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- 2021-08-23 发布
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微考点68 四大平衡常数的计算与应用
1.(2019·重庆适应性考试)常温下,将pH=a的NaOH溶液与pH=b的醋酸溶液等体积混合后,两者恰好完全反应,则该温度下醋酸的电离常数约为( )
A.1014-a-2b B.10a+b-14
C.10a-2b D.10a-2b+14
2.[2013·新课标全国卷Ⅱ,13]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()
3.(2019·郑州模拟)已知:25℃时,Kb(NH3·H2O)=1.8×10-5。该温度下,用0.100mol·L-1的氨水滴定10.00mL0.100mol·L-1的一元酸HA的溶液,滴定过程中加入氨水的体积(V)与溶液中lg的关系如图所示。下列说法不正确的是( )
A.HA为强酸
B.a=10
C.25℃时,NH的水解平衡常数为×10-9
D.当滴入20mL氨水时,溶液中存在c(NH)>c(A-)
4.(2019·豫南七校联考)已知:pNi=-lgc(Ni2+);常温下,Ksp(NiCO3)=1.4×10-7,H2S的电离平衡常数:Ka1=1.3×10-7,Ka2=7.1×10-15。常温下,向10mL0.1mol·L-1Ni(NO3)2
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溶液中滴加0.1mol·L-1Na2S溶液,滴加过程中pNi与Na2S溶液体积的关系如图所示。下列说法不正确的是( )
A.E、F、G三点中,F点对应溶液中水电离程度最小
B.常温下,Ksp(NiS)=1×10-21
C.在NiS和NiCO3的浊液中=1.4×1014
D.Na2S溶液中,S2-第一步水解常数Kh1=
5.(1)常温下,用氨水吸收CO2可得到NH4HCO3溶液,在NH4HCO3溶液中,c(NH)________(填“>”“<”或“=”)c(HCO);反应NH+HCO+H2O===NH3·H2O+H2CO3的平衡常数K=________。(已知常温下NH3·H2O的电离常数Kb=2×10-5,H2CO3的电离常数K1=4×10-7,K2=4×10-11)。
(2)已知Ksp[Mg(OH)2]=2×10-11,在某MgSO4溶液里c(Mg2+)=0.002mol·L-1,如果生成Mg(OH)2沉淀,应调整溶液pH,使之大于______;在0.20L的0.002mol·L-1MgSO4溶液中加入等体积的0.10mol·L-1的氨水溶液,电离常数Kb(NH3·H2O)=2×10-5,试计算________(填“有”或“无”)Mg(OH)2沉淀生成。
(3)CuCl悬浊液中加入Na2S,发生的反应为2CuCl(s)+S2-(aq)Cu2S(s)+2Cl-(aq),该反应的平衡常数K=__________________[已知Ksp(CuCl)=1.2×10-6,Ksp(Cu2S)=2.5×10-43]。
(4)已知常温下H2SO3的电离常数:Ka1=1.0×10-1.9,Ka2=1.0×10-7.2,计算0.1mol·L-1NaHSO3溶液的pH值为________(忽略SO的二级水解)。
6.(1)[2017·天津,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2.0mol·L-1,溶液中的c(OH-)=____________mol·L-1。将SO2通入该氨水中,当c(OH-)降至1.0×10-7mol·L-1时,溶液中的=____________。
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(2)[2017·江苏,20(2)②]H3AsO4水溶液中含砷的各物种的分布分数(平衡时某物种的浓度占各物种浓度之和的分数)与pH的关系如图所示。
H3AsO4第一步电离方程式H3AsO4H2AsO+H+的电离常数为Ka1,则pKa1=____________(pKa1=-lgKa1)。
(3)[2016·全国卷Ⅱ,26(4)]联氨(又称肼,N2H4,无色液体)是一种应用广泛的化工原料,可用作火箭燃料。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+N2H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___________________________________________________________。
