水溶液中的三大平衡及其常数的有关计算1.理解弱电解质在水中的电离平衡,能利用电离平衡常数(K a、K b、K h)进行相关计算。
2.了解盐类水解的原理,影响盐类水解程度的主要因素,盐类水解的应用。
3.了解难溶电解质的沉淀溶解平衡。
理解溶度积(K sp)的含义,能进行相关的计算。
4.以上各部分知识的综合运用。
命题热点提炼三年考情汇总核心素养链接3.溶液中的“四大平衡常数”的计算及应用2016·Ⅰ卷T12,T272018·Ⅲ卷T122017·Ⅰ卷T13(A)、T27,Ⅱ卷T12(B),Ⅲ卷T13(A)2016·Ⅰ卷T27,Ⅱ卷T281.平衡思想——能用动态平衡的观点考察,分析水溶液中的电离、水解、溶解三大平衡。
2.证据推理——根据溶液中离子浓度的大小变化,推断反应的原理和变化的强弱。
3.实验探究——通过实验事实,探究水溶液中酸碱性的实质。
4.模型认知——运用平衡模型解释化学现象,揭示现象本质和规律。
水溶液中的三大平衡及其常数的有关计算1.电离平衡与水解平衡的比较电离平衡(如CH3COOH溶液) 水解平衡(如CH3COONa溶液)实质弱电解质的电离盐促进水的电离升高温度促进电离,离子浓度增大,K a增大促进水解,水解常数K h增大加水稀释促进电离,离子浓度(除OH-外)减小,K a不变促进水解,离子浓度(除H+外)减小,水解常数K h不变加入相应离子加入CH3COONa固体或盐酸,抑制电离,K a不变加入CH3COOH或NaOH,抑制水解,水解常数K h不变加入反应离子加入NaOH,促进电离,K a不变加入盐酸,促进水解,水解常数K h不变(1)升高温度,沉淀、溶解平衡大部分右移,少部分左移。
(2)加少量水,溶解平衡右移,但离子浓度一般不变。
(3)加沉淀本身,溶解平衡不移动。
(4)加同离子可溶物,抑制溶解,溶解度减小,但K sp不变。
(5)加反应离子,促进溶解,溶解度增大,但K sp不变。
3.沉淀、溶解平衡的三种应用(1)沉淀生成:除去CuCl2溶液中的FeCl3,可调节pH=3~4,使Fe3+转化为Fe(OH)3沉淀而除去。
(2)沉淀溶解:向浓的NH4Cl溶液中加入Mg(OH)2,现象为Mg(OH)2逐渐溶解,其反应方程式为2NH4Cl+Mg(OH)2===MgCl2+2NH3·H2O。
(3)沉淀转化:向MgCl2溶液中加入少量NaOH溶液,然后再加入FeCl3溶液,现象为先生成白色沉淀,然后灰绿色沉淀又转化为红褐色沉淀。
有关离子方程式为Mg 2++2OH-===Mg(OH)2↓,3Mg(OH)2(s)+2Fe3+2Fe(OH)3(s)+3Mg2+。
4.水溶液中的三大平衡常数(1)“四大常数”比较表达式影响因素电离常数(K a或K b) (1)对于一元弱酸HA:HA H++A-,电离常数K a=c(H+)·c(A-)c(HA)(2)对于一元弱碱BOH:BOH B++OH-,电离常数K b=c(B+)·c(OH-)c(BOH)只与温度有关,升高温度,K值增大水的离子积(K w) K w=c(OH-)·c(H+)只与温度有关,升高温度,K w增大溶度积(K sp) M m A n的饱和溶液:K sp=c m(M n+)·c n(A m-)只与难溶电解质的性质和温度有关水解常数(K h) 以NH+4+H2O NH3·H2O+H+为例K h=c(H+)·c(NH3·H2O)c(NH+4)盐的水解程度随温度的升高而增大,K h随温度的升高而增大a b W h均增大。
(3)K a 、K h 、K W 三者的关系式为K h =K W K a ;K b 、K h 、K W 三者的关系式为K h =K WK b。
(4)对二元酸的K a1、K a2与相应酸根离子的K h1、K h2的关系式为K a1·K h2=K W ,K a2·K h1=K W 。
(5)反应CdS(s)+2H +(aq)Cd 2+(aq)+H 2S(aq)的平衡常数K ,则K =K spK a1·K a2。
(6)反应3Mg(OH)2(s)+2Fe 3+(aq)2Fe(OH)3(s)+3Mg 2+(aq)的平衡常数K =c 3(Mg 2+)c 2(Fe 3+)=K 3sp [Mg (OH )2]K 2sp [Fe (OH )3]。
5.根据图像曲线确定电离常数根据上图可知H 3PO 4的三步电离常数分别为K a1=10-2.1,K a2=10-7.2,K a3=10-12.4。
【考点题组突破】水溶液中的三大平衡及影响因素【典例导航1】下列有关电解质溶液的说法正确的是( )A .向0.1 mol·L -1CH 3COOH 溶液中加入少量水,溶液中c (H +)c (CH 3COOH )减小B .将CH 3COONa 溶液从20 ℃升温至30 ℃,溶液中c (CH 3COO -)c (CH 3COOH )·c (OH -)增大 C .向盐酸中加入氨水至中性,溶液中c (NH +4)c (Cl -)>1 D .向AgCl 、AgBr 的饱和溶液中加入少量AgNO 3,溶液中c (Cl -)c (Br -)不变 【对点练习1】人体血液里存在重要的酸碱平衡:CO 2+H 2OH 2CO 3OH -H+HCO -3,使人体血液pH 保持在7.35~7.45,否则就会发生酸中毒或碱中毒。
