电离平衡常数及相关计算高考化学专题.docx

1、电离平衡常数及相关计算高考化学专题考点 43 电离平衡常数及相关计算1表达式（1）对于一元弱酸 HA：HA H+A- ，电离常数 K=（c H ）（c A ）。（c HA ）（2）对于一元弱碱 BOH ： BOH B+OH- ，电离常数 K=（c B ）（c OH ）。（c BOH ）（c H ）（c HCO3（3）对于二元弱酸，如 H2CO3：H2CO3 H+HCO3 ，K1= 32 3： 2 3 3 1 （c H2CO3）HCO3 H+CO32 ，K2=(cH(c)HC(cOC3O)3)；且K1K2。K1? K2 ，所以其酸性主要决定于第3特点 ：多元弱酸是分步电离的，各级电离常数的大小关

2、系是 步电离。4影响因素5电离常数的三大应用（ 1）判断弱酸 （或弱碱 ）的相对强弱，电离常数越大，酸性 （或碱性 ）越强。（ 2）判断盐溶液的酸性 （或碱性 ）强弱，电离常数越大，对应的盐水解程度越小，碱性 （或酸性 ）越弱。6电离平衡常数相关计算 （以弱酸 HX 为例 ）（1）已知 c（HX） 和 c（H + ），求电离常数HX H+ + X -起始 （mol L- 1）： c（HX） 0 02则：K=（c H ）（c X ）= c（2 H） 。（c HX） （c HX）-（c H ）由于弱酸只有极少一部分电离，c（H+）的数值很小，可做近似处理：c（HX）-c（H+）c（HX） ，则 K

3、= c（ H ），代入数值求解即可。（c HX ）（2）已知 c（HX） 和电离常数，求 c（H+）HXH+ X-起始：c(HX)00平衡：c(HX) - c(H+)c(H+)c(H+)2则：K=（c H ）（c X ）= c（2 H） 。（c HX） （c HX）-（c H ）由于 K 值很小， c（H+）的数值很小，可做近似处理： c（HX）-c（H+） c（HX），则：c（H+）= K （c HX）， 代入数值求解即可。考向一 电离平衡常数的影响因素及应用典例 1 相同温度下，根据三种酸的电离平衡常数，下列判断正确的是酸HXHYHZ电离平衡常数910-7910-6110-2A 从电离平衡

4、常数可以判断， HX 和 HY 属于弱酸， HZ 属于强酸B三种酸的强弱关系： HX HY HZC反应 X- + HZ= Z -+ HX 能够发生D相同温度下， 0.1 mol/L HY 溶液的电离平衡常数大于 0.01 mol/L HY 溶液的电离平衡常数 【解析】相同温度下，电离平衡常数可衡量酸的强弱，电离平衡常数越小酸越弱，强酸完全电离，结合强酸能制取弱酸原理分析解答。A 由表中数据可知， HZ 不能完全电离， HZ 也是弱酸， A 项错误； B相同温度下，电离平衡常数 越小酸越弱，由表中数据可知，三种酸的强弱关系是： HZ HYHX ， B 项错误； C由表中数据知酸的强 弱关系： H

5、ZHX ，根据 “较强酸制较弱酸 ”规律， HZ 能制取 HX ，该反应能够发生， C 项正确； D电离平 衡常数只与温度有关，与浓度无关，所以相同温度下， 0.1 mol/L HY 溶液的电离平衡常数与 0.01 mol/L HY 溶液的电离平衡常数相同， D 项错误；答案选 C。【答案】 C1已知下面三个数据： 7.2 10-4、4.6 10-4、4.910-10分别是三种酸的电离平衡常数，若已知这些酸可发生 如下反应：1NaCN+HNO 2 HCN+NaNO 2，2NaCN+HF HCN+NaF ，3NaNO 2+HF HNO 2+NaF。 由此可判断下列叙述中，不正确的是 AHF 的电

6、离平衡常数为 7.2 10- 4 BHNO2 的电离平衡常数为 4.9 10- 10 C根据两个反应即可知三种酸的相对强弱 D HNO 2的电离平衡常数比 HCN 大，比 HF 小（ 1）判断弱酸 （或弱碱 ）的相对强弱，电离平衡常数越大，酸性 （或碱性 ）越强。（ 2）判断盐溶液的酸性 （或碱性 ）强弱， 电离平衡常数越大， 对应的盐水解程度越小， 碱性 （或酸性 ）越弱。（ 3）判断复分解反应能否发生，一般符合 “强酸制弱酸 ”规律。（4）判断微粒浓度比值的变化 弱电解质加水稀释时，能促进弱电解质的电离，溶液中离子和分子的浓度会发生相应的变化，但电离平衡常数不变， 题中经常利用电离平衡常数

