專題15

電離常數、水解常數、溶度積常數的應用復習目標1.理解電離常數、水解常數、溶度積常數的概念及影響因素。2.掌握電離常數、水解常數、溶度積常數的相關計算。核心精講1.電離常數(K電離)與電離度(α)的關系(以一元弱酸HA為例)

HA

H＋

＋A－起始濃度：

c酸

0

0平衡濃度：

c酸·(1－α)

c酸·α

c酸·α2.電離常數與水解常數的關系(1)對于一元弱酸HA，Ka與Kh的關系(2)對于二元弱酸H2B，Ka1(H2B)、Ka2(H2B)與Kh(HB－)、Kh(B2－)的關系考向拓展常溫時，對于一元弱酸HA，當Ka>1.0×10－7時，Kh<1.0×10－7，此時將等物質的量濃度的HA溶液與NaA溶液等體積混合，HA的電離程度大于A－的水解程度，溶液呈酸性；同理，當Ka<1.0×10－7時，Kh>1.0×10－7，A－的水解程度大于HA的電離程度，溶液呈堿性。對于多元弱酸，Kh＝

，Ka是其陰離子結合一個H＋所形成的粒子的電離常數。按要求回答下列問題。(1)已知在25℃時，碳酸和亞硫酸的電離平衡常數如表所示：電解質碳酸亞硫酸電離常數Ka1＝4.30×10－7

Ka2＝5.61×10－11Ka1＝1.00×10－2

Ka2＝1.02×10－7①NaHSO3水解反應的平衡常數Kh＝____________。1.00×10－12②H2SO3溶液和NaHCO3溶液反應的主要離子方程式為____________________________________。電解質碳酸亞硫酸電離常數Ka1＝4.30×10－7

Ka2＝5.61×10－11Ka1＝1.00×10－2

Ka2＝1.02×10－7(2)已知HNO2的電離常數Ka＝7.1×10－4；NH3·H2O的電離常數Kb＝1.7×10－5；則0.1mol·L－1NH4NO2溶液中離子濃度由大到小的順序是__________________________________。常溫下

水解反應的平衡常數Kh＝___________(結果保留兩位有效數字)。1.4×10－113.溶度積常數(Ksp)的相關計算(1)M(OH)n懸濁液中Ksp、Kw、pH間的關系M(OH)n(s)

Mn＋(aq)＋nOH－(aq)(2)Ksp與溶解度(S)之間的計算關系對于AB型物質，其Ksp＝如60℃時溴酸銀(AgBrO3)的溶解度為0.6g，則Ksp約等于__________。6.5×10－4(3)Ksp與沉淀轉化平衡常數K的計算關系建立Ksp與K的關系，一般是在K的表達式分子分母中同乘以某個離子的濃度，將分子分母轉化為不同物質的Ksp。如在1.0LNa2CO3溶液中溶解0.01molBaSO4，列式計算，Na2CO3溶液的最初濃度不得低于______mol·L－1[忽略溶液體積變化，已知：Ksp(BaSO4)＝1.1×10－10、Ksp(BaCO3)＝5.1×10－9]。0.46(4)Ksp與電離常數Ka的計算關系根據電離常數計算出各離子濃度，進而計算Ksp。如汽車尾氣中的SO2可用石灰水吸收，生成亞硫酸鈣濁液。常溫下，測得CaSO3與水形成的濁液pH為9，忽略

