新高考化学一轮复习课件 第8章 第54讲 水溶液中四大平衡常数的综合应用
展开1、全面、系统复习回顾基本知识。了解知识规律的来龙去脉,透彻理解概念的内涵外延,让学生经历教材由薄变厚的过程。要正确理解基础,不是会做几个简单题就叫基础扎实。对于一轮复习,基础就是像盖房子一样,需要着力做好两件大事:一是夯实地基,二是打好框架。2、扎实训练学科基本技能、理解感悟学科基本方法。一轮复习,要以教材为本,全面细致的回顾课本知识,让学生树立“教材是最好的复习资料”的观点,先引导学生对教材中所涉及的每个知识点进行重新梳理,对教材中的概念、定理、定律进一步强化理解。3、培养学生积极的学习态度、良好的复习习惯和运用科学思维方法、分析解决问题的能力。落实解题的三重境界:一是“解”,解决问题。二是“思”,总结解题经验和方法。三是“归”,回归到高考能力要求上去。解题上强化学生落实三个字:慢(审题),快(书写),全(要点全面,答题步骤规范)。 4、有计划、有步骤、有措施地指导学生补齐短板。高三复习要突出重点,切忌主次不分,无的放矢。要在“精讲”上下足功夫。抓住学情,讲难点、重点、易混点、薄弱点;讲思路、技巧、规范;讲到关键处,讲到点子上,讲到学生心里去。
水溶液中四大平衡常数的综合应用
1.掌握四大平衡常数[Ka(Kb)、Kh、Kw、Ksp]的简单计算。2.利用题目信息或图像,结合离子平衡,解决实际问题。
1.四大平衡常数的比较
注意 (1)四大平衡的基本特征相同,包括逆、动、等、定、变,其研究对象均为可逆变化过程。(2)溶解平衡有放热反应、吸热反应,升高温度后Ksp可能变大或变小;而电离平衡、水解平衡均为吸热过程,升高温度Ka(或Kb)、Kh均变大。
2.四大平衡常数的应用(1)判断平衡移动的方向
类型一 四大平衡常数在平衡移动中的应用1.室温下,通过下列实验探究NaHSO3溶液的性质。下列有关说法正确的是
2.(2022·徐州模拟)室温下,通过下列实验探究0.010 0 ml·L-1 Na2C2O4溶液的性质。实验1:实验测得0.010 0 ml·L-1 Na2C2O4溶液pH为8.6实验2:向溶液中滴加等体积0.010 0 ml·L-1 HCl溶液,pH由8.6降为4.8实验3:向溶液中加入等体积0.020 0 ml·L-1 CaCl2溶液,出现白色沉淀实验4:向稀硫酸酸化的KMnO4溶液中滴加Na2C2O4溶液至溶液褪色下列说法正确的是
3.(2022·泰安模拟)已知25 ℃时,Ksp(BaSO4)=1.0×10-10,Ksp(BaCO3)=2.5×10-9,下列说法不正确的是A.向同浓度的Na2SO4和Na2CO3的混合溶液中滴加BaCl2溶液,BaSO4先析出B.向BaCO3的悬浊液中加入少量的新制氯水,c(Ba2+)增大C.BaSO4和BaCO3共存的悬浊液中,D.向BaSO4的悬浊液中加入Na2CO3的浓溶液,BaSO4不可能转化为BaCO3
由于Ksp(BaSO4)<Ksp(BaCO3),向同浓度的Na2SO4和Na2CO3的混合溶液中滴加BaCl2溶液,BaSO4先达到沉淀溶解平衡,故先析出BaSO4,A正确;
由于Ksp(BaSO4)和Ksp(BaCO3)相差不大,所以向BaSO4的悬浊液中加入浓Na2CO3溶液,BaSO4可以转化为BaCO3,D错误。
A.D点存在2c(M2+)=3c(HA)B.E点的pH≈ ℃时,Ksp(MA2)的数量级为10-10D.25 ℃时,HA的电离常数Ka为2.5×10-5
类型二 四大平衡常数在图像题中的应用4.(2022·郑州模拟)HA是一元弱酸,微溶性盐MA2的饱和溶液中c(M2+)随c(H+)而变化,M2+不发生水解。定义如下关系:pM=-lg c(M2+),δ(A-)= 。25 ℃时,实验测得pM与δ(A-)的关系如图所示,其中D点对应的pH=5.0。已知lg 2≈0.3,则下列说法正确的是
