1、专项提能特训17四大平衡常数的综合应用1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：Kw1.01014，Ka(CH3COOH)1.8105，Ka(HSCN)0.13，Ka(HF)4.0104，KspMg(OH)21.81011(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
2、度下，在CH3COONa溶液中，KwKaKh(2)25 时，1.0 molL1HF溶液的pH约等于_(已知lg 20.3)。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：_。(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： ANH4Cl BNH4SCNCCH3COONH4 DNH4HCO3回答下列问题： 试推断NH4HCO3溶液的pH_(填“”“”或“”)7。将四种溶液按NH浓度由大到小的顺序排列：_(填字母)。NH4SCN溶液中所有离子浓度由大到小的顺序为
3、_。(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1.835.8)答案(1)ad(2)1.7酸HF和NaF的浓度相等，Ka4.0104，Kh2.51011，故HF的电离程度大于F的水解程度，溶液呈酸性(3)ABCDc(SCN)c(NH)c(H)c(OH) (4)5.8107能解析(1)它们都能反映一定条件下对应变化进行的程度，故a正确；难溶电解质的Ksp不一定随温度的升高而增大，故b错
4、误；Ka只随温度变化，故c错误；由电离平衡常数，Ka(CH3COOH)，水的离子积常数Kwc(H)c(OH)，盐的水解平衡常数Kh可知，一定温度下，在CH3COONa溶液中，KwKaKh，故d正确。(2)Ka(HF)4.0104，则1.0 molL1HF溶液中氢离子浓度为2.0102 molL1，所以pHlg(2.0102)2lg21.7，HF和NaF的浓度相等，Ka4.0104，Kh2.51011，故HF的电离程度大于F的水解程度，溶液呈酸性。(3)因CH3COOH溶液加到Na2CO3溶液中有气体放出，所以酸性：CH3COOHH2CO3，CH3COONH4溶液为中性，可得醋酸的酸性和NH3H
5、2O的碱性一样，所以NH4HCO3溶液中碳酸氢根离子水解程度大于铵根离子的水解程度，则溶液的pH7。NH4Cl溶液中Cl不促进也不抑制NH水解；B、C、D中均相互促进，由Ka(CH3COOH)1.8105，Ka(HSCN)0.13，酸性：CH3COOHH2CO3可知，B、C、D中NH水解程度依次增大，则四种溶液中NH浓度由大到小的顺序排列是ABCD。由CH3COONH4溶液为中性，Ka(HSCN)0.13Ka(CH3COOH)可知，NH4SCN溶液呈酸性，所以溶液中所有离子浓度由大到小的顺序为c(SCN)c(NH)c(H)c(OH)。(4)Mg(OH)2(s)2CH3COOH(aq)Mg2(a
6、q)2CH3COO(aq)2H2O(l)在25 时的平衡常数K5.8107，因K特别大，所以Mg(OH)2能溶解于醋酸。2制备锌印刷电路板是用稀硝酸腐蚀锌板，产生的废液称“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ZnSO47H2O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是_。(2)若步骤的pH12，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离子外，还含有的阴离子有_(填离子符号)。(4)若滤液E的pH4，c(Zn2)2 molL1，
7、c(Fe3)2.6109 molL1，能求得的溶度积是_(填字母)。AKspZn(OH)2BKspZn(OH)2和KspFe(OH)3CKspFe(OH)3(5)已知：Fe(OH)3(s)Fe3(aq)3OH(aq)Ha kJmol1H2O(l)H(aq)OH(aq)Hb kJmol1请写出Fe3发生水解反应的热化学方程式：_。(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)。答案(1)14(2)Zn(OH)22OH=ZnO2H2O(3)Cl、NO(4)C(5)Fe3(aq)3H2O(l)Fe(OH)3(s)
