专题06 盐类的水解及沉淀溶解平衡(期末培优讲义)高二化学上学期人教版
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内容正文:
专题06 盐类的水解及沉淀溶解平衡
重点一 盐类的水解及其规律
1.盐类水解的概念
在水溶液中,盐电离出来的离子与水电离出来的H+或OH-结合生成弱电解质的反应,叫做盐类的水解。
2.盐类水解的实质
3.盐类水解的规律
①“有弱才水解,无弱不水解”——盐中有弱酸阴离子或弱碱阳离子才水解,若没有,则是强酸强碱盐,不发生水解反应。
②“越弱越水解”——弱酸阴离子对应的酸越弱,水解程度越大;弱碱阳离子对应的碱越弱,其水解程度越大。如:碳酸的酸性大于次氯酸,则相同浓度的NaHCO3溶液的水解程度小于NaClO溶液。
③“都弱都水解”——弱酸弱碱盐电离出的弱酸阴离子和弱碱阳离子都发生水解,且相互促进。
④“谁强显谁性”——当盐中的阴离子对应的酸比阳离子对应的碱更容易电离时,水解后盐溶液呈酸性,反之,呈碱性,即强酸弱碱盐显酸性,强碱弱酸盐显碱性。如:碳酸的电离常数Ka1小于NH3·H2O的电离常数Kb,故NH4HCO3溶液显碱性。
⑤“同强显中性”——①强酸强碱盐溶液显中性;②盐中的阳离子对应的碱的电离常数Kb与盐中的阴离子对应的酸的电离常数Ka相等时,盐溶液显中性。如Kb(NH3·H2O)=Ka(CH3COOH),故CH3COONH4溶液显中性。
4.盐类水解程度大小比较规律
①组成盐的弱碱阳离子水解使溶液显酸性,组成盐的弱酸根离子水解使溶液显碱性。
②盐对应的酸(或碱)越弱,水解程度越大,溶液碱性(或酸性)越强。
③多元弱酸的酸根离子比酸式酸根离子的水解程度大得多。如相同浓度时,CO比HCO的水解程度大。
④水解程度:相互促进水解的盐>单水解的盐>相互抑制水解的盐。如NH的水解程度:(NH4)2CO3>(NH4)2SO4>(NH4)2Fe(SO4)2。
①盐类的水解破坏了水的电离平衡,促进水的电离。
②盐类的水解反应是中和反应的逆反应,水解过程吸热。
③发生水解的盐溶液不一定呈酸性或碱性,也可能呈中性,如CH3COONH4溶液呈中性。
④(NH4)2CO3溶液和NH4HCO3溶液显碱性,虽然都能发生双水解,但既无气体产生,也无沉淀生成,所以NH和CO、NH和HCO在溶液中仍可大量共存。
重点二 盐类水解方程式的书写
由于酸碱中和反应程度很大,所以盐类水解程度一般很小,水解时通常不生成沉淀和气体,书写水解的离子方程式时,一般用“”连接,产物不标“↑”或“↓”,生成易分解的产物如NH3·H2O、H2CO3不写分解产物的形式。
类型
水解程度
举例
溶液的酸碱性
一元弱酸阴离子
一步水解
(微弱)
CH3COO-+H2OCH3COOH+OH-
碱性
一元弱碱阳离子
NH+H2ONH3·H2O+H+
酸性
多元弱酸阴离子
分步水解
(微弱)
CO+H2OHCO3-+OH-
HCO3-+H2OH2CO3+OH-
碱性
多元弱碱阳离子
分步水解,
一步书写(微弱)
Fe3++3H2OFe(OH)3+3H+
Al3++3H2OAl(OH)3+3H+
酸性
重点三 盐类水解的影响因素
反应物本身性质
主要由盐的性质所决定的,生成盐的弱酸(或弱碱)越难电离(电离常数越小),盐的水解程度越大,即越弱越水解
外界因素
浓度
加水稀释可促使平衡向水解的方向移动,盐的水解程度增大
温度
盐的水解是吸热反应,温度升高,水解程度增大
酸碱性
酸碱能够抑制水解
以FeCl3水解为例:Fe3++3H2OFe(OH)3+3H+,填写外界条件对水解平衡的影响。
条件
移动方向
H+数
pH
现象
升温
向右
增多
减小
颜色变深
通HCl
向左
增多
减小
颜色变浅
加H2O
向右
增多
增大
颜色变浅
加NaHCO3
向右
减小
增大
生成红褐色沉淀,放出气体
