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3.4沉淀溶解平衡
一.选择题(共16小题)
1.(2024秋 佛山期末)“劳动是一切幸福的源泉”。下列劳动项目与所述化学知识没有关联的是( )
选项 劳动项目 化学知识
A 用食醋清除水壶中的水垢 醋酸的酸性强于碳酸
B 用NH4Cl溶液清除铁锈 NH4Cl水解使溶液呈酸性
C 用FeS处理废水中的Cu2+ Ksp(FeS)>Ksp(CuS)
D 更换与电热水器内胆相连的镁棒 外加电流法可防止金属腐蚀
A.A B.B C.C D.D
2.(2025秋 四川月考)常温下,PdCO3和Pd(OH)2的沉淀溶解平衡曲线如图所示。下列说法正确的是( )
A.向Z点对应溶液中加入适量的NaOH溶液,有可能得到X点对应溶液
B.Y点对应的PdCO3分散系中,v(溶解)>v(沉淀),固体仍在溶解
C.PbCO3(s)+2OH﹣(aq) Pb(OH)2(s) K=0.01
D.由两者的Ksp可知,Pd(OH)2的溶解度更小
3.(2025 保定一模)工业回收废旧铅蓄电池的铅,首先是将PbSO4转化为PbCO3。现有含PbCO3(s)的0.1mol L﹣1、1.0mol L﹣1的Na2CO3溶液,含PbSO4(s)的0.1mol L﹣1、1.0mol L﹣1的Na2SO4溶液。在一定pH范围内,4种溶液中﹣lgc(Pb2+)随pH的变化关系如图所示。[,平衡常数大于105时表示反应进行完全]。下列说法正确的是( )
A.图中x=9.6
B.曲线③代表含PbCO3(s)的1.0mol L﹣1Na2CO3溶液的变化曲线
C.加入Na2CO3不能使铅蓄电池中PbSO4完全转化为PbCO3
D.对含PbSO4(s)的Na2CO3初始浓度为1.0mol L﹣1的溶液,pH变化不会使沉淀发生转化
4.(2025 浙江开学)H2S常用于废水处理,处理过程中始终保持饱和状态。在某处理体系中pH与﹣lgc关系如图所示,c为HS﹣、S2﹣、Cd2+的浓度(单位:mol/L)。已知:25℃时,H2S饱和溶液浓度约为0.1mol/L;100.7=5,,下列说法不正确的是( )
A.曲线①代表Cd2+且Ksp(CdS)=10﹣26
B.0.1mol/LNa2S溶液中,S2﹣水解率约为95%
C.
D.向Cd2+的浓度为0.1mol/L的溶液中通入H2S气体至饱和,所得溶液中:c(H+)>c(Cd2+)
5.(2023秋 肇庆期末)下列陈述Ⅰ和陈述Ⅱ均正确,且具有因果关系的是( )
选项 陈述Ⅰ 陈述Ⅱ
A 为保护铁闸门不被腐蚀,常将铁闸门与电源负极相连 利用外加电流的阴极保护法使金属构件不被腐蚀
B 将合成氨(N2+3H2 2NH3)平衡体系的体积压缩一半后压强低于原平衡压强的两倍 加压使反应N2+3H2 2NH3的平衡常数增大
C 常温下,Na2CO3的溶解度大于NaHCO3 相同浓度的Na2CO3溶液水解程度大于NaHCO3
D 将SO2气体通入BaCl2溶液中没有明显现象,将NH3、SO2混合气体通入BaCl2溶液中产生白色沉淀 Ksp(BaSO4)<Ksp(BaSO3)
A.A B.B C.C D.D
6.(2024秋 岳麓区校级期中)将CaCO3溶解于同温度、同浓度的下列溶液中,溶解度最小的是( )
A.CaCl2 B.Na2CO3 C.NaCl D.NaHCO3
7.(2024秋 沈阳期中)已知Ksp(AgCl)=1.56×10﹣10,Ksp(AgBr)=7.7×10﹣13,Ksp(Ag2CrO4)=9.0×10﹣12。某溶液中含有Cl﹣、Br﹣和,浓度均为0.10mol L﹣1,向该溶液中逐滴加入0.10mol L﹣1的AgNO3溶液时,三种阴离子产生沉淀的先后顺序为( )
A.Br﹣、Cl﹣、 B.、Br﹣、Cl﹣
C.Cl﹣、Br﹣、 D.Br﹣、、Cl﹣
8.(2024 福建)将草酸钙固体溶于不同初始浓度[c0(HCl)]的盐酸中,平衡时部分组分的lgc﹣lgc0(HCl)关系如图。已知草酸Ka1=10﹣1.3,Ka2=10﹣4.3。下列说法错误的是( )
A.lgc0(HCl)=﹣1.2时,溶液的pH=1.3
B.任意c0(HCl)下均有:c(Ca2+)=c(HC2)+c(H2C2O4)+c(C2)
C.CaC2O4(s)+2H+(aq)═Ca2+(aq)+H2C2O4(aq)的平衡常数为10﹣3.0
D.lgc0(HCl)=﹣4.1时,2c(Ca2+)+c(H+)=c(OH﹣)+2c(HC2)+c(Cl﹣)
9.(2023秋 福清市期末)化学与社会、生活密切相关。下列说法不正确的是( )
A.锅炉水垢中含有的CaSO4,可先用Na2CO3溶液处理,然后用酸除去
B.镀锡铁比镀锌铁更耐腐蚀
C.疫苗一般应冷藏存放,以减小蛋白质变性的速率
D.新能源汽车锂电池工作时把化学能转化为电能
10.(2022秋 惠州期末)下列说法不正确的是( )
A.热的纯碱溶液去油污效果更好
B.0.1mol L﹣1NH4Cl溶液中电荷守恒为c(H+)+c()=c(OH﹣)+c(Cl﹣)
C.配制FeCl3溶液时,直接将FeCl3晶体溶于水即可制得
D.常温下Ksp(AgCl)=1.8×10﹣10,当c(Ag+)=0.01mol/L时,c(Cl﹣)=1.8×10﹣8mol/L开始沉淀
11.(2023 河北模拟)二元有机酸(H2X)的电离常数Ka1=1.67×10﹣8、Ka2=3.34×10﹣17。BaX难溶于水,常温下,将BaX溶解在一定浓度的HY溶液中,直至不再溶解,测得混合液中c2(H+)与c2(Ba2+)的关系如图所示。下列说法错误的是( )
已知:HY是一元强酸,BaY2易溶于水。
A.NaHX溶液显碱性
B.溶度积Ksp(BaX)≈6.18×10﹣21mol2 L﹣2
C.b点:2c(Ba2+)+c(H+)=2c(X2﹣)+c(HX﹣)+c(OH﹣)+c(Y﹣)
D.若0.01mol BaX溶于1Lxmol L﹣1HY溶液中得到c点溶液,则x=0.4
12.(2023 沙市区校级模拟)已知:Ag++NH3 [Ag(NH3)]+,K1=103.32,[Ag(NH3)]++NH3 [Ag(NH3)2]+,K2Ag+、[Ag(NH3)]+、[Ag(NH3)2]+的分布分数δ与lgc(NH3)关系如图所示,下列说法正确的是( ){例如:分布分数δ(Ag+)}
A.曲线b代表[Ag(NH3)]+
B.[Ag(NH3)2]+ Ag++2NH3的平衡常数K=10﹣3.61
C.K2=103.90
D.当c(NH3)<0.01mol L﹣1时,银元素主要以[Ag(NH3)2]+形式存在
13.(2023 祁阳县校级模拟)室温下,通过下列实验探究NH4HCO3溶液的性质。
实验 实验操作 实验现象
1 用pH试纸测定0.1mol L﹣1NH4HCO3溶液的pH pH约为8
2 向0.1mol L﹣1NH4HCO3溶液中加入过量0.1mol L﹣1Ba(OH)2溶液 析出白色沉淀
3 常温下,将等体积等物质的量浓度NH4HCO3与NaCl溶液混合 析出晶体
4 向0.1mol L﹣1NH4HCO3溶液中加入0.5mol L﹣1NaOH溶液,加热 有气泡产生
下列有关说法正确的是( )
A.实验1Kb(NH3 H2O)>Ka1(H2CO3)
B.实验2反应静置后的上层清液中有c(Ba2+) c()>Ksp(BaCO3)
C.实验3静置后的上层清液中有c(H+)+c()<c(OH﹣)+c()+2c()
D.实验4中产生的气体是CO2
14.(2025春 南京期末)部分弱电解质的电离常数如表所示,下列说法中正确的是( )
弱电解质 HCOOH HCN H2CO3
电离常数(25℃) Ka=1.8×10﹣4 Ka=6.2×10﹣10 Ka1=4.5×10﹣7 Ka2=4.7×10﹣11
A.25℃时,反应HCOOH+CN﹣ HCN+HCOO﹣的化学平衡常数K=2.9×105
B.中和等体积、等浓度的HCOOH和HCN,消耗NaOH的量前者小于后者
C.结合H+的能力:CN﹣HCOO﹣
D.2CN﹣+H2O+CO2=2HCN
15.(2024秋 南京校级期中)下表是常温下几种弱酸的电离平衡常数。下列说法正确的是( )
CH3COOH H2S HClO
