专题讲座(八)-电解质溶液中的四大平衡常数

化学专题讲座(八)电解质溶液中的四大平衡常数化学1.四大平衡常数的比较化学平衡常数(K)电离常数(Ka、Kb)水的离子积常数(KW)难溶电解质的溶度积常数(Ksp)表达式对于一般的可逆反应:mA+nBpC+qD,K=(C)(D)(A)(B)pqmncccc(1)对于一元弱酸HA:HAH++A-,电离常数Ka=(H)(A)(HA)ccc(2)对于一元弱碱BOH:BOHB++OH-,电离常数Kb=(B)(OH)(BOH)cccKW=c(OH-)·c(H+)MmAn的饱和溶液:Ksp=cm(Mn+)·cn(Am-)化学意义化学反应进行的程度弱电解质的电离程度水的电离能力难溶物的溶解能力影响因素只与温度有关只与温度有关,升高温度,K值增大只与温度有关,升高温度,KW增大只与难溶电解质的性质和温度有关高考考查方式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)①直接求电离平衡常数②由电离常数求弱酸(或弱碱)的浓度③由Ka或Kb求pH①非室温时的KW计算②通过KW大小确定温度的高低③c(H+)与c(OH-)相互换算④酸、碱、水解的盐溶液中水电离出的c(H+)或c(OH-)的计算①溶解度与Ksp的相互转化②沉淀先后的计算③沉淀转化相关计算④金属阳离子沉淀完全的pH计算⑤与图像结合的相关计算等化学说明:(1)化学平衡常数是其他平衡常数的基础,“三段式”是有效解答有关平衡计算的“万能钥匙”。(2)除以上四大平衡常数外,还有:水解平衡常数[如N4H+H2ONH3·H2O+H+,Kh=324(NHHO)(H)(NH)ccc]、配位平衡常数{如Ag++2NH3·H2O32AgNH()+2H2O,K=23232()(Ag)(NHHO)AgNHccc}、氧化还原平衡常数[如2Fe3++2I-2Fe2++I2,K=22+223+2(Fe)(I)(Fe)(I)cccc]等。2.四大平衡常数的应用(1)利用平衡常数判断反应进行的方向①QcK,反应向正反应方向进行;②Qc=K,反应处于平衡状态;③QcK,反应向逆反应方向进行。化学(2)KW、Ka、Kb、Ksp、Kh之间的关系①一元弱酸一元强碱盐:Kh=KW/Ka;②一元强酸一元弱碱盐:Kh=KW/Kb;③多元弱碱一元强酸盐,如氯化铁:Fe3++3H2OFe(OH)3+3H+,Kh=3+3+(H)(Fe)cc=3+33+3(H)(OH)(Fe)(OH)cccc=3WspKK。化学典例共研1.(2016·江苏盐城检测)下列可逆反应平衡常数,其表达式或与有关常数的关系正确的是()A.反应C(s)+H2O(g)CO(g)+H2(g)的平衡常数为K=22(CO)(H)(C)(HO)ccccB.反应Cr227O+H2O2Cr24O+2H+的平衡常数为K=22242272(CrO)(H)(CrO)(HO)ccccC.N4H+H2ONH3·H2O+H+的平衡常数为K=Wb32(NHHO)KKD.2AgI(s)+S2-(aq)Ag2S(s)+2I-(aq)的平衡常数为K=sp22sp(AgS)(AgI)KK化学解析:反应C(s)+H2O(g)CO(g)+H2(g),反应中碳为固体,所以反应的平衡常数K=22(CO)(H)(HO)ccc,A错误;反应Cr227O+H2O2Cr24O+2H+中水为纯液体,平衡常数为K=2224227(CrO)(H)(CrO)ccc,B错误;N4H+H2ONH3·H2O+H+的平衡常数为K=324(NHHO)(H)(NH)ccc=324(NHHO)(H)(NH)ccc×(OH)(OH)cc=Wb32(NHHO)KK,C正确;2AgI(s)+S2-(aq)Ag2S(s)+2I-(aq)的平衡常数K=2(I)(S)cc=2(I)(S)cc×22(Ag)(Ag)cc=2spsp2(AgI)(AgS)KK,D错误。