8、3H(aq)H(3ba) kJmol1 (6)解析“烂板液”中除含硝酸锌外，还含有自来水带入的Cl和Fe3，加入氢氧化钠调节溶液的pH8使铁离子、锌离子转化为Fe(OH)3、Zn(OH)2沉淀，过滤分离，滤液C中含有NaNO3、NaCl等，沉淀会附着NaNO3、NaCl等，用水洗涤除去，沉淀B用硫酸溶解、控制一定pH，Fe(OH)3不溶解，过滤分离得到ZnSO4溶液，再经过蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥得ZnSO47H2O，以此解答该题。(1)稀硝酸腐蚀锌板时还原产物为NH4NO3，反应中N元素化合价由5降低到3，Zn元素化合价由0升高到2，则氧化剂与还原剂的物质的量之比是14。(3)沉
9、淀A会附着NaNO3、NaCl等，洗涤后滤液D中阴离子除了含有OH外，还含有Cl、NO。(4)若滤液E的pH4，c(Zn2)2 molL1，c(Fe3)2.6109 molL1，可知铁离子完全沉淀，因此可计算氢氧化铁的溶度积。(5)根据盖斯定律，3可得Fe3发生水解反应的热化学方程式：Fe3(aq)3H2O(l)Fe(OH)3(s)3H(aq)H(3ba) kJmol1。(6)K。3工业合成氨的反应为N2(g)3H2(g)2NH3(g)H92.4 kJmol1(1)一定温度下，向2 L密闭容器中充入2 mol N2(g)和8 mol H2(g)，反应过程中氨气物质的量与时间的关系如下表所示：时
10、间/min05101520253035NH3/mol00.50.90.120.150.150.150.15020 min内氢气的平均反应速率为_。升高温度，该平衡常数K将_(填“增大”“减小”或“不变”)。(2)常温下，一水合氨电离常数Kb1.8105，向蒸馏水中通入一定量氨气配制浓度为0.5 molL1氨水，氨水溶液的pH约等于_。(已知lg20.3，lg30.5)(3)已知：常温下Ni(OH)2溶度积为5.51016。在0.01 molL1的Ni2溶液中滴加氨水到pH8时，溶液中c(Ni2)_。(4)常温下，0.1 molL1氯化铵溶液pH约为5，在该条件下，氯化铵水解常数Kh约为_。答案
11、(1)5.625103 molL1min1减小(2)11.5(3)5.5104molL1(4)1.0109解析(1)v(H2)v(NH3)5.625103 molL1min1。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)设0.5 molL1氨水电离出的c(OH)为x，由NH3H2ONHOH可知：Kb1.8105，解得：x3.0103 molL1，c(H) molL11011 molL1，pHlg(1011)11lg311.5。(3)pH8时，c(OH)1.0106 molL1，由Ni(OH)2(s)Ni2(aq)2OH(aq)可知：c(Ni2) molL1
12、5.5104 molL1。(4)氯化铵溶液中存在水解平衡：NHH2ONH3H2OH，0.1 molL1氯化铵溶液pH约为5，则c(H)1.0105molL1，则氯化铵水解常数Kh1.0109。4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_。(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
13、)已知常温下Fe(OH)3和Mg(OH)2的Ksp分别为8.01038、1.01011，向浓度均为0.1 molL1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lg20.3，离子浓度低于105molL1时认为沉淀完全)答案(1)1.0107 molL1c(NH)c(CH3COO)c(OH)c(H)(2)酸NHH2ONH3H2OH碱HCOH2OH2CO3OH(3)3.3pH9解析(1)CH3COOH和NH3H2O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
14、子的浓度为1.0107 molL1；水的电离程度很小，溶液中离子浓度大小顺序是c(NH)c(CH3COO)c(OH)c(H)。(2)NH4Cl溶液呈酸性，其原因是NHH2ONH3H2OH；NaHCO3溶液呈碱性，其原因是HCOH2OH2CO3OH。(3)c(OH)， molL1c(OH) molL1，21011 molL1c(OH)1105 molL1， molL1c(H) molL1，则3.3pH9。5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：酸HC
