选修 化学反应原理化学《附表Ⅳ 弱电解质再水中的电离平衡常数》精品课教案

选修 化学反应原理化学《附表Ⅳ 弱电解质再水中的电离平衡常数》精品课教案

【核心精讲】

电离平衡常数、水的离子积常数、溶度积常数是溶液中的三大常数，它们均只与温度有关。电离平衡常数和水的离子积常数随着温度的升高而增大，因为弱电解质的电离和水的电离均为吸热反应。有关常数的计算，要紧紧围绕它们只与温度有关，而不随其离子浓度的变化而变化来进行。

【经典题型】

题组一　有关Ka、Kb、Kh的计算及应用

(一)注意高考动态，把握命题方向

1．2017、2016·高考试题组合

(1)[2017·天津理综，10(5)]已知25 ℃，NH3·H2O的Kb＝1.8×10－5，H2SO3的Ka1＝1.3×10－2，Ka2＝6.2×10－8。若氨水的浓度为2.0 mol·L－1，溶液中的c(OH－)＝________ mol·L－1。将SO2通入该氨水中，当c(OH－)降至1.0×10－7 mol·L－1时，溶液中的c(SO eq \o\al(2－,3) )/c(HSO eq \o\al(－,3) )＝________。

答案　6.0×10－3　0.62

解析　由NH3·H2O的电离方程式及其电离平衡常数Kb＝1.8×10－5可知，Kb＝[c(NH eq \o\al(＋,4) )·c(OH－)]/c(NH3·H2O)＝1.8×10－5，当氨水的浓度为2.0 mol·L－1时，溶液中的c(NH eq \o\al(＋,4) )＝c(OH－)＝6.0×10－3 mol·L－1。由H2SO3的第二步电离方程式HSO eq \o\al(－,3) 鸠馭O eq \o\al(2－,3) ＋

H＋及其电离平衡常数Ka2＝6.2×10－8可知，Ka2＝[c(SO eq \o\al(2－,3) )·c(H＋)]/c(HSO eq \o\al(－,3) )＝6.2×10－8，将SO2通入该氨水中，当c(OH－)降至1.0×10－7 mol·L－1时，溶液的c(H＋)＝1.0×10－7 mol·L－1，则c(SO eq \o\al(2－,3) )/c(HSO eq \o\al(－,3) )＝ eq \f(6.2×10－8,1.0×10－7) ＝0.62。

(2)[2016·全国卷Ⅱ，26(4)]联氨为二元弱碱，在水中的电离方式与氨相似。联氨第一步电离反应的平衡常数值为__________(已知：N2H4＋H＋鸠馧2H eq \o\al(＋,5) 的K＝8.7×107；Kw＝1.0×10－14)。联氨与硫酸形成的酸式盐的化学式为________________________________。

答案　8.7×10－7　 N2H6(HSO4)2

解析　联氨为二元弱碱，在水中的电离方程式与氨相似，则联氨第一步电离的方程式为N2H4＋H2O鸠馧2H eq \o\al(＋,5) ＋OH－，再根据已知：N2H4＋H＋鸠馧2H eq \o\al(＋,5) 的K＝8.7×107及Kw＝1.0×10－14，故联氨第一步电离平衡常数为K＝ eq \f(c?N2H\o\al(＋,5)?·c?OH－?,c?N2H4?) ＝ eq \f(c?N2H\o\al(＋,5)?·c?OH－?·c?H＋?,c?N2H4?·c?H＋?) ＝ eq \f(c?N2H\o\al(＋,5)?,c?N2H4?·c?H＋?) ×c(OH－)·c(H＋)＝8.7×107×1.0×10－14＝8.7×10－7；联氨为二元弱碱，酸碱发生中和反应生成盐，则联氨与硫酸形成酸式盐的化学式为N2H6(HSO4)2。

(3)[2016·海南，14(4)]已知：Kw＝1.0×10－14，Al(OH)3鸠馎lO eq \o\al(－,2) ＋H＋＋H2O　K＝2.0×10－13。Al(OH)3溶于NaOH溶液反应的平衡常数等于________。

答案　20

解析　Al(OH)3溶于NaOH溶液发生反应：Al(OH)3＋OH－鸠馎lO eq \o\al(－,2) ＋2H2O　K1，可分两步进行：

Al(OH)3鸠馎lO eq \o\al(－,2) ＋H＋＋H2O　K

H＋＋OH－鸠馠2O　 eq \f(1,Kw)

则K1＝ eq \f(K,Kw) ＝ eq \f(2.0×10－13,1.0×10－14) ＝20。

(二)分类突破有关常数的计算及应用

Ⅰ.Ka或Kb的计算

2．在25 ℃下，将a mol·L－1的氨水与0.01 mol·L－1的盐酸等体积混合，反应平衡时溶液中c(NH eq \o\al(＋,4) )＝c(Cl－)，则溶液显__________(填“酸”“碱”或“中”)性；用含a的代数式表示NH3·H2O的电离常数Kb＝____________________________________________。

答案　中　 eq \f(10－9,a－0.01)

解析　氨水与盐酸等体积混合后的溶液中的电荷守恒关系式为c(NH eq \o\al(＋,4) )＋c(H＋)＝c(Cl－)＋c(OH－)，因c(NH eq \o\al(＋,4) )＝c(Cl－)，故有c(H＋)＝c(OH－)，溶液显中性。

3．在一定条件下可用甲醇与CO反应生成醋酸消除CO污染。常温下，将a mol·L－1的醋酸与b mol·L－1 Ba(OH)2溶液等体积混合，充分反应后，溶液中存在2c(Ba2＋)＝c(CH3COO－)，则该混合溶液中醋酸的电离常数Ka＝________________(用含a和b的代数式表示)。