新高考化学一轮复习精品学案 第9章 热点强化23　有关水溶液中平衡常数关系计算（含解析）

热点强化23　有关水溶液中平衡常数关系计算

1．水解常数与电离常数、水的离子积之间的关系

常温下，H2S的电离常数为Ka1、Ka2，推导Na2S溶液中S2－水解常数Kh1、Kh2与Ka1、Ka2的关系。

答案　(1)S2－＋H2OHS－＋OH－

Kh1＝＝＝。

(2)HS－＋H2OH2S＋OH－

Kh2＝＝＝。

2．水解常数与溶度积、水的离子积之间的关系

常温下推导Cu2＋的水解常数与溶度积、水的离子积之间的关系。

答案　Cu2＋＋2H2OCu(OH)2＋2H＋

Kh＝＝＝。

3．平衡常数与电离常数、溶度积之间的关系

(1)以反应CuS(s)＋2Ag＋(aq) Cu2＋(aq)＋Ag2S(s)为例，推导沉淀转化的平衡常数K。

答案　K＝＝＝。

(2)以反应ZnS(s)＋2H＋(aq)Zn2＋(aq)＋H2S(aq)为例，推导该沉淀溶解的平衡常数K。

答案　K＝＝＝。

1．已知pKa＝－lg Ka，且常温下H2CO3：pKa1＝6.4，pKa2＝10.3。则常温下CO的pKh1为________。

答案　3.7

解析　CO的第一步水解常数Kh1＝＝＝，而H2CO3的pKa2＝10.3，故Ka2＝10－10.3，则Kh1＝＝＝10－3.7。

2．常温下，Ka(HF)＝4.0×10－4,25 ℃时，1.0 mol·L－1HF溶液的pH约等于____________(已知lg 2≈0.3)。将浓度相等的HF与NaF溶液等体积混合，判断溶液呈______(填“酸”“碱”或“中”)性，并结合有关数据解释原因：_________________________________________。

答案　1.7　酸　HF和NaF的浓度相等，Ka＝4.0×10－4，Kh＝＝2.5×10－11＜Ka，故HF的电离程度大于F－的水解程度，溶液呈酸性

解析　Ka(HF)＝≈＝4.0×10－4，则1.0 mol·L－1HF溶液中氢离子浓度为2.0×10－2 mol·L－1，所以pH＝－lg(2.0×10－2)＝2－lg 2≈1.7。

3．NaHS可用于污水处理的沉淀剂。已知：25 ℃时，反应Hg2＋(aq)＋HS－(aq)HgS(s)＋H＋(aq)的平衡常数K＝1.75×1038，H2S的电离平衡常数Ka1＝1.0×10－7，Ka2＝7.0×10－15，计算Ksp(HgS)。

答案　反应Hg2＋(aq)＋HS－(aq)HgS(s)＋H＋(aq)的平衡常数K＝1.75×1038，即K＝＝＝＝1.75×1038，则Ksp(HgS)＝＝＝4.0×10－53。

4．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。

(1)计算的值[计算结果保留一位小数，已知Kb(NH3·H2O)＝1.7×10－5]。

(2)若将该溶液蒸发掉一部分水后恢复至室温，推理分析浓缩后溶液中的值如何变化。

答案　(1)＝＝＝≈5.9×10－5。

(2)设(NH4)2SO4溶液的浓度为c，NH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，NH水解程度减小，即a减小，因而该比值减小。

5．高铁酸钾(K2FeO4)是一种优良的水处理剂。25 ℃时，其水溶液中加酸或碱改变溶液的pH时，含铁粒子的物质的量分数δ(X)随pH的变化如图，已知δ(X)＝。

(1)由B点数据可知，H2FeO4的第一步电离常数Ka1＝________。

(2)25 ℃，H2FeO4＋H＋H3FeO的平衡常数K________(填“>”“<”或“＝”)100。

答案　(1)4.0×10－4　(2)<

解析　(1)B点pH＝4，δ(HFeO)＝0.8，则δ(H2FeO4)＝0.2，由于溶液体积相同，则＝＝4.0，则H2FeO4的第一步电离常数Ka1＝＝4.0×10－4。(2)结合图像可知，c(H2FeO4)＝c(H3FeO)时，溶液的pH<2，c(H＋)>0.01 mol·L－1，则H2FeO4＋H＋H3FeO的平衡常数K＝＝<＝100，即K<100。