1.相互抑制的水解
由两种弱碱阳离子与酸根离子形成的可溶性复盐,溶于水后电离出的弱碱阳离子均能发生水解,但二者水解相互抑制,如在(NH4)2Fe(SO4)2溶液中,Fe2+与NH4+水解相互抑制,致使相同条件下NH4+的水解程度:(NH4)2SO4>(NH4)2Fe(SO4)2。
水解结果:虽然二者水解相互抑制,但是最终使溶液中的氢离子浓度增加。如0.1 mol·L-1(NH4)2Fe(SO4)2溶液的pH小于0.1 mol·L-1(NH4)2SO4溶液的pH。
2.相互促进的水解
(1)弱酸弱碱盐在溶液中电离出的弱碱阳离子和弱酸酸根离子能发生相互促进的水解反应,如Al3+与HCO3-发生相互促进的水解反应。因水解程度很大,在溶液中不能大量共存。因水解相互促进而不能大量共存的离子组有:
Al3+
HCO3-、CO32-、[Al(OH)4]-、SiO32-、HS-、S2-、ClO-
Fe3+
HCO3-、CO32-、[Al(OH)4]-、SiO32-、ClO-
NH4+
SiO32-、[Al(OH)4]-
(2)NH4+与HCO3-、CO32-、CH3COO-等构成的盐,在水溶液中电离出的阴、阳离子能发生相互促进的水解反应,但因水解程度较小,仍是少部分水解,离子可以大量共存于同一溶液中,如NH4HCO₃溶液中,NH4+与HCO3-浓度仍然较大。
重点四 水解常数及其应用
1.概念
在一定温度下,能水解的盐(强碱弱酸盐、强酸弱碱盐或弱酸弱碱盐)在水溶液中达到水解平衡时,生成的弱酸(或弱碱)浓度和氢氧根离子(或氢离子)浓度次幂之积与溶液中未水解的弱酸根阴离子(或弱碱阳离子)浓度之比是一个常数,该常数叫作水解常数。
2.水解常数(Kh)与电离常数的定量关系(以CH3COONa为例)
CH3COONa溶液中存在如下水解平衡:CH3COO-+H2OCH3COOH+OH-
Kh====(Ka为CH3COOH的电离常数)
因而Ka(或Kb)与Kw的定量关系为Ka·Kh=Kw(或Kb·Kh=Kw)。
如Na2CO3的水解常数Kh=;
NaHCO3的水解常数Kh=。
NH4Cl的水解常数Kh=(Kb为NH3·H2O的电离常数)。
3.影响因素
水解常数是描述能水解的盐水解平衡的主要参数。水解常数只受温度的影响;因水解反应是吸热反应,故水解常数随温度的升高而增大。
重点五 盐类水解的应用
1.判断酸碱性
(1)判断盐溶液的酸碱性——谁强显谁性,同强显中性
如:FeCl3溶液显酸性,原因是Fe3++3H2O ⇌ Fe(OH)3+3H+
(2)判断酸(碱)的强弱
如:NaX、NaY、NaZ三种盐pH分别为7、9、10,则酸性HX>HY>HZ
2.某些盐溶液的配制、保存
(1)在配制FeCl3、AlCl3、CuCl2、SnCl2等溶液时为防止水解,常先将盐溶于少量相应的酸中,再加蒸馏水稀释到所需浓度。
(2)Na2SiO3、Na2CO3等不能贮存于带磨口玻璃塞的试剂瓶中。因Na2SiO3、Na2CO3水解呈碱性,产生较多OH-,能腐蚀玻璃生成Na2SiO3,使瓶口和瓶塞粘在一起。
3.判断盐溶液蒸干时所得的产物
常见类型
溶液蒸干、灼烧所得产物
金属阳离子易水解的难挥发性强酸盐
蒸干后一般得到原溶质,如将CuSO4溶液蒸干得CuSO4
金属阳离子易水解的易挥发性酸盐
蒸干、灼烧后一般得对应的氧化物,如AlCl3溶液蒸干得Al(OH)3灼烧得Al2O3
酸根离子易水解的强碱盐
蒸干后一般得到原溶质,如将Na2CO3溶液蒸干得Na2CO3
挥发性弱酸的铵盐
蒸干后无固体,如NH4HCO3、(NH4)2CO3、(NH4)2S等
热稳定性差的盐溶液
考虑盐受热时是否分解,如Ca(HCO3)2、NaHCO3、KMnO4、NH4Cl固体受热易分解,因此蒸干、灼烧后分别为Ca(HCO3)2→CaCO3→CaO;NaHCO3→ Na2CO3; KMnO4→K2MnO4和MnO2;NH4Cl→NH3和HCl
