2018届一轮复习人教版电解质溶液学案
电解质溶液
【学识静思一】弱电解质的电离平衡
1. 电解质与非电解质
(1)电解质:在 里或 状态下能导电的 叫做电解质。
(2)非电解质:在 里和 状态下都不能导电的 叫做非电解质。
注意:①电解质和非电解质都是对化合物而言,单质和混合物既不是电解质也不是非电解质。如盐酸,NaCI溶液,氯水,单质铁。
②常温下,电解质自己是不能导电的,要在一定条件下才能导电。化合物在熔化或溶解于水时能否导电,是判断其是否是电解质的依据。
要注意有些物质其水溶液虽能导电,但它们并非电解质。如NH3、SO2溶于水后的溶液均能导电,但并不是它们本身能电离出自由离子,所以氨气、二氧化硫都不是电解质。能导电是因为它们与H2O反应生成了弱电解质(NH3·H2O、H2SO3)。
有些难溶的电解质,在水中导电性很弱。但是,溶解的部分全电离。
(3)强电解质和弱电解质
强电解质:在水溶液里 的电解质。
弱电解质:在水溶液里 的电解质。
分类
举例
强电解质
①强酸:HCl、H2SO4、HNO3、HClO4、HBr、HI等
②强碱:NaOH、KOH、Ca(OH)2、Ba(OH)2等
③大多数盐:钠盐、钾盐、硝酸盐等
弱电解质
①弱酸:CH3COOH、H2CO3、HF、HCN、HClO、H2S等;H3PO4、H2SO3是中强酸,也属于弱电解质
②弱碱:NH3·H2O,多数不溶性的碱[如Fe(OH)3、Cu(OH)2等]、两性氢氧化物[如Al(OH)3等]
③水:是极弱的电解质
2. 弱电解质的电离平衡
(1)电离:电解质在水溶液中或熔融状态下离解出 的离子的过程。
(2)弱电解质的电离平衡:在一定条件(如温度、浓度等)下,弱电解质在水溶液中 的速率和 的速率相等时的状态。
(3)影响电离平衡的条件
①浓度:增大弱电解质浓度,电离平衡向 方向移动,电离程度 ;向弱电解质溶液中加水稀释,电离平衡向 方向移动,电离程度 。如:.分别画出冰醋酸和0.1 mol·L-1的醋酸加水稀释时导电能力的变化图。
答案
.
②温度:电解质的电离过程一般是 过程,升高温度,平衡向 方向移动,电离程度 。电解是吸热过程。
3. 电解质溶液的导电性
(1)与溶液的导电性有关的因素
影响溶液导电能力的因素:①自由移动离子浓度的大小。温度一定,离子浓度越大,导电能力越 。②温度越高,导电能力越 (与金属导电相反)。③离子电荷数越高,导电能力越 。
(2)电解质的强弱与其溶液的导电能力无必然关系
①同浓度的强电解质(如氢氧化钠)的导电能力 于弱电解质(如氨水)。
②强电解质的稀溶液导电能力 于弱电解质的浓溶液的导电能力。
【初试规窍】
1. 电离、电解质、非电解质、强电解质和弱电解质的相互关系
2. 电离方程式的书写
(1)一水合氨(弱碱)电离方程式: NH3·H2ONH4++OH-
(2)多元弱酸分步电离,以第一步电离为主:
例如:H3PO4H++H2PO4-(第一步电离为主)
H2PO4-H++HPO42- HPO42-H++PO43-
(3)碳酸氢钠电离方程式:
NaHCO3Na++HCO3- HCO3-CO32-+H+
(4)NaHSO4的电离方程式:在水中(一步电离):NaHSO4Na++H++SO42-
熔融时:NaHSO4Na++HSO4-
(5)AL(OH)3的电离_____________________________________________
【学识静思二】电离平衡常数
1.(1)填写下表
弱电解质
电离方程式
电离常数
NH3·H2O
NH3·H2ONH+OH-
Kb=1.7×10-5来源:]
CH3COOH
CH3COOHCH3COO-+H+
Ka=1.7×10-5
HClO
HClOH++ClO-
Ka=4.7×10-8
(2)CH3COOH酸性大于(填“大于”、“小于”或“等于”)HClO酸性,判断的依据:相同条件下,电离常数越大,电离程度越大,c(H+)越大,酸性越强。
(3)电离平衡常数的意义:弱酸、弱碱的电离平衡常数能够反映酸碱性的相对强弱。电离平衡常数越大,电离程度越大。多元弱酸的电离以第一步电离为主,各级电离平衡常数的大小差距较大。
(4)外因对电离平衡常数的影响:电离平衡常数与其他化学平衡常数一样只与温度有关,与电解质的浓度无关,升高温度,K值增大,原因是电离是吸热过程。
2.碳酸是二元弱酸
(1)电离方程式是H2CO3H++HCO,HCOH++CO。
(2)电离平衡常数表达式:Ka1=,Ka2=。
(3) 比较大小:Ka1>Ka2。
【冷静归纳】强酸与弱酸的比较
浓度均为0.01 mol·L-1的强酸HA与弱酸HB
pH均为2的强酸HA与弱酸HB
pH或物质的量浓度
2=pHHA
HB
HA=HB
体积相同时与过量的碱反应消耗碱的量
HA=HB
HAc(B-)
c(A-)=c(B-)
分别加入固体NaA、NaB后pH的变化
HA:不变
HB:变大
HA:不变
HB:变大
加水稀释10倍后
3=pHHApHHB>2
溶液的导电性
HA>HB
HA=HB
水的电离程度
HA”、“<”或“=”),________(填“增大”、“减小”或“不变”)。
(2)已知在室温的条件下,pH均为5的H2SO4溶液和NH4Cl溶液,回答下列问题:各取5 mL上述溶液,分别加水稀释至50 mL,pH较大的是________溶液;各取5 mL上述溶液,分别加热(温度相同),pH较小的是________溶液。
答案1 不一定。加水稀释时,水解平衡右移,水解程度一定增大,但增大水解离子的浓度,平衡也右移,但水解程度减小。
答案2 盐溶液的浓度越小,水解程度越大,但由于溶液中离子浓度小是主要因素,故溶液酸性(或碱性)越弱。
答案3 不对,原因是:体系中c(CH3COOH)增大,抑制了水解,会使平衡CH3COO-+H2OCH3COOH+OH-左移。
答案4 (1)> 减小 (2)H2SO4 NH4Cl
【冷静归纳】盐类水解的应用
应用
举例
判断溶液的酸碱性
FeCl3溶液显酸性,原因是Fe3++3H2OFe(OH)3+3H+
判断酸性强弱
NaX、NaY、NaZ三种盐溶液的pH分别为8、9、10,则酸性HX>HY>HZ
配制或贮存易水解的盐溶液
配制CuSO4溶液时,加入少量H2SO4,防止Cu2+水解;配制FeCl3溶液,加入少量盐酸;贮存Na2CO3溶液、Na2SiO3溶液不能用磨口玻璃塞
胶体的制取
制取Fe(OH)3胶体的离子反应:Fe3++3H2O Fe(OH)3(胶体)+3H+
泡沫灭火器原理
成分为NaHCO3与Al2(SO4)3,发生反应为Al3++3HCO===Al(OH)3↓+3CO2↑
作净水剂
明矾可作净水剂,原理为Al3++3H2OAl(OH)3(胶体)+3H+
化肥的使用
铵态氮肥与草木灰不得混用
除锈剂
NH4Cl与ZnCl2溶液可作焊接时的除锈剂
【初试规窍】
1.怎样判断酸式盐溶液的酸碱性,试举例说明。
2.配制FeSO4溶液要加入铁粉,配制SnCl2溶液要加入盐酸,二者原理是否相同?
