专题4.6 电离(水解)常数的相关计算-备战2023年高考化学新编大一轮复习讲义·
展开专题4.6 电离(水解)常数的相关计算
【方法与技巧】
一、电离常数与电离度
1、表达式
(1)一元弱酸(HA): HAH++A- Ka=
(2)二元弱酸(H2A):H2AH++HA- Ka1=
HA—H++A2- Ka2=
(3)一元弱碱(BOH):BOHB++OH- Kb=
2、影响因素
(1)内因:与物质本身结构和性质有关
(2)外因:电离平衡常数的数值只与温度有关,与浓度无关;弱电解质的电离是吸热的,一般温度越高,电离平衡常数越越大
3、电离常数(K)与电离度(α)的定量关系
设一定温度下,CH3COOH的浓度为c,其电离度为
CH3COOHCH3COO-+H+
起始 c 0 0
转化 c c c
平衡 c—c c c
Ka=,由于<<1,则:Ka=c2
,c(H+)=c=
二、计算电离常数的常见类型
方法探究:计算电离常数重点是选取特殊的时刻,一般来说选取最多的是起始点、恰好完全反应的时刻、中性时刻,以及特殊曲线交点时刻,这些点计算比较方便
类型一、起点时刻:巧用三段式
例1、HR是一元酸。室温时,用0.250 mol·L-1 NaOH溶液滴定25.0 mL HR溶液时,溶液的pH变化情况如图所示。其中,b点表示两种物质恰好完全反应。计算的电离常数Ka=5×10-6
方法探究:此题根据纵坐标所给的数据,起点时刻pH=3,HR中和一半时的pH=4.7,可以优先考虑起点时刻计算电离常数,常用方法:三段式
解析:根据题意,b点时酸碱恰好完全反应,则c(HR)=0.250 mol·L-1×0.02 L÷0.025 L=0.2 mol·L-1,即0.2 mol·L-1的HR溶液的pH=3
HR H++ R—
起始:0.2 0 0
转化:10-3 10-3 10-3
平衡:0.2-10-3 10-3 10-3
HR的电离常数Ka===5×10-6
【精准训练1】
1、已知25 ℃时,测得浓度为0.1 mol·L-1的BOH溶液中,c(OH-)=1×10-3mol·L-1
(1)写出BOH的电离方程式:_______________________________
(2)BOH的电离度α=________
(3)BOH的电离平衡常数Kb=________
2、常温下,向20mL0.1mol/L氨水中滴加一定浓度的稀盐酸,溶液中水电离的氢离子浓度随加入盐酸体积的变化如图所示,计算氨水的电离平衡常数Kb=________
3、化学上常用AG表示溶液中的lg。25 ℃时,用0.1 mol·L-1的NaOH溶液滴定20.00 mL 0.1 mol·L-1的HNO2溶液。AG与所加NaOH溶液体积(V)的关系如图所示,计算25 ℃时,HNO2的电离常数Ka=________
类型二、遇中性时刻:电荷守恒配合物料守恒两步搞定
例2、在25℃下,amol·L-1的氨水与0.01mol·L-1的盐酸以体积比3:4混合,平衡时溶液中c(NH)=c(Cl-),则溶液显中性(填“酸”、“碱”或“中”);用含a的代数式表示NH3·H2O的电离常数Kb=
方法探究:中性时刻采取电荷守恒和物料守恒,解题时建议用物质的量守恒去写,因为在反应过程中体积已经发生了变化
解析:根据电荷守恒得c(H+)+c(NH)=c(Cl-)+c(OH-),因为c(NH)=c(Cl-),所以c(H+)=c(OH-),故溶液显中性。
电荷守恒得:n(H+)+n(NH)=n(Cl-)+n(OH-),则:n(NH)=n(Cl-)=0.01×4=0.04 mol
物料守恒得:3a=n(NH)+n(NH3·H2O),则:n(NH3·H2O)=(3a—0.04) mol
Kb=
【精准训练2】
1、常温下,向a mol·L-1 CH3COONa溶液中滴加等体积的b mol·L-1盐酸使溶液呈中性(不考虑盐酸和醋酸的挥发),则醋酸的电离常数Ka=__________________(用含a和b的代数式表示)
2、常温下,将a mol·L-1的醋酸与b mol·L-1 Ba(OH)2溶液等体积混合,充分反应后,溶液中存在2c(Ba2+)=c(CH3COO-),则该混合溶液中醋酸的电离常数Ka=________________(用含a和b的代数式表示)
3、已知对于电离常数为Ka的某一元弱酸滴定过程中,pH突变随其浓度的增大而增大,且浓度主要影响滴定终点和滴定终点之后的曲线部分。常温下,用不同浓度的NaOH溶液分别滴定20 mL与其同浓度的某弱酸HA溶液,滴定曲线如图所示。Ka=________
类型三、恰好完全反应时刻:水解三段式法或利用水解常数和电离常数的关系
水解平衡常数与电离常数的关系
①CH3COO-+H2OCH3COOH+OH-
②NH4++H2ONH3H2O+H+
