2022高考化學(xué)一輪復(fù)習(xí)教案：專題突破（九）有關(guān)電解質(zhì)溶液的四大常數(shù)及應(yīng)用Word版含解析

1、PAGE PAGE 7專題突破(九)有關(guān)電解質(zhì)溶液的四大常數(shù)及應(yīng)用電解質(zhì)溶液中的四大常數(shù)包括水的離子積常數(shù)(Kw)、電離平衡常數(shù)(Ka或Kb)、鹽類水解平衡常數(shù)(Kh)和溶度積常數(shù)(Ksp)，有關(guān)四大常數(shù)的計(jì)算及應(yīng)用是高考測(cè)試的重點(diǎn)和熱點(diǎn)，此類題體現(xiàn)中國(guó)高考評(píng)價(jià)體系對(duì)以解決實(shí)際問(wèn)題為核心的實(shí)踐操作能力群的要求，要求考生科學(xué)收集、處理并解釋實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，能夠?qū)?wèn)題解決方案的合理性、可行性進(jìn)行基于事實(shí)和邏輯的論證。1電解質(zhì)溶液中四大常數(shù)的比較常數(shù)符號(hào)適用體系影響因素表達(dá)式水的離子積常數(shù)Kw任意水溶液升高溫度，Kw增大Kwc(OH)c(H)電離常數(shù)酸Ka弱酸溶液升高溫度，Ka或Kb增大HAHA，電離常數(shù)

2、Ka eq f(c（H）c（A）,c（HA）) 堿Kb弱堿溶液BOHBOH，電離常數(shù)Kb eq f(c（B）c（OH）,c（BOH）) 鹽的水解常數(shù)Kh鹽溶液升高溫度，Kh增大AH2OOHHA，水解常數(shù)Kh eq f(c（OH）c（HA）,c（A）) 溶度積常數(shù)Ksp難溶電解質(zhì)溶液升高溫度，大多數(shù)Ksp增大MmAn的飽和溶液：Kspcm(Mn)cn(Am) (1)四大平衡的基本特征相同，包括逆、動(dòng)、等、定、變，其研究對(duì)象均為可逆變化過(guò)程。(2)溶解平衡均有放熱反應(yīng)、吸熱反應(yīng)，升高溫度后Ksp值可能變大或變小；而電離平衡、水解平衡均為吸熱過(guò)程，升高溫度Ka(或Kb)、Kh值均變大。2電解質(zhì)溶液中

3、四大常數(shù)的應(yīng)用(1)判斷平衡移動(dòng)的方向Qc與K的關(guān)系平衡移動(dòng)方向溶解平衡QcK逆向沉淀生成QcK不移動(dòng)飽和溶液QcK正向不飽和溶液(2)四大常數(shù)之間的定量關(guān)系Kh eq f(KW,Ka) Kh eq f(KW,Kb) (3)判斷離子濃度比值的大小變化。例如，將NH3H2O溶液加水稀釋，c(OH)減小，由于電離平衡常數(shù)為 eq f(c（NH eq oal(sup1(),sdo1(4) ）c（OH）,c（NH3H2O）) ，此值不變，故 eq f(c（NH eq oal(sup1(),sdo1(4) ）,c（NH3H2O）) 的值增大。(4)利用四大平衡常數(shù)進(jìn)行有關(guān)計(jì)算。(2020全國(guó)卷，27題節(jié)

4、選)某油脂廠廢棄的油脂加氫鎳催化劑主要含金屬Ni、Al、Fe及其氧化物，還有少量其他不溶性物質(zhì)。采用如下工藝流程回收其中的鎳制備硫酸鎳晶體(NiSO47H2O)：溶液中金屬離子開始沉淀和完全沉淀的pH如下表所示：金屬離子Ni2Al3Fe3Fe2開始沉淀時(shí)(c0.01 molL1)的pH7.23.72.27.5沉淀完全時(shí)(c1.0105molL1)的pH8.74.73.29.0利用上述表格數(shù)據(jù)，計(jì)算Ni(OH)2的Ksp_(列出計(jì)算式)。如果“轉(zhuǎn)化”后的溶液中Ni2濃度為1.0 molL1，則“調(diào)pH”應(yīng)控制的pH范圍是_。 解析根據(jù)Ni2開始沉淀時(shí)的pH為7.2，可得Ni(OH)2的Kspc(

