专题专项训练(七) 四大平衡常数的重要应用
1．化学平衡常数(K)、弱酸的电离平衡常数(Ka)、难溶物的溶度积常数(Ksp)是判断物质性质或变化的重要的平衡常数。下列关于这些常数的说法中，正确的是( )
A．平衡常数的大小与温度、浓度、压强、催化剂等有关 B．当温度升高时，弱酸的电离平衡常数Ka变小
C．Ksp(AgCl)>Ksp(AgI) ，由此可以判断AgCl(s) ＋ I(aq)===AgI(s)＋ Cl(aq)能够发生
D．Ka(HCN) 2．(2016·绵阳模拟)一定温度下，在密闭容器中X、Y、Z、W四种气体的初始浓度和平衡浓度如表所示，下列说法不正确的是( ) 物质 初始浓度/(mol·L) 平衡浓度/(mol·L) －1－1－ － X 0.5 0.1 Y 0.5 0.1 Z 0 0.4 W 0 0.4 A．反应达到平衡时，X的体积分数为10% B．该温度下反应的平衡常数K＝16 C．保持温度不变增大压强，反应速率加快，平衡向正反应方向移动 D．若X、Y的初始浓度均为0.8 mol·L，则相同条件下达到平衡，W的浓度为0.64 mol·L －1 －1 解析：选C 根据表中所给数据，可得反应方程式为X(g)＋Y(g)??Z(g)＋W(g)，反 0.10.4×0.4应达到平衡时，X的体积分数为×100%＝10%，A选项正确；K＝ 0.1＋0.1＋0.4＋0.40.1×0.1＝16，B选项正确；这是一个反应前后气体分子数不变的反应，增大压强正、逆反应速率都增大，但平衡不移动，C选项错误；设达平衡时W的浓度为c mol·L(0＜c＜0.8)，则16＝ ，解得c＝0.64，D选项正确。 ?0.8－c?×?0.8－c? 3．已知FeCl3溶液与KSCN溶液混合后发生反应FeCl3＋3KSCN??Fe(SCN)3＋3KCl，达到平衡后，改变条件，则下列说法正确的是( ) A．向溶液中加入少许KCl固体，溶液颜色变浅 B．升高温度，平衡一定发生移动 C．加入少许KCl固体或者加入少许FeCl3固体平衡常数均发生变化，且变化方向相反 －1 c2 c[Fe?SCN?3]·c3?KCl? D．平衡常数表达式为K＝ c?FeCl3?·c3?KSCN? 1 解析：选B 该反应的本质是Fe与SCN之间的反应，即Fe＋3SCN??Fe(SCN)3，与其他离子无关，故加入KCl固体对平衡无影响，A项错误；其平衡常数表达式为K＝ 3＋－3＋－ c[Fe?SCN?3] ，D项错误；只要温度不变，平衡常数就不会发生变化，C项错误； c?Fe3＋?·c3?SCN－? 任何反应都伴随着温度的变化，故改变温度，平衡一定发生移动，B项正确。 4．(2016·沈阳模拟)下列说法中错误的是( ) A．室温下，向NH4HSO4溶液中加入NaOH至中性，则c(Na)＞c(SO4)＞c(NH4) B．Mg(OH)2沉淀转化为Fe(OH)3沉淀较容易实现，说明Fe(OH)3的Ksp更小 ＋ 2－ ＋ c?CH3COO－? C．向醋酸溶液中加入水，不变(稀释过程中温度变化忽略不计) c?CH3COOH?·c?OH－? D．25 ℃，a mol·L氨水与0.01 mol·L盐酸等体积混合液中c(NH4)＝c(Cl)，则10 K(NH3·H2O)＝ a－0.005 解析：选D NH4HSO4溶液中滴加NaOH溶液，若二者物质的量相同，则溶质为等物质的量的(NH4)2SO4和Na2SO4，混合溶液呈酸性，若使混合溶液呈中性，即混合溶液中c(H)＝c(OH － ＋ －9 －1 －1 ＋ － )，则滴加的NaOH溶液过量，根据电荷守恒可以得到c(Na)＋c(NH4)＝2c(SO4)，故混合 ＋ 2－ ＋ － ＋ ＋＋2－ 溶液中离子浓度大小关系为c(Na)＞c(SO4)＞c(NH4)＞c(OH)＝c(H)，A项正确；根据难 c?CH3COO－?溶物质容易转化为更难溶物质可知B项正确；将分子、分母同时乘 c?CH3COOH?·c?OH－?c?CH3COO－?c?CH3COO－?·c?H＋?Ka?CH3COOH? 以c(H)：＝＝，－－＋ c?CH3COOH?