水溶液中常见的平衡常数的综合应用 高考化学一轮复习学案新人教版

水溶液中常见的平衡常数(Ka、Kh、Kw、Ksp)的综合应用

　本部分知识在高考中常是以选择题和填空题形式考查，考查学生的分析图象的能力和新信息获取能力，能从图象、信息等中找到平衡常数相关内容，能正确求算平衡常数及其他物理量。考查了平衡原理、定量计算，考查了宏观辨识与微观探析、证据推理与模型认知、变化观念与平衡思想的学科素养。

【典例】(2020·天津等级考节选)利用太阳能光解水，制备的H2用于还原CO2合成有机物，可实现资源的再利用。

已知25 ℃碳酸电离常数为Ka1、Ka2，当溶液pH＝12时，c(H2CO3)∶c(HCO)∶c(CO)＝1∶______∶______。

【解析】根据Ka1＝，则c(HCO)＝；根据Ka1＝、Ka2＝，Ka1·Ka2＝，则c(CO)＝，故c(H2CO3)∶

c(HCO)∶c(CO)＝1∶∶，pH＝12时，

c(H＋)＝10－12 mol·L－1，代入可得c(H2CO3)∶c(HCO)∶c(CO)＝1∶(1012·Ka1)∶(1024·Ka1·Ka2)。

答案：1012Ka1　1024·Ka1·Ka2

1．四大平衡常数的比较：

2．四大平衡常数的应用：

(1)判断平衡移动方向。

(2)判断粒子浓度比值的变化。如将NH3·H2O溶液加水稀释，c(OH－)减小，由于电离平衡常数表达式为Kb＝为定值，故比值增大。

(3)利用四大平衡常数进行相关计算。

1．(水的离子积常数)60 ℃时水的离子积Kw＝3.2×10－14，则在60 ℃时，c(H＋)＝2×10－7 mol·L－1的溶液(　　)

A．呈酸性    B．呈碱性    C．呈中性    D．无法判断

【解析】选A。60 ℃时水的离子积Kw＝3.2×10－14，c(H＋)＝2×10－7 mol·L－1的溶液中c(OH－)＝＝＝1.6×10－7 mol·L－1＜c(H＋)，则溶液呈酸性。

2．(水解常数)CO2可用NaOH溶液吸收得到Na2CO3或NaHCO3。

①Na2CO3溶液中离子浓度由大到小的顺序为________________________。

②已知25 ℃时，Na2CO3溶液的水解常数为Kh＝2×10－4 mol·L－1，则当溶液中c(HCO)∶c(CO)＝2∶1时，试求溶液的pH＝__________。

【解析】①碳酸钠溶液中碳酸根离子水解，CO＋H2OHCO＋OH－，HCO＋H2OH2CO3＋OH－，溶液中离子浓度大小为c(Na＋)＞c(CO)＞

c(OH－)＞c(HCO)＞c(H＋)；

②Kh＝＝2×10－4，又c(HCO)∶c(CO)＝2∶1，则c(OH－)＝10－4，结合Kw＝10－14，可得c(H＋)＝10－10，pH＝10。

答案：①c(Na＋)＞c(CO)＞c(OH－)＞c(HCO)＞c(H＋)　②10

3．(溶度积常数)(2021·汉中模拟)已知Ksp(AgCl)＝1.56×10－10，Ksp(AgBr)＝7.7×

10－13，Ksp(Ag2CrO4)＝9×10－11。某溶液中含有Cl－、Br－和CrO，浓度均为

0.010 mo1·L－1，向该溶液中逐滴加入0.010 mol·L－1的AgNO3溶液时，三种阴离子产生沉淀的先后顺序为__________。

【解析】析出沉淀时，AgCl溶液中c(Ag＋)＝＝＝1.56×

10－8 mol·L－1；AgBr溶液中c(Ag＋)＝＝＝7.7×

10－11 mol·L－1；Ag2CrO4溶液中c(Ag＋)＝＝＝9.5×10－5 mol·L－1，c(Ag＋)越小，则越先生成沉淀，所以阴离子产生沉淀的先后顺序为Br－、Cl－、CrO。

答案：Br－、Cl－、CrO

4．(平衡常数综合应用)(2021·浙江模拟)常温下，用物质的量浓度为M的NaOH稀溶液滴定0.1 mol·L－1某酸HA溶液，溶液中水电离出的c水(H＋)的负对数

[－lgc水(H＋)]与所加NaOH溶液体积的关系如图所示。下列说法正确的是(　　)

A.NaOH溶液中：c2(H＋)－M×c(H＋)＝Kw

B．Ka(HA)的值约为10－5

C．R、Q两点溶液对应的pH＝7

D．R→N、N→Q所加NaOH溶液体积相等

【解析】选B。根据电荷守恒：c(OH－)＝M＋c(H＋)，有＝M＋c(H＋)，整理得到c2(H＋)＋M·c(H＋)＝Kw，故A错误；常温下，HA溶液中－lgc水(H＋)＝11，则c水(H＋)＝c水(OH－)＝10－11 mol·L－1，所以c(H＋)＝ mol·L－1＝

10－3 mol·L－1，c(HA)≈0.1 mol·L－1，Ka(HA)＝＝＝1×

10－5，故B正确；R点酸过量，溶液呈酸性，pH＜7，Q点NaOH过量，溶液呈碱性，pH＞7，故C错误；R→N加NaOH消耗HA，促进水的电离，N→Q加NaOH溶液，碱过量，抑制水的电离，虽然c水(H＋)变化程度相等，但随着溶液体积增大，所加NaOH溶液的体积也增大，即R→N、N→Q所需NaOH体积不相等，故D错误。

5．(综合应用)常温下，BaCO3的溶度积常数为Ksp，碳酸的电离常数为Ka1、Ka2。关于0.1 mol·L－1 NaHCO3溶液的下列说法错误的是(　　)

A．溶液中的c(HCO)一定小于0.1 mol·L－1

B．将少量该溶液滴入BaCl2溶液中，反应HCO(aq)＋Ba2＋(aq)⇌BaCO3(s)＋H＋(aq)平衡常数K＝

C．升高温度或加入NaOH固体，均增大

D．c(Na＋)＝c(CO)＋c(HCO)＋c(H2CO3)

【解析】选B。A.NaHCO3溶液中存在部分HCO的水解和电离，则0.1 mol·L－1 NaHCO3溶液中的c(HCO)一定小于0.1 mol·L－1，故A正确；反应HCO(aq)＋Ba2＋(aq) BaCO3(s)＋H＋(aq)平衡常数K＝＝＝，故B错误；升高温度促进HCO的水解，加入NaOH固体，HCO反应生成CO，则溶液中c(HCO)减小，增大，故C正确；NaHCO3溶液存在物料守恒，为c(Na＋)＝c(CO)＋c(HCO)＋c(H2CO3)，故D正确。