应用课
第三章 水溶液中的离子反应与平衡
第15课时 四大平衡常数
【学习目标】
掌握四大平衡常数的特征。
【学习活动】
学习任务
目标：掌握四大平衡常数的特征。 一、四大平衡常数的比较 常数受温度的影响表达式电离常数Ka或Kb随温度升高而增大HAH++A— Ka= BOHB++OH— Kb=水的离子积常Kw随温度升高而增大H2OH++OH— Kw=c(H+)·c(OH—)盐的水解常数Kh随温度升高而增大A—+H2OHA+OH— Kh=溶度积常数 大多数随温度升高而增大，少数会减小，如:Ca(OH)2MmAn(s)m(aq)+nAm—(aq) Ksp=cm(Mn+)·cn(Am—)
二、四大平衡常数间的关系 1.Kh=或 如:HC+H2OH2CO3+OH- Kh=== C+H2OHC+OH- Kh== = 2.某些沉淀的Ksp与Kw的关系 M(OH)n(s)Mn+(aq)+nOH-(aq) Ksp=c(Mn+)·cn(OH-)=c(Mn+)·[]n=c(Mn+)·()n 3.四大平衡同化学平衡一样都为动态平衡，平衡的移动符合平衡移动原理(勒夏特列原理)，Ka、Kb、Kh、Kw、Ksp不随其离子浓度的变化而变化，只与温度有关，随温度的升高而增大(部分Ksp除外)，在温度一定时，平衡常数不变，与化学平衡是否移动无关。 三、四大平衡常数的应用 1.判断平衡移动方向 (1)Q与K的关系 两者表达式相同，若QK，平衡逆向移动。 (2)Q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下列判断正确的是( ) A.向Na2CO3溶液中滴入酚酞，溶液变红，主要原因是C+2H2OH2CO3+2OH- B.常温时，CH3COOH与CH3COONa混合溶液的pH=6，则c(CH3COOH)/c(CH3COO-)=18 C.NaHCO3溶液中:c(OH-)-c(H+)=c(H2CO3)-c(C) D.2×10-4mol/L的Na2CO3溶液与CaCl2溶液等体积混合出现沉淀，则CaCl2溶液的浓度一定是5.6×10-5mol/L 答案:C 解析：A项，向Na2CO3溶液中滴入酚酞，溶液变红，是因为碳酸根离子水解使溶液显碱性，离子方程式为C+H2OHC+OH-，错误；B项，常温时，CH3COOH与CH3COONa混合溶液的pH=6，Ka=1.8×10-5，则有Ka=1.8×10-5==，则c(CH3COO-)/c(CH3COOH)=18，错误；C项，NaHCO3溶液中，由质子守恒可得c(C)+c(OH-)=c(H+)+c(H2CO3)，即c(OH-)-c(H+)=c(H2CO3)-c(C)，正确；D项，2×10-4mol/L的Na2CO3溶液与CaCl2溶液等体积混合出现沉淀，则需要的钙离子最小的浓度×2 mol/L=5.6×10-5 mol/L，钙离子浓度大于5.6×10-5 mol/L就可以出现沉淀，错误。 【针对训练2】25 ℃时，向20 mL c mol/L NaOH溶液中滴加0.1 mol/L醋酸，混合溶液中水电离的c(OH-)与醋酸体积[V(CH3COOH)]的关系如图。下列有关说法错误的是( ) A.c(NaOH)=0.1 mol/L B.水的电离程度:E>B=D>A C.酸溶液的体积:V=20 mL D.若D点对应的醋酸体积为V1 mL，则25 ℃时醋酸的电离常数Ka= 答案:D 解析：氢氧化钠溶液中水电离出的氢氧根离子浓度为10-13 mol/L，说明水电离的氢离子浓度为10-13 mol/L，氢氧化钠的浓度为0.1 mol/L，A正确；氢氧化钠溶液中水电离受到抑制，加入醋酸反应生成盐，水电离程度逐渐增大，当溶液中全为醋酸钠，水的电离程度最大，继续加入醋酸，水的电离程度又逐渐减小，因为B、D两点水电离的氢氧根离子浓度相同，即水电离程度相同，故电离程度的关系为E>B=D>A，B正确；当醋酸和氢氧化钠完全反应时水电离程度最大，即V=20 mL，C正确；D点溶质为醋酸和醋酸钠，溶液显中性，c(H+)=10-7 mol/L，则c(Na+)=c(CH3COO-)= mol/L，c(CH3COOH)= mol/L，则醋酸电离平衡常数Ka==，D错误。 【针对训练3】在NaCN溶液中存在水解平衡:CN-+H2OHCN+OH-，水解常数Kh(NaCN)=≈[c0(NaCN)是NaCN溶液的起始浓度]。25 ℃时，向1 mol·L-1的NaCN溶液中不断加水稀释，NaCN溶液浓度的对数值lg c0与2pOH[pOH=-lg c(OH-)]的关系如图所示。