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(五)水溶液中的四大常数及其应用(对应学生用书第168页)化学平衡常数运用于弱电解质的电离、盐类的水解及难溶电解质的溶解平衡问题时,则分别称为电离常数、水解常数及溶度积常数,它是定量研究上述可逆过程平衡移动的重要手段,有关各平衡常数的应用和求算是高考常考知识点,在理解上一定抓住各平衡常数都只与电解质本身和温度有关,而与浓度、压强等外界条件无关。1“四大常数”比较表达式影响因素电离常数(Ka或Kb)(1)对于一元弱酸HA:HAHA,电离常数Ka(2)对于一元弱碱BOH:BOHBOH,电离常数Kb只与温度有关,升高温度,K值增大水的离子积(Kw)Kwc(OH)c(H)只与温度有关,升高温度,Kw增大溶度积(Ksp)MmAn的饱和溶液:Kspcm(Mn)cn(Am)只与难溶电解质的性质和温度有关水解常数(Kh)以NHH2ONH3H2OH为例Kh盐的水解程度随温度的升高而增大,Kh随温度的升高而增大2.“四大常数”之间的三个换算关系(1)Ka(或Kb)。(2)M(OH)n悬浊液中Ksp、Kw、pH间关系,M(OH)n(s) Mn(aq)nOH(aq)Kspc(Mn)cn(OH)cn(OH)n1。(3)沉淀转化常数K与Ksp的关系,如3Mg(OH)2(s)2Fe3(aq) 2Fe(OH)3(s)3Mg2的K。电离常数(Ka、Kb)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Ka或Kb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(2017全国卷,T12)改变0.1 molL1二元弱酸H2A溶液的pH,溶液中H2A、HA、A2的物质的量分数(X)随pH的变化如图所示已知(X)。下列叙述错误的是()ApH1.2时,c(H2A)c(HA)BlgK2(H2A)4.2CpH2.7时,c(HA)c(H2A)c(A2)DpH4.2时,c(HA)c(A2)c(H)审题指导【解析】A对:根据题给图像,pH1.2 时,H2A与HA的物质的量分数相等,则有c(H2A)c(HA)。B对:根据题给图像,pH4.2时,HA与A2的物质的量分数相等,K2(H2A)c(H)104.2,则lgK2(H2A)4.2。C对:根据题给图像,pH2.7时,H2A与A2的物质的量分数相等,且远小于HA的物质的量分数,则有c(HA)c(H2A)c(A2)。D错:根据题给图像,pH4.2时,HA与A2的物质的量分数相等,c(HA)c(A2),且c(HA)c(A2)约为0.1 molL1,c(H)104.2 molL1,则c(HA)c(A2)c(H)。【答案】D(1)K1(H2A)为_。(2)已知HB的Ka1104,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Kh1_。【答案】(1)101.2K1(H2A)c(H)101.2(2)BH2AHBHA(酸性:H2AHBHA)(3)酸Kh(HA)1012.8Ka2104.2,故HA的电离程度大于水解程度,显酸性(4)Kh1109.8对点训练1(1)常温下,将a molL1的醋酸与b molL1 Ba(OH)2溶液等体积混合,充分反应后,溶液中存在2c(Ba2)c(CH3COO),则该混合溶液中醋酸的电离常数Ka_(用含a和b的代数式表示)。(2)25 时,H2SO3HSOH的电离常数Ka1102,则该温度下pH3、c(HSO)0.1 molL1的NaHSO3溶液中c(H2SO3)_。【解析】(1)由2c(Ba2)c(CH3COO)可知c(H)c(OH),c(CH3COO)2b molL1,Ka。(2)根据Ka,知c(H2SO3) molL1102 molL1。【答案】(1)(2)0.01 molL1225 时,0.1 mol/L的CH3COONa溶液与a mol/L的盐酸等体积混合后pH7,则CH3COOH的电离常数为_。(用含a的代数式表示)【解析】由25 时,pH7知,c(H)c(OH)107mol/L,根据电荷守恒c(Na)c(H)c(Cl)c(CH3COO)c(OH)可知c(CH3COO)c(Na)c(Cl) mol/L故Ka。