15、lO4H2SO4HClHNO3Ka3.01086.31091.61094.21010从以上表格中的数据判断以下说法中不正确的是_(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最强的酸c在冰醋酸中硫酸的电离方程式为H2SO4=2HSOd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(2)已知：25 时，HA的Ka1.0106，则25 时，1 molL1的HA溶液pH_。(3)在温度为t时，某研究人员测定NH3H2O的电离常数Kb为2105，NH的水解常数Kh为1.5108，则该温度下水的离子积常数Kw为_，请判断t_(填“”“”或“”)25 。(4
16、)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的数值为_(保留两位有效数字，CuS和MnS的Ksp分别为6.01036、2.01010)。(5)25 时，将a molL1的氨水与0.01 molL1的盐酸等体积混合所得溶液中c(NH)c(Cl)，则溶液显_(填“酸”“碱”或“中”)性；用含a的代数式表示NH3H2O的电离常数Kb_。答案(1)c(2)3(3)31013(4)3.31025(5)中解析(1)根据电离平衡常数知，在醋酸中这几种酸都不完全电离，a正确；在醋酸中，高氯酸的电离平衡常数最大，所以高氯酸的酸性最
17、强，b正确；在冰醋酸中硫酸存在电离平衡，所以其电离方程式为H2SO4HHSO，c错误；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，但醋酸可以区分这四种酸的强弱，d正确。(2)由c2(H)Kac(HA)1.010611106，所以c(H)103 molL1，pH3。(3)KwKbKh21051.510831013，t温度时水的离子积常数大于25 时水的离子积常数，水的电离是吸热的，温度越高离子积常数越大，因此温度应高于25 。(4)平衡常数K3.31025。(5)根据电荷守恒有c(NH)c(H)c(Cl)c(OH)，由于c(NH)c(Cl)，故c(H)
18、c(OH)，溶液呈中性，故溶液中c(OH)107 molL1，溶液中c(NH)c(Cl)0.01 molL10.005 molL1，故混合后溶液中c(NH3H2O)a molL10.005 molL1(0.5a0.005) molL1，NH3H2O的电离常数Kb。6与K相关的计算：已知25 时，KspMg(OH)23.21011，KspCu(OH)22.21020。(1)25 时，Mg(OH)2的溶解度为_。(2)向0.02 molL1 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_。(3)向浓度均为0.02 molL1MgCl2和CuCl2混合液中逐滴加
19、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 molL1 NaA溶液pH8，求HA的Ka_(近似值)。(6)25 时，向a mL 0.1 molL1 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Ka1.75105，求的值_。答案(1)1.16103g(2)4105molL1(3)Cu(OH)21.45109(4)4.5109(5)5104(6)解析(1)设饱和Mg(OH)2溶液的物质的量浓度为c，则c(Mg2)c2(OH)4c33.21011，c2104
20、 molL1，假设饱和Mg(OH)2溶液的密度为1 gmL1，则100 mL溶液的质量为100 g，含有溶质的质量为2104 molL10.1 L58 gmol11.16103 g，溶剂的质量约为100 g，所以其溶解度约为1.16103 g。(2)如果溶液QcKspMg(OH)2就能产生沉淀，c(OH) molL14105molL1。(3)Mg(OH)2和Cu(OH)2的溶度积表达式相同，则溶度积常数越小的越先产生沉淀，所以先产生的沉淀是Cu(OH)2，当两种沉淀共存时，1.45109。(4)KspCu(OH)2c(Cu2)c2(OH)2.21020，反应Cu22H2OCu(OH)22H的平衡常数Kh4.5109。(5)AH2OHAOH，pH8，则c(HA)c(OH)106 molL1，HA的Ka5104。(6)溶液呈中性说明c(H)107 molL1，溶液中c(CH3COO)c(Na) molL1，醋酸的浓度为molL1，根据平衡常数的计算公式可得：1.75105，解得。