答案:C化学解析:(1)再通入0.50mol氧气,平衡向正反应方向移动,SO2的转化率增大;但O2的转化率减小,由于容器容积不变,而气体的质量增加,因此密度增大;化学平衡常数只与温度有关,因此K不变。再充入0.12mol氦气,虽然压强增大,但平衡体系中各物质的浓度均不变,因此平衡不移动,SO2的转化率不变。答案:(1)减小增大不变不变2.运用相关原理,回答下列问题:(1)将0.23mol二氧化硫气体和0.11mol氧气混合放入容积为1L的密闭容器中,发生反应生成三氧化硫气体,反应达到平衡时,得到0.12mol三氧化硫气体。若温度保持不变,向其中再加入0.50mol氧气后重新达到平衡,则氧气的转化率(填“增大”“不变”或“减小”),混合气体的密度(填“增大”“不变”或“减小”),该温度下反应的平衡常数K(填“增大”“不变”或“减小”);若温度保持不变,向其中再加入0.12mol氦气后重新达到平衡,则二氧化硫的转化率(填“增大”“不变”或“减小”)。化学(2)常温下,用0.1000mol·L-1NaOH溶液滴定20.00mL某未知浓度的CH3COOH溶液,滴定曲线如图所示。其中A点所示溶液中c(CH3COO-)=2c(CH3COOH),C点所示溶液中存在:c(CH3COO-)+c(CH3COOH)=c(Na+)。则CH3COOH的电离常数Ka=,CH3COOH的实际浓度为。解析:(2)结合已知条件c(CH3COO-)=2c(CH3COOH)可知,电离常数Ka=33(CHCOO)(H)(CHCOOH)ccc=332(CHCOOH)(H)(CHCOOH)ccc=2c(H+)=2×10-5;根据物料守恒知,c(CH3COOH)+c(CH3COO-)=c(Na+),C点CH3COO-和CH3COOH的物质的量之和等于Na+的物质的量,故原醋酸中CH3COOH的浓度为0.1000mol·L-1×20.12mL20.00mL=0.1006mol·L-1。答案:(2)2×10-50.1006mol·L-1化学(3)t℃时,水的离子积常数KW=1×10-12,该温度(填“”“=”或“”)25℃,做出此判断的理由是。该温度下,将pH=11的苛性钠溶液V1L与pH=1的稀硫酸V2L混合(设混合后溶液的体积为原溶液的体积之和),所得混合溶液pH=2,则V1∶V2=。解析:(3)水的电离是吸热反应,升高温度,会促进水的电离。该温度下,KW=10-12,苛性钠溶液的pH=11,则苛性钠溶液中c(H+)=10-11mol·L-1,c(OH-)=12111010mol·L-1=0.1mol·L-1;稀硫酸的pH=1,稀硫酸中c(H+)=0.1mol·L-1,则混合后溶液中的c(H+)=112112L0.1molLL0.1molL()LVVVV=10-2mol·L-1,解得:12VV=911。答案:(3)温度升高,水的电离程度增大,离子积常数增大9∶11化学(4)①已知Ksp(BaSO4)=1.1×10-10。将等体积的Na2SO4溶液和BaCl2溶液混合,若Na2SO4溶液的浓度为0.02mol·L-1,则生成BaSO4沉淀所需的BaCl2溶液的最小浓度为。(忽略溶液混合时体积的变化)解析:(4)①BaCl2溶液和Na2SO4溶液等体积混合,则混合溶液中c(Na2SO4)=10.02molL2=0.01mol·L-1,Qc=c(Ba2+)·c(S24O)≥Ksp(BaSO4)时开始产生沉淀,c(BaCl2)≥sp424(BaSO)(SO)Kc=101.1100.01mol·L-1=1.1×10-8mol·L-1,故混合前BaCl2溶液的浓度为2.2×10-8mol·L-1。答案:(4)①2.2×10-8mol·L-1化学解析:②(Br)(Cl)cc=spsp(AgBr)/(Ag)(AgCl)/(Ag)KcKc=spsp(AgBr)(AgCl)KK=2.7×10-3。