内容正文:
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专题3 水溶液中的
离子反应
第三单元 盐类的水解
单元综合训练
(建议用时:40分钟)
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[方法技巧] 分析粒子浓度关系的策略
(1)若使用的是“>”或“<”,应主要考虑“电离”和“水解”。
(2)若用“=”连接,应根据“守恒”原理,视不同情况而定。
①若等号一端全部是阴离子或阳离子,应首先考虑电荷守恒;
②若等号一端各项中都含有同一种元素,应首先考虑这种元素的原子守恒;
③若出现等号,但既不是电荷守恒,也不是原子守恒(即物料守恒),则可考虑将电荷守恒和物料守恒进行合并处理。
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9.室温下,通过下列实验探究NH4HCO3的性质:
实验 实验操作和现象
1 用pH试纸测定0.1 mol·L-1 NH4HCO3溶液的pH,测得pH约为10
2 向浓度为0.1 mol·L-1 NH4HCO3溶液中加入足量NaOH,有刺激性气味气体产生
3 浓度均为2.0 mol·L-1 NH4HCO3溶液和NaCl溶液等体积混合,有晶体析出,过滤
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[方法技巧] 巧抓“四点”,突破溶液中粒子浓度关系
(1)抓反应“一半”点,判断是什么溶质的等量混合。
(2)抓“恰好”反应点,生成什么溶质,溶液呈什么性,是什么因素造成的。
(3)抓溶液“中性”点,生成什么溶质,哪种反应物过量或不足。
(4)抓反应“过量”点,分析溶质是什么。
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二、非选择题
12.电解质水溶液中存在电离平衡、水解平衡,请回答下列问题。
(1)已知部分弱酸的电离常数如表:
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弱酸 CH3COOH HCN H2CO3
电离常数(25 ℃) Ka=1.8×10-5 Ka=4.3×10-10 Ka1=5.0×10-7
Ka2=5.6×10-11
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弱酸 CH3COOH HCN H2CO3
电离常数(25 ℃) Ka=1.8×10-5 Ka=4.3×10-10 Ka1=5.0×10-7
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Ⅰ
NH4Al(SO4)2水解使溶液呈酸性,升高温度使其水解程度增大,pH减小
(10-3-10-11)
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R
一、选择题(每小题只有1个选项符合题意)
1.下列离子方程式属于盐的水解且书写正确的是( )
A.MgCl2溶液:Mg2++2H2OMg(OH)2↓+2H+
B.NaHCO3溶液:HCOeq \o\al(-,3)+H2OH2CO3+OH-
C.Na2SO3溶液:SOeq \o\al(2-,3)+2H2OH2SO3+2OH-
D.KCN溶液:CN-+H2O===HCN+OH-
2.下列问题与盐的水解有关的是( )
①NH4Cl与ZnCl2溶液可作焊接金属的除锈剂 ②用NaHCO3与Al2(SO4)3两种溶液混合可作泡沫灭火剂 ③草木灰与铵态氮肥不能混合施用 ④实验室盛放碳酸钠溶液的试剂瓶不能用磨口玻璃塞 ⑤加热蒸干AlCl3溶液得到Al(OH)3固体 ⑥为保存FeCl3溶液,要在溶液中加入少量盐酸
A.①②③
B.④⑤⑥
C.①③④⑤
D.全部