③CO32—+H2OHCO3—+OH- ,HCO3—+H2OH2CO3+OH-
例3、25 ℃时,0.1 mol·L-1的HCOONa溶液的pH=10,则HCOOH的电离常数Ka=10-7
方法探究:方法I、直接列水解三段式求解
方法II、先求出水解常数,再利用水解常数和电离常数的关系进行计算
方法I、直接列水解三段式求解
HCOO—+H2OHCOOH+OH-
起始: 0.1 0 0
转化: 10-4 10-4 10-4
平衡: 0.1-10-4 10-4 10-4
Ka==
方法II、先求出水解常数,再利用水解常数和电离常数的关系进行计算
利用左边的三段式,先求出HCOO—的水解常数
Kh==
Ka=
【精准训练3】
1、在25℃下,将0.2 mol·L-1的氨水与0.2mol/L的硝酸等体积混合,反应后溶液的pH=5,则该温度下氨水的电离常数Kb=_______
2、25℃时,用0.10 mol·L-1的氨水滴定10.00 mL 0.05 mol·L-1的二元酸H2A的溶液,滴定过程中加入氨水的体积(V)与溶液中的关系如图所示。25℃时,该氨水的电离平衡常数为Kb=_______或_______
3、已知H2X的溶液中只有一种分子,但存在HX-、X2-等四种离子。常温下向20mL 0.2 mol·L-1的H2X溶液中滴加0.2 mol·L-1的NaOH溶液,滴加过程中溶液pH与滴入的NaOH溶液体积关系如图示,则
X2-+H2OHX-+OH-的平衡常数Kh=________
类型四、利用图像特殊交点求电离常数
说明:pH为横坐标、分布系数(即组分的平衡浓度占总浓度的分数)为纵坐标
一元弱酸(以CH3COOH为例)
二元酸(以草酸H2C2O4为例)
δ0为CH3COOH分布系数
δ1为CH3COO-分布系数
δ0为H2C2O4分布系数、δ1为HC2O分布系数、
δ2为C2O分布系数
交点即为CH3COOH的电离常数的负对数
左边交点为H2C2O4的第一步电离常数的负对数
右边交点为H2C2O4的第二步电离常数的负对数
例1、25℃时,往HA溶液中滴加NaOH溶液,溶液中HA和A-二者中各自所占的物质的量分数(α)随溶液pH变化的关系如图所示。 则HA的电离常数Ka=1×10-5
分析:交点时刻c(A-)和c(HA)相等,交点即为HA的电离常数的负对数
,利用交点时刻c(A-)和c(HA)相等,代入计算,
例2、常温下,用0.100 0 mol·L-1的NaOH溶液滴定某浓度的二元弱酸(H2X)溶液,所得溶液中各种含X的微粒的物质的量分数(δ)与pH的变化曲线如图所示
(1)计算H2X的一级电离常数Ka1=10-1.2
(2)X2-的一级水解常数Kh=10-9.8
分析:利用两交点时刻可以分别求出Ka1和Ka2的负对数
(1)H2X的电离常数,利用pH=1.2时,c(H2X)=c(HX-),代入计算,Ka1=c(H+)=10-1.2
(2)X2-的水解常数,利用pH=4.2时,c(X2-)=c(HX-),代入计算,Kh=c(OH-)=104.2-14=10-9.8
例3、室温下,某二元碱X(OH)2水溶液中相关组分的物质的量分数随溶液pH变化的曲线如图所示,计算X(OH)2第二步电离常数Kb2=10-7.8
分析:利用两交点时刻可以分别求出Kb1和Kb2的负对数
X(OH)2的第二步电离常数,利用pH=6.2时,c(X2+)=c[X(OH)+],代入计算,Kh1=c(OH—)=
【精准训练4】
1、改变0.1 mol·L-1二元弱酸H2A溶液的pH,溶液中H2A、HA-、A2-的物质的量分数δ(X)随pH的变化如图所示。计算的第二步电离常数Ka2=________
2、298 K时,向H3PO4溶液中滴入NaOH溶液,溶液中H3PO4、H2PO、HPO、PO的物质的量分数δ(X)随pH的变化关系如图所示。计算:Ka1(H3PO4)=________,Kh(H2PO)=________
3、已知草酸为二元弱酸:H2C2O4HC2O+H+ Ka1,HC2OC2O+H+ Ka2,常温下,向某浓度的H2C2O4溶液中逐滴加入一定浓度的KOH溶液,所得溶液中H2C2O4、HC2O、C2O三种微粒的物质的量分数(δ)与溶液pH的关系如图所示。
则常温下:(1)Ka1=________
(2)Ka2=________
(3)pH=2.7时,溶液中=__________________________
4、已知亚磷酸(H3PO3)为二元弱酸,常温下,向某浓度的亚磷酸溶液中逐滴加入一定物质的量浓度的KOH溶液,混合溶液的pH与离子浓度的关系如图所示
(1)写出亚磷酸电离的方程式:________________________、________________________
