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电离平衡常数应用

2017-11-06 09:44阅读：

http://blog.sina.cn/dpool/blog/u/1513813767

电离平衡常数应用
一、判断酸碱性强弱，从而判断化学反应的正误。
部分弱酸的电离平衡常数如下表：
弱酸
 HCOOH
 HCN
 H2CO3
电离常(25℃)
 Ka=1.77×10-4
 Ka=4.9×10-10
 Ka1=4.3×107
Ka2=5.6×1011

下列选项错误的是
  1. CN―+H2O+CO2=HCN+ HCO3-
  2. 2HCOOH+ CO32-=2HCOO―+H2O+CO2↑
  3. 中和等体积、等pH的HCOOH和HCN消耗NaOH的量前者小于后者
  4. 等体积、等浓度的HCOONa和NaCN溶液中所含离子总数前者小于后者
解析：酸的电离平衡常数HCOOH＞H2CO3＞HCN＞HCO3-，酸性越弱水解越强，则酸根离子水解程度CO32-＞CN-＞HCO3-＞HCOO—。A. 且酸性强的酸可制备酸性较弱的酸，H2CO3酸性大于HCN，故二者反应生成HCN和HCO3-：CN-+H2O+CO2=HCN+ HCO3-，正确；B. 酸性HCOOH＞H2CO3＞HCO3-，所以反应方程式为2HCOOH+ CO32-=2HCOO—+H2O+CO2↑，正确；C. 等pH、等体积的HCOOH和HCN，n(HCN)＞n(HCOOH)，中和酸需要碱的物质的量与酸的物质的量、酸的元数成正比，所以中和等体积、等pH的HCOOH和HCN消耗NaOH的量前者小于后者，正确；D. 根据电荷守恒，c(HCOO—)+c(OH—) 说明: https://solar.fbcontent.cn/api/apolo-images/14ceedda41295a4.png c(Na+)+c(H+)，c(CN—)+c(OH—)=c(Na+)+c(H+)，即离子总数是n(Na+)+n(H+)的2倍，而NaCN的水解程度大，即NaCN溶液中的c(OH—)大，c(H+)小，c(Na+)相同，所以甲酸钠中离子总数大，D错误，故选D。
二、判断酸式盐溶液的酸碱性
若250C时某一元酸HA的电离平衡常数Ka=1×10-8，将0.1mol.L-1的HA溶液和0.1mol.L-1的NaA溶液等体积混合后，则混合溶液（　　　）。
A.呈中性　　　B.呈碱性　　　C.呈酸性　　　D.不能确定溶液的酸碱性
解析：溶液中存在HA- ⇌ H+ + A- Ka=1×10-8
A- + H2O ⇌HA + OH- Kh=Kw/Ka=1×10-6
因Ka＞Kh 水解＞电离，故C(OH-)＞C(H+) ,溶液呈碱性
三、利用电离平衡常数判断溶液中粒子浓度生物变化
已知某温度下CH3COOH和H2O的电离常数相等，现向10ml浓度为0.1mol/L的CH3COOH溶液中滴加相同浓度的氨水，在滴加过程中（ ）。
A: 水的电离程度始终增大
B: 说明: https://gallery.fbcontent.cn/latex?decode=false&latex=$$\frac{c\rm+(NH_4^+)}{c\rm+(NH_3\cdot+H_2O)}$$%先增大再减小
C: 说明: https://gallery.fbcontent.cn/latex?decode=false&latex=$$c\rm+(CH_3COOH)$$%与 说明: https://gallery.fbcontent.cn/latex?decode=false&latex=$$c\rm+(CH_3COO^-)$$%之和始终保持不变
D: 当加入氨水的体积为 说明: https://gallery.fbcontent.cn/latex?decode=false&latex=$$\rm+10\+mL$$%时， 说明: https://gallery.fbcontent.cn/latex?decode=false&latex=$$c\rm+(NH_4^+)=c\rm+(CH_3COO^-)$$%
答案详解:D项，因为CH3COOH和NH3•H20的电离常数相等，所以两者物质的量相同时，混合溶液显中性，所以 说明: https://gallery.fbcontent.cn/latex?decode=false&latex=$$c\rm+(NH_4^+)=\it+c\rm+(CH_3COO^-)$$%，故D项正确；
A项，CH3COOH电离产生氢离子，抑制水的电离，向CH3COOH溶液中滴加氨水，水的电离程度逐渐增大，反应完全后，继续加入氨水，NH3•H20电离产生氢氧根离子，抑制水的电离，水的电离程度逐渐减小，故A项错误；
B项，NH3•H20的电离平衡常数为 说明: https://gallery.fbcontent.cn/latex?decode=false&latex=$$K\rm+_b=\frac{\it+c\rm+(NH_4^+\cdot)\cdot+\it+c\rm+(OH^-)}{\it+c\rm+(NH_3\cdot+H_2O)}$$%，水的电离平衡常数 说明: https://gallery.fbcontent.cn/latex?decode=false&latex=$$K\rm+_w=\it+c\rm+(H^+)\cdot+\it+c\rm+(OH^-)$$%，则 说明: https://gallery.fbcontent.cn/latex?decode=false&latex=$$\frac{c\rm+(NH_4^+)}{c\rm+(NH_3\cdot+H_2O)}$$% 说明: https://gallery.fbcontent.cn/latex?decode=false&latex=$$=\frac{K\rm+_b}{c\rm+(OH^-)}=\frac{K\rm+_b\cdot+\it+c\rm+(H^+)}{K\rm+_w}$$%，温度不变， 