(通用版)2022高考化學(xué)一輪復(fù)習(xí) 第八章 水溶液中的離子平衡 8.8 系統(tǒng)歸納 四大平衡常數(shù)的相互關(guān)系及運(yùn)算學(xué)案(含解析)

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(通用版)2022高考化學(xué)一輪復(fù)習(xí) 第八章 水溶液中的離子平衡 8.8 系統(tǒng)歸納 四大平衡常數(shù)的相互關(guān)系及運(yùn)算學(xué)案(含解析)_第1頁(yè)
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《(通用版)2022高考化學(xué)一輪復(fù)習(xí) 第八章 水溶液中的離子平衡 8.8 系統(tǒng)歸納 四大平衡常數(shù)的相互關(guān)系及運(yùn)算學(xué)案(含解析)》由會(huì)員分享,可在線閱讀,更多相關(guān)《(通用版)2022高考化學(xué)一輪復(fù)習(xí) 第八章 水溶液中的離子平衡 8.8 系統(tǒng)歸納 四大平衡常數(shù)的相互關(guān)系及運(yùn)算學(xué)案(含解析)(8頁(yè)珍藏版)》請(qǐng)?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。

1、(通用版)2022高考化學(xué)一輪復(fù)習(xí) 第八章 水溶液中的離子平衡 8.8 系統(tǒng)歸納 四大平衡常數(shù)的相互關(guān)系及運(yùn)算學(xué)案(含解析) 電解質(zhì)溶液中的電離常數(shù)、水的離子積常數(shù)、水解常數(shù)及溶度積常數(shù)是在化學(xué)平衡常數(shù)基礎(chǔ)上的延深和拓展,它是定量研究平衡移動(dòng)的重要手段。各平衡常數(shù)的應(yīng)用和計(jì)算是高考的熱點(diǎn)和難點(diǎn)。要想掌握此點(diǎn),在復(fù)習(xí)時(shí)就要以化學(xué)平衡原理為指導(dǎo),以判斷平衡移動(dòng)的方向?yàn)榫€索,以勒夏特列原理和相關(guān)守恒定律為計(jì)算依據(jù),以各平衡常數(shù)之間的聯(lián)系為突破口,聯(lián)系元素及化合物知識(shí),串點(diǎn)成線,結(jié)線成網(wǎng),形成完整的認(rèn)識(shí)結(jié)構(gòu)體系,就能勢(shì)如破竹,水到渠成。 [重難點(diǎn)撥] 1.四大平衡常數(shù)的比較 常數(shù) 符號(hào) 適

2、用體系 影響因素 表達(dá)式 水的離子積常數(shù) KW 任意水溶液 溫度升高,KW增大 KW=c(OH-)·c(H+) 電離常數(shù) 酸Ka 弱酸溶液 升溫,K值增大 HAH++A-,電離常數(shù)Ka= 堿Kb 弱堿溶液 BOHB++OH-,電離常數(shù)Kb= 鹽的水解常數(shù) Kh 鹽溶液 升溫,Kh值增大 A-+H2OOH-+HA,水解常數(shù)Kh= 溶度積常數(shù) Ksp 難溶電解質(zhì)溶液 升溫,大多數(shù)Ksp值增大 MmAn的飽和溶液:Ksp=cm(Mn+)·cn(Am-) 2.四大平衡常數(shù)間的關(guān)系 (1)CH3COONa、CH3COOH溶液中,Ka、

3、Kh、KW的關(guān)系是KW=Ka·Kh。 (2)NH4Cl、NH3·H2O溶液中,Kb、Kh、KW的關(guān)系是KW=Kb·Kh。 (3)M(OH)n懸濁液中Ksp、KW、pH間的關(guān)系是Ksp=c(Mn+)·cn(OH-)=·cn(OH-)==n+1。 3.四大平衡常數(shù)的應(yīng)用 (1)判斷平衡移動(dòng)方向 Qc與K的關(guān)系 平衡移動(dòng)方向 溶解平衡 Qc>K 逆向 沉淀生成 Qc=K 不移動(dòng) 飽和溶液 Qc<K 正向 不飽和溶液 (2)判斷離子濃度比值的大小變化 如將NH3·H2O溶液加水稀釋,c(OH-)減小,由于電離常數(shù)為,此值不變,故的值增大。 (3)利用Ksp計(jì)