(2)表示pH与lg 的变化关系的曲线是____(填“Ⅰ”或“Ⅱ”)
(3)根据图像计算亚磷酸的Ka1=________
三、与电离常数的有关计算
类型一、利用电离平衡常数计算c(H+)或c(OH-)
1、已知饱和硫化氢的浓度为0.1 mol·L-1,硫化氢的电离常数为Ka1=1.0×10-7,Ka2=1.0×10-19。计算饱和硫化氢溶液中c(H+)=_______
2、已知25 ℃时,NH3·H2O的电离常数Kb=1.8×10-5,该温度下1 mol·L-1的NH4Cl溶液中c(H+)=__________ mol·L-1 (已知 ≈2.36)
类型二、利用电离常数求pH
3、CO2可以被NaOH溶液捕获。若所得溶液pH=13,CO2主要转化为__________(写离子符号);若所得溶液c(HCO)∶c(CO)=2∶1,溶液pH=_______。(室温下,H2CO3的K1=4×10-7;K2=5×10-11)
4、工业尾气中的SO2一直是环境污染的主要原因之一,工业上常采用氨水将SO2转化为NH4HSO3,再氧化为(NH4)2SO4的方法降低尾气中的含硫量。实验测得NH4HSO3溶液中c(SO)∶c(H2SO3)=1 500,则溶液的pH为________ (已知:H2SO3的Ka1=1.5×10-2,Ka2=1.0×10-7)
类型三、利用电离常数求电离度
5、25 ℃时,亚碲酸(H2TeO3)的Ka1=1×10-3,Ka2=2×10-8。该温度下,0.1 mol·L-1H2TeO3的电离度α约为________
(α=×100%)
6、25 ℃时,已知25 ℃时,Kb=1.8×10-5,计算2 mol·L-1氨水的电离度α约为________
类型四、利用电离常数判断弱酸酸式盐的酸碱性
7、已知25 ℃时,草酸的电离平衡常数Ka1=5.0×10-2,Ka2=5.2×10-5;碳酸的电离平衡常数Ka1=4.4×10-7,Ka2=4.7×10-11,则NaHC2O4溶液的pH____(填“>”“<”或“=”,下同)7,NaHCO3溶液的pH____7
8、25 ℃时,亚碲酸(H2TeO3)的Ka1=1×10-3,Ka2=2×10-8。;NaHTeO3溶液的pH________(填“>”“<”或“=”)7
类型五、利用电离常数判断弱酸弱碱盐的酸碱性
9、工业上常用氨水吸收二氧化硫,可生成(NH4)2SO3。判断常温下(NH4)2SO3溶液的酸碱性并说明判断依据______
__________________________________________________________________________________________
(已知常温下NH3·H2O的Kb=1.8×10-5;H2SO3的Ka1=1.3×10-2,Ka2=6.3×10-8)
10、已知:25 ℃时,电离常数Kb(NH3·H2O)=2.0×10-5,Ka1(H2CO3)=4.0×10-7、Ka2(H2CO3)=5.0×10-11
①判断0.1 mol/L的(NH4)2CO3溶液使pH试纸________(填“变蓝”“不变色”或“变红”),该溶液中c(CO)、c(HCO)、c(NH)的浓度大小关系是________
②0.50 mol/L的Na2CO3溶液的pH=________(不考虑CO第二步水解和H2O的电离)
类型六、利用电离常数求比值
11、已知25℃,NH3·H2O的Kb=1.8×10−5,H2SO3的Ka1=1.3×10−2,Ka2=6.2×10−8。若氨水的浓度为2.0 mol·L-1,溶液中的c(OH−)=______mol·L−1。将SO2通入该氨水中,当c(OH−)降至1.0×10−7 mol·L−1时,溶液中的c()/c()=__________
12、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c(SO)∶c(HSO3—)=________。(常温下H2SO3的电离平衡常数Ka1=1.0×10-2,Ka2=6.0×10-8)
类型七、利用电离常数求某一反应的平衡常数
13、在NH4HCO3溶液中,反应NH+HCO+H2ONH3·H2O+H2CO3的平衡常数K=________(已知常温下NH3·H2O的电离平衡常数Kb=2×10-5,H2CO3的电离平衡常数Ka1=4×10-7)
14、常温下,Ksp[Fe(OH)2]=1.64×10-14,则求得反应:Fe2++2H2OFe(OH)2+2H+的平衡常数为_________(保留1位小数)
【巩固练习】
1、碳氢化合物完全燃烧生成CO2和H2O。常温常压下,空气中的CO2溶于水,达到平衡时,溶液的pH=5.60,c(H2CO3)=1.5×10-5 mol·L-1。若忽略水的电离及H2CO3的第二级电离,则H2CO3HCO+H+的电离常数K1=________(已知:10-5.60=2.5×10-6)