下列说法中错误的是( ) A.25 ℃时，Kh(NaCN)为10-4.7 B.升高温度，可使曲线上a点变到b点 C.25 ℃，向a点对应的溶液中加入固体NaCN，CN-的水解程度减小 D.c点对应溶液中的c(OH-)大于a点 答案:B 解析：2pOH=-2lg c(OH-)，则c2(OH-)=10-2pOH。Kh(NaCN)=，由a点坐标可知，c0(NaCN)=0.1 mol·L-1，c2(OH-)=10-5.7，代入表达式可得Kh(NaCN)=10-4.7，A项正确；升高温度，促进CN-的水解，OH-浓度增大，则2pOH的值减小，B项错误；加入NaCN固体，CN-浓度增大，水解平衡正向移动，但CN-水解的程度减小，C项正确；pOH是OH-浓度的负对数，因c点的pOH小于a点，所以c点OH-的浓度大于a点，D项 正确。 【针对训练4】将新买的瓷制餐具、茶具、酒具放入10%的醋内煮上两三个小时，可除去新瓷器所含的微量铝，避免铝毒危害身体。已知25 ℃时，Ka(CH3COOH)=1.7×10-5。该温度下用0.1 mol·L-1的醋酸滴定10.00 mL 0.1 mol·L-1的碱MOH，滴定过程中加入醋酸的体积(V)与溶液中lg的关系如图所示。下列说法中错误的是( ) A.MOH的电离方程式为MOHM++OH- B.a点V(CH3COOH)=10.00 mL C.25 ℃时，CH3COO-的水解平衡常数为×10-9 D.b点:c(CH3COO-)>c(M+)>c(H+)>c(OH-) 答案:B 解析：开始时0.1 mol·L-1的MOH的=10-12，则c(H+)=10-13 mol·L-1，c(OH-)=0.1 mol·L-1，MOH是强碱，完全电离，A正确；当加入V(CH3COOH)=10.00 mL，CH3COOH和MOH恰好反应生成CH3COOM，溶液显碱性，而a点c(H+)=c(OH-)，溶液呈中性，B错误；因为水解平衡常数Kh===×10-9，C正确；当滴入V(CH3COOH)=20.00 mL时，溶液中是等浓度的CH3COOH和CH3COOM，则c(CH3COO-)>c(M+)>c(H+)>c(OH-)，D正确。 【针对训练5】 (1)已知常温下H2SO3的电离常数Ka1=1.0×10-2，Ka2=6.0×10-8，则S的水解常数Kh1= ，Kh2= 。常温下，pH=9的Na2SO3溶液中= 。 (2)若25 ℃时某一元酸HA的电离平衡常数Ka=1×10-8，将0.1 mol·L-1的HA溶液和0.1 mol·L-1的NaA溶液等体积混合后，则混合溶液呈 性。 参考答案:(1)1.67×10-7 1×10-12 60 (2)碱 解析:(1)S+H2OHS+OH-， HS+H2OH2SO3+OH-， Kh1===≈1.67×10-7； Kh2===1×10-12； 当pH=9时，c(OH-)=10-5mol·L-1，则===60。 (2)溶液中存在:HAH++A-，Ka=1×10-8， A-+H2OOH-+HA，Kh=====1×10-6。 因Kh>Ka，即水解大于电离，故c(OH-)>c(H+)，溶液显碱性。 【针对训练6】已知K、Ka、Kw、Kh、Ksp分别表示化学平衡常数、弱酸的电离常数、水的离子积常数、盐的水解常数、难溶电解质的溶度积常数。 (1)下列有关上述常数的说法正确的是 (填字母)。 a.它们都能反映一定条件下对应变化进行的程度 b.它们的大小都随温度的升高而增大 c.常温下，CH3COOH在水中的Ka大于在饱和CH3COONa溶液中的Ka d.一定温度下，在CH3COONa溶液中，Kw=Ka·Kh (2)25 ℃时，H2SO3HS+H+的电离常数Ka=1×10-2，则该温度下pH=3、c(HS)=0.1 mol·L-1的NaHSO3溶液中c(H2SO3)= 。 (3)高炉炼铁中发生的反应有: FeO(s)+CO(g)Fe(s)+CO2(g) ΔH<0 该反应的平衡常数表达式为K= ； 已知1 100 ℃时，K=0.25，则平衡时CO的转化率为 ；在该温度下，若测得高炉中c(CO2)=0.020 mol·L-1，c(CO)=0.1 mol·L-1，则此时反应速率是v正 (填“>”“<”或“=”)v逆。 (4)已知常温下Fe(OH)3和Mg(OH)2的Ksp分别为8.0×10-38、1.0×10-11，向浓度均为 0.1 mol·L-1的FeCl3、MgCl2的混合溶液中加入碱液，要使Fe3+完全沉淀而Mg2+不沉淀，应该调节溶液pH的范围是 。