A.E、F、G三点的Ksp从大到小的顺序为G>F>EB.其他条件相同,用相同浓度、相同体积的MgCl2溶液替代BaCl2溶液,F点向G点迁移[已知Ksp(MgCO3)>Ksp(BaCO3)]C.常温下,Ksp(BaCO3)为 1.0×10-9
5.已知:pBa=-lg c(Ba2+),pKa=-lg Ka,且常温下H2CO3:pKa1=6.4,pKa2=10.3。则常温下向20 mL 0.1 ml·L-1 BaCl2溶液中滴加0.2 ml·L-1Na2CO3溶液的滴定曲线如图所示。下列说法正确的是
题干信息标明为“常温下”,故温度不变,沉淀溶解平衡常数不变,A项错误;用相同浓度、相同体积的MgCl2溶液替代BaCl2溶液,恰好完全反应时,二者消耗的Na2CO3溶液体积相等,但由于碳酸钡的溶度积小于碳酸镁,所以滴定终点时pMg<pBa,故F点向下方迁移,B项错误;
类型三 四大平衡常数的综合应用6.(1)NO2可用氨水吸收生成NH4NO3。25 ℃时,将a ml NH4NO3溶于水,溶液呈酸性,原因是______________________________(用离子方程式表示)。向该溶液中滴加b L氨水后溶液呈中性,则滴加氨水的过程中水的电离平衡将______(填“正向”“不”或“逆向”)移动,所滴加氨水的浓度_______ ml·L-1(NH3·H2O的电离平衡常数取Kb=2×10-5)。
7.与K相关的计算:已知25 ℃时,Ksp[Mg(OH)2]=3.2×10-11,Ksp[Cu(OH)2]=2.2×10-20。(1)25 ℃时,Mg(OH)2的溶解度为______________。
1.16×10-3 g
设饱和Mg(OH)2溶液的物质的量浓度为c ml·L-1,则c(Mg2+)·c2(OH-)=4c3=3.2×10-11,c=2×10-4,假设饱和Mg(OH)2溶液的密度为1 g·mL-1,则100 mL溶液的质量为100 g,含有溶质的质量为2×10-4 ml·L-1×0.1 L×58 g·ml-1=1.16×10-3 g,溶剂的质量约为100 g,所以其溶解度约为1.16×10-3 g。
(2)向0.02 ml·L-1 MgCl2溶液中加入NaOH固体,要生成Mg(OH)2沉淀,溶液中c(OH-)最小为________________。
4×10-5 ml·L-1
(3)向浓度均为0.02 ml·L-1MgCl2和CuCl2混合液中逐滴加入NaOH溶液,先生成________沉淀,当两种沉淀共存时, =__________。
(4)Cu2+的水解平衡常数为_____________。
(5)25 ℃,已知0.05 ml·L-1 NaA溶液pH=8,则HA的Ka=________(近似值)。
(6)25 ℃时,向a mL 0.1 ml·L-1 NaOH溶液中逐滴加入等浓度的CH3COOH溶液b mL,混合溶液恰好呈中性(体积变化忽略不计),已知CH3COOH的Ka=1.75×10-5, =_______。
8.已知Ka(Kb)、Kw、Kh、Ksp分别表示弱酸的电离平衡常数(弱碱的电离平衡常数)、水的离子积常数、盐的水解平衡常数、难溶电解质的溶度积常数。通过查阅资料获得温度为25 ℃时以下数据:Kw=1.0×10-14,Ka(CH3COOH)=1.8×10-5,Ka(HSCN)=0.13,Ka(HF)=4.0×10-4,Ksp[Mg(OH)2]=1.8×10-11。(1)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.所有弱电解质的电离常数和难溶电解质的Ksp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Kad.一定温度下,在CH3COONa溶液中,Kw=Ka·Kh