2、在25 ℃时,将a mol·L-1的氨水溶液与0.02 mol·L-1HCl溶液等体积混合后溶液恰好呈中性(忽略溶液混合后体积的变化),用含a的表达式表示25 ℃时NH3·H2O的电离常数Kb=______________。用质量分数为17%、密度为0.93 g·cm-3的氨水,配制200 mL a mol·L-1的氨水,所需原氨水的体积V=________ mL
3、25 ℃时,向含a mol NH4NO3的溶液中滴加b L氨水呈中性,则所滴加氨水的浓度为________mol·L-1
(已知Kb(NH3·H2O)=2×10-5 mol·L-1)
4、25 ℃时,将a mol·L-1的氨水与0.01 mol·L-1的盐酸等体积混合所得溶液中c(NH)=c(Cl-),则溶液显______(填“酸”“碱”或“中”)性;用含a的代数式表示NH3·H2O的电离平衡常数Kb=________
5、联氨为二元弱碱,在水中的电离方程式与氨相似,联氨第一步电离反应的平衡常数值为_____________(已知:N2H4+H+N2H5+的K=8.7×107;KW=1.0×10-14)。联氨与硫酸形成的酸式盐的化学式为_______________
6、用40%的硫酸溶液吸收氨气获得(NH4)2SO4的稀溶液,测得常温下,该溶液的pH=5,则________。
(计算结果保留一位小数,已知该温度下NH3·H2O的Kb=1.7×10-5);若将该溶液蒸发掉一部分水后恢复室温,则的值将_____(填“变大”“不变”或“变小”)
7、已知常温下,HCN的电离平衡常数Ka=6.2×10-10
(1)常温下,含等物质的量浓度的HCN与NaCN的混合溶液显_____(填“酸”“碱”或“中”)性,c(CN-)____
c(HCN) (填“>”“<”或“=”),该溶液中各离子浓度由大到小的顺序为________________________
(2)常温下,若将c mol·L-1盐酸与0.62 mol·L-1 KCN溶液等体积混合后恰好得到中性溶液,则c=__________(小数点后保留4位数字)
8、磷酸是三元弱酸,常温下三级电离常数分别是Ka1=7.1×10-3,Ka2=6.2×10-8,Ka3=4.5×10-13,解答下列问题:
(1)常温下同浓度①Na3PO4、②Na2HPO4、③NaH2PO4的pH由小到大的顺序_____________
(2)常温下,NaH2PO4的水溶液pH________(填“>”“<”或“=”)7
(3)常温下,Na2HPO4的水溶液呈________(填“酸”“碱”或“中”)性,用Ka与Kh的相对大小,说明判断理由:______________________________________________
9、向氨水中加入0.05 mol·L-1稀硫酸至溶液正好呈中性,则c(NH) 2c(SO)(填“>”“<”或“=”),此时混合溶液中c(NH)=176c(NH3·H2O),则NH3·H2O的电离常数Kb为
10、磷能形成次磷酸(H3PO2)、亚磷酸(H3PO3)等多种含氧酸。
(1)次磷酸(H3PO2)是一种精细化工产品,已知10 mL、1 mol·L-1 H3PO2与20 mL 1 mol·L-1的NaOH溶液充分反应后生成组成为NaH2PO2的盐,回答下列问题:
①NaH2PO2属于 (填“正盐”“酸式盐”或“无法确定”)。
②若25 ℃时,K(H3PO2)=1×10-2 mol·L-1,则0.02 mol·L-1的H3PO2溶液的pH=
③设计两种实验方案,证明次磷酸是弱酸:
_______________________________________________________________________________________、
_______________________________________________________________________________________
(2)亚磷酸(H3PO3)是二元中强酸,某温度下,0.11 mol·L-1的H3PO3溶液的pH为2,该温度下H3PO3的电离常数Ka1约为 (Ka2=2×10-7 mol·L-1,H3PO3的二级电离和水的电离忽略不计)
(3)亚磷酸的结构式为(式中P→O表示成键电子对全部由磷原子提供),含有两个“—OH”,分子中有两个可电离的H+,因而是二元酸,由此类推次磷酸分子中含有 个“O—H”键。
(4)向H3PO3溶液中滴加NaOH溶液,回答下列问题:
①恰好中和生成Na2HPO3时,所得溶液的pH (填“>”“<”或“=”,下同)7;
