高考化学二轮复习四大平衡常数及应用教案全国通用.docx
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高考化学二轮复习四大平衡常数及应用教案全国通用
第10讲 四大平衡常数及应用
考纲定位
命题热点及考频考题
核心素养
1.能利用水的离子积常数、电离常数、水解常数、溶度积常数进行相关计算及解释相关平衡问题。
2.掌握水的离子积常数、电离常数、水解常数、溶度积常数的相互关系及应用。
3.理解溶度积(Ksp)的含义,能进行相关的计算。
1.Kw、Ka(或Kb)和Kh的应用
2017年Ⅱ卷T12B;2017年Ⅰ卷T13A;2016年Ⅰ卷T12;2016年Ⅱ卷T26(4);2016年Ⅲ卷T13;2015年Ⅰ卷T13D;2012年Ⅰ卷T11
1.平衡思想——能用平衡常数定量分析各类平衡问题。
2.变化观念——应用四大平衡常数研究相应化学过程的特征。
3.模型认知——运用化学平衡“三段式”计算模型解决平衡移动问题和四大常数的相互换算问题。
2.溶度积常数的应用
2017年Ⅱ卷T27(5);2017年Ⅱ卷T13D;2017年Ⅲ卷T13;2016年Ⅰ卷T27(3);2016年Ⅲ卷T13D;2015年Ⅰ卷T28(3);2015年Ⅱ卷T26(4);2015年Ⅰ卷T28(3);2014年Ⅰ卷T11
命题热点1 Kw、Ka(或Kb)、Kh的应用
(对应学生用书第46页)
■储知识——剖解重点难点备考·
三大平衡常数的表达式与应用
(1)表达式
符号
适用
体系
平衡关系式(实例)
及平衡常数表达式
水的离子
积常数
Kw
任意
水溶液
H2O
H++OH-
Kw=c(H+)·c(OH-)
弱电解质电
离平衡常数
Ka或Kb
弱酸或
弱碱溶液
HF
H++F-
Ka=
盐的水解
平衡常数
Kh
弱离子的
盐溶液
CH3COO-+H2O
CH3COOH+OH-
Kh=
(2)相关规律
①Qc与K的关系。
二者表达式相同,若Qc
②平衡常数都只与温度有关,温度不变,平衡常数不变。
升高温度,Ka、Kb、Kw、Kh均增大。
③Ka、Kh、Kw三者的关系式为Kh=;Kb、Kh、Kw三者的关系式为Kh=。
[失分预警]
“四大常数”使用常见错误
(1)Ka、Kh、Kw数值不随其离子浓度的变化而变化,只与温度有关,Ka、Kh、Kw随着温度的升高而增大。
在温度一定时,平衡常数不变,与化学平衡是否移动无关。
(2)Kw常误认为是水电离的c(H+)与c(OH-)的乘积。
(3)只有常温下水的离子积常数Kw=1.0×10-14。
■对点练——沿着高考方向训练·
1.升高温度,下列数据不一定增大的是( )
A.化学反应速率v
B.水的离子积常数Kw
C.化学平衡常数K
D.弱酸的电离平衡常数Ka
C [升高温度,活化分子的百分数增大,有效碰撞的次数增多,则反应速率加快;水的电离吸热,升高温度促进电离,水的离子积常数Kw增大;若化学反应为放热反应,则升高温度,平衡逆向移动,K减小;弱酸的电离吸热,升高温度促进电离,弱酸的电离平衡常数Ka增大。
]
2.常温下,某酸HA的电离常数K=1×10-5。
下列说法中正确的是( )
【导学号:
97184125】
A.HA溶液中加入NaA固体后,减小
B.常温下,0.1mol/LHA溶液中水电离出的c(H+)为10-13mol/L
C.NaA溶液中加入盐酸至恰好完全反应,存在关系:
2c(Na+)=c(A-)
+c(Cl-)
D.常温下,0.1mol/LNaA溶液的水解常数为10-9
