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微专题•大素养(18) 水解常数(Kh)与
电离常数的关系及应用
微专题•大素养(18) 水解常数(Kh)与电离常数的关系及应用
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答案 1×10-12 增大
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1.水解常数的概念
在一定温度下,能水解的盐(强碱弱酸盐、强酸弱碱盐或弱酸弱碱盐)在水溶液中达到水解平衡时,生成的弱酸(或弱碱)浓度和氢氧根离子(或氢离子)浓度之积与溶液中未水解的弱酸根阴离子(或弱碱的阳离子)浓度之比是一个常数,该常数就叫水解平衡常数。
2.水解常数(Kh)与电离常数的定量关系
(1)分析推导过程
①强碱弱酸盐如CH3COONa溶液:CH3COO-+H2OCH3COOH+OH-
Kh=eq \f(cCH3COOH·cOH-,cCH3COO-)=eq \f(cCH3COOH·cOH-·cH+,cCH3COO-·cH+)
=eq \f(cOH-·cH+,\f(cCH3COO-·cH+,cCH3COOH))=eq \f(Kw,Ka)即Kh=eq \f(Kw,Ka)。
②强酸弱碱盐如NH4Cl溶液:NHeq \o\al(+,4)+H2ONH3·H2O+H+
Kh=eq \f(cNH3·H2O·cH+,cNH\o\al(+,4))
=eq \f(cNH3·H2O·cH+·cOH-,cNH\o\al(+,4)·cOH-)
=eq \f(cH+·cOH-,\f(cNH\o\al(+,4)·cOH-,cNH3·H2O))=eq \f(Kw,Kb)
即Kh=eq \f(Kw,Kb)。
(2)结论归纳
①Ka·Kh=Kw或Kb·Kh=Kw。
②Na2CO3的水解常数Kh=eq \f(Kw,Ka2)。
③NaHCO3的水解常数Kh=eq \f(Kw,Ka1)。
1.25 ℃时,H2SO3HSOeq \o\al(-,3)+H+的电离常数Ka=1×10-2,则该温度下NaHSO3水解反应的平衡常数Kh=__________,若向NaHSO3溶液中加入少量的I2,则溶液中eq \f(cH2SO3,cHSO\o\al(-,3))将__________(填“增大”“减小”或“不变”)。
解析 Ka=eq \f(cH+·cHSO\o\al(-,3),cH2SO3)
Kh=eq \f(cOH-·cH2SO3,cHSO\o\al(-,3))=eq \f(\f(Kw,cH+)·cH2SO3,cHSO\o\al(-,3))
=eq \f(Kw·cH2SO3,cH+·cHSO\o\al(-,3))=eq \f(Kw,Ka)=1×10-12。
HSOeq \o\al(-,3)+H2OH2SO3+OH-,当加少量I2时,发生I2+HSOeq \o\al(-,3)+H2O===2I-+3H++SOeq \o\al(2-,4),导致水解平衡左移,c(H2SO3)稍减小,c(OH-)减小,所以eq \f(cH2SO3,cHSO\o\al(-,3))=eq \f(Kh,cOH-)增大。
2.已知25 ℃时,NH3·H2O的电离平衡常数Kb=1.8×10-5,该温度下1 mol·L-1的NH4Cl溶液中c(H+)=__________mol·L-1。(已知eq \r(5.56)≈2.36)
解析 Kh=eq \f(cH+·cNH3·H2O,cNH\o\al(+,4))=eq \f(Kw,Kb)
c(H+)≈c(NH3·H2O),而c(NHeq \o\al(+,4))≈1 mol·L-1。
所以c(H+)=eq \r(Kh)=eq \r(\f(10-14,1.8×10-5)) mol·L-1≈2.36×10-5 mol·L-1。
答案 2.36×10-5
3.磷酸是三元弱酸,常温下三级电离常数分别是Ka1=7.1×10-3,Ka2=6.2×10-8,Ka3=4.5×10-13,回答下列问题:
(1)常温下同浓度①Na3PO4溶液、②Na2HPO4溶液、③NaH2PO4溶液的pH由小到大的顺序是______(填序号)。
(2)常温下,NaH2PO4的水溶液pH____________(填“>”“<”或“=”)7。
(3)常温下,Na2HPO4的水溶液呈______________(填“酸”“碱”或“中”)性,用Ka与Kh的相对大小,说明判断理由:
__________________________________________________________
解析 (2)NaH2PO4的水解常数Kh=eq \f(cH3PO4·cOH-,cH2PO\o\al(-,4))=eq \f(Kw,Ka1)=eq \f(1.0×10-14,7.1×10-3)≈1.4×10-12,Ka2>Kh,即H2POeq \o\al(-,4)的电离程度大于其水解程度,因而NaH2PO4溶液的pH<7。
答案 (1)③<②<① (2)< (3)碱 Na2HPO4的水解常数Kh=eq \f(cH2PO\o\al(-,4)·cOH-,cHPO\o\al(2-,4))=eq \f(Kw,Ka2)=eq \f(1.0×10-14,6.2×10-8)≈1.61×10-7,Kh>Ka3,即HPOeq \o\al(2-,4)的水解程度大于其电离程度,因而Na2HPO4溶液呈碱性
4.常温下,向1 L 0.1 mol·L-1 H2A溶液中逐滴加入等浓度NaOH溶液,所得溶液中含A元素的微粒的物质的量分数与溶液pH的关系如图。
则Na2A的水解常数为__________。
解析 pH=3时c(A2-)=c(HA-),则Na2A水解平衡常数Kh=eq \f(cOH-·cHA-,cA2-)=c(OH-)=10-11。
答案 10-11
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