A.向Na2S溶液加入少量CH3COOH溶液:
B.反应的平衡常数K=4.5×10﹣2
C.向NaClO溶液通入少量H2S气体:
D.Na2S、NaClO、CH3COONa中,结合质子能力最强的是NaClO
16.(2025秋 南京校级月考)25℃时,H2CO3的电离常数Ka1=4.5×10﹣7、Ka2=4.7×10﹣11、Ksp(CaCO3)=3.4×10﹣9,下列描述不正确的是( )
A.H2O OH﹣+H2CO3,K=2.2×10﹣8
B.2 H2CO3,K=1.0×10﹣4
C.Ca2+ CaCO3(s)+H+,K=1.4×10﹣2
D.NaHCO3溶液中,c(H+)+c(H2CO3)=c(OH﹣)+c(),则c(H+)
二.解答题(共4小题)
17.(2025秋 镇江月考)水体中的、、是高毒性的重金属离子,可用Cr(Ⅵ)表示。可以采用还原沉淀法、吸附法等处理含Cr(Ⅵ)废水。
(1)钡盐沉淀法:
①部分转化为的离子方程式为 。
②向含Cr(Ⅵ)的酸性废水中加入钡盐,可生成难溶于水的BaCrO4沉淀,其他条件一定,使用等物质的量的BaCl2或BaCO3,反应足够长的时间,使用BaCO3时Cr(Ⅵ)的沉铬率要优于使用BaCl2的原因是 。
(2)纳米铁粉还原法:
纳米铁粉可将水体中Cr(Ⅵ)还原为Cr3+,再通过调节溶液pH转化为Cr(OH)3沉淀而被除去。
①在氮气气氛保护下,向一定量的FeCl2溶液中逐滴加入一定量的NaBH4溶液,可制得纳米铁粉,反应的离子方程式为,反应每转移4mol电子,被Fe2+氧化的NaBH4的物质的量为 。
②实验发现,其他条件相同,含铁的物质的量相同,用纳米铁粉和铁﹣铜粉分别处理pH=5的含Cr(Ⅵ)废水,废水中Cr(Ⅵ)的去除率随时间的变化关系如图1所示,用铁﹣铜粉处理含Cr(Ⅵ)废水的效果更好,原因是 。
(3)还原吸附法:
CuS—TiO2吸附并部分还原Cr(Ⅵ),原理如图2所示。实验控制在pH<6的弱酸性条件下进行。
①CuS—TiO2在pH<6的水溶液中表面带正电荷,在pH>6的水溶液中表面带负电荷。在弱酸性条件下,除铬的速率比碱性条件下快的原因是 。
②起始pH=4时,溶液中Cr(Ⅵ)和Cu2+的浓度随时间的变化如图3所示。Cu2+浓度先增大后减小的原因是 。
(4)离子交换法:
阴离子交换树脂去除酸性废水中Cr(Ⅵ)的原理为。某树脂的Cr(Ⅵ)摩尔交换总容量为1.45mol L﹣1,即每升湿树脂最多吸收1.45mol Cr(Ⅵ)。现将Cr(Ⅵ)含量为60mg L﹣1的废水以2.0L h﹣1的流量通过填充有30mL湿树脂的淡化室。试通过计算说明,通废水20h时,该离子交换树脂是否达到吸收饱和 [Cr(Ⅵ)均以铬元素计,写出计算过程]。
18.(2025秋 秦淮区月考)已知常温下部分弱电解质的电离平衡常数如表:
化学式 HF HClO H2CO3 CH3COOH
电离常数 4.0×10﹣4 4.7×10﹣8 K1=4.3×10﹣7K2=5.6×10﹣11 1.7×10﹣5
(1)常温下,溶液pH由大到小的顺序是 (填字母)。
A.0.10mol L﹣1CH3COOH溶液;
B.0.10mol L﹣1盐酸;
C.0.10mol L﹣1HF
(2)①F﹣;②ClO﹣;③;④;⑤CH3COO﹣;
结合H+的能力由大到小的顺序是 (填字母),向NaClO溶液中通入CO2,反应的离子方程式为 。
(3)常温下将pH=3的H2SO4溶液和pH=12的NaOH溶液混合,充分混合后所得溶液的pH=7,则H2SO4溶液与NaOH溶液的体积比为 。
(4)人体血液中的碳酸和碳酸氢盐存在平衡:H+ H2CO3,当有少量酸性或碱性物质进入血液中时,血液的pH变化不大,其原因是 ,如血液中c()=10c(H2CO3),则血液中c(H+)= mol/L。
19.(2025秋 常州月考)软锰矿(主要成分MnO2,杂质金属元素Fe、Al、Mg等)的悬浊液可吸收烟气中SO2并同时制备MnSO4 H2O。
(1)制备MnSO4 H2O反应的化学方程式为MnO2+SO2+H2O=MnSO4 H2O,质量为26.10g纯净MnO2最多能吸收 L(标准状况)SO2。
(2)准确称取0.3420gMnSO4 H2O样品置于锥形瓶中,加入适量H3PO4和NH4NO3溶液,加热使MnSO4全部反应生成Mn2(SO4)3,用c(FeSO4)=0.0500mol/L的标准溶液与Mn2(SO4)3恰好反应[反应方程式:2FeSO4+Mn2(SO4)3=2MnSO4+Fe2(SO4)3],消耗FeSO4溶液40.00mL。计算MnSO4 H2O样品的纯度 (写出计算过程,否则不得分。保留2位小数)。
(3)如图为MnSO4 H2O、MnSO4 5H2O、MgSO4 6H2O晶体的溶解度曲线,现从MnSO4和MgSO4的混合溶液中来获得MnSO4 H2O晶体,简述实验步骤是 。
20.(2025春 徐州期末)氮族元素包括N、P、As、Sb、Bi等元素,可以形成多种含氧酸。
常温下,4种酸的电离平衡常数如下:
化学式 HNO2 H3PO3 H3PO4 H3AsO3
电廉平衡 Ka=4.6×10﹣4 Ka1=3.7×10﹣2Ka2=2.9×10﹣7 Ka1=7.5×10﹣3Ka2=6.2×10﹣8Ka3=2.2×10﹣13 Ka1 Ka2 Ka3
(1)①、H2、H2结合H+能力由大到小的顺序是 。
②物质的量浓度均为0.1mol L﹣1的NaNO2、NaH2PO3溶液中,c() c()(填“>”、“<”或“=”)。
(2)常温下,pH=4的NaH2PO4溶液中水电离的c(H+)为 mol L﹣1。
(3)亚砷酸(H3AsO3)为三元弱酸,四种含砷微粒的物质的量分数与溶液pH的关系如图﹣1所示。
①pH为7~8时,砷元素的主要微粒是 。
②将NaOH溶液滴入H3AsO3溶液中,当pH=8时,n(H3AsO3):n(H2)= ;当pH由11到12时,发生主要反应的离子方程式为 。
(4)工业含砷(Ⅲ)废水常用铁盐处理后排放。其原理是:铁盐混凝剂在溶液中产生Fe(OH)3胶粒,其表面带有正电荷,可吸附含砷化合物。通过实验测得不同pH条件下铁盐对含砷(Ⅲ)化合物的去除率,如题图﹣2所示。pH为5~9时,随溶液pH的增大,铁盐混凝剂对含砷(Ⅲ)化合物的吸附效果增强的可能原因为 。
3.4沉淀溶解平衡
参考答案与试题解析
一.选择题(共16小题)
题号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11
答案 D A C C A A A D B C B
题号 12 13 14 15 16
答案 C A A A D
一.选择题(共16小题)
1.(2024秋 佛山期末)“劳动是一切幸福的源泉”。下列劳动项目与所述化学知识没有关联的是( )
选项 劳动项目 化学知识
A 用食醋清除水壶中的水垢 醋酸的酸性强于碳酸
B 用NH4Cl溶液清除铁锈 NH4Cl水解使溶液呈酸性
C 用FeS处理废水中的Cu2+ Ksp(FeS)>Ksp(CuS)
D 更换与电热水器内胆相连的镁棒 外加电流法可防止金属腐蚀
A.A B.B C.C D.D
【答案】D
【分析】A.根据强酸制弱酸规律分析判断;
B.铁锈主要成分氧化铁,能与氢离子反应;
C.根据沉淀转化规律分析判断;
D.电热水器内胆连接镁棒防止腐蚀,镁作负极被腐蚀,属于牺牲阳极法。
【解答】解:A.醋酸酸性强于碳酸,能与碳酸钙反应,则食醋可用于清洗水壶中的水垢,故A正确;
B.铁锈主要成分氧化铁,氯化铵为强酸弱碱盐,水解显酸性,能与氧化铁反应生成可溶性铁盐,可用于NH4Cl溶液除锈,故B正确;
C.用FeS处理废水中的Cu2+生成CuS,根据沉淀转化规律可知,溶解性:FeS>CuS,即Ksp(FeS)>Ksp(CuS),故C正确;
D.电热水器内胆连接镁棒防止腐蚀,镁作负极被腐蚀,属于牺牲阳极法,不属于外加电流法,故D错误;
故选:D。
【点评】本题考查沉淀溶解平衡及盐类水解原理的应用,侧重分析能力和基础知识运用能力考查,把握沉淀转化规律、盐类水解原理、物质性质及发生的反应、金属防护措施是解题关键,题目难度不大。
2.(2025秋 四川月考)常温下,PdCO3和Pd(OH)2的沉淀溶解平衡曲线如图所示。下列说法正确的是( )
