2023年高考化学一轮复习（全国版）第8章第51讲　水溶液中四大平衡常数的综合应用_05高考化学_通用版（老高考）复习资料_2023年复习资料_一轮复习

第 51 讲 水溶液中四大平衡常数的综合应用 复习目标 1.掌握四大平衡常数[K(K )、K 、K 、K ]的简单计算。2.利用题目信息或图像， a b h w sp 结合离子平衡，解决实际问题。 1．四大平衡常数的比较 常数 符号 适用体系 影响因素 表达式 任意水溶 温度升高，K w 水的离子积常数 K K ＝c(OH－)·c(H＋) w w 液 增大 酸K 弱酸溶液 HAH＋＋A－，电离常数K＝ a a 电离常数 升温，K增大 BOHB＋＋OH－，电离常数K b 碱K 弱碱溶液 b ＝ A－＋HOOH－＋HA，水解常 2 盐的水解常数 K 盐溶液 升温，K 增大 h h 数K ＝ h 难溶电解 升温，大多数 M A 的饱和溶液：K ＝cm(Mn＋)· m n sp 溶度积常数 K sp 质溶液 K 增大 cn(Am－) sp 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 K 可能变大或变小；而电离平衡、水解平 sp 衡均为吸热过程，升高温度K(或K )、K 均变大。 a b h 2．四大平衡常数的应用 (1)判断平衡移动的方向 Q 与K 的关系 平衡移动方向 结论 c sp Q＞K 逆向 溶液过饱和，有沉淀析出 c sp Q＝K 不移动 溶液饱和，处于平衡状态 c sp Q＜K 正向 溶液未饱和，无沉淀析出 c sp (2)常数间的关系 ①强碱弱酸盐：K ＝；②强酸弱碱盐：K ＝。 h h (3)判断离子浓度比值的大小变化。如将NH ·H O溶液加水稀释，c(OH－)减小，由于电离平 3 2 衡常数为，此值不变，故的值增大。(4)利用四大平衡常数进行有关计算。 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NaHSO 溶液的性质。下列有关说法正确的是( ) 3 实验 实验操作和现象 1 用pH计测定0.5 mol·L－1 NaHSO 溶液的pH，测得pH约为6.4 3 2 向0.05 mol·L－1 NaHSO 溶液中滴加过量0.1 mol·L－1 Ca(OH) 溶液，产生白色沉淀 3 2 向10 mL 0.05 mol·L－1 NaHSO 溶液中滴加10 mL 0.05 mol·L－1盐酸，反应结束，测 3 3 得pH约为3.2 向10 mL 0.05 mol·L－1 NaHSO 溶液中滴加10 mL 0.05 mol·L－1 NaOH溶液，反应 3 4 结束，测得pH约为9.3 A.实验1中：NaHSO 溶液中满足HSO的水解程度大于其电离程度 3 B．实验2反应静置后的上层清液中：c(Ca2＋)·c(SO)＜K (CaSO) sp 3 C．实验3滴加过程中：c(Na＋)＋c(H＋)＝c(HSO)＋2c(SO)＋c(OH－) D．实验4滴加过程中：c(HSO)＋2c(SO)＋c(OH－)逐渐减小 答案 D 解析 实验1中0.05mol·L－1 NaHSO 溶液的pH约为6.4，溶液呈酸性，故NaHSO 溶液中 3 3 HSO的水解程度小于其电离程度，A项错误；实验2上层清液中已经达到CaSO 溶解平衡， 3 故c(Ca2＋)·c(SO)＝K (CaSO)，B项错误；实验3滴加过程中，根据电荷守恒可知，c(Na＋) sp 3 ＋c(H＋)＝c(HSO)＋2c(SO)＋c(OH－)＋c(Cl－)，C项错误；根据电荷守恒：c(Na＋)＋c(H＋)＝ c(HSO)＋2c(SO)＋c(OH－)，c(Na＋)＋c(H＋)逐渐减小，D项正确。 2．(2022·徐州模拟)室温下，通过下列实验探究0.010 0 mol·L－1 Na C O 溶液的性质。 2 2 4 实验1：实验测得0.010 0 mol·L－1 Na C O 溶液pH为8.6 2 2 4 实验2：向溶液中滴加等体积0.010 0 mol·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 mol·L－1 CaCl 溶液，出现白色沉淀 2 实验4：向稀硫酸酸化的KMnO 溶液中滴加NaC O 溶液至溶液褪色 4 2 2 4 下列说法正确的是( ) A．0.010 0 mol·L－1 Na C O 溶液中满足：＜2 2 2 4 B．实验2滴加盐酸过程中存在某一点满足：c(Na＋)＝c(HC O)＋2c(C O)＋c(Cl－) 2 2 C．