(已知lg 2=0.3，离子浓度低于10-5mol·L-1时认为沉淀完全) 参考答案:(1)ad (2)0.01 mol·L-1 (3) 20% > (4)[3.3，9) 解析:(1)对于正反应为放热反应的化学平衡，升高温度，平衡逆向移动，平衡常数减小，b选项错误；温度不变，CH3COOH的电离常数不变，c选项错误。 (2)Ka=，代入数据得c(H2SO3)=0.01 mol·L-1。 (3)根据方程式可得K=；设开始时c(CO)=a mol·L-1，平衡时c(CO2)=b mol·L-1，则=0.25，得a=5b，则平衡时CO的转化率为=×100%=20%；Q==0.20<0.25，故v正>v逆。解析:(4)Ksp[Fe(OH)3]=c(Fe3+)·c3(OH-)，Fe3+完全沉淀时c3(OH-)=，得c(OH-)=2×10-11 mol·L-1，pH=3.3，Mg(OH)2开始沉淀时c2(OH-)==1.0×10-10，得c(OH-)=1×10-5 mol·L-1，pH=9，故应调节的pH的范围为[3.3，9)。 【针对训练7】(1)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= 。 (2)常温下，测得CaSO3悬浊液的pH=9，已知Ka1(H2SO3)=1.3×10-2，Ka2(H2SO3)=6.3×10-8，忽略第二步水解，则CaSO3的第一步水解常数Kh约为 ，Ksp(CaSO3)约为 。 (3)反应H2S(aq)+Cu2+(aq)CuS(s)+2H+(aq)的平衡常数为 。[已知Ksp(CuS)=1.25×10-36，H2S的Ka1=1×10-7，Ka2=1×10-13] 参考答案:(1) (2)1.6×10-7 4.0×10-7 (3)8×1015 解析:(1)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=c(H+)·c(Cl-)=×=。 (2)Kh==≈1.6×10-7； S+H2OHS+OH- Kh===1.6×10-7，所以c(S)=6.25×1 mol·L-1，所以Ksp(CaSO3)=c(C)·c(S)≈4.0×10-7。 (3)H2S(aq)+C(aq)CuS(s)+2H+(aq) K= CuS(s)C(aq)+(aq) Ksp(CuS)=c(C)·c() H2S(aq)H+(aq)+HS-(aq) Ka1= HS-(aq)H+(aq)+(aq) Ka2= K===8×1015。
2应用课
第三章 水溶液中的离子反应与平衡
第15课时 四大平衡常数
【学习目标】
掌握四大平衡常数的特征。
【学习活动】
学习任务
目标：掌握四大平衡常数的特征。 一、四大平衡常数的比较 常数受温度的影响表达式电离常数Ka或Kb随温度升高而增大HAH++A— Ka= BOHB++OH— Kb=水的离子积常Kw随温度升高而增大H2OH++OH— Kw=c(H+)·c(OH—)盐的水解常数Kh随温度升高而增大A—+H2OHA+OH— Kh=溶度积常数 大多数随温度升高而增大，少数会减小，如:Ca(OH)2MmAn(s)m(aq)+nAm—(aq) Ksp=cm(Mn+)·cn(Am—)
二、四大平衡常数间的关系 1.Kh=或 如:HC+H2OH2CO3+OH- Kh=== C+H2OHC+OH- Kh== = 2.某些沉淀的Ksp与Kw的关系 M(OH)n(s)Mn+(aq)+nOH-(aq) Ksp=c(Mn+)·cn(OH-)=c(Mn+)·[]n=c(Mn+)·()n 3.四大平衡同化学平衡一样都为动态平衡，平衡的移动符合平衡移动原理(勒夏特列原理)，Ka、Kb、Kh、Kw、Ksp不随其离子浓度的变化而变化，只与温度有关，随温度的升高而增大(部分Ksp除外)，在温度一定时，平衡常数不变，与化学平衡是否移动无关。 三、四大平衡常数的应用 1.判断平衡移动方向 (1)Q与K的关系 两者表达式相同，若QK，平衡逆向移动。 (2)Q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下列判断正确的是( ) A.向Na2CO3溶液中滴入酚酞，溶液变红，主要原因是C+2H2OH2CO3+2OH- B.