说明: https://gallery.fbcontent.cn/latex?decode=false&latex=$$K\rm+_w$$%、 说明: https://gallery.fbcontent.cn/latex?decode=false&latex=$$K\rm+_b$$%不变，随着氨水的加入，溶液中 说明: https://gallery.fbcontent.cn/latex?decode=false&latex=$$\rm+H^+$$%浓度逐渐降低，则 说明: https://gallery.fbcontent.cn/latex?decode=false&latex=$$\frac{c\rm+(NH_4^+)}{c\rm+(NH_3\cdot+H_2O)}$$%逐渐降低，故B项错误；
C项， 说明: https://gallery.fbcontent.cn/latex?decode=false&latex=$$n\rm+(CH_3COOH)$$%与 说明: https://gallery.fbcontent.cn/latex?decode=false&latex=$$n\rm+(CH_3COO^-)$$%之和始终保持不变，但溶液的体积一直增大，所以 说明: https://gallery.fbcontent.cn/latex?decode=false&latex=$$c\rm+(CH_3COOH)$$%与 说明: https://gallery.fbcontent.cn/latex?decode=false&latex=$$c\rm+(CH_3COO^-)$$%之和一直减小，故C项错误。
说明: https://solar.fbcontent.cn/api/apolo-images/1488d3c60900d5a.png综上所述，本题正确答案为D。
四、利用图像确定电离平衡常数
25℃时，用浓度为0.1000 mol/L的NaOH溶液滴定20.00 mL浓度均为0.1000 mol/L的三种酸HX、HY、HZ，滴定曲线如图所示。下列说法正确的是（ ）。
A: 在相同温度下，同浓度的三种酸溶液的导电能力顺序：HZ＜HY＜HX
B: 根据滴定曲线，可得 说明: https://gallery.fbcontent.cn/latex?decode=false&latex=$$Ka(HY)≈10^{-5}$$%
C: 将上述HX、HY溶液等体积混合后，用NaOH溶液滴定至HX恰好完全反应时： 说明: https://gallery.fbcontent.cn/latex?decode=false&latex=$$c(X^-)>c(Y^-)>c(OH^-)>c(H^+)$$%
D: HY与HZ混合，达到平衡时： 说明: https://gallery.fbcontent.cn/latex?decode=false&latex=$$c(H^+)=\frac{K_a(HY)\cdot+c(HY)}{c(Y^-)}++c+(z^-)+++c(OH^-)$$%
解析:B项，浓度均为0.1000 mol/L的三种酸HX、HY、HZ，根据滴定曲线0点三种酸的pH可得到HZ是强酸，HY和HX是弱酸，但酸性：HY＞HX，当NaOH溶液滴加到10 mL时，溶液中 说明: https://gallery.fbcontent.cn/latex?decode=false&latex=$$c(HY)≈c(Y^-)$$%，即 说明: https://gallery.fbcontent.cn/latex?decode=false&latex=$$K_a(HY)≈c(H^+)=10^{-pH}=10^{-5}$$%，故B项正确；
A项，酸性：HZ＞HY＞HX，因此同温同浓度时，三种酸的导电性：HZ＞HY＞HX，故A项错误；
C项，用NaOH溶液滴定至HX恰好完全反应时，HY早被完全中和，所得溶液是NaY和NaX混合溶液，但因酸性：HY＞HX，即 说明: https://gallery.fbcontent.cn/latex?decode=false&latex=$$X^-$$%的水解程度大于 说明: https://gallery.fbcontent.cn/latex?decode=false&latex=$$Y^-$$%，溶液中 说明: https://gallery.fbcontent.cn/latex?decode=false&latex=$$c(Y^-)>c(X^-)$$% ，故C项错误；
D项，HY与HZ混合，溶液的电荷守恒式为： 说明: https://gallery.fbcontent.cn/latex?decode=false&latex=$$c(H^+)=c(Y^-)++c(Z^-)++c(OH^-)$$% ，又根据HY的电离平衡常数： 说明: https://gallery.fbcontent.cn/latex?decode=false&latex=$$K_a(HY)=+\frac{c(H^+)c(Y^-)}{c(HY)}$$%，即有： 说明: https://gallery.fbcontent.cn/latex?decode=false&latex=$$c(Y^-)=\frac+{K_a(HY)\cdot+c(HY)}{c(H^+)}$$% ，所以达平衡后： 说明: https://gallery.fbcontent.cn/latex?decode=false&latex=$$c(H^+)=\frac+{K_a(HY)\cdot+c(HY)}{c(H^+)}+c(Z^-)+c(OH^-)$$%，故D项错误。
综上所述，本题正确答案为B。

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