实验3所得上层清液中c(C O)＝2.5×10－7 mol·L－1[已知室温时K (CaC O)＝2.5× 2 sp 2 4 10－9] D．实验4发生反应的离子方程式为C O＋4MnO＋12H＋===2CO↑＋4Mn2＋＋6HO 2 2 2 答案 B解析 0.010 0 mol·L－1 Na C O 溶液中满足物料守恒：c(Na＋)＝2[c(C O)＋c(HC O)＋ 2 2 4 2 2 c(H C O)]，则＞2，A项错误；实验2中存在电荷守恒：c(Na＋)＋c(H＋)＝c(HC O)＋2c(C O) 2 2 4 2 2 ＋c(Cl－)＋c(OH－)，在滴加盐酸过程中存在某一点满足c(H＋)＝ c(OH－)，则c(Na＋)＝c(HC O)＋2c(C O)＋c(Cl－)，B项正确；c(Ca2＋)＝＝0.005 mol·L－1，实 2 2 验3所得上层清液中c(C O)＝＝ mol·L－1＝5×10－7 mol·L－1，C项错误；实验4发生反应的 2 离子方程式为5C O＋2MnO＋16H＋===10CO↑＋2Mn2＋＋8HO，D项错误。 2 2 2 3．(2022·泰安模拟)已知25 ℃时，K (BaSO)＝1.0×10－10，K (BaCO)＝2.5×10－9，下列说 sp 4 sp 3 法不正确的是( ) A．向同浓度的NaSO 和NaCO 的混合溶液中滴加BaCl 溶液，BaSO 先析出 2 4 2 3 2 4 B．向BaCO 的悬浊液中加入少量的新制氯水，c(Ba2＋)增大 3 C．BaSO 和BaCO 共存的悬浊液中，＝ 4 3 D．向BaSO 的悬浊液中加入NaCO 的浓溶液，BaSO 不可能转化为BaCO 4 2 3 4 3 答案 D 解析 由于K (BaSO)＜K (BaCO)，向同浓度的NaSO 和NaCO 的混合溶液中滴加BaCl sp 4 sp 3 2 4 2 3 2 溶液，BaSO 先达到沉淀溶解平衡，故先析出BaSO ，A正确；向BaCO 溶液中加少量氯水， 4 4 3 CO＋2H＋===HO＋CO↑，平衡BaCO (s)Ba2＋(aq)＋CO(aq)向右移动，c(Ba2＋)增大，B 2 2 3 正确；BaSO 和BaCO 共存时，＝＝＝，C正确；由于K (BaSO)和K (BaCO)相差不大， 4 3 sp 4 sp 3 所以向BaSO 的悬浊液中加入浓NaCO 溶液，BaSO 可以转化为BaCO ，D错误。 4 2 3 4 3 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MA 的饱和溶液中c(M2＋)随c(H＋)而变化， 2 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．D点存在2c(M2＋)＝3c(HA) B．E点的pH≈5.6 C．25 ℃时，K (MA )的数量级为10－10 sp 2 D．25 ℃时，HA的电离常数K 为2.5×10－5 a 答案 B 解析 MA 的饱和溶液中加入H＋时，H＋＋A－HA，使MA 溶解平衡正向移动，在D点 2 2时，＝0.2，所以c(HA)＝4c(A－)，pH＝5.0，故c(H＋)＝10－5 mol·L－1，K＝＝2.5×10－6，D a 错误；D点时根据物料守恒2c(M2＋)＝c(A－)＋c(HA)，又c(A－)＝c(HA)，所以2c(M2＋)＝ c(HA)，A错误；E点时，＝0.5，因此c(HA)＝c(A－)，K＝＝2.5×10－6，pH＝－lg c(H＋)＝ a －lg(2.5×10－6)≈5.6，B正确；当δ(A－)＝1时，pM＝3，即c(M2＋)＝10－3 mol·L－1，＝1， 说明c(HA)＝0，即溶液中的A－均为MA 电离的，根据MA (s)M2＋(aq)＋2A－(aq)，c(A－) 2 2 ＝2c(M2＋)＝2×10－3 mol·L－1，K (MA )＝c(M2＋)·c2(A－)＝4×10－9，数量级为10－9，C错误。 sp 2 5．已知：pBa＝－lg c(Ba2＋)，pK＝－lg K，且常温下HCO ：pK ＝6.4，pK ＝10.3。则 a a 2 3 a1 a2 常温下向20 mL 0.1 mol·L－1 BaCl 溶液中滴加0.2 mol·L－1NaCO 溶液的滴定曲线如图所示。 2 2 3 下列说法正确的是( ) A．E、F、G三点的K 从大到小的顺序为G＞F＞E sp B．其他条件相同，用相同浓度、相同体积的MgCl 溶液替代BaCl 溶液，F点向G点迁移 2 2 [已知K (MgCO )＞K (BaCO)] sp 3 sp 3 C．