【課件】高考化學二輪復習水溶液中四大平衡常數(shù)的計算和應(yīng)用課件（40張）

熱點微專題9水溶液中四大平衡常數(shù)的計算和應(yīng)用【典題示例】【典例】[2017·天津,10(5)]已知25℃,NH3·H2O的Kb=1.8×10-5,H2SO3的Ka1=1.3×10-2,Ka2=6.2×10-8。若氨水的濃度為2.0mol·L-1,溶液中的c(OH-)=________mol·L-1。將SO2通入該氨水中,當c(OH-)降至1.0×10-7mol·L-1時,溶液中的c()/c()=________。

【審題流程】解答本類試題的流程如下:【解析】由NH3·H2O的電離方程式及其電離平衡常數(shù)Kb=1.8×10-5可知,Kb=[c()·c(OH-)]/c(NH3·H2O)=1.8×10-5,當氨水的濃度為2.0mol·L-1時,溶液中的c()=c(OH-)=6.0×10-3mol·L-1。由H2SO3的第二步電離方程式

+H+及其電離平衡常數(shù)Ka2=6.2×10-8可知,Ka2=[c()·c(H+)]/c()=6.2×10-8,將SO2通入該氨水中,當c(OH-)降至1.0×10-7mol·L-1時,溶液的c(H+)=1.0×10-7mol·L-1,則c()/c()==0.62。答案:6.0×10-3

0.62【核心歸納】已知:常溫下,H2S的電離常數(shù)為Ka1、Ka2,Cu(OH)2、CuS、Ag2S的溶度積常數(shù)分別為Ksp、Ksp′、Ksp″。1.水解常數(shù)與電離常數(shù)、離子積之間的關(guān)系常溫下的Na2S溶液中:S2-的水解常數(shù)Kh1=Kw/Ka2,HS-的水解常數(shù)Kh2=Kw/Ka1。2.水解常數(shù)與溶度積、離子積之間的關(guān)系常溫下的CuCl2溶液中:Cu2+的水解常數(shù)Kh=/Ksp。3.平衡常數(shù)與電離常數(shù)、溶度積之間的關(guān)系(1)反應(yīng)CuS(s)+2Ag+(aq)Cu2+(aq)+Ag2S(s)的平衡常數(shù)K=Ksp′/Ksp″。(2)反應(yīng)CuS(s)+2H+(aq)Cu2+(aq)+H2S(aq)的平衡常數(shù)K=Ksp′/(Ka1·Ka2)。4.判斷溶液的酸堿性NaHS溶液顯堿性,離子濃度大小順序為c(Na+)>c(HS-)>c(OH-)>c(H+)>c(S2-),上述判斷的理由是HS-的水解常數(shù)(Kw/Ka1)大于其電離常數(shù)(Ka2)?！灸M演練】1.(2020·邯鄲模擬)天然氣中含有H2S雜質(zhì),某科研小組用氨水吸收得到NH4HS溶液,已知T℃Kb(NH3·H2O)=1.74×10-5;Ka1(H2S)=1.0×10-7,Ka2(H2S)=7.0×10-15,NH4HS溶液中所含粒子濃度大小關(guān)系正確的是________。

A.c()>c(HS-)>c(H+)>c(OH-)B.c(HS-)>c()>c(S2-)>c(H+)C.c()>c(HS-)>c(H2S)>c(H+)D.c(HS-)>c(S2-)>c(H+)>c(OH-)【解析】根據(jù)電離平衡常數(shù)知,一水合氨電離程度大于硫化氫電離程度,所以NH4HS溶液銨根離子水解程度小于HS-水解程度,溶液呈堿性,則c(OH-)>c(H+),但

和HS-水解程度都較小,所以離子濃度大小順序是c()>c(HS-)>c(OH-)>c(H+),HS-水解程度大于其電離程度,所以還存在c()>c(HS-)>c(H2S)>c(H+)。答案:C2.(2020·煙臺模擬)已知常溫下,Ksp[Fe(OH)3]=8.0×10-38,Al3+開始沉淀的pH為4,(溶液中離子的濃度小于1×10-5mol·L-1為沉淀完全),從濾液中先分離出Fe3+,應(yīng)調(diào)節(jié)pH范圍為________(lg2≈0.3)。