常温时，CH3COOH与CH3COONa混合溶液的pH=6，则c(CH3COOH)/c(CH3COO-)=18 C.NaHCO3溶液中:c(OH-)-c(H+)=c(H2CO3)-c(C) D.2×10-4mol/L的Na2CO3溶液与CaCl2溶液等体积混合出现沉淀，则CaCl2溶液的浓度一定是5.6×10-5mol/L 【针对训练2】25 ℃时，向20 mL c mol/L NaOH溶液中滴加0.1 mol/L醋酸，混合溶液中水电离的c(OH-)与醋酸体积[V(CH3COOH)]的关系如图。下列有关说法错误的是( ) A.c(NaOH)=0.1 mol/L B.水的电离程度:E>B=D>A C.酸溶液的体积:V=20 mL D.若D点对应的醋酸体积为V1 mL，则25 ℃时醋酸的电离常数Ka= 【针对训练3】在NaCN溶液中存在水解平衡:CN-+H2OHCN+OH-，水解常数Kh(NaCN)=≈[c0(NaCN)是NaCN溶液的起始浓度]。25 ℃时，向1 mol·L-1的NaCN溶液中不断加水稀释，NaCN溶液浓度的对数值lg c0与2pOH[pOH=-lg c(OH-)]的关系如图所示。下列说法中错误的是( ) A.25 ℃时，Kh(NaCN)为10-4.7 B.升高温度，可使曲线上a点变到b点 C.25 ℃，向a点对应的溶液中加入固体NaCN，CN-的水解程度减小 D.c点对应溶液中的c(OH-)大于a点 【针对训练4】将新买的瓷制餐具、茶具、酒具放入10%的醋内煮上两三个小时，可除去新瓷器所含的微量铝，避免铝毒危害身体。已知25 ℃时，Ka(CH3COOH)=1.7×10-5。该温度下用0.1 mol·L-1的醋酸滴定10.00 mL 0.1 mol·L-1的碱MOH，滴定过程中加入醋酸的体积(V)与溶液中lg的关系如图所示。下列说法中错误的是( ) A.MOH的电离方程式为MOHM++OH- B.a点V(CH3COOH)=10.00 mL C.25 ℃时，CH3COO-的水解平衡常数为×10-9 D.b点:c(CH3COO-)>c(M+)>c(H+)>c(OH-) 【针对训练5】 (1)已知常温下H2SO3的电离常数Ka1=1.0×10-2，Ka2=6.0×10-8，则S的水解常数Kh1= ，Kh2= 。常温下，pH=9的Na2SO3溶液中= 。 (2)若25 ℃时某一元酸HA的电离平衡常数Ka=1×10-8，将0.1 mol·L-1的HA溶液和0.1 mol·L-1的NaA溶液等体积混合后，则混合溶液呈 性。 【针对训练6】已知K、Ka、Kw、Kh、Ksp分别表示化学平衡常数、弱酸的电离常数、水的离子积常数、盐的水解常数、难溶电解质的溶度积常数。 (1)下列有关上述常数的说法正确的是 (填字母)。 a.它们都能反映一定条件下对应变化进行的程度 b.它们的大小都随温度的升高而增大 c.常温下，CH3COOH在水中的Ka大于在饱和CH3COONa溶液中的Ka d.一定温度下，在CH3COONa溶液中，Kw=Ka·Kh (2)25 ℃时，H2SO3HS+H+的电离常数Ka=1×10-2，则该温度下pH=3、c(HS)=0.1 mol·L-1的NaHSO3溶液中c(H2SO3)= 。 (3)高炉炼铁中发生的反应有: FeO(s)+CO(g)Fe(s)+CO2(g) ΔH<0 该反应的平衡常数表达式为K= ； 已知1 100 ℃时，K=0.25，则平衡时CO的转化率为 ；在该温度下，若测得高炉中c(CO2)=0.020 mol·L-1，c(CO)=0.1 mol·L-1，则此时反应速率是v正 (填“>”“<”或“=”)v逆。 (4)已知常温下Fe(OH)3和Mg(OH)2的Ksp分别为8.0×10-38、1.0×10-11，向浓度均为 0.1 mol·L-1的FeCl3、MgCl2的混合溶液中加入碱液，要使Fe3+完全沉淀而Mg2+不沉淀，应该调节溶液pH的范围是 。(已知lg 2=0.3，离子浓度低于10-5mol·L-1时认为沉淀完全) 【针对训练7】(1)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= 。 (2)常温下，测得CaSO3悬浊液的pH=9，已知Ka1(H2SO3)=1.3×10-2，Ka2(H2SO3)=6.3×10-8，忽略第二步水解，则CaSO3的第一步水解常数Kh约为 ，Ksp(CaSO3)约为 。 (3)反应H2S(aq)+Cu2+(aq)CuS(s)+2H+(aq)的平衡常数为 。[已知Ksp(CuS)=1.25×10-36，H2S的Ka1=1×10-7，Ka2=1×10-13]
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