A.向Z点对应溶液中加入适量的NaOH溶液,有可能得到X点对应溶液
B.Y点对应的PdCO3分散系中,v(溶解)>v(沉淀),固体仍在溶解
C.PbCO3(s)+2OH﹣(aq) Pb(OH)2(s) K=0.01
D.由两者的Ksp可知,Pd(OH)2的溶解度更小
【答案】A
【分析】溶液中大小与c(Pd2+)成反比,故若增大一个单位,则减小一个单位,因此曲线Ⅱ是PdCO3的沉淀溶解平衡曲线,曲线I是Pd(OH)2的沉淀溶解平衡曲线。
【解答】解:A向Z点对应溶液中加入适量NaOH溶液,c(Pd2+)减小而c(OH﹣)会增大,可得到X点对应溶液,故A正确;
B.Y点在曲线Ⅱ下方,说明离子浓度大,处于过饱和状态,沉淀速率较大,故B错误;
C.由图中数据知,当﹣lgc(Pd2+)=6时,、﹣lgc(OH﹣)=4,由此可求出;Ksp(PdCO3)=10﹣12,Ksp(Pd(OH)2)=10﹣14,PbCO3(s)+2OH﹣(aq) Pb(OH)2(s) K100,故C错误;
D.由两者的Ksp(PdCO3)=10﹣12,Ksp(Pd(OH)2)=10﹣14,则c()=c(Pd2+)=10﹣6mol/L,设c(Pd2+)为xmol则c(OH﹣)=2xmol,Ksp(Pd(OH)2)=x×(2x)2=10﹣14,x=c(Pd2+),Pd(OH)2的溶解度更大,故D错误;
故选:A。
【点评】本题考查水溶液中的平衡,侧重考查学生基础知识的掌握情况,试题难度中等。
3.(2025 保定一模)工业回收废旧铅蓄电池的铅,首先是将PbSO4转化为PbCO3。现有含PbCO3(s)的0.1mol L﹣1、1.0mol L﹣1的Na2CO3溶液,含PbSO4(s)的0.1mol L﹣1、1.0mol L﹣1的Na2SO4溶液。在一定pH范围内,4种溶液中﹣lgc(Pb2+)随pH的变化关系如图所示。[,平衡常数大于105时表示反应进行完全]。下列说法正确的是( )
A.图中x=9.6
B.曲线③代表含PbCO3(s)的1.0mol L﹣1Na2CO3溶液的变化曲线
C.加入Na2CO3不能使铅蓄电池中PbSO4完全转化为PbCO3
D.对含PbSO4(s)的Na2CO3初始浓度为1.0mol L﹣1的溶液,pH变化不会使沉淀发生转化
【答案】C
【分析】硫酸是强酸,溶液pH变化,溶液中硫酸根离子浓度几乎不变,则含硫酸铅固体的硫酸钠溶液中铅离子的浓度几乎不变,所以曲线①②表示含PbSO4(s)的0.1mol L﹣1、1.0mol L﹣1的Na2SO4溶液的变化曲线;当pH相同时,溶液中硫酸根离子浓度越大,铅离子浓度越小,所以曲线①代表含硫酸铅固体的0.1mol L﹣1硫酸钠溶液的变化曲线,曲线②代表含硫酸铅固体的1.0mol L﹣1硫酸钠溶液的变化曲线;碳酸是弱酸,溶液pH越小,溶液中碳酸根离子浓度越小,铅离子浓度越大,pH相同时,1.0mol L﹣1碳酸钠溶液中碳酸根离子浓度较大,则曲线③表示含碳酸铅固体的0.1mol L﹣1碳酸钠溶液的变化曲线,曲线④表示含碳酸铅固体的1.0mol L﹣1碳酸钠溶液的变化曲线。
【解答】解:硫酸是强酸,溶液pH变化,溶液中硫酸根离子浓度几乎不变,则含硫酸铅固体的硫酸钠溶液中铅离子的浓度几乎不变,所以曲线①②表示含PbSO4(s)的0.1mol L﹣1、1.0mol L﹣1的Na2SO4溶液的变化曲线;当pH相同时,溶液中硫酸根离子浓度越大,铅离子浓度越小,所以曲线①代表含硫酸铅固体的0.1mol L﹣1硫酸钠溶液的变化曲线,曲线②代表含硫酸铅固体的1.0mol L﹣1硫酸钠溶液的变化曲线;碳酸是弱酸,溶液pH越小,溶液中碳酸根离子浓度越小,铅离子浓度越大,pH相同时,1.0mol L﹣1碳酸钠溶液中碳酸根离子浓度较大,则曲线③表示含碳酸铅固体的0.1mol L﹣1碳酸钠溶液的变化曲线,曲线④表示含碳酸铅固体的1.0mol L﹣1碳酸钠溶液的变化曲线;
A.由分析可知,曲线①代表含硫酸铅固体的0.1 mol L硫酸钠溶液的变化曲线,则硫酸铅的溶度积Ksp(PbSO4)=10﹣6.6×0.1=10﹣7.6,温度不变,溶度积不变,则曲线②Ksp(PbSO4)=10﹣x×1=10﹣7.6,则x=7.6,故A错误;
B.根据分析可知,曲线③表示含碳酸铅固体的0.1mol L﹣1碳酸钠溶液的变化曲线,故B错误;
C.反应PbSO4(s)(aq) PbCO3(s)(aq)的平衡常数K,则该反应不能完全转化,故C正确;
D.碳酸是弱酸,溶液pH越小,溶液中碳酸根离子浓度越小,溶液pH越大,溶液中碳酸根离子浓度越大,当碳酸根浓度增大到一定程度时,就会与铅离子生成碳酸铅沉淀,所以沉淀发生转化与溶液pH有关,故D错误;
故选:C。
【点评】本题考查水溶液中的平衡,侧重考查学生沉淀溶解平衡的掌握情况,试题难度中等。
4.(2025 浙江开学)H2S常用于废水处理,处理过程中始终保持饱和状态。在某处理体系中pH与﹣lgc关系如图所示,c为HS﹣、S2﹣、Cd2+的浓度(单位:mol/L)。已知:25℃时,H2S饱和溶液浓度约为0.1mol/L;100.7=5,,下列说法不正确的是( )
A.曲线①代表Cd2+且Ksp(CdS)=10﹣26
B.0.1mol/LNa2S溶液中,S2﹣水解率约为95%
C.
D.向Cd2+的浓度为0.1mol/L的溶液中通入H2S气体至饱和,所得溶液中:c(H+)>c(Cd2+)
【答案】C
【分析】随着H2S饱和溶液的pH增大,c(H+)减小,c(HS﹣)、c(S2﹣)均增大,Ksp(CdS)=c(S2﹣) c(Cd2+),即﹣lgc(HS﹣)和﹣lgc(S2﹣)随着pH增大而减小,和﹣lgc(Cd2+)随着pH增大而增大,且pH相同时,c(HS﹣)>c(S2﹣),即﹣lgc(HS﹣)<﹣lgc(S2﹣),则曲线①②③分别表示﹣lgc(Cd2+)、﹣lgc(HS﹣)、﹣lgc(S2﹣)与pH的关系曲线,结合H2S的电离平衡常数Ka1、Ka2表达式和Ksp进行计算解答该题。
【解答】解:A.由上述分析可知,曲线①②③分别表示﹣lgc(Cd2+)、﹣lgc(HS﹣)、﹣lgc(S2﹣)与pH的关系曲线,其Ksp(CdS)=c(S2﹣) c(Cd2+)=10﹣13×10﹣13=10﹣26,故A正确;
B.根据(1.6,6.5)计算H2S的电离平衡常数Ka1(H2S)c(H+)10﹣1.6=10﹣7.1,pH=4.9时溶液中c(HS﹣)mol/L=10﹣3.2mol/L,根据(4.9,13)计算Ka2(H2S)c(H+)10﹣4.9=10﹣14.7,水解常数Kh100.7=5,忽略第二步水解,三段式为:
S2﹣的水解反应为S2﹣+H2O HS﹣+OH﹣
起始量(mol/L)0.1 0 0
水解量(mol/L) x x x
平衡量(mol/L)0.1﹣x x x
则K5,解得x≈0.095,所以S2﹣水解率约为100%=95%,故B正确;
C.由上述分析可知,Ka1(H2S)=10﹣7.1,Ka2(H2S)=10﹣14.7,则107.6>107,故C错误;
D.Cd2+和H2S气体的反应为Cd2+(aq)+H2S(aq) CdS(s)+2H+(aq),其平衡常数K104.2,该反应进行的程度较大,则所得溶液中:c(H+)>c(Cd2+),故D正确;
故选:C。
【点评】本题考查沉淀溶解平衡及其应用,侧重考查学生的分析能力和计算能力,把握曲线对应微粒关系的判断、溶度积常数的计算及其应用、电离平衡常数的计算是解题关键,题目难度中等。
5.(2023秋 肇庆期末)下列陈述Ⅰ和陈述Ⅱ均正确,且具有因果关系的是( )
选项 陈述Ⅰ 陈述Ⅱ
A 为保护铁闸门不被腐蚀,常将铁闸门与电源负极相连 利用外加电流的阴极保护法使金属构件不被腐蚀
B 将合成氨(N2+3H2 2NH3)平衡体系的体积压缩一半后压强低于原平衡压强的两倍 加压使反应N2+3H2 2NH3的平衡常数增大
C 常温下,Na2CO3的溶解度大于NaHCO3 相同浓度的Na2CO3溶液水解程度大于NaHCO3
D 将SO2气体通入BaCl2溶液中没有明显现象,将NH3、SO2混合气体通入BaCl2溶液中产生白色沉淀 Ksp(BaSO4)<Ksp(BaSO3)
A.A B.B C.C D.D
【答案】A