【解析】要使Fe3+完全沉淀,即c(Fe3+)<10-5mol·L-1,故c(OH-)>==2×10-11mol·L-1,利用常溫下水的離子積常數(shù)Kw=10-14,c(H+)=<5×10-4mol·L-1,故pH≥3.3,而Al3+開始沉淀時的pH為4,故pH范圍為3.3≤pH<4。答案:3.3≤pH<43.(2020·東營二模)NaHS可用于污水處理的沉淀劑。已知:25℃時,反應(yīng)Hg2+(aq)+HS-(aq)HgS(s)+H+(aq)的平衡常數(shù)K=1.75×1038,H2S的電離平衡常數(shù)Ka1=1.0×10-7,Ka2=7.0×10-15,Ksp(HgS)=__________。

【解析】反應(yīng)Hg2+(aq)+HS-(aq)HgS(s)+H+(aq)的平衡常數(shù)K=1.75×1038,即K==1.75×1038,則Ksp(HgS)==4.0×10-53。答案:4.0×10-534.(2020·桂林模擬)已知常溫下NH3·H2O的電離常數(shù)Kb=1.8×10-5,碳酸的電離常數(shù)Ka1=4.4×10-7、Ka2=4.7×10-11,則恰好完全反應(yīng)時所得的NH4HCO3溶液中c(H+)________c(OH-)(填“>”“<”或“=”)。

【解析】

的水解使溶液顯酸性,水解使溶液顯堿性,的水解平衡常數(shù)Kh=≈5.56×10-10,的水解平衡常數(shù)Kh=≈2.27×10-8,比較可知的水解程度大于的水解程度,所以溶液顯堿性,即c(H+)<c(OH-)。答案:<5.(2020·太原模擬)工業(yè)上脫硫脫硝還可采用電化學法,其中的一種方法是內(nèi)電池模式(直接法),煙氣中的組分直接在電池液中被吸收及在電極反應(yīng)中被轉(zhuǎn)化,采用內(nèi)電池模式將SO2吸收在電池液中,并在電極反應(yīng)中氧化為硫酸,在此反應(yīng)過程中可得到質(zhì)量分數(shù)為40%的硫酸。寫出通入SO2電極的反應(yīng)式:______;

若40%的硫酸溶液吸收氨氣獲得(NH4)2SO4的稀溶液,測得常溫下,該溶液的pH=5,則=________(計算結(jié)果保留一位小數(shù),已知該溫度下NH3·H2O的Kb=1.7×10-5);若將該溶液蒸發(fā)掉一部分水后恢復至室溫,則的值將________(填“變大”“不變”或“變小”)。

【解析】因為SO2在電池中被氧化成硫酸,所以SO2應(yīng)該從負極通入,負極失電子,再結(jié)合溶液的環(huán)境完成電極反應(yīng):SO2-2e-+2H2O====+4H+?！?.9×10-5,設(shè)(NH4)2SO4溶液的濃度為c,的水解程度為a,則蒸發(fā)掉一部分水后恢復至室溫,溶液濃度增大,水解程度減小,(1-a)增大,比值變小。答案:SO2-2e-+2H2O====+4H+

5.9×10-5變小6.(2020·南充模擬)鉬酸鈉晶體(Na2MoO4·2H2O)是一種無公害型冷卻水系統(tǒng)金屬緩蝕劑,可以由MoS2制備。在制備過程中需加入Ba(OH)2固體除去,若溶液中c()=0.4mol·L-1,c()=0.05mol·L-1,常溫下,當BaMoO4即將開始沉淀時,的去除率為______________[忽略溶液體積變化。已知:25℃,Ksp(BaMoO4)=4.0×10-8,Ksp(BaSO4)=1.1×10-10]。

