2021高考化学鲁科版一轮复习教师用书第八章第8课时 四大常数的相互关系及应用
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考点 四大常数的相互关系及应用
1.四大平衡常数的比较
常数 | 符号 | 适用 体系 | 影响 因素 | 表达式 | |||
水的离 子积 | KW | 任何水 溶液 | 只与温度 有关,升 高温度, KW增大 | KW= [OH-][H+] | |||
电离 常数 | Ka 或 Kb | 弱酸或 弱碱 溶液 | 只与温度 有关,升 高温度, Ka或 Kb增大 | (1)对于一元弱酸HA:HAH++A-,电离常数Ka= (2)对于一元弱碱BOH:BOHB++OH-,电离常数Kb= | |||
盐的 水解 常数 | Kh | 盐溶液 | 只与温度 有关,升高 温度,Kh 增大 | M++H2O MOH+H+, 水解常数Kh= | |||
溶度积 常数 | Ksp | 难溶电 解质 溶液 | 升温,大 多数Ksp 增大 | MmAn的饱和溶液: Ksp= [Mn+]m[Am-]n | |||
2.四大平衡常数间的关系
(1)Ka、KW、Kh的关系式
①一元弱酸或弱碱离子的Kh=或。
②二元弱酸根离子的Kh1=,Kh2=。
(2)Ksp、KW、Kh的关系
氯化铁溶液中存在Fe3++3H2OFe(OH)3+3H+
Kh===,
故Ksp=。
(3)M(OH)n悬浊液中Ksp、KW、pH间关系
M(OH)n(s)Mn+(aq)+nOH-(aq)
Ksp=[Mn+][OH-]n=·[OH-]n==()n+1。
3.四大平衡常数的应用
(1)判断平衡移动方向
①Q与K的关系
两者表达式相同,若Q<K,平衡正向移动;若Q=K,平衡不移动;若Q>K,平衡逆向移动。
②Q与Ksp的关系
当Q>Ksp时,溶液过饱和,有沉淀析出,直至溶液饱和,达到新的平衡;当Q=Ksp时,溶液饱和,沉淀与溶解处于平衡状态;当Q<Ksp时,溶液未饱和,无沉淀析出,若加入过量难溶电解质,难溶电解质溶解直至溶液饱和。
(2)溶液中离子浓度比值大小的判断
如将醋酸溶液加水稀释,在稀释过程中,c(H+)减小,由于电离平衡常数为,此值不变,故的值增大。
(3)利用Ksp计算沉淀转化时的平衡常数
AgCl(s)+Br-(aq)AgBr(s)+Cl-(aq)反应的平衡常数K==。
(4)利用四大平衡常数进行有关的计算
题型一 Ka(或Kb)、KW、Kh的关系及应用
[典例1] (1)(2016·全国Ⅱ卷节选)联氨为二元弱碱,在水中的电离方式与氨相似。联氨第一步电离反应的平衡常数值为 (已知:N2H4+H+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 。
(2)(2019·山东临沂模拟节选)25 ℃时,H2SO3HS+H+的电离常数Ka=1×10-2 mol·L-1,则该温度下NaHSO3水解反应的平衡常数Kh= ,若向NaHSO3溶液中加入少量的I2,则溶液中将 (填“增大”“减小”或“不变”)。
解析:(1)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+OH-,再根据已知:N2H4+H+的K=8.7×107及KW=1.0×10-14,故联氨第一步电离的平衡常数为==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。
解析:(2)Ka=,Kh====1×10-12 mol·L-1。
HS+H2OH2SO3+OH-,当加入少量I2时,发生反应:I2+HS+H2O2I-+3H++。
根据Kh=可知,由于c(OH-)减小,而Kh不变,所以增大。
答案:(1)8.7×10-7 N2H6(HSO4)2 (2)1×10-12 mol·L-1
增大
[对点精练1] (1)在25 ℃下,将a mol·L-1的氨水与0.01 mol·L-1的盐酸等体积混合,反应平衡时溶液中c()=c(Cl-),则溶液显 (填“酸”“碱”或“中”)性;用含a的代数式表示NH3·H2O的电离常数Kb= 。
(2)已知:0.10 mol·L-1的Na2CO3溶液的pH为11.6,H2CO3的电离平衡常数Ka1远远大于Ka2,则Ka2约为 。
解析:(1)根据c()+c(H+)=c(Cl-)+c(OH-)和c()=c(Cl-)推知c(H+)=c(OH-),溶液呈中性。
NH3·H2O+OH-
Kb== mol·L-1
= mol·L-1。
(2)解法一:因为H2CO3的电离平衡常数Ka1远远大于Ka2,Na2CO3的水溶液中以的第一步水解为主,第二步忽略不计, +H2OHC+OH-,c(HC)≈c(OH-),0.1 mol·L-1的Na2CO3溶液中pH=11.6,c(H+)=10-11.6 mol·L-1,c(OH-)=10-2.4 mol·L-1,c()=0.1 mol·L-1-10-2.4 mol·L-1≈0.1 mol·L-1,则Ka2== mol·L-1=1.0×10-10.2 mol·L-1。
解法二:Kh1=
=mol·L-1=10-3.8 mol·L-1
Ka2·Kh1=KW,Ka2=mol·L-1=10-10.2 mol·L-1。
答案:(1)中 mol·L-1 (2)1.0×10-10.2 mol·L-1
题型二 Ka、Kh、KW、Ksp的关系及应用
[典例2] 将CuCl先水解再加热分解可得到纳米Cu2O。CuCl水解的反应为CuCl(s)+H2O(l)CuOH(s)+Cl-(aq)+H+(aq),该反应的平衡常数K与此温度下KW、Ksp(CuOH)、Ksp(CuCl)的关系为K= 。
解析:CuCl水解的反应为CuCl(s)+H2O(l)CuOH(s)+Cl-(aq)+H+(aq),该反应的平衡常数K=[H+][Cl-]=×=。
答案:
[对点精练2] (1)常温下,测得CaSO3悬浊液的pH=9,已知Ka1(H2SO3)=1.3×10-2 mol·L-1,Ka2(H2SO3)=6.3×10-8 mol·L-1,忽略第二步水解,则CaSO3的第一步水解常数Kh约为 ,Ksp(CaSO3)约为 。
(2)反应H2S(aq)+(aq)CuS(s)+2H+(aq)的平衡常数为 。[已知Ksp(CuS)=1.25×10-36 mol2·L-2,H2S的Ka1=1×10-7 mol·L-1,Ka2=1×10-13 mol·L-1]
解析:(1)Kh==mol·L-1≈1.6×10-7 mol·L-1;
+H2OHS+OH-
Kh== mol·L-1=1.6×10-7 mol·L-1,
所以c()=6.25× mol·L-1,
所以Ksp=[][]≈4.0×10-7 mol2·L-2。
(2)H2S(aq)+(aq)CuS(s)+2H+(aq)
K=
CuS(s)(aq)+(aq)
Ksp(CuS)=[][]
H2S(aq)H+(aq)+HS-(aq)
Ka1=
HS-(aq)H+(aq)+(aq)
Ka2=
K===8×1015。
答案:(1)1.6×10-7 mol·L-1 4.0×10-7 mol2·L-2 (2)8×1015