4、算沉淀轉(zhuǎn)化時(shí)的平衡常數(shù) 如:AgCl+I(xiàn)-AgI+Cl-[已知:Ksp(AgCl)=1.8×10-10、Ksp(AgI)=8.5×10-17]反應(yīng)的平衡常數(shù)K====≈2.12×106。 (4)利用四大平衡常數(shù)進(jìn)行有關(guān)計(jì)算 [考法精析] 考法一 電離平衡常數(shù)的應(yīng)用與計(jì)算 1.(1)(2016·全國(guó)卷Ⅱ)聯(lián)氨為二元弱堿,在水中的電離方程式與氨相似,聯(lián)氨第一步電離反應(yīng)的平衡常數(shù)值為________(已知:N2H4+H+N2H的K=8.7×107;KW=1.0×10-14)。 (2)(2016·海南高考)已知:KW=1.0×10-14,Al(OH)3AlO+H++H2O K=

5、2.0×10-13。Al(OH)3溶于NaOH溶液反應(yīng)的平衡常數(shù)等于________。 解析:(1)已知:N2H4+H+N2H的K=8.7×107;KW=1.0×10-14;聯(lián)氨為二元弱堿,在水中的電離方程式為N2H4+H2ON2H+OH-,則平衡常數(shù)為==K·KW=8.7×107×1.0×10-14=8.7×10-7。 (2)Al(OH)3溶于NaOH溶液反應(yīng)的離子方程式為Al(OH)3+OH-===AlO+2H2O,則Al(OH)3溶于NaOH溶液反應(yīng)的平衡常數(shù)為===20。 答案:(1)8.7×10-7 (2)20 2.下表是25 ℃時(shí)某些弱酸的電離常數(shù)。 化學(xué)式 C

6、H3COOH HClO H2CO3 H2C2O4 Ka Ka=1.8× 10-5 Ka=3.0× 10-8 Ka1=4.1×10-7 Ka2=5.6×10-11 Ka1=5.9×10-2 Ka2=6.4×10-5 (1)H2C2O4與含等物質(zhì)的量的KOH的溶液反應(yīng)后所得溶液呈酸性,該溶液中各離子濃度由大到小的順序?yàn)開_____________________________________________________ _______________________________________________________________________

7、_。 (2)pH相同的NaClO和CH3COOK溶液,其溶液的物質(zhì)的量濃度的大小關(guān)系是:CH3COOK________NaClO,兩溶液中:[c(Na+)-c(ClO-)]______[c(K+)-c(CH3COO-)]。(填“>”“<”或“=”) (3)向0.1 mol·L-1 CH3COOH溶液中滴加NaOH溶液至c(CH3COOH)∶c(CH3COO-)=5∶9,此時(shí)溶液pH=____。 (4)碳酸鈉溶液中滴加少量氯水的離子方程式為________________________________ __________________________________________

8、______________________________。 解析:(1)H2C2O4+KOH===KHC2O4+H2O,所得溶液呈酸性,說(shuō)明HC2O以電離為主,水解為次。故c(K+)>c(HC2O)>c(H+)>c(C2O)>c(OH-)。(2)CH3COOH的電離常數(shù)大于HClO,故NaClO和CH3COOK溶液濃度相同時(shí)NaClO溶液的堿性較強(qiáng),pH較大,則pH相同時(shí),NaClO溶液的濃度較小。根據(jù)電荷守恒可知,NaClO溶液中存在c(Na+)+c(H+)=c(OH-)+c(ClO-),即c(Na+)-c(ClO-)=c(OH-)-c(H+),同理CH3COOK溶液中c(K+)-c(

9、CH3COO-)=c(OH-)-c(H+),因?yàn)閮扇芤旱膒H相同,所以兩溶液中c(OH-)-c(H+)相等,即c(Na+)-c(ClO-)=c(K+)-c(CH3COO-)。(3)CH3COOHCH3COO-+H+,電離常數(shù)只與溫度有關(guān)。K===1.8×10-5,故c(H+)=1×10-5 mol·L-1,pH=5。(4)加入少量氯水時(shí),發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為2CO+Cl2+H2O===Cl-+ClO-+2HCO。 答案:(1)c(K+)>c(HC2O)>c(H+)>c(C2O)>c(OH-) (2)> = (3)5 (4)2CO+Cl2+H2O===Cl-+ClO-+2HCO 考