【解析】當BaMoO4即將開始沉淀時,溶液中c(Ba2+)==1.0×10-7mol·L-1,由于Ksp(BaSO4)=1.1×10-10,則此時溶液中的濃度為c()==1.1×10-3mol·L-1,所以的去除率為×100%=97.8%。答案:97.8%7.(2020·長沙模擬)已知:Ksp(AlPO4)=6.3×10-19、Ksp[Ca3(PO4)2]=2.0×10-29。在物質(zhì)的量濃度分別為0.01mol·L-1的CaCl2和AlCl3的混合溶液中加入等體積的Na3PO4溶液,若使Al3+恰好沉淀完全,即溶液中c(Al3+)=1.0×10-5mol·L-1,此時是否有Ca3(PO4)2沉淀生成:______________(列式計算說明)。

【解析】Al3+恰好沉淀完全時,c()=

=6.3×10-14mol·L-1,Qc[Ca3(PO4)2]=()3×(6.3×10-14)2≈5×10-34<2.0×10-29,因此不會生成Ca3(PO4)2沉淀。答案:見解析熱點微專題強化練熱點微專題9水溶液中四大平衡常數(shù)的計算和應(yīng)用1.(2020·南昌模擬)常溫下,向1mol·L-1Na2TeO3溶液中滴加鹽酸,當溶液pH=5時,c()∶c(H2TeO3)=________。(已知:H2TeO3的Ka1=1.0×10-3

Ka2=2.0×10-8)

【解析】常溫下,向1mol·L-1Na2TeO3溶液中滴加鹽酸,則Ka1×Ka2=當溶液pH=5時,===0.2。答案:0.22.(2020·渭南模擬)已知碳酸鋰Ksp=8.6×10-4,向濃度為0.2mol·L-1的硫酸鋰溶液中加入等體積的碳酸鈉溶液產(chǎn)生沉淀,則所加碳酸鈉溶液的最低濃度為________。

【解析】加入等體積的碳酸鈉溶液,則溶液濃度變?yōu)樵瓉淼?/2,Ksp=c2(Li+)·=8.6×10-4,則c(Na2CO3)=c()==0.0215mol·L-1,則所加碳酸鈉溶液的最低濃度為0.0215mol·L-1×2=0.043mol·L-1。答案:0.043mol·L-13.(2020·西安模擬)常溫下,在體積均為20mL、濃度均為0.1mol·L-1的HX溶液、HY溶液中分別滴加同濃度的NaOH溶液,反應(yīng)后溶液中水電離的c(H+)表示為pH水=-lgc(H+)水。pH水與滴加氫氧化鈉溶液體積的關(guān)系如圖所示。常溫下,HY的電離常數(shù)=______________。

【解析】常溫下,M點溶質(zhì)為NaY和HY,pH水=-lgc(H+)水,則c(H+)水=10-7mol·L-1,溶液中c(H+)=c(OH-)=1×10-7mol·L-1,c(Na+)=c(Y-)=×0.1mol·L-1,c(HY)=×0.1mol·L-1,Ka=,則Ka=。答案:

4.(2020·淄博模擬)高鐵酸鉀(K2FeO4)是一種優(yōu)良的水處理劑。25℃,其水溶液中加酸或堿改變?nèi)芤旱膒H時,含鐵粒子的物質(zhì)的量分數(shù)δ(X)隨pH的變化如圖所示[已知δ(X)=]。則由B點數(shù)據(jù)可知,H2FeO4的第一步電離常數(shù)Ka1=__________。25℃,H2FeO4(aq)+H+(aq)的平衡常數(shù)K________(填“=”“>”或“<”)100。

【解析】B點pH=4,δ()=0.8,則δ(H2FeO4)=0.2,由于溶液體積相同,則

=4.0,則H2FeO4的第一步電離常數(shù)Ka1=×c(H+)=4.0×10-4。結(jié)合圖象可知,c(H2FeO4)=c()時,溶液的pH<2,c(H+)>0.01mol·L-1,則H2FeO4+H+

