非选择题突破8　四大平衡常数的综合应用课件高考化学二轮复习

非选择题突破8四大平衡常数的综合应用

(1)(不定项)以下能判断总反应达到平衡状态的是

AB

。(1)v正＝v逆≠0，(2)变量不变思想A.

钙离子浓度保持不变B.

保持不变比值类联想常数，比值＝

C.

v正(Ca2＋)＝v逆(CaCO3)D.

v正(H2CO3)∶v逆(HC

)＝2∶1AB

(2)pH增大有利于珊瑚的形成，请解释原因：

pH增大，使氢离子浓度减小，反应③平衡逆向移动，反应①平衡正向移动，从而增大碳酸根离子的浓度，有利于钙离子与碳酸根离子结合形成CaCO3沉淀

。外界条件对多平衡体系的影响，注意反应①移动对反应②的影响pH增大，使氢离子浓度减小，反应③平衡逆向移动，反应①平衡正向移动，从而增大碳酸根离子的浓度，有利于钙离子与碳酸根离子结合形成CaCO3沉淀

2.0×10－6

mol·L－14.2×10－3

(1)(调pH除金属阳离子)(2023·全国乙卷)LiMn2O4作为一种新型锂电池正极材料受到广泛关注。由菱锰矿(MnCO3，含有少量Si、Fe、Ni、Al等元素)制备LiMn2O4的流程如下：已知：Ksp[Fe(OH)3]＝2.8×10－39，Ksp[Al(OH)3]＝1.3×10－33，Ksp[Ni(OH)2]＝5.5×10－16。溶矿反应完成后，反应器中溶液pH＝4，此时c(Fe3＋)＝

2.8×10－9

mol·L－1；用石灰乳调节至pH≈7，除去的金属离子是

Al3＋

。2.8×10－9Al3＋

解析:

(1)溶矿完成以后，反应器中溶液pH＝4，溶液中c(OH－)＝1.0×10－10

mol·L－

1＜

1.0×10－5

mol·L－1，这时，认为Fe3＋已经沉淀完全；用石灰乳调节至pH≈7，这时溶液中c(OH－)＝1.0×10－7

mol·L－1，由溶度积数据可知，溶液中c(Al3＋)＝1.3×10－12

mol·L－1，c(Ni2＋)＝5.5×10－2

mol·L－1，c(Al3＋)小于1.0×10－5

mol·L－1，Al3＋沉淀完全，这一阶段除去的金属离子是Al3＋。涉及Ksp，书写表达式计算微粒浓度离子浓度小于1.0×10－5

mol·L－1，可认为完全除去

(2)(离子完全沉淀的pH)(2023·辽宁高考)某工厂采用如图工艺处理镍钴矿硫酸浸取液(含Ni2＋、Co2＋、Fe2＋、Fe3＋、Mg2＋和Mn2＋)，实现镍、钴、镁元素的回收。已知：物质Fe(OH)3Co(OH)2Ni(OH)2Mg(OH)2Ksp10－37.410－14.710－14.710－10.8“沉镁”中为使Mg2＋沉淀完全(25

℃)，需控制pH不低于

11.1

(精确至0.1)。11.1(2)Ksp[Mg(OH)2]＝10－10.8，当

镁离子完全沉淀

时，c(Mg2＋)≤10－5

mol·L－1，根据Ksp可计算c(OH－)≥10－2.9

mol·L－1，根据Kw＝10－14，c(H＋)≤10－11.1

mol·L－1，所以溶液的pH≥11.1。解析:(2)Ksp[Mg(OH)2]＝10－10.8，当

镁离子完全沉淀时，c(Mg2＋)≤10－5

mol·L－1，根据Ksp可计算c(OH－)≥10－2.9

mol·L－1，根据Kw＝10－14，c(H＋)≤10－11.1

mol·L－1，所以溶液的pH≥11.1。pH范围：杂质离子完全去除，主要离子不沉淀的pH范围，书写要求是a≤pH＜b

1.

四大常数[Kw、Ka(或Kb)、Kh、Ksp]之间的关系(1)Ka、Kh、Kw间的关系书写平衡反应，列KW、Ka、Kb、Ksp、Kh表达式

(2)Kb、Kh、Kw间的关系

(3)Ksp、Kw、pH间的关系

(4)Kh、Kw、Ksp间的关系

(5)K、Ka、Ksp间的关系

2.