解析:NH4Cl与ZnCl2溶液中的NHeq \o\al(+,4)和Zn2+均会发生水解,导致溶液显酸性,H+可以和金属锈反应而除锈,与盐的水解有关;NaHCO3与Al2(SO4)3溶液混合,HCOeq \o\al(-,3)和Al3+发生双水解反应生成二氧化碳和氢氧化铝,可以用来灭火,与盐的水解有关;草木灰(主要成分为碳酸钾)中的碳酸根离子与铵态氮肥中的铵根离子之间发生双水解反应,不能混合施用,与盐的水解有关;Na2CO3溶液中的COeq \o\al(2-,3)水解使溶液显碱性,磨口玻璃塞中的二氧化硅可以和碱反应生成硅酸钠,导致瓶塞和瓶口粘在一起,与盐的水解有关;AlCl3水解生成氢氧化铝和HCl,加热促进水解,HCl易挥发,可得到Al(OH)3固体,与盐的水解有关;贮存FeCl3溶液要加入少量盐酸,可防止铁离子水解生成沉淀,与盐的水解有关。
3.已知Fe2(SO4)3溶液中存在如下平衡:Fe3++3H2OFe(OH)3+3H+,下列说法中正确的是( )
A.加入适量水后平衡向右移动,c(H+)增大
B.加热后平衡向左移动,c(Fe3+)增大
C.加入CaCO3后有气泡产生,一段时间后可得到红褐色沉淀
D.加热蒸干溶液并灼烧可得Fe2O3
解析:加入适量水后,溶液体积增大,促进铁离子水解,平衡向右移动,根据勒夏特列原理可知,c(H+)减小,A错误;加热促进铁离子水解,平衡向右移动,c(Fe3+)减小,B错误;根据Fe3++3H2OFe(OH)3+3H+可知,溶液显酸性,加入CaCO3后,CaCO3与氢离子反应生成二氧化碳,有气泡产生,c(H+)减小,平衡向右移动,一段时间后Fe(OH)3增多,故可得到红褐色沉淀,C正确;Fe2(SO4)3溶液水解后产生硫酸,硫酸难挥发,会和水解产生的Fe(OH)3反应又生成Fe2(SO4)3,故加热蒸干溶液并灼烧可得Fe2(SO4)3,D错误。
4.下列关于常温下溶液的说法正确的是( )
A.向0.2 mol·L-1 NaHCO3溶液中加入等体积的0.1 mol·L-1 NaOH溶液:c(COeq \o\al(2-,3))>c(HCOeq \o\al(-,3))>c(OH-)>c(H+)
B.0.02 mol·L-1氨水和0.01 mol·L-1氨水中的c(NHeq \o\al(+,4))之比小于2∶1
C.向醋酸钠溶液中加入醋酸使溶液呈中性,此时混合液中c(Na+)<c(CH3COO-)
D.已知同浓度的HCOONa和NaF溶液,前者的pH较大,则Ka(HCOOH)>Ka(HF)
解析:0.2 mol·L-1 NaHCO3溶液中加入等体积的0.1 mol·L-1 NaOH溶液后,得到浓度均为0.05 mol·L-1的Na2CO3和NaHCO3的混合液,由于COeq \o\al(2-,3)的水解程度大于HCOeq \o\al(-,3)的,因此c(HCOeq \o\al(-,3))>c(COeq \o\al(2-,3))>c(OH-)>c(H+),A错误;氨水稀释时,NH3·H2O的电离平衡正向移动,电离程度增大,因此0.02 mol·L-1氨水中NH3·H2O的电离程度小于0.01 mol·
L-1氨水中NH3·H2O的电离程度,则0.02 mol·L-1氨水和0.01 mol·L-1氨水中的c(NHeq \o\al(+,4))之比小于2∶1,B正确;向醋酸钠溶液中加入醋酸使溶液呈中性,则c(H+)=c(OH-),根据电荷守恒:c(Na+)+c(H+)=c(OH-)+c(CH3COO-),知c(Na+)=c(CH3COO-),C错误;同浓度的HCOONa和NaF溶液,HCOONa溶液的pH较大,说明HCOO-的水解程度比F-的水解程度大,根据越弱越水解,知HCOOH的酸性比HF的酸性弱,故Ka(HCOOH)<Ka(HF),D错误。
5.常温时,下列溶液中微粒的物质的量浓度关系正确的是( )
A.0.1 mol·L-1 NaHC2O4溶液与0.1 mol·L-1盐酸等体积混合:c(Na+)=c(Cl-)>
c(H+)>c(HC2Oeq \o\al(-,4))
B.0.1 mol·L-1的NaHC2O4溶液,其pH=4,则c(HC2Oeq \o\al(-,4))>c(H+)>c(H2C2O4)>
c(C2Oeq \o\al(2-,4))
C.Na2C2O4溶液中:c(OH-)=c(H2C2O4)+c(HC2Oeq \o\al(-,4))+c(H+)
D.将0.1 mol·L-1的H2C2O4溶液和0.1 mol·L-1Ca(OH)2溶液等体积混合后:
c(OH-)+c(HC2Oeq \o\al(-,4))+c(C2Oeq \o\al(2-,4))=c(H+)+c(Ca2+)
