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几大平衡常数专题练习

几大平衡常数专题练习

一、化学平衡常数

常考题型

1.求解平衡常数;

2.由平衡常数算初始(或平衡)浓度;

3.计算转化率(或产率);

4.应用平衡常数K判断平衡移动方向(或放热、吸热等情况)。

对 策

从基础的地方入手,如速率计算、“三阶段式”的运用、阿伏加德罗定律及其推论的应用、算转化率等,这些都与化学平衡常数密不可分(严格讲电离平衡、水解平衡、沉淀溶解平衡也是化学平衡,只是在溶液中进行的特定类型的反应而已),要在练习中多反思,提高应试能力。

[例1] 高炉炼铁过程中发生的主要反应为

Fe2O3(s)+CO(g)

Fe(s)+CO2(g)。

已知该反应在不同温度下的平衡常数如下:

温度/℃

1000

1150

1300

平衡常数

4.0

3.7

3.5

请回答下列问题:

(1)该反应的平衡常数表达式K=________,ΔH________0(填“>”“<”或“=”);

(2)在一个容积为10L的密闭容器中,1000℃时加入Fe、Fe2O3、CO、CO2各1.0mol,反应经过10min后达到平衡。

求该时间范围内反应的平均反应速率v(CO2)=________,CO的平衡转化率=________;

(3)欲提高

(2)中CO的平衡转化率,可采取的措施是________。

A.减少Fe的量      B.增加Fe2O3的量

C.移出部分CO2D.提高反应温度

E.减小容器的容积F.加入合适的催化剂

二、电离常数

常考题型

1.直接求电离平衡常数;

2.由电离平衡常数求弱酸(或弱碱)的浓度;

3.由Ka或Kb求pH。

试题一般难度不大,是在化学平衡基础上派生出来的。

对 策

注意平衡体系中同种离子的浓度是同一个浓度,当两个量相加或相减时,若相差100倍以上,要舍弃小的等一些基本的近似处理能力。

[例2] 在25℃下,将amol·L-1的氨水与0.01mol·L-1的盐酸等体积混合,反应平衡时溶液中c(NH

)=c(Cl-),则溶液显________性(填“酸”“碱”或“中”);用含a的代数式表示NH3·H2O的电离常数Kb=________。

三、水的离子积常数

常考题型

1.计算温度高于室温时的KW;

2.通过KW的大小比较相应温度的高低;

3.溶液中c(H+)与c(OH-)相互换算;

4.酸、碱、能水解的盐溶液中水电离出的c(H+)或c(OH-)的计算。

对 策

KW只与温度有关,升高温度,KW增大;在稀溶液中,c(H+)·c(OH-)=KW,其中c(H+)、c(OH-)是溶液中的H+、OH-浓度;水电离出的H+数目与OH-数目相等。

  [例3] (2013·大纲全国卷)右图表示水中c(H+)和c(OH-)的关系,下列判断错误的是(  )

A.两条曲线间任意点均有c(H+)×c(OH-)=KW

B.M区域内任意点均有c(H+)<c(OH-)

C.图中T1<T2

D.XZ线上任意点均有pH=7

四、难溶电解质的溶度积常数

常考

题型

1.溶解度与Ksp的相关转化与比较;

2.沉淀先后的计算与判断;

3.沉淀转化相关计算;

4.金属沉淀完全的pH及沉淀分离的相关计算;

5.与其他平衡(如氧化还原平衡、配位平衡)综合的计算

6.数形结合的相关计算等。

对 策

应用Ksp数值大小比较物质的溶解度大小时,一定是在组成上属于同一类型的难溶电解质才能进行比较,否则,不能比较;在判断沉淀的生成或转化时,把离子浓度数值代入Ksp表达式,若数值大于Ksp,沉淀可生成或转化为相应难溶物质;利用Ksp可计算某些沉淀转化反应的化学平衡常数。

[例4] 金属氢氧化物在酸中溶解度不同,因此可以利用这一性质,控制溶液的pH,达到分离金属离子的目的。

难溶金属的氢氧化物在不同pH下的溶解度(S/mol·L-1)如下图所示。

(1)pH=3时溶液中铜元素的主要存在形式是________。

(2)若要除去CuCl2溶液中的少量Fe3+,应该控制溶液的pH________。

A.<1 B.4左右  C.>6

(3)在Ni(NO3)2溶液中含有少量的Co2+杂质,________(填“能”或“不能”)通过调节溶液pH的方法来除去,理由是_____________________________________________________。