电离常数(Ka、Kb)的常见计算类型(1)由图形起点计算电离平衡常数示例：常温下，向20

mL

0.1

mol·L－1氨水中滴加一定浓度的盐酸，溶液中由水电离的氢离子浓度随加入盐酸体积的变化如图所示。

(2)由图形交点计算电离平衡常数

3.

溶度积(Ksp)的常见计算类型及应用

(2)已知溶度积、溶液中某离子的浓度，求溶液中的另一种离子的浓度，如某温度下AgCl的Ksp＝a，在0.1

mol·L－1的NaCl溶液中加

入过量的AgCl固体，达到平衡后c(Ag＋)＝10a

mol·L－1。

与流程题相结合，计算开始沉淀，完全沉淀时离子浓度，如：(2023·湖北T16(4)改编)已知Ksp[Co(OH)2]＝5.9×10－15，若“沉钴过滤”的pH控制为10.0，则溶液中Co2＋浓度为5.9×10－7mol·L－1

以实验探究沉淀转化，如：(2023·浙江6月选考T16C改编)向2

mL

0.1

mol·L－1

AgNO3溶液中先滴加4滴0.1

mol·L－1

KCl溶液，再滴加4滴0.1

mol·L－1

KI溶液，先产生白色沉淀，再产生黄色沉淀，可得出结论：AgCl转化为AgI，AgI溶解度小于AgCl溶解度，选项错误(4)判断沉淀转化反应能否完全进行

6.2

2.(pH调节及微粒成分分析)(2024·大庆二模)红矾钠(重铬酸钠：Na2Cr2O7·2H2O)是重要的基本化工原料，常在印染、电镀等工业中作辅助剂。工业上以铬铁矿(FeCr2O4，含Al、Si氧化物等杂质)为主要原料制备红矾钠的工艺流程如图所示。回答下列问题：已知：①“焙烧”时，FeCr2O4转化为NaFeO2和Na2CrO4。②“浸取”时铁元素以Fe(OH)3形式存在。矿物中相关元素可溶性组分的物质的量浓度c与pH的关系如图所示。当溶液中可溶性组分的浓度c≤1.0×10－5

mol·L－1时可认为已除尽。“中和”时pH的理论范围是

4.5～9.3

，滤渣的主要成分有

Al(OH)3、H2SiO3

。4.5～9.3Al(OH)3、H2SiO3

解析：过滤后向溶液中加入H2SO4调节溶液pH使Na[Al(OH)4]、Na2SiO3转化为氢氧化铝和硅酸沉淀过滤除去，依据图中数据，当溶液4.5≤pH时，Al3＋除尽，当溶液pH＞9.3时，H2SiO3会溶解，因此中和时pH的理论范围为4.5≤pH≤9.3；滤渣的主要成分有Al(OH)3、H2SiO3。3.(流程中Kb、Ksp的计算)(2024·漳州市三模)锆(Zr)是一种重要的金属。一种以氧氯化锆(主要含ZrOCl2，还含有少量Fe、Cr等元素)为原料生产金属锆的工艺流程如图所示：已知：①“酸浸”后溶液中各金属元素的存在形式为ZrO2＋、Fe3＋、Cr3＋。②25

℃时，Ksp[Cr(OH)3]＝6.0×10－31，Kb(NH3·H2O)＝1.8×10－5。

6.0×10－16

4.(流程中调节pH及除杂率计算)(2024·秦皇岛二模)废钼催化剂中钼、钴、镍等有色金属作为二次资源可加以回收利用，一种从废钼催化剂(主要成分为MoO3、MoS2，含少量CoO、CoS、NiO、Fe2O3等)中回收有色金属的一种工艺流程如图所示：已知：①Ksp(NiC2O4)＝4.5×10－7。②部分金属阳离子生成氢氧化物沉淀时溶液的pH如表所示：金属阳离子Co2＋Fe3＋Ni2＋开始沉淀702.37.1沉淀完全9.03.29.2

3.2≤pH＜7.094.4％

5.(平衡常数关系及K的相关计算)(2024·鞍山质检二)氯气在常温、常压下溶于水的过程及其平衡常数如下：

K3＝

K1·K2

(用含K1和K2的代数式表示)。若平衡时p(Cl2)＝1×105

Pa、K3＝8×10－9