四大平衡常数的相互关系及运算
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电解质溶液中的电离常数、水的离子积常数、水解常数及溶度积常数是在化学平衡常数基础上的延伸
和拓展,它是定量研究平衡移动的重要手段。各平衡常数的应用和计算是高考的热点和难点。要想掌握此
点,在复习时就要以化学平衡原理为指导,以判断平衡移动的方向为线索,以勒夏特列原理和相关守恒定
律为计算依据,以各平衡常数之间的联系为突破口,联系元素及化合物知识,串点成线,结线成网,形成
完整的认识结构体系,就能势如破竹,水到渠成。
1
.(2024·
山东·
高考真题)常温下
3Ag()-CHCOOHⅠ
水溶液体系中存在反应:
+-
33Ag+CHCOOCHCOOAg(aq)
,平衡常数为K
。已初始浓度()
()
+-1
003cAg=cCHCOOH=0.08molL⋅
,所
有含碳物种的摩尔分数与pH
变化关系如图所示(
忽略溶液体积变化)
。下列说法正确的是
A
.线Ⅱ
表示
3CHOOOH
的变化情况
B
.
3CHOOOH
的电离平衡常数-n
aK=10
C
.pH=n
时,()m-n
+-110
cAg=molL
K⋅ 四大平衡常数的计算与应用
01考情分析 02真题精研 03规律
·方法
·技巧 04经典变式练
05核心知识精炼 06基础测评 07能力提升
考情分析
真题精研 2
D
.pH=10
时,()
()
+-1
3cAg+cCHCOOAg=0.08molL⋅
2
.(2024·
安徽·
高考真题)环境保护工程师研究利用
2NaS
、FeS
和
2HS
处理水样中的2+
Cd。已知
25℃时,
2HS
饱和溶液浓度约为-1
0.1molL⋅,()
-6.97
a12KHS=10
,()
-12.90
a22KHS=10
,-17.20
spK(FeS)=10
,-26.10
spK(CdS)=10。
下列说法错误的是
A
.
2NaS
溶液中:()()()()()
+--2-
cH+cNa=cOH+cHS+2cS+
B
.-1
20.01molL NaS⋅
溶液中:()()()()
+2---
cNa>cS>cOH>cHS
C
.向()
平衡常数计算公式
平衡常数(Ka)是指在给定条件下,化学反应达到平衡时,反应物和生成物之间浓度的相对关系。平衡常数的计算公式可以使用两种方法:浓度法和活度法。
一、浓度法
1.对于一般的平衡反应:
aA+bB⇌cC+dD
平衡常数Ka的计算公式为:
Ka=[C]c[D]d/[A]a[B]b
其中,[A]、[B]、[C]和[D]分别表示反应物A、B和生成物C、D的摩尔浓度。
2.对于涉及气体的平衡反应:
aA+bB⇌cC+dD+eE
平衡常数Ka的计算公式为:
Ka=(PC)c(PD)d(PE)e/(PA)a(PB)b
其中,PA、PB、PC、PD和PE分别表示气体反应物A、B和生成物C、D、E的分压。
3.对于涉及溶液的平衡反应:
aA+bB⇌cC+dD
平衡常数Ka的计算公式为: Ka=[C]c[D]d/[A]a[B]b[H2O]w
其中,[H2O]表示反应体系中水的摩尔浓度或活度。
二、活度法
活度是一种标量,表示溶液中溶质的有效浓度。它可以用来描述溶液中分子之间的相互作用。活度系数(γ)是活度与摩尔浓度之间的比值。通常情况下,Ka的计算公式可以表示为:
Ka=γCγD/γAγB
其中,γA、γB、γC和γD分别表示溶质A、B和溶质C、D的活度系数。
活度系数的计算涉及理想化和非理想化的溶液行为模型,如Debye-Hückel理论、van Laar方程或Flory-Huggins理论。这些模型是根据溶质和溶剂之间相互作用的种类和强度来建立的。
总结:
平衡常数的计算公式可以使用浓度法或活度法。浓度法适用于任何类型的反应,包括涉及气体或溶液的反应。活度法则更精确,适用于非理想溶液的情况。具体计算中,需要确定参与反应的物质的浓度或活度,并根据反应方程式中的摩尔比例关系,计算各个物质的浓度或活度。
专题三十九 平衡常数的专题Ka/Kb/KW、Kh、ksp
【2018年高考考纲解读】了解四大平衡常数
【重点、难点剖析】