的第二步水解，則Ksp(CaSO3)＝___________(結果保留3位有效數字)。[已知：Ka1(H2SO3)＝1.54×10－2，Ka2(H2SO3)＝1.02×10－7]1.05×10－6(5)判斷沉淀轉化能否進行已知：常溫下，ZnS和CuS的Ksp分別為1.6×10－24和6.4×10－36，判斷常溫下反應ZnS＋CuSO4===CuS＋ZnSO4能否進行。該反應的平衡常數＝2.5×1010>105，故該反應能完全轉化。若計算沉淀轉化的平衡常數K<10－5，則轉化反應不能進行，若10－5<K<105，則轉化反應為可逆反應，且K值越大，沉淀轉化的越多。真題演練角度一Ka、Kb、Kh的計算及應用1.[2022·湖南，16(2)①]2021年我國制氫量位居世界第一，煤的氣化是一種重要的制氫途徑。回答下列問題：一種脫除和利用水煤氣中CO2方法的示意圖如右：某溫度下，吸收塔中K2CO3溶液吸收一定量的CO2后，＝1∶2，則該溶液的pH＝_____(該溫度下H2CO3的Ka1＝4.6×10－7，Ka2＝5.0×10－11)。102.[2020·全國卷Ⅱ，26(2)]次氯酸為一元弱酸，具有漂白和殺菌作用，其電離平衡體系中各成分的組成分數δ[δ(X)＝

，X為HClO或ClO－]與pH的關系如圖所示。HClO的電離常數Ka的值為_______。10－7.53.[2020·天津，16(5)]已知25℃碳酸電離常數為Ka1、Ka2，當溶液pH＝12時，

＝1∶________∶___________。1012·Ka1

1024·Ka1·Ka24.(1)[2016·全國卷Ⅱ，26(4)]聯氨為二元弱堿，在水中的電離方式與氨相似。聯氨第一步電離反應的平衡常數值為___________(已知：N2H4＋H＋

的K＝8.7×107；Kw＝1.0×10－14)。聯氨與硫酸形成的酸式鹽的化學式為____________。8.7×10－7N2H6(HSO4)2聯氨為二元弱堿，酸堿發生中和反應生成鹽，則聯氨與硫酸形成酸式鹽的化學式為N2H6(HSO4)2。(2)[2016·海南，14(4)]已知：Kw＝1.0×10－14，Al(OH)3

＋H＋＋H2O

K＝2.0×10－13。Al(OH)3溶于NaOH溶液反應的平衡常數等于____。205.[2022·江蘇，14(1)]硫鐵化合物(FeS、FeS2等)應用廣泛。納米FeS可去除水中微量六價鉻[Cr(Ⅵ)]。在pH＝4～7的水溶液中，納米FeS顆粒表面帶正電荷，Cr(Ⅵ)主要以

形式存在，納米FeS去除水中Cr(Ⅵ)主要經過“吸附→反應→沉淀”的過程。已知：Ksp(FeS)＝6.5×10－18，

＝5.0×10－17；H2S電離常數分別為Ka1＝1.1×10－7、Ka2＝1.3×10－13。①在弱堿性溶液中，FeS與

反應生成Fe(OH)3、Cr(OH)3和單質S，其離子方程式為_______________________________________________。②在弱酸性溶液中，反應FeS＋H＋

Fe2＋＋HS－的平衡常數K的數值為________。5×10－5③在pH＝4～7溶液中，pH越大，FeS去除水中Cr(Ⅵ)的速率越慢，原因是__________________________________________________________________________________________。c(OH－)越大，FeS表面吸附的Cr(Ⅵ)的量越少，FeS溶出量越少，Cr(Ⅵ)中

物質的量分數越大角度二Ksp的計算及應用6.[2017·海南，14(3)]向含有BaSO4固體的溶液中滴加Na2CO3溶液，當有BaCO3沉淀生成時溶液中

＝______。[已知Ksp(BaCO3)＝2.6×10－9，Ksp(BaSO4)＝1.1×10－10]247.[2016·全國卷Ⅰ，27(3)]在化學分析中采用K2CrO4為指示劑，以AgNO3標準溶液滴定溶液中的Cl－，利用Ag＋與

