内容正文:
素养发展2 模型认知——电离平衡常数的计算及应用
[对应学生用书P33]
1.混合溶液中弱酸的电离平衡常数的计算
(1)书写酸与碱混合反应,或酸与盐混合反应的化学方程式,确定生成弱酸(或剩余弱酸)的浓度。
(2)根据电荷守恒、元素守恒,确定弱酸根离子的浓度;结合溶液呈中性,确定c(H+)。
(3)代入弱酸的电离平衡常数表达式,求出弱酸的电离常数。
[典例1] 常温下,向a mol/L CH3COONa溶液中加入等体积的 b mol/L 盐酸使溶液呈中性,不考虑盐酸和醋酸的挥发,则 CH3COOH的电离常数Ka=__________(用含a和b的代数式表示)。
答案:×10-7
解析:CH3COONa溶液中加入盐酸,发生反应:CH3COONa+HCl===CH3COOH+NaCl,两种溶液等体积混合,则反应生成c(CH3COOH)= mol/L;根据电荷守恒可得:c(Na+)+c(H+)=c(CH3COO-)+c(OH-)+c(Cl-),由于溶液呈中性,c(H+)=c(OH-)=10-7 mol/L,则有c(Na+)=c(CH3COO-)+c(Cl-),代入数据: mol/L=c(CH3COO-)+ mol/L,可得c(CH3COO-)= mol/L,故CH3COOH的电离常数Ka=( mol/L×10—7 mol/L)/( mol/L)=×10-7。
解答本题的思路如下:
(1)混合溶液呈中性,结合电荷守恒c(CH3COO-)。
(2)根据CH3COONa和HCl反应c(CH3COOH)Ka(CH3COOH)。
2.根据图像计算电离平衡常数
(1)根据电离方程式,写出电离平衡常数表达式。
(2)分析图像中横、纵坐标代表的含义,确定图中曲线代表的粒子种类。
(3)选择曲线上特殊点(能准确读出纵、横坐标的数值),如交点等,确定各粒子的浓度,最后代入电离平衡常数表达式计算。
[典例2] (2022·天津卷,节选)(1)H2S的电离方程式为_____________________________。
(2)25 ℃时,H2S溶液中H2S、HS-和S2-在含硫粒子总浓度中所占分数δ随溶液pH的变化关系如图所示,由图计算,H2S的Ka1=________,Ka2=________。
答案:(1)H2S+H2O⇌H3O++HS-或H2S⇌H++HS-
(2)1.0×10-7 1.0×10-13
解析:(2)根据题意pH=7时H2S、HS-的所占分数相等,因此H2S的Ka1==c(H+)=1.0×10-7,pH=13时HS-、S2-的所占分数相等,则Ka2==c(H+)=1.0×10-13。
1.常温下,向20 mL 0.010 mol/L的HA溶液中逐滴加入0.010 mol/L的NaOH溶液,溶液中lgc(OH-)与所加NaOH溶液的体积(V)的关系如图所示。
下列说法不正确的是( )
A.HA为一元弱酸
B.常温下,Ka(HA)=1.0×10-6
C.N点溶液中:c(Na+)=c(HA)+c(A-)
D.P点溶液中:c(Na+)>c(A-)>c(OH-)>c(H+)
C 解析:纵轴坐标为lg c(OH-),在M点时,溶液中c(OH-)=10-10 mol/L,常温时c(H+)=10-4 mol/L,则HA为一元弱酸,A正确;在相同温度下,M、P点的电离常数相同,用M点计算电离常数:HA⇌H++A-,c(H+)≈c(A-),常温下,Ka(HA)=≈=1.0×10-6,B正确;N点加入10 mL NaOH溶液,得到等浓度NaA和HA混合液,根据元素守恒可得:2c(Na+)=c(HA)+c(A-),C错误;P点HA和NaOH溶液恰好中和生成NaA,由于A-水解而使溶液呈碱性,结合电荷守恒推知c(Na+)>c(A-)>c(OH-)>c(H+),D正确。
2.(2025·浙江1月选考卷)25 ℃时,H2CO3的电离常数Ka1=4.5×10-7,Ka2=4.7×10-11,Ksp(CaCO3)=3.4×10-9。下列描述不正确的是( )
A.HCO+H2OOH-+H2CO3,K=2.2×10-8
B.2HCOH2CO3+CO,K=1.0×10-4
C.HCO+Ca2+CaCO3(s)+H+,K=1.4×10-2
D.NaHCO3溶液中,c(H+)+c(H2CO3)=c(OH-)+c(CO),则c(H+)=
D 解析:HCO+H2O⇌OH-+H2CO3,K====≈2.2×10-8,A正确;2HCO⇌H2CO3+CO,K====≈1.0×10-4,B正确;HCO+Ca2+⇌CaCO3(s)+H+,K====≈1.4×10-2,C正确;=
=c2(H+)·[],由于c(H+)+c(H2CO3)=c(OH-)+c(CO),则=c2(H+),D错误。
3.(2024·浙江台州八校联盟联考)常温下,碳酸、亚硫酸、次氯酸的电离平衡常数如下表所示。
酸
H2CO3
H2SO3
HClO
电离平衡常数
Ka1=4.5×10-7
Ka1=1.4×10-2
Ka=4.0×10-8
Ka2=4.7×10-11
Ka2=6.0×10-8
下列说法正确的是( )
A.常温下,相同浓度的H2SO3溶液和H2CO3溶液,后者的酸性较强
B.向Na2CO3溶液中通入少量SO2:2CO+SO2+H2O===2HCO+SO
C.向NaClO溶液中通入少量CO2:2ClO-+CO2+H2O===2HClO+CO
D.向氯水中分别加入等浓度的NaHCO3溶液和NaHSO3溶液,均可提高氯水中HClO的浓度
B 解析:相同条件下,H2SO3的Ka1大于H2CO3,故常温下,相同浓度时,H2SO3溶液的酸性强于H2CO3溶液,A错误;由于酸性:H2SO3>H2CO3>HSO,少量的SO2通入Na2CO3溶液中:2CO+SO2+H2O===2HCO+SO,B正确;酸性:H2CO3>HClO>HCO,所以少量CO2通入NaClO溶液中生成HCO和HClO,反应的离子方程式为CO2+H2O+ClO-===HCO+HClO,C错误;NaHSO3具有还原性,与次氯酸发生氧化还原反应,消耗HClO,故HClO的浓度减小,D错误。
[课时提升训练(6)见P173]
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