7、来判断溶液中微粒浓度比值的变化情况。 如：0.1 mol/L CH 3COOHc CH3COO c CH 3COO c H K溶液中加水稀释， 3 = 3 = ，酸溶液加水稀释， c（H +）减小， K 值不 c CH3COOH c CH 3COOH c H c H变，则 c CH3COO 增大。c CH3COOH考向二 电离平衡常数的有关计算典例 1 （1）已知 25 ，NH3H2O的Kb1.8105，H2SO3的 Ka11.3102，Ka26.2108。若氨水的浓度为 2.0 mol L1，溶液中的 c（OH ） mol L1。将 SO2通入该氨水中，当 c（OH ）降至1.0 107 m

8、ol L1时，溶液中的 c（SO23）/c（HSO3） 。（2） H3AsO4水溶液中含砷的各物种的分布分数 （平衡时某物种的浓度占各物种浓度之和的分数 ）与 pH的关系如图所示。 c(H +) c(SO32 ) c(SO32 ) Ka2 解得 x6.0103。根据 H2SO3的Ka2 c(Hc(H) ScO(S3O)3 )，则 cc(HSOSO3 3) c(KHa2+) ，当 c(OH)降至 1.0 10+2）Ka1 c（Hc（）H3c（AHsO2A4s）O4），K 仅与温度有关，为方便计算，在图中取 pH2.2时计算，此时c(H2AsO4)c(H3AsO4)，则 Ka1c(H )102.2

9、， pKa1 2.2。答案】（ 1）6.0 103 0.622) 2.22已知 25 时弱电解质电离平衡常数： Ka(CH3COOH)=1.810-5，Ka(HSCN)=0.13 。(1)将 20 mL 、 0.10 molL - 1 CH3COOH 溶液和 20 mL 、0.10 mol L -1的 HSCN 溶液分别与 0.10 molL-1 的 NaHCO 3溶液反应，实验测得产生 CO2气体体积 (V)与时间 (t)的关系如图。反应开始时， 两种溶液产生 CO2 的速率明显不同的原因 ；反应结束后所得溶液中 c(SCN-) c(CH3COO- )(填“ ”“或=“” Ka(HY) Ka

10、(HZ) ，则物质的量浓度相同的三种盐 NaX 、NaY 和 NaZ 溶液的 pH 由大到小的顺序是A NaXNaYNaZ B NaXNaZNaYCNaYNaZNaX D NaZNaYNaX5已知室温时， 0.1 mol L1 某一元酸 HA 在水中有 0.1%发生电离，下列叙述错误的是A 该溶液的 pH 4B升高温度，溶液的 pH 增大C此酸的电离平衡常数约为 1107D由 HA 电离出的 c(H )约为由水电离出的 c(H )的 106 倍6已知 25 ，醋酸、次氯酸、碳酸、亚硫酸的电离平衡常数如下表，下列叙述正确的是酸醋酸次氯酸碳酸亚硫酸电离平衡常数Ka 1.75 10 5Ka 2.98

11、 108Ka1 4.30 107Ka2 5.61 10112Ka11.54 102Ka21.02 107A25 ，等物质的量浓度的 CH3COONa、NaClO、Na2CO3和 Na2SO3四种溶液中， 碱性最强的是 Na2CO3B将 0.1 mol L1 的醋酸不断加水稀释，所有离子浓度均减小C少量 SO2通入 Ca(ClO) 2 溶液中反应的离子方程式为 SO2H2OCa22ClO=CaSO32HClO2D少量 SO2通入 CH 3COONa 溶液中反应的离子方程式为 SO2H2O2CH3COO=SO32 2CH3COOH7酸在溶剂中的电离实质是 酸中的 H 转移给溶剂分子， 如 HClH

12、2O=H3OCl。已知 H2SO4和 HNO3 在冰醋酸中的电离平衡常数分别为 Kal(H2SO4)6.3 109，Kal(HNO3)4.2 1010。下列说法正确的是AH2SO4在冰醋酸中的电离方程式为 H2SO42CH 3COOH=SO 422CH3COOH2 BH2SO4在冰醋酸溶液中： c(CH3COOH2)c(HSO 4)2c(SO42)c(CH3COO)C浓度均为 0.1 mol L1的 H2SO4或 HNO3 的冰醋酸溶液： pH(H 2SO4)pH(HNO 3)c CH 3COOH 2D向 HNO 3的冰醋酸溶液中加入冰醋酸， c HNO 3 的值减小8常温下，用 0.1 mo