生成磚紅色沉淀，指示到達滴定終點。當溶液中Cl－恰好完全沉淀(濃度等于1.0×10－5mol·L－1)時，溶液中c(Ag＋)為__________mol·L－1，此時溶液中c()等于____________mol·L－1(已知Ag2CrO4、AgCl的Ksp分別為2.0×10－12和2.0×10－10)。2.0×10－55.0×10－3考向預測1.反應H2S(aq)＋Cu2＋(aq)

CuS(s)＋2H＋(aq)的平衡常數為_______。[已知Ksp(CuS)＝1.25×10－36；H2S的Ka1＝1×10－7，Ka2＝1×10－13]8×10152.通過計算判斷中和反應2Fe(OH)3(s)＋3H2C2O4(aq)

2Fe3＋(aq)＋6H2O(l)＋

在常溫下能否發生，并說明理由：_______________________________________________________________________。(已知：草酸(H2C2O4)的Ka1＝6.0×10－2、Ka2＝6.0×10－5，Ksp[Fe(OH)3]＝1.0×10－39；66＝4.67×104；平衡常數大于10－5時反應能發生)數為4.67×10－11，小于1.0×10－5，所以該反應不能發生不能，該反應的平衡常＝4.67×10－11<1.0×10－5，所以該反應不能發生。3.已知常溫下，Ksp(AgCl)＝1.76×10－10。銀氨溶液中存在下列平衡：Ag＋(aq)＋2NH3·H2O(aq)

[Ag(NH3)2]＋(aq)＋2H2O(l)

K1＝1.10×107。常溫下可逆反應AgCl(s)＋2NH3·H2O(aq)

[Ag(NH3)2]＋(aq)＋Cl－(aq)＋2H2O(l)的化學平衡常數K2＝____________。1.936×10－3則K2＝K1·Ksp(AgCl)＝1.10×107×1.76×10－10＝1.936×10－3。4.三氧化鎢(WO3)常用于制備特種合金、防火材料和防腐涂層。現利用白鎢精礦(含80%CaWO4及少量Fe、Zn和Mg等的氧化物)生產WO3。設計了如圖工藝流程：已知：Ksp(CaSO4)＝4.9×10－5；Ksp(CaC2O4)＝2.3×10－9；Ka1(H2C2O4)＝5.6×10－2、Ka2(H2C2O4)＝1.6×10－4。通過計算說明“浸取”過程形成CaSO4而不能形成CaC2O4的原因：_____。5.鎢是熔點最高的金屬，是重要的戰略物資。自然界中黑鎢礦的主要成分是FeWO4、MnWO4，還含有少量Si、P、As的化合物。由黑鎢礦制備WO3的工藝流程如下：浸出液中的溶質有Na2WO4、Na2SiO3、Na3PO4、Na3AsO4，加入MgSO4、H2SO4將溶液的pH調至9時，溶液中＝_____。(已知Ksp[Mg3(PO4)2]＝2.0×10－24、Ksp[Mg3(AsO4)2]＝2.0×10－20)10－2專題強化練123456789101.已知常溫下，Na2CO3溶液的水解常數Kh＝2×10－4，則當溶液中

時，試求該溶液的pH＝______。10123456789102.已知：常溫下，Ka1(H2CrO4)＝0.18，Ka2(H2CrO4)＝3.2×10－7。試推測常溫下，KHCrO4溶液呈______(填“酸性”“堿性”或“中性”)，其原因是_____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________(用必要的文字說明)。酸性KHCrO4在溶液中可發生水解，其水解常數Kh＝

≈5.56×10－14，KHCrO4在溶液中也可以發生電離，Ka2(H2CrO4)＝3.2×10－7＞Kh，即

的水解程度小于其電離程度，溶液呈酸性123456789103.常溫下，用NaOH溶液吸收SO2得到pH＝9的Na2SO3溶液，吸收過程中水的電離平衡_______(填“向左”“向右”或“不”)移動。試計算所得溶液中