解析:0.1 mol·L-1 NaHC2O4溶液与0.1 mol·L-1盐酸等体积混合,产物为H2C2O4和NaCl,H2C2O4为弱酸,分步电离,则c(Na+)=c(Cl-)>c(H+)>c(HC2Oeq \o\al(-,4)),A正确;0.1 mol·L-1的NaHC2O4溶液pH=4,HC2Oeq \o\al(-,4)的电离程度大于水解程度,NaHC2O4为强电解质,在溶液中完全电离成Na+和HC2Oeq \o\al(-,4),则c(Na+)>c(HC2Oeq \o\al(-,4))>c(H+)>c(C2Oeq \o\al(2-,4))
>c(H2C2O4),B错误;根据质子守恒,Na2C2O4溶液中:c(OH-)=2c(H2C2O4)+c(HC2Oeq \o\al(-,4))+c(H+),C错误;0.1 mol·L-1的H2C2O4溶液和0.1 mol·L-1 Ca(OH)2溶液等体积混合后生成难溶的CaC2O4,根据电荷守恒可得:c(OH-)+c(HC2Oeq \o\al(-,4))+2c(C2Oeq \o\al(2-,4))=c(H+)+2c(Ca2+),D错误。
[规律方法] 理解“三个守恒”,明确浓度关系
(1)电荷守恒
电荷守恒是指溶液必须保持电中性,即溶液中所有阳离子的电荷总数等于所有阴离子的电荷总数。如在NaHCO3溶液中:c(Na+)+c(H+)=c(HCOeq \o\al(-,3))+2c(COeq \o\al(2-,3))+c(OH-)。
(2)物料守恒
物料守恒也就是元素守恒,变化前后某种元素的原子个数守恒。在电解质溶液中,由于某些离子能水解或电离,离子种类增多,但某些关键性的原子总是守恒的。如在Na2CO3溶液中:
c(Na+)=2[c(COeq \o\al(2-,3))+c(HCOeq \o\al(-,3))+c(H2CO3)]
(3)质子守恒
在电解质溶液中,由于电离、水解等过程的发生,往往存在质子(H+)的转移,转移过程中质子数量保持不变,称为质子守恒。如在NaHCO3溶液中:
c(H2CO3)+c(H+)=c(COeq \o\al(2-,3))+c(OH-)
混合溶液中的质子守恒式通常可由电荷守恒式和物料守恒式得到。
6.为了得到比较纯净的物质,下列使用的方法恰当的是( )
A.向Na2CO3饱和溶液中通入过量的CO2后,在加压、加热的条件下,蒸发得到NaHCO3晶体
B.Al2S3不能用复分解反应的方法在溶液中制取,而只能由S粉和Al粉混合加热制得
C.向FeBr2溶液中加入过量的氯水,加热蒸发得到FeCl3晶体
D.向FeCl3溶液中加入过量的NaOH溶液,经过滤、洗涤沉淀,再充分灼烧沉淀得到Fe3O4
解析:A不恰当,因为NaHCO3加热易分解;B恰当,铝离子和硫离子之间发生相互促进的水解反应,得到氢氧化铝和硫化氢,Al2S3不能通过溶液中的反应制取;C不恰当,加入过量氯水,发生反应:2FeBr2+3Cl2===2FeCl3+2Br2,存在平衡:FeCl3+3H2OFe(OH)3+3HCl,加热蒸发时,Br2、HCl挥发,促进水解平衡向右移动,得到Fe(OH)3;D不恰当,FeCl3与NaOH反应生成Fe(OH)3,Fe(OH)3加热分解生成Fe2O3。
7.室温下,以0.2 mol/L氨水吸收SO2,若通入SO2所引起的溶液体积变化和H2O挥发可忽略,溶液中含硫物种的浓度c总=c(H2SO3)+c(HSOeq \o\al(-,3))+c(SOeq \o\al(2-,3))。H2SO3电离常数分别为Ka1=1.3×10-2,Ka2=6.3×10-7。下列说法正确的是( )
A.c总=0.1 mol/L溶液中存在:c(OH-)=c(H+)+c(HSOeq \o\al(-,3))+2c(H2SO3)
B.pH=7溶液中存在:c(NHeq \o\al(+,4))=2c(SOeq \o\al(2-,3))+c(HSOeq \o\al(-,3))
C.NH4HSO3溶液中存在c(H+)·c(SOeq \o\al(2-,3))<c(H2SO3)·c(OH-)
D.NH4HSO3溶液中加入过量Ba(OH)2发生反应的离子方程式:HSOeq \o\al(-,3)+Ba2++OH-===BaSO3↓+H2O