13、l L-1的CH3COOH 溶液滴定 20 mL 0.1 mol L-1的NaOH 溶液，当滴加 V mL CH 3COOH溶液时，混合溶液的 pH=7 。已知 CH 3COOH 的电离平衡常数为 Ka，忽略混合时溶液体积的变化，下列关系式正确是9 25 时，电离平衡常数：化学式CH 3COOHH2CO3HClO电离平衡常数1.8 105K1 4.4 107K2 4.7 10113.0 108回答下列问题：1)下列四种离子结合质子的能力由大到小的顺序是 ( 填标号 )。（ 2）下列反应不能发生的是 。ACO23 2CH 3COOH=2CH 3COO CO 2 H 2O BClO CH 3COO

14、H=CH 3COO HClOCCO32 2HClO=CO 2H2O2ClOD 2ClO CO2 H2O=CO 23 2HClO3）用蒸馏水稀释 0.10 mol L1的醋酸，则下列各式表示的数值随水量的增加而增大的是c（CH 3COOH） c（CH 3COO ）A c（H ） Bc（CH3COOH）c（H ） c（H）C Kw Dc（OH ）（4）体积为 10 mL、pH2的醋酸溶液与一元酸 HX 分别加水稀释至 1 000 mL ，稀释过程 pH变化如图，则 HX 的电离平衡常数 （填“大于”小“于”或“等于”，下同 ）醋酸的电离平衡常数，稀释后， HX溶液中水电离出来的 c（H ） 醋酸溶

15、液中水电离出来的 c（H ）。10已知 :酸H2C2O4HFH2CO3H3BO3电离平衡常数KaKa1=5.9 10-2Ka2=6.4 10-5未知K a1=4.2 10-7Ka2=5.6 10-115.8 10-101）为了证明 HF 是弱酸，甲、乙、丙三位同学分别设计以下实验进行探究。1甲同学取一定体积的 HF 溶液，滴入 2 滴紫色石蕊试液，显红色，再加入 NaF 固体观察到的现象是 ，则证明 HF 为弱酸。2乙同学取 10 mL 未知浓度的 HF 溶液，测其 pH 为 a，然后用蒸馏水稀释至 1 000 mL 。再测其 pH为 b，若要认为 HF 为弱酸，则 a、b 应满足的关系是 b

16、HCN ，反应 说明 HFHNO 2， C、D 正确。2【答案】( 1)K a(HSCN) K a(CH 3COOH) ，溶液中 c(H+)：HSCNCH 3COOH ，c(H +)大反应速率快 【解析】( 1)电离平衡常数大的电离出的离子浓度大，反应开始时，两种溶液产生 CO2 的速率明显不同的原因是 K a(HSCN) Ka(CH 3COOH) ，溶液中 c(H +)： HSCNCH 3COOH ， c(H+)大，反应速率快。因酸 性 HSCNCH 3COOH，故 CH 3COO-水解程度大于 SCN- ，故 c(SCN- )c(CH 3COO- )。c H c F 1 10 4 1.6

17、1032)电离平衡常数 Ka(HF)= c Hc HFc F =1 104.0 11.06 4 10 =410-4。考点冲关1【答案】 D【解析】 A、电离过程是吸热过程，升高温度，促进弱电解质的电离，电离平衡常数增大，故 A 错误；B、电离平衡常数是用各微粒的平衡浓度表示的，电离平衡常数与化学平衡常数类似，弱电解质的电离 平衡常数只与温度有关，故 B 错误； C、电离平衡常数只受温度的影响，应是同一温度下，电离平衡常 数越大，酸性越强，因此可以通过同温下的电离平衡常数的大小判断弱酸的相对强弱，故 C 错误； D、 弱电解质的电离平衡常数是衡量弱电解质电离程度大小的一种方法，同温下，电离平衡常

18、数越大，弱 电解质电离程度越大，故 D 正确。2【答案】 B【解析】根据电离常数数值可知，酸性 H2CO3HClOHCO3。向 Na2CO3 溶液中加少量氯水，不能生成 CO2，而是生成 HCO 3。3【答案】 B【解析】同一弱电解质的电离平衡常数，只受温度的影响，升高温度，电离平衡常数增大。4【答案】 DpH 越小，解析】酸的电离平衡常数越大，其酸性越强，相应的钠盐越不容易水解，溶液的碱性越弱，故三种盐溶液的 pH 由大到小的顺序是 NaZNaYNaX 。5【答案】 B【解析】根据 HA 在水中的电离度可算出 c(H ) 0.1% 0.1 mol L 110 4 mol L 1，所以 pH

19、4，A 正确；因 HA 在水中存在电离平衡，升高温度促进平衡向电离的方向移动，所以 c(H )将增大， pH 会减+2小，B 错误；可由电离平衡常数表达式算出 Ka c(A ) c(H ) (0.1 0.1%) 1107，C正确；溶液中c(HA) 0.1c(H)c酸(H)104 mol L 1，所以 c水(H)c(OH)1010 molL1，c酸(H)约是 c水(H)的 106倍， D 正确。6【答案】 A 【解析】根据表中数据可知，酸性：亚硫酸醋酸碳酸亚硫酸氢根离子次氯酸碳酸氢根离子。A 项，相同物质的量浓度的含有弱酸根离子的钠盐溶液， 对应酸的酸性越弱， 则酸根离子水解程度越大， 溶液中氢