＝______。(常溫下，H2SO3的電離常數Ka1＝1.0×10－2，Ka2＝6.0×10－8)向右6012345678910123456789104.磷酸是三元弱酸，常溫下三級電離常數分別是Ka1＝7.1×10－3、Ka2＝6.2×10－8、Ka3＝4.5×10－13。常溫下同濃度①Na3PO4、②Na2HPO4、③NaH2PO4的pH由小到大的順序是___________(填序號)；常溫下，Na2HPO4的水溶液呈___(填“酸”“堿”或“中”)性，用Ka與Kh的相對大小，說明判斷理由：___________________________________________________________________________。③＜②＜①堿磷酸是三元弱酸，磷酸鈉在溶液中分步水解，一級水解抑制二級水解，一級和二級水解抑制三級水解。酸根離子的水解程度越大，溶液的堿性越強，pH越大，則三種鹽溶液中酸根離子水解程度由小到大的順序為③＜②＜①，則溶液pH由小到大的順序為③＜②＜①；123456789105.Zn2＋(aq)＋H2S(aq)

ZnS(s)＋2H＋(aq)的平衡常數K＝_____。[已知：常溫下，Ksp(ZnS)＝3.0×10－25，H2S的電離常數Ka1＝9.0×10－8、Ka2＝1.0×10－15]12345678910300123456789106.從廢舊LiFePO4電極中可回收鋰元素。用硝酸充分溶浸廢舊LiFePO4電極，測得浸取液中c(Li＋)＝4mol·L－1，加入等體積的碳酸鈉溶液將Li＋轉化為Li2CO3沉淀，若沉淀中的鋰元素占浸取液中鋰元素總量的90%，則加入碳酸鈉溶液的濃度為______mol·L－1。[已知Ksp(Li2CO3)＝1.6×10－3，假設反應后溶液體積為反應前兩溶液之和]1.8812345678910123456789107.常溫下，用0.1000mol·L－1的NaOH溶液滴定某濃度的二元弱酸(H2X)溶液，所得溶液中各種含X的微粒的物質的量分數(δ)與pH的變化曲線如圖所示。則：H2X的電離常數Ka1＝________，X2－的水解常數Kh＝_______。10－1.2

10－9.812345678910123456789108.鎳、鈷及其化合物在工業上有廣泛的應用。工業上用紅土鎳礦(主要成分為NiO，含CoO、FeO、Fe2O3、Al2O3、MgO、CaO和SiO2)制備NiSO4·6H2O和鈷的工藝流程如圖所示。濾渣3的成分為MgF2和CaF2。若濾液1中c(Ca2＋)＝1.0×10－3mol·L－1，當濾液2中c(Mg2＋)＝1.5×10－6mol·L－1時，除鈣率為_______(忽略沉淀前后溶液體積變化)。[已知：Ksp(CaF2)＝1.5×10－10、Ksp(MgF2)＝7.5×10－11]99.7%12345678910123456789109.目前市面上的新能源汽車部分采用的是磷酸鐵鋰電池，其電極材料以硫鐵礦(主要成分為FeS2，含少量Al2O3、SiO2和Fe3O4)為原料制備，工業流程如圖所示。已知幾種金屬離子沉淀的pH如表所示：金屬氫氧化物Fe(OH)3Fe(OH)2Al(OH)3開始沉淀的pH2.37.54.0完全沉淀的pH4.19.75.212345678910為了使Al3＋完全沉淀，加入FeO調節pH最低為5.2(分析化學認為當溶液中離子濃度小于1×10－5mol·L－1時，該離子完全沉淀)，計算Ksp[Al(OH)3]＝_______。金屬氫氧化物Fe(OH)3Fe(OH)2Al(OH)3開始沉淀的pH2.37.54.0完全沉淀的pH4.19.75.210－31.4為了使Al3＋完全沉淀，加入FeO調節pH最低為5.2，則氫氧根離子濃度為c(OH－)＝105.2－14mol·L－1＝10－8.8mol·L－