【答案】3根据下表提供的数据,判断下列离子方程式或化学方程式正确的是 () 【导学号:97500167】化学式电离常数HClOK3108H2CO3K14107K261011A向Na2CO3溶液中滴加少量氯水:CO2Cl2H2O=2Cl2HClO CO2B向NaHCO3溶液中滴加少量氯水:2HCOCl2=ClClO2CO2 H2OC向NaClO溶液中通少量CO2:CO2NaClOH2O=NaHCO3HClOD向NaClO溶液中通过量CO2:CO22NaClOH2O=Na2CO32HClOCHClO的电离常数小于H2CO3的第一步电离,向Na2CO3溶液中滴加少量氯水,不能生成二氧化碳,应该生成碳酸氢根,故A错误;向NaHCO3溶液中滴加少量氯水,由于酸性:H2CO3HClOHCO,所以产物为NaCl、CO2、HClO,故B错误;向NaClO溶液中通入足量CO2,由于酸性:H2CO3HClOHCO,所以产物为NaHCO3和HClO,故D错误。(1)明确电离常数表示式中的浓度;(2)根据题意找出这些粒子浓度之间的关系;(3)电离常数只与温度有关,与酸性、碱性、浓度无关。水的离子积(Kw)的计算与应用角度1.计算温度高于室温时的Kw。2.通过Kw的大小比较相应温度的高低。3.溶液中c(H)与c(OH)相互换算。4.酸、碱、能水解的盐溶液中水电离出的c(H)或c(OH)的计算。对策Kw只与温度有关,升高温度,Kw增大;在稀溶液中,c(H)c(OH)Kw,其中c(H)、c(OH)是溶液中的H、OH浓度;水电离出的H数目与OH数目相等。 对点训练4T 下的溶液中,c(H)10x molL1,c(OH)10y molL1,x与y的关系如图所示。下列说法不正确的是()AT 时,水的离子积Kw为11013BT25CT 时,pH7的溶液中c(H)H2O可能为1106 mol/LDT 时,pH12的苛性钠溶液与pH1的稀硫酸等体积混合,溶液的 pH7D从图看出当c(H)1013 molL1时,c(OH)100 molL11 molL1,故T 时,Kw11013,A正确;T 时,Kw大于11014,则T 一定高于常温,B正确;T 时,pH6.5的溶液呈中性,显然pH7的溶液显碱性,c(H)H2O可能为106mol/L或107mol/L,C正确;pH12的苛性钠溶液与pH1的稀硫酸等体积混合,二者恰好完全中和,但注意该温度下,pH7的溶液不是中性溶液,D错误。5水的电离平衡曲线如图所示。下列说法正确的是()Aa点对应温度条件下,将pHx的氨水稀释10倍后,其pHy,则xy 1B纯水仅升高温度,可从d点变到b点Cc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Db点对应温度条件下,0.5 molL1的H2SO4溶液与1 molL1的KOH溶 液等体积混合,充分反应后,所得溶液的c(H)107 molL1CA项,NH3H2O是弱电解质,加水稀释促进NH3H2O的电离,将pHx的氨水稀释10倍后,溶液中的OH浓度大于原来的,则xcad,温度关系为bcad,而醋酸的电离也是吸热反应,温度越高,电离常数越大,正确;D项,b点的Kw1.01012,0.5 molL1的H2SO4溶液与1 molL1的KOH溶液等体积混合,充分反应后所得溶液呈中性,此时c(H)1.0106 molL1,错误。溶度积常数(Ksp)的计算与应用角度1.溶解度与Ksp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Ksp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Qc值,若Qc大于Ksp,沉淀可生成或转化为相应难溶物质;利用Ksp可计算某些沉淀转化反应的化学平衡常数。典例导航(2016全国卷,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CrO生成砖红色沉淀,指示到达滴定终点。当溶液中Cl恰好完全沉淀(浓度等于1.0105 molL1)时,溶液中c(Ag)为_molL1,此时溶液中c(CrO)等于_molL1。(已知Ag2CrO4、AgCl的Ksp分别为2.01012和2.01010)审题指导Ksp(AgCl)c(Ag)c(Cl)c(Ag)c(CrO)。【解析】由AgCl的Kspc(Ag)c(Cl),当溶液中Cl恰好完全沉淀(浓度等于1.0105 molL1)时,溶液中c(Ag) molL12.0105molL1;由Ag2CrO4的Kspc2(Ag)c(CrO),此时溶液中c(CrO) molL15.0103 molL1。【答案】2.0105
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