10、法二 水的離子積常數(shù)的應(yīng)用與計(jì)算 3.右圖表示水中c(H+)和c(OH-)的關(guān)系,下列判斷錯(cuò)誤的是(  ) A.兩條曲線間任意點(diǎn)均有c(H+)·c(OH-)=KW B.M區(qū)域內(nèi)任意點(diǎn)均有c(H+)<c(OH-)  C.圖中T1<T2 D.XZ線上任意點(diǎn)均有pH=7 解析:選D 根據(jù)水的離子積定義可知A項(xiàng)正確;XZ線上任意點(diǎn)都存在c(H+)=c(OH-),所以M區(qū)域內(nèi)任意點(diǎn)均有c(H+)<c(OH-),B項(xiàng)正確;因?yàn)閳D像顯示T1時(shí)水的離子積小于T2時(shí)水的離子積,而水的電離程度隨溫度升高而增大,則T1<T2,C項(xiàng)正確;XZ線上只有X點(diǎn)的pH=7,D項(xiàng)錯(cuò)誤。 4.水的電離平衡曲線如右圖

11、所示。 (1)若以A點(diǎn)表示25 ℃時(shí)水在電離平衡時(shí)的離子濃度,當(dāng)溫度升到100 ℃時(shí),水的電離平衡狀態(tài)到B點(diǎn),則此時(shí)水的離子積從________增加到________。 (2)25 ℃時(shí),在等體積的①pH=0的H2SO4溶液,②0.05 mol·L-1的Ba(OH)2溶液,③pH=10的Na2S溶液,④pH=5的NH4NO3溶液中,發(fā)生電離的水的物質(zhì)的量之比是____________________。 解析:(1)A點(diǎn),c(H+)=c(OH-)=10-7 mol·L-1,則此時(shí)水的離子積為10-14;B點(diǎn),c(H+)=c(OH-)=10-6 mol·L-1,則此時(shí)水的離子積為10-12,

12、這說(shuō)明水的離子積從10-14增加到10-12。 (2)25 ℃時(shí),在等體積的①pH=0的H2SO4溶液中水電離出的c(H+)是10-14 mol·L-1;②0.05 mol·L-1的Ba(OH)2溶液中水電離出的c(H+)是10-13 mol·L-1;③pH=10的Na2S溶液中水電離出的c(H+)是10-4 mol·L-1;④pH=5的NH4NO3溶液中水電離出的c(H+)是10-5 mol·L-1,所以發(fā)生電離的水的物質(zhì)的量之比是1∶10∶1010∶109。 答案:(1)10-14 10-12 (2)1∶10∶1010∶109 考法三 水解常數(shù)、電離常數(shù)和離子積常數(shù)的綜合應(yīng)用 5

13、.已知:25 ℃,Ka(CH3COOH)=1.75×10-5,Kb(NH3·H2O)=1.75×10-5,≈1.3,lg 1.3≈0.1 (1)25 ℃,0.1 mol·L-1 CH3COOH溶液的pH=________;將0.1 mol·L-1 CH3COOH溶液與0.1 mol·L-1的氨水等體積混合,所得溶液中離子濃度大小關(guān)系為___________________ ________________________________________________________________________。 (2)25 ℃,0.2 mol·L-1 NH4Cl溶液中NH水解反應(yīng)的

14、平衡常數(shù)Kh=________(保留2位有效數(shù)字)。 (3)25 ℃,向0.1 mol·L-1氨水中加入少量NH4Cl固體,NH3·H2ONH+OH-的電離平衡________(填“正”“逆”或者“不”)移;請(qǐng)用氨水和某種銨鹽(其他試劑與用品自選),設(shè)計(jì)一個(gè)實(shí)驗(yàn)證明NH3·H2O是弱電解質(zhì)_________________________________________ ___________________________________________________________________________。 解析:(1)已知CH3COOHCH3COO-+H+,25

