剂。研究表明苯甲酸(HA)的抑菌能力显著高于A-。已知25℃时,HA的Ka=6.25×10-5,H2CO3的Ka1=4.17×10-7,Ka2=4.90×10-11。在生产碳酸饮料的过程中,除了添加NaA外,还需加压充入CO2气体。下列说法正确的是(温度为25℃,不考虑饮料中其他成分) (

)A.相比于未充CO2的饮料,碳酸饮料的抑菌能力较低B.提高CO2充气压力,饮料中c(A-)不变C.当pH为5.0时,饮料中=0.16D.碳酸饮料中各种粒子的浓度关系为c(H+)=c()+c()+c(OH-)-c(HA)【解析】选C。充入CO2的碳酸饮料中H+浓度增大,易于形成抑菌能力强的HA,故碳酸饮料的抑菌能力强,A错误;提高CO2的充气压力,能够增大CO2的溶解度,溶液中H+浓度增大,与A-结合生成难电离的HA,饮料中c(A-)减小,B错误;pH=5说明c(H+)=10-5mol·L-1,Ka==6.25×10-5,则=0.16,C正确;根据电荷守恒得:c(H+)+c(Na+)=c(A-)+2c()+c(OH-)+c(),根据物料守恒得:c(Na+)=c(A-)+c(HA),将c(Na+)=c(A-)+c(HA)代入电荷守恒关系式可得:c(H+)+c(HA)=2c()+c(OH-)+c(),D错误。2.已知:T℃时,Ksp(CaSO4)=4.90×10-5、Ksp(CaCO3)=2.8×10-9、Ksp(PbCO3)=8.4×10-14,三种盐的沉淀溶解平衡曲线如图所示,pM=-lgc(阴离子)、pN=-lgc(阳离子)。下列说法正确的是 (

)A.a线代表的是PbCO3B.T℃时,向10mL水中加入CaCO3和PbCO3至二者均饱和,溶液中c(Ca2+):c(Pb2+)=3×10-5C.T℃时,向CaSO4沉淀中加入1mol·L-1的Na2CO3溶液,CaSO4沉淀会转化为CaCO3沉淀D.T℃时,向CaCO3悬浊液中加入NH4Cl固体,会使图象中d点向f点转化【解析】选C。离子浓度越大,-lgc(离子)的数值越小,因此a曲线对应的是硫酸钙,b曲线对应的是碳酸钙,c曲线对应的是碳酸铅,A错误;CaCO3和PbCO3的饱和溶液中c(Ca2+)∶c(Pb2+)==0.33×105,B错误;硫酸钙饱和溶液中c(Ca2+)=0.007mol·L-1,向硫酸钙沉淀中加入1mol·L-1的碳酸钠溶液时,此时浓度熵=c(Ca2+)·c()=0.007>Ksp(CaCO3),因此一定有碳酸钙沉淀生成,所以硫酸钙会转化为碳酸钙沉淀,C正确;当向CaCO3悬浊液中加入NH4Cl固体时,铵根离子水解显酸性,会消耗溶液中的,使溶解平衡向溶解的方向移动,溶液中c(Ca2+)增大,d点向e点转化,D错误。3.下列有关电解质溶液的说法正确的是 (

)A.向0.1mol·L-1CH3COOH溶液中加入少量水,溶液中减小B.将CH3COONa溶液从20℃升温至30℃,溶液中增大C.向盐酸中加入氨水至中性,溶液中D.向AgCl、AgBr的饱和溶液中加入少量AgNO3,溶液中不变【解析】选D。向醋酸溶液中加水稀释,电离平衡向正反应方向移动,n(H+)、n(CH3COO-)增大,但c(H+)、c(CH3COO-)减小,根据K=,可得稀释时,K不变,c(CH3COO-)减小,故增大,A错误;CH3COONa溶液从20℃升温至30℃,升温,Kh增大,故减小,B错误;向盐酸中加入氨水至中性,c(H+)=c(OH-),根据电荷守恒:c()+c(H+)=c(Cl-)+c(OH-),则c()=c(Cl-),故=1,C错误;向AgCl、AgBr的饱和溶液中加入少量AgNO3,溶液中Ksp只与温度有关,故不变,D正确。4.室温下,将0.05molNa2CO3固体溶于水配成100mL溶液,向溶液中加入下列物质。有关结论正确的是