7.(2019·漳州模拟)钪及其化合物具有许多优良的性能,在宇航、电子、超导等方面有着广泛的应用。从钛白工业废酸(含钪、钛、铁、锰等离子)中提取氧化钪(Sc2O3)的一种流程如图:
回答下列问题:
(1)先加入氨水调节pH=3,过滤,滤渣主要成分是________________;再向滤液加入氨水调节pH=6,滤液中Sc3+的浓度为________________________________。{已知:Ksp[Mn(OH)2]=1.9×10-13,Ksp[Fe(OH)3]=2.6×10-39,Ksp[Sc(OH)3]=9.0×10-31}
(2)用草酸“沉钪”。25℃时pH=2的草酸溶液中=________________(保留两位有效数字)。写出“沉钪”得到草酸钪的离子方程式:___________________________
________________________________________________________________________。
[已知Ka1(H2C2O4)=5.9×10-2,Ka2(H2C2O4)=6.4×10-5]
8.(2020·自贡模拟)(1)已知某温度时,Na2CO3溶液的水解常数Kh=2×10-4mol·L-1,则当溶液中c(HCO)∶c(CO)=2∶1时,试求该溶液的pH=__________。
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(2)已知25℃时,NH3·H2O的电离平衡常数Kb=1.8×10-5,该温度下1mol·L-1的NH4Cl溶液中c(H+)=____________mol·L-1。(已知≈2.36)
(3)25℃时,H2SO3HSO+H+的电离常数Ka=1×10-2,则该温度下NaHSO3水解反应的平衡常数Kh=________________,若向NaHSO3溶液中加入少量的I2,则溶液中将________(填“增大”“减小”或“不变”)。
(4)已知常温下CN-的水解常数Kh=1.61×10-5。
①常温下,含等物质的量浓度的HCN与NaCN的混合溶液显________(填“酸”“碱”或“中”)性,c(CN-)________(填“>”“<”或“=”)c(HCN)。该溶液中各离子浓度由大到小的顺序为____________________________________________________________________
______________________________________________________________________________。
②常温下,若将cmol·L-1盐酸与0.62mol·L-1KCN溶液等体积混合后恰好得到中性溶液,则c=________(小数点后保留4位数字)。
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答案精析
1.A
2.C [由Ksp=c(M2+)·c2(OH-)得c(OH-)=()mol·L-1,Kw=c(H+)·c(OH-)得c(H+)=mol·L-1
pH=-lg=14+lg()。]
3.B
4.D [A项,Ni(NO3)2是强酸弱碱盐,Na2S是强碱弱酸盐,它们都能促进水的电离,F点表示Ni(NO3)2和Na2S恰好完全反应,溶液中溶质是NaNO3,水的电离程度最小,正确;B项,F点,10mL0.1mol·L-1Ni(NO3)2溶液和10mL0.1mol·L-1Na2S溶液恰好完全反应,c(Ni2+)=c(S2-)=10-10.5mol·L-1,NiS(s)Ni2+(aq)+S2-(aq),Ksp(NiS)=c(Ni2+)·c(S2+)=1×10-21,正确;C项,NiCO3(s)+S2-(aq)NiS(s)+CO(aq),K===1.4×1014,正确;D项,S2-+H2OHS-+OH-,Kh1==,错误。]
5.(1)> 1.25×10-3 (2)10 有 (3)5.76×1030 (4)4.1
解析 (1)由于NH3·H2O的电离常数大于H2CO3的电离常数,再根据盐类水解规律可得HCO的水解程度更大,因此c(NH)>c(HCO);反应NH+HCO+H2O===NH3·H2O+H2CO3的平衡常数K====1.25×10-3。
(2)MgSO4溶液中c(Mg2+)=0.002mol·L-1,沉淀平衡时c(OH-)=mol·L-1=10-4mol·L-1,则c(H+)=10-10mol·L-1,因此要生成Mg(OH)2沉淀,应调整溶液pH,使之大于10;在0.20L的0.002mol·L-1MgSO4溶液中加入等体积的0.10mol·L-1的氨水溶液,镁离子浓度变为0.001mol·L-1;c(OH-)=mol·L-1=0.001mol·L-1,c(Mg2+)·c2(OH-)=10-9>Ksp[Mg(OH)2]=2×10-11,有Mg(OH)2沉淀产生。