②溶液呈中性时,所得溶液的c(Na+) c(H2PO)+2c(HPO)
③若用甲基橙做指示剂,用NaOH溶液滴定,达到滴定终点时,所得溶液的c(Na+) c(H2PO)+2c(HPO)
11、根据H3BO3的解离反应:H3BO3+H2OH++B(OH),Ka=5.81×10-10,可判断H3BO3是______酸。
12、次磷酸(H3PO2)是一元中强酸,写出其电离方程式:________________________________________,NaH2PO2溶液显________(填“弱酸性”“中性”或“弱碱性”)。
13、已知常温下H2CO3为二元弱酸,其第一、二步电离的电离常数分别为Ka1、Ka2,且Ka1≈104Ka2。Na2CO3溶液的第一、二步水解反应的平衡常数称为水解常数,分别为Kh1、Kh2
①请推导出Kh1与Ka2的关系为_________(用表达式表示)
②常温下,0.01 mol·L-1的Na2CO3溶液的pH为___________(用含Kh1的表达式表示)
14、次氯酸为一元弱酸,具有漂白和杀菌作用,其电离平衡体系中各成分的组成分数δ[δ(X)=,X为HClO或ClO-]与pH的关系如图所示。HClO的电离常数Ka值为________
15、如图所示为二元酸H2A溶液中各微粒的物质的量分数(δ)随溶液pH的变化曲线(25 ℃)。
H2A的电离平衡常数Ka1=________,溶液pH=7时,=________
16、H3AsO4水溶液中含砷的各物种的分布分数(平衡时某物种的浓度占各物种浓度之和的分数)与pH的关系如图所示,H3AsO4第一步电离方程式H3AsO4H2AsO+H+的电离常数为Ka1,则pKa1= (pKa1=-lg Ka1)
17、常温下,向20 mL 0.010 mol·L-1的HA溶液中逐滴加入0.010 mol·L-1的NaOH溶液,溶液中lg c(OH-)与所加NaOH溶液的体积(V)的关系如图。请计算在P点的电离平衡常数Ka=
18、25℃时,向盛有50 mL pH=3的HA溶液的绝热容器中加入pH =14的NaOH溶液,加入NaOH溶液的体积(V)与所得混合溶液的温度(T)的关系如图所示,计算HA的电离平衡常数Ka=________
19、向10mL 1 mol·L-1的HCOOH溶液中不断滴加1 mol·L-1的NaOH溶液,并一直保持常温,所加碱的体积与-lg c水(H+)的关系如图所示。c水(H+)为溶液中水电离的c(H+)。Ka(HCOOH)=________
20、常温下,向25.00 mL 0.1 mol·L-1 HSCN溶液中滴入0.1 mol·L-1 NaOH溶液,溶液中由水电离出的c(H+)的负对数[-lg c水(H+)]与所加NaOH溶液体积的关系如图所示,计算HSCN的电离平衡常数Ka=________
21、HR是含Z元素的一元酸。室温时,用0.250mol·L-1NaOH溶液滴定25.0mL HR溶液时,溶液的pH变化情况如图所示。其中,a点表示两种物质恰好完全反应
①右图中x____7(填“>”、“<”或“=”)
②室温时,HR的电离常数Ka=__ (填数值)
22、298 K 时,向20 mL 0.01mol/LCH3COOH 溶液中逐滴加入0.01mol/L KOH 溶液,其pH变化曲线如图所示。 醋酸的电离平衡常数:Ka=________
23、大气污染物SO2可用NaOH吸收。已知pKa=-lgKa,25 ℃时,用0.1 mol/L NaOH溶液滴定20 mL 0.1 mol/L
H2SO3溶液的滴定曲线如图。
(1)c点所得溶液中:c(Na+)______3c(HSO)(填“>”“<”或“=”)。
(2)依据图像计算H2SO3在25 ℃的pKa1=________,pKa2=__________
24、乙二胺(H2NCH2CH2NH2) 与NH3相似,水溶液呈碱性,25℃时,向10mL0.1mol·L-1乙二胺溶液中滴加0.1 mol·L-1盐酸,各组分的物质的量分数δ随溶液pH的变化曲线如图所示,计算Kb2[H2NCH2CH2NH2]=________
25、常温下将盐酸溶液滴加到联氨(N2H4)的水溶液中,混合溶液中的微粒的物质的量分数δ(X)随-lg(OH-) 变化的关系如图所示。计算:Kb1(N2H4)=________
26、在某温度时,将n mol·L-1氨水滴入 10 mL 1.0 mol·L-1盐酸中,溶液 pH 和温度随加入氨水体积变化曲线如图所示。25 ℃时,NH4Cl 水解平衡常数为__________(用n表示)
答案
二、计算电离常数的常见类型
【精准训练1】
1、(1)BOHB++OH-
(2)1%
(3)1×10-5