3.一种常用的泡沫灭火器构造如图。内筒a是玻璃瓶,外筒b是钢瓶,平时泡沫灭火器内筒外筒盛有液态试剂,当遇火警时,将灭火器取下倒置,内外筒液体试剂立即混合产生大量CO2泡沫灭火。从液态试剂在灭火器中长久放置和快速灭火两个角度分析,则a中盛________________,b中盛________________。
4.怎样除去MgCl2溶液中的Fe3+?其原理是什么?
答案1 酸式盐的水溶液显什么性质,要看该盐的组成粒子的性质。
(1)强酸的酸式盐只电离,不水解,一定显酸性。
如NaHSO4:NaHSO4===Na++H++SO。
(2)弱酸的酸式盐存在两种趋势,既存在电离平衡又存在水解平衡:
HA-H++A2-(电离,显酸性)
HA-+H2OH2A+OH-(水解,显碱性)
如果电离程度大于水解程度,则显酸性,如H2PO、HSO等;如果水解程度大于电离程度,则显碱性,如HCO、HS-、HPO等。
答案2 不相同,加入Fe粉是为了防止Fe2+被氧化,加入盐酸是为了防止Sn2+水解。
答案3 Al2(SO4)3溶液 饱和NaHCO3溶液
答案4 MgCl2溶液中混有少量的Fe3+杂质时,可加入Mg、MgO、Mg(OH)2或MgCO3而除去Fe3+。其原理是Fe3+的水解程度比Mg2+的水解程度大,加入这些物质,导致Fe3++3H2OFe(OH)3+3H+平衡右移,生成Fe(OH)3沉淀除去。
【冷静归纳】
水解除杂警示
利用水解除杂无论在化学工业还是化学实验中都具有非常重要的意义,其原理是根据盐的水解程度的不同,通过调节溶液pH使部分离子转化为沉淀而除去。如MgCl2溶液中混有少量FeCl3杂质,因Fe3+水解程度比Mg2+水解程度大,可加入镁粉、MgO、Mg(OH)2或MgCO3等,调节溶液的pH,使Fe3+的水解平衡正向移动,生成Fe(OH)3沉淀而除去;注意不能加NaOH、NH3·H2O等可溶性碱,因加这些物质使溶液pH升高太迅速,且碱过量不易觉察,Mg2+也可能转化为Mg(OH)2沉淀,还会引入NH、Na+等杂质。
【组题试练】
题组一 盐溶液蒸干所得产物的判断
1.(1)碳酸钾溶液蒸干得到的固体物质是______________________________________,
原因是________________________________________________________________________。
(2)KAl(SO4)2溶液蒸干得到的固体物质是________,原因是_____________________。
(3)FeCl2溶液蒸干灼烧得到的固体物质是_____________________________________,
原因是________________________________________________________________________。
(4)碳酸氢钠溶液蒸干灼烧得到的固体物质是________,原因是__________________
________________________________________________________________________。
(5) 亚硫酸钠溶液蒸干灼烧得到的固体物质是________,原因是__________________。
(6) 三氯化铁溶液加热蒸干是_________,原因是__________________。
(7) 三氯化铝溶液蒸干灼烧得到的固体物质是________,原因是__________________。
答案 (1)K2CO3 尽管加热过程促进水解,但生成的KHCO3和KOH反应后又生成K2CO3
(2)KAl(SO4)2·12H2O 尽管Al3+水解,但由于H2SO4为难挥发性酸,最后仍然为结晶水合物(注意温度过高,会脱去结晶水)
(3)Fe2O3 Fe2+水解生成Fe(OH)2和HCl,在加热蒸干过程中HCl挥发,Fe(OH)2逐渐被氧化生成Fe(OH)3,Fe(OH)3灼烧分解生成Fe2O3
(4)Na2CO3 2NaHCO3Na2CO3+CO2↑+H2O
(5)Na2SO4 2Na2SO3+O2===2Na2SO4
【冷静归纳】
v 盐类水解的规律及拓展应用
1.“谁弱谁水解,越弱越水解”。如酸性:HCNCH3COONa。
2.强酸的酸式盐只电离,不水解,溶液显酸性。如NaHSO4在水溶液中:NaHSO4===Na++H++SO。
3.弱酸的酸式盐溶液的酸碱性,取决于酸式酸根离子的电离程度和水解程度的相对大小。
(1)若电离程度小于水解程度,溶液呈碱性。如NaHCO3溶液中:HCOH++CO(次要),HCO+H2OH2CO3+OH-(主要)。
(2)若电离程度大于水解程度,溶液显酸性。如NaHSO3溶液中:HSOH++SO(主要),HSO+H2OH2SO3+OH-(次要)。
4.相同条件下的水解程度
(1)正盐>相应酸式盐,如CO>HCO。
(2)相互促进水解的盐>单独水解的盐>水解相互抑制的盐。如NH的水解:(NH4)2CO3>(NH4)2SO4>(NH4)2Fe(SO4)2。
5.用一价离子组成的四种盐溶液:AC、BD、AD、BC,其物质的量浓度均为1 mol·L-1。在室温下前两种溶液的pH=7,第三种溶液的pH>7,最后一种溶液pH<7,则正确的是( )
A
B
C
D
碱性
AOH>BOH
AOH<BOH
AOH>BOH
AOH<BOH
酸性
HC>HD
HC>HD
HC<HD
HC<HD
6.为了证明NaHCO3溶液中HCO的水解程度大于电离程度,可采用的实验方法是( )
①测定溶液的pH ②加入Ba(OH)2溶液 ③加入盐酸
④加入酚酞溶液
A.①② B.②③ C.①④ D.②④
答案5 A答案6 C
【学识静思五】电解质溶液中的守恒关系
1. 电荷守恒:电解质溶液中所有阳离子所带的正电荷数与所有阴离子所带的负电荷数相等。
如NaHCO3溶液中:n(Na+)+n(H+)=n(HCO3-)+2n(CO32-)+n(OH-)
推出:c(Na+)+c(H+)=c(HCO3-)+2c(CO32-)+c(OH-)
如Na2CO3溶液中:c(Na+)+c(H+)=2c(CO32-)+c(OH-)+c(HCO3-)
2. 物料守恒:电解质溶液中由于电离或水解因素,离子会发生变化变成其他离子或分子等,但离子或分子中某种特定元素的原子总数是不会改变的。