常温下，K (BaCO)为 1.0×10－9 sp 3 D．常温下，CO的pK ＝7.6 h1 答案 C 解析 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MgCl 溶液替代BaCl 溶液，恰好完全反应时，二者消耗的NaCO 溶 2 2 2 3 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；F点时BaCl 溶液与NaCO 溶液恰好反应完全；由图中F点数据可知， 2 2 3 pBa＝4.5，则 c(Ba2＋)＝1.0×10－4.5mol·L－1，c(CO)＝c(Ba2＋)＝1.0×10－4.5 mol·L－1，则 K (BaCO)＝c(CO)·c(Ba2＋)＝1.0×10－4.5×1.0×10－4.5＝1.0×10－9，C项正确；CO的一步水 sp 3 解常数K ＝＝＝，而HCO 的pK ＝10.3，故K ＝10－10.3，则K ＝＝＝10－3.7，即pK ＝ h1 2 3 a2 a2 h1 h1 3.7，D项错误。 类型三 四大平衡常数的综合应用 6．(1)NO 可用氨水吸收生成NH NO 。25 ℃时，将a mol NH NO 溶于水，溶液呈酸性， 2 4 3 4 3 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____ mol·L－1(NH ·H O的电离平衡常 3 2数取K ＝2×10－5)。 b (2)向氨水中加入0.05 mol·L－1稀硫酸至溶液正好呈中性，则c(NH)________(填“＞”“＜” 或“＝”)2c(SO)，此时混合溶液中c(NH)＝176c(NH ·H O)，则NH ·H O的电离常数K 为 3 2 3 2 b ________________。 (3)向10 mL 0.10 mol·L－1的氨水中加入10 mL 0.02 mol·L－1的CaCl 溶液，通过计算说明是否 2 会生成沉淀[已知Ca(OH) 的K ＝5.5×10－6，氨水中c(OH－)≈ ]。 2 sp 答案 (1)NH＋HONH ·H O＋H＋ 逆向 (2)＝ 1.76×10－5 2 3 2 (3)由(2)可知，NH ·H O的电离常数K ＝1.76×10－5，因氨水中c(OH－)≈，故混合后c2(OH 3 2 b －)≈×0.10×1.76×10－5 mol2·L－2＝8.8×10－7 mol2·L－2，混合后c(Ca2＋)＝ 0.01 mol·L－1，则Q＝c(Ca2＋)·c2(OH－)＝0.01×8.8×10－7＝8.8×10－91.0×105 3 3 2 答案 D 解析 图像中含P物质只有3种，说明HPO 为二元弱酸。随着c(OH－)逐渐增大，pOH减 3 3 小，根据HPO ＋OH－===HPO＋HO、HPO＋OH－===HPO＋HO，知c(H PO )逐渐减小， 3 3 2 2 2 2 3 3 c(H PO)先增大后减小，c(HPO)逐渐增大，pC＝－lg c，则pc(H PO )逐渐增大，pc(H PO)先 2 3 3 2 减小后增大，pc(HPO)逐渐减小，故曲线③表示pc(H PO )，曲线②表示pc(H PO)，曲线① 3 3 2 表示pc(HPO)；根据x点知，c(HPO)＝c(H PO)时，pOH＝7.3，c(OH－)＝10－7.3 mol· 2 L－1，c(H＋)＝10－6.7 mol·L－1，则HPO 的K ＝＝10－6.7，根据z点知，c(H PO)＝c(H PO )， 3 3 a2 2 3 3 pOH＝12.6，c(OH－)＝10－12.6 mol·L－1，c(H＋)＝10－1.4 mol·L－1，则HPO 的K ＝＝10－1.4， 3 3 a1 曲线①表示 pc(HPO)随 pOH 的变化，故 A 项错误；HPO 为二元弱酸，其结构简式为 3 3 ，故B项错误；pH＝4即pOH＝10，由图可知，此时，pc(HPO)＝pc(H PO )， 3 3 则c(H PO )＝c(HPO)，而c(H PO )＋c(H PO)＋c(HPO)＝ 3 3 3 3 2 0.1 mol·L－1，故c(H PO)＝0.1 mol·L－1－2c(HPO)，故C项错误；由①HPO HPO＋ 2 3 3 2 H＋ K ，②HPOHPO＋H＋ K ，①－②可得HPO ＋HPO2HPO，则平衡常数K a1 2 a2 3 3 2 ＝＝＝105.3＞1×105，故D项正确。 2．(2021·辽宁1月适应性测试，15)天然水体中的HCO 与空气中的CO 保持平衡。