D [HA溶液中加入NaA固体后抑制HA的电离,===Kh==10-9,故比值不变,A错误、D正确;常温下,0.1mol/L的HA溶液中氢离子浓度约为(0.1×10-5)1/2mol/L=0.001mol/L,则水电离出的c(H+)为10-11mol/L,B错误;NaA溶液中加入盐酸至恰好完全反应,根据物料守恒:
2c(Na+)=c(A-)+c(HA)+c(Cl-),C错误。
]
3.(2017·衡水押题卷)化学上常用AG表示溶液中的lg。
25℃时,用0.100mol·L-1的NaOH溶液滴定20.00mL0.100mol·L-1的HNO2溶液,AG与所加NaOH溶液的体积(V)的关系如图所示,下列说法正确的是( )
【导学号:
97184126】
A.D点溶液的pH=11.25
B.B点溶液中存在c(H+)-c(OH-)=c(NO)-c(HNO2)
C.C点时,加入NaOH溶液的体积为20mL
D.25℃时,HNO2的电离常数Ka=1.0×10-5.5
A [D点lg=-8.5,则=1.0×10-8.5,因为Kw=1.0×10-14,所以c(H+)=1.0×10-11.25,pH=11.25,A正确;B点溶液为等浓度的HNO2和NaNO2的混合溶液,电荷守恒式为c(H+)+c(Na+)=c(OH-)+c(NO),物料守恒式为2c(Na+)=c(NO)+c(HNO2),则2c(H+)-2c(OH-)=c(NO)-
c(HNO2),B错误;C点溶液的lg=0,则=1,HNO2的电离程度与NaNO2的水解程度相同,加入NaOH溶液的体积小于20mL,C错误;A点溶液lg=8.5,则=1.0×108.5,Kw=1.0×10-14,c2(H+)=1.0×10-5.5,则HNO2的电离常数Ka=≈=,D错误。
]
4.(2017·山东实验中学二模)已知下表为25℃时某些弱酸的电离平衡常数。
依据所给信息判断,下列说法正确的是( )【导学号:
97184127】
CH3COOH
HClO
H2CO3
Ka=1.8×10-5
Ka=3.0×10-8
Ka1=4.4×10-7
Ka2=4.7×10-11
A.向NaClO溶液中通入少量二氧化碳的离子方程式为2ClO-+CO2+
H2O===2HClO+CO
B.相同浓度的CH3COONa和NaClO的混合溶液中,c(CH3COOH)+c(HClO)
=c(OH-)-c(H+)
C.25℃时,0.10mol·L-1Na2CO3溶液通入CO2至溶液的pH=7时,溶液中:
c(Na+)=c(CO)+c(HCO)+c(H2CO3)
D.向0.1mol·L-1CH3COONa溶液中加入少量水,溶液中
增大
B [根据电离平衡常数可知酸性强弱顺序是CH3COOH>H2CO3>HClO>HCO。
根据较强酸制备较弱酸可知向NaClO溶液中通入少量二氧化碳的离子方程式为ClO-+CO2+H2O===HClO+HCO,A错误;相同浓度的CH3COONa和NaClO的混合溶液中存在物料守恒c(CH3COOH)+c(HClO)=c(Na+)-c(CH3COO-)-c(ClO-),根据电荷守恒可知c(Na+)+c(H+)=c(CH3COO-)+c(ClO-)+c(OH-),因此存在c(CH3COOH)+c(HClO)=c(OH-)-c(H+),B正确;25℃时,0.10mol·L-1Na2CO3溶液通入CO2至溶液的pH=7时溶液是NaHCO3和碳酸的混合溶液,则溶液中:
c(Na+) ] 5.(2017·山西实验中学模拟)T℃时,纯水的pH约为6.5。 该温度下, 0.01mol·L-1HA溶液中c(H+)/c(OH-)=105,向10mL该溶液中逐滴加入0.01mol·L-1MOH溶液(已知MOH的电离平衡常数Kb=1.8×10-5),在滴加过程中,下列有关叙述中正确的是( ) A.HA的电离平衡常数为Ka=1.0×10-7 B.当滴加10mLMOH溶液时,所得溶液呈酸性 C.当滴入20mLMOH溶液时,溶液中有: c(MOH)+2c(OH-)=c(A-)+ c(H+)+2c(HA) D.当滴入少量的MOH溶液时,促进了HA的电离,溶液的pH升高,且随 着MOH量的增加c(A-)/c(HA)的值增大 D [T℃时,纯水的pH约为6.5。 该温度下,Kw=1.0×10-13。 0.01mol·L-1HA溶液中c(H+)/c(OH-)=105==,因此c(H+)=1.0×10-4,则HA的电离平衡常数为Ka=≈1.0×10-6,A错误;当滴加10mLMOH溶液时,所得溶液中含有MA,根据二者的电离平衡常数, 易得M+的水解程度小于A-的水解程度,故所得溶液呈碱性,B错误;当滴入20mLMOH溶液时,所得溶液中含有等物质的量的MA和MOH,溶液中有c(MOH)+2c(OH-)=2c(H+)+c(M+)+2c(HA)>c(A-)+c(H+)+2c(HA),C错误;HA为弱酸,当滴入少量的MOH溶液时,溶液中的c(H+)减小,溶液的pH升高,促进HA的电离,c(A-)增大,c(HA)减小,c(A-)/c(HA)的值增大,D正确。 ] [方法技巧] 电离平衡常数的拓展应用 (1)根据电离常数判断电离平衡移动方向 弱酸(或弱碱)溶液稀释时,平衡会向电离的方向移动,但为什么会向电离的方向移动却很难解释,应用电离常数就能很好地解决这个问题。 如对CH3COOH溶液进行稀释: CH3COOH H+ + CH3COO- 原平衡: c(CH3COOH)c(H+)c(CH3COO-) Qc=== 所以电离平衡向电离方向移动。 (2)计算弱酸(或弱碱)溶液中H+(或OH-)浓度 已知25℃时CH3COOH的电离常数Ka=1.75×10-5,则25℃时0.1mol·L-1的CH3COOH溶液中CH3COOH H++CH3COO- Ka= 由于水电离出的H+浓度很小,可忽略不计,故c(H+)=c(CH3COO-),而CH3COOH的电离程度很小,CH3COOH的平衡浓度与0.1mol·L-1很接近,故可进行近似计算。 c2(H+)=0.1×Ka,c(H+)=mol·L-1≈1.32×10-3mol·L-1。 ■提能力——针对热点题型训练· (见专题限时集训T1、T3、T5、T6、T9、T10) 命题热点2 溶度积常数的应用 (对应学生用书第47页) ■储知识——剖解重点难点备考· 1.溶度积常数Ksp的表达式 对于组成为AmBn的电解质,饱和溶液中存在平衡AmBn(s) mAn+(aq)+nBm-(aq),Ksp=cm(An+)·cn(Bm-)。 2.影响Ksp大小的因素 对于确定的物质来说,Ksp只与温度有关;一般情况下,升高温度,Ksp增大。 3.溶度积规则 当Qc>Ksp时,溶液过饱和,有沉淀析出,直至溶液饱和,达到新的平衡;当Qc=Ksp时,溶液饱和,沉淀与溶解处于平衡状态;当Qc 4.M(OH)n悬浊液中Ksp、Kw、pH间关系 M(OH)n(s) Mn+(aq)+nOH-(aq) Ksp=c(Mn+)·cn(OH-)=·cn(OH-)==()n+1。 [失分预警] 沉淀溶解平衡的三个易误点 (1)误认为只要Ksp越大,其溶解度就会越大。 