如NaHCO3溶液中n(Na)∶n(C)=1∶1,推出:c(Na+)=c(HCO3-)+c(CO32-)+c(H2CO3)
3. 质子守恒:是指在强碱弱酸盐或强酸弱碱盐溶液中,由水所电离的H+与OH-量相等。即电解质溶液中分子或离子得到或失去质子(H+)的物质的量应相等。
如0.1 mol·L-1 Na2S溶液中:c(OH-)=c(H+)+c(HS-)+2c(H2S)
在NH4HCO3溶液中H+、H2CO3为得到质子后的产物,NH3、OH-、CO32-为失去质子后的产物,故有以下关系:c(H+)+c(H2CO3)=c(NH3)+c(OH-)+c(CO32-)
【冷静归纳】电解质溶液中离(粒)子浓度大小比较
单一电解质溶液中
两种电解质混合溶液中
①CH3COOH溶液中: c(CH3COOH)>c(H+)>c(CH3COO-)>c(OH-)
1. 两种物质不反应
(1)等体积、等浓度的CH3COOH和CH3COONa溶液(溶液呈酸性,说明CH3COOH电离程度大于CH3COO-水解程度): c(CH3COO-)>c(Na+)>c(CH3COOH)>c(H+)>c(OH-)
(2)等浓度的NH4Cl和NH3·H2O溶液(溶液呈碱性,说明NH3·H2O电离程度大于NH4+水解程度): c(NH4+)>(Cl-)>c(NH3·H2O)>c(OH-)>c(H+)
(3)等浓度的NaCN和HCN溶液(溶液呈碱性,说明CN-水解程度大于HCN电离程度): c(HCN)>(Na+)>c(CN-)>c(OH-)>c(H+)(4)等浓度的Na2CO3与(4)NaHCO3混合溶液(CO32-一级水解远大于二级水解): c(Na+)>c(HCO3-)>
2. 两种物质反应后
(1)向0.2 mol·L-1NaHCO3溶液中加入等体积0.1 mol·L-1NaOH溶液:c(HCO3-)>c(CO32-)>c(OH-)>c(H+)
(2)向0.2 mol·L―1NH4Cl溶液中加入等体积0.1 mol·L-1NaOH溶液,得到pH>7的溶液c(Cl-)>c(NH4+)>c(Na+)>c(NH3·H2O)>c(OH-)
(3)0.2 mol·L-1HCl与0.1 mol·L-1NaAlO2溶液等体积混合: c(Cl-)>c(Na+)>c(Al3+)>c(H+)>c(OH-)
(4)0.1 mol·L-1CH3COONa溶液与0.1 mol·L-1HCl溶液等体积混合:c(Na+)=c(Cl-)>C(H+)>c(CH3COO-)>c(OH-)
②H2CO3溶液中:
c(H2CO3)>c(H+)>c(HCO3-)>C(CO32-)>c(OH-)
③氨水中:
c(NH3·H2O)>c(OH-)>c(NH4+)>c(H+)
④CH3COONa溶液中:
c(Na+)>c(CH3COO-)>c(OH-)>c(H+)
⑤NH4Cl溶液中:
c(Cl-)>c(NH4+)>c(H+)
>c(NH3·H2O)>c(OH-)
⑥Na2CO3溶液中:
c(Na+)>c(CO32-)>c(OH-)>c(HCO3-)>c(H+)
⑦NaHCO3溶液中(水解的程度大于电离的程度):
c(Na+)>c(HCO3-)>c(OH-)>c(H+)
c(Na+)>c(HCO3-)>c(H2CO3)>c(CO32-)>c(OH-)>c(H+)
⑧NaHSO3溶液中(电离的程度大于水解的程度):
c(Na+)>c(HSO3-)>c(H+)>c(SO32-)>c(OH-)
c(Na+)>c(HSO3-)>c(SO32-)>c(H2SO3)
【初试规窍】10ml0.3mol/lNaHCO3加入__________ml0.2mol/l的Na2CO3后PH=10(H2CO3的Ka1=4.17*10-7,Ka2=5.6*10-11)(求HCO3-和CO32-物质的量之比)
NaCI,NaAC,HAC
浓度均为C时,显酸性。浓度大小为Na+>AC->CI->HAC>H+>OH-
Na++H+ =OH-+AC-+CI-,Na+=AC-+HAC,HAC+H+=OH-+CI-,
H+=OH-时,显中性。浓度大小为Na+>AC-=CI->HAC>H+=OH-
AC-/HAC=Ka /10-7≈102
HACCI->AC->HAC>OH->H+
【冷静归纳】用Ka.Kh,Kw判断酸碱性
1.NaAC HAC等浓度混合的酸碱性:HACH++AC- Ka=10-5
AC-+H2OHAC+OH- Kh=Kw/Ka=10-9
Ka>Kh→显酸性
2.NaHCO3溶液的酸碱性:H2CO3H++HCO3- Ka1=10-7
HCO3-H++CO32- Ka2=10-11
HCO3-+H2OH2CO3+OH- Kh=Kw/Ka1=10-7
Ka2v沉淀,固体溶解
②v溶解=v沉淀,溶解平衡
③v溶解0为例
外界条件
移动方向
平衡后c(Ag+)
平衡后c(Cl-)
Ksp
升高温度
正向
增大
增大
增大
加水稀释
正向
不变
不变
不变
加入少量AgNO3
逆向
增大
减小
不变
通入HCl
逆向
减小
增大
不变
通入H2S
正向
减小
增大
不变
(5)电解质在水中的溶解度
20 ℃时,电解质在水中的溶解度与溶解性存在如下关系:
2.沉淀溶解平衡的应用
(1)沉淀的生成
①调节pH法
如:除去NH4Cl溶液中的FeCl3杂质,可加入氨水调节pH至3.7~8,离子方程式为Fe3++3NH3·H2O===Fe(OH)3↓+3NH。
②沉淀剂法
如:用H2S沉淀Cu2+,离子方程式为H2S+Cu2+===CuS↓+2H+。
(2)沉淀的溶解
①酸溶解法
如: CaCO3溶于盐酸,离子方程式为CaCO3+2H+===Ca2++H2O+CO2↑。
②盐溶液溶解法
如:Mg(OH)2溶于NH4Cl溶液,离子方程式为Mg(OH)2+2NH===Mg2++2NH3·H2O。
③氧化还原溶解法[来源:]
如:不溶于盐酸的硫化物Ag2S溶于稀HNO3。[来源:]
④配位溶解法
如:AgCl溶于氨水,离子方程式为AgCl+2NH3·H2O===[Ag(NH3)2]++Cl-+2H2O。
(3)沉淀的转化
①实质:沉淀溶解平衡的移动(沉淀的溶解度差别越大,越容易转化)。
②应用:锅炉除垢、矿物转化等。
【初试规窍】
1.下列方程式:①AgCl(s)Ag+(aq)+Cl-(aq)、②AgCl===Ag++Cl-、 ③CH3COOHCH3COO-+H+各表示什么意义?