已知 2 3 2 K (CaCO)＝2.8×10－9，某溶洞水体中lg c(X)(X为HCO、HCO、CO或Ca2＋)与pH的关系 sp 3 2 3 如图所示。下列说法正确的是( )A．曲线①代表CO B．HCO 的一级电离常数为10－8.3 2 3 C．c(Ca2＋)随pH升高而增大 D．pH＝10.3时，c(Ca2＋)＝2.8×10－7.9 mol·L－1 答案 D 解析 根据图像可知，曲线①代表HCO，A错误；曲线①代表HCO，由点(6.3，－5)可知， HCO 的一级电离常数K ＝＝1.0×10－6.3，B错误；曲线③代表Ca2＋，根据图像可知，c(Ca2 2 3 a1 ＋)随pH升高而减小，C错误；已知K (CaCO)＝2.8×10－9，根据图像，pH＝10.3时， sp 3 c(HCO)＝c(CO)＝10－1.1 mol·L－1，则c(Ca2＋)＝＝ mol·L－1＝2.8×10－7.9 mol·L－1，D正确。 课时精练 1．(2022·杭州质检)已知：常温下，K(HA)＝3.0×10－4，K (H B)＝4.3×10－2，K (H B)＝ a a1 2 a2 2 5.6× 10－6。下列说法正确的是( ) A．NaOH与等浓度等体积的HA、HB溶液完全反应，消耗NaOH的物质的量前者更大 2 B．pH＝a的NaA溶液中，水电离出的c(OH－)为10－a mol·L－1 C．向NaA溶液中滴加少量HB溶液的离子方程式为A－＋HB===HB－＋HA 2 2 D．向NaB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 答案 C 解析 与等浓度等体积的HA、HB溶液即n(HA)＝n(H B)，由关系式HA～NaOH、HB～ 2 2 2 2NaOH可知，完全反应消耗NaOH的物质的量后者更大，A项错误；由信息知，HA是弱酸， NaA溶液因水解呈碱性，促进水的电离，则pH＝a的NaA溶液中，c(H＋)为10－a mol·L－1， 水电离出的c(OH－)为10a－14 mol·L－1，B项错误；向NaB溶液中滴加等浓度等体积的盐酸， 2 充分反应后得到NaCl和NaHB的混合溶液，NaHB水解常数K ＝＝＝＝，则K (H B)＞ h a2 2 K ，溶液呈酸性，D项错误。 h 2．(2021·湖南1月适应性考试，14改编)常温下，向20.00 mL 0.100 0 mol·L－1的CHCOOH 3 溶液中滴加0.100 0 mol·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，CHCOOH的电离常数为10－5 3 B．当溶液的pH＝7时，消耗NaOH溶液20.00 mL C．溶液中水的电离程度大小：a>b>c D．c点溶液中：c(Na＋)>c(CHCOO－)>c(OH－)>c(H＋) 3 答案 D 解析 常温下，CHCOOH的电离常数K ＝，b点pH＝4.76时，lg ＝0，c(CHCOOH)＝ 3 a 3 c(CHCOO－)，则CHCOOH的电离常数等于10－4.76，故A不符合题意；向20.00 mL 0.100 0 3 3 mol·L－1 的 CHCOOH 溶液中滴加 0.100 0 mol·L－1 的 NaOH 溶液 20 mL 时，溶质为 3 CHCOONa，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 3 水的电离，强碱弱酸盐水解显碱性，促进水的电离。K ＝＝＝10－9.24，CHCOONa存在水解 h 3 平衡，K ＝ ，pH＝8.73时，c(OH－)＝ mol· h L－1＝10－5.27 mol·L－1，lg ＝3.97，＝10－3.97，K ＝＝10－3.97×10－5.27＝10－9.24，则 c点为 h CHCOONa溶液，b点为CHCOOH和CHCOONa的混合溶液，a点为CHCOOH溶液，溶 3 3 3 3 液中水的电离程度大小：c＞b＞a，故C不符合题意；CHCOONa溶液中，由于醋酸根离子 3 要水解，c(Na＋)＞c(CHCOO－)，但水解较微弱，c(CHCOO－)＞c(OH－)，则 c(Na＋)＞ 3 3 c(CHCOO－)＞c(OH－)＞c(H＋)，故D符合题意。 3 3．(2022·湖南衡阳模拟)已知 CHNH 和 NH OH 的水溶液都显碱性，与 NH 类似。如 3 2 2 3 CHNH 在水中的电离方程式：CHNH ＋HOCHNH＋OH－。