【分析】A.电解池中与电源负极相连的为阴极,阴极上发生得电子的还原反应,阳极上发生失电子的氧化反应;
B.平衡常数只与温度有关,与压强无关;
C.溶解度和水解程度之间无因果关系;
D.SO2气体与BaCl2溶液不反应,但SO2能与氨水反应生成,与Ba2+反应生成BaSO3沉淀,整个过程中无BaSO4沉淀生成。
【解答】解:A.为保护铁闸门不被腐蚀,常将其与电源负极相连,作阴极,阴极上发生得电子的还原反应,该方式属于外加电流的阴极保护法,故A正确;
B.平衡常数只与温度有关,压强的变化不影响平衡常数,故B错误;
C.常温下,Na2CO3的溶解度大于NaHCO3,相同浓度的Na2CO3溶液水解程度大于NaHCO3,但溶解度和水解程度之间不存在因果关系,故C错误;
D.H2SO3为弱酸,不能与BaCl2发生反应,通入NH3时溶液呈碱性,生成的与Ba2+反应生成的白色沉淀是BaSO3,整个过程中无BaSO4沉淀生成,与Ksp(BaSO4)、Ksp(BaSO3)之间无因果关系,故D错误;
故选:A。
【点评】本题考查电解原理的应用、盐类水解原理、沉淀溶解平衡及其影响因素等知识,侧重辨析能力和灵活运用能力考查,把握金属防护措施、盐类水解原理和溶度积常数的应用、平衡常数的影响因素即可解答,选项C为易错点,题目难度不大。
6.(2024秋 岳麓区校级期中)将CaCO3溶解于同温度、同浓度的下列溶液中,溶解度最小的是( )
A.CaCl2 B.Na2CO3 C.NaCl D.NaHCO3
【答案】A
【分析】CaCO3溶液中存在沉淀溶解平衡,同浓度的下列溶液中,若使平衡逆向移动则使CaCO3的溶解度减小。
【解答】解:A.氯化钙溶液中存在大量Ca2+,会使平衡逆向移动,使CaCO3的溶解度减小,故A正确;
B.碳酸钠溶液中存在大量,会使平衡逆向移动,使CaCO3的溶解度减小,但相对于A选项,由于碳酸根离子的水解,导致的浓度较A选项钙离子浓度低,则CaCO3的溶解度比A选项大,故B错误;
C.氯化钠溶液中存在大量钠离子和氯离子,对CaCO3的沉淀溶解平衡无影响,故C错误;
D.碳酸氢钠溶液中存在大量钠离子和碳酸氢根离子,碳酸氢根离子微弱的电离出,但浓度非常小,远不及A、B选项平衡的逆向移动程度,CaCO3的溶解度略微减小,故D错误;
故选:A。
【点评】本题主要考查沉淀溶解平衡的应用等,注意完成此题,可以从题干中抽取有用的信息,结合已有的知识进行解题。
7.(2024秋 沈阳期中)已知Ksp(AgCl)=1.56×10﹣10,Ksp(AgBr)=7.7×10﹣13,Ksp(Ag2CrO4)=9.0×10﹣12。某溶液中含有Cl﹣、Br﹣和,浓度均为0.10mol L﹣1,向该溶液中逐滴加入0.10mol L﹣1的AgNO3溶液时,三种阴离子产生沉淀的先后顺序为( )
A.Br﹣、Cl﹣、 B.、Br﹣、Cl﹣
C.Cl﹣、Br﹣、 D.Br﹣、、Cl﹣
【答案】A
【分析】某溶液中含有Cl﹣、Br﹣和,浓度均为0.10mol L﹣1,Cl﹣开始沉淀时需要c(Ag+)、Br﹣开始沉淀时需要c(Ag+)= 、开始沉淀时需要c(Ag+),所需的 c(Ag+)越小,越先生成沉淀。
【解答】解:某溶液中含有Cl﹣、Br﹣和,浓度均为0.10mol L﹣1,Cl﹣开始沉淀时需要c(Ag+)mol/L=1.56×10﹣9mol/L,Br﹣开始沉淀时需要c(Ag+)= mol/L=7.7×10﹣12mol/L、开始沉淀时需要c(Ag+)mol/L≈9.5×10﹣6mol/L,所需的 c(Ag+)越小,越先生成沉淀,所以三种阴离子产生沉淀的先后顺序为Br﹣、Cl﹣、,
故选:A。
【点评】本题考查溶度积常数的计算,侧重考查分析、判断及计算能力,明确溶度积常数的计算方法是解本题关键,注意:溶度积常数表达式不同时,不能根据溶度积常数的大小判断其溶解性强弱。
8.(2024 福建)将草酸钙固体溶于不同初始浓度[c0(HCl)]的盐酸中,平衡时部分组分的lgc﹣lgc0(HCl)关系如图。已知草酸Ka1=10﹣1.3,Ka2=10﹣4.3。下列说法错误的是( )
A.lgc0(HCl)=﹣1.2时,溶液的pH=1.3
B.任意c0(HCl)下均有:c(Ca2+)=c(HC2)+c(H2C2O4)+c(C2)
C.CaC2O4(s)+2H+(aq)═Ca2+(aq)+H2C2O4(aq)的平衡常数为10﹣3.0
D.lgc0(HCl)=﹣4.1时,2c(Ca2+)+c(H+)=c(OH﹣)+2c(HC2)+c(Cl﹣)
【答案】D
【分析】随着lgc0(HCl)的增大,则c0(HCl)逐渐增大,溶液的酸性增强,溶液中c(C2)减小、c(HC2)先增大后减小、c(H2C2O4)增大,所以曲线Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ分别表示lgc(C2)、lgc(HC2)、lgc(H2C2O4);
A.lgc0(HCl)=﹣1.2时,lgc(HC2)=lgc(H2C2O4),c(HC2)=c(H2C2O4),Ka1c(H+)=c(H+)=10﹣1.3mol/L;
B.任意c0(HCl)下均有物料守恒:c(Ca2+)=c(HC2)+c(H2C2O4)+c(C2);
C.lgc0(HCl)=1时,c0(HCl)=10mol/L,根据图知,c(HC2)=10﹣2.8 mol/L,Ka1c(H+)10﹣1.3,c(H2C2O4)=10﹣0.5mol/L,CaC2O4(s)+2H+(aq)═Ca2+(aq)+H2C2O4(aq)的平衡常数为;
D.lgc0(HCl)=﹣4.1时,溶液中存在电荷守恒,根据电荷守恒判断。
【解答】解:A.lgc0(HCl)=﹣1.2时,lgc(HC2)=lgc(H2C2O4),c(HC2)=c(H2C2O4),Ka1c(H+)=c(H+)=10﹣1.3mol/L,溶液的pH=1.3,故A正确;
B.任意c0(HCl)下均有物料守恒:c(Ca2+)=c(HC2)+c(H2C2O4)+c(C2),故B正确;
C.lgc0(HCl)=1时,c0(HCl)=10mol/L,根据图知,c(HC2)=10﹣2.8 mol/L,Ka1c(H+)10﹣1.3,c(H2C2O4)=10﹣0.5mol/L,CaC2O4(s)+2H+(aq)═Ca2+(aq)+H2C2O4(aq)的平衡常数为10﹣3.0,故C正确;
D.lg0(HCl)=﹣4.1时,溶液中存在电荷守恒2c(Ca2+)+c(H+)=c(OH﹣)+c(HC2)+2c(C2)+c(Cl﹣),根据图知,c(HC2)=c(C2),则存在2c(Ca2+)+c(H+)=c(OH﹣)+3c(HC2)+c(Cl﹣),故D错误;
故选:D。
【点评】本题考查弱电解质的电离,侧重考查图象的分析、判断及知识综合运用能力,明确曲线与微粒成分的关系、电离平衡常数的计算方法是解本题关键,C选项为解答难点。
9.(2023秋 福清市期末)化学与社会、生活密切相关。下列说法不正确的是( )
A.锅炉水垢中含有的CaSO4,可先用Na2CO3溶液处理,然后用酸除去
B.镀锡铁比镀锌铁更耐腐蚀
C.疫苗一般应冷藏存放,以减小蛋白质变性的速率
D.新能源汽车锂电池工作时把化学能转化为电能
【答案】B
【分析】A.CaCO3溶解度小于CaSO4,依据沉淀转化规律可知先用Na2CO3溶液处理转化为CaCO3,CaCO3溶于盐酸;
B.镀层破坏后,镀锡铁中锡作原电池的正极,铁作负极,镀锌铁中锌作原电池的负极,铁作正极;
C.温度过高,蛋白质易发生变性;
D.原电池是将化学能转化为电能的装置。
【解答】解:A.CaCO3溶解度小于CaSO4,依据沉淀转化规律可知先用Na2CO3溶液处理转化为CaCO3,碳酸钙能够与盐酸、醋酸反应生成易溶于水的氯化钙、醋酸钙,所以可以除去水垢,故A正确;
B.镀层破坏后,镀锡铁中锡作原电池的正极,铁作负极被损耗,镀锌铁中锌作原电池的负极被损耗,铁作正极被保护,则镀层破坏后,镀锌铁比镀锡铁更耐腐蚀,故B错误;
C.温度过高,蛋白质易发生变性,且温度升高,反应速率加快,所以疫苗一般应冷藏存放,以减小蛋白质变性的速率,故C正确;
D.原电池是将化学能转化为电能的装置,锂电池属于原电池,工作时把化学能转化为电能,故D正确;
