1、1跟踪检测（四十五） 系统归纳四大平衡常数的相互关系及应用1下列关于化学平衡常数( K)，电离常数( Ka或 Kb)，水解常数( Kh)，溶度积常数( Ksp)，水的离子积常数( KW)的叙述中错误的是( )A K 值越大，正反应进行的程度越大，一般地说， K10 5时，该反应进行就基本完全B比较 Ksp与离子积 Qc的相对大小，可判断难溶电解质在给定条件下沉淀能否生成或溶解C K、 Ka或 Kb、 Kh、 Ksp、 KW都与温度有关，温度越高，常数值越大D弱酸 HA 的 Ka与 NaA 的 Kh、水的离子积常数 KW三者间的关系可表示为 KW KaKh解析：选 C K 值越大，正反应进行的程
2、度越大，一般地说， K10 5时，该反应进行就基本完全，A 正确；若 Ksp大于 Qc，则沉淀溶解，若 Ksp小于 Qc，则沉淀生成，B 正确；放热反应的化学平衡常数 K 随温度升高而减小，C 不正确；由表达式可知，三者间的关系可表示为 KW KaKh，D 正确。2(2019潍坊模拟)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：ADCBB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只受温
3、度的影响，随温度升高而增大，A、D 点温度相同，B 点温度C点温度A 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。3化学平衡常数( K)、电离常数( Ka、 Kb)、水的离子积常数( KW)、溶度积常数( Ksp)等常数是表示判断物质性质的重要常数，下列关于这些常数的说法中，正确的是( )A化学平衡常数的大小与温度、浓度、压强有关，与催化剂无关B Ka(HCN) Ka(CH3COOH)说明相同物质的量浓度时，氢氰酸的酸性比醋酸的强C当温度升高时，弱酸、弱碱的电离常数( Ka、 Kb)和水的离子积常数( KW)均变大D向氯化钡溶液中加入
4、等体积同浓度的碳酸钠和硫酸钠溶液，先产生 BaSO4沉淀，则Ksp(BaSO4) Ksp(BaCO3)解析：选 C 化学平衡常数只与温度有关，与浓度、压强、催化剂无关，故 A 错误；2二者都是一元酸，浓度相同时，电离常数越小，说明电离程度越小，氢离子浓度越小，溶液的酸性越弱，故氢氰酸的酸性比醋酸弱，故 B 错误；弱酸、弱碱和水的电离过程是吸热过程，温度升高促进电离，弱酸、弱碱和水的离子积的电离常数( Ka、 Kb、 KW)均变大，故 C正确；溶解度越小越先沉淀，二者结构相似，溶解度越小，溶度积就越小，故 Ksp(BaSO4) Ksp(BaCO3)，故 D 错误。4已知，常温下浓度为 0.1 m
5、olL1 的下列溶液的 pH 如表：溶质 NaF NaClO Na2CO3pH 7.5 9.7 11.6下列有关说法正确的是( )A在相同温度下，同浓度的三种酸溶液的导电能力顺序：H 2CO3HClOHFB若将 CO2通入 0.1 molL1 Na2CO3溶液中至溶液呈中性，则溶液中 2c(CO )23 c(HCO )0.1 molL 1 3C根据上表，水解方程式 ClO H 2OHClO OH 的水解常数 K10 7.6D向上述 NaClO 溶液中通 HF 气体至恰好完全反应时： c(Na ) c(F ) c(H ) c(HClO) c(OH )解析：选 C 盐 NaF、NaClO、Na 2