(4)已知一些难溶物的溶度积常数如下表:

物质

FeS

MnS

CuS

Ksp

6.3×10-18

2.5×10-13

1.3×10-35

物质

PbS

HgS

ZnS

Ksp

3.4×10-28

6.4×10-33

1.6×10-24

为除去某工业废水中含有的Cu2+、Pb2+、Hg2+杂质,最适宜向此工业废水中加入过量的________。

A.NaOH  B.FeS   C.Na2S

【针对练习】

1.下列关于水的说法正确的是(  )

A.常温下正常雨水的pH为7.0,酸雨的pH小于7.0

B.将25℃纯水加热至95℃时,

增大

C.将纯水加热到95℃时,水的离子积变大,pH不变,水仍呈中性

D.向水中加入醋酸或醋酸钠,均可促进水的电离

2.已知FeCl3溶液与KSCN溶液混合后发生反应FeCl3+3KSCN

Fe(SCN)3+3KCl,达到平衡后,改变条件,则下列说法正确的是(  )

A.向溶液中加入少许KCl固体,溶液颜色变浅

B.升高温度,平衡一定发生移动

C.加入少许KCl固体或者加入少许FeCl3固体平衡常数均发生变化,且变化方向相反

D.平衡常数表达式为K=

3.某密闭容器中充入等物质的量的气体A和B,一定温度下发生反应A(g)+xB(g)

2C(g),达到平衡后,只改变反应的一个条件,测得容器中物质的浓度、反应速率随时间变化的关系如下图所示。

下列说法中正确的是(  )

A.30min时降低温度,40min时升高温度

B.前8minA的平均反应速率为0.04mol·(L·min)-1

C.反应方程式中的x=1,正反应为吸热反应

D.20~40min间该反应的平衡常数均为4

4.水的电离平衡曲线如图所示,下列说法不正确的是(  )

A.图中四点KW间的关系:

A=D

B.若从A点到C点,可采用:

温度不变在水中加少量NaOH固体

C.若从A点到D点,可采用:

温度不变在水中加少量酸

D.若处在B点所在的温度,将pH=2的硫酸与pH=10的NaOH的两种溶液等体积混合后,溶液显中性

5.已知25℃时有关弱酸的电离平衡常数:

弱酸化学式

CH3COOH

HCN

H2CO3

电离平衡常数(25℃)

1.8×10-5

4.9×10-10

K1=4.3×10-7

K2=5.6×10-11

则下列有关说法正确的是(  )

A.等物质的量浓度的溶液pH关系为:

Na2CO3>NaCN>CH3COONa

B.amol·L-1HCN溶液与bmol·L-1NaOH溶液等体积混合,所得溶液中c(Na+)>c(CN-),则a一定小于b

C.冰醋酸中逐渐滴加水,则溶液的导电性、pH均先增大后减小

D.NaHCO3和Na2CO3混合溶液中,一定有c(Na+)+c(H+)=c(OH-)+c(HCO

)+c(CO

6.将浓度为0.1mol·L-1HF溶液加水不断稀释,下列各量始终保持增大的是(  )

A.c(H+) B.Ka(HF)C.

D.

7.25℃时,用水稀释0.1mol·L-1的氨水,溶液中随着水量的增加而减小的是(  )

 ②

③c(H+)·c(OH-) ④

A.①②B.③C.③④D.②④

8.室温时,M(OH)2(s)

M2+(aq)+2OH-(aq) Ksp=a。

c(M2+)=bmol·L-1时,溶液的pH等于(  )

A.

lg(

)B.

lg(

)C.14+

lg(

)D.14+

lg(

9.

(1)25℃时,强酸A溶液的pH=a,强碱B溶液的pH=b,且a+b=14,若两者等体积混合后,溶液的pH=________,此时溶液中盐的阳离子浓度大于阴离子浓度,其原因可能是_____________________。

(2)水的电离平衡如右图所示,若A点表示25℃时水的电离平衡状态,当升高温度至100℃时水的电离平衡状态为B点。

100℃时pH=8的Ba(OH)2溶液与pH=5的盐酸混合,并保持100℃的恒温,欲使混合溶液的pH=7,求Ba(OH2)溶液与盐酸的体积比为________。

(3)常温常压下,空气中的CO2溶于水达到平衡时,溶液的pH=5.60,c(H2CO3)=1.5×10-5mol·L-1。

若忽略水的电离及H2CO3的第二级电离,求H2CO3

HCO

+H+的平衡常数K1=________(已知10-5.60=2.5×10-6)。

10.运用化学反应原理研究卤族元素的性质具有重要意义。

(1)下列关于氯水的叙述正确的是________(填写符号)。

a.氯水中存在两种电离平衡b.向氯水中通入SO2,其漂白性增强

c.向氯水中通入氯气,c(H+)/c(ClO-)减小

d.加水稀释氯水,溶液中的所有离子浓度均减小

e.加水稀释氯水,水的电离平衡向正反应方向移动

f.向氯水中加入少量固体NaOH,可能有c(Na+)=c(Cl-)+c(ClO-)