5、Ni2)c2(OH)0.01(107.214)2；根據(jù)Ni2完全沉淀時(shí)的pH為8.7，也可得Ni(OH)2的Kspc(Ni2)c2(OH)105(108.714)2?！罢{(diào)pH”是為了使Fe3沉淀完全，根據(jù)Fe3完全沉淀時(shí)的pH為3.2可知，pH3.2；同時(shí)不能使Ni2沉淀，則QcNi(OH)2KspNi(OH)2，則c(Ni2)c2(OH)0.01(107.214)2，根據(jù)c(Ni2)1.0molL1，可求得c(OH)107.8molL1，對(duì)應(yīng)c(H)106.2molL1，則pH6.2，則“調(diào)pH”控制的pH范圍是3.26.2。答案0.01(107.214)2或105(108.714)23.2

6、6.2(2021河北承德一中檢測(cè))常溫下，向1 L 0.1 molL1 一元酸HR溶液中逐漸通入氨氣已知常溫下，Kb(NH3H2O)1.76105，使溶液的溫度和體積保持不變，混合溶液的pH與離子濃度變化的關(guān)系如圖所示。下列敘述中正確的是()A0.1molL1 HR溶液的pH約為3BHR為弱酸，常溫下Ka(HR)1.0107 C當(dāng)通入0.1 mol NH3時(shí)，溶液中c(R)c(NH eq oal(sup1(),sdo1(4) )D當(dāng)c(HR)c(R)時(shí)，溶液呈中性A由圖可知，pH5時(shí)，lg eq blcrc(avs4alco1(f(c（R）,c（HR）) 0，則有c(R)/c(HR)1，說(shuō)明H

7、R在溶液中不能完全電離，則HR是弱酸，存在電離平衡：HRHR，HR的電離平衡常數(shù)為Ka(HR)c(H)c(R)/c(HR) c(H)1105 molL1，由于溫度不變，則Ka(HR)始終不變。設(shè)HR溶液中c(H)x molL1，則有Ka(HR)x2/(0.1 molL1)1105 molL1，解得x1103 molL1，則pH3，A正確。由A項(xiàng)分析可知，HR為弱酸，常溫下Ka(HR)1.0105，B錯(cuò)誤。1 L 0.1 molL1 一元酸HR溶液中通入0.1 mol NH3，二者恰好完全反應(yīng)生成NH4R，由于Ka(HR)Kb(NH3H2O)1.76105，則R的水解程度大于NH eq oal(

8、sup1(),sdo1(4) 的水解程度，故溶液中c(R)c(NH eq oal(sup1(),sdo1(4) )，C錯(cuò)誤。由圖可知，當(dāng)c(HR)c(R)時(shí)，lg eq blcrc(avs4alco1(f(c（R）,c（HR）) 0，pH5，溶液呈酸性，D錯(cuò)誤。1(2021河北石家莊質(zhì)檢)在t 時(shí)，AgBr在水中的沉淀溶解平衡曲線如圖所示。又知 t 時(shí)AgCl的Ksp41010，下列說(shuō)法不正確的是()A在t 時(shí)，AgBr的Ksp為4.91013B在AgBr飽和溶液中加入NaBr固體，可使溶液由c點(diǎn)變到b點(diǎn)C圖中a點(diǎn)對(duì)應(yīng)的是AgBr的不飽和溶液D在t 時(shí)，AgCl(s)Br(aq)AgBr(s)

9、Cl(aq)的平衡常數(shù)K816B 根據(jù)圖中c點(diǎn)的c(Ag)和c(Br)可得，該溫度下AgBr的Ksp為4.91013，A正確；在AgBr飽和溶液中加入NaBr固體后，c(Br)增大，溶解平衡逆向移動(dòng)，c(Ag)減小，B錯(cuò)誤；在a點(diǎn)時(shí)QcKsp，故為AgBr的不飽和溶液，C正確；在t 時(shí)，平衡常數(shù)K eq f(c（Cl）,c（Br）) eq f(Ksp（AgCl）,Ksp（AgBr）) ，代入數(shù)據(jù)得K816，D正確。2(2021天津部分區(qū)聯(lián)考)一種測(cè)定水樣中溴離子濃度的實(shí)驗(yàn)步驟如下：向錐形瓶中加入處理后的水樣25.00 mL，再加入幾滴NH4Fe(SO4)2溶液。加入V1 mL c1 molL1