解析:若c总=0.1 mol/L,此时溶液为(NH4)2SO3溶液,则有电荷守恒①c(OH-)+c(HSOeq \o\al(-,3))+2c(SOeq \o\al(2-,3))=c(H+)+c(NHeq \o\al(+,4)),物料守恒②c(NHeq \o\al(+,4))+c(NH3·H2O)=2c(H2SO3)+2c(SOeq \o\al(2-,3))+2c(HSOeq \o\al(-,3)),①+②得c(OH-)=c(H+)+c(HSOeq \o\al(-,3))+2c(H2SO3)-c(NH3·H2O),A错误;NHeq \o\al(+,4)水解使溶液显酸性,HSOeq \o\al(-,3)在溶液中同时存在电离和水解。HSOeq \o\al(-,3)的水解平衡常数Kh2=eq \f(10-14,1.3×10-2)≈7.7×10-13<Ka2=6.3×10-7,HSOeq \o\al(-,3)电离程度大于其水解程度,因此溶液显酸性,c(H+)>c(OH-),c(SOeq \o\al(2-,3))>c(H2SO3),所以c(H+)·c(SOeq \o\al(2-,3))>c(H2SO3)·
c(OH-),C错误;NH4HSO3溶液与过量Ba(OH)2反应的离子方程式为NHeq \o\al(+,4)+HSOeq \o\al(-,3)+Ba2++2OH-===BaSO3↓+NH3·H2O+H2O,D错误。
8.下列溶液中有关物质的量浓度关系正确的是( )
A.常温下,0.1 mol·L-1的NaHA溶液,其pH=4:c(HA-)>c(H+)>c(H2A)>c(A2-)
B.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(COeq \o\al(2-,3))>c(OH-)>c(HCOeq \o\al(-,3))
C.pH相等的CH3COONa、NaOH和Na2CO3三种溶液:c(NaOH)<c(CH3COONa)
<c(Na2CO3)
D.物质的量浓度相等的CH3COOH和CH3COONa溶液等体积混合:c(CH3COO-)+c(OH-)=c(H+)+c(CH3COOH)
解析:0.1 mol·L-1的NaHA溶液,其pH=4,说明溶液呈酸性,即HA-的电离程度大于水解程度,故c(A2-)>c(H2A),A错误;0.1 mol·L-1 NaHCO3溶液与0.1 mol·
L-1 NaOH溶液等体积混合,所得溶液溶质为Na2CO3,COeq \o\al(2-,3)发生水解:COeq \o\al(2-,3)+H2OHCOeq \o\al(-,3)+OH-,又OH-也可由水电离产生,且COeq \o\al(2-,3)水解非常微弱,故溶液中存在c(Na+)>c(COeq \o\al(2-,3))>c(OH-)>c(HCOeq \o\al(-,3)),B正确;CH3COOH的酸性强于HCOeq \o\al(-,3),故COeq \o\al(2-,3)的水解程度大于CH3COO-,因此pH相等的CH3COONa、Na2CO3溶液:c(Na2CO3)<c(CH3COONa),C错误;物质的量浓度相等的CH3COOH和CH3COONa溶液等体积混合,根据电荷守恒有c(CH3COO-)+c(OH-)=c(H+)+c(Na+),根据物料守恒有2c(Na+)=c(CH3COO-)+c(CH3COOH),二者联立得:c(CH3COO-)+2c(OH-)=2c(H+)+c(CH3COOH),D错误。
下列说法正确的是( )
A.0.1 mol·L-1 NH4HCO3溶液中存在:c(H+)+c(H2CO3)=c(COeq \o\al(2-,3))+c(OH-)+c(NH3·H2O)
B.由实验1可得:Kb(NH3·H2O)<Ka1(H2CO3)
C.实验2中发生反应的离子方程式:NHeq \o\al(+,4)+OH-===NH3↑+H2O
D.实验3中所得滤液中存在:c(NHeq \o\al(+,4))+c(NH3·H2O)=c(H2CO3)+c(HCOeq \o\al(-,3))+c(COeq \o\al(2-,3))