·c?OH?c?CH3COOH?·c?OH?·c?H?KW ＋ 由于Ka(CH3COOH)和KW在相同温度下均为定值，故C项正确；在25 ℃下，混合后溶液中c(NH4)＝c(Cl)＝0.005 mol·L，根据物料守恒得c(NH3·H2O)＝(0.5a－0.005)mol·L，又c(H ＋ － －1 －1 ＋ )＝c(OH)＝10 －9 －－7 mol·L －1 －7 c?OH－?·c?NH＋10×0.0054? ，故K(NH3·H2O)＝＝＝ c?NH3·H2O?0.5a－0.005 10 ，D项错误。 a－0.01 5．CO2溶于水生成碳酸。已知下列数据： 弱电解质 电离常数(25 ℃) H2CO3 NH3·H2O Ka1＝4.30×10－7 Ka2＝5.61×10 ＋－11Kb＝1.77×10－5 KWKb 2－ 现有常温下1 mol·L的(NH4)2CO3溶液，已知NH4的水解平衡常数Kh＝，CO3第一步水解的平衡常数Kh＝ －1 KW 。下列说法正确的是( ) Ka2 2 A．由数据可判断该溶液呈酸性 B．c(NH4)＞c(HCO3)＞c(CO3)＞c(NH3·H2O) C．c(NH4)＋c(NH3·H2O)＝2c(CO3)＋2c(HCO3)＋2c(H2CO3) D．c(NH4)＋c(H)＝c(HCO3)＋c(OH)＋c(CO3) 解析：选C A．分析表中数据结合题给信息知碳酸根的水解程度大于铵离子的水解程度，常温下1 mol·L －1 ＋ ＋ － － 2－ ＋ 2－ － ＋ － 2－ 的(NH4)2CO3溶液呈碱性，错误；B.分析表中数据结合题给信息知碳 －1 酸根的水解程度大于铵离子的水解程度，又盐类的水解是微弱的，则常温下1 mol·L ＋ 2－ － 的 (NH4)2CO3溶液中：c(NH4)＞c(CO3)＞c(HCO3)＞c(NH3·H2O)，错误；C.根据物料守恒判断，正确；D.根据电荷守恒知c(NH4)＋c(H)＝2c(CO3)＋c(HCO3)＋c(OH)，错误。 6．(2016·廊坊模拟)水的电离平衡曲线如图所示，下列说法不正确的是( ) A．图中四点KW间的关系：A＝D＜C＜B B．若从A点到D点，可采用：温度不变在水中加入少量酸 C．若从A点到C点，可采用：温度不变在水中加入少量NH4Cl固体 D．若从A点到D点，可采用：温度不变在水中加入少量NH4Cl固体 解析：选C KW是温度的函数，随温度升高而增大，A、D点温度相同，B点温度高于C点温度，A正确；从A点到D点，温度不变，酸性增强，B、D正确；A、C点温度不同，C错误。 7．(2016·浙江五校联考)氯碱工业电解所用的氯化钠溶液需精制。除去有影响的Ca、Mg、NH4、SO4及泥沙，其精制流程如下： 2＋ ＋ 2－ 2＋ ＋ ＋ 2－ － － 已知：①Ca、Mg开始形成相应氢氧化物沉淀的pH如下表。 pH ②Ksp(BaSO4)＝1.1×10－102＋ 2＋ Ca(OH)2 ≥11.5 Mg(OH)2 ≥4.2 －9－9 ，Ksp(BaCO3)＝2.6×10，Ksp(CaCO3)＝5.0×10。 下列说法正确的是( ) A．盐泥a除泥沙外，还含有Ca(OH)2和Mg(OH)2 B．过程Ⅰ中将NH4转化为N2的离子方程式是3ClO＋2NH4===3Cl＋N2↑＋3H2O＋2H C．过程Ⅱ中通入CO2有利于除SO4 D．过程Ⅳ调pH可以使用硝酸 解析：选C 盐泥a是在pH＝11的条件下得到的，由题给条件，得不到Ca(OH)2，A错； 3 2－ ＋ － ＋ － ＋ 过程Ⅰ是在碱性条件下进行的，得不到H，B错；过程Ⅳ调pH不可以使用硝酸，会引入NO3杂质，D错。 ＋－ 8．(2016·株洲模拟)草酸即乙二酸，是一种有机二元酸，在工业上有重要的作用。草酸在100 ℃开始升华，157 ℃时大量升华，并开始分解。 电离方程式 H2C2O4??H＋HC2O4 HC2O4??H＋C2O4 NH3·H2O??NH4＋OH ＋－－＋2－＋－电离常数 K1＝5.4×10－2 K2＝5.4×10－5 K＝1.8×10－5 (1)(NH4)2C2O4溶液的pH______7(填“＞”“＜”或“＝”)。 (2)用惰性电极电解饱和草酸溶液可制得乙醛酸(OHC—COOH)。阴极的电极反应式为________________________________________________________________________。 (3)草酸钠是一种重要的还原剂。合成草酸钠的操作如下： Na2CO375%酒精过滤草酸―――→――――→――→草酸钠晶体 加热 ①75%酒精的作用是______________________________。 ②当草酸与碳酸钠的物质的量按2∶1充分混合后，溶液中pH＜7。请将该溶液中离子浓度按由大到小的顺序排列_____________________________________________________。 (4)已知某温度下CaC2O4的Ksp为2.5×10。将0.02 mol·L澄清石灰水和0.01 mol·L －1 －9 －1 H2C2O4溶液等体积混合，所得溶液中C2O4的物质的量浓度为__________。 解析：(1)由题给表格可知，H2C2O4、HC2O4、NH3·H2O的电离常数大小为H2C2O4＞HC2O4＞ － － 2－ NH3·H2O，故草酸铵溶液显酸性。(2)阴极得电子发生还原反应：2H＋HOOC—COOH＋2e ＋－ ===HOOC—CHO＋H2O。(3)①加入酒精是为了降低草酸钠的溶解度，便于晶体析出。②二者反应后溶质为草酸氢钠，因为溶液显酸性，所以HC2O4的电离程度大于其水解程度，则离子浓度大小顺序为c(Na)＞c(HC2O4)＞c(H)＞c(C2O4)＞c(OH)。(4)混合后所得溶液中c(Ca ＋ －1 2＋ 2－ 24 －9 2－24 ＋ － ＋ 2－ － 2 － 2.5×10 )＝0.005 mol·L，Ksp(CaC2O4)＝c(Ca)·c(CO)＝2.5×10，则c(CO)＝ 0.005 －1 －7 －1 －9 mol·L＝5×10 mol·L。 答案：(1)＜ (2)2H＋HOOC—COOH＋2e===HOOC—CHO＋H2O (3)①降低草酸钠的溶解度，便于晶体析出 ②c(Na)＞c(HC2O4)＞c(H)＞c(C2O4)＞ ＋ － ＋ 2－ ＋ － c(OH－) (4)5×10 mol·L －7 －1 4 9．(2016·大连月考)电解质溶液中蕴含着很多的原理知识，请回答下列问题： (1)常温下，取pH＝2的盐酸和醋酸溶液各100 mL，向其中分别加入适量的Zn粒，反应过程中两溶液的pH变化如图所示。则图中表示醋酸溶 液中pH变化曲线的是________(填“A”或“B”)。设盐酸中加入的Zn质量为m1，醋酸溶液中加入的Zn质量为m2。则m1______(填“＜”“＝”或“＞”)m2。 (2)已知：Mg(OH)2(s)??Mg(aq)＋2OH(aq)，某温度下Ksp＝c(Mg)·c(OH)＝2×10 －11 2＋ － 2＋ 2 － 。若该温度下某MgSO4溶液里c(Mg)＝0.002 mol·L，如果要生成Mg(OH)2沉淀，应调 －1 2＋－1 整溶液pH，使之大于________；该温度下，在0.20 L的0.002 mol·L MgSO4溶液中加入等体积的0.10 mol·L －1 的氨水溶液，该温度下电离常数Kb(NH3·H2O)＝2×10，试计算 －5 ________(填“有”或“无”)Mg(OH)2沉淀生成。 (3)常温下，某纯碱(Na2CO3)溶液中滴入酚酞，溶液呈红色，则该溶液呈________性。在分析该溶液遇酚酞呈红色原因时，甲同学认为是配制溶液所用的纯碱样品中混有NaOH所致；乙同学认为是溶液中Na2CO3电离出的CO3水解所致。请你设计一个简单的实验方案给甲和乙两位同学的说法以评判(包括操作、现象和结论)：__________________________ _________________________________________________________________________。 