2.(1)在实验室中怎样除去NaCl溶液中的BaCl2?
(2)怎样除去AgI中的AgCl?
答案1.①AgCl的沉淀溶解平衡;②AgCl是强电解质,溶于水的AgCl完全电离;③CH3COOH的电离平衡。
答案2. (1)向溶液中加入过量的Na2CO3溶液充分反应,过滤,向滤液中加适量盐酸。
(2)把混合物与饱和的KI溶液混合,振荡静置,溶度积大的AgCl就会慢慢转化为溶度积小的AgI。
二,溶度积常数及其应用
1.溶度积和离子积
以AmBn(s) mAn+(aq)+nBm-(aq)为例:
溶度积
离子积
概念
沉淀溶解的平衡常数
溶液中有关离子浓度幂的乘积
符号
Ksp
Qc
表达式
Ksp(AmBn)=cm(An+)·cn(Bm-),式中的浓度都是平衡浓度
Qc(AmBn)=cm(An+)·cn(Bm-),式中的浓度都是任意浓度
应用
判断在一定条件下沉淀能否生成或溶解
①Qc>Ksp:溶液过饱和,有沉淀析出
②Qc=Ksp:溶液饱和,处于平衡状态
③Qc”、“<”或“=”)。
(2)保持T1不变,怎样使A点变成B点?
(3)在B点,若温度从T1升到T2,则B点变到________点(填“C”、“D”或“E”。)
(4)若B点变到E点,理论上应采取的措施是________。
答案1. (1)× (2)√ (3)√ (4)× (5)× (6)√
答案2 根据溶度积的定义可知,BaSO4饱和溶液中c(SO)= mol·L-1=1.05×
10-5 mol·L-1,说明该溶液是饱和的BaSO4溶液,因此再加入BaSO4
固体,溶液仍处于饱和状态,SO的浓度不变。
答案3. (1)<
(2)保持T1不变,向悬浊液中加入Na2CO3固体。
(3)D
(4)在缓慢升温至T2的同时,加入Na2CO3固体
【冷静归纳】
(1)溶解平衡一般是吸热的,温度升高平衡右移,Ksp增大,但Ca(OH)2相反。
(2)对于沉淀溶解平衡:AmBn(s)mAn+(aq)+nBm-(aq),Ksp=cm(An+)·cn(Bm-),对于相同类型的物质,Ksp 的大小反映了难溶电解质在溶液中溶解能力的大小,也反映了该物质在溶液中沉淀的难易。与平衡常数一样,Ksp与温度有关。不过温度改变不大时,Ksp 变化也不大,常温下的计算可不考虑温度的影响。
【组题试练】
1.根据题目提供的溶度积数据进行计算并回答下列问题:
(1)已知25 ℃时,Ksp[Mg(OH)2]=5.6×10-12;酸碱指示剂百里酚蓝变色的pH范围如下:
pH
<8.0
8.0~9.6
>9.6
颜色
黄色
绿色
蓝色
25 ℃时,在Mg(OH)2饱和溶液中滴加2滴百里酚蓝指示剂,溶液的颜色为____________________。
(2)25 ℃向50 mL 0.018 mol·L-1的AgNO3溶液中加入50 mL 0.020 mol·L-1的盐酸,生成沉淀。已知该温度下,AgCl的Ksp=1.8×10-10,忽略溶液的体积变化,请计算:
①完全沉淀后,溶液中c(Ag+)=__________。 ②完全沉淀后,溶液的pH=__________。
③如果向完全沉淀后的溶液中继续加入50 mL 0.001 mol·L-1的盐酸,是否有白色沉淀生成?________________________________________________________________________(填“是”或“否”)。
(3)在某温度下,Ksp(FeS)=6.25×10-18,FeS饱和溶液中c(H+)与c(S2-)之间存在关系:
c2(H+)·c(S2-)=1.0×10-22,为了使溶液里c(Fe2+) 达到1 mol·L-1,现将适量FeS投入其饱和溶液中,应调节溶液中的c(H+)约为__________________。
2.碘及其化合物在合成杀菌剂、药物等方面具有广泛用途。回答下列问题:(1)大量的碘富集在海藻中,用水浸取后浓缩,再向浓缩液中加MnO2和H2SO4,即可得到I2,该反应的还原产物为________。
(2)上述浓缩液中主要含有I-、Cl-等离子,取一定量的浓缩液,向其中滴加AgNO3溶液,当AgCl开始沉淀时溶液中为________。已知Ksp(AgCl)=1.8×10-10,Ksp(AgI)=8.5×
10-17。
3.[2015·全国卷Ⅱ,26(3)(4)]酸性锌锰干电池是一种一次性电池,外壳为金属锌,中间是碳棒,其周围是由碳粉、MnO2、ZnCl2和NH4Cl等组成的糊状填充物。该电池放电过程产生MnOOH。回收处理该废电池可得到多种化工原料。有关数据如下表所示:
溶解度/(g/100 g水)
温度/℃
化合物
0
20
40
60
80
100
NH4Cl
29.3
37.2
45.8
55.3
65.6
77.3
ZnCl2
343
395
452
488
541
614
化合物
Zn(OH)2
Fe(OH)2
Fe(OH)3
Ksp
10-17
10-17
10-39
近似值
回答下列问题:
(3)废电池糊状填充物加水处理后,过滤,滤液中主要有ZnCl2和NH4Cl,二者可通过______________________分离回收;滤渣的主要成分是MnO2、______________和______________,欲从中得到较纯的MnO2,最简便的方法为______________________________,其原理是
________________________________________________________________________。
(4)用废电池的锌皮制备ZnSO4·7H2O的过程中,需除去锌皮中的少量杂质铁,其方法是加稀H2SO4和H2O2溶解,铁变为________,加碱调节至pH为________时,铁刚好沉淀完全(离子浓度小于1×10-5 mol·L-1时,即可认为该离子沉淀完全);继续加碱至pH为________时,锌开始沉淀(假定Zn2+浓度为0.1 mol·L-1)。若上述过程不加H2O2后果是___________________________________,
原因是________________________________________________________________________。
4.[2015·山东理综,31(1)(2)]毒重石的主要成分为BaCO3(含Ca2+、Mg2+、Fe3+等杂质),实验室利用毒重石制备BaCl2·2H2O的流程如下:
(1)毒重石用盐酸浸取前需充分研磨,目的是________。实验室用37%的盐酸配制15%的盐酸,除量筒外还需使用下列仪器中的________。