故选:B。
【点评】本题考查难溶电解质溶解平衡、原电池原理及其应用,把握难溶电解质转化规律、原电池工作原理、物质的性质及应用为解答的关键,侧重分析与运用能力的考查,注意化学与社会、生活的联系,题目难度不大。
10.(2022秋 惠州期末)下列说法不正确的是( )
A.热的纯碱溶液去油污效果更好
B.0.1mol L﹣1NH4Cl溶液中电荷守恒为c(H+)+c()=c(OH﹣)+c(Cl﹣)
C.配制FeCl3溶液时,直接将FeCl3晶体溶于水即可制得
D.常温下Ksp(AgCl)=1.8×10﹣10,当c(Ag+)=0.01mol/L时,c(Cl﹣)=1.8×10﹣8mol/L开始沉淀
【答案】C
【分析】A.升温促进盐的水解;
B.溶液呈中性,正负电荷总数相等;
C.三氯化铁水解生成氢氧化铁;
D.当c(Ag+) c(Cl﹣)=Ksp(AgCl)时开始沉淀。
【解答】解:A.碳酸钠水解显碱性,可以除油污,热的纯碱,碳酸根离子水解程度增大,碱性更强,除油污效果更好,故A正确;
B.0.1mol L﹣1NH4Cl溶液中铵根离子水解生成一水合氨和氢离子,依据电荷守恒可得c(H+)+c()=c(OH﹣)+c(Cl﹣),故B正确;
C.三氯化铁水解生成氢氧化铁,配制FeCl3溶液时,需抑制三氯化铁水解,故应将FeCl3晶体溶于少量浓盐酸中,再加水稀释至所需浓度,故C错误;
D.当c(Ag+)=0.01mol/L,c(Cl﹣)=1.8×10﹣8mol/L时c(Ag+) c(Cl﹣)=0.01mol/L 1.8×10﹣8mol/L=1.8×10﹣10=Ksp(AgCl),此时AgCl开始沉淀,故D正确;
故选:C。
【点评】本题考查盐类水解和溶度积计算,题目难度中等,掌握溶度积的计算方法是解题的关键。
11.(2023 河北模拟)二元有机酸(H2X)的电离常数Ka1=1.67×10﹣8、Ka2=3.34×10﹣17。BaX难溶于水,常温下,将BaX溶解在一定浓度的HY溶液中,直至不再溶解,测得混合液中c2(H+)与c2(Ba2+)的关系如图所示。下列说法错误的是( )
已知:HY是一元强酸,BaY2易溶于水。
A.NaHX溶液显碱性
B.溶度积Ksp(BaX)≈6.18×10﹣21mol2 L﹣2
C.b点:2c(Ba2+)+c(H+)=2c(X2﹣)+c(HX﹣)+c(OH﹣)+c(Y﹣)
D.若0.01mol BaX溶于1Lxmol L﹣1HY溶液中得到c点溶液,则x=0.4
【答案】B
【分析】A.计算HX﹣的水解常数,判断水解程度与电离程度的大小,判断溶液酸碱性;
B.,;
C.b点时,溶液中含BaY2和H2X,根据电荷守恒进行判断;
D.BaX溶于HY溶液中的反应:BaX+2H+=Ba2++H2X,0.01mol BaX消耗0.02mol H+,c点溶液中,则n(HY)=(0.38mol+0.02mol),据此计算其浓度。
【解答】解:A.HX﹣的水解常数,即水解程度大于电离程度,溶液显碱性,故A正确;
B.,,故B错误;
C.b点时,溶液中含BaY2和H2X,由电荷守恒可得:2c(Ba2+)+c(H+)=c(HX﹣)+c(OH﹣)+2c(X2﹣)+c(Y﹣),故C正确;
D.BaX溶于HY溶液中的反应:BaX+2H+=Ba2++H2X,0.01mol BaX消耗0.02mol H+,c点溶液中,则c(HY)=(0.38mol+0.02mol)÷1L=0.4mol L﹣1,故D正确;
故选:B。
【点评】本题主要考查溶度积常数的计算,电荷守恒的应用,属于高考高频考点,难度中等。
12.(2023 沙市区校级模拟)已知:Ag++NH3 [Ag(NH3)]+,K1=103.32,[Ag(NH3)]++NH3 [Ag(NH3)2]+,K2Ag+、[Ag(NH3)]+、[Ag(NH3)2]+的分布分数δ与lgc(NH3)关系如图所示,下列说法正确的是( ){例如:分布分数δ(Ag+)}
A.曲线b代表[Ag(NH3)]+
B.[Ag(NH3)2]+ Ag++2NH3的平衡常数K=10﹣3.61
C.K2=103.90
D.当c(NH3)<0.01mol L﹣1时,银元素主要以[Ag(NH3)2]+形式存在
【答案】C
【分析】由图可知,曲线a代表银离子的分布分数δ与lgc(NH3)关系、曲线b代表二氨合银离子的分布分数δ与lgc(NH3)关系、曲线c代表一氨合银离子的分布分数δ与lgc(NH3)关系,当银离子与二氨合银离子浓度相等时,氨分子的浓度为10 3.61mol/L,则反应[Ag(NH3)]++2NH3 [Ag(NH3)2]+的平衡常数K′107.22;将已知反应依次编号为①②,由盖斯定律可知,①+②可得反应[Ag(NH3)]++2NH3 [Ag(NH3)2]+,则平衡常数K′=K1K2,K2103.90。
【解答】解:A.由分析可知,曲线b代表二氨合银离子的分布分数δ与lgc(NH3)关系,故A错误;
B.由分析可知,反应[Ag(NH3)]++2NH3 [Ag(NH3)2]+的平衡常数K′107.22,则逆反应[Ag(NH3)2]+ [Ag(NH3)]++2NH3的平衡常数K10﹣7.22,故B错误;
C.由分析可知,平衡常数K2=103.90,故C正确;
D.由图可知,当溶液中氨分子浓度小于0.01mol/L时,银元素以二氨合银离子、一氨合银离子或二氨合银离子、一氨合银离子、银离子的形式存在,故D错误;
故选:C。
【点评】本题考查沉淀溶解平衡,侧重考查学生平衡常数和图像的掌握情况,试题难度中等。
13.(2023 祁阳县校级模拟)室温下,通过下列实验探究NH4HCO3溶液的性质。
实验 实验操作 实验现象
1 用pH试纸测定0.1mol L﹣1NH4HCO3溶液的pH pH约为8
2 向0.1mol L﹣1NH4HCO3溶液中加入过量0.1mol L﹣1Ba(OH)2溶液 析出白色沉淀
3 常温下,将等体积等物质的量浓度NH4HCO3与NaCl溶液混合 析出晶体
4 向0.1mol L﹣1NH4HCO3溶液中加入0.5mol L﹣1NaOH溶液,加热 有气泡产生
下列有关说法正确的是( )
A.实验1Kb(NH3 H2O)>Ka1(H2CO3)
B.实验2反应静置后的上层清液中有c(Ba2+) c()>Ksp(BaCO3)
C.实验3静置后的上层清液中有c(H+)+c()<c(OH﹣)+c()+2c()
D.实验4中产生的气体是CO2
【答案】A
【分析】A.0.1mol L﹣1NH4HCO3溶液是弱酸弱碱盐,pH=8,说明Kh()<Kh();
B.沉淀析出后的溶液是BaCO3的饱和溶液;
C.NH4HCO3与NaCl混合时析出了NaHCO3晶体,溶液中的电荷守恒式为c(H+)+c()+c(Na+)=c(OH﹣)+c()+2c()+c(Cl﹣),由于析出NaHCO3晶体,则溶液中c(Cl﹣)>c(Na+);
D.溶液中与OH﹣反应在加热条件下生成NH3。
【解答】解:A.0.1mol L﹣1NH4HCO3溶液是弱酸弱碱盐,pH=8,说明Kh()<Kh(),则Kb(NH3 H2O)>Ka1(H2CO3),故A正确;
B.沉淀析出后的溶液是BaCO3的饱和溶液,故有c(Ba2+)c()=Ksp(BaCO3),故B错误;
C.NH4HCO3与NaCl混合时析出了NaHCO3晶体,溶液中的电荷守恒式为c(H+)+c()+c(Na+)=c(OH﹣)+c()+2c()+c(Cl﹣),由于析出NaHCO3晶体,则溶液中c(Cl﹣)>c(Na+),故c(H+)+c()>c(OH﹣)+c()+2c(),故C错误;
D.溶液中与OH﹣反应在加热条件下生成NH3,碳酸氢根离子与氢氧根离子反应生成碳酸根离子和水,不会产生二氧化碳,故D错误;
故选:A。
【点评】本题考查水溶液中的平衡,侧重考查学生微粒浓度关系的掌握情况,试题难度中等。
14.(2025春 南京期末)部分弱电解质的电离常数如表所示,下列说法中正确的是( )
弱电解质 HCOOH HCN H2CO3
电离常数(25℃) Ka=1.8×10﹣4 Ka=6.2×10﹣10 Ka1=4.5×10﹣7 Ka2=4.7×10﹣11
A.25℃时,反应HCOOH+CN﹣ HCN+HCOO﹣的化学平衡常数K=2.9×105