6、CO3、NaHCO 3所对应的酸依次为HF、HClO、HCO 、H 2CO3，酸性：HCO HClO H 2CO3HF，所以三种酸溶液的导电能力 3 3顺序：HClOH 2CO3HF，A 项错误；0.1 molL1 Na2CO3溶液中， c(Na )0.2 molL1 ，根据电荷守恒有： c(Na ) c(H ) c(HCO )2 c(CO ) c(OH )，由于溶液 3 23呈中性： c(H ) c(OH )，则 c(Na )2 c(CO ) c(HCO )0.2 molL1 ，B 项错误；23 3根据水解方程式 ClO H 2OHClO OH ，水解的平衡常数表达式为 K，从上表可知常温下
7、浓度为 0.1 molL1 NaClO 溶液的 pH9.7，c HClO c OH c ClO 则 pOH4.3， c(OH )10 4.3 ，所以， K 10 7.6 ，C 项正确；向10 4.310 4.30.1NaClO 溶液中通 HF 气体至恰好完全反应，NaClOHF= =NaFHClO，溶液中生成等物质的量的 NaF 和 HClO，由于 HClO 为弱酸，存在着电离平衡：HClOH ClO ，同时溶液中也存在着 NaF 的水解平衡，但是由于水解程度是很微弱的，所以溶液中应该是 c(Na ) c(F ) c(HClO) c(H ) c(OH )，D 项错误。5.(2019资阳二诊)2
8、5 时，用 0.100 0 molL1 KOH 溶液滴定 20.00 mL 0.100 0 molL1 CH3COOH 溶液，滴定中 pH 变化如图，下列关系错误的是( )A V0 mL 时，CH 3COOH 溶液 pH3，其电离平衡常数 K10 5B V10.00 mL 时，溶液中 c(CH3COO ) c(K ) c(H ) c(OH )3C溶液 pH7 时， 1c K c OH c CH3COO c H D V20.00 mL 时，溶液中 c(K ) c(CH3COO ) c(OH ) c(CH3COOH)解析：选 D 0.100 0 molL1 CH3COOH 溶液的 pH3，则该温度
9、下醋酸的电离常数为 10 5 ，A 正确；当 V10.00 mL 时生成的醋酸钾与剩余的醋酸浓度相10 310 30.1 10 3等，根据图示，溶液显酸性，这说明 CH3COOH 的电离程度大于 CH3COO 的水解程度，则溶液中 c(CH3COO ) c(K ) c(H ) c(OH )，B 正确；溶液 pH7 时显中性，根据电荷守恒可知钾离子浓度等于醋酸根离子浓度，因此溶液中 1，C 正确；c K c OH c CH3COO c H V20.00 mL 时二者恰好反应生成 CH3COOK，溶液中满足物料守恒 c(K ) c(CH3COO ) c(CH3COOH)，D 错误。6(2019东营
10、联考)已知：25 时， KspZn(OH)21.010 18 ， Ka(HCOOH)1.010 4 。该温度下，下列说法错误的是( )AHCOO 的水解常数为 1.01010BZn(OH) 2溶于水形成的饱和溶液中， c(Zn2 )1.010 6 molL1C向 Zn(OH)2悬浊液中加入 HCOOH，溶液中 c(Zn2 )增大DZn(OH) 2(s)2HCOOH(aq)Zn 2 (aq)2HCOO (aq)2H 2O(l)的平衡常数 K100解析：选 B HCOO 存在水解平衡：HCOO H 2OHCOOH OH ，则水解常数为 Kh 1.010 10 ，A 正确；Zn(OH) 2溶c HC
11、OOH c OH c HCOO KWKa HCOOH 110 141.010 4于水形成的饱和溶液中， KspZn(OH)2 c(Zn2 )c2(OH )4 c3(Zn2 )1.010 18 ，则有 c(Zn2 )” “c(HCO )；反应 3 4 3NH HCO H 2O=NH3H2OH 2CO3的平衡常数 K 4 3c NH3H2O c H2CO3c NH 4 c HCO 3 1.2510 3 。c H c OH K NH3H2O K1 10 14210 5410 7(2)MgSO4溶液中 c(Mg2 )0.002 molL1 ，沉淀平衡时 c(OH ) 210 110.002molL1