15、℃,0.1 mol·L-1CH3COOH溶液中Ka(CH3COOH)==1.75×10-5,則c(H+)2=1.75×10-5×c(CH3COOH)=1.75×10-5×0.1 mol·L-1=1.75×10-6,c(H+)=×10-3 mol·L-1=1.3×10-3 mol·L-1,此時(shí)溶液的pH=3-lg 1.3=2.9;CH3COOH的電離能力和NH3·H2O相同,則CH3COO-和NH水解能力也相同,則CH3COONH4溶液顯中性,等濃度等體積的CH3COOH溶液和氨水混合恰好生成CH3COONH4,結(jié)合電荷守恒式c(CH3COO-)+c(OH-)=c(NH)+c(H+),所得溶液中

16、離子濃度大小關(guān)系為c(CH3COO-)=c(NH)>c(H+)=c(OH-)。 (2)已知NH+H2ONH3·H2O+H+,此時(shí)Kh==1×10-14÷(1.75×10-5)=5.7×10-10。 (3)25 ℃,向0.1 mol·L-1氨水中加入少量NH4Cl固體,溶液中NH濃度增大,NH3·H2ONH+OH-的電離平衡逆向移動(dòng);欲證明NH3·H2O是弱電解質(zhì),可取少量氨水于試管中,滴加2~3滴酚酞溶液,再加入少量醋酸銨固體,充分振蕩后溶液紅色變淺,即可證明NH3·H2O是弱電解質(zhì)。 答案:(1)2.9 c(CH3COO-)=c(NH)>c(H+)=c(OH-)  (2)5

17、.7×10-10 (3)逆 取少量氨水于試管中,滴加2~3滴酚酞溶液,再加入少量醋酸銨固體,充分振蕩后溶液紅色變淺。證明NH3·H2O是弱電解質(zhì)(其他合理答案均可) 6.(1)已知25 ℃時(shí),NH3·H2O的電離常數(shù)Kb=1.8×10-5,該溫度下1 mol·L-1的NH4Cl溶液中c(H+)=________ mol·L-1。(已知≈2.36) (2)常溫下,用NaOH溶液吸收SO2得到pH=9的Na2SO3溶液,吸收過(guò)程中水的電離平衡________(填“向左”“向右”或“不”)移動(dòng)。試計(jì)算所得溶液中=________。(常溫下H2SO3的電離常數(shù)Ka1=1.0×10-2,Ka2=6.

18、0×10-8) (3)25 ℃時(shí),亞碲酸(H2TeO3)的Ka1=1×10-3,Ka2=2×10-8。該溫度下,0.1 mol·L-1 H2TeO3的電離度α約為________;NaHTeO3溶液的pH________(填“>”“<”或“=”)7。 解析:(1)Kh== c(H+)≈c(NH3·H2O),而c(NH)≈1 mol·L-1, 所以c(H+)== ≈2.36×10-5 mol·L-1。 (2)NaOH電離出的OH-抑制水的電離平衡,Na2SO3電離出的SO水解促進(jìn)水的電離平衡。 SO+H2OHSO+OH- Kh=== 所以==60。 (3)亞碲酸(H2TeO

19、3)為二元弱酸,以一級(jí)電離為主,H2TeO3的電離度為α,          H2TeO3HTeO+H+ 起始/(mol·L-1)     0.1    0   0 電離/(mol·L-1)     0.1α   0.1α  0.1α 平衡/(mol·L-1)   0.1(1-α)  0.1α  0.1α Ka1=1×10-3=,解得:α≈10%; 已知Ka2=2×10-8,則HTeO的水解常數(shù)Kh==(1×10-14)÷(1×10-3)=1×10-11

20、:(1)2.36×10-5 (2)向右 60 (3)10% < [易錯(cuò)警示] ①Ka、Kb、Kh、KW數(shù)值不隨其離子濃度的變化而變化,只與溫度有關(guān),隨溫度的升高而增大。在溫度一定時(shí),平衡常數(shù)不變,與化學(xué)平衡是否移動(dòng)無(wú)關(guān)。 ②誤認(rèn)為KW是水電離出的c(H+)與c(OH-)的乘積。在常溫下水的離子積常數(shù)KW=1.0×10-14。 考法四 溶度積常數(shù)的應(yīng)用與計(jì)算 7.(1)25 ℃,某溶液含0.020 mol·L-1 Mn2+、0.10 mol·L-1 H2S,當(dāng)溶液pH=________時(shí),Mn2+開始沉淀。[已知:Ksp(MnS)=2.8×10-13] (2)某濃縮液中含有I-、

