大单元四　第十二章　热点强化24　多平衡体系溶液中平衡常数(K)的计算及应用_05高考化学_2025年新高考资料_一轮复习_2025大一轮复习讲义+课件（完结）_配套Word版文档第十章~第十六章

热点强化 24 多平衡体系溶液中平衡常数(K)的计算及应用 1．近年高考命题选材，以多平衡体系溶液的真实情景为素材，来考查学生系统处理复杂情 境中化学问题的能力。常涉及的平衡有水、弱电解质的电离平衡，盐类水解平衡，沉淀转化 平衡，配合物的络合平衡。 2．分析多平衡体系溶液有关问题的关键 (1)善于从粒子间相互作用角度，认识物质在水溶液中的行为，定性与定量分析相结合，动 态地、平衡地、系统地分析解决水溶液中的离子反应问题。 (2)善于用函数表示化学反应过程中的某一量的变化，熟练掌握简单的对数、指数运算。 (3)善于利用溶液中的守恒关系进行分析推理。 (4)善于结合题干、图像信息找到各反应的平衡常数之间的关系。在解决复杂平衡问题时， 可先写出各平衡常数的表达式，分析各平衡常数表达式中相同量的位置，思考能否通过平衡 常数的组合与推导得到只含已知量或自变量更少的关系式，可能会起到事半功倍的效果。 3．几种常考常数关系推导举例 (1)水解常数与电离常数、水的离子积之间的关系 常温下，HS的电离常数为K 、K ，推导NaS溶液中S2－水解常数K 、K 与K 、K 的关 2 a1 a2 2 h1 h2 a1 a2 系。 答案 ①S2－＋HOHS－＋OH－ 2 K ＝＝＝。 h1 ②HS－＋HOHS＋OH－ 2 2 K ＝＝＝。 h2 (2)水解常数与溶度积、水的离子积之间的关系 常温下推导Cu2＋的水解常数与溶度积、水的离子积之间的关系。 答案 Cu2＋＋2HOCu(OH) ＋2H＋ 2 2 K ＝＝＝。 h (3)平衡常数与电离常数、溶度积之间的关系 以反应ZnS(s)＋2H＋(aq)Zn2＋(aq)＋HS(aq)为例，推导该沉淀溶解的平衡常数K。 2 答案 K＝＝＝。 1．(2023·北京，14)利用平衡移动原理，分析一定温度下Mg2＋在不同pH的NaCO 体系中的 2 3 可能产物。 已知：i.图1中曲线表示NaCO 体系中各含碳粒子的物质的量分数与pH的关系。 2 3ii.图2中曲线Ⅰ的离子浓度关系符合c(Mg2＋)·c2(OH－)＝K [Mg(OH) ]；曲线Ⅱ的离子浓度关 sp 2 系符合c(Mg2＋)·c(CO)＝K (MgCO )[注：起始c(Na CO)＝0.1 mol·L－1，不同pH下c(CO)由 sp 3 2 3 图1得到]。 下列说法不正确的是( ) A．由图1，pH＝10.25，c(HCO)＝c(CO) B．由图2，初始状态pH＝11、lg[c(Mg2＋)]＝－6，无沉淀生成 C．由图2，初始状态pH＝9、lg[c(Mg2＋)]＝－2，平衡后溶液中存在c(H CO)＋c(HCO)＋ 2 3 c(CO)＝0.1 mol·L－1 D．由图 1 和图 2，初始状态 pH＝8、lg[c(Mg2＋)]＝－1，发生反应：Mg2＋＋ 2HCO===MgCO ↓＋CO↑＋HO 3 2 2 答案 C 解析 从图2可以看出初始状态pH＝11、lg[c(Mg2＋)]＝－6时，该点位于曲线Ⅰ和曲线Ⅱ的 下方，不会产生碳酸镁沉淀或氢氧化镁沉淀，B项正确；从图2可以看出初始状态pH＝9、 lg[c(Mg2＋)]＝－2时，该点位于曲线Ⅱ的上方，会生成碳酸镁沉淀，根据元素守恒，溶液中 c(H CO)＋c(HCO)＋c(CO)<0.1 mol·L－1，C项错误；pH＝8时，溶液中主要含碳微粒是 2 3 HCO，当pH＝8，lg[c(Mg2＋)]＝－1时，该点位于曲线Ⅱ的上方，会生成碳酸镁沉淀，因此 反应的离子方程式为Mg2＋＋2HCO===MgCO ↓＋HO＋CO↑，D项正确。 