内容正文:
第三章 水溶液中的离子反应与平衡
章 末 总 结
第三章 水溶液中的离子反应与平衡
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目录
contents
Part 01 体系构建 理清脉络
Part 02 素养提升 理念渗透
第三章 水溶液中的离子反应与平衡
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体系构建 理清脉络
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素养提升 理念渗透
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在学习化学平衡的基础上,本章系统地学习研究了弱电解质的电离平衡、盐类的水解平衡和难溶电解质的沉淀溶解平衡。通过分析推理等方法认识三大平衡的本质特征,建立相关的思维模型,并能运用模型解释三大平衡的移动及其应用。围绕弱电解质的判断、盐类水解的判断、难溶电解质沉淀溶解平衡的判断等问题,设计实验进行科学探究。由此可见,本章的学习,对促进“变化观念与平衡思想”“证据推理与模型认知”“科学探究与创新意识”等化学核心素养的发展具有重要的价值。
1.四大平衡常数的比较
常数
表达式
电离常数Ka或Kb
HAH++A-
Ka=eq \f(cH+·cA-,cHA)
BOHB++OH-
Kb=eq \f(cB+·cOH-,cBOH)
水的离子积常数Kw
H2OH++OH-
Kw=c(H+)·c(OH-)
盐的水解常数Kh
A-+H2OHA+OH-
Kh=eq \f(cHA·cOH-,cA-)
溶度积常数Ksp
MmAn(s)mMn+(aq)+nAm-(aq)
Ksp=cm(Mn+)·cn(Am-)
影响因素
Ka、Kb、Kh、Kw、Ksp数值不随其离子浓度的变化而变化,只与温度有关,随温度的升高而增大(部分Ksp除外),在温度一定时,平衡常数不变,与化学平衡是否移动无关。大多数Ksp随温度升高而增大,少数会减小,如:Ca(OH)2
2.水解平衡常数的计算
如:HCOeq \o\al(-,3)+H2OH2CO3+OH-
Kh=eq \f(cH2CO3·cOH-,cHCO\o\al(-,3))=eq \f(cH2CO3·cOH-·cH+,cHCO\o\al(-,3)·cH+)=eq \f(Kw,Ka1)
COeq \o\al(2-,3)+H2OHCOeq \o\al(-,3)+OH-
Kh=eq \f(cHCO\o\al(-,3)·cOH-,cCO\o\al(2-,3))=eq \f(cHCO\o\al(-,3)·cOH-·cH+,cCO\o\al(2-,3)·cH+)=eq \f(Kw,Ka2)
3.难溶电解质沉淀转化平衡常数的计算
1.25 ℃时,已知H2SO3的电离常数为Ka1=1.54×10-2,Ka2=1.02×10-7;H2CO3的电离常数为Ka1=4.30×10-7,Ka2=5.60×10-11,回答下列问题:
(1)可用Na2CO3溶液吸收CO2制备NaHCO3,该反应的离子方程式是_______________________,HCOeq \o\al(-,3)水解平衡常数为________。
(2)计算反应SOeq \o\al(2-,3)+H2OHSOeq \o\al(-,3)+OH-的水解平衡常数为________。
【解析】 (1)HCOeq \o\al(-,3)水解平衡常数Kh=eq \f(Kw,Ka1)=eq \f(10-14,4.30×10-7)≈2.3×10-8。
(2)反应SOeq \o\al(2-,3)+H2OHSOeq \o\al(-,3)+OH-的水解常数值Kh=eq \f(cOH-·cHSO\o\al(-,3),cSO\o\al(2-,3))=eq \f(Kw,Ka2)=eq \f(10-14,1.02×10-7)≈10-7。
【答案】 (1)COeq \o\al(2-,3)+CO2+H2O===2HCOeq \o\al(-,3) 2.3×10-8 (2)10-7
2.沉淀转化需要满足一定条件某温度时,几种难溶盐的溶度积常数如表:
难溶盐
AgCl
AgBr
AgI
Ag2CrO4
深度积Ksp
1.77×10-10
5.35×10-13
8.51×10-17
1.12×10-12
回答下列问题:
(1)一般来说,相同类型的难溶电解质相互转化时,溶度积小的沉淀转化为溶度积_____的沉淀容易实现。向AgCl悬浊液中加入0.1 mol·L-1的KI溶液,充分振荡,可以观察到的现象是______________________。
(2)AgBr转化为AgI的离子方程式为________________________,此反应的平衡常数为________。
(3)不同类型的难溶电解质,沉淀转化需要具体分析。25 ℃时,Ag2CrO4(s)+2Cl-(aq)2AgCl(s)+CrOeq \o\al(2-,4)(aq)的平衡常数K=________________,由此可见,溶度积小的Ag2CrO4也容易转化为溶度积较大的AgCl。
【解析】 (1)溶度积小的沉淀可以转化为溶度积更小的沉淀,即沉淀转化原理。AgI比AgCl更难溶,AgCl可以转化为AgI,现象为沉淀变为黄色。
(2)K=eq \f(cBr-,cI-)=eq \f(KspAgBr,KspAgI)=eq \f(5.35×10-13,8.51×10-17)≈6.29×103。
(3)对于反应Ag2CrO4(s)+2Cl-(aq)2AgCl(s)+CrOeq \o\al(2-,4)(aq),K=eq \f(cCrO\o\al(2-,4),c2Cl-)=eq \f(KspAg2CrO4,K\o\al(2,sp)AgCl)=eq \f(1.12×10-12,1.77×10-102)≈3.58×107。
【答案】 (1)更小 沉淀变为黄色
(2)AgBr(s)+I-(aq)AgI(s)+Br-(aq) 6.29×103
(3)3.58×107
3.水体中重金属铅的污染问题备受关注。溶液中Pb2+及其与OH-形成的微粒的浓度分数α随溶液pH变化的关系如图所示。已知NH3·H2O的Kb=1.74×10-5。向Pb(NO3)2溶液中滴加氨水,关于该过程的说法正确的是( )
A.Pb2+的浓度分数先减小后增大
B.c(NOeq \o\al(-,3))与c(Pb2+)的比值先增大,pH>10后不变
C.pH=7时,存在的阳离子仅有Pb2+、Pb(OH)+和H+
D.溶液中Pb2+与Pb(OH)2浓度相等时,氨主要以NHeq \o\al(+,4)的形式存在
【解析】 随着pH的增大,Pb2+的浓度分数逐渐减小,当pH=10时,Pb2+的浓度分数减小为0,A错误;NOeq \o\al(-,3)与Pb2+在同一溶液中,随着pH的增大,n(Pb2+)逐渐减小,n(NOeq \o\al(-,3))不变,n(NOeq \o\al(-,3))与n(Pb2+)的比值增大,故c(NOeq \o\al(-,3))与c(Pb2+)的比值增大,pH>10,c(Pb2+)减小为0时,比值无意义,B错误;当pH=7时,根据图示可知,溶液中存在的阳离子有Pb2+、Pb(OH)+、H+以及NHeq \o\al(+,4),C错误;
当溶液中Pb2+与Pb(OH2)浓度相等时,由图可知,此时溶液pH约等于8,由NH3·H2O电离常数Kb=eq \f(cNH\o\al(+,4)·cOH-,cNH3·H2O)=1.74×10-5,则eq \f(cNH\o\al(+,4),cNH3·H2O)=eq \f(Kb,cOH-)=eq \f(1.74×10-5,1.0×10-6)=17.4,故溶液中氨主要以NHeq \o\al(+,4)形式存在,D正确。
【答案】 D
$$