易被氧化的还原性盐溶液
在空气中蒸干时会被O2氧化,得不到原物质,如Na2SO3溶液蒸干得到其氧化产物Na2SO4
其他(从多角度考虑)
如蒸干NaClO溶液时,ClO-水解生成的HClO光照分解为HCl与O2,因此燕干NaClO溶液最后得到的固体是NaCl
4.生成胶体
(1)制备胶体:向沸水中滴加FeCl3饱和溶液,并继续加热以增大Fe3+的水解程度,从而制备Fe(OH)3胶体。FeCl3+3H2OFe(OH)3(胶体)+3HCl
(2)净水
铁盐作净水剂原理:Fe3++3H2O Fe(OH)3(胶体)+3H+
明矾作净水剂原理:Al3++3H2O Al(OH)3(胶体)+3H+
5.制备无机化合物:如用TiCl4制备TiO2。
其反应的方程式为TiCl4+(x+2)H2O(过量)===TiO2·xH2O↓+4HCl。TiO2·xH2O焙烧得到TiO2。
6.某些离子的去除
如除去MgCl2溶液中的Fe3+可在加热搅拌条件下,加入MgCO3[或MgO或Mg(OH)2]后,与H+反应,调节pH,促进Fe3+水解为Fe(OH)3沉淀,再过滤。
7.去油污
热的纯碱溶液去油污效果好。原因:加热能促进Na2CO3水解,CO+H2OHCO+OH-
产生的c(OH-)较大,而油脂在碱性较强的条件下水解受到促进,故热的纯碱溶液比冷的去油污效果好。
8.化肥的施用
如:草木灰(K2CO3)与铵态氮肥不能混合施用,降低肥效。这是两种盐发生水解相互促进反应放出氨气的缘故。
9.除锈剂
NH4Cl 与 ZnCl2 溶液可作焊接时的除锈剂
10.泡沫灭火器原理
成分为NaHCO3与Al2(SO4)3:发生反应为Al3++3HCO3−===Al(OH)3↓+3CO2↑
11.判断离子共存
弱碱阳离子与弱酸阴离子发生完全双水解,则无法大量共存,如:
Al3+
HCO3-、CO32-、[Al(OH)4]-、SiO32-、HS-、S2-、ClO-
Fe3+
HCO3-、CO32-、[Al(OH)4]-、SiO32-、ClO-
NH4+
SiO32-、[Al(OH)4]-
盐类水解应用常考点
应用
举例
加热促进水解
热的纯碱溶液去污力强
分析盐溶液的酸碱性,并比较酸碱性的强弱
等物质的量浓度的Na2CO3、NaHCO3 溶液均显碱性,且碱性:Na2CO3>NaHCO3
判断溶液中离子能否大量共存
Al3+和HCO因发生相互促进的水解反应而不能大量共存
配制或贮存易水解的盐溶液
配制FeCl3溶液,要向FeCl3溶液中加入适量盐酸
胶体的制备,作净水剂
明矾溶于水生成胶状物氢氧化铝,能吸附水中悬浮的杂质,并形成沉淀使水澄清
化肥的使用
铵态氮肥不宜与草木灰混合使用
泡沫灭火器的反应原理(水解互促)
Al3++3HCO===Al(OH)3↓+3CO2↑
无水盐的制备
由MgCl2·6H2O制MgCl2,在干燥的HCl气流中加热
判断盐溶液的蒸干产物
将AlCl3溶液蒸干灼烧得到的是Al2O3而不是AlCl3
某些盐的分离除杂
为除去MgCl2酸性溶液中的Fe3+,可在加热搅拌的条件下加入MgO或MgCO3或Mg(OH)2,过滤后再加入适量的盐酸
盐溶液除锈
NH4Cl溶液除去金属表面的氧化物(NH水解溶液显酸性)
判断电解质的强弱
CH3COONa溶液能使酚酞变红(pH>7),说明CH3COOH是弱酸
重点六 溶液中粒子浓度的变化分析
1.两个理论
电离理论
①弱电解质的电离是微弱的,电离产生的微粒都非常少,同时还要考虑水的电离,如氨水溶液中:c(NH3·H2O)>c(OH-)>c(NH)。
②多元弱酸的电离是分步进行的,其主要是第一级电离。如在H2S溶液中:c(H2S)>c(H+)>c(HS-)>c(S2-)。
水解理论