a.烧杯 b.容量瓶
c.玻璃棒 d.滴定管
(2)加入NH3·H2O调节pH=8可除去________(填离子符号),滤渣Ⅱ中含________(填化学式)。加入H2C2O4时应避免过量,原因是___________________________________________。
Ca2+
Mg2+
Fe3+
开始沉淀时的pH
11.9
9.1
1.9
完全沉淀时的pH
13.9
11.1
3.2
已知:Ksp(BaC2O4)=1.6×10-7,Ksp(CaC2O4)=2.3×10-9。
5.[2015·江苏,18(1)(2)]软锰矿(主要成分MnO2,杂质金属元素Fe、Al、Mg等)的水悬浊液与烟气中SO2反应可制备MnSO4·H2O,反应的化学方程式为MnO2+SO2===MnSO4。
(1)质量为17.40 g纯净MnO2最多能氧化________L(标准状况)SO2。
(2)已知:Ksp[Al(OH)3]=1×10-33,Ksp[Fe(OH)3]=3×10-39,pH=7.1时Mn(OH)2开始沉淀。室温下,除去MnSO4溶液中的Fe3+、Al3+(使其浓度均小于1×10-6 mol·L-1),需调节溶液pH范围为________。
6.[2015·江苏,20(2)(3)(4)]烟气(主要污染物SO2、NOx)经O3预处理后用CaSO3水悬浮液吸收,可减少烟气中SO2、NOx的含量。
(2)室温下,固定进入反应器的NO、SO2的物质的量,改变加入O3的物质的量,反应一段时间后体系中n(NO)、n(NO2)和n(SO2)随反应前n(O3)∶n(NO)的变化见下图:
①当n(O3)∶n(NO)>1时,反应后NO2的物质的量减少,其原因是______________。
②增加n(O3),O3氧化SO2的反应几乎不受影响,其可能原因是_________________。
(3)当用CaSO3水悬浮液吸收经O3预处理的烟气时,清液(pH约为8)中SO将NO2转化为
NO,其离子方程式为__________________________________________________________。
(4)CaSO3水悬浮液中加入Na2SO4溶液,达到平衡后溶液中c(SO)=____________________[用c(SO)、Ksp(CaSO3)和Ksp(CaSO4)表示];CaSO3水悬浮液中加入Na2SO4溶液能提高NO2的吸收速率,其主要原因是
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
7.[2015·福建理综,23(2)]研究硫元素及其化合物的性质具有重要意义。
25 ℃,在0.10 mol·L-1 H2S溶液中,通入HCl气体或加入NaOH固体以调节溶液pH,溶液pH与c(S2-)关系如下图(忽略溶液体积的变化、H2S的挥发)。
①pH=13时,溶液中的c(H2S)+c(HS-)=________mol·L-1。
②某溶液含0.020 mol·L-1 Mn2+、0.10 mol·L-1 H2S,当溶液pH=________时,Mn2+开始沉淀。[已知:Ksp(MnS)=2.8×10-13]
答案1. (1)蓝色 (2)①1.8×10-7 mol·L-1 ②2 ③否(3)4×10-3 mol·L-1
答案2 (1)MnSO4(或Mn2+) (2)4.7×10-7
答案3 (3)加热浓缩、冷却结晶 碳粉 MnOOH 在足量的空气或氧气中加热 碳粉转变为CO2,MnOOH被氧化成MnO2 (4)Fe3+ 2.7 6 Zn2+和Fe2+不能分离 Fe(OH)2和Zn(OH)2的Ksp相近
答案4. (1)增大接触面积从而使反应速率加快 ac (2)Fe3+ Mg(OH)2、Ca(OH)2 H2C2O4过量会导致生成BaC2O4沉淀,产品的产量降低
答案5. (1)4.48 (2)5.0<pH<7.1
解析 (1)n(MnO2)==0.2 mol,由题意可知,最多氧化0.2 mol SO2,标准状况下体积为4.48 L。
(2)使Al3+完全除去时c(OH-)===1×10-9 mol·L-1,此时溶液pH=5;使Fe3+完全除去时c(OH-)==≈1.4×10-11 mol·L-1,此时溶液pH≈3.1;而pH=7.1时Mn(OH)2开始沉淀,所以调节溶液的pH范围为5.01时,n(NO)没有变化,而n(NO2)减少,说明NO2被O3氧化了,生成了更高价态的氧化物N2O5;②SO2具有较强的还原性,O3具有较强的氧化性,而增加n(O3),O3氧化SO2的反应几乎不受影响,其原因可能是SO2与O3的反应速度很慢,SO2的量变化不明显。(3)SO将NO2还原为NO,本身被氧化为SO,溶液的pH约为8,说明溶液呈弱碱性,由此可写出反应的离子方程式:SO+2NO2+2OH-===SO+2NO+H2O。(4)CaSO3水悬浮液中加入Na2SO4溶液,发生反应:CaSO3(s)+SOCaSO4(s)+SO(aq),溶液中
CaSO3、CaSO4均处于饱和状态,则有==,所以c(SO)=·c(SO);由反应CaSO3(s)+SO(aq)CaSO4(s)+SO(aq)可知,CaSO3水悬浮液中加入Na2SO4溶液能提高NO2的吸收率的主要原因是增大了溶液中c(SO),使反应速率加快。
答案7. ①0.043 ②5
解析 ①根据图像可知,pH=13时,c(S2-)=5.7×10-2 mol·L-1,由于H2S溶液的浓度为0.10
mol·L-1,所以根据S原子守恒有:c(S2-)+c(H2S)+c(HS-)=0.1 mol·L-1,所以:c(H2S)+c(HS-)=0.1 mol·L-1-5.7×10-2 mol·L-1=0.043 mol·L-1。②由于Ksp(MnS)=2.8×10-13,c(Mn2+)=0.020 mol·L-1,则开始形成沉淀时需要:c(S2-)=Ksp(MnS)/c(Mn2+)=(2.8×10-13÷0.020) mol·L-1=1.4×
10-11 mol·L-1,根据图像中c(S2-)与溶液的pH关系可知,此时溶液pH=5。
【实践出真知】
一、 单项选择题
1. (2015·安徽卷)25 ℃时,在10 mL浓度均为 0.1 mol·L-1的NaOH和NH3·H2O混合溶液中滴加 0.1 mol·L-1盐酸,下列有关溶液中粒子浓度关系正确的是( )
A. 未加盐酸时:c(OH-)>c(Na+)=c(NH3·H2O)
B. 加入10 mL盐酸时:c(N)+c(H+)=c(OH-)
C. 加入盐酸至溶液pH=7时:c(Cl-)=c(Na+)