3 2 2 2．(2023·新课标卷，13)向AgCl饱和溶液(有足量AgCl固体)中滴加氨水，发生反应Ag＋＋ NH [Ag(NH)]＋和[Ag(NH)]＋＋NH [Ag(NH)]＋，lg[c(M)/(mol·L－1)]与 lg[c(NH )/ 3 3 3 3 3 2 3 (mol·L－1)]的关系如下图所示(其中M代表Ag＋、Cl－、[Ag(NH)]＋或[Ag(NH)]＋)。 3 3 2下列说法错误的是( ) A．曲线Ⅰ可视为AgCl溶解度随NH 浓度变化曲线 3 B．AgCl的溶度积常数K ＝c(Ag＋)·c(Cl－)＝10－9.75 sp C．反应[Ag(NH)]＋＋NH [Ag(NH)]＋的平衡常数K的值为103.81 3 3 3 2 D．c(NH )＝0.01 mol·L－1时，溶液中c([Ag(NH)]＋)>c([Ag(NH)]＋)>c(Ag＋) 3 3 2 3 答案 A 解析 AgCl饱和溶液中存在AgCl(s)Ag＋(aq)＋Cl－(aq)，当滴入的氨水非常少时，可以认 为Ag＋浓度和Cl－浓度相等，随着氨水的滴入，Ag＋浓度减小，AgCl的沉淀溶解平衡正向移 动，Cl－浓度增大，AgCl的溶解度也增大，故曲线Ⅲ表示Ag＋，曲线Ⅳ表示Cl－，曲线Ⅳ也 可视为AgCl的溶解度随NH 浓度的变化曲线，A错误；AgCl的溶度积常数K 仅与温度有 3 sp 关，由图可知，当c(NH )＝10－1 mol·L－1时，c(Cl－)＝10－2.35 mol·L－1，c(Ag＋)＝10－7.40 mol·L 3 －1，则K (AgCl)＝c(Cl－)·c(Ag＋)＝10－2.35×10－7.40＝10－9.75，B正确；随着氨水的滴入，Ag＋ sp 先转化为[Ag(NH)]＋，[Ag(NH)]＋再转化为[Ag(NH)]＋，所以开始时，[Ag(NH)]＋浓度比 3 3 3 2 3 2 [Ag(NH)]＋浓度小，则曲线Ⅰ表示[Ag(NH)]＋，曲线Ⅱ表示[Ag(NH)]＋，反应[Ag(NH)]＋＋ 3 3 2 3 3 NH [Ag(NH)]＋的平衡常数K＝＝＝103.81，C正确；结合上述分析及图知，当 c(NH )＝ 3 3 2 3 0.01 mol·L－1时，溶液中c([Ag(NH)]＋)>c([Ag(NH)]＋)>c(Ag＋)，D正确。 3 2 3 3．(2023·辽宁，15)某废水处理过程中始终保持HS饱和，即c(H S)＝0.1 mol·L－1，通过调 2 2 节pH使Ni2＋和Cd2＋形成硫化物而分离，体系中pH与－lg c关系如图所示，c为HS－、S2 －、Ni2＋和Cd2＋的浓度，单位为mol·L－1。已知K (NiS)>K (CdS)，下列说法正确的是( ) sp sp A．K (CdS)＝10－18.4 sp B．③为pH与－lg c(HS－)的关系曲线C．K (H S)＝10－8.1 a1 2 D．K (H S)＝10－14.7 a2 2 答案 D 解析 曲线①代表Cd2＋、③代表S2－，由图示曲线①③交点可知，此时c(Cd2＋)＝c(S2－)＝10 －13 mol·L－1，则有K (CdS)＝c(Cd2＋)·c(S2－)＝10－13×10－13＝10－26，A、B错误；曲线④代表 sp HS－，由图示曲线④上点坐标可知，此时c(H＋)＝10－1.6 mol·L－1时，c(HS－)＝10－6.5 mol·L－ 1，K (H S)＝＝＝10－7.1，C错误；已知K ·K ＝，由曲线③上点坐标可知，当c(H＋)＝10－4.9 a1 2 a1 a2 mol·L－1时，c(S2－)＝10－13 mol·L－1，故有K ·K ＝＝10－21.8，结合C项分析可知，K ＝10－ a1 a2 a1 7.1，故有K (H S)＝10－14.7，D正确。 