(

)选项加入的物质结论A50mL1mol·L-1H2SO4反应结束后,c(Na+)=c()B0.05molCaO溶液中增大C50mLH2O由水电离出的c(H+)·c(OH-)不变D0.1molNaHSO4固体反应完全后,溶液pH减小,c(Na+)不变【解析】选B。室温下,将0.05molNa2CO3固体溶于水配成100mL溶液,溶液中存在:-+H2O+OH-,溶液呈碱性。A项,H2SO4与Na2CO3恰好完全反应,则反应后溶液的溶质为Na2SO4,溶液中存在物料守恒:c(Na+)=2c();B项,溶液中发生反应:CaO+H2O====Ca(OH)2,则c(OH-)增大,且Ca2++====CaCO3↓,使+H2O+OH-平衡左移,c()减小,故增大;C项,加入50mLH2O,溶液体积变大,使

+H2O+OH-平衡右移,但c(OH-)减小,Na2CO3溶液中H+均由水电离产生,则c(H+)增大,故由水电离出的c(H+)·c(OH-)增大;D项,NaHSO4为强酸酸式盐,电离出的H+会与反应,则反应后的溶液为Na2SO4溶液,溶液呈中性,故溶液pH减小,因引入了Na+,故c(Na+)增大。5.(1)25℃时,H2SO3+H+的电离平衡常数Ka=1×10-2,则该温度下NaHSO3水解反应的平衡常数Kh=________。若向NaHSO3溶液中加入少量的I2,则溶液中将________(填“增大”“减小”或“不变”)。

(2)已知25℃时,NH3·H2O的电离平衡常数Kb=1.8×10-5,该温度下1mol·L-1的NH4Cl溶液中c(H+)=________mol·L-1。(已知≈2.36)

(3)常温下,用NaOH溶液吸收SO2得到pH=9的Na2SO3溶液,吸收过程中水的电离平衡________(填“向左”“向右”或“不”)移动。试计算溶液中=________。(常温下H2SO3的电离平衡常Ka1=1.0×10-2,Ka2=6.0×10-8)

【解析】(1)Ka=+H2OH2SO3+OH-,当加少量I2时,发生反应:I2++H2O====2I-+3H++,导致水解平衡左移,c(H2SO3)稍减小,c(OH-)减小,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电离出的OH-抑制水的电离平衡,Na2SO3电离出的

水解促进水的电离平衡。+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时Mn(OH)2开始沉淀。室温下,除去MnSO4溶液中的Fe3+、Al3+(使其浓度均小于1×10-6mol·L-1),需调节溶液pH范围为________。

【解析】使Al3+完全除去时c(OH-)=1×10-9mol·L-1,使Fe3+完全除去时c(OH-)=≈1×10-11mol·L-1,所以应调节溶液的pH范围为5.0<pH<7.1。答案:5.0<pH<7.17.已知下列物质在20℃下的Ksp如下,试回答下列问题:化学式AgClAgBrAgIAg2SAg2CrO4颜色白色浅黄色黄色黑色红色Ksp1.8×10-105.4×10-138.3×10-176.3×10-502.0×10-12(1)20℃时,上述五种银盐饱和溶液中,Ag+物质的量浓度由大到小的顺序是________________。

(2)向BaCl2溶液中加入AgNO3和KBr,当两种沉淀共存时,=________________。

(3)测定水体中氯化物的含量,常用标准硝酸银法进行滴定,滴定时,应加入的指示剂是________(填字母)。

A.KBr

B.KI

C.K2S

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

×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;后两种是A2B型,c2(Ag+)·c(Ag+)=Ksp,则c(Ag+)=Ag2S、Ag2CrO4中c(Ag+)分别为0.5×10-16mol·L-1、1.59×10-4mol·L-1。故Ag+物质的量浓度由大到小的顺序为Ag2CrO4>AgCl>AgBr>AgI>Ag2S。(2)出