10、 AgNO3溶液(過(guò)量)，充分搖勻。用c2 molL1 KSCN標(biāo)準(zhǔn)溶液進(jìn)行滴定，至終點(diǎn)時(shí)消耗標(biāo)準(zhǔn)溶液V2 mL。已知：Ksp(AgBr)7.71013，AgSCN=AgSCN(白色)，Ksp(AgSCN)11012下列說(shuō)法不正確的是()A滴定終點(diǎn)時(shí)，溶液變?yōu)榧t色B該滴定法需在堿性條件下進(jìn)行CAgBr(s)SCN(aq)AgSCN(s)Br(aq)的平衡常數(shù)K0.77D該水樣中c(Br) eq f(c1V1c2V2,25.00) molL1B在堿性條件下，F(xiàn)e3生成氫氧化鐵沉淀，B項(xiàng)錯(cuò)誤；K eq f(c（Br）,c（SCN）) eq f(Ksp（AgBr）,Ksp（AgSCN）) eq f(

11、7.71013,11012) 0.77，C項(xiàng)正確；達(dá)到滴定終點(diǎn)時(shí)，n(SCN)n(Br)n(Ag)，n(Br)c1V1103c2V2103，c(Br) eq f(c1V1103c2V2103,25.00103) molL1 eq f(c1V1c2V2,25.00) molL1，D項(xiàng)正確。3(2021遼寧遼陽(yáng)質(zhì)檢)磷的含氧酸有磷酸(H3PO4)、亞磷酸(H3PO3)、次磷酸(H3PO2)等多種，它們?cè)诠I(yè)上都是重要的化工原料。(1)亞磷酸(H3PO3)是一種二元弱酸，寫出H3PO3與過(guò)量NaOH溶液反應(yīng)的化學(xué)方程式：_。某溫度下，0.01 molL1 H3PO3溶液的pH為2.7，該溫度下，H3

12、PO3的一級(jí)電離常數(shù)Ka1_(已知：lg 20.3 ，lg 30.5，lg 50.7，H3PO3的第二步電離忽略不計(jì))。(2)某實(shí)驗(yàn)小組用NaOH溶液處理含H3PO3廢水，當(dāng)溶液中c(Na)c(H2PO eq oal(sup1(),sdo1(3) )2c(HPO eq oal(sup1(2),sdo1(3) )時(shí)，溶液呈_性(填“酸”“堿”或“中”)。(3)已知：常溫下，磷酸(H3PO4)的Ka17.11103，Ka26.23108、Ka34.51013，則常溫下，Na2HPO4溶液中H2PO eq oal(sup1(),sdo1(4) 、HPO eq oal(sup1(2),sdo1(4)

13、和PO eq oal(sup1(3),sdo1(4) 的濃度由大到小的順序?yàn)開。(4)向某濃度的磷酸溶液中滴加NaOH溶液，其pH與溶液中H3PO4、H2PO eq oal(sup1(),sdo1(4) 、HPO eq oal(sup1(2),sdo1(4) 和PO eq oal(sup1(3),sdo1(4) 的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)(X)(平衡時(shí)某物種的濃度與整個(gè)物種濃度之和的比值)的關(guān)系如圖所示。以酚酞為指示劑，當(dāng)溶液由無(wú)色變?yōu)闇\紅色時(shí)，發(fā)生主要反應(yīng)的離子方程式是_。(5)已知：常溫下，Ksp(FePO4)1.31022、Ksp(AlPO4)5.21019。常溫下，向含F(xiàn)e3、Al3的混合溶液中滴

14、加Na3PO4溶液，當(dāng)FePO4、AlPO4同時(shí)生成時(shí)，溶液中c(Fe3)c(Al3)_。解析(1)H3PO3與過(guò)量NaOH溶液反應(yīng)生成Na2HPO3和H2O：0.01 molL1H3PO3溶液的pH2.7，則c(H)102.7 molL12103 molL1、c(H2PO eq oal(sup1(),sdo1(3) )c(H)2103 molL1、c(H3PO3)8103 molL1，Ka1 eq f(c（H）c（H2PO eq oal(sup1(),sdo1(3) ）,c（H3PO3）) eq f(21032103,8103) 5104。(2)根據(jù)電荷守恒：c(Na)c(H)c(H2PO