解析：(1)由于盐酸和醋酸溶液的pH＝2，意味着c(H)相等，与锌粒反应，开始时速率相等，随着反应进行，醋酸为弱酸，不断电离出H，c(H)减小慢，为曲线B；由于最终溶液的pH＝4，消耗的H相等，加入醋酸中Zn的质量大于加入盐酸中的。(2)根据题意，由 ＋ ＋ ＋＋ 2－ Ksp[Mg(OH)2]＝c(Mg2＋)·c2(OH－)＝2×10－11＝0.002×c2(OH－)，计算得c(OH－)＝10－4 mol·L －1 ，溶液的pH＝10。(3)由于CO3＋H2O??HCO3＋OH，显碱性。为了验证其结论，采取的 2－－－ 实验方案为：向红色溶液中加入足量BaCl2溶液，如果溶液还显红色说明甲正确，红色褪去说明乙正确。 答案：(1)B ＜ (2)10 有 (3)碱 向红色溶液中加入足量BaCl2溶液，如果溶液还显红色说明甲正确，红色褪去说明乙正确 10．(2016·西安模拟)Ⅰ.氮是地球上含量最丰富的一种元素，氮及其化合物在工农业生产、生活中有着重要的作用。请回答下列问题： (1)如图是1 mol NO2和1 mol CO反应生成CO2和NO过程中能量变化示意图，请写出NO2和CO反应的热化学方程式：___________ __________________________________________________________________________。 (2)在0.5 L的密闭容器中，一定量的氮气和氢气进行反应：N2(g)＋3H2(g)??2NH3(g) ΔH＜0，其化学平衡常数K与温度T的关系如下表： 5 T/℃ K 200 300 400 0.5 K1 K2 ①试比较K1、K2的大小：K1______K2(填“＞”“＝”或“＜”)。 ②下列各项能作为判断该反应达到化学平衡状态的依据的是________(填字母)。 a．容器内N2、H2、NH3的浓度之比为1∶3∶2 b．v(N2)正＝3v(H2)逆 c．容器内压强保持不变 d．混合气体的密度保持不变 ③在400 ℃时，当测得NH3和N2、H2的物质的量分别为1 mol 和2 mol、3 mol 时，该反应的v(N2)正________v(N2)逆(填“＞”“＝”或“＜”)。 Ⅱ.描述弱电解质电离情况可以用电离度和电离常数，下表是常温下几种弱酸的电离常数(Ka)和弱碱的电离常数(Kb )。 酸或碱 CH3COOH HNO2 HCN HClO NH3·H2O 电离常数(Ka或Kb) 1.8×10 4.6×10 5×10－10－4－5 3×10 1.8×10 －5－8(1)上述四种酸中，酸性最弱的是________(用化学式表示)。 下列能使醋酸溶液中CH3COOH的电离程度增大，而电离常数不变的操作是________(填字母)。 A．升高温度 C．加少量的CH3COONa固体 B．加水稀释 D．加少量冰醋酸 (2)CH3COONH4的水溶液呈________(填“酸性”“中性”或“碱性”)，理由是_____________________，溶液中各离子浓度大小的关系是___________________________ __________________________________________________________________________。 解析：Ⅰ.(1)由图看出1 mol NO2和1 mol CO反应生成CO2和NO的ΔH为134 kJ·mol －1 －368 kJ·mol＝－234 kJ·mol，故热化学方程式为NO2(g)＋CO(g)===CO2(g)＋NO(g) －1 －1－1 ΔH＝－234 kJ·mol。(2)①该反应为放热反应，随温度升高，化学平衡常数减小，故K1＞K2。②容器内N2、H2、NH3的浓度之比等于方程式中化学计量数之比时，反应不一定达到化学平衡状态，a项不符合题意；当3v(N2)正＝v(H2)逆时说明反应达到化学平衡状态，b项不符合题意；该反应为气体分子数减小的反应，当反应正向进行时，容器中压强减小，当反应逆向进行时，容器中压强增大，当容器中压强不变时，说明反应达到化学平衡状态，c项符合 6