6．[2021·广东，18(1)(2)(3)]对废催化剂进行回收可有效利用金属资源。某废催化剂主要含铝(Al)、钼(Mo)、镍(Ni)等元素的氧化物，一种回收利用工艺的部分流程如下：

已知：25 ℃时，H2CO3的Kal＝4.5×10－7，Ka2＝4.7×10－11；Ksp(BaMoO4)＝3.5×10－8；Ksp(BaCO3)＝2.6×10－9；该工艺中，pH>6.0时，溶液中Mo元素以MoO的形态存在。

(1)“焙烧”中，有Na2MoO4生成，其中Mo元素的化合价为__________。

(2)“沉铝”中，生成的沉淀X为________。

(3)“沉钼”中，pH为7.0。

①生成 BaMoO4的离子方程式为_________________________________________。

②若条件控制不当，BaCO3也会沉淀。为避免BaMoO4中混入BaCO3沉淀，溶液中c(HCO)∶c(MoO)＝__________________________(列出算式)时，应停止加入BaCl2溶液。

答案　(1)＋6　(2)Al(OH)3　(3)①MoO＋Ba2＋===BaMoO4↓　②

解析　(1)“焙烧”中，有Na2MoO4生成，其中Na和O的化合价分别为＋1和－2，根据化合物中各元素化合价的代数和为0可知，Mo元素的化合价为＋6。

(2)“沉铝”中，偏铝酸钠转化为氢氧化铝，因此，生成的沉淀X为Al(OH)3。

(3)①滤液Ⅱ中含有钼酸钠，加入氯化钡溶液后生成BaMoO4沉淀，该反应的离子方程式为MoO＋Ba2＋===BaMoO4↓。②若开始生成BaCO3沉淀，则体系中恰好建立如下平衡：HCO＋BaMoO4BaCO3＋MoO＋H＋，该反应的化学平衡常数K＝＝＝。为避免BaMoO4中混入BaCO3沉淀，必须满足≤，由于“沉钼”中pH为7.0，c(H＋)＝1×10－7 mol·L－1，所以溶液中＝时，开始生成BaCO3沉淀， 因此，c(HCO)∶c(MoO)＝＝时，应停止加入BaCl2溶液。

7．探究对氯苯甲酸(HA)在苯—水体系中的溶解状况。

已知：常温下，HA在水(W)和苯(B)两相间的分配系数：KD＝＝1.00(只与温度有关)

在水中，HAH＋＋A－　ΔH＞0，其Ka(HA)＝1.00×10－4

在苯中，HA只发生二聚：2HA(HA)2

实验测得：水中c(A－)＝5.00×10－4 mol·L－1时，苯中的c＝7.05×10－4 mol·L－1

试回答下列问题：

(1)水溶液的pH＝________(lg 5≈0.7)。

(2)在苯中二聚反应的平衡常数K＝________(结果保留三位有效数字)。

(3)若向萃取体系中滴入少量浓盐酸，则苯中c将________(填“增大”“减小”或“不变”)，理由是___________________________________________________。

答案　(1)3.3　(2)1.13×102　(3)增大　浓盐酸只溶于水层，使水中c(H＋)增大，电离平衡逆向移动，c(HA)W增大，这促使更多的HA进入苯层[或HA(W)HA(B)正向移动]，使c(HA)W增大，则苯中二聚平衡正向移动，最终c增大

解析　(1)水中c(A－)＝5.00×10－4 mol·L－1时，c(H＋)＝5.00×10－4 mol·L－1，水溶液的pH＝－lg c(H＋)＝3.3。(2)Ka(HA)＝1.00×10－4即＝＝1×10－4，c(HA)W＝2.5×10－3 mol·L－1，KD＝＝1.00，所以c(HA)B＝2.5×10－3 mol·L－1，在苯中二聚反应的平衡常数K＝＝≈1.13×102。