Ksp还与难溶物化学式中的各离子配比有关,只有同类型的难溶物的Ksp大小才可用于比较其溶解度大小。 (2)一定温度下,误认为溶解度受溶液中相同离子浓度的影响而导致Ksp改变。 实际上Ksp只受温度影响,温度不变则Ksp不变,如Mg(OH)2在MgCl2溶液中的溶解度要小于在纯水中的溶解度,而Ksp[Mg(OH)2]不变。 (3)误认为Ksp小的不能转化为Ksp大的,只能实现Ksp大的向Ksp小的转化。 实际上当两种难溶电解质的Ksp相差不是很大时,通过调节某种离子的浓度,可实现难溶电解质由Ksp小的向Ksp大的转化。 ■对点练——沿着高考方向训练· 1.室温时,向含有AgCl和AgBr固体的悬浊液中加入少量NaBr固体,下列各项中增大的是( ) A.c(Ag+) B. C.c(Cl-)D. C [向含有AgCl和AgBr固体的悬浊液中加入少量NaBr固体,溴离子浓度增大,使AgBr的溶解平衡逆向移动,c(Ag+)减小,A错误;B项的比例式上下同乘c(Ag+),则转化为溶度积常数之比,溶度积常数只与温度有关,B错误;c(Ag+)减小,使AgCl的溶解平衡正向移动,c(Cl-)增大,C正确; c(Ag+)·c(Br-)不变,c(Cl-)增大,D项比值减小,错误。 ] 2.(2017·山西孝义一模)25℃时,向100mL0.09mol·L-1BaCl2溶液中加入100mL0.1mol·L-1H2SO4溶液生成BaSO4沉淀。 已知: Ksp(BaSO4)=1.1×10-10,且溶液的温度和体积的变化都忽略不计,则生成沉淀后的体系中c(Ba2+)和pH分别为( ) A.1.1×10-9mol·L-1、1 B.1.1×10-9mol·L-1、2 C.2.2×10-8mol·L-1、1 D.2.2×10-8mol·L-1、2 C [BaCl2与H2SO4溶液发生反应: BaCl2+H2SO4===BaSO4↓+2HCl,n(BaCl2)=0.09mol·L-1×0.1L=0.009mol,n(H2SO4)=0.1L×0.1mol·L-1=0.01mol,故两溶液反应后剩余0.001molH2SO4,此时c(H2SO4)==0.005mol·L-1,故生成沉淀后的体系中c(Ba2+)==mol·L-1=2.2×10-8mol·L-1。 溶液中H+未参与离子反应,则有c(H+)=0.1mol·L-1×2×=0.1mol·L-1,故溶液的pH=-lgc(H+)=-lg0.1=1。 ] 3.(2017·湖南长郡中学第二次诊断)已知: Ksp(CuS)=6.0×10-36,Ksp(ZnS)=3.0×10-25,Ksp(PbS)=9.0×10-29。 在自然界中,闪锌矿(ZnS)和方铅矿(PbS)遇CuSO4溶液能转化成铜蓝(CuS)。 下列有关说法不正确的是( ) 【导学号: 97184128】 A.ZnS转化成铜蓝的离子方程式为ZnS(s)+Cu2+(aq)===Zn2+(aq)+CuS(s) B.在白色ZnS浊液中滴加Pb(NO3)2溶液,不会生成黑色沉淀(PbS) C.在水中的溶解度: S(ZnS)>S(PbS)>S(CuS) D.若溶液中c(Cu2+)=1×10-10mol·L-1,则S2-已完全转化成CuS B [ZnS在水中存在溶解平衡: ZnS(s) Zn2+(aq)+S2-(aq),由于 Ksp(CuS) 由于Ksp(PbS) 由于Ksp(ZnS)>Ksp(PbS)>Ksp(CuS),且其Ksp表达形式相同,据此可知三种物质在水中的溶解度: S(ZnS)>S(PbS)>S(CuS),C正确。 