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专题05 反应原理之水溶液中的离子平衡
水溶液中的离子平衡是高考的热点内容,试题呈现的形式多种多样,如表格形式、图像形式和实验形式,以元素及其化合物的性质做素材,设计为溶液中进行的可逆反应。试题主要考查溶液中的电离平衡、水解平衡、沉淀溶解平衡、酸碱滴定原理的应用等有关知识,难度中档,思维性较强。
近几年高考的命题角度主要有①水溶液中水的电离程度判断;②水溶液的酸碱性;③酸碱反应过程中离子浓度的大小比较;④电离常数、水的离子积、水解常数、Ksp的关系及其计算;⑤某些溶液中离子浓度的大小比较;⑥pH曲线的理解与应用等。
1.(2022·天津·统考高考真题)天津地处环渤海湾,海水资源丰富。科研人员把铁的配合物(L为配体)溶于弱碱性的海水中,制成吸收液,将气体转化为单质硫,改进了湿法脱硫工艺。该工艺包含两个阶段:①的吸收氧化;②的再生。反应原理如下:
①
②
回答下列问题:
(1)该工艺的总反应方程式为___________。1mol 发生该反应的热量变化为___________,在总反应中的作用是___________。
(2)研究不同配体与所形成的配合物(A、B、C)对吸收转化率的影响。将配合物A、B、C分别溶于海水中,配成相同物质的量浓度的吸收液,在相同反应条件下,分别向三份吸收液持续通入,测得单位体积吸收液中吸收转化率随时间变化的曲线如图1所示。以由100%降至80%所持续的时间来评价铁配合物的脱硫效率,结果最好的是___________(填“A”、“B”或“C”)。
水溶液中
离子平衡
(3)的电离方程式为___________。25℃时,溶液中、、在含硫粒子总浓度中所占分数随溶液pH的变化关系如图2,由图2计算,的___________,___________。再生反应在常温下进行,解离出的易与溶液中的形成沉淀。若溶液中的,,为避免有FeS沉淀生成,应控制溶液pH不大于___________(已知25℃时,FeS的为)。
水溶液中
离子平衡
对于水溶液中的离子平衡类试题,要明确溶液中的物质类型及其可能存在的平衡类型,然后进行解答。
(1)对于溶液中水电离程度的判断时要做到:①明确酸、碱溶液(抑制水电离)还是水解呈酸性或碱性的盐溶液(促进水电离);②酸、碱电离出的c(H+)或c(OH-)越大,对水电离抑制越大;水解生成的c(H+)或c(OH-)越大,对水电离促进越大。
(2)对同一溶液中不同粒子浓度比较时,要做到:①明确单一溶液还是混合液;②分析溶液中溶质粒子的电离和水解问题包括程度大小;③分析溶液中粒子的来源途径;④理解溶液中的三大守恒(电荷守恒、物料守恒、质子守恒)及应用。
(3)对酸式盐、酸及其盐、碱及其盐的溶液分析时要注意分析电离程度和水解程度的大小。
(4)对水溶液的平衡常数(KW、Ka、Kh、Kh=、Ksp等)计算时要做到①写准表达式;②根据题意寻找表达式中各粒子浓度。
2.(2022·全国·模拟预测)常温下为黄色气体,易溶于水,其水溶液是一种广谱杀菌剂,可采用催化电解酸性食盐水的方法制备,装置如图甲。
(1)产生的电极反应为_______。
(2)消除苯酚等酚类物质污染的反应机理:
反应1:+ClO2→+速率常数为
反应2:+ClO2→速率常数为
已知反应速率常数:,则决定与苯酚反应速率的步骤为反应_______(填“1”或“2”)。
(3)在电解食盐水时控制一定条件,会得到氯酸钠()和氯化钠的混合液,已知二者溶解度曲线如图乙所示,则从二者混合液中提纯的方法为_______。
(4)商业上常用“有效氯”来说明含氯消毒剂的消毒能力,“有效氯”是指一定质量的消毒剂与多少质量的氯气氧化能力相当,其数值可用此时氯气的质量与消毒剂质量的百分比来表示,则的“有效氯”数值约为,某100g“84”消毒液与3.55g氯气氧化能力相当,则该消毒液中含NaClO_______g(精确到小数点后两位)。
(5)25℃时配制0.1mol/L的氯水100mL(假设完全溶解),用0.2mol/L的NaOH标准溶液进行滴定,滴定过程中溶液pH变化如图丙,则c、d、e三点所表示的溶液中水的电离程度最大的是_______,d点溶液中的物料守恒为_______,滴定终点时消耗NaOH标准溶液100mL,此时pH=10.84,则该温度下的水解平衡常数约为_______(已知)。
水溶液中
离子平衡
1.(2023·上海崇明·统考一模)能源短缺是人类面临的重大问题。甲醇是一种可再生能源,具有广泛的开发和应用前景。工业上一般采用下列两种反应合成甲醇:
反应I:CO(g)+2H2(g)⇌CH3OH(g) +Q1
反应II:CO2(g)+3H2(g)⇌CH3OH(g)+H2O(