D. 加入20 mL盐酸时:c(Cl-)=c(N)+c(Na+)
2. (2014·四川卷) 下列溶液中粒子的物质的量浓度关系正确的是( )
A. 0.1 mol·L-1 NaHCO3溶液与0.1 mol·L-1 NaOH溶液等体积混合,所得溶液中:
c(Na+)>c(C)>c(HC)>c(OH-)
B. 20 mL 0.1 mol·L-1 CH3COONa溶液与10 mL 0.1 mol·L-1 盐酸混合后溶液呈酸性,所得溶液中:c(CH3COO-)>c(Cl-)>c(CH3COOH)>c(H+)
C. 室温下,pH=2的盐酸与pH=12的氨水等体积混合,所得溶液中:c(Cl-)+c(H+)>c(N)+c(OH-)
D. 0.1 mol·L-1 CH3COOH溶液与0.1 mol·L-1 NaOH溶液等体积混合,所得溶液中:
c(OH-)>c(H+)+c(CH3COOH)
3. 常温下,用0.100 0 mol·L-1 NaOH溶液滴定20.00 mL 0.100 0 mol·L-1 CH3COOH
溶液所得滴定曲线如下图。下列说法正确的是 ( )
A. 点①所示溶液中: c(CH3COO-)+c(OH-)=c(CH3COOH)+c(H+)
B. 点②所示溶液中: c(Na+)=c(CH3COOH)+c(CH3COO-)
C. 点③所示溶液中: c(Na+)>c(OH-)>c(CH3COO-)>c(H+)
D. 滴定过程中可能出现: c(CH3COOH)>c(CH3COO-)>c(H+)>c(Na+)>c(OH-)
4. 现有浓度均为0.1 mol·L-1三种溶液:①CH3COOH、②NaOH、③CH3COONa,下列说法正确的是( )
A. 溶液①中,c(CH3COO-)=c(H+)
B. 溶液①、②等体积混合,混合液中c(CH3COO-)等于溶液③中的c(CH3COO- )
C. 溶液①、②等体积混合,混合液中c(CH3COO-)+c(CH3COOH)=c(Na+)
D. 溶液①、③等体积混合,混合液中c(Na+)>c(CH3COO-)>c(H+)>c(OH-)
5. (2015·洛阳模拟)常温下,体积、物质的量浓度均相等的四种溶液:①盐酸、②醋酸、③氨水、④CH3COONa溶液。下列说法正确的是( )
A. 将①与②分别稀释相同倍数后溶液的pH:①>②
B. ③与④中已电离的水分子的数目相等
C. 若②与③混合后溶液呈中性,则在常温下Ka(CH3COOH)=Kb(NH3·H2O)
D. ②与④混合所得溶液显酸性,则c(CH3COO-)+c(OH-)CH3COOH
B. pH相同的溶液中:c(Na2CO3)CH3COONH4>CH3COOH
8. (2015·唐山模拟)常温时,下列事实不能证明醋酸是弱酸的是( )
A. 测得醋酸钠溶液的pH>7
B. 测得0.1 mol·L-1醋酸溶液的pH=3.3
C. 将pH=1的醋酸溶液稀释1 000倍,测得pH<4
D. 将等浓度、等体积的醋酸溶液与氢氧化钠溶液混合后恰好中和
9. (2015·石家庄一模)25 ℃时,关于①0.1 mol·L-1 NH4Cl溶液、②0.1 mol·L-1 NaOH溶液,下列叙述正确的是( )
A. 若向①中加适量水,溶液中的值减小
B. 若向②中加适量水,水的电离平衡正向移动
C. 若将①和②均稀释100倍,①的pH变化更大
D. 若将①和②混合,所得溶液的pH=7,则溶液中的c(NH3·H2O)>c(Na+)
10. (2015·山西模拟)下列有关物质浓度关系的描述正确的是( )
A. 25 ℃时,NaB溶液的pH=9,则c(Na+)-c(B-)=9.9×10-7 mol·L-1
B. 0.1 mol·L-1NaHCO3溶液中:c(OH-)+2c(C)=c(H+)+c(H2CO3)
C. 25 ℃时,向0.1 mol·L-1NH4HSO4溶液中滴加NaOH溶液至中性: c(Na+)>c(S)>c(N)>c(OH-)=c(H+)
D. 25 ℃时,将pH均为3的醋酸溶液和盐酸分别加水稀释到pH均为5,则由水电离出的H+的浓度均减小为原来的100倍
二、 非选择题
11. 磷酸(H3PO4)在水溶液中各种存在形式物质的量分数δ随pH的变化曲线如右图。
(1) 在Na3PO4溶液中, (填“>”、“=”或“<”)3,向Na3PO4溶液中滴入稀盐酸后,pH从10降低到5的过程中发生的主要反应的离子方程式为 。
(2) 从图中推断NaH2PO4溶液中各种微粒浓度大小关系正确的是 (填字母)。
A. c(Na+)>c(H2P)>c(H+)>c(HP)>c(H3PO4)
B. c(Na+)>c(H2P)>c(OH-)>c(H3PO4)>c(HP)
C. c(H+)+c(Na+)=c(OH-)+c(H2P)+2c(HP)+3c(P)+c(H3PO4)
D. c(Na+)=c(H2P)+c(HP)+c(P)+c(H3PO4)
(3) 假设25 ℃条件下测得0.1 mol·L-1Na3PO4溶液的pH=12,近似计算出Na3PO4的第一步水解的水解常数Kh(写出计算过程,忽略Na3PO4的第二、三步水解,结果保留两位有效数字)。
12. (1) 工业上一种由铝灰为原料制备无水AlCl3工艺中,最后一步是由AlCl3·6H2O脱去结晶水制备无水AlCl3,直接加热不能得到无水AlCl3,其原因是 。已知SOCl2为无色液体且极易与水反应生成HCl和SO2,AlCl3·6H2O与SOCl2混合加热可制取无水AlCl3,写出该反应的化学方程式: 。
(2) 常温下,在20.0 mL 0.20 mol·L-1 CH3COONa溶液中滴加0.20 mol·L-1稀盐酸。溶液的pH变化关系如下图所示。
①a>7.0的理由是(用离子方程式表示) 。
②如图,当加入稀盐酸的体积为V1 mL时,溶液的pH刚好为7.0。此时溶液中c(Cl-) (填“<”、“>”或“=”)c(CH3COOH)。简要写出判断依据: 。
③当加入的盐酸的体积为20.0 mL时,测定溶液中的c(H+)为1.3×10-3 mol·L-1,求CH3COOH的电离平衡常数Ka(设混合后的体积为二者的体积之和,计算结果保留两位有效数字)。
(3) 室温下,取浓度均为0.10 mol·L-1的醋酸与醋酸钠溶液等体积混合后,测得其pH<6,写出混合溶液中的物料守恒关系式:
;并列出其中的离子浓度大小顺序(由大到小): 。
13. (2013·江苏卷节选)磷的重要化合物NaH2PO4、Na2HPO4和Na3PO4可通过H3PO4与NaOH溶液反应获得,含磷各物种的分布分数(平衡时某物种的浓度占各物种浓度之和的分数)与pH的关系如右图所示。
