突破点10 四大平衡常数提炼1 水的离子积常数 1.水的离子积常数的含义H 2OH ++OH -表达式:25 ℃时,K w =c (H +)·c (OH -)=1.0×10-14。
2.对K w 的理解(1)K w 适用于纯水、稀的电解质(酸、碱、盐)水溶液。
(2)恒温时,K w 不变;升温时,电离程度增大(因为电离一般吸热),K w 增大。
提炼2 电离平衡常数(K a 、K b ) 1.电离平衡常数的含义 如对于HAH ++A -,K a =c H +·c A -c HA;BOHB ++OH -,K b =c B +·c OH -c BOH。
2.K 值大小的意义相同温度下,K 值越小表明电离程度越小,对应酸的酸性或碱的碱性越弱。
3.影响K 值大小的外因同一电解质,K 值只与温度有关,一般情况下,温度越高,K 值越大;此外对于多元弱酸来说,其K a 1≫K a 2≫K a 3。
提炼3 水解平衡常数(K h ) 1.水解平衡常数的含义 A -+H 2OHA +OH -,达到平衡时有K h =c OH -·c HA c A -=K wK a。
同理,强酸弱碱盐水解平衡常数与弱碱电离平衡常数K b 的关系为K h =K w K b。
2.影响K h 的因素K h 值的大小是由发生水解的离子的性质与温度共同决定的;温度一定时,离子水解能力越强,K h 值越大;温度升高时,K h 值增大;对于多元弱酸阴离子或多元弱碱阳离子来说,其K h 1≫K h 2≫K h 3。
提炼4 溶度积常数(K sp ) 1.溶度积常数K sp 的表达式对于组成为A m B n 的电解质,饱和溶液中存在平衡A m B n (s)m A n +(aq)+n B m -(aq),K sp=c m(A n +)·c n(B m -)。
2.影响K sp 大小的因素对于确定的物质来说,K sp 只与温度有关;一般情况下,升高温度,K sp 增大。
3.溶度积规则当Q c >K sp 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 c =K sp 时,溶液饱和,沉淀与溶解处于平衡状态;当Q c <K sp 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。
4.K sp 与物质溶解度的关系(1)对于组成形式相同的物质来说,K sp 越小,物质越难溶解或溶解度越小;组成形式(A m B n )不同的物质,K sp 越小且m +n 越小的物质越难溶。
(2)K sp 的大小与沉淀转化的关系:组成形式相同的难溶物质,K sp 较大的沉淀易转化为K sp 较小的沉淀,但当二者K sp 相差不大时,反过来也可转化;对于组成形式(A m B n )不同的物质来说,一般情况下,K sp 较大且m +n 也较大的物质易转化为K sp 较小且m +n 也较小的物质。
其他情况则需要通过计算才能确定。
(2016·全国丙卷)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 +4c Cl ->1D .向AgCl 、AgBr 的饱和溶液中加入少量AgNO 3,溶液中c Cl -c Br -不变D [A 项,CH 3COOH CH 3COO -+H +,K =c CH 3COO -·c H +c CH 3COOH ,则c H +c CH 3COOH =K c CH 3COO -,加水稀释,K 不变,c (CH 3COO -)减小,故比值变大。
B 项,CH 3COONa 溶液中存在水解平衡:CH 3COO -+H 2O CH 3COOH+OH -,K =c CH 3COOH ·c OH -c CH 3COO -,升高温度,水解平衡正向移动,K 增大,则c CH 3COO -c CH 3COOH ·c OH-(1/K )减小。
C 项,溶液呈中性,则c (H +)=c (OH -),根据电荷守恒可知,c (Cl -)=c (NH +4)。
D 项,向AgCl 、AgBr 的饱和溶液中加入少量AgNO 3,沉淀溶解平衡逆向移动,由于c Cl -c Br -=c Cl -·c Ag +c Br -·c Ag +=K sp AgClK sp AgBr,K sp 仅与温度有关,故c Cl -c Br -不变。
]热点题型1 水的离子积常数的应用1.(2016·曲靖模拟)25 ℃时,水的电离达到平衡:H 2O H ++OH -ΔH >0,下列叙述正确的是( )A .向水中加入稀氨水,平衡逆向移动,c (OH -)降低 B .向水中加入少量固体硫酸氢钠,c (H +)增大,K w 不变 C .向水中加入少量盐酸,平衡逆向移动,c (OH -)增大 D .将水加热,K w 增大,pH 不变,呈中性B [加入稀氨水后,c (OH -)增大,A 错误;K w 只与温度有关,温度不变,K w 不变,B 正确;加入盐酸后,c (H +)增大,K w 不变,c (OH -)减小,C 错误;升高温度K w 增大,c (H +) 增大,pH 减小,D 错误。