B.中和等体积、等浓度的HCOOH和HCN,消耗NaOH的量前者小于后者
C.结合H+的能力:CN﹣HCOO﹣
D.2CN﹣+H2O+CO2=2HCN
【答案】A
【分析】A.根据表格中电离常数的数据,结合反应HCOOH+CN HCN+HCOO 的平衡常数计算式分析;
B.等体积、等浓度的HCOOH和HCN溶液,溶质物质的量相同;
C.酸的电离常数Ka越小,酸性越弱,其对应酸根离子结合氢离子能力越强;
D.根据表格中电离常数的数据,酸性:H2CO3>HCN。
【解答】解:A.根据表格中电离常数的数据,反应HCOOH+CN HCN+HCOO 的平衡常数,故A正确;
B.等体积、等浓度的甲酸和HCN溶液,溶质物质的量相同,则中和所需氢氧化钠的量相等,故B错误;
C.酸的电离常数Ka越小,酸性越弱,其对应酸根离子结合氢离子能力越强,故结合氢离子的能力:CN﹣HCOO﹣,故C错误;
D.根据表格中电离常数的数据,酸性:H2CO3>HCN,则反应生成,离子方程式为CN﹣+H2O+CO2=HCN,故D错误;
故选:A。
【点评】本题主要考查弱电解质的电离平衡等,注意完成此题,可以从题干中抽取有用的信息,结合已有的知识进行解题。
15.(2024秋 南京校级期中)下表是常温下几种弱酸的电离平衡常数。下列说法正确的是( )
CH3COOH H2S HClO
A.向Na2S溶液加入少量CH3COOH溶液:
B.反应的平衡常数K=4.5×10﹣2
C.向NaClO溶液通入少量H2S气体:
D.Na2S、NaClO、CH3COONa中,结合质子能力最强的是NaClO
【答案】A
【分析】根据ka的大小,可以判断酸性的强弱为:CH3COOH>H2S>HClO>HS﹣。
【解答】解:A.因为酸性CH3COOH>H2S,根据强酸制弱酸,加入少量醋酸,发生反应的离子方程式为:,故A正确;
B.反应的平衡常数,故B错误;
C.向次氯酸钠溶液通入少量硫化氢气体,NaClO具有强氧化性,硫化氢具有强还原性,二者发生氧化还原反应,故C错误;
D.酸性越弱,对应的离子结合氢离子的能力越强,故结合质子能力最强的是Na2S,故D错误;
故选:A。
【点评】本题主要考查弱电解质的电离平衡等,注意完成此题,可以从题干中抽取有用的信息,结合已有的知识进行解题。
16.(2025秋 南京校级月考)25℃时,H2CO3的电离常数Ka1=4.5×10﹣7、Ka2=4.7×10﹣11、Ksp(CaCO3)=3.4×10﹣9,下列描述不正确的是( )
A.H2O OH﹣+H2CO3,K=2.2×10﹣8
B.2 H2CO3,K=1.0×10﹣4
C.Ca2+ CaCO3(s)+H+,K=1.4×10﹣2
D.NaHCO3溶液中,c(H+)+c(H2CO3)=c(OH﹣)+c(),则c(H+)
【答案】D
【分析】A.H2O OH﹣+H2CO3的平衡常数K;
B.2 H2CO3的平衡常数K;
C.Ca2+ CaCO3(s)+H+的平衡常数K;
D.NaHCO3溶液中电荷守恒关系为c(H+)+c(Na+)=c(OH﹣)+c()+2c(),物料守恒关系为c(Na+)=c(H2CO3)+c()+c(),消去c(Na+)可得c(H+)+c(H2CO3)=c(OH﹣)+c(),结合Ka1c(H+)、Ka2c(H+)、Kw=c(H+) c(OH﹣)分析判断。
【解答】解:A.反应H2O OH﹣+H2CO3的平衡常数K2.2×10﹣8,故A正确;
B.反应2 H2CO3的平衡常数K1.0×10﹣4,故B正确;
C.反应Ca2+ CaCO3(s)+H+的平衡常数K1.4×10﹣2,故C正确;
D.NaHCO3溶液中电荷守恒关系为c(H+)+c(Na+)=c(OH﹣)+c()+2c(),物料守恒关系为c(Na+)=c(H2CO3)+c()+c(),消去c(Na+)可得c(H+)+c(H2CO3)=c(OH﹣)+c(),且Ka1c(H+)、Ka2c(H+)、Kw=c(H+) c(OH﹣),则c2(H+),故D错误;
故选:D。
【点评】本题考查弱电解质的电离平衡,侧重分析判断能力和计算能力考查,明确可逆反应的平衡常数表达式、各种平衡常数的计算应用、溶液中存在的守恒关系式是解题关键,题目难度中等。
二.解答题(共4小题)
17.(2025秋 镇江月考)水体中的、、是高毒性的重金属离子,可用Cr(Ⅵ)表示。可以采用还原沉淀法、吸附法等处理含Cr(Ⅵ)废水。
(1)钡盐沉淀法:
①部分转化为的离子方程式为 。
②向含Cr(Ⅵ)的酸性废水中加入钡盐,可生成难溶于水的BaCrO4沉淀,其他条件一定,使用等物质的量的BaCl2或BaCO3,反应足够长的时间,使用BaCO3时Cr(Ⅵ)的沉铬率要优于使用BaCl2的原因是 BaCO3与H+反应,溶液中H+浓度减小,使的平衡逆向移动,浓度增大,有利于Cr(Ⅵ)完全转化为BaCrO4沉淀 。
(2)纳米铁粉还原法:
纳米铁粉可将水体中Cr(Ⅵ)还原为Cr3+,再通过调节溶液pH转化为Cr(OH)3沉淀而被除去。
①在氮气气氛保护下,向一定量的FeCl2溶液中逐滴加入一定量的NaBH4溶液,可制得纳米铁粉,反应的离子方程式为,反应每转移4mol电子,被Fe2+氧化的NaBH4的物质的量为 0.25 。
②实验发现,其他条件相同,含铁的物质的量相同,用纳米铁粉和铁﹣铜粉分别处理pH=5的含Cr(Ⅵ)废水,废水中Cr(Ⅵ)的去除率随时间的变化关系如图1所示,用铁﹣铜粉处理含Cr(Ⅵ)废水的效果更好,原因是 形成Fe﹣Cu原电池,加快了反应速率 。
(3)还原吸附法:
CuS—TiO2吸附并部分还原Cr(Ⅵ),原理如图2所示。实验控制在pH<6的弱酸性条件下进行。
①CuS—TiO2在pH<6的水溶液中表面带正电荷,在pH>6的水溶液中表面带负电荷。在弱酸性条件下,除铬的速率比碱性条件下快的原因是 在酸性条件下,CuS—TiO2在pH<6的水溶液中表面带正电荷,而带负电荷,更易吸附到催化剂表面 。
②起始pH=4时,溶液中Cr(Ⅵ)和Cu2+的浓度随时间的变化如图3所示。Cu2+浓度先增大后减小的原因是 CuS被Cr(Ⅵ)氧化为S和Cu2+,使溶液中Cu2+浓度增大;反应过程中消耗H+,使溶液pH增大,Cu2+水解加剧,又使Cu2+浓度减小 。
(4)离子交换法:
阴离子交换树脂去除酸性废水中Cr(Ⅵ)的原理为。某树脂的Cr(Ⅵ)摩尔交换总容量为1.45mol L﹣1,即每升湿树脂最多吸收1.45mol Cr(Ⅵ)。现将Cr(Ⅵ)含量为60mg L﹣1的废水以2.0L h﹣1的流量通过填充有30mL湿树脂的淡化室。试通过计算说明,通废水20h时,该离子交换树脂是否达到吸收饱和 达到 [Cr(Ⅵ)均以铬元素计,写出计算过程]。
【答案】(1)①;
②BaCO3与H+反应,溶液中H+浓度减小,使的平衡逆向移动,浓度增大,有利于Cr(Ⅵ)完全转化为BaCrO4沉淀;
(2)①0.25;
②形成Fe﹣Cu原电池,加快了反应速率;
(3)①在酸性条件下,CuS—TiO2在pH<6的水溶液中表面带正电荷,而带负电荷,更易吸附到催化剂表面;
②CuS被Cr(Ⅵ)氧化为S和Cu2+,使溶液中Cu2+浓度增大;反应过程中消耗H+,使溶液pH增大,Cu2+水解加剧,又使Cu2+浓度减小;
(4)达到。
【分析】(1)①部分转化为,根据电荷守恒和元素守恒可知;
②碳酸钡能与溶液中的氢离子反应,氢离子浓度减小,使的平衡逆向移动,溶液中铬酸根离子浓度增大,有利于铬元素转化为铬酸钡沉淀,而氯化钡不能与溶液中氢离子反应;
(2)①由电负性可知,四氢合硼酸钠中氢元素为—1价、硼元素为+3价,则制备纳米铁粉的反应中四氢合硼酸钠为反应的还原剂,亚铁离子和水是氧化剂,由得失电子数目守恒可知,每生成1 mol纳米铁粉时,转移8mol电子;
②由铁—铜粉处理含Cr(Ⅵ)的酸性废水时,铁—铜在溶液中构成原电池,原电池反应使反应速率加快;
(3)①CuS—TiO2可吸附并部分还原Cr(Ⅵ),CuS—TiO2在pH<6的水溶液中表面带正电荷,带负电荷,更容易吸附到表面;
②根据原理图可知,发生反应:,CuS还原Cr(Ⅵ)生成Cu2+,使Cu2+浓度增大,且反应过程中消耗H+,使溶液pH增大,促使Cu2+水解转化为氢氧化铜,使Cu2+浓度减小;
(4)根据所给信息进行计算,30 mL湿树脂最多吸收Cr(Ⅵ)的质量:,通废水20 h湿树脂需吸收Cr(Ⅵ)的质量:,m1<m2。