解析:0.1 mol·L-1 NH4HCO3溶液中存在质子守恒:c(H+)+c(H2CO3)=c(COeq \o\al(2-,3))+c(OH-)+c(NH3·H2O),A正确;由实验1溶液呈碱性可知,水解程度:NHeq \o\al(+,4)<HCOeq \o\al(-,3),故可得:Kb(NH3·H2O)>Ka1(H2CO3),B错误;实验2中发生反应的离子方程式为HCOeq \o\al(-,3)+NHeq \o\al(+,4)+2OH-===NH3↑+COeq \o\al(2-,3)+2H2O,C错误;析出的晶体为NaHCO3,根据物料守恒,实验3中所得滤液中存在:c(NHeq \o\al(+,4))+c(NH3·H2O)=c(Cl-),c(Na+)=c(H2CO3)+c(HCOeq \o\al(-,3))+c(COeq \o\al(2-,3)),c(Na+)<c(Cl-),故c(NHeq \o\al(+,4))+c(NH3·H2O)>c(H2CO3)+c(HCOeq \o\al(-,3))+c(COeq \o\al(2-,3)),D错误。
10.常温下,用0.10 mol/L盐酸分别滴定20.00 mL浓度均为0.10 mol/L的CH3COONa溶液和NaCN溶液,所得滴定曲线如图所示(忽略溶液体积变化)。下列说法错误的是( )
A.溶液中阳离子的物质的量浓度之和:点b等于点c
B.点a所示溶液中:c(CN-)+c(HCN)=2c(Cl-)
C.点b所示溶液中:c(Na+)>c(CH3COO-)>c(Cl-)>c(CH3COOH)
D.点d所示溶液中:c(Na+)+c(CH3COOH)+c(H+)>0.10 mol/L
解析:点b、点c对应溶液中阳离子均为c(Na+)、c(H+),点b和点c对应溶液的pH相等,c(H+)相等,由于两点对应溶液体积不相等,则两点对应溶液中的c(Na+)不相等,因此b、c两点对应溶液中阳离子的物质的量浓度之和不相等,A错误;点a为反应“一半”的点,所滴加的HCl的物质的量是反应前NaCN的物质的量的eq \f(1,2),其所对应溶液的溶质为等物质的量浓度的NaCN、HCN、NaCl,存在物料守恒c(CN-)+c(HCN)=2c(Cl-),B正确;点b为反应“一半”的点,其对应溶液中含有等物质的量浓度的CH3COONa、CH3COOH和NaCl,溶液的pH=5,溶液呈酸性,说明CH3COOH的电离程度大于CH3COO-的水解程度,则c(Na+)>c(CH3COO-)>c(Cl-)>
c(CH3COOH),C正确;
点d为“恰好完全反应”的点,其所对应溶液的溶质为等物质的量浓度的CH3COOH和NaCl,浓度均为0.05 mol/L,则c(Na+)=c(Cl-)=0.05 mol/L,c(CH3COO-)+c(CH3COOH)=0.05 mol/L,由电荷守恒可得c(CH3COO-)+c(OH-)+c(Cl-)=c(Na+)+c(H+),则c(CH3COO-)=c(H+)-c(OH-),代入得c(Na+)+c(CH3COOH)+c(H+)=0.05 mol/L+0.05 mol/L-c(CH3COO-)+c(H+)=0.10 mol/L-c(H+)+c(OH-)+c(H+)=0.10 mol/L+c(OH-)>0.10 mol/L,D正确。
11.CH3COOHCH3COONa和NaH2PO4Na2HPO4等可组成缓冲溶液。常温下,某水溶液中微粒浓度比的对数值lg eq \f(c(CH3COOH),c(CH3COO-))和lg -,4)eq \f(c(H2PO),c(HPOeq \o\al(2-,4)))
与pH的关系如图。常温下,Ka(CH3COOH)=1.7×10-5,lg 1.7≈0.2。下列说法正确的是( )
A.线Ⅰ表示lg -,4)eq \f(c(H2PO),c(HPOeq \o\al(2-,4)))
与pH的关系
B.水的电离程度:a>b
C.-,4)eq \f(c(H2PO)·c(CH3COO-),c(HPOeq \o\al(2-,4))·c(CH3COOH))
=10-2.4
D.当c(HPOeq \o\al(2-,4))=c(H2POeq \o\al(-,4))时,c(CH3COOH)<c(CH3COO-)