难溶电解质的Ksp不一定随温度的升高而增大,故b错误;Ka只随温度变化,故c错误;
(2)25 ℃时,1.0 ml·L-1HF溶液的pH约等于_______(已知lg 2≈0.3)。将浓度相等的HF与NaF溶液等体积混合,判断溶液呈______(填“酸”“碱”或“中”)性,并结合有关数据解释原因:_________________________________________________________________________________________________________。
<Ka,故HF的电离程度大于F-的水解程度,溶液呈酸性
(3)已知CH3COONH4溶液为中性,又知CH3COOH溶液加到Na2CO3溶液中有气体放出,现有25 ℃时等浓度的四种溶液: A.NH4Cl D.NH4HCO3回答下列问题: ①试推断NH4HCO3溶液的pH______(填“>”“<”或“=”)7。
因CH3COOH溶液加到Na2CO3溶液中有气体放出,所以酸性:CH3COOH>H2CO3,CH3COONH4溶液为中性,可得醋酸与NH3·H2O的电离常数相等,所以NH4HCO3溶液中碳酸氢根离子的水解程度大于铵根离子的水解程度,则溶液的pH>7。
③NH4SCN溶液中所有离子浓度由大到小的顺序为______________________________。
(4)为探究Mg(OH)2在酸中的溶解性,利用以上数据可以计算出反应: Mg(OH)2(s)+2CH3COOH(aq) Mg2+(aq)+2CH3COO-(aq)+2H2O(l)在25 ℃时的平衡常数K=___________,并据此推断Mg(OH)2______(填“能”或“不能”)溶解于醋酸。(已知1.83≈5.8)
1.(2021·湖北,14)常温下,已知H3PO3溶液中含磷物种的浓度之和为0.1 ml·L-1,溶液中各含磷物种的pC—pOH关系如图所示。图中pC表示各含磷物种的浓度负对数(pC=-lg c),pOH表示OH-的浓度负对数[pOH=-lg c(OH-)];x、y、z三点的坐标:x(7.3,1.3),y(10.0,3.6),z(12.6,1.3)。下列说法正确的是A.曲线①表示pc(H3PO3)随pOH的变化B.H3PO3的结构简式为
图像中含P物质只有3种,说明H3PO3为二元弱酸。
B.H2CO3的一级电离常数为10-8.3C.c(Ca2+)随pH升高而增大D.pH=10.3时,c(Ca2+)=2.8×10-7.9 ml·L-1
1.(2022·杭州质检)已知:常温下,Ka(HA)=3.0×10-4,Ka1(H2B)=4.3×10-2,Ka2(H2B)=5.6×10-6。下列说法正确的是A.NaOH与等浓度等体积的HA、H2B溶液完全反应,消耗NaOH的物质的量前者更大B.pH=a的NaA溶液中,水电离出的c(OH-)为10-a ml·L-1C.向NaA溶液中滴加少量H2B溶液的离子方程式为A-+H2B===HB-+HAD.向Na2B溶液中滴加等浓度等体积的盐酸,充分反应后溶液呈碱性
2.(2021·湖南1月适应性考试,14改编)常温下,向20.00 mL 0.100 0 ml·L-1的CH3COOH溶液中滴加0.100 0 ml·L-1的NaOH溶液,溶液中,lg 随pH的变化关系如图所示(取lg 5=0.7)。下列说法正确的是A.常温下,CH3COOH的电离常数为10-5B.当溶液的pH=7时,消耗NaOH溶液20.00 mLC.溶液中水的电离程度大小:a>b>cD.c点溶液中:c(Na+)>c(CH3COO-)>c(OH-)>c(H+)
向20.00 mL 0.100 0 ml·L-1的CH3COOH溶液中滴加0.100 0 ml·L-1的NaOH溶液20 mL时,溶质为CH3COONa,为强碱弱酸盐,水解显碱性,此时溶液的pH>7,故B不符合题意;