12、10 4 molL1 ，则 c(H )10 10 molL 1，因此生成 Mg(OH)2沉淀，应调整溶液 pH，使之大于 10；在 0.20 L 的 0.002 molL1 MgSO4溶液中加入等体积的 0.10 molL1 的氨水溶液，镁离子浓度变为 0.001 molL 1； c(OH ) 0.05210 5molL1 0.001 molL 1 ， c(Mg2 )c2(OH )10 9 Ksp210 11 ，有沉淀产生。(3)2CuCl(s)S 2 (aq)Cu 2S(s)2Cl (aq)的平衡常数 K c2 Cl c S2 5.7610 30。c2 Cu c2 Cl c2 Cu2 c S
13、2 K2sp CuClKsp Cu2S 1.210 6 22.510 43(4)HSO SO H 的常数 Ka2 1.010 7.2 ， c(SO ) 3 23c H c SO23c HSO 3 23 c(H )， c(HSO )0.1 molL1 ，则 c2(H )1.010 7.2 c(HSO ) 3 371.010 7.2 0.110 8.2 ， c(H )10 4.1 ，故 pHlg c(H )4.1。答案：(1) 1.2510 3 (2)10 有 (3)5.7610 30 (4)4.111钡(Ba)和锶(Sr)及其化合物在工业上有着广泛的应用，它们在地壳中常以硫酸盐的形式存在，BaS
14、O 4和 SrSO4都是难溶性盐。工业上提取钡和锶时首先将 BaSO4和 SrSO4转化成难溶弱酸盐。已知：SrSO 4(s)Sr 2 (aq)SO (aq) Ksp2.510 724SrCO3(s)Sr 2 (aq)CO (aq) Ksp2.510 923(1)将 SrSO4转化成 SrCO3的离子方程式为_，该反应的平衡常数为_(填具体数字)；该反应能发生的原因是_(用沉淀溶解平衡的有关理论解释)。(2)对于上述反应，实验证明增大 CO 的浓度或降低温度都有利于提高 SrSO4的转化23率。判断在下列两种情况下，平衡常数 K 的变化情况(填“增大” “减小”或“不变”)：升高温度，平衡常数
15、 K 将_；增大 CO 的浓度，平衡常数 K 将_。23(3)已知，SrSO 4和 SrCO3在酸中的溶解性与 BaSO4和 BaCO3类似，设计实验证明上述过程中 SrSO4是否完全转化成 SrCO3。实验所用的试剂为_；实验现象及其相应结论为_。解析：(1)依据物质 Ksp大小可知，SrSO 4和 SrCO3的溶解性不同，反应向更难溶的方向进行，依据沉淀转化写出离子方程式为 SrSO4(s)CO (aq)SrCO 3(s)SO (aq)；23 24故平衡常数 K 100；该反应能发生的原因是c SO24c CO23 Ksp SrSO4Ksp SrCO3 2.510 72.510 9Ksp(
16、SrCO3) Ksp(SrSO4)，加入 CO 后，CO 与 Sr2 结合生成 SrCO3(s)，使平衡23 23SrSO4(s)Sr 2 (aq)SO (aq)正向移动，使反应进行。(2)实验证明降低温度有利24于提高 SrSO4的转化率，说明平衡正向进行，正反应为放热反应，所以升高温度平衡逆向进行，平衡常数 K 减小；增大 CO 的浓度平衡正向进行，平衡常数随温度变化，不随23浓度改变，所以平衡常数不变。(3)SrSO 4和 SrCO3在酸中的溶解性与 BaSO4和 BaCO3类似，说明 SrCO3溶于酸，SrSO 4不溶于酸，证明 SrSO4是否完全转化成 SrCO3方法为洗涤沉淀，向沉