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(3)2CuCl(s)+S2-(aq)Cu2S(s)+2Cl-(aq)的平衡常数K=====5.76×1030。
(4)HSOSO+H+的电离常数Ka2==1.0×10-7.2,c(SO)≈c(H+),c(HSO)≈0.1mol·L-1,则c2(H+)=1.0×10-7.2×c(HSO)=1.0×10-7.2×0.1=10-8.2,c(H+)=10-4.1mol·L-1,故pH=-lgc(H+)=4.1。
6.(1)6.0×10-3 0.62
(2)2.2
(3)8.7×10-7 N2H6(HSO4)2
解析 (1)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==1.8×10-5,当氨水的浓度为2.0mol·L-1时,溶液中的c(NH)=c(OH-)=6.0×10-3mol·L-1。由H2SO3的第二步电离方程式HSOSO+H+及其电离平衡常数Ka2=6.2×10-8可知,Ka2==6.2×10-8,将SO2通入该氨水中,当c(OH-)降至1.0×10-7mol·L-1时,溶液的c(H+)=1.0×10-7mol·L-1,则c(SO)/c(HSO)==0.62。
(2)Ka1=,由图可知,选c(H3AsO4)=c(H2AsO)点,此时pH=2.2,pKa1=-lgc(H+)=2.2。
(3)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+H2ON2H+OH-,再根据已知:N2H4+H+N2H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===×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。
7.(1)Fe(OH)3 9.0×10-7mol·L-1
(2)3.8×10-2 2Sc3++3H2C2O4===Sc2(C2O4)3↓+6H+
解析 (1)废酸中含钪、钛、铁、锰等离子,洗涤“油相”已除去大量的钛离子,根据Ksp[Mn(OH)2
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]=1.9×10-13、Ksp[Fe(OH)3]=2.6×10-39,Ksp[Sc(OH)3]=9.0×10-31,可以求出余下三种离子沉淀完全(离子浓度小于10-5mol·L-1)的pH,发现锰离子沉淀完全时pH约为10,钪离子沉淀完全时pH约为5,而铁离子沉淀完全时pH约为4,所以先加入氨水调节pH=3,过滤,滤渣主要成分是Fe(OH)3;再向滤液加入氨水调节pH=6,此时溶液中c(OH-)=10-8mol·L-1,滤液中Sc3+的浓度为 mol·L-1=9.0×10-7 mol·L-1。(2)25 ℃时pH=2的草酸溶液中=××=Ka2(H2C2O4)×Ka1(H2C2O4)×=6.4×10-5×5.9×10-2×≈3.8×10-2。“沉钪”得到草酸钪的离子方程式为2Sc3++3H2C2O4===Sc2(C2O4)3↓+6H+。
8.(1)10 (2)2.36×10-5 (3)1×10-12 增大 (4)①碱 < c(Na+)>c(CN-)>c(OH-)>c(H+) ②0.6162
解析 (1)Kh==2×10-4,又c(HCO)∶c(CO)=2∶1,则c(OH-)=10-4mol·L-1,结合Kw=1.0×10-14,可得c(H+)=10-10mol·L-1。
(2)Kh==
c(H+)≈c(NH3·H2O),而c(NH)≈1mol·L-1。
所以c(H+)==mol·L-1≈2.36×10-5mol·L-1。(3)Ka=,Kh=====1×10-12。
HSO+H2OH2SO3+OH-,当加少量I2时,发生I2+HSO+H2O===2I-+3H++SO,导致水解平衡左移,c(H2SO3)减小,c(OH-)减小,所以=增大。(4)①Kh(CN-)=1.61×10-5,由此可求出Ka(HCN)≈6.2×10-10,故CN-的水解能力强于HCN的电离能力,由于NaCN与HCN的物质的量相等,故水解产生的c(OH-)大于电离生成的c(H+),混合溶液显碱性,且c(CN-)<c(HCN)。②当溶液显中性时,由电荷守恒知溶液中c(K+)=c(CN-)+c(Cl-),由物料守恒得c(HCN)=c(K+)-c(CN-)=c(Cl-)=0.5cmol·L-1,由CN-+H2OHCN+OH-得Kh===1.61×10-5,解得c≈0.6162。
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