【解答】解:(1)①部分转化为,根据电荷守恒和元素守恒可知,离子方程式为:,
故答案为:;
②碳酸钡能与溶液中的氢离子反应,氢离子浓度减小,使的平衡逆向移动,溶液中铬酸根离子浓度增大,有利于铬元素转化为铬酸钡沉淀,而氯化钡不能与溶液中氢离子反应,所以使用碳酸钡时Cr(Ⅵ)的沉铬率要优于使用氯化钡,
故答案为:BaCO3与H+反应,溶液中H+浓度减小,使的平衡逆向移动,浓度增大,有利于Cr(Ⅵ)完全转化为BaCrO4沉淀;
(2)①由电负性可知,四氢合硼酸钠中氢元素为—1价、硼元素为+3价,则制备纳米铁粉的反应中四氢合硼酸钠为反应的还原剂,亚铁离子和水是氧化剂,由得失电子数目守恒可知,每生成1 mol纳米铁粉时,转移8mol电子,被亚铁离子氧化的四氢合硼酸根离子的物质的量为0.5mol,则每转移4 mol电子,被Fe2+氧化的NaBH4的物质的量为0.25 mol,
故答案为:0.25;
②由铁—铜粉处理含Cr(Ⅵ)的酸性废水时,铁—铜在溶液中构成原电池,原电池反应使反应速率加快,所以用铁—铜粉处理含Cr(Ⅵ)的废水的效果更好,
故答案为:形成Fe﹣Cu原电池,加快了反应速率;
(3)①CuS—TiO2可吸附并部分还原Cr(Ⅵ),CuS—TiO2在pH<6的水溶液中表面带正电荷,带负电荷,更容易吸附到表面,促进反应的进行,使得在酸性条件下,除铬的速率比碱性条件下快,
故答案为:在酸性条件下,CuS—TiO2在pH<6的水溶液中表面带正电荷,而带负电荷,更易吸附到催化剂表面;
②根据原理图可知,发生反应:,CuS还原Cr(Ⅵ)生成Cu2+,使Cu2+浓度增大,且反应过程中消耗H+,使溶液pH增大,促使Cu2+水解转化为氢氧化铜,使Cu2+浓度减小,导致Cu2+浓度先增大后减小,
故答案为:CuS被Cr(Ⅵ)氧化为S和Cu2+,使溶液中Cu2+浓度增大;反应过程中消耗H+,使溶液pH增大,Cu2+水解加剧,又使Cu2+浓度减小;
(4)根据所给信息进行计算,30 mL湿树脂最多吸收Cr(Ⅵ)的质量:,通废水20 h湿树脂需吸收Cr(Ⅵ)的质量:,m1<m2,故该树脂达到摩尔交换总容量,20h时达到吸收饱和,
故答案为:达到。
【点评】本题考查氧化还原反应,侧重考查学生基础知识的掌握情况,试题难度中等。
18.(2025秋 秦淮区月考)已知常温下部分弱电解质的电离平衡常数如表:
化学式 HF HClO H2CO3 CH3COOH
电离常数 4.0×10﹣4 4.7×10﹣8 K1=4.3×10﹣7K2=5.6×10﹣11 1.7×10﹣5
(1)常温下,溶液pH由大到小的顺序是 A>C>B (填字母)。
A.0.10mol L﹣1CH3COOH溶液;
B.0.10mol L﹣1盐酸;
C.0.10mol L﹣1HF
(2)①F﹣;②ClO﹣;③;④;⑤CH3COO﹣;
结合H+的能力由大到小的顺序是 ③>②>④>⑤>① (填字母),向NaClO溶液中通入CO2,反应的离子方程式为 ClO﹣+CO2+H2O=HClO 。
(3)常温下将pH=3的H2SO4溶液和pH=12的NaOH溶液混合,充分混合后所得溶液的pH=7,则H2SO4溶液与NaOH溶液的体积比为 10:1 。
(4)人体血液中的碳酸和碳酸氢盐存在平衡:H+ H2CO3,当有少量酸性或碱性物质进入血液中时,血液的pH变化不大,其原因是 当少量酸性物质进入血液中,平衡向右移动,使H+浓度变化较小,血液中的pH基本不变;当少量碱性物质进入血液中,平衡向左移动,使H+浓度变化较小,血液的pH基本不变 ,如血液中c()=10c(H2CO3),则血液中c(H+)= 4.3×10﹣8 mol/L。
【答案】(1)A>C>B;
(2)③>②>④>⑤>①;ClO﹣+CO2+H2O=HClO;
(3)10:1;
(4)当少量酸性物质进入血液中,平衡向右移动,使H+浓度变化较小,血液中的pH基本不变;当少量碱性物质进入血液中,平衡向左移动,使H+浓度变化较小,血液的pH基本不变;4.3×10﹣8。
【分析】(1)电离平衡常数可知酸性HF>CH3COOH,盐酸为强酸;
(2)根据酸的电离常数,判断不同酸根离子结合H+的能力,从而确定其结合H+的能力大小。根据强酸制弱酸的原理,写出反应的离子方程式;
(3)根据pH的定义和中和反应的原理,计算H2SO4溶液与NaOH溶液的体积比;
(4)当少量酸性物质进入血液中,平衡向右移动,使c(H+)变化较小,血液的pH变化不大;当少量碱性物质进入血液中,平衡向左移动.使c(H+)变化较小,血液的pH变化不大,结合电离平衡常数计算氢离子浓度。
【解答】解:(1)A.0.10mol L﹣1CH3COOH溶液是弱酸溶液;
B.0.10mol L﹣1盐酸溶液为强酸溶液;
C.0.10mol L﹣1HF为乳酸溶液,电离平衡常数可知酸性大于CH3COOH;
常温下,溶液pH由大到小的顺序为:A>C>B,
故答案为:A>C>B;
(2)结合H+的能力由对应共轭酸的Ka决定,Ka越小,对应的阴离子Kh越大,结合H+能力越强,酸性:HF>CH3COOH>H2CO3>HClO,则结合H+的能力由大到小的顺序是:③>②>④>⑤>①,酸性:H2CO3>HClO,依据强酸制弱酸的规律,向NaClO溶液中通入CO2,生成碳酸氢钠和次氯酸,离子方程式为:ClO﹣+CO2+H2O=HClO,
故答案为:③>②>④>⑤>①;ClO﹣+CO2+H2O=HClO;
(3)常温下Kw=1×10﹣14,H2SO4(pH=3)视为完全离解,H+浓度=1×10 3mol/L,NaOH(pH=12)的OH 浓度=1×10 2mol/L,中和后n(H+)=n(OH ),即1×10 3×V酸=1×10 2×V碱,,
故答案为:10:1;
(4)人体血液中的碳酸和碳酸氢盐存在平衡:H+ H2CO3 CO2+H2O,当有少量酸性物质进入血液中,平衡向右移动,使血液中c(H+)变化较小,血液的pH变化不大,当有少量碱性物质进入血液中,反应消耗H+,电离平衡向左移动。使c(H+)变化较小,始终使血液的pH变化不大,如血液中c()=10c(H2CO3),Ka110c(H+)=4.3×10﹣7,则血液中c(H+)=4.3×10﹣8mol/L,
故答案为:当少量酸性物质进入血液中,平衡向右移动,使H+浓度变化较小,血液中的pH基本不变,当少量碱性物质进入血液中,平衡向左移动,使H+浓度变化较小,血液的pH基本不变;4.3×10﹣8。
【点评】本题主要考查了弱酸的电离常数、酸根离子结合H+的能力、pH的计算、电荷守恒、溶液的酸碱性以及平衡常数的计算。这些知识点都是化学基础知识在溶液中的应用,体现了化学与生活的紧密联系。
19.(2025秋 常州月考)软锰矿(主要成分MnO2,杂质金属元素Fe、Al、Mg等)的悬浊液可吸收烟气中SO2并同时制备MnSO4 H2O。
(1)制备MnSO4 H2O反应的化学方程式为MnO2+SO2+H2O=MnSO4 H2O,质量为26.10g纯净MnO2最多能吸收 6.72 L(标准状况)SO2。
(2)准确称取0.3420gMnSO4 H2O样品置于锥形瓶中,加入适量H3PO4和NH4NO3溶液,加热使MnSO4全部反应生成Mn2(SO4)3,用c(FeSO4)=0.0500mol/L的标准溶液与Mn2(SO4)3恰好反应[反应方程式:2FeSO4+Mn2(SO4)3=2MnSO4+Fe2(SO4)3],消耗FeSO4溶液40.00mL。计算MnSO4 H2O样品的纯度 关系式为2MnSO4 H2O~Mn2(SO4)3~2FeSO4,则n(MnSO4 H2O)=n(FeSO4)=nM=0.04L×0.0500mol/L=0.002mol,m(MnSO4 H2O)=nM=0.002mol×169g/mol=0.3380g,纯度为100%≈98.83% (写出计算过程,否则不得分。保留2位小数)。
(3)如图为MnSO4 H2O、MnSO4 5H2O、MgSO4 6H2O晶体的溶解度曲线,现从MnSO4和MgSO4的混合溶液中来获得MnSO4 H2O晶体,简述实验步骤是 加热浓缩MnSO4和MgSO4混合溶液,蒸发结晶(至大量晶体析出),在60℃以上趁热过滤,洗涤,低温干燥 。
【答案】(1)6.72;