①弱离子的水解损失是微量的(水解相互促进的除外),但由于水的电离,故水解后酸性溶液中c(H+)或碱性溶液中c(OH-)总是大于水解产生的弱电解质溶液的浓度。如NH4Cl溶液中:c(Cl-)>c(NH)>c(H+)>c(NH3·H2O)。
②多元弱酸酸根离子的水解是分步进行的,其主要是第一步水解,如在Na2CO3溶液中:c(CO)>c(HCO)>c(H2CO3)。
2.一个比较
比较同浓度的弱酸(或弱碱)的电离能力与对应的强碱弱酸盐(或对应强酸弱碱盐)的水解能力。
(1)如果电离能力大于水解能力,如CH3COOH的电离程度大于CH3COO-水解的程度,则等浓度的CH3COOH与CH3COONa溶液等体积混合后溶液显酸性,溶液中c(H+)>c(OH-)。
(2)如果是水解能力大于电离能力,如HClO的电离程度小于ClO-水解的程度,则等浓度的HClO与NaClO溶液等体积混合后溶液显碱性,溶液中c(H+)<c(OH-)。
(3)酸式盐溶液的酸碱性主要取决于酸式盐的电离能力和水解能力的相对强弱。如NaHCO3溶液中,HCO的水解能力大于电离能力,故溶液显碱性,c(H+)<c(OH-);又如NaHSO3溶液中,HSO的电离能力大于水解能力,故溶液显酸性,溶液中c(H+)>c(OH-)。
3.三种守恒
三守恒
原理与方法
举例
说明
电荷
守恒
原理:电解质溶液中阳离子所带的电荷总数与阴离子所带的电荷总数相等。即电荷守恒,溶液呈电中性。
方法:①找出溶液中所有的阴、阳离子。
②阴、阳离子浓度乘以自身所带的电荷数建立等式。
Na2CO3溶液为例:
c(Na+)+c(H+)=c(OH-)+c(HCO)+2c(CO)
物料
守恒
原理:在电解质溶液中,由于某些离子发生水解或电离,离子的存在形式发生了变化,就该离子所含的某种元素来说,变化前后其原子个数是守恒的,即元素物料守恒。
方法:①分析溶质中的特定元素的原子或原子团间的质量守恒关系(特定元素除H、O元素外)。
②找出特征元素在水溶液中的所有存在形式。
①单一元素守恒,如1 mol NH3通入水中形成氨水,就有n(NH3)+n(NH3·H2O)+n(NH)=1 mol,即氮元素守恒。
②两元素守恒,如Na2CO3溶液中,c(Na+)=2c(H2CO3)+2c(HCO)+2c(CO),即钠元素与碳元素守恒。
质子
守恒
原理: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。
方法一:可以由电荷守恒与元素质量守恒推导出来。
方法二:质子守恒是依据水的电离平衡:H2OH++OH-,水电离产生的H+和OH-的物质的量总是相等的,无论在溶液中由水电离出的H+和OH-以什么形式存在。
方法一:Na2CO3中将电荷守恒和物料守恒中的Na+消去得:c(OH-)=c(H+)+c(HCO)+2c(H2CO3)。
方法二:
①以Na2CO3溶液为例:
c(OH-)=c(H+)+c(HCO)+2c(H2CO3)
②以NaHCO3溶液为例:
c(H2CO3)+c(H+)=c(OH-)+c(CO)
①由电荷守恒与物料守恒也可以推出质子守恒,即方法一
②化学计量数为得(或失)质子的数目
③H3O+简写为H+
4.粒子浓度关系比较及等式关系
单一
电解质溶液
一元弱酸
0.100 mol·L-1L CH3COOH溶液中的浓度关系:
物料守恒:c(CH3COOH)+c(CH3COO-)=0.1 mol·L-1
电荷守恒:c(CH3COO-)+c(OH-)=c(H+)
一元弱碱
0.100 0 mol·L-1 NH3·H2O溶液中的粒子浓度关系:
物料守恒:c(NH3·H2O)+c(NH)=0.1 mol·L-1
电荷守恒:c(NH)+c(H+)=c(OH-)
各粒子浓度大小关系:c(NH3·H2O)>c(OH-)>c(NH)>c(H+)
一元弱酸的强碱盐