解析 因c(BOH)初始=0.1 mol·L-1,c(BOH)电离=c(B+)=c(OH-)=1×10-3mol·L-1,则电离度α=×100%=1%;BOH不完全电离,故电离方程式为BOHB++OH-;电离平衡时,c(BOH)平衡=0.1 mol·L-1-1×10-3mol·L-1≈0.1 mol·L-1,则电离常数Kb===1×10-5。
2、1.0×10-5
解析:a点,溶液中c(NH)≈c(OH-),c(NH3·H2O)=0.1 mol·L-1-0.001 mol·L-1≈0.1 mol·L-1,则氨水的电离常数K===10-5
3、1.0×10-4.5
解析:A点溶液为HNO2溶液,结合lg=8.5和水的离子积Kw=c(H+)·c(OH-)=10-14,可计算出A点c(H+)=10-2.75 mol·L-1,则亚硝酸的电离平衡常数Ka===1.0×10-4.5
【精准训练2】
1、
解析:由电荷守恒有c(Na+)+c(H+)=c(Cl-)+c(OH-)+c(CH3COO-),物料守恒有c(Na+)=c(CH3COOH)+c(CH3COO-),溶液呈中性,所以c(CH3COOH)=c(Cl-)。
CH3COOHCH3COO-+H+
- 10-7
Ka==。
2、
解析:根据2c(Ba2+)+c(H+)=c(OH-)+c(CH3COO-),由于c(CH3COO-)=2c(Ba2+)=b mol·L-1,所以c(H+)=c(OH-),溶液呈中性。
CH3COOHCH3COO-+H+
-b b 10-7
Ka==。
3、Ka=
【精准训练3】
1、10-5
2、 5×10-10 或Ka=
3、1×10-8
【精准训练4】
1、10-4.2
2、1.0×10-2.1 1.0×10-11.9
3、(1)10-1.2
(2)10-4.2
(3)1 000
解析:(1)由图像可以知道pH=1.2时,c(HC2O)=c(H2C2O4),则Ka1=c(H+)=10-1.2。
(2)pH=4.2时,c(HC2O)=c(C2O),则Ka2=c(H+)=10-4.2。(3)由电离常数表达式可以知道===103=1 000。
4、(1)H3PO3H2PO+H+ H2POHPO+H+
(2)Ⅰ
(3)10-1.4
解析:由于Ka1=,Ka2=,且Ka1>Ka2,由图像可知,在相同或时,“曲线Ⅱ”对应的c(H+)较大,为一级电离(Ka1),“曲线Ⅰ”对应的c(H+)较小,为二级电离(Ka2),显然选用“曲线Ⅱ”中的特殊点B计算Ka1,Ka1==101×10-2.4=10-1.4。
三、与电离常数的有关计算
1、1.0×10-4mol·L-1
解析:由于氢硫酸Ka1≫Ka2,且电离常数很小,因而可用其一级电离常数计算氢离子浓度。c(H+)=≈mol·L-1=1.0×10-4mol·L-1。
2、2.36×10-5
解析:NH+H2ONH3·H2O+H+
Kh==
c(H+)≈c(NH3·H2O),而c(NH)≈1 mol·L-1,
所以c(H+)≈ =mol·L-1≈2.36×10-5 mol·L-1。
3、CO 10
解析:因反应后所得溶液碱性较强,故CO2应主要转化为碱性较强的CO。
由HCOCO+H+知,K2=,将c(CO)∶c(HCO)=1∶2代入可得:c(H+)=2K2=2×5×10-11=10-10,故pH=10。
4、6
解析:(1)Ka1=,Ka2=,Ka1·Ka2=c2(H+)·=1.5×10-2×1.0×10-7,则c(H+)=1×10-6 mol·L-1,溶液的pH为6。
5、10%
解析:亚碲酸(H2TeO3)为二元弱酸,以一级电离为主,H2TeO3的电离度为α,
H2TeO3HTeO+H+
起始浓度/mol·L-1 0.1 0 0
电离浓度/mol·L-1 0.1α 0.1α 0.1α
平衡浓度/mol·L-1 0.1(1-α) 0.1α 0.1α
Ka1=1×10-3=,解得α≈10%;
6、α===3×10-3=0.3%
7、< >
8、<
解析:已知Ka1=1×10-3,则HTeO的水解常数Kh===10-11
解析:NH水解生成了H+和NH3·H2O,使溶液显酸性,而SO水解生成了OH-和HSO,使溶液显碱性,由于Kb(NH3·H2O)大于Ka2(H2SO3),说明NH的水解程度小于SO的水解程度,故(NH4)2SO3溶液显碱性。
10、①变蓝 c(NH)>c(CO)>c(HCO) ②12
解析:由题给电离常数可知,电离程度大小顺序为:NH3·H2O>H2CO3>HCO,电离程度越大,离子的水解程度越小,则水解程度大小顺序为:CO>HCO>NH。①由于0.1 mol/L的(NH4)2CO3溶液中,CO和NH均水解,水解程度大小顺序为:CO>NH,溶液呈碱性,使pH试纸变蓝;水解程度越大,离子浓度越小,CO和NH虽然相互促进水解,但水解程度依然很小,则溶液中浓度大小关系为c(NH)>c(CO)>c(HCO);