若溶液中c(Cu2+)=1× 10-10mol·L-1,则溶液中c(S2-)==mol·L-1=6.0×10-26mol·L-1<1×10-5mol·L-1,故S2-已完全转化成CuS,D正确。 ] 4.(2017·江西南昌摸底调研)在t℃时,AgI在水中的沉淀溶解平衡曲线如图所示,下列说法不正确的是( ) 【导学号: 97184129】 A.在t℃时,AgI的Ksp(AgI)=2.5×10-15 B.图中b点有AgI沉淀析出 C.向c点溶液中加入适量蒸馏水,可使溶液由c点到a点 D.在t℃时,AgI的溶解度约为1.175×10-6g C [图中c点时c(Ag+)=c(I-)=5×10-8mol·L-1,则该温度时AgI的Ksp(AgI)=c(Ag+)·c(I-)=5×10-8×5×10-8=2.5×10-15,A正确;图中b点在平衡曲线以上,该点的浓度商Qc>Ksp(AgI),则有AgI沉淀析出,B正确;c点溶液中加入适量蒸馏水,c(Ag+)、c(I-)均减小,故不能实现c点到a点的转化,C错误;由图可知,t℃时AgI饱和溶液的浓度c(AgI)=5×10-8mol·L-1,假设AgI饱和溶液的密度为1g·cm-3,则有≈,故t℃时AgI的溶解度约为1.175×10-6g,D正确。 ] ■提能力——针对热点题型训练· (见专题限时集训T2、T4、T7、T8) 复习效果验收|真题试做 预测尝鲜 (对应学生用书第48页) ■体验高考真题· 1.(2017·全国Ⅲ卷)在湿法炼锌的电解循环溶液中,较高浓度的Cl-会腐蚀阳极板而增大电解能耗。 可向溶液中同时加入Cu和CuSO4,生成CuCl沉淀从而除去Cl-。 根据溶液中平衡时相关离子浓度的关系图,下列说法错误的是( ) A.Ksp(CuCl)的数量级为10-7 B.除Cl-反应为Cu+Cu2++2Cl-===2CuCl C.加入Cu越多,Cu+浓度越高,除Cl-效果越好 D.2Cu+===Cu2++Cu平衡常数很大,反应趋于完全 C [A对: 当-lg=0时,lg约为-7,即c(Cl-)= 1mol·L-1,c(Cu+)=10-7mol·L-1,因此Ksp(CuCl)的数量级为10-7。 B对: 分析生成物CuCl的化合价可知,Cl元素的化合价没有发生变化,Cu元素由0价和+2价均变为+1价,因此参加该反应的微粒为Cu、Cu2+和 Cl-,生成物为CuCl,则反应的离子方程式为Cu+Cu2++2Cl-===2CuCl。 C错: 铜为固体,只要满足反应用量,Cu的量对除Cl-效果无影响。 D对: 2Cu+===Cu2++Cu的平衡常数K=,可取图像中的c(Cu+)= c(Cu2+)=1×10-6mol·L-1代入平衡常数的表达式中计算,即为K==1×106L·mol-1,因此平衡常数很大,反应趋于完全。 ] 2.(2016·全国Ⅲ卷)下列有关电解质溶液的说法正确的是( ) A.向0.1mol·L-1CH3COOH溶液中加入少量水,溶液中 减小 B.将CH3COONa溶液从20℃升温至30℃,溶液中增 大 C.向盐酸中加入氨水至中性,溶液中>1 D.向AgCl、AgBr的饱和溶液中加入少量AgNO3,溶液中不变 D [A项,CH3COOH CH3COO-+H+,K=,则=,加水稀释,K不变,c(CH3COO-)减小,故比值变大。 B项,CH3COONa溶液中存在水解平衡: CH3COO-+H2O CH3COOH+OH-,K=,升高温度,水解平衡正向移动,K增大, 则(1/K)减小。 C项,溶液呈中性,则c(H+)=c(OH-),根据电荷守恒可知,c(Cl-)=c(NH)。 