【课件】高考化学二轮复习水溶液中四大平衡常数的计算和应用课件（40张）

热点微专题9水溶液中四大平衡常数的计算和应用【典题示例】【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。若氨水的浓度为2.0mol·L-1,溶液中的c(OH-)=________mol·L-1。将SO2通入该氨水中,当c(OH-)降至1.0×10-7mol·L-1时,溶液中的c()/c()=________。

【审题流程】解答本类试题的流程如下:【解析】由NH3·H2O的电离方程式及其电离平衡常数Kb=1.8×10-5可知,Kb=[c()·c(OH-)]/c(NH3·H2O)=1.8×10-5,当氨水的浓度为2.0mol·L-1时,溶液中的c()=c(OH-)=6.0×10-3mol·L-1。由H2SO3的第二步电离方程式

+H+及其电离平衡常数Ka2=6.2×10-8可知,Ka2=[c()·c(H+)]/c()=6.2×10-8,将SO2通入该氨水中,当c(OH-)降至1.0×10-7mol·L-1时,溶液的c(H+)=1.0×10-7mol·L-1,则c()/c()==0.62。答案:6.0×10-3

0.62【核心归纳】已知:常温下,H2S的电离常数为Ka1、Ka2,Cu(OH)2、CuS、Ag2S的溶度积常数分别为Ksp、Ksp′、Ksp″。1.水解常数与电离常数、离子积之间的关系常温下的Na2S溶液中:S2-的水解常数Kh1=Kw/Ka2,HS-的水解常数Kh2=Kw/Ka1。2.水解常数与溶度积、离子积之间的关系常温下的CuCl2溶液中:Cu2+的水解常数Kh=/Ksp。3.平衡常数与电离常数、溶度积之间的关系(1)反应CuS(s)+2Ag+(aq)Cu2+(aq)+Ag2S(s)的平衡常数K=Ksp′/Ksp″。(2)反应CuS(s)+2H+(aq)Cu2+(aq)+H2S(aq)的平衡常数K=Ksp′/(Ka1·Ka2)。4.判断溶液的酸碱性NaHS溶液显碱性,离子浓度大小顺序为c(Na+)>c(HS-)>c(OH-)>c(H+)>c(S2-),上述判断的理由是HS-的水解常数(Kw/Ka1)大于其电离常数(Ka2)。【模拟演练】1.(2020·邯郸模拟)天然气中含有H2S杂质,某科研小组用氨水吸收得到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溶液中所含粒子浓度大小关系正确的是________。

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】根据电离平衡常数知,一水合氨电离程度大于硫化氢电离程度,所以NH4HS溶液铵根离子水解程度小于HS-水解程度,溶液呈碱性,则c(OH-)>c(H+),但

和HS-水解程度都较小,所以离子浓度大小顺序是c()>c(HS-)>c(OH-)>c(H+),HS-水解程度大于其电离程度,所以还存在c()>c(HS-)>c(H2S)>c(H+)。答案:C2.(2020·烟台模拟)已知常温下,Ksp[Fe(OH)3]=8.0×10-38,Al3+开始沉淀的pH为4,(溶液中离子的浓度小于1×10-5mol·L-1为沉淀完全),从滤液中先分离出Fe3+,应调节pH范围为________(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,利用常温下水的离子积常数Kw=10-14,c(H+)=<5×10-4mol·L-1,故pH≥3.3,而Al3+开始沉淀时的pH为4,故pH范围为3.3≤pH<4。答案:3.3≤pH<43.(2020·东营二模)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,Ksp(HgS)=__________。

【解析】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。答案:4.0×10-534.(2020·桂林模拟)已知常温下NH3·H2O的电离常数Kb=1.8×10-5,碳酸的电离常数Ka1=4.4×10-7、Ka2=4.7×10-11,则恰好完全反应时所得的NH4HCO3溶液中c(H+)________c(OH-)(填“>”“<”或“=”)。