一、四大平衡常数的比较
化学平衡常数(K) 电离常数(Ka、Kb) 水的离子积常数(Kw) 难溶电解质的溶度积常数(Ksp)
概
念 在一定温度下,当一个可逆反应达到化学平衡时,生成物浓度幂之积与反应物浓度幂之积的比值是一个常数,这个常数就是该反应的化学平衡常数 在一定条件下达到电离平衡时,弱电解质电离形成的各种离子的浓度的乘积与溶液中未电离的分子的浓度之比是一个常数,这个常数称为电离常数 一定温度下,水或稀的水溶液中c(OH-)与c(H+)的乘积 在一定温度下,在难溶电解质的饱和溶液中,各离子浓度幂之积为一常数
表
达
式 对于一般的可逆反应:
mA(g)+nB(g)pC(g)+qD(g),
在一定温度下达到平衡时:
K=cpC·cqDcmA·cnB 以一元弱酸HA为例:
HAH++A-,电离常数
Ka=cH+·cA-cHA Kw=c(OH-)·c(H+) MmAn的饱和溶液:
Ksp=cm(Mn)·cn(Am-)
影响因素 只与温度有关 只与温度有关,升高温度,K值增大 只与温度有关,升高温度,Kw增大 只与难溶电解质的性质和温度有关
【高考题型示例】 例1、(2018全国III卷)用0.100 mol·L-1 AgNO3滴定50.0 mL 0.0500
mol·L-1 Cl-溶液的滴定曲线如图所示。下列有关描述错误的是( )
A. 根据曲线数据计算可知Ksp(AgCl)的数量级为10-10
B. 曲线上各点的溶液满足关系式c(Ag+)·c(Cl-)=Ksp(AgCl)
C. 相同实验条件下,若改为0.0400 mol·L-1 Cl-,反应终点c移到a
D. 相同实验条件下,若改为0.0500 mol·L-1 Br-,反应终点c向b方向移动
【解析】A.选取横坐标为50mL的点,此时向50mL 0.05mol/L的Cl-溶液中,加入了50mL 0.1mol/L的AgNO3溶液,所以计算出此时溶液中过量的Ag+浓度为0.025mol/L(按照银离子和氯离子1:1沉淀,同时不要忘记溶液体积变为原来2倍),由图示得到此时Cl-约为1×10-8mol/L(实际稍小),所以KSP(AgCl)约为0.025×10-8=2.5×10-10,所以其数量级为10-10,选项A正确。
微专题·大素养○22 溶液中“四大常数”的相关计算
【知识基础】
1.电离度和电离常数的关系
电离平衡常数与电离度(α)的关系(以一元弱酸为例)
HA ⇌ H+ + A-
起始: c酸 0 0
转化: c酸·α c酸·α c酸·α
平衡: c酸·(1-α) c酸·α c酸·α
Ka=(c酸·α)2c酸·(1−α)=c酸·α2(1−α),α很小,可认为(1-α)≈1,则Ka=c酸·α2或α=√Kac酸。
2.电离常数与水解常数、水的离子积常数的关系
(1)定量关系
①对于一元弱酸HA,Ka与Kh的关系
HA⇌H++A-,Ka=c(H+)·c(A−)c(HA);
A-+H2O⇌HA+OH-,Kh=c(OH−)·c(HA)c(A−)。
则Ka·Kh=c(H+)·c(OH-)=Kw,故Kh=KwKa。常温时Ka·Kh=Kw=1.0×10-14,Kh=1.0×10−14Ka。
②对于二元弱酸H2B,Ka1(H2B)、Ka2(H2B)与Kh(HB-)、Kh(B2-)的关系HB-+H2O⇌H2B+OH-,Kh(HB-)=c(OH−)·c(H2B)c(HB−)=c(H+)·c(OH−)·c(H2B)c(H+)·c(HB−)=KwKa1(H2B)。
B2-+H2O⇌HB-+OH-,Kh(B2-)=c(OH−)·c(HB−)c(B2−)=c(H+)·c(OH−)·c(HB−)c(H+)·c(B2−)=KwKa2(H2B)
(2)大小关系
相同温度下,弱酸的电离常数越小,对应的弱酸根离子的水解常数越大。
3.电离常数与溶度积常数的关系
根据电离常数计算出各离子浓度,进而计算Ksp。如汽车尾气中的SO2可用石灰水吸收,生成亚硫酸钙浊液。常温下,测得某CaSO3与水形成的浊液的pH为9,忽略SO32−的第二步水解,则Ksp(CaSO3)=________(保留3位有效数字)。[已知:Ka1(H2SO3)=1.2×10-2,Ka2(H2SO3)=5.6×10-8]