答案:②2.7×10-3②向BaCl2溶液中先后滴加AgNO3溶液和KBr溶液,当两种沉淀共存时,(Br)(Cl)cc=。[Ksp(AgBr)=5.4×10-13,Ksp(AgCl)=2.0×10-10]化学训练突破1.化学平衡常数(K)、电离常数(Ka,Kb)、溶度积常数(Ksp)等常数是表示判断物质性质的重要常数。下列关于这些常数的说法,不正确的是()A.化学平衡常数的大小只与温度有关,与浓度、压强、催化剂无关B.相同温度时,Ka(HCN)Ka(CH3COOH),说明物质的量浓度相同时,氢氰酸的酸性比醋酸弱C.向氯化钡溶液中加入同浓度的碳酸钠和硫酸钠溶液,先产生BaSO4沉淀,则Ksp(BaSO4)Ksp(BaCO3)D.当温度升高时,Ka(CH3COOH)变大C解析:化学平衡常数只与温度有关,与浓度、压强及催化剂无关,A正确;Ka(HCN)Ka(CH3COOH),说明物质的量浓度相同时,氢氰酸的酸性比醋酸弱,B正确;溶度积常数小的物质先生成沉淀,故Ksp(BaSO4)Ksp(BaCO3),C不正确;弱电解质的电离是吸热反应,升高温度促进弱电解质的电离,醋酸是弱电解质,升高温度促进醋酸电离,则醋酸电离平衡常数增大,D正确。化学2.导学号16972211下表是25℃时某些盐的溶度积常数和弱酸的电离平衡常数,下列说法正确的是()B化学式AgClAg2CrO4CH3COOHHClOH2CO3Ksp或KaKsp=1.8×10-10Ksp=2.0×10-12Ka=1.8×10-5Ka=3.0×10-8Ka1=4.1×10-7Ka2=5.6×10-11A.相同浓度CH3COONa和NaClO的混合液中,各离子浓度的大小关系是c(Na+)c(ClO-)c(CH3COO-)c(OH-)c(H+)B.碳酸钠溶液中滴加少量氯水的离子方程式:H2O+2C23O+Cl22HC3O+Cl-+ClO-C.向0.1mol·L-1CH3COOH溶液中滴加NaOH溶液至c(CH3COOH)∶c(CH3COO-)=9∶5,此时溶液pH=5D.向浓度均为1×10-3mol·L-1的KCl和K2CrO4混合液中滴加1×10-3mol·L-1的AgNO3溶液,Cr24O先形成沉淀化学解析:由电离平衡常数可知酸性:CH3COOHHClO,则水解程度:CH3COO-ClO-,所以c(CH3COO-)c(ClO-),A错误;HClO的电离平衡常数大于HC3O的电离平衡常数,所以HClO的酸性大于HC3O的酸性,向Na2CO3溶液中滴加少量氯水,溶液中碳酸钠过量,盐酸和碳酸钠反应生成碳酸氢钠,次氯酸和碳酸钠反应生成碳酸氢钠和次氯酸钠,反应的离子方程式应为2C23O+Cl2+H2OCl-+ClO-+2HC3O,B正确;由CH3COOH的电离平衡常数可知:33(CHCOO)(H)(CHCOOH)ccc=1.8×10-5,结合33(CHCOO)(CHCOOH)cc=5∶9,则c(H+)=3.24×10-5mol·L-1,C错误;c(Cl-)=10-3mol·L-1的溶液中,刚形成AgCl沉淀时,c(Ag+)=1031.81010mol·L-1=1.8×10-7mol·L-1,当c(Cr24O)=10-3mol·L-1时刚形成Ag2CrO4沉淀时的c(Ag+)=1232.01010mol·L-1=25×10-5mol·L-11.8×10-7mol·L-1,所以Cl-先形成沉淀,D错误。化学3.制备锌印刷电路板是用稀硝酸腐蚀锌板,产生的废液称“烂板液”。“烂板液”中除含硝酸锌外,还含有自来水带入的Cl-和Fe3+。在实验室里,用“烂板液”制取ZnSO4·7H2O的过程如下:(1)若步骤①的pH12,则Zn(OH)2溶解生成四羟基合锌酸钠。写出Zn(OH)2被溶解的离子方程式:。(2)