0.100 0 mol·L-1 NH4Cl溶液中粒子浓度关系:
物料守恒:c(NH)+c(NH3·H2O)=c(Cl-)=0.1 mol·L-1
电荷守恒:c(NH)+c(H+)=c(Cl-)+c(OH-)
质子守恒:c(H+)=c(OH-)+c(NH3·H2O)
一元弱碱的强酸盐
0.100 0 mol·L-1 CH3COONa溶液中粒子浓度关系:
物料守恒:c(CH3COO-)+c(CH3COOH)=c(Na+)=0.1 mol·L-1
电荷守恒:c(CH3COO-)+c(OH-)=c(Na+)+c(H+)
质子守恒:c(OH-)=c(H+)+c(CH3COOH)
各粒子浓度大小关系:c(Na+)>c(CH3COO-)>c(OH-)>c(CH3COOH)>c(H+)
弱酸的
酸式盐溶液
0.10 mol·L-1 NaHCO3溶液的pH>7,溶液中粒子浓度关系:
物料守恒:c(Na+)=c(HCO)+c(H2CO3)+c(CO)
电荷守恒:c(Na+)+c(H+)=c(HCO)+2c(CO)+c(OH-)
质子守恒:c(H2CO3)+c(H+)=c(OH-)+c(CO)
各粒子浓度大小关系:c(Na+)>c(HCO)>c(OH-)>c(H2CO3)>c(CO)[或c(H+)]
混合溶液
等浓度、等体积的盐与酸的混合溶液
分子的电离程度大于对应离子的水解程度
在0.1 mol·L-1的CH3COOH、CH3COONa混合溶液,pH<7,溶液中粒子浓度关系:
粒子浓度大小关系:c(CH3COO-)>c(Na+)>c(CH3COOH)>c(H+)>c(OH-)
物料守恒:2c(Na+)=c(CH3COO-)+c(CH3COOH)
电荷守恒:c(CH3COO-)+c(OH-)=c(Na+)+c(H+)
分子的电离程度小于对应离子的水解程度
在0.1 mol·L-1的HCN和0.1 mol·L-1的NaCN混合溶液,pH>7,溶液中粒子浓度大小顺序:c(Na+)>c(CN-)>c(OH-)>c(H+),且c(HCN)>c(Na+)=0.1 mol·L-1。
等浓度、等体积的盐与碱的混合溶液
常温下,等浓度、等体积的NH4Cl和NH3·H2O混合溶液,pH>7,溶液中粒子浓度关系:
物料守恒:2c(Cl-)=c(NH)+c(NH3·H2O)
电荷守恒:c(Cl-)+c(OH-)=c(NH)+c(H+)
各粒子浓度大小关系:c(NH)>c(Cl-)>c(NH3·H2O)>c(OH-)>c(H+)
酸、碱中和型粒子浓度关系比较
盐酸
滴定氨水
常温下,用0.100 0 mol·L-1盐酸溶液滴定20.00 mL 0.100 0 mol·L-1氨水
关键点
溶液中溶质成分及粒子浓度关系
V(HCl)=10(点①)
溶质是:等物质的量的NH4Cl和NH3·H2O
粒子浓度大小关系:c(NH)>c(Cl-)>c(NH3·H2O)>c(OH-)>c(H+)
pH=7(点②)
粒子浓度大小关系:c(NH)=c(Cl-)>c(OH-)=c(H+)
V(HCl)=20(点③)
溶质是:NH4Cl
粒子浓度大小关系:c(Cl-)>c(NH)>c(H+)>c(OH-)
等浓度
碱与酸混合
等浓度的NaOH和CH3COOH溶液按体积比1∶2混合后pH<7,粒子浓度大小顺序:c(CH3COO-)>c(Na+)>c(H+)>c(OH-)。
pH和为14酸与碱混合
常温下pH=2的HCl溶液与pH=12的NH3·H2O溶液等体积混合,粒子浓度大小顺序:c(NH3·H2O)>c(NH)>c(Cl-)>c(OH-)>c(H+)。
不同溶液中同一离子浓度比较
离子组成比例不同
Ⅰ. 浓度均为0.1 mol·L-1的①(NH4)2SO4 ②(NH4)2CO3 ③NH4Al(SO4)2 ④NH4HCO3溶液,NH的物质的量的浓度由大到小的顺序为:
离子组成比例相相
Ⅱ. 常温下物质的量浓度相等的①NH4HCO3 ②NH4HSO4 ③NH4Fe(SO4)2 ④NH4Cl:溶液中NH的浓度由大到小的顺序:②>③>④>①。
等pH不同溶液中同一离子浓度关系
pH相等的①NH4Cl ②(NH4)2SO4 ③NH4HSO4溶液:c(NH)大小顺序:②=①>③。
重点七 沉淀溶解平衡及应用
1.固体溶质的溶解性
在20 ℃时,固体物质的溶解度与溶解性存在的关系如下
2.沉淀溶解平衡
(1)定义
沉淀溶解平衡状态是指在一定温度下,当难溶强电解质溶于水形成饱和溶液时,沉淀溶解速率和沉淀生成速率相等的状态。这种平衡称为沉淀溶解平衡。
例如,在一定温度下,当AgCl溶于水形成饱和溶液时,AgCl溶于水形成Ag+和Cl-的速率等于溶液中的Ag+和Cl-结合生成AgCl的速率的状态,属于沉淀溶解平衡状态。AgCl(s)Ag+(aq)+Cl-(aq)表示难溶电解质AgCl在水溶液中的沉淀溶解平衡方程式,AgCl===Ag++Cl-表示强电解质AgCl在水溶液中的电离方程式。
(2)沉淀溶解平衡的建立
固体溶质溶液中的溶质
①v(溶解)>v(沉淀),固体溶解
②v(溶解)=v(沉淀),溶解平衡
③v(溶解)<v(沉淀),析出晶体
①沉淀溶解平衡是化学平衡的一种,沉淀溶解平衡也同样遵循勒夏特列原理。
②沉淀溶解达到平衡时,再加入该难溶物对平衡无影响。
(3)沉淀溶解平衡的特征
(4)影响沉淀溶解平衡的因素
内因
难溶电解质本身的性质是决定因素。不存在绝对不溶的物质,同是微溶物,溶解度差别也很大
外因
温度
大多数难溶电解质的溶解过程是吸热的。升高温度,多数平衡向溶解的方向移动
浓度
加水稀释,平衡向溶解的方向移动
同离子效应
加入与难溶电解质含有相同离子的物质,平衡向生成沉淀的方向移动
其他
加入能消耗难溶电解质离子的物质,平衡向溶解的方向移动
以AgCl(s)Ag+(aq)+Cl-(aq) ΔH>0为例分析外因对沉淀溶解平衡移动的影响。
外界条件
平衡移动方向
平衡后c(Ag+)
平衡后c(Cl-)
升高温度
正向
增大
增大
加水稀释
正向
不变
不变
加入少量AgNO3固体
逆向
增大
减小
通入HCl
逆向
减小
增大
通入H2S
正向
减小
增大
①沉淀、溶解之间这种动态平衡也说明了Ag+与Cl-的反应不能进行完全。一般情况下,当溶液中剩余离子的浓度小于1×10-5 mol·L-1时,化学上通常认为该离子生成沉淀的反应就进行完全了。但若题给数据不是1×10-5mol·L-1,则应以题给数据为准。
②升高温度,少数平衡向生成沉淀的方向移动,如Ca(OH)2的沉淀溶解平衡。
3.沉淀溶解平衡的应用
(1)沉淀的生成
①调节pH法
如除去CuCl2溶液中的杂质FeCl3,可以向溶液中加入CuO,调节溶液的pH,使Fe3+形成Fe(OH)3沉淀而除去。
离子方程式为CuO+2H+===Cu2++H2O Fe3++3H2O===Fe(OH)3↓+3H+。
②沉淀剂法
如用H2S沉淀Hg2+的离子方程式为Hg2++H2S===HgS↓+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↑。
Cu(OH)2溶于稀硫酸,离子方程式为:Cu(OH)2+2H+===Cu2++2H2O。
②碱溶解法
如Al2O3溶于NaOH溶液,离子方程式为:Al2O3+2OH-===2AlO+H2O。
③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。
④络合溶解法
如AgCl溶于氨水化学方程式为:AgCl+2NH3·H2O===Ag(NH3)2Cl+2H2O
⑤氧化还原溶解法
如不溶于盐酸的硫化物Ag2S溶于稀硝酸
(3)沉淀的转化
①实质:沉淀溶解平衡的移动。