21、Cl-等離子,取一定量的濃縮液,向其中滴加AgNO3溶液,當(dāng)AgCl開始沉淀時(shí),溶液中為__________,已知Ksp(AgCl)=1.8×10-10,Ksp(AgI)=8.5×10-17。 解析:(1)由于Ksp(MnS)=2.8×10-13,某溶液含0.020 mol·L-1 Mn2+,則開始形成沉淀時(shí)的c(S2-)===1.4×10-11 mol·L-1。結(jié)合圖像得出pH=5,所以pH=5時(shí),Mn2+開始沉淀。 (2)體系中既有AgCl沉淀又有AgI沉淀時(shí),===4.7×10-7。 答案:(1)5 (2)4.7×10-7 8.(2016·全國(guó)卷Ⅰ)室溫下,初始濃度為1.0 mo

22、l·L-1的Na2CrO4溶液中c(Cr2O)隨 c(H+)的變化如圖所示。 (1)由圖可知,溶液酸性增大,CrO的平衡轉(zhuǎn)化率________(填“增大”“減小”或“不變”)。根據(jù)A點(diǎn)數(shù)據(jù),計(jì)算出該轉(zhuǎn)化反應(yīng)的平衡常數(shù)為________。 (2)在化學(xué)分析中采用K2CrO4為指示劑,以AgNO3標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定溶液中的Cl-,利用Ag+與CrO生成磚紅色沉淀,指示到達(dá)滴定終點(diǎn)。當(dāng)溶液中Cl-恰好完全沉淀(濃度等于1.0×10-5 mol·L-1)時(shí),溶液中c(Ag+)為______ mol·L-1,此時(shí)溶液中c(CrO)等于________mol·L-1。(已知Ag2CrO4、AgCl的K

23、sp分別為2.0×10-12和2.0×10-10) 解析:(1)溶液酸性增大,平衡2CrO+2H+Cr2O+H2O正向進(jìn)行,CrO的平衡轉(zhuǎn)化率增大;A點(diǎn)Cr2O的濃度為0.25 mol·L-1,根據(jù)Cr原子守恒可知CrO的濃度為0.5 mol·L-1;H+濃度為1×10-7 mol·L-1;此時(shí)該轉(zhuǎn)化反應(yīng)的平衡常數(shù)K===1014。 (2)當(dāng)溶液中Cl-完全沉淀時(shí),即c(Cl-)=1.0×10-5 mol·L-1,根據(jù)Ksp(AgCl)=2.0×10-10,得c(Ag+)===2.0×10-5 mol·L-1。此時(shí)溶液中c(CrO)===5×10-3 mol·L-1。 答案:(1)增

24、大 1.0×1014 (2)2.0×10-5 5.0×10-3 [易錯(cuò)警示] ①誤認(rèn)為只要Ksp越大,其溶解度就會(huì)越大。其實(shí)溶解度不只與Ksp有關(guān),還與難溶物化學(xué)式中的各離子配比有關(guān)。只有同類型的難溶物的Ksp大小才可用于比較其溶解度大小。 ②一定溫度下,誤認(rèn)為溶解度受溶解中相同離子濃度的影響而導(dǎo)致Ksp改變。實(shí)際上Ksp只受溫度影響,溫度不變則Ksp不變,如Mg(OH)2在MgCl2溶液中的溶解度要小于在純水中的溶解度,而Ksp[Mg(OH)2]不變。 ③誤認(rèn)為Ksp小的不能轉(zhuǎn)化為Ksp大的,只能實(shí)現(xiàn)Ksp大的向Ksp小的轉(zhuǎn)化。實(shí)際上,當(dāng)兩種難溶電解質(zhì)的Ksp相差不是很大時(shí),通過(guò)調(diào)節(jié)某種離子的濃度,可實(shí)現(xiàn)難溶電解質(zhì)由Ksp小的向Ksp大的轉(zhuǎn)化。

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