常温下，浓度均为1 mol·L 3 2 3 2 2 3 －1的CHNH 和NH OH两种溶液，起始体积均为V mL。分别向两溶液中加水稀释，所得 3 2 2 0 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( )A．常温下，CHNH的水解常数约为9.9×10－11 3 B．常温下，用盐酸滴定NH OH时，可选用甲基橙作指示剂 2 C．CHNH Cl溶液中存在关系：2c(H＋)－2c(OH－)＝c(CHNH )＋c(Cl－)－c(CHNH) 3 3 3 2 3 D．等物质的量浓度的CHNH Cl和NH OHCl混合溶液中离子浓度的大小关系为c(NH OH 3 3 3 3 ＋)＞c(CHNH) 3 答案 D 解析 起点时，pOH＝2，c(OH－)＝1×10－2 mol·L－1，所以K ＝＝≈1.01×10－4，则CHNH b 3 的水解常数K ＝＝≈9.9×10－11，A项正确；NH OH与盐酸反应生成强酸弱碱盐，滴定终点 h 2 时溶液显酸性，可用甲基橙作指示剂，B项正确；CHNH Cl溶液中，根据物料守恒：c(Cl 3 3 －)＝c(CHNH )＋c(CHNH)，根据电荷守恒：c(H＋)＋c(CHNH)＝c(Cl－)＋c(OH－)，所以 3 2 3 3 c(CHNH)＝c(Cl－)－c(CHNH )， 3 3 2 2c(H＋)－2c(OH－)＝2c(Cl－)－2c(CHNH)＝2c(Cl－)－c(CHNH)－[c(Cl－)－c(CHNH )]，得到 3 3 3 2 2c(H＋)－2c(OH－)＝c(CHNH )＋c(Cl－)－c(CHNH)，C项正确；由图可知，浓度均为 3 2 3 1 mol·L－1的 CHNH 和 NH OH 两种溶液，NH OH 的 pOH 大于 CHNH 的 pOH，说明 3 2 2 2 3 2 NH OH 的碱性较弱，则其对应的盐越易水解，所以等物质的量浓度的 CHNH Cl 和 2 3 3 NH OHCl混合溶液中离子浓度的大小关系为c(NH OH＋)＜c(CHNH)，D项错误。 3 3 3 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 ZnSO·7H O的过程如下： 4 2 (1)若稀硝酸腐蚀锌板时还原产物为NH NO ，氧化剂与还原剂的物质的量之比为________。 4 3 (2)若步骤①的pH＞12，则Zn(OH) 溶解生成偏锌酸钠，写出Zn(OH) 被溶解的离子方程式 2 2 ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (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 mol·L－1，c(Fe3＋)＝2.6×10－9 mol·L－1，能求得的溶度积 是______(填字母)。 A．K [Zn(OH) ] sp 2 B．K [Zn(OH) ]和K [Fe(OH) ] sp 2 sp 3 C．K [Fe(OH) ] sp 3 (5)已知：①Fe(OH) (s)Fe3＋(aq)＋3OH－(aq) 3ΔH＝a kJ·mol－1 ②HO(l)H＋(aq)＋OH－(aq) 2 ΔH＝b kJ·mol－1 请写出Fe3＋发生水解反应的热化学方程式：_________________________________ ________________________________________________________________________。 (6)若Fe(OH) 的溶度积常数为K ，HO的离子积常数为K ，Fe3＋发生水解反应的平衡常数 3 sp 2 w K＝______________(用含K 、K 的代数式表示)。 sp w 答案 (1)1∶4 (2)Zn(OH) ＋2OH－===ZnO＋2HO (3)Cl－、NO (4)C (5)Fe3＋(aq)＋ 2 2 3HO(l)Fe(OH) (s)＋3H＋(aq) ΔH＝(3b－a) kJ·mol－1 (6) 2 3 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pH＝8，使铁离子、锌离子转化为Fe(OH) 、Zn(OH) 沉淀，过滤分离，滤液C中含有 3 2 NaNO 、NaCl等，沉淀上会附着NaNO 、NaCl等，用水洗涤除去，沉淀B用硫酸溶解、控 3 3 制一定pH，Fe(OH) 不溶解，过滤分离得到ZnSO 溶液，再经过蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、 3 4 洗涤、干燥得ZnSO·7H O，以此解答该题。 