②规律:一般说来,溶解度小的沉淀容易转化成溶解度更小的沉淀。沉淀的溶解度差别越大,越容易转化。
③应用
a.锅炉除垢:将CaSO4转化为CaCO3,离子方程式为CaSO4+COCaCO3+SO。
b.矿物转化:CuSO4溶液遇PbS转化为 CuS,离子方程式为Cu2++PbSCuS+Pb2+。
①BaCO3、BaSO4均难溶于水,但前者可溶于酸,后者不溶于酸,医学上常将BaSO4用于钡餐透视而不用BaCO3,因为BaCO3溶于胃酸(主要成分为盐酸)会产生Ba2+,使人中毒。
②当两种沉淀的Ksp相差不大时,溶解度较小的沉淀在一定条件下可以转化成溶解度较大的沉淀,如在BaSO4的饱和溶液中加入高浓度的Na2CO3溶液,只要Qc(BaCO3)>Ksp(BaCO3)就可以转化成溶解度较大的BaCO3沉淀。
③ZnS、FeS的Ksp较大,可溶解于稀盐酸、稀H2SO4; CuS、PbS、Ag2S、HgS的Ksp较小,不溶于盐酸、稀H2SO4中,可与强氧化性酸HNO3发生氧化还原反应。
④当一种试剂能沉淀溶液中的几种离子时,生成沉淀时所需试剂离子浓度越小的越先沉淀。
重点八 溶度积常数及其应用
1.溶度积和离子积的关系
以AmBn(s)mAn+(aq)+nBm-(aq)为例
溶度积
离子积
定义
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,处于溶解平衡状态
③Qc<Ksp:溶液不饱和,无沉淀析出(沉淀溶解)
2.Ksp的影响因素
(1)内因:难溶物质本身的性质,这是主要决定因素。
(2)外因:①温度:Ksp只受温度影响。绝大多数难溶电解质的溶解是吸热过程,升高温度,平衡向溶解方向移动,Ksp增大。
②浓度:加水稀释,平衡向溶解方向移动,但Ksp不变。
③其他:向平衡体系中加入可与体系中某些离子反应生成更难溶物质或更难电离物质或气体的离子时,平衡向溶解方向移动,但Ksp不变。
①沉淀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对于同类型的物质(难溶电解质化学式所表示的组成中阴、阳离子个数比相同),Ksp越小,则难溶电解质在水中的溶解能力就越弱。
③对于不同类型的物质,不能直接用Ksp判断溶解能力的强弱,而应通过计算将 Ksp转化为饱和溶液中溶质的物质的量浓度,进而确定溶解能力的强弱。
3.沉淀滴定曲线图像
1.沉淀滴定曲线是沉淀滴定过程中构成难溶电解质的离子浓度与滴定剂加入量之间的关系曲线,以向10 mL 0.1 mol·L-1 CuSO4溶液中滴加0.1 mol·L-1的K2S溶液溶液为例,滴加过程中溶液中-lgc(Cu2+)与K2S溶液体积(V)的关系曲线如图:
①曲线上任一点都代表平衡点,c(Cu2+)·c(S2-)=Ksp。
②滴定终点时(b点)为饱和CuS溶液,c(Cu2+)=c(S2-)。
③滴定终点以前线上点(如a点),代表c(Cu2+)>c(S2-);
滴定终点以后线上点(如c点),代表c(Cu2+)<c(S2-)。
4.沉淀溶解平衡图像
(1)溶度积曲线是难溶电解质饱和溶液中离子浓度之间的关系曲线,以AgCl悬浊液为例,溶度积曲线如图:
①曲线上任一点都代表沉淀溶解平衡状态,即Qc=Ksp。
②曲线上方区域均为过饱和溶液,即Qc>Ksp。
③曲线下方区域均为不饱和溶液,即Qc<Ksp。
④升高温度,曲线向右上方平移。
(2)沉淀溶解平衡对数曲线是难溶电解质饱和溶液中离子浓度对数值之间的关系曲线,以CdCO3饱和溶液为例,溶度积曲线如图:
①直线上任一点都代表沉淀溶解平衡状态,即Qc=Ksp。
②曲线上方区域均为不饱和溶液,即Qc<Ksp。
③曲线下方区域均为过饱和溶液,即Qc>Ksp。
④升高温度,直线向左下方平移。
盐的水解图像分析