17、淀中加入盐酸，若沉淀完全溶解，则证明 SrSO4完全转化成 SrCO3，否则不完全转化。答案：(1)SrSO 4(s)CO (aq)SrCO 3(s)SO (aq) 100 Ksp(SrCO3)23 24 Ksp(SrSO4)，加入 CO 后，CO 与 Sr2 反应生成 SrCO3(s)，使平衡 SrSO4(s)23 23Sr 2 (aq)SO (aq)正向移动，使反应能进行 (2)减小 不变 (3)盐酸 若沉24淀完全溶解，则证明 SrSO4完全转化成 SrCO3，否则不完全转化12钴(Co)及其化合物在工业上有广泛应用。利用水钴矿(主要成分为 Co2O3，含少量Fe2O3、Al 2O3、M
18、nO、MgO、CaO 等)制取 CoCl26H2O 粗品的工艺流程图如下：8已知：浸出液含有的阳离子主要有 H 、Co 2 、Fe 2 、Mn 2 、Ca 2 、Mg 2 、Al 3 等；部分阳离子以氢氧化物形式开始沉淀和完全沉淀时的 pH 如下表：沉淀物 Fe(OH)3 Fe(OH)2 Co(OH)2 Al(OH)3 Mn(OH)2开始沉淀时的 pH 2.7 7.6 7.6 4.0 7.7完全沉淀时的 pH 3.7 9.6 9.2 5.2 9.8请回答下列问题：(1)上述工艺流程图中操作 a 的名称为_。(2)写出“浸出”时 Co2O3发生反应的离子方程式： _。(3)加入 NaClO3的作
19、用是_。(4)萃取剂对金属离子的萃取率与 pH 的关系如图。使用萃取剂最适宜的 pH 范围是_(填字母)。A2.02.5 B3.03.5 C5.05.5 D9.59.8(5)“除钙、镁”是将溶液中 Ca2 与 Mg2 转化为 CaF2、MgF 2沉淀。已知某温度下，Ksp(MgF2)7.3510 11 ， Ksp(CaF2)1.5010 10 。当加入过量 NaF，所得滤液中_。c Mg2 c Ca2 解析：水钴矿中加入盐酸，可得 CoCl3、FeCl 3、AlCl 3、MnCl 2、MgCl 2、CaCl 2，已知浸出液含有的阳离子主要有 H 、Co 2 、Fe 2 、Mn 2 、Ca 2
20、、Mg 2 、Al 3 等，则加入的 Na2SO3将 Co3 、Fe 3 还原为 Co2 、Fe 2 ；加入 NaClO3将 Fe2 氧化为 Fe3 ，并调 pH 至 5.2，可得到 Fe(OH)3、Al(OH) 3沉淀；过滤后所得滤液主要含有 CoCl2、MnCl 2、MgCl 2、CaCl 2，用 NaF溶液除去钙、镁；过滤后，向滤液中加入萃取剂，萃取 Mn2 ；萃取后的余液中主要含有CoCl2，蒸发结晶得到 CoCl26H2O 粗品。9(1)由上述分析可知，工艺流程图中操作 a 的名称是过滤。(2)浸出过程中加入 Na2SO3的目的是将 Co3 、Fe 3 还原为 Co2 、Fe 2 ，
21、其中“浸出”时 Co2O3发生反应的离子方程式为 SO Co 2O34H =SO 2Co 2 2H 2O。23 24(3)加入 NaClO3的作用是将浸出液中的 Fe2 氧化为 Fe3 ，使 Fe3 沉淀完全。(4)pH 在 33.5 时 Mn2 的萃取率增大很多，而 pH4 时，Co 2 的萃取率比较大，故pH 在 3.03.5 时萃取效果最佳。(5)由溶度积可知，溶液“除钙、镁”是将溶液中 Ca2 与 Mg2 分别转化为CaF2、MgF 2沉淀，根据溶度积定义可知 0.49。c Mg2 c Ca2 Ksp MgF2Ksp CaF2 7.3510 111.5010 10答案：(1)过滤(2)Co2O3SO 4H =2Co2 SO 2H 2O23 24(3)将 Fe2 氧化成 Fe3 ，使 Fe3 沉淀完全利于生成 Fe(OH)3除去(4)B (5)0.4910