D项,向AgCl、AgBr的饱和溶液中加入少量AgNO3,沉淀溶解平衡逆向移动,由于==,Ksp仅与温度有关,故不变。 ] 3.(2014·全国Ⅰ卷)溴酸银(AgBrO3)溶解度随温度变化曲线如下图所示。 下列说法错误的是( ) 【导学号: 97184130】 A.溴酸银的溶解是放热过程 B.温度升高时溴酸银溶解速度加快 C.60℃时溴酸银的Ksp约等于6×10-4 D.若硝酸钾中含有少量溴酸银,可用重结晶方法提纯 A [A.由题图可知,随着温度升高,溴酸银的溶解度逐渐增大,因此AgBrO3的溶解是吸热过程。 B.温度越高物质的溶解速率越快。 C.由溶解度曲线可知,60℃时AgBrO3的溶解度约为0.6g,则其物质的量浓度约为0.025mol·L-1,AgBrO3的Ksp=c(Ag+)·c(BrO)=0.025×0.025≈6×10-4。 D.若KNO3中含有少量AgBrO3,可通过蒸发浓缩得到KNO3的饱和溶液,再冷却结晶获得KNO3晶体,而AgBrO3留在母液中。 ] ■预测2018年高考· [考情预测] 在高考试题中将弱电解质的电离与溶液的酸碱性、盐类的水解、离子浓度大小比较、沉淀溶解平衡等内容相结合,以图像的形式出现仍是重要的考查方式;2018年高考要特别关注电离常数、水解常数、溶度积的相关运用与计算。 1.25℃时,下列有关电解质溶液的说法正确的是( ) 【导学号: 97184131】 A.常温下,将0.1mol·L-1CH3COOH溶液加水稀释,当溶液的pH从3.0升 到5.0时,溶液中的值增大到原来的10倍 B.已知HA的Ka=6.25×10-5,当pH为5.0时,HA的溶液中=0.16 C.向含有Mg(OH)2固体的溶液中滴加几滴稀硫酸,Ksp[Mg(OH)2]增大 D.室温下K(HCN) 的大 B [将0.1mol·L-1CH3COOH溶液加水稀释,当溶液的pH从3.0升到5.0时,溶液中=增大到原来的100倍,A错误;根据HA H++A-,Ka==6.25×10-5,故当溶液的pH为5.0时,==0.16,B正确;温度不变Ksp不变,C错误;电离平衡常数越大,酸性越强,越易电离,但电离程度还与温度、浓度等有关,D错误。 ] 2.25℃时,Fe(OH)2和Cu(OH)2的饱和溶液中,金属阳离子的物质的量浓度的负对数[-lgc(M2+)]与溶液pH的变化关系如图所示,已知该温度下Ksp[Cu(OH)2] 下列说法正确的是( ) 【导学号: 97184132】 A.b线表示Fe(OH)2饱和溶液中的变化关系,且Ksp[Fe(OH)2]=10-15.1 B.当Fe(OH)2和Cu(OH)2沉淀共存时,溶液中: c(Fe2+)∶c(Cu2+)=1∶104.6 C.向X点对应的饱和溶液中加入少量NaOH,可转化为Y点对应的溶液 D.除去CuSO4溶液中含有的少量Fe2+,可加入适量CuO A [该温度下,Ksp[Cu(OH)2] (10-6)2= 10-15.1,A正确;当pH=10时,-lgc(Cu2+)=11.7,则Ksp[Cu(OH)2]= 10-11.7×(10-4)2=10-19.7,c(Fe2+): c(Cu2+)===,B错误;向X点对应的饱和溶液中加入少量NaOH,溶液中会生成Cu(OH)2沉淀,溶液中c(Cu2+)的浓度会减小,而从X点到Y点c(Cu2+)浓度不变,C错误;Ksp[Cu(OH)2] ]
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