②0.50 mol/L的Na2CO3溶液中存在水解平衡:CO+H2OHCO+OH-,水解常数Kh=c(HCO)·c(OH-)/c(CO)=Kw/Ka2=1.0×10-14/5.0×10-11=2.0×10-4,0.50 mol/L的Na2CO3溶液中c(OH-)== mol/L=1.0×10-2 mol/L,溶液pH=12。
11、6.0×10-3 0.62
12、向右 60
解析:NaOH电离出的OH-抑制水的电离,Na2SO3电离出的SO水解促进水的电离。
SO+H2OHSO+OH-
Kh===
所以==60。
13、1.25×10-3
解析:根据盐类水解规律,由NH3·H2O的电离平衡常数K=2×10-5、H2CO3的电离平衡常数K=4×10-7可知,碳酸氢根的水解程度更大,所以c(NH) 大于c(HCO);反应NH+HCO+H2O===NH3·H2O+H2CO3的平衡常数K====1.25×10-3。
14、6.1×10-15
解析:Fe2++2H2OFe(OH)2+2H+的平衡常数K===≈6.1×10-15。
【巩固练习】
1、4.2×10-7
解析:由H2CO3H++HCO得K1==≈4.2×10-7
2、(或) 21.5a(或或)
3、
4、中
5、8.7×10- 7,N2H6(HSO4)2
解析:联氨为二元弱碱,在水中的电离方程式与氨相似,则联氨第一步电离的方程式为N2H4+H2O N2H5++OH-,已知:N2H4+H+N2H5+的K=8.7×107;KW=1.0×10-14,联氨第一步电离的平衡常数K=÷c(N2H4)= ÷=K×Kw=8.7×107×1.0×10-14=8.7×10-7 ;联氨为二元弱碱,酸碱发生中和反应生成盐,则联氨与硫酸形成酸式盐的化学式为N2H6(HSO4)2 。
6、5.9×10-5 变小
解析:=5.9×10-5,设(NH4)2SO4溶液的浓度为c,NH4+的水解程度为a,则,蒸发掉一部分水后恢复室温,溶液浓度增大,水解程度减小,(1-a)增大,比值变小。
7、(1)碱 < c(Na+)>c(CN-)>c(OH-)>c(H+)
(2)0.616 2
解析:(1)常温下,NaCN的水解常数Kh==≈1.61×10-5,Kh>Ka,故CN-的水解能力强于HCN的电离能力,由于NaCN与HCN的物质的量相等,故水解产生的c(OH-)大于电离生成的c(H+),混合溶液显碱性,且c(CN-)<c(HCN)。(2)当溶液显中性时,由电荷守恒知溶液中c(K+)=c(CN-)+c(Cl-),由物料守恒得c(HCN)=c(K+)-c(CN-)=c(Cl-)=0.5c mol·L-1,由CN-+H2OHCN+OH-得Kh===1.61×10-5,解得c≈0.616 2。
8、(1)③<②<①
(2)<
(3)碱 Na2HPO4的水解常数Kh===≈1.6×10-7,Kh>Ka3,即HPO的水解程度大于其电离程度,因而Na2HPO4溶液显碱性
解析:(2)NaH2PO4的水解常数Kh===≈1.4×10-12,Ka2>Kh,即H2PO的电离程度大于其水解程度,因而pH<7。
9、= 1.76×10-5
解析:向氨水中加入0.05 mol·L-1稀硫酸至溶液正好呈中性,则根据电荷守恒有c(NH)+c(H+)=c(OH-)+2c(SO),所以c(NH)=2c(SO)。因混合溶液中c(NH)=176c(NH3·H2O),NH3·H2O的电离常数Kb==1.76×10-5。
10、(1)①正盐
②2
③测NaH2PO2溶液的pH,若pH>7则证明次磷酸为弱酸 向等物质的量浓度的盐酸、次磷酸溶液中各滴入2滴石蕊溶液,若次磷酸溶液中红色浅一些,则说明次磷酸为弱酸
(2)1×10-3 mol·L-1
(3)1
(4) ①> ②= ③<
解析:(1)①NaOH过量,只生成NaH2PO2,说明次磷酸分子中只可电离出一个氢离子,因而NaH2PO2是正盐。
②设溶液中的H+浓度为x mol·L-1
K(H3PO2)==1×10-2 mol·L-1[注意由于K(H3PO2)比较大,不能近似计算],得x=0.01,故pH=-lg 0.01=2。
③可从NaH2PO2溶液存在水解平衡以及H3PO2不能完全电离,存在电离平衡等角度设计实验。
(2)忽略H3PO3的二级电离和水的电离,则溶液中:
c(H2PO)≈c(H+)=1×10-2 mol·L-1,
c(H3PO3)=(0.11-1×10-2)mol·L-1=0.1 mol·L-1,电离常数Ka1== mol·L-1=1×10-3 mol·L-1。
(4)①Na2HPO3溶液中,HPO水解,溶液呈碱性。