酸碱抑制水的电离,强碱弱酸盐水解显碱性,促进水的电离。
则c点为CH3COONa溶液,b点为CH3COOH和CH3COONa的混合溶液,a点为CH3COOH溶液,溶液中水的电离程度大小:c>b>a,故C不符合题意;
CH3COONa溶液中,由于醋酸根离子要水解,c(Na+)>c(CH3COO-),但水解较微弱,c(CH3COO-)>c(OH-),则c(Na+)>c(CH3COO-)>c(OH-)>c(H+),故D符合题意。
3.(2022·湖南衡阳模拟)已知CH3NH2和NH2OH的水溶液都显碱性,与NH3类似。如CH3NH2在水中的电离方程式:CH3NH2+H2O +OH-。常温下,浓度均为1 ml·L-1的CH3NH2和NH2OH两种溶液,起始体积均为V0 mL。分别向两溶液中加水稀释,所得曲线如图[V表示稀释后溶液的体积,pOH=-lg c(OH-)]。下列说法错误的是
B.常温下,用盐酸滴定NH2OH时,可选用甲基橙作指示剂
起点时,pOH=2,c(OH-)=1×10-2 ml·L-1,
NH2OH与盐酸反应生成强酸弱碱盐,滴定终点时溶液显酸性,可用甲基橙作指示剂,B项正确;
4.制备锌印刷电路板是用稀硝酸腐蚀锌板,产生的废液称为“烂板液”。“烂板液”中除含有硝酸锌外,还含有自来水带入的Cl-和Fe3+。在实验室里用“烂板液”制取ZnSO4·7H2O的过程如下:
(1)若稀硝酸腐蚀锌板时还原产物为NH4NO3,氧化剂与还原剂的物质的量之比为________。
(2)若步骤①的pH>12,则Zn(OH)2溶解生成偏锌酸钠,写出Zn(OH)2被溶解的离子方程式:________________________________。(3)滤液D中除了含有OH-外,还含有的阴离子为____________(填离子符号)。
(4)若滤液E的pH=4,c(Zn2+)=2 ml·L-1,c(Fe3+)=2.6×10-9 ml·L-1,能求得的溶度积是______(填字母)。A.Ksp[Zn(OH)2]B.Ksp[Zn(OH)2]和Ksp[Fe(OH)3]C.Ksp[Fe(OH)3]
请写出Fe3+发生水解反应的热化学方程式:__________________________________________________________。
ΔH=(3b-a) kJ·ml-1
(6)若Fe(OH)3的溶度积常数为Ksp,H2O的离子积常数为Kw,Fe3+发生水解反应的平衡常数K=________(用含Ksp、Kw的代数式表示)。
5.工业合成氨的反应为N2(g)+3H2(g) 2NH3(g) ΔH=-92.4 kJ·ml-1(1)一定温度下,向2 L密闭容器中充入2 ml N2(g)和8 ml H2(g),反应过程中氨气物质的量与时间的关系如下表所示:
①0~20 min内氢气的平均反应速率为__________________________。
5.625×10-3 ml·L-1·min-1
②升高温度,该平衡常数K将______(填“增大”“减小”或“不变”)。
合成氨反应的正反应是放热反应,升高温度,平衡向逆反应方向移动,平衡常数减小。
(2)常温下,一水合氨电离常数Kb=1.8×10-5,向蒸馏水中通入一定量氨气配制浓度为0.5 ml·L-1的氨水,氨水的pH约为_______。(已知lg 2≈0.3,lg 3≈0.5)
(3)常温下,Ni(OH)2的溶度积为5.5×10-16。在0.01 ml·L-1的含Ni2+的溶液中滴加氨水到pH=8时,溶液中c(Ni2+)=___________________。
5.5×10-4ml·L-1
(4)常温下,0.1 ml·L-1氯化铵溶液pH约为5,在该条件下,氯化铵水解常数Kh约为____________。