(2)关系式为2MnSO4 H2O~Mn2(SO4)3~2FeSO4,则n(MnSO4 H2O)=n(FeSO4)=nM=0.04L×0.0500mol/L=0.002mol,m(MnSO4 H2O)=nM=0.002mol×169g/mol=0.3380g,纯度为100%≈98.83%;
(3)加热浓缩(MnSO4和MgSO4)混合溶液,蒸发结晶(至大量晶体析出),在60℃以上趁热过滤,洗涤,低温干燥。
【分析】(1)反应为MnO2+SO2+H2O=MnSO4 H2O,则n(SO2)=n(MnO2)0.3mol,结合V=nVm进行计算;
(2)根据Mn原子守恒和反应2FeSO4+Mn2(SO4)3=2MnSO4+Fe2(SO4)3得到关系式为2MnSO4 H2O~Mn2(SO4)3~2FeSO4,则n(MnSO4 H2O)=n(FeSO4)=nM=0.04L×0.0500mol/L=0.002mol,m(MnSO4 H2O)=nM=0.002mol×169g/mol=0.338g,结合纯度公式进行计算;
(3)由图可知,温度高于40℃时MnSO4 H2O的溶解度随着温度升高而减小,MgSO4 6H2O的溶解度随着温度升高而大幅度增大,且温度高于40℃时MnSO4 5H2O晶体转化为MnSO4 H2O晶体,但60℃时MnSO4 H2O溶解度大于MgSO4 6H2O,所以从MnSO4和MgSO4的混合溶液中获得MnSO4 H2O晶体,可将浓缩液控制在60℃以上蒸发结晶,趁热过滤,洗涤,低温干燥。
【解答】解:(1)反应为MnO2+SO2+H2O=MnSO4 H2O,则26.10gMnO2最多能吸收n(SO2)=n(MnO2)0.3mol,标准状况下的体积为0.3mol×22.4L/mol=6.72L,故答案为:6.72;
(2)根据Mn原子守恒和反应2FeSO4+Mn2(SO4)3=2MnSO4+Fe2(SO4)3得到关系式为2MnSO4 H2O~Mn2(SO4)3~2FeSO4,则n(MnSO4 H2O)=n(FeSO4)=nM=0.04L×0.0500mol/L=0.002mol,m(MnSO4 H2O)=nM=0.002mol×169g/mol=0.3380g,所以MnSO4 H2O样品的纯度为100%≈98.83%,故答案为:关系式为2MnSO4 H2O~Mn2(SO4)3~2FeSO4,则n(MnSO4 H2O)=n(FeSO4)=nM=0.04L×0.0500mol/L=0.002mol,m(MnSO4 H2O)=nM=0.002mol×169g/mol=0.3380g,纯度为100%≈98.83%;
(3)由图可知,温度高于40℃时MnSO4 H2O的溶解度随着温度升高而减小,MnSO4 5H2O晶体转化为MnSO4 H2O晶体,MgSO4 6H2O的溶解度随着温度升高而大幅度增大,但60℃时MnSO4 H2O溶解度大于MgSO4 6H2O,所以从MnSO4和MgSO4的混合溶液中尽可能多地获得MnSO4 H2O晶体,其实验操作为:加热浓缩MnSO4和MgSO4混合溶液,蒸发结晶(至大量晶体析出),在60℃以上趁热过滤,洗涤,低温干燥,
故答案为:加热浓缩MnSO4和MgSO4混合溶液,蒸发结晶(至大量晶体析出),在60℃以上趁热过滤,洗涤,低温干燥。
【点评】本题考查滴定法实验及含量测定、化学方程式的计算,侧重实验能力和计算能力考查,掌握关系式法计算、混合物分离提纯方法及其实验操作是解题关键,题目难度中等。
20.(2025春 徐州期末)氮族元素包括N、P、As、Sb、Bi等元素,可以形成多种含氧酸。
常温下,4种酸的电离平衡常数如下:
化学式 HNO2 H3PO3 H3PO4 H3AsO3
电廉平衡 Ka=4.6×10﹣4 Ka1=3.7×10﹣2Ka2=2.9×10﹣7 Ka1=7.5×10﹣3Ka2=6.2×10﹣8Ka3=2.2×10﹣13 Ka1 Ka2 Ka3
(1)①、H2、H2结合H+能力由大到小的顺序是 H2H2 。
②物质的量浓度均为0.1mol L﹣1的NaNO2、NaH2PO3溶液中,c() > c()(填“>”、“<”或“=”)。
(2)常温下,pH=4的NaH2PO4溶液中水电离的c(H+)为 1×10﹣10 mol L﹣1。
(3)亚砷酸(H3AsO3)为三元弱酸,四种含砷微粒的物质的量分数与溶液pH的关系如图﹣1所示。
①pH为7~8时,砷元素的主要微粒是 H3AsO3 。
②将NaOH溶液滴入H3AsO3溶液中,当pH=8时,n(H3AsO3):n(H2)= 101.3 ;当pH由11到12时,发生主要反应的离子方程式为 H2OH﹣= H2O 。
(4)工业含砷(Ⅲ)废水常用铁盐处理后排放。其原理是:铁盐混凝剂在溶液中产生Fe(OH)3胶粒,其表面带有正电荷,可吸附含砷化合物。通过实验测得不同pH条件下铁盐对含砷(Ⅲ)化合物的去除率,如题图﹣2所示。pH为5~9时,随溶液pH的增大,铁盐混凝剂对含砷(Ⅲ)化合物的吸附效果增强的可能原因为 pH从5升到9时,溶液中H2AsO3比例增多,更易被带正电荷的Fe(OH)3胶粒吸附,且pH升高有利于产生更多Fe(OH)3胶粒,增强吸附效果 。
【答案】(1)①H2H2;
②>;
(2)1×10﹣10;
(3)①H3AsO3;
②101.3;H2OH﹣= H2O;
(4)pH从5升到9时,溶液中H2AsO3比例增多,更易被带正电荷的Fe(OH)3胶粒吸附,且pH升高有利于产生更多Fe(OH)3胶粒,增强吸附效果。
【分析】相同条件下,电离平衡常数越大,对应酸的酸性越强,则根据表格中各酸的电离常数可以得到酸性强弱顺序为:H3PO4>H3PO4>HNO3>H3PO3>H2;根据亚砷酸(H3AsO3)为三元弱酸,四种含砷微粒的物质的量分数与溶液pH的关系图可知,a曲线表示H3AsO3,b曲线表示H2AsO3,c曲线表示,d曲线表示;当pH = 9.3时,有c(H3AsO3) = c(H2AsO3),此时的Ka1=1×10﹣9.3;当pH = 12.5时,有c(H2AsO3) = c(),此时的Ka2=10﹣12.5;当pH = 13.4时,有c() = c(),此时的Ka3=10﹣13.4,据此信息解答。
【解答】解:(1)①通常情况下,酸性越强,其酸根离子结合H+的能力越弱,现有酸性H3PO3>H3PO4>HNO2,则其酸根离子结合H+的能力由大到小的顺序为:H2H2,
故答案为:H2H2;
②在物质的量浓度均为0.1mol L﹣1的NaNO2、NaH2PO2溶液中,酸性越强,其酸根离子的水解越弱,则有的水解常数为:Kh2.2×10﹣11;H2的电离常数为:Ka2=2.9×10﹣7,水解常数为2.9×10﹣7,则有H2的电离大于其水解,所以溶液中离子浓度大小关系为c()>c(),
故答案为:>;
(2)常温下,pH = 4的NaH2PO2溶液中,总c(H+) = 1×10﹣4mol L﹣1,由于是盐溶液,溶液中的OH﹣全部由水提供,则有c(OH﹣)水= c(H+)水 = 1×10﹣10mol L﹣1,
故答案为:1×10﹣10;
(3)①根据图形,当pH为7~8时,砷元素的主要微粒是:H3AsO3,
故答案为:H3AsO3;
②将NaOH溶液滴入H3AsO3溶液中,当pH = 8时,根据Ka1计算公式,101.3;当pH由11到12时,由图可知就由H3AsO3转变为,发生主要反应的离子方程式为:H2OH﹣= H2O,
故答案为:101.3;H2OH﹣= H2O;
(4)由图可知,pH越大,As去除率越高,则pH为5~9时,随溶液pH的增大,铁盐混凝剂对各种(Ⅲ)化合物的吸附效果增强的可能原因为:pH从5升到9时,溶液中H2AsO3比例增多,更易被带正电荷的Fe(OH)3胶粒吸附,且pH升高有利于产生更多Fe(OH)3胶粒,增强吸附效果,
故答案为:pH从5升到9时,溶液中H2AsO3比例增多,更易被带正电荷的Fe(OH)3胶粒吸附,且pH升高有利于产生更多Fe(OH)3胶粒,增强吸附效果。
【点评】本题主要考查弱电解质的电离平衡等,注意完成此题,可以从题干中抽取有用的信息,结合已有的知识进行解题。
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