解析:由图中b点坐标(4.8,0)可代入Ka(CH3COOH)=eq \f(c(CH3COO-)·c(H+),c(CH3COOH))=10-4.8=1.7×10-5,因此线Ⅰ表示lg eq \f(c(CH3COOH),c(CH3COO-))与pH的关系,A错误;a、b点溶液均显酸性,说明CH3COOHCH3COONa缓冲溶液中CH3COOH的电离程度大于CH3COO-的水解程度,则pH越小,对水的电离抑制程度越大,则水的电离程度a<b,B错误;
由线Ⅱ与横轴的交点坐标可知,Ka2(H2POeq \o\al(-,4))=2-,4)eq \f(c(HPO)·c(H+),c(H2POeq \o\al(-,4)))
=10-7.2,-,4)eq \f(c(H2PO)·c(CH3COO-),c(HPOeq \o\al(2-,4))·c(CH3COOH))
=-,4)eq \f(c(H2PO)·c(CH3COO-)·c(H+),c(HPOeq \o\al(2-,4))·c(H+)·c(CH3COOH))
=-,4)eq \f(Ka(CH3COOH),Ka2(H2PO))
=eq \f(10-4.8,10-7.2)=102.4,C错误;当c(HPOeq \o\al(2-,4))=c(H2POeq \o\al(-,4))时,pH=7.2,eq \f(c(CH3COO-)·10-7.2,c(CH3COOH))=10-4.8,eq \f(c(CH3COO-),c(CH3COOH))=102.4,则c(CH3COOH)<
c(CH3COO-),D正确。
①0.1 mol·L-1 NaCN溶液和0.1 mol·L-1 NaHCO3溶液中,c(CN-)______c(HCOeq \o\al(-,3))(填“>”“<”或“=”)。
②常温下,浓度相同的三种溶液:A.CH3COONa;B.NaCN;C.Na2CO3,其pH由大到小的顺序是________(填字母)。
③将少量CO2通入NaCN溶液,反应的离子方程式是______________________
________________。
(2)已知25 ℃氯水溶液中Cl2(aq)、HClO和ClO-分别所占分数(α)随pH变化的关系如图所示。由图可知该温度下HClO的电离常数值为________。
CN-+CO2+H2O
===HCN+HCOeq \o\al(-,3)
(3)已知:常温下NH3·H2ONHeq \o\al(+,4)+OH- Kb=1.8×10-5
H2YH++HY- Ka1=5.4×10-2
HY-H++Y2- Ka2=5.4×10-5
则(NH4)2Y溶液的pH____7(填“>”“<”或“=”)。
(4)NO2尾气常用NaOH溶液吸收,生成NaNO3和NaNO2。已知NOeq \o\al(-,2)的水解常数Kh=2×10-11 mol·L-1,常温下某NaNO2和HNO2混合溶液的pH为5,则混合溶液中c(NOeq \o\al(-,2))和c(HNO2)的比值为____。
解析:(1)①根据表格中数据可知,酸性:H2CO3>HCN,根据盐类水解中越弱越水解,即CN-水解的能力强于HCOeq \o\al(-,3),因此等浓度的NaCN溶液和NaHCO3溶液中,c(CN-)<c(HCOeq \o\al(-,3))。
②电离平衡常数越小,酸越弱,因此根据电离平衡常数可知,酸性强弱顺序是CH3COOH>H2CO3>HCN>HCOeq \o\al(-,3),酸越弱,相应的钠盐越容易水解,溶液的pH越大,则等浓度的A.CH3COONa、B.NaCN、C.Na2CO3的pH由大到小的顺序为C>B>A。
③HCN的电离平衡常数Ka=4.3×10-10,H2CO3的电离平衡常数Ka1=5.0×10-7、Ka2=5.6×10-11,由此可知电离出H+能力强弱程度为H2CO3>HCN>HCOeq \o\al(-,3),所以NaCN溶液通入少量CO2的离子方程式是CN-+CO2+H2O===HCN+HCOeq \o\al(-,3)。
(3)已知:常温下NH3·H2ONHeq \o\al(+,4)+OH- Kb=1.8×10-5,Kh(NHeq \o\al(+,4))=eq \f(Kw,Kb)=eq \f(10-14,1.8×10-5)≈5.6×10-10,Kh(Y2-)=eq \f(Kw,Ka2)=eq \f(10-14,5.4×10-5)≈1.9×10-10,水解程度NHeq \o\al(+,4)>Y2-,则(NH4)2Y溶液呈酸性,溶液的pH<7。