15、eq oal(sup1(),sdo1(3) )2c(HPO eq oal(sup1(2),sdo1(3) )c(OH)可知，溶液呈中性。(3)Na2HPO4溶液中HPO eq oal(sup1(2),sdo1(4) 的電離常數(shù)Ka34.51013，水解常數(shù)Kh eq f(Kw,Ka2) eq f(1014,6.23108) Ka3，故溶液中c(HPO eq oal(sup1(2),sdo1(4) )c(H2PO eq oal(sup1(),sdo1(4) )c(PO eq oal(sup1(3),sdo1(4) )。(4)酚酞的變色范圍為810，以酚酞為指示劑，當(dāng)溶液由無(wú)色變?yōu)闇\紅色時(shí)，溶液的

16、pH大于8，根據(jù)圖像，溶液中H2PO eq oal(sup1(),sdo1(4) 轉(zhuǎn)化為HPO eq oal(sup1(2),sdo1(4) ，離子方程式為H2PO eq oal(sup1(),sdo1(4) OH=HPO eq oal(sup1(2),sdo1(4) H2O。(5)當(dāng)FePO4、AlPO4同時(shí)生成時(shí)，溶液中 eq f(c（Fe3）,c（Al3）) eq f(Ksp（FePO4）,Ksp（AlPO4）) eq f(1.31022,5.21019) 2.5104。答案(1)H3PO32NaOH=Na2HPO32H2O5104(2)中(3)c(HPO eq oal(sup1(2),

17、sdo1(4) )c(H2PO eq oal(sup1(),sdo1(4) )c(PO eq oal(sup1(3),sdo1(4) )(4)H2PO eq oal(sup1(),sdo1(4) OH=HPO eq oal(sup1(2),sdo1(4) H2O(5)2.51044(1)(全國(guó)卷，26題節(jié)選)聯(lián)氨為二元弱堿，在水中的電離方式與氨相似。聯(lián)氨第一步電離反應(yīng)的平衡常數(shù)值為_(已知：N2H4HN2H eq oal(sup1(),sdo1(5) 的K8.7107；Kw1.01014)。聯(lián)氨與硫酸形成的酸式鹽的化學(xué)式為_。(2)(全國(guó)卷，27題節(jié)選)在化學(xué)分析中采用K2CrO4為指示劑，以

18、AgNO3標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定溶液中Cl，利用Ag與CrO eq oal(sup1(2),sdo1(4) 生成磚紅色沉淀，指示到達(dá)滴定終點(diǎn)。當(dāng)溶液中Cl恰好沉淀完全(濃度等于10105 molL1)時(shí)，溶液中c(Ag)為_ molL1，此時(shí)溶液中c(CrO eq oal(sup1(2),sdo1(4) )等于_ molL1。(已知：Ag2CrO4、AgCl的Ksp分別為2.01012和2.01010)。(3)(海南卷，14題節(jié)選)已知：Kw1.01014，Al(OH)3AlO eq oal(sup1(),sdo1(2) HH2OKa2.01013。Al(OH)3溶于NaOH溶液反應(yīng)的平衡常數(shù)等于_。解

19、析(1)NH3在水中的電離方式為NH3H2ONH eq oal(sup1(),sdo1(4) OH，聯(lián)氨在水中的電離方式與氨相似，據(jù)此推知聯(lián)氨第一步電離方程式為N2H4H2ON2H eq oal(sup1(),sdo1(5) OH，Kb1 eq f(c（NH eq oal(sup1(),sdo1(5) ）c（OH）,c（N2H4）) 。又知N2H4HN2H eq oal(sup1(),sdo1(5) 的K8.7107，H2OHOH的Kw1.01014，綜合上述兩式可得，Kb1 eq f(c（NH eq oal(sup1(),sdo1(5) ）c（OH）,c（N2H4）) KKw(8.7107)(1.01014)8.7107。因?yàn)槁?lián)氨為二元弱堿，第二步電離方程式為N2H eq oal(sup1(),sdo1(5) H2ON2H eq oal(sup1(),sdo1(6) OH，故與硫酸形成的