内容正文:
专题六 水溶液中的离子平衡
高考热考法14 电离平衡、水解平衡及沉淀溶解平衡的分析应用
1.(2025·浙江卷1月)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(D)
A.HC+H2OOH-+H2CO3,K=2.2×10-8
B.2HCH2CO3+C,K=1.0×10-4
C.HC+Ca2+CaCO3(s)+H+,K=1.4×10-2
D.NaHCO3溶液中,c(H+)+c(H2CO3)=c(OH-)+c(C),则c(H+)=
解析 该反应的K===≈2.2×10-8,A项正确;该反应的K===≈1.0×10-4,B项正确;该反应的K===≈1.4×10-2,C项正确;c(H2CO3)=①,c(C)=②,c(OH-)=③,c(H+)+c(H2CO3)=c(OH-)+c(C),将①②③代入得c2(H+)=,D项错误。
2.(2024·贵州卷)硼砂[Na2B4O5(OH)4·8H2O]水溶液常用于pH计的校准。硼砂水解生成等物质的量的B(OH)3(硼酸)和Na[B(OH)4](硼酸钠)。
已知:①25 ℃时,硼酸显酸性的原理B(OH)3+2H2OH3O++ Ka=5.8×10-10
②lg≈0.38。
下列说法正确的是(B)
A.硼砂稀溶液中c(Na+)=c[B(OH)3]
B.硼酸水溶液中的H+主要来自水的电离
C.25℃时,0.01 mol·L-1硼酸水溶液的pH≈6.38
D.等浓度、等体积的B(OH)3和Na[B(OH)4]溶液混合后,溶液显酸性
解析 硼砂水解生成等物质的量浓度的B(OH)3和Na[B(OH)4],硼酸遇水发生转换B(OH)3+2H2OH3O++,根据物料守恒c(Na+)={c[B(OH)3]+c[B(OH]},A项错误;根据已知,硼酸遇水发生转换B(OH)3+2H2OH3O++,其中的H+是由水提供的,B项正确;25 ℃时,B(OH)3+2H2OH3O++,Ka==5.8×10-10,c(H+)===×10-6,因lg≈0.38,pH≈6-0.38≈5.62,C项错误;B(OH)3的电离平衡常数为Ka=5.8×10-10,B(OH的水解平衡常数Kh===×10-4,水解程度大于电离程度,显碱性,D项错误。
3.(2024·江苏卷)室温下,通过下列实验探究SO2的性质。已知Ka1(H2SO3)=1.3×10-2,Ka2(H2SO3)=6.2×10-8。
实验1:将SO2气体通入水中,测得溶液pH=3。
实验2:将SO2气体通入0.1 mol·L-1 NaOH溶液中,当溶液pH=4时停止通气。
实验3:将SO2气体通入0.1 mol·L-1酸性KMnO4溶液中,当溶液恰好褪色时停止通气。
下列说法正确的是(D)
A.实验1所得溶液中:c()+c()>c(H+)
B.实验2所得溶液中:c()>c()
C.实验2所得溶液经蒸干、灼烧制得NaHSO3固体
D.实验3所得溶液中:c()>c(Mn2+)
解析 实验1得到H2SO3溶液,其质子守恒关系式为c()+2c()+c(OH-)=c(H+),则c()+c()<c(H+),A项错误;实验2 pH为4,依据Ka2=,则6.2×10-8=,则c()<c(),B项错误;NaHSO3受热易分解,且易被空气中的O2氧化,故经过蒸干、灼烧无法得到NaHSO3固体,C项错误;实验3依据发生的反应5SO2+2Mn+2H2O5S+2Mn2++4H+,则恰好完全反应后c()>c(Mn2+),D项正确。
1.三大平衡分析判断
电离平衡(如CH3COOH溶液)CH3COOHCH3COO-+H+
水解平衡(如CH3COONa溶液)CH3COO-+H2OCH3COOH+OH-
沉淀溶解平衡(如AgCl悬浊液)AgCl(s)Ag+(aq)+Cl-(aq)
研究
对象
弱电解质(包括弱酸、弱碱、水、多元弱酸的酸式酸根)
盐溶液(包括强酸弱碱盐、弱酸强碱盐、弱酸弱碱盐)
难溶电解质(如难溶的酸、碱、盐等)
平衡
常数
Ka=
Kh=
Ksp(AgCl)=c(Ag+)·c(Cl-)
升高
温度
促进电离,离子浓度增大,Ka增大
促进水解,Kh增大
Ksp可能增大,也可能减小
加水
稀释
促进电离,离子浓度(除OH-外)减小,Ka不变
促进水解,离子浓度(除H+外)减小,Kh不变
促进溶解,Ksp不变
加入相
应离子
加入CH3COONa固体或盐酸,抑制电离,Ka不变
加入CH3COOH或NaOH,抑制水解,Kh不变
加入AgNO3溶液或NaCl溶液抑制溶解,Ksp不变
加入反
应离子
加入NaOH,促进电离,Ka不变
加入盐酸,促进水解,Kh不变
加入氨水,促进溶解,Ksp不变
2.水溶液中三大平衡常数的关系
(1)Ka、Kh、Kw三者的关系式为Kh=;Kb、Kh、Kw三者的关系式为Kh=。
(2)对二元酸的Ka1、Ka2与相应酸根离子的Kh1、Kh2的关系式为Ka1·Kh2=Kw,Ka2·Kh1=Kw。
(3)反应CdS(s)+2H+(aq)Cd2+(aq)+H2S(aq)的平衡常数为K,则K=。
(4)反应3Mg(OH)2(s)+2Fe3+(aq)2Fe(OH)3(s)+3Mg2+(aq)的平衡常数K==。
3.选“特殊点”计算电离平衡常数
(1)起点。酸碱滴定实验中pH-V图像的曲线起点的纵坐标表示单一溶液(浓度为c mol·L-1)的pH,若表示弱酸的pH,则该弱酸的电离平衡常数(或一级电离平衡常数)Ka≈[以一元弱酸HX为例,HX溶液中存在电离平衡HXH++X-,则c(X-)≈c(H+)=10-pH mol·L-1,Ka==≈];若表示弱碱的pH,则该弱碱的电离平衡常数(或一级电离平衡常数)Kb≈。
(2)微粒浓度相等的点。一般情况下,分布分数图像中曲线的交点、浓度比的对数图像中浓度比的对数为0的点,表示对应溶液中两微粒浓度相等,可根据该点对应溶液的pH计算相关电离平衡常数,Ka=10-pH。
(3)标有具体坐标的点。如X(a,b),则可以利用该点进行有关电离平衡常数的计算。
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