(4)常温下某NaNO2和HNO2混合溶液的pH为5,该溶液中c(OH-)=eq \f(10-14,10-5) mol·L-1=10-9 mol·L-1,结合Kh(NOeq \o\al(-,2))=-,2)eq \f(c(HNO2)·c(OH-),c(NO))
可知,c(NOeq \o\al(-,2))∶c(HNO2)=c(OH-)∶Kh(NOeq \o\al(-,2))=10-9∶2×10-11=50。
13.NH4Al(SO4)2常作食品加工中的食品添加剂,用于焙烤食品;NH4HSO4在分析试剂、医药、电子工业中用途广泛。请回答下列问题:
(1)NH4Al(SO4)2可作净水剂,其原理是___________________________________
(用离子方程式说明)。
(2)相同条件下,0.1 mol·L-1 NH4Al(SO4)2溶液中的c(NHeq \o\al(+,4))________0.1 mol·L-1NH4HSO4溶液中的c(NHeq \o\al(+,4))(填“等于”“大于”或“小于”)。
Al3++3H2OAl(OH)3(胶体)+3H+
(3)几种物质的量浓度均为0.1 mol·L-1的电解质溶液的pH随温度变化的曲线如图所示。
①其中符合0.1 mol·L-1 NH4Al(SO4)2溶液的pH随温度变化的曲线是____ (填罗马数字),导致NH4Al(SO4)2溶液的pH随温度变化的原因是______________________________________
__________________________________。
②20 ℃时,0.1 mol·L-1 NH4Al(SO4)2溶液中2c(SOeq \o\al(2-,4))-c(NHeq \o\al(+,4))-3c(Al3+)=_______________mol·L-1(列计算式不必化简)。
(4)室温时,向100 mL 0.1 mol·L-1NH4HSO4溶液中滴加0.1 mol·L-1 NaOH溶液,溶液pH与加入NaOH溶液体积关系曲线如图所示。
①试分析图中a、b、c、d四个点,水的电离程度最大的是_____点。
②在b点,溶液中各离子浓度由大到小的排列顺序是______________________
____________________。
③由b到c发生反应的离子方程式为____________________________。
c(Na+)>c(SOeq \o\al(2-,4))>c(NHeq \o\al(+,4))>
c(OH-)=c(H+)
NHeq \o\al(+,4)+OH-===NH3·H2O
解析:(2)相同条件下,氢离子和铝离子均能抑制铵根离子水解,但等浓度的氢离子的抑制程度大于铝离子,则0.1 mol·L-1 NH4Al(SO4)2中c(NHeq \o\al(+,4))小于0.1 mol·L-1 NH4HSO4中c(NHeq \o\al(+,4))。
(3)②由图可知,20 ℃时,0.1 mol·L-1 NH4Al(SO4)2溶液的pH为3,由溶液中的电荷守恒关系2c(SOeq \o\al(2-,4))+c(OH-)=c(NHeq \o\al(+,4))+c(H+)+3c(Al3+)可得20 ℃时,2c(SOeq \o\al(2-,4))-c(NHeq \o\al(+,4))-3c(Al3+)=c(H+)-c(OH-)=10-3 mol·L-1-10-11 mol·L-1。
(4)①向100 mL 0.1 mol·L-1 NH4HSO4溶液中滴加0.1 mol·L-1 NaOH溶液,发生的反应为H++OH-===H2O、OH-+NHeq \o\al(+,4)===NH3·H2O,由方程式可知,a点时氢氧化钠溶液恰好中和溶液中氢离子,得到等浓度的硫酸铵和硫酸钠的混合溶液,溶液中的铵根离子水解促进水的电离;a点之后,铵根离子与氢氧根离子反应生成抑制水电离的一水合氨,铵根离子浓度越小,促进水的电离程度越小,所以溶液中水的电离程度最大的是a点;②由题图知b点时,溶液pH为7,该点为硫酸钠、硫酸铵和一水合氨的混合溶液,则溶液中各离子浓度由大到小的排列顺序是c(Na+)>c(SOeq \o\al(2-,4))>c(NHeq \o\al(+,4))>c(OH-)=c(H+)。
$$