(1) 为获得尽可能纯的NaH2PO4,pH应控制在 ;pH=8时,溶液中主要含磷物种浓度大小关系为 。
(2) Na2HPO4溶液显碱性,若向溶液中加入足量的CaCl2溶液,溶液则显酸性,其原因是 (用离子方程式表示)。
【答案】
1. B 2. B 3. D 4. C 5. C 6. B 7. B 8. D 9. B 10. C
11. (1) > HP+H+H2P
(2) AD
(3) P+H2O HP+OH-
起始浓度/mol·L–1: 0.1 0 0
变化浓度/mol·L–1: 0.01 0.01 0.01
平衡浓度/mol·L–1: 0.09 0.01 0.01
Kh == =1.1×10-3
12. (1) A发生水解
AlCl3·6H2O+6SOCl2AlCl3+12HCl↑+6SO2↑
(2) ①CH3COO- + H2OCH3COOH + OH-
②= 根据电荷守恒有c(OH-) +c(Cl-) +c(CH3COO-)=c(H+) +c(Na+) ,由于溶液的pH=7,c(OH-)=c(H+),所以c(Cl-) +c(CH3COO-)=c(Na+),而根据物料守恒有c(CH3COOH) +
)=c(Na+),所以有c(CH3COOH)=c(Cl-)
③当加入盐酸的体积为20.0 mL时,两种物质刚好完全反应,生成c(CH3COOH)=0.10 mol·L-1
CH3COOHCH3COO- + H+
c(平)/mol·L-1: 0.1 1.3×10-3 1.3×10-3
Ka===1.7×10-5
(3) c(CH3COOH)+c(CH3COO-)=2c(Na+)
c(CH3COO-)>c(Na+)>c(H+)>c(OH-)
【解析】 (1) AlCl3为强酸弱碱盐,容易发生水解,水解产物之一为挥发性物质盐酸,如果不断加热挥发出氯化氢气体,导致水解平衡不断向右移动,最后彻底水解,会产生 Al(OH)3,得不到无水AlCl3;SOCl2与水反应生成HCl和SO2,产生的HCl会抑制AlCl3水解,从而可制取无水AlCl3。(3) 混合液的pH<6,说明醋酸的电离程度大于醋酸根离子的水解程度。
13. (1) 4~5.5(介于此区间内的任意值或区间均可)
c(HPO42-)>c(H2PO4-)
(2) 3Ca2++2HPO42-Ca3(PO4)2↓+2H+
【解析】 (1) 为获得尽可能纯的NaH2PO4,pH应控制从图表中找出H2P分布分数最大值的区间,即4~5.5左右。pH=8时,溶液中主要含磷物种浓度大小关系也可从图表中找出,即c(HP)>c(H2P)。(2) Na2HPO4溶液显碱性,若向溶液中加入足量的CaCl2溶液,溶液则显酸性,其原因是生成Ca3(PO4)2沉淀后,溶液中氢离子浓度增加。
【高考通透】
1.(2016·课标全国Ⅲ,13,6分)下列有关电解质溶液的说法正确的是( )
A.向0.1 mol·L-1 CH3COOH溶液中加入少量水,溶液中减小
B.将CH3COONa溶液从20 ℃升温至30 ℃,溶液中增大
C.向盐酸中加入氨水至中性,溶液中>1
D.向AgCl、AgBr的饱和溶液中加入少量AgNO3,溶液中不变
2.(2016·天津理综,6,6分)室温下,用相同浓度的NaOH溶液,分别滴定浓度均为0.1 mol·L-1的三种酸(HA、HB和HD)溶液,滴定曲线如图所示,下列判断错误的是( )
A.三种酸的电离常数关系:KHA>KHB>KHD
B.滴定至P点时,溶液中:c(B-)>c(Na+)>c(HB)>c(H+)>c(OH-)
C.pH=7时,三种溶液中:c(A-)=c(B-)=c(D-)
D.当中和百分数达100%时,将三种溶液混合后: c(HA)+c(HB)+c(HD)=c(OH-)-c(H+)
3.(2016·江苏化学,14,4分)H2C2O4为二元弱酸。20 ℃时,配制一组c(H2C2O4)+c(HC2O)+c(C2O)=0.100 mol·L-1的H2C2O4和NaOH混合溶液,溶液中部分微粒的物质的量浓度随pH的变化曲线如图所示。下列指定溶液中微粒的物质的量浓度关系一定正确的是(双选)( )
A.pH=2.5的溶液中:c(H2C2O4)+c(C2O)>c(HC2O)
B.c(Na+)=0.100 mol·L-1的溶液中:c(H+)+c(H2C2O4)=c(OH-)+c(C2O)
C.c(HC2O)=c(C2O)的溶液中:c(Na+)>0.100 mol·L-1+c(HC2O)
D.pH=7.0的溶液中:c(Na+)>2c(C2O)
4.(2016·四川理综,7,6分)向1 L含0.01 mol NaAlO2和0.02 mol NaOH的溶液中缓慢通入CO2,随n(CO2)增大,先后发生三个不同的反应,当0.01 molc(AlO)+c(OH-)
B
0.01
c(Na+)>c(AlO)>c(OH-)>c(CO)
C
0.015
c(Na+)>c(HCO)>c(CO)>c(OH-)
D
0.03
c(Na+)>c(HCO)>c(OH-)>c(H+)
5.(2016·江苏化学,13,4分)根据下列实验操作和现象所得到的结论正确的是(双选)( )
选项
实验操作和现象
结论
A
室温下,向苯酚钠溶液中通入足量CO2,溶液变浑浊。
碳酸的酸性比苯酚的强
B
室温下,向浓度均为0.1 mol·L-1的BaCl2和CaCl2混合溶液中滴加Na2SO4溶液,出现白色沉淀。
Ksp(BaSO4)c(HCO)>c(NH2COO-)>c(CO)
B.不同pH的溶液中存在关系:c(NH)+c(H+)=2c(CO)+c(HCO)+
c(NH2COO-)+c(OH-)
C.随着CO2的通入,不断增大
D.在溶液pH不断降低的过程中,有含NH2COO-的中间产物生成
8.(2015·山东理综,13,5分)
室温下向10 mL 0.1 mol·L-1NaOH溶液中加入0.1 mol·L-1的一元酸HA,溶液pH的变化曲线如图所示。下列说法正确的是( )
A.a点所示溶液中c(Na+)>c(A-)>c(H+)>c(HA)
B.a、b两点所示溶液中水的电离程度相同
C.pH=7时,c(Na+)=c(A-)+c(HA)
D.b点所示溶液中c(A-)>c(HA)
9.(2015·安徽理综,13,6分)25 ℃时,在10 mL浓度均为0.1 mol/L NaOH和NH3·H2O混合溶液中滴加0.1 mol/L的盐酸,下列有关溶液中粒子浓度关系正确的是( )
A.未加盐酸时:c(OH-)>c(Na+)=c(NH3·H2O)
B.加入10 mL盐酸时:c(NH) +c(H+)=c(OH-)