]2.水的电离平衡曲线如图所示,下列说法正确的是( )A .图中五点的K w 的关系:b>c>a>d>eB .若从a 点到d 点,可采用:温度不变在水中加入少量的酸C .若从a 点到c 点,可采用:温度不变在水中加入适量的CH 3COONa 固体D .处在b 点时,将0.5 mol·L -1的H 2SO 4溶液与1 mol·L -1的KOH 溶液等体积混合后,溶液显酸性B [a 、d 、e 三点所处温度相同,因此K w 相同,A 项错误;从a 点变化到d 点,溶液中c (H +)增大,c (OH -)减小,温度不变时向水中加入少量的酸,溶液中c (H +)增大,水的电离平衡向逆反应方向移动,c (OH -)减小,B 项正确;从a 点变化到c 点,c (H +)、c (OH -)均增大,而温度不变时在水中加入适量CH 3COONa 固体,溶液中c (H +)减小,水的电离平衡向正反应方向移动,c (OH -)增大,故C 项错误;b 点处K w =10-12,0.5 mol·L -1的H 2SO 4溶液与1 mol·L-1的KOH 溶液等体积混合后溶液显中性,pH =6,D 项错误。
] 3.升高温度,下列数据不一定增大的是( )A .化学反应速率vB .水的离子积常数K wC .化学平衡常数KD .弱酸的电离平衡常数K aC [升高温度,活化分子的百分数增大,有效碰撞的次数增多,则反应速率加快;水的电离吸热,升高温度促进电离,水的离子积常数K w 增大;若化学反应为放热反应,则升高温度,平衡逆向移动,K 减小;弱酸的电离吸热,升高温度促进电离,弱酸的电离平衡常数K a 增大。
]4.(1)水的电离平衡曲线如图所示。
若以A 点表示25 ℃时水的电离平衡的离子浓度,当温度升高到100 ℃时,水的电离平衡状态移动到B 点,则此时水的离子积从________变化到________。
(2)已知A n B m 的离子积为c (A m +)n ·c (B n -)m ,式中c (A m +)n 和c (B n -)m表示离子的物质的量浓度。
在某温度下,Ca(OH)2的溶解度为0.74 g ,其饱和溶液密度设为1 g/mL ,其离子积约为________。
[解析] (1)25 ℃时纯水中c (H +)=c (OH -)=10-7mol/L ,K w =c (H +)·c (OH -)=10-14,当温度升高到100 ℃,纯水中c (H +)=c (OH -)=10-6mol/L ,K w =c (H +)·c (OH -)=10-12。
(2)由题意可知,100 g 水中溶解0.74 g 氢氧化钙时其物质的量浓度为0.74 g74 g/mol100 g +0.74 g1 g/mL ≈0.1 mol/L, 氢氧化钙是强电解质,所以c [Ca(OH)2]=c (Ca 2+)=0.1 mol/L ,c (OH -)=2c [Ca(OH)2]=0.2 mol/L ,其离子积为0.1 mol/L×(0.2 mol/L)2=4×10-3(mol/L)3。
[答案] (1)10-1410-12(2)4×10-3热点题型2 电离平衡常数和水解平衡 常数的应用1.(2016·山西四校联考)常温下,某酸HA 的电离常数K =1×10-5。
下列说法中正确的是( )【导学号:14942043】A .HA 溶液中加入NaA 固体后,c HA ·c OH -c A -减小B .常温下,0.1 mol/L HA 溶液中水电离出的c (H +)为10-13mol/LC .NaA 溶液中加入盐酸至恰好完全反应,存在关系:2c (Na +)=c (A -)+c (Cl -) D .常温下,0.1 mol/L NaA 溶液的水解常数为10-9D [HA 溶液中加入NaA 固体后抑制HA 的电离,c HA ·c OH -c A -=c HA ·c OH -·c H +c A -·c H +=K w K a =K h =10-141×10-5=10-9,故比值不变,A 错误、D 正确;常温下,0.1 mol/L 的HA 溶液中氢离子浓度约为(0.1×10-5)1/2mol/L =0.001 mol/L ,则水电离出的c (H +)为10-11mol/L ,B 错误;NaA 溶液中加入盐酸至恰好完全反应,根据物料守恒:2c (Na +)=c (A -)+c (HA)+c (Cl -),C 错误。
]2.(2016·枣庄期末)根据下表提供的数据可知,在溶液中能大量共存的粒子组是( )化学式 电离常数CH 3COOH K =1.7×10-5 HCN K =4.9×10-10H 2CO 3K 1=4.3×10-7,K 2=5.6×10-11A.H 2CO 3、33B .HCO -3、CH 3COOH 、CN -、CO 2-3 C .HCN 、HCO -3、CN -、CO 2-3 D .HCN 、HCO -3、CH 3COO -、CN -D [根据表中电离常数可知,酸性:CH 3COOH>H 2CO 3>HCN>HCO -3。