【解析】

的水解使溶液显酸性,水解使溶液显碱性,的水解平衡常数Kh=≈5.56×10-10,的水解平衡常数Kh=≈2.27×10-8,比较可知的水解程度大于的水解程度,所以溶液显碱性,即c(H+)<c(OH-)。答案:<5.(2020·太原模拟)工业上脱硫脱硝还可采用电化学法,其中的一种方法是内电池模式(直接法),烟气中的组分直接在电池液中被吸收及在电极反应中被转化,采用内电池模式将SO2吸收在电池液中,并在电极反应中氧化为硫酸,在此反应过程中可得到质量分数为40%的硫酸。写出通入SO2电极的反应式:______;

若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至室温,则的值将________(填“变大”“不变”或“变小”)。

【解析】因为SO2在电池中被氧化成硫酸,所以SO2应该从负极通入,负极失电子,再结合溶液的环境完成电极反应:SO2-2e-+2H2O====+4H+。≈5.9×10-5,设(NH4)2SO4溶液的浓度为c,的水解程度为a,则蒸发掉一部分水后恢复至室温,溶液浓度增大,水解程度减小,(1-a)增大,比值变小。答案:SO2-2e-+2H2O====+4H+

5.9×10-5变小6.(2020·南充模拟)钼酸钠晶体(Na2MoO4·2H2O)是一种无公害型冷却水系统金属缓蚀剂,可以由MoS2制备。在制备过程中需加入Ba(OH)2固体除去,若溶液中c()=0.4mol·L-1,c()=0.05mol·L-1,常温下,当BaMoO4即将开始沉淀时,的去除率为______________[忽略溶液体积变化。已知:25℃,Ksp(BaMoO4)=4.0×10-8,Ksp(BaSO4)=1.1×10-10]。

【解析】当BaMoO4即将开始沉淀时,溶液中c(Ba2+)==1.0×10-7mol·L-1,由于Ksp(BaSO4)=1.1×10-10,则此时溶液中的浓度为c()==1.1×10-3mol·L-1,所以的去除率为×100%=97.8%。答案:97.8%7.(2020·长沙模拟)已知:Ksp(AlPO4)=6.3×10-19、Ksp[Ca3(PO4)2]=2.0×10-29。在物质的量浓度分别为0.01mol·L-1的CaCl2和AlCl3的混合溶液中加入等体积的Na3PO4溶液,若使Al3+恰好沉淀完全,即溶液中c(Al3+)=1.0×10-5mol·L-1,此时是否有Ca3(PO4)2沉淀生成:______________(列式计算说明)。

【解析】Al3+恰好沉淀完全时,c()=

=6.3×10-14mol·L-1,Qc[Ca3(PO4)2]=()3×(6.3×10-14)2≈5×10-34<2.0×10-29,因此不会生成Ca3(PO4)2沉淀。答案:见解析热点微专题强化练热点微专题9水溶液中四大平衡常数的计算和应用1.(2020·南昌模拟)常温下,向1mol·L-1Na2TeO3溶液中滴加盐酸,当溶液pH=5时,c()∶c(H2TeO3)=________。(已知:H2TeO3的Ka1=1.0×10-3

Ka2=2.0×10-8)

【解析】常温下,向1mol·L-1Na2TeO3溶液中滴加盐酸,则Ka1×Ka2=当溶液pH=5时,===0.2。答案:0.22.(2020·渭南模拟)已知碳酸锂Ksp=8.6×10-4,向浓度为0.2mol·L-1的硫酸锂溶液中加入等体积的碳酸钠溶液产生沉淀,则所加碳酸钠溶液的最低浓度为________。

【解析】加入等体积的碳酸钠溶液,则溶液浓度变为原来的1/2,Ksp=c2(Li+)·=8.6×10-4,则c(Na2CO3)=c()==0.0215mol·L-1,则所加碳酸钠溶液的最低浓度为0.0215mol·L-1×2=0.043mol·L-1。答案:0.043mol·L-13.(2020·西安模拟)常温下,在体积均为20mL、浓度均为0.1mol·L-1的HX溶液、HY溶液中分别滴加同浓度的NaOH溶液,反应后溶液中水电离的c(H+)表示为pH水=-lgc(H+)水。pH水与滴加氢氧化钠溶液体积的关系如图所示。常温下,HY的电离常数=______________。

【解析】常温下,M点溶质为NaY和HY,pH水=-lgc(H+)水,则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=,则Ka=。答案:

4.(2020·淄博模拟)高铁酸钾(K2FeO4)是一种优良的水处理剂。25℃,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的变化如图所示[已知δ(X)=]。则由B点数据可知,H2FeO4的第一步电离常数Ka1=__________。25℃,H2FeO4(aq)+H+(aq)的平衡常数K________(填“=”“>”或“<”)100。

【解析】B点pH=4,δ()=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=×c(H+)=4.0×10-4。结合图象可知,c(H2FeO4)=c()时,溶液的pH<2,c(H+)>0.01mol·L-1,则H2FeO4+H+

的平衡常数K==100,即K<100。答案:4.0×10-4

<5.(2020·厦门模拟)NiSO4·6H2O是一种绿色易溶于水的晶体,广泛用于化学镀镍、生产电池等。可由电镀废渣(除含镍外,还含有Cu、Zn、Fe、Cr等杂质)为原料获得。工艺流程如下图:请回答下列问题:(1)用稀硫酸溶解废渣时,为了提高浸取率可采取的措施有________________(任写一点)。

(2)在40℃左右,用6%的H2O2氧化Fe2+,再在95℃时加入NaOH调节pH,除去铁和铬。此外,还常用NaClO3作氧化剂,在较小的pH条件下水解,最终生成一种浅黄色的黄铁矾钠[Na2Fe6(SO4)4(OH)12]沉淀除去。如图是温度—pH与生成的沉淀关系图,图中阴影部分是黄铁矾钠稳定存在的区域[已知25℃时,Fe(OH)3的Ksp=2.64×10-39]。下列说法正确的是__________(选填序号)。

a.FeOOH中铁为+2价b.若在25℃时,用H2O2氧化Fe2+,再在pH=4时除去铁,此时溶液中c(Fe3+)=2.64×10-29mol·L-1c.用氯酸钠在酸性条件下氧化Fe2+的离子方程式为6Fe2+++6H+====6Fe3++Cl-+3H2Od.工业生产中常保持在85～95℃生成黄铁矾钠,此时水体的pH为1.2～1.8【解析】(1)提高浸取率可采取将废渣粉碎、加热、搅拌以及增大硫酸浓度等措施。(2)FeOOH中铁是+3价,a错误;pH=4,c(OH-)=1×10-10mol·L-1,c(Fe3+)==2.64×10-9mol·L-1,b错误;c项符合电荷守恒、得失电子守恒等守恒关系,也符合反应的酸碱性,正确;工业生产中常保持在85～95℃生成黄铁矾钠,此时水体的pH为1.2～1.8,d正确。答案:(1)加热或搅拌或增大硫酸浓度等(2)cd6.(2020·大同模拟)硫酸镍是一种重要的化工中间体,是镍行业研究的热点。一种以石油化工中废镍催化剂(主要成分为NiCO3和SiO2,含少量Fe2O3、Cr2O3)为原料制备硫酸镍的工业流程如图:已知:①NiS、Ni(OH)2、Cr(OH)3均难溶于水,Cr(OH)3是两性氢氧化物。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离子浓度≤10-5mol·L-1时,离子沉淀完全。请回答下列问题:“二次碱析”时,若使溶液中的Ni2+沉淀完全,则需维持c(OH-)不低于______。

(已知:Ni(OH)2的Ksp=2×10-15,≈1.4)【解析】氢氧化镍中存在溶解平衡,Ksp=c(Ni2+)×c2(OH-),根据信息,离子浓度≤10-5mol·L-1时,离子沉淀完全,则2×10-15=10-5×c2(OH-),解得c(OH-)=1.4×10-5mol·L-1,则若使溶液中Ni2+沉淀完全,需维持c(OH-)不低于1.4×10-5mol·L-1。答案:1.4×10-5mol·L-1【加固训练】(2020·太原模拟)2019年诺贝尔化学奖颁给了吉野彰等三人,以表彰他们对锂离子电池研发的卓越贡献。(1)自然界中主要的锂矿物为锂辉石、锂云母、透锂长石和磷锂铝石等。为鉴定某矿石中是否含有锂元素,可以采用焰色反应来进行鉴定,当观察到火焰呈____________,可以认为存在锂元素。

A.紫红色B.紫色C.黄色(2)工业中利用锂辉石(主要成