其pH 随c (HCO -3)∶c (H 2CO 3)变化关系如下表:c (HCO -3)∶c (H 2CO 3)1.0 17.8 20.0 22.4 pH6.107.357.407.45下列说法不正确的是 ( )A .正常人体血液中,HCO -3的水解程度大于电离程度 B .人体血液酸中毒时,可注射NaHCO 3溶液缓解 C .pH =7.00的血液中,c (H 2CO 3)<c (HCO -3)D .pH =7.40的血液中,HCO -3的水解程度一定大于H 2CO 3的电离程度题组二电离常数(K a 、K b )的计算与应用角度1.求电离平衡常数。
2.由电离常数求弱酸(或弱碱)的浓度。
3.由K a或K b求pH。
4.电离常数的应用。
对策试题一般难度不大,是在化学平衡基础上派生出来的。
注意平衡体系中同种离子的浓度是同一个浓度,当两个量相加或相减时,若相差100倍以上,要舍弃小的,做出一些基本的近似处理。
[典例导航2](2017·全国Ⅱ卷,T12)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[已知δ(X)=[X][H2A]+[HA-]+[A2-]]。
下列叙述错误的是()A.pH=1.2时,[H2A]=[HA-] B.lg[K2(H2A)]=-4.2C.pH=2.7时,[HA-]>[H2A]=[A2-]D.pH=4.2时,[HA-]=[A2-]=[H+](1)K1(H2A)为________。
(2)已知HB的K a=1×10-4 mol·L-1,则向一定量的NaB溶液中加入少量H2A溶液,则反应的离子方程式为_____________________。
(3)NaHA溶液呈________性,写出推导过程_________________________。
(4)相同温度时,A2-的水解常数K h1=________。
[对点练习2](1)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2[Ba2+]=[CH3COO-],则该混合溶液中醋酸的电离常数K a=______________(用含a和b的代数式表示)。
(2)25 ℃时,H2SO3HSO-3+H+的电离常数K a=1×10-2mol·L-1,则该温度下pH=3、[HSO-3]=0.1 mol·L-1的NaHSO3溶液中[H2SO3]=________。
[对点练习3]25 ℃时,0.1 mol/L的CH3COONa溶液与a mol/L的盐酸等体积混合后pH=7,则CH3COOH的电离常数为________。
(用含a的代数式表示)题组三水的离子积(K W)的计算与应用角度1.计算温度高于室温时的K W。
2.通过K W的大小比较相应温度的高低。
3.溶液中[H+]与[OH-]相互换算。
4.酸、碱、能水解的盐溶液中水电离出的[H+]或[OH-]的计算。
对策K W只与温度有关,升高温度,K W增大;在稀溶液中,[H+][OH-]=K W,其中[H+]、[OH-]是溶液中的H+、OH-浓度;水电离出的H+数目与OH-数目相等。
[典例导航3]T℃下的溶液中,[H+]=10-x mol·L-1,[OH-]=10-y mol·L-1,x与y的关系如图所示。
下列说法不正确的是()A.T℃时,水的离子积K W为1×10-13 mol2·L-2 B.T>25C.T℃时,pH=7的溶液中[H+]H2O可能为1×10-6 mol·L-1D.T℃时,pH=12的苛性钠溶液与pH=1的稀硫酸等体积混合,溶液的pH=7【针对练习4】水的电离平衡曲线如图所示。
下列说法正确的是()A.a点对应温度条件下,将pH=x的氨水稀释10倍后,其pH=y,则x=y+1B.纯水仅升高温度,可从d点变到b点C.c点对应温度条件下醋酸的电离常数比a点对应温度条件下醋酸的电离常数大D.b点对应温度条件下,0.5 mol·L-1的H2SO4溶液与1 mol·L-1的KOH溶液等体积混合,充分反应后,所得溶液的[H+]=10-7 mol·L-1题组四溶度积常数(K sp)的计算与应用角度1.溶解度与K sp的相关转化与比较。
2.沉淀先后的计算与判断。
3.沉淀转化相关计算。
4.金属阳离子沉淀完全的pH及沉淀分离的相关计算。
对策应用K sp 数值大小比较物质的溶解度大小时,一定是在组成上属于同一类型的难溶电解质才能进行比较,否则,不能比较;在判断沉淀的生成或转化时,先计算Q值,若Q大于K sp,沉淀可生成或转化为相应难溶物质;利用K sp 可计算某些沉淀转化反应的化学平衡常数。
[典例导航4](2016·全国Ⅰ卷,T27,节选)在化学分析中采用K2CrO4为指示剂,以AgNO3标准溶液滴定溶液中Cl-,利用Ag +与CrO2-4生成砖红色沉淀,指示到达滴定终点。