4 2 (1)稀硝酸腐蚀锌板时还原产物为NH NO ，反应中N元素化合价由＋5降低到－3，Zn元素 4 3 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1∶4。(4)若滤液E的pH＝4， c(Zn2＋)＝2 mol·L－1，c(Fe3＋)＝2.6×10－9 mol·L－1，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，将②×3－①可得Fe3＋发生水解反应的热化学方程式： Fe3＋(aq)＋3HO(l)Fe(OH) (s)＋3H＋(aq) ΔH＝(3b－a) kJ·mol－1。 2 3 (6)K＝＝＝。 5．工业合成氨的反应为N(g)＋3H(g)2NH (g) 2 2 3 ΔH＝－92.4 kJ·mol－1 (1)一定温度下，向2 L密闭容器中充入2 mol N (g)和8 mol H (g)，反应过程中氨气物质的量 2 2 与时间的关系如下表所示： 时间/min 0 5 10 15 20 25 30 35 NH /mol 0 0.5 0.9 0.12 0.15 0.15 0.15 0.15 3 ①0～20 min内氢气的平均反应速率为____________________。 ②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K ＝1.8×10－5，向蒸馏水中通入一定量氨气配制浓度为0.5 b mol· 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) 的溶度积为5.5×10－16。在0.01 mol·L－1的含Ni2＋的溶液中滴加氨水到 2 pH＝8时，溶液中c(Ni2＋)＝_______________________________________________。(4)常温下，0.1 mol·L－1氯化铵溶液 pH 约为 5，在该条件下，氯化铵水解常数 K 约为 h __________________________________。 答案 (1)①5.625×10－3 mol·L－1·min－1 ②减小 (2)11.5 (3)5.5×10－4mol·L－1 (4)1.0× 10－9 解析 (1)①v(H )＝v(NH )＝×＝5.625×10－3 mol·L－1·min－1。②合成氨反应的正反应是放热 2 3 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 mol·L－1氨水电离出的 c(OH－)为 x mol·L－1，由 NH ·H ONH＋OH－可知：K ＝＝＝1.8×10－5，解得： 3 2 b x≈3.0×10－3，则c(H＋)＝＝ mol·L－1＝× 10－11 mol·L－1，pH＝－lg(×10－11)＝11＋lg 3≈11.5。(3)pH＝8时，c(OH－)＝1.0×10－6 mol· L－1，由Ni(OH) (s)Ni2＋(aq)＋2OH－(aq)可知：c(Ni2＋)＝ mol·L－1＝5.5× 2 10－4 mol·L－1。(4)氯化铵溶液中存在水解平衡：NH＋HONH ·H O＋H＋，0.1 mol·L－1氯 2 3 2 化铵溶液pH约为5，则c(H＋)≈1.0×10－5mol·L－1，则氯化铵水解常数K ＝≈＝1.0×10－9。 h 6．已知K、K、K 、K 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、 a w sp 难溶电解质的溶度积常数。 (1)已知25 ℃时CHCOONH 溶液呈中性，则该温度下CHCOONH 溶液中水电离的H＋浓 3 4 3 4 度为________，溶液中离子浓度大小关系为____________________。 (2)NH Cl溶液呈______(填“酸”“碱”或“中”)性，其原因是_________________ 4 ________________________________________________________________________(用离子 方程式表示)。 NaHCO 溶液呈______(填“酸”“碱”或“中”)性，其原因是_________________________ 3 ________________________________________________________________________(用离子 方程式表示)。 (3)常温下，Fe(OH) 和Mg(OH) 的K 分别为8.0×10－38、1.0×10－11，向浓度均为0.1 mol·L 3 2 sp －1的FeCl 、MgCl 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 3 2 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)。 答案 (1)1.0×10－7 mol·L－1 c(NH)＝c(CHCOO－)＞c(OH－)＝c(H＋) (2)酸 NH＋ 3 HONH ·H O＋H＋ 碱 HCO＋HOHCO＋OH－ (3)3.3≤pH＜9 2 3 2 2 2 3 解析 (1)CH COOH和NH ·H O的电离常数相等，则该温度下CHCOONH 溶液中铵根离子 3 3 2 3 4 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 mol·L－1；水的电离程度很小，溶液中离子浓度大小顺序是 c(NH)＝c(CHCOO－)＞c(OH－)＝ 3 c(H＋)。(3) mol·L－1≤c(OH－)＜ mol·L－1， mol· L－1≤c(OH－)＜ mol·L－1，2×10－11 mol·L－1≤c(OH－)＜1×10－5 mol·L－1， mol· L－1＜c(H＋)≤ mol·L－1，则3.3≤pH＜9。 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： 酸 HClO HSO HCl HNO 4 2 4 3 K 3.0×10－8 6.3×10－9 1.6×10－9 4.2×10－10 a 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HSO ===2H＋＋SO 2 4 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 (2)已知：25 ℃时，HA的K＝1.0×10－6，则1 mol·L－1的HA溶液的pH＝______。 a (3)在温度为t时，某研究人员测定NH ·H O的电离常数K 为2×10－5，NH的水解常数K 为 3 2 b h 1.5×10－8，则该温度下水的离子积常数 K 为________，请判断t____(填“＞”“＜”或 w “＝”)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K 分别为6.0×10－ sp 36、2.0×10－10)。 (5)25 ℃时，将a mol·L－1的氨水与0.01 mol·L－1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NH ·H O的电 3 2 离常数K ＝____________。 b 答案 (1)c (2)3 (3)3×10－13 ＞ (4)3.3×1025 (5)中 解析 (1)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；在冰醋酸中硫酸存在电离平 衡，所以其电离方程式为HSO H＋＋HSO，c错误；这四种酸在水中都完全电离，在冰 2 4 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)由c2(H＋)≈K·c(HA)＝1.0×10－6×1，所以c(H＋)＝10－3 mol·L－1，pH a ＝3。(3)K ＝K ·K ＝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 w b h 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)平 衡常数K＝＝＝＝≈3.3×1025。(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＋)＝c(OH－)，溶液呈中性，故溶液中c(OH－)＝10－7 mol·L－1，溶液中 c(NH)＝c(Cl－)＝×0.01 mol·L－1＝0.005 mol·L－1，故混合后溶液中c(NH ·H O)＝×a mol·L－1 3 2 －0.005 mol·L－1＝(0.5a－0.005) mol·L－1，NH ·H O的电离常数K ＝＝。 3 2 b