6.已知K、Ka、Kw、Ksp分别表示化学平衡常数、弱酸的电离平衡常数、水的离子积常数、难溶电解质的溶度积常数。(1)已知25 ℃时CH3COONH4溶液呈中性,则该温度下CH3COONH4溶液中水电离的H+浓度为_________________,溶液中离子浓度大小关系为_________________________________________。
1.0×10-7 ml·L-1
c(OH-)=c(H+)
CH3COOH和NH3·H2O的电离常数相等,则该温度下CH3COONH4溶液中铵根离子和醋酸根离子水解程度相同,导致醋酸铵溶液呈中性,水电离出氢离子的浓度为1.0×10-7 ml·L-1;水的电离程度很小,溶液中离子浓度大小顺序是c( )=c(CH3COO-)>c(OH-)=c(H+)。
(2)NH4Cl溶液呈____(填“酸”“碱”或“中”)性,其原因是____________________________(用离子方程式表示)。NaHCO3溶液呈______(填“酸”“碱”或“中”)性,其原因是______________________________(用离子方程式表示)。
(3)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 ml·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10-5ml·L-1时认为沉淀完全)。
7.(2022·贵阳检测)平衡常数是分析平衡问题的重要依据。回答下列问题:(1)高氯酸、硫酸、硝酸和盐酸都是强酸,其酸性在水溶液中差别不大,但在冰醋酸中却有一定的差异,以下是某温度下这四种酸在冰醋酸中的电离常数:
从表格中的数据判断以下说法不正确的是______(填字母)。a.在冰醋酸中这四种酸都没有完全电离b.在冰醋酸中高氯酸是这四种酸中酸性最强的酸c.在冰醋酸中硫酸的电离方程式为H2SO4===2H++d.水对于这四种酸的强弱没有区分能力,但冰醋酸可以区分这四种酸的强弱
根据电离平衡常数知,在冰醋酸中这几种酸都不完全电离,a正确;在冰醋酸中,高氯酸的电离平衡常数最大,所以高氯酸的酸性最强,b正确;
这四种酸在水中都完全电离,在冰醋酸中电离程度不同,所以水对于这四种酸的强弱没有区分能力,但冰醋酸可以区分这四种酸的强弱,d正确。
(2)已知:25 ℃时,HA的Ka=1.0×10-6,则1 ml·L-1的HA溶液的pH=______。
由c2(H+)≈Ka·c(HA)=1.0×10-6×1,所以c(H+)=10-3 ml·L-1,pH=3。
(3)在温度为t时,某研究人员测定NH3·H2O的电离常数Kb为2×10-5, 的水解常数Kh为1.5×10-8,则该温度下水的离子积常数Kw为____________,请判断t____(填“>”“<”或“=”)25 ℃。
Kw=Kb·Kh=2×10-5×1.5×10-8=3×10-13;t温度时水的离子积常数大于25 ℃时水的离子积常数,水的电离吸热,温度越高离子积常数越大,因此温度应高于25 ℃。
(4)化工生产中常用MnS作沉淀剂除去工业废水中的Cu2+:Cu2+(aq)+MnS(s) CuS(s)+Mn2+(aq)。该反应的平衡常数K为__________(保留两位有效数字,CuS和MnS的Ksp分别为6.0×10-36、2.0×10-10)。
(5)25 ℃时,将a ml·L-1的氨水与0.01 ml·L-1的盐酸等体积混合所得溶液中c( )=c(Cl-),则溶液显_____(填“酸”“碱”或“中”)性;用含a的代数式表示NH3·H2O的电离常数Kb=___________。
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