a2 2 4．(2023·山东，15 改编)在含 HgI (s)的溶液中，一定 c(I－)范围内，存在平衡关系： 2 HgI (s)HgI (aq)；HgI (aq)Hg2＋＋2I－；HgI (aq)HgI＋＋I－；HgI (aq)＋I－HgI； 2 2 2 2 2 HgI (aq)＋2I－HgI，平衡常数依次为K 、K 、K 、K 、K 。已知lg c(Hg2＋)、lg c(HgI 2 0 1 2 3 4 ＋)、lg c(HgI)、lg c(HgI)随lg c(I－)的变化关系如图所示，下列说法错误的是( ) A．线L表示lg c(HgI)的变化情况 B．随c(I－)增大，c[HgI (aq)]始终不变 2 C．a＝lg D．溶液中I元素与Hg元素的物质的量之比始终为2∶1 答案 D 解析 含 HgI 的溶液中各反应达到平衡后，增大 c(I－)，平衡 HgI (aq)HgI＋＋I－、 2 2 HgI (aq)Hg2＋＋2I－逆向移动，c(HgI＋)、c(Hg2＋)减小，且开始时c(HgI＋)c(HgI)。分析可知，线L表示lg c(HgI)的变化情况，A正确；HgI (s)HgI (aq)的化 2 2 学平衡常数K ＝c[HgI (aq)]，温度不变平衡常数不变，故随c(I－)增大，c[HgI (aq)]始终保持 0 2 2 不变，B正确；K ＝，K ＝，带入M点值可得K ＝，K ＝，则可得a＝lg，C正确；需要外 1 2 1 2 加I－调节，则I元素与Hg元素的物质的量之比无法确定，D错误。 5．[2021·广东，18(1)(2)(3)]对废催化剂进行回收可有效利用金属资源。某废催化剂主要含铝 (Al)、钼(Mo)、镍(Ni)等元素的氧化物，一种回收利用工艺的部分流程如下：已知：25 ℃时，HCO 的K ＝4.5×10－7，K ＝4.7×10－11；K (BaMoO )＝3.5×10－8； 2 3 al a2 sp 4 K (BaCO)＝2.6×10－9；该工艺中，pH>6.0时，溶液中Mo元素以MoO的形态存在。 sp 3 (1)“焙烧”中，有NaMoO 生成，其中Mo元素的化合价为__________。 2 4 (2)“沉铝”中，生成的沉淀X为________。 (3)“沉钼”中，pH为7.0。 ①生成BaMoO 的离子方程式为___________________________________________ 4 ________________________________________________________________________。 ②若条件控制不当，BaCO 也会沉淀。为避免 BaMoO 中混入 BaCO 沉淀，溶液中 3 4 3 c(HCO)∶c(MoO)＝_________________(列出算式)时，应停止加入BaCl 溶液。 2 答案 (1)＋6 (2)Al(OH) (3)①MoO＋Ba2＋===BaMoO↓ ② 3 4 解析 (3)② 若开始生成 BaCO 沉淀，则体系中恰好建立如下平衡： HCO＋ 3 BaMoOBaCO ＋MoO＋H＋，该反应的化学平衡常数K＝＝＝。为避免BaMoO 中混入 4 3 4 BaCO 沉淀，必须满足≤，由于“沉钼”中pH为7.0，c(H＋)＝1×10－7 mol·L－1，所以溶液 3 中＝时，开始生成BaCO 沉淀，因此，c(HCO)∶c(MoO)＝＝时，应停止加入BaCl 溶液。 3 2