(2)常温下,已知25℃时有关弱酸的电离平衡常数:

弱酸化学式

HClO

H2CO3

电离平衡常数

4.7×10-8

K1=4.3×10-7 K2=5.6×10-11

写出84消毒液露置在空气中发生反应的离子方程式_____________________________。

(3)电解饱和食盐水可得到溶质为M的碱溶液,常温下将浓度为c1的M溶液与0.1mol·L-1的一元酸HA等体积混合,所得溶液pH=7,则c1________0.1mol·L-1(填“≥”、“=”或“≤”),溶液中离子浓度的大小关系为____________________。

若将上述“0.1mol·L-1的一元酸HA”改为“pH=1的一元酸HA”,所得溶液pH仍为7,则c1____0.1mol·L-1。

(4)牙釉质对牙齿起着保护作用,其主要成分为羟基磷灰石[Ca5(PO4)3OH],研究证实氟磷灰石[Ca5(PO4)3F]比它更能抵抗酸的侵蚀,故含氟牙膏已使全世界千百万人较少龋齿,请写出羟基磷灰石的溶度积常数表达式Ksp=________,氟离子与之反应转化的离子方程式为

________________________________________________________________________。

11.国内某知名大学实现了在400℃、65MPa压力下由二氧化碳与氢气合成乙醇的实验:

2CO2(g)+6H2(g)

CH3CH2OH(g)+3H2O(g)。

(1)该温度下,在1L密闭容器中通入CO2和H2,10min后生成了4.6g乙醇,则10min内用CO2表示的平均反应速率为________。

(2)该反应的平衡常数表达式为______________________________________________。

(3)请用上述反应中的有关物理量来说明该反应已达到平衡状态。

①________________________________________________________________________;

②________________________________________________________________________。

(4)若升高温度,平衡常数K增大,则该反应的ΔH________0(填“>”、“=”或“<”)。

(5)请提出两个合理的提高乙醇产率的措施:

①________;②________。

12.T℃时,将6molA和8molB充入2L密闭容器中,发生反应:

A(g)+3B(g)

C(g)+D(g),容器中B的物质的量随时间变化如图中实线所示。

图中虚线表示仅改变某一反应条件时,H2的物质的量随时间的变化。

下列说法正确的是(  )

A.反应开始至a点时v(A)=1mol·L-1·min-1

B.若曲线Ⅰ对应的条件改变是升温,则该反应的ΔH>0

C.曲线Ⅱ对应的条件改变是增大压强

D.T℃时,该反应的化学平衡常数为0.125

13.现有相同条件,同一容器中的三个反应:

反应①Fe(s)+H2O(g)

FeO(s)+H2(g) ΔH1,平衡常数为K1,

反应②CO(g)+H2O(g)

H2(g)+CO2(g) ΔH2,平衡常数为K2,

反应③Fe(s)+CO2(g)

FeO(s)+CO(g) ΔH3,平衡常数为K3。

在不同温度下,部分K1、K2的值如下:

T/℃

700

800

K1

2.38

2.56

K2

0.80

(1)K1的表达式为________;根据反应①②③推导出K1、K2、K3的关系式K3=________。

(2)800℃时,向容积为2L的恒容密闭容器中充入一定量的CO和H2O维持恒温,发生反应②,反应过程中测定的部分数据见下表:

反应时间/min

0

2

4

6

n(CO)/mol

1.20

0.90

0.80

n(H2O)/mol

0.60

0.20

(A)由以上信息推断反应③正反应方向为________(填“放热”或“吸热”)反应。

(B)若在800℃时的恒压密闭容器中通入CO和H2O各1mol发生反应②,当反应达到平衡后,维持温度与压强不变,t1时再通入各1mol的CO和H2O的混合气体,请在下图中画出正(v正)、逆(v逆)反应速率在t1后随时间t变化的曲线图。