20、氧根离子浓度越大， pH 越大，水解程度： CH 3COO SO 32 ClO CO32 ，所以碱性最强的 是 Na 2CO 3，正确； B 项，醋酸溶液中加一定量水，醋酸的电离程度增大，但是溶液中氢离子浓度减小， 由于 Kw不变，所以氢氧根离子浓度增大，错误； C 项，少量 SO2通入 Ca(ClO) 2溶液中，反应生成的次 氯酸能够氧化亚硫酸根离子，生成 CaSO4，错误； D 项，少量 SO2 通入 CH 3COONa 溶液中，反应生成醋 酸和亚硫酸氢根离子，反应的离子方程式为 SO2H2OCH3COO= HSO 3 CH 3COOH ，错误。7【答案】 B【解析】由于 Kal(H 2S

21、O4) 6.3 10 9，则 H2SO4 在冰醋酸中部分电离，电 离方程式为 H2SO4CH 3COOH HSO4CH3COOH2，A 错误； H2SO4在冰醋酸溶液中存在质子守恒关系： c(CH 3COOH 2)c(HCO4)2c(SO42)c(CH3COO)，B 正确； H2SO4、HNO 3 在冰醋酸溶液中电离平衡常数越大， pH越小，则有 pH(H2SO4)pH(HNO 3)，C 错误；向 HNO 3的冰醋酸溶液中加入冰醋酸， 溶液体积增大， c(NO3) c NO3 c CH 3COOH 2 c CH 3COOH 2减小，电离平衡常数为 Kal(HNO 3) c HNO 3 ，温度不

22、变，则 Kal(HNO 3)不变，故 c HNO 3的值增大， D 错误。8【答案】 A【解析】当滴加 V mL CH 3COOH 溶液时，混合溶液的 pH=7 ，此时氢离子和氢氧根离子浓度相等，都是10-7mol L -1，根据电荷守恒， 钠离子浓度等于醋酸根离子浓度， c(Na+)= mol L -1，CH 3COOH0.001(V 20)HClO HCO3 ，酸根离子对应的酸的酸性越强，酸根离子结合氢离子的能力越弱，则四种离子结合质 子的能力由大到小的顺序是 CO23ClOHCO 3CH3COO，即 abdc。（2）由（ 1）分析可知酸性： CH3COOHH 2CO3HClOHCO 3，

23、根据强酸制弱酸原则判断。 CO322CH3COOH=2CH 3COO CO2 H2O： H2CO3 的酸性小于 CH3COOH ，所以 CH 3COOH 能够制取 H2CO3，该反应能够发生，故 A 不符合题意； ClOCH3COOH=CH3COOHClO：CH3COOH 的酸 性大于 HClO ， CH 3COOH 能够制取 HClO ，该反应能够发生，故 B不符合题意； CO322HClO=CO 2 H2O 2ClO ： HClO 的酸性小于 H2CO3，该反应无法发生，故 C 符合题意； 2ClOCO2H2O=CO 23 2HClO ：由于酸性： H2CO3HClOHCO3，则 H2CO

24、3与 ClO 反应只能生成 HCO 3，不 会生成 CO23，该反应不能发生，故 D 符合题意。c（CH 3COOH）（3）加水稀释醋酸促进醋酸电离， H物质的量增大，醋酸分子的物质的量减小，所以 c（H ） 的比值减小，故 A 错误；加水稀释醋酸促进醋酸电离， CH3COO 物质的量增大，醋酸分子的物质的量减c（CH 3COO）小，则 c（CH 3COOH） 的比值增大，故 B 正确；加水稀释促进醋酸电离，但 H 浓度减小，温度不变，水的 c（H ） 离子积常数不变，所以 Kw 的比值减小，故 C 错误；加水稀释醋酸促进醋酸电离， H 浓度减小，温度 c（H ）不变，水的离子积常数不变，则 OH 浓度增大， c（OH ）的比值减小，故 D 错误。（4）加水稀释促进弱酸电离， pH 相同的不同酸稀释相同的倍数， pH 变化大的酸酸性强，变化小的酸酸 性弱；酸或碱抑制水电离，酸中 H或碱中 OH 浓度越大其抑制水电离程度越大，根据图知， pH 相同的醋酸和 HX 稀释相同的倍数， HX 的 pH 变化大，则 HX 的酸性大于醋酸，所以 HX 的电离平衡常数大于 醋酸，稀释后醋酸中 H浓度大于 HX ，所以醋酸抑制水