的平衡常數(shù)K==100,即K<100。答案:4.0×10-4

<5.(2020·廈門模擬)NiSO4·6H2O是一種綠色易溶于水的晶體,廣泛用于化學鍍鎳、生產(chǎn)電池等?？捎呻婂儚U渣(除含鎳外,還含有Cu、Zn、Fe、Cr等雜質(zhì))為原料獲得。工藝流程如下圖:請回答下列問題:(1)用稀硫酸溶解廢渣時,為了提高浸取率可采取的措施有________________(任寫一點)。

(2)在40℃左右,用6%的H2O2氧化Fe2+,再在95℃時加入NaOH調(diào)節(jié)pH,除去鐵和鉻。此外,還常用NaClO3作氧化劑,在較小的pH條件下水解,最終生成一種淺黃色的黃鐵礬鈉[Na2Fe6(SO4)4(OH)12]沉淀除去。如圖是溫度—pH與生成的沉淀關(guān)系圖,圖中陰影部分是黃鐵礬鈉穩(wěn)定存在的區(qū)域[已知25℃時,Fe(OH)3的Ksp=2.64×10-39]。下列說法正確的是__________(選填序號)。

a.FeOOH中鐵為+2價b.若在25℃時,用H2O2氧化Fe2+,再在pH=4時除去鐵,此時溶液中c(Fe3+)=2.64×10-29mol·L-1c.用氯酸鈉在酸性條件下氧化Fe2+的離子方程式為6Fe2+++6H+====6Fe3++Cl-+3H2Od.工業(yè)生產(chǎn)中常保持在85～95℃生成黃鐵礬鈉,此時水體的pH為1.2～1.8【解析】(1)提高浸取率可采取將廢渣粉碎、加熱、攪拌以及增大硫酸濃度等措施。(2)FeOOH中鐵是+3價,a錯誤;pH=4,c(OH-)=1×10-10mol·L-1,c(Fe3+)==2.64×10-9mol·L-1,b錯誤;c項符合電荷守恒、得失電子守恒等守恒關(guān)系,也符合反應(yīng)的酸堿性,正確;工業(yè)生產(chǎn)中常保持在85～95℃生成黃鐵礬鈉,此時水體的pH為1.2～1.8,d正確。答案:(1)加熱或攪拌或增大硫酸濃度等(2)cd6.(2020·大同模擬)硫酸鎳是一種重要的化工中間體,是鎳行業(yè)研究的熱點。一種以石油化工中廢鎳催化劑(主要成分為NiCO3和SiO2,含少量Fe2O3、Cr2O3)為原料制備硫酸鎳的工業(yè)流程如圖:已知:①NiS、Ni(OH)2、Cr(OH)3均難溶于水,Cr(OH)3是兩性氫氧化物。②Fe(OH)3不溶于NH4Cl—氨水的混合液,Ni(OH)2溶于NH4Cl—氨水的混合液生成[Ni(NH3)6]2+。③離子濃度≤10-5mol·L-1時,離子沉淀完全。請回答下列問題:“二次堿析”時,若使溶液中的Ni2+沉淀完全,則需維持c(OH-)不低于______。

(已知:Ni(OH)2的Ksp=2×10-15,≈1.4)【解析】氫氧化鎳中存在溶解平衡,Ksp=c(Ni2+)×c2(OH-),根據(jù)信息,離子濃度≤10-5mol·L-1時,離子沉淀完全,則2×10-15=10-5×c2(OH-),解得c(OH-)=1.4×10-5mol·L-1,則若使溶液中Ni2+沉淀完全,需維持c(OH-)不低于1.4×10-5mol·L-1。答案:1.4×10-5mol·L-1【加固訓練】(2020·太原模擬)2019年諾貝爾化學獎頒給了吉野彰等三人,以表彰他們對鋰離子電池研發(fā)的卓越貢獻。(1)自然界中主要的鋰礦物為鋰輝石、鋰云母、透鋰長石和磷鋰鋁石等。為鑒定某礦石中是否含有鋰元素,可以采用焰色反應(yīng)來進行鑒定,當觀察到火焰呈____________,可以認為存在鋰元素。

A.紫紅色B.紫色C.黃色(2)工業(yè)中利用鋰輝石(主要成