14.化学平衡常数K、弱电解质的电离平衡常数Ka或Kb及溶度积常数Ksp是高中化学中常见的几种常数。

它们都能反映相应的可逆变化进行的程度,下列关于以上常数的说法正确的是A.对于可逆反应,若改变条件使平衡右移,则达到新的平衡时的平衡常数K一定增大

B.一定温度下,在amol·L-1的饱和石灰水中加入适量的bmol·L-1CaCl2溶液(b>a),则一定有Ca(OH)2析出

C.相同温度时,CH3COOH的电离平衡常数Ka与NH3·H2O的电离平衡常数Kb相等,所以NH4HCO3的水溶液显碱性

D.升高温度,以上常数均增大

15.(2015·湘潭模拟)25℃时,水的电离达到平衡:

H2O

H++OH-,下列叙述正确的是(  )

A.将纯水加热到95℃时,KW变大,pH不变,水仍呈中性

B.向纯水中加入稀氨水,平衡逆向移动,c(OH-)增大,KW变小

C.向纯水中加入少量碳酸钠固体,c(H+)减小,KW不变,影响水的电离平衡

D.向纯水中加入醋酸钠或盐酸,均可抑制水的电离,KW不变

16.不同温度下,水溶液中的c(H+)与c(OH-)的关系如图所示。

下列有关说法正确的是(  )

A.若从a点到c点,可采用在水中加入酸的方法

B.b点对应的醋酸中由水电离出的c(H+)=10-6mol·L-1

C.c点对应溶液的Kw大于d点对应溶液的Kw

D.T℃时,0.05mol·L-1的Ba(OH)2溶液的pH=11

17.某温度下,在一容积可变的密闭容器中,发生反应2A(g)+B(g)

2C(g),反应达到平衡时,A、B和C的物质的量分别为4mol、2mol、4mol。

保持温度和压强不变,对平衡混合物中三者的物质的量作如下调整,可使平衡右移的是

A.均减半 B.均加倍C.均增加1molD.均减少1mol

18.(2015·青岛模拟)25℃时,弱酸的电离平衡常数如下表,下列说法正确的是

弱酸

CH3COOH

HCN

H2CO3

K

1.810-5

4.910-10

K1=4.310-7

K2=5.610-11

A.等物质的量浓度溶液pH关系:

pH(NaCN)>pH(Na2CO3)>pH(CH3COONa)

B.amol·L-1HCN与bmol·L-1NaOH溶液等体积混合所得溶液c(Na+)>c(CN-),则a一定小于b

C.往冰醋酸中逐滴加水,溶液导电能力先增大后减小

D.NaHCO3和Na2CO3的混合液中:

c(Na+)+c(H+)=c(OH-)+c(HC

)+c(C

19.若25℃时某一元酸HA的电离平衡常数Ka=110-8,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

20.将1molH2O(g)和1molCO(g)充入反应容器中,发生反应CO(g)+H2O(g)

CO2(g)+H2(g),达到平衡时,有2/3的CO转化为CO2。

在相同条件下,将1molCO(g)和2molH2O(g)充入同一反应容器中,当反应达到平衡后,混合气体中CO2的体积分数可能为(  )

A.22.2% B.28.2%C.33.3%D.37.8%

21.(2015·桂林模拟)已知:

某温度时,Ksp(FeC2O4)=2.010-7,Ksp(CaC2O4)=2.510-9。

下列说法不正确的是(  )

A.向Na2C2O4溶液中加入FeCl2与CaCl2,当两种沉淀共存时,溶液中c(Fe2+)∶c(Ca2+)=80∶1

B.向FeC2O4悬浊液中加入适量CaCl2,可以生成CaC2O4沉淀

C.CaC2O4饱和溶液的物质的量浓度为510-5mol·L-1

D.FeC2O4的溶解度小于CaC2O4的溶解度

22.(2015·安庆模拟)N2O5是一种新型硝化剂,在一定温度下可发生以下反应:

2N2O5(g)

4NO2(g)+O2(g) ΔH>0

T1℃时,向密闭容器中通入N2O5,部分实验数据见下表:

t/s

0

500

1000

1500

c(N2O5)/mol·L-1

5.00

3.52

2.50

2.50

下列说法中不正确的是(  )

A.500s内N2O5分解速率为2.9610-3mol·L-1·s-1

B.T1℃下的平衡常数K1=125,平衡时N2O5的转化率为50%

C.T1℃下的平衡常数为K1,T2温度下的平衡常数为K2,若T1>T2,则K1

D.达平衡后其他条件不变,将容器的体积压缩到原来的

,则再次平衡时c(N2O5)>5.00mol·L-1

23.有一兴趣小组为探究外界条件对可逆反应A(g)+B(g)