②溶液呈中性时,c(H+)=c(OH-),根据电荷守恒得c(Na+)=c(H2PO)+2c(HPO)。
③电荷守恒式:c(Na+)+c(H+)=c(H2PO)+2c(HPO)+c(OH-),用甲基橙做指示剂达滴定终点时,溶液呈酸性c(H+)>c(OH-),故c(Na+)
解析:根据题目信息中H3BO3的解离反应方程式和Ka的数值可知,H3BO3为一元弱酸
12、H3PO2H++H2PO2- 弱碱性
解析:次磷酸(H3PO2)是一元中强酸,所以在水溶液中部分电离生成H+、H2PO2-,电离方程式为H3PO2H++H2PO2-,NaH2PO2是强碱弱酸盐,酸根离子水解导致溶液呈弱碱性
13、 ;或
14、10-7.5
解析:HClO溶液中存在电离平衡HClOH++ClO-,HClO的电离常数Ka=,由题图(b)可知当pH=7.5时,溶液中c(ClO-)=c(HClO),即Ka=c(H+)=10-7.5。
15、1×10-4.2 1×100.8
解析:pH=4.20时,c(H2A)=c(HA-),H2A的电离平衡常数Ka1==c(H+)=10-4.20,pH=6.20时,c(A2-)=c(HA-),H2A的电离平衡常数Ka2==c(H+)=10-6.20,pH=7,则c(H+)=10-7,=×===1×100.8。
16、2.2
解析:Ka1=,K仅与温度有关,为方便计算,在图中取pH=2.2时计算,此时c(H2AsO)=c(H3AsO4),则Ka1=c(H+)=10-2.2,pKa1=2.2。
17、1.0×10-6
解析:在相同温度下,M、P点的电离常数相同,用M点计算电离常数。
HAH++A-,c(H+)≈c(A-)
常温下,Ka(HA)=≈=1.0×10-6。
18、1.25×10-6
19、10-4
解析:甲酸溶液中水电离出的氢离子为10-12mol·L-1,则溶液中氢离子浓度为0.01mol·L-1,所以常温下,Ka(HCOOH)=≈10-4,因此数量级为10-4
20、1×10-5
解析:根据题图知,0.1 mol·L-1 HSCN溶液中-lg c水(H+)=11,则c水(H+)=10-11mol·L-1,故溶液中c(H+)=10-3mol·L-1,则Ka(HSCN)==1×10-5
21、> 5.0×10-6
22、Ka=
23、(1)> (2)1.85 7.19
解析:(1)写出电荷守恒式:c(Na+)+c(H+)=2c(SO)+c(HSO)+c(OH-),由于c点c(HSO)=c(SO),则c(Na+)+c(H+)=3c(HSO)+c(OH-),该pH=7.19,c(OH-)>c(H+),故c(Na+)>3c(HSO)。(2)分别写出亚硫酸的两级电离平衡常数表达式:Ka1=,Ka2=,由a点c(HSO)=c(H2SO3),则a点时,Ka1=c(H+),即pKa1=pH=1.85,由c点c(HSO)=c(SO),则c点时,Ka2=c(H+),即pKa2=pH=7.19。
24、10-7.15
25、10-6
26、(n-1)×10-7
解析:根据图像可知,25 ℃时溶液的pH=7,则:c(H+)=c(OH-)=10-7mol·L-1,c(NH)=c(Cl-)=0.5 mol·L-1,根据物料守恒可知:c(NH3·H2O)=(0.5 n-0.5) mol·L-1,则25 ℃时NH4Cl水解常数为Kh==(n-1)×10-7
专题3.3 等效平衡与化学平衡常数的应用-备战2023年高考化学新编大一轮复习讲义·: 这是一份专题3.3 等效平衡与化学平衡常数的应用-备战2023年高考化学新编大一轮复习讲义·,文件包含专题33等效平衡与化学平衡常数的应用-备战2023年高考化学新编大一轮复习讲义解析版docx、专题33等效平衡与化学平衡常数的应用-备战2023年高考化学新编大一轮复习讲义原卷版docx等2份学案配套教学资源,其中学案共33页, 欢迎下载使用。
专题4.1 弱电解质的电离平衡-备战2023年高考化学新编大一轮复习讲义·: 这是一份专题4.1 弱电解质的电离平衡-备战2023年高考化学新编大一轮复习讲义·,文件包含专题41弱电解质的电离平衡-备战2023年高考化学新编大一轮复习讲义解析版docx、专题41弱电解质的电离平衡-备战2023年高考化学新编大一轮复习讲义原卷版docx等2份学案配套教学资源,其中学案共39页, 欢迎下载使用。
专题4.5 盐类的水解-备战2023年高考化学新编大一轮复习讲义·: 这是一份专题4.5 盐类的水解-备战2023年高考化学新编大一轮复习讲义·,文件包含专题45盐类的水解-备战2023年高考化学新编大一轮复习讲义解析版docx、专题45盐类的水解-备战2023年高考化学新编大一轮复习讲义原卷版docx等2份学案配套教学资源,其中学案共37页, 欢迎下载使用。