C.加入盐酸至溶液pH=7时:c(Cl-)=c(Na+)
D.加入20 mL盐酸时: c(Cl-) =c(NH) +c(Na+)
10.(2015·四川理综,6,6分)常温下,将等体积、等物质的量浓度的NH4HCO3与NaCl溶液混合,析出部分NaHCO3晶体,过滤,所得滤液pH<7。下列关于滤液中的离子浓度关系不正确的是( )
A.<1.0×10-7 mol/L
B.c(Na+)=c(HCO)+c(CO)+c(H2CO3)
C.c(H+)+c(NH)=c(OH-)+c(HCO)+2c(CO)
D.c(Cl-)>c(NH)>c(HCO)>c(CO)
11.(2016·新课标全国Ⅰ,12,6分)298 K时,在20.0 mL 0.10 mol·L-1氨水中滴入0.10 mol·L-1的盐酸,溶液的pH与所加盐酸的体积关系如图所示。已知0.10 mol·L-1氨水的电离度为1.32%,下列有关叙述正确的是( )
A.该滴定过程应该选择酚酞作为指示剂
B.M点对应的盐酸体积为20.0 mL
C.M点处的溶液中c(NH)=c(Cl-)=c(H+)=c(OH-)
D.N点处的溶液中pH<12
12.(2016·浙江理综,12,6分)苯甲酸钠(,缩写为NaA)可用作饮料的防腐剂。研究表明苯甲酸(HA)的抑菌能力显著高于A-。已知25 ℃时,HA的Ka=6.25×10-5,H2CO3的Ka1=4.17×10-3,Ka2=4.90×10-11。在生产碳酸饮料的过程中,除了添加NaA外,还需加压充入CO2。下列说法正确的是(温度为25 ℃,不考虑饮料中其他成分)( )
A.相比于未充CO2的饮料,碳酸饮料的抑菌能力较低
B.提高CO2充气压力,饮料中c(A-)不变
C.当pH为5.0时,饮料中=0.16
D.碳酸饮料中各种粒子的浓度关系为:c(H+)=c(HCO)+c(CO)+c(OH-)-c(HA)
13.(2016·北京理综,11,6分)在两份相同的Ba(OH)2溶液中,分别滴入物质的量浓度相等的H2SO4、NaHSO4溶液,其导电能力随滴入溶液体积变化的曲线如图所示。
下列分析不正确的是( )
A.①代表滴加H2SO4溶液的变化曲线
B.b点,溶液中大量存在的离子是Na+、OH-
C.c点,两溶液中含有相同量的OH-
D.a、d两点对应的溶液均显中性
14.(2016·新课标全国Ⅰ,27,15分)元素铬(Cr)在溶液中主要以Cr3+(蓝紫色)、Cr(OH)(
绿色)、Cr2O(橙红色)、CrO(黄色)等形式存在,Cr(OH)3为难溶于水的灰蓝色固体,回答下列问题:
(1)Cr3+与Al3+的化学性质相似,在Cr2(SO4)3溶液中逐滴加入NaOH溶液直至过量,可观察到的现象是___________________________________________
_____________________________________________________________。
(2)CrO和Cr2O在溶液中可相互转化。室温下,初始浓度为1.0 mol·L-1的Na2CrO4溶液中c(Cr2O)随c(H+)的变化如图所示。
①用离子方程式表示Na2CrO4溶液中的转化反应______________________
______________________________________________________________。
②由图可知,溶液酸性增大,CrO的平衡转化率______(填“增大”、“减小”或“不变”)。根据A点数据,计算出该转化反应的平衡常数为________。
③升高温度,溶液中CrO的平衡转化率减小,则该反应的ΔH________0(填“大于”“小于”或“等于”)。
(3)在化学分析中采用K2CrO4为指示剂,以AgNO3标准溶液滴定溶液中的Cl-,利用Ag+与CrO生成砖红色沉淀,指示到达滴定终点。当溶液中Cl-恰好完全沉淀(浓度等于1.0×10-5 mol·L-1)时,溶液中c(Ag+)为________mol·L-1,此时溶液中c(CrO)等于________mol·L-1。(已知Ag2CrO4、AgCl的Ksp分别为2.0×10-12和2.0×10-10)。
(4)+6价铬的化合物毒性较大,常用NaHSO3将废液中的Cr2O还原成Cr3+,该反应的离子方程式为____________________________________________
______________________________________________________________。
【答案】1.D 2.C 3.BD 4.D 5.AC 6.C7. C 8.D 9.B 10.C 11.D 12.C 13.C
14.解析 (1)由于Cr3+与Al3+的化学性质相似,所以Cr(OH)3也具有两性,根据题目信息,则可知在Cr2(SO4)3溶液中逐滴加入NaOH溶液,先生成灰蓝色沉淀Cr(OH)3,并逐渐增多,随着滴加NaOH溶液的过量,灰蓝色沉淀Cr(OH)3逐渐溶解并生成绿色Cr(OH)
溶液。
(2)由图可知,随着溶液酸性增大,溶液中c(Cr2O)逐渐增大,说明CrO逐渐转化为Cr2O,则CrO的平衡转化率逐渐增大,其反应的离子方程式为:2CrO+2H+Cr2O+H2O;由图中A点数据,可知:c(Cr2O)=0.25 mol·L-1、c(H+)=1.0×10-7 mol·L-1,则进一步可知c(CrO)=1.0 mol·L-1-2×0.25 mol·L-1=0.5 mol·L-1,根据平衡常数的定义可计算出该转化反应的平衡常数为1.0×1014;升高温度,溶液中CrO的平衡转化率减小,说明化学平衡逆向移动,则正反应为放热反应,即该反应的ΔH小于0。
(3)根据Ksp(AgCl)=c(Ag+)c(Cl-)=2.0×10-10,可计算出当溶液中Cl-恰好完全沉淀(即浓度等于1.0×10-5 mol·L-1)时,溶液中c(Ag+)=2.0×10-5 mol·L-1,然后再根据Ksp(Ag2 CrO4)=c2(Ag+)c(CrO)=2.0×10-12,又可计算出此时溶液中c(CrO)=5×10-3 mol·L-1。
(4)根据得失电子守恒、电荷守恒和原子守恒可写出NaHSO3将废液中的Cr2O还原成Cr3+反应的离子方程式:Cr2O+3HSO+5H+===2Cr3++3SO+4H2O。
答案 (1)蓝紫色溶液变浅,同时有灰蓝色沉淀生成,最后沉淀逐渐溶解形成绿色溶液
(2)①2CrO+2H+Cr2O+H2O ②增大 1.0×1014
③小于
(3)2.0×10-5 5×10-3
(4)Cr2O+3HSO+5H+===2Cr3++3SO+4H2O