C(g)+D(s)的影响,进行了如下实验。

恒温条件下,向一个容积为10L的密闭容器中充入1molA和1molB,反应达平衡时测得容器中各物质的浓度如Ⅰ中所示,然后改变条件做了另外三组实验,重新达到平衡时容器中各成分的浓度分别如Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ中所示。

A

B

C

0.050mol·L-1

0.050mol·L-1

0.050mol·L-1

0.070mol·L-1

0.070mol·L-1

0.098mol·L-1

0.060mol·L-1

0.060mol·L-1

0.040mol·L-1

0.080mol·L-1

0.080mol·L-1

0.12mol·L-1

针对上述系列实验,下列结论中错误的是(  )

A.由Ⅰ中数据可计算出该温度下反应的化学平衡常数K=20

B.Ⅱ中的数据可能是通过增大C的浓度来实现的

C.若Ⅲ中只是升高温度,则与Ⅰ比较,可以判断出正反应一定是放热反应

D.由Ⅳ中的数据得出,通过压缩容器的体积就可以实现

24.(12分)

(1)三种弱酸HA、H2B、HC电离常数的数值为

1.810-5、5.610-11、4.910-10、4.310-7(数据顺序已打乱),已知三种酸和它们的盐之间能发生以下反应:

①HA+HB-(少量)

A-+H2B

②H2B(少量)+C-

HB-+HC

③HA(少量)+C-

A-+HC

则三种酸对应的电离常数分别为(请填空):

HA

H2B

HC

Ka

Ka1

Ka2

Ka

1.810-5

4.310-7

(2)25℃时,0.1mol·L-1的H2D水溶液中,用氢氧化钠来调节溶液的pH,得到含有H2D、HD-、D2-三种微粒的溶液。

①当溶液的pH=7时,c(Na+)=________(填微粒间量的关系)。

②当c(Na+)=c(D2-)+c(H2D)+c(HD-)时溶液为________溶液(填物质的化学式)。

25.(2015·大庆模拟)运用化学反应原理研究卤族元素的性质具有重要意义。

(1)下列关于氯水的叙述正确的是________(填字母号)。

a.氯水中存在两种电离平衡

b.向氯水中通入SO2,其漂白性增强

c.向氯水中通入氯气,c(H+)/c(ClO-)减小

d.加水稀释氯水,溶液中的所有离子浓度均减小

e.加水稀释氯水,水的电离平衡向正反应方向移动

f.向氯水中加入少量固体NaOH,可能有c(Na+)=c(Cl-)+c(ClO-)

(2)常温下,已知25℃时有关弱酸的电离平衡常数:

弱酸化学式

HClO

H2CO3

电离平衡常数

4.710-8

K1=4.310-7

K2=5.610-11

写出84消毒液露置在空气中发生反应的离子方程式_____________________。

(3)电解饱和食盐水可得到溶质为M的碱溶液,常温下将浓度为c1的M溶液与

0.1mol·L-1的一元酸HA等体积混合,所得溶液pH=7,则c1________0.1mol·L-1(填“≥”“=”或“≤”),溶液中离子浓度的大小关系为__________________。

26.CO2和CO与我们的社会生活联系相当密切,某化学课题组对此进行了探究。

(1)CO2可用NaOH溶液吸收得到碳酸盐。

①已知25℃时,CO32-水解反应的平衡常数(即水解常数)Kh=

=210-4,当溶液中c(HCO3-)∶c(CO32-)=2∶1时,溶液的pH=________;

②若将0.1mol·L-1Na2CO3溶液与0.1mol·L-1NaHCO3溶液等体积混合,则混合后的溶液中c(CO32-)______________c(HCO3-)(填“大于”“小于”或“等于”);0.1mol·L-1Na2CO3溶液中c(OH-)-c(H+)=________________________[用含c(HCO3-)、c(H2CO3)的关系式表示]。

(2)常温常压下,饱和CO2水溶液的pH=5.6,c(H2CO3)=1.510-5mol·L-1。

若忽略水的电离及H2CO3的第二级电离,则H2CO3

HCO3-+H+的平衡常数K=__________。

(已知:

10-5.6=2.510-6)

(3)常温下,0.1mol·L-1NaHCO3溶液的pH大于8,则溶液中c(H2CO3)______c(CO32-)(填“>”“=”或“<”),原因是___________________

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