【典例1】(24-25高二上·福建泉州·期末)25℃时,用溶液滴定溶液,溶液的体积比与pH、微粒分布分数[如]的关系如图,下列说法正确的是
A.25℃时,
B.e点对应溶液:
C.水的电离:
D.的第一步水解平衡常数:
【答案】B
【分析】由图可知,a、b、c、d所在实线为0.1 mol•L-1 KOH溶液滴定0.1 mol•L-1二元弱酸H2A的滴定曲线,二者浓度相同,故=;当<1时,H2A部分反应,溶液中溶质为KHA和H2A;当=1时,反应生成KHA,KHA溶液显酸性;当1<<2时,溶液中溶质为KHA和K2A;当=2时,反应生成K2A,K2A溶液显碱性。
【详解】A.根据图示,当25℃时,c点的时候,c(HA-)=c(A2-),pH=7,H2A第二步电离平衡常数Ka2==c(H+)=10-7, H2A第一步电离平衡常数大于第二步电离平衡常数,即Ka1>10-7,A错误;
B.e点对应=1,反应生成KHA,KHA溶液显酸性,电荷守恒可知c(K+)+c(H+)= c(HA-)+2c(A2-)+c(OH-),因为溶液显酸性,所以c(H+)>c(OH-),因此c(K+)<c(HA-)+2c(A2-),B正确;
C.H2A电离出的氢离子抑制水电离,随着滴入KOH的体积增大,H2A浓度减少、对水电离的抑制程度减小,最终生成的K2A为强碱弱酸盐,K2A 水解促进水电离,d点酸碱恰好完全反应生成K2A,此时对水的电离促进程度最大,所以b、c、d三点溶液中水的电离程度,b<c<d,C错误;
D.25℃时,结合选项A可知H2A第二步电离平衡常数Ka2=,A2-+H2OHA-+OH-,水解常数Kh1===10-7,D错误;
故答案为:B。
【即时检测1-1】(24-25高二下·陕西榆林·期末)25℃时,某二元酸的。25℃时,将溶液稀释至VmL,稀释过程中与的关系如图所示。已知的分布系数。下列说法不正确的是
A.曲线p为的变化曲线
B.25℃时,的平衡常数
C.同浓度的溶液和NaHA溶液等体积混合,则混合溶液中有
D.25℃时,加水稀释溶液,会变大
【答案】C
【分析】25℃时,NaHA溶液中同时存在电离平衡和水解平衡,溶液中电离和水解程度均较小,含A粒子以为主,曲线n为随的变化曲线,随溶液稀释,减小,由于电离程度大于水解程度,曲线m为随的变化曲线,曲线p为随的变化曲线。
【详解】A.根据分析可知,曲线p为随的变化曲线,A正确;
B.25℃时,的平衡常数,B正确;
C.同浓度的溶液和NaHA溶液等体积混合,依据溶液呈电中性原则,得出电荷守恒:①,
依据物料守恒得出:②,
联立①②消去钠离子:,C错误;
D.25℃时,加水稀释溶液,减小,不变,因此会变大,D正确;
故答案选C。
【即时检测1-2】(24-25高二下·湖北咸宁·期末)常温下,向的氨水中通入HCl气体(不考虑溶液体积变化),溶液pH随的变化关系如图[设]。
已知:。
下列说法正确的是
A.A点溶液中,
B.c约为5.1
C.水的电离程度:B>C
D.过程中一直存在:
【答案】B
【详解】A.A点溶液中,pH=9.25,,又,,,A错误;
B.C点,,则,此时HCl与氨水恰好中和,为NH4Cl溶液,则,的水解常数为,,,则,c约为5.1,B正确;
C.从B到C,从氨水过量,抑制水的电离,到恰好中和,氯化铵水解,水的电离程度逐渐增大,水的电离程度:B<C,C错误;
D.溶液中存在,故不存在,D错误;
故选B。
盐类水解规律及其应用
【典例2】(24-25高二上·安徽亳州·期末)常温下,有关的溶液与的溶液的分析正确的是
A.两种溶液中水的电离程度:
B.溶液的碱性:
C.溶液中水电离出的
D.两种溶液中相等
【答案】C
【详解】A.NaOH抑制水的电离,而CH3COONa水解促进水的电离,pH相同时,CH3COONa溶液中水电离程度更大,A错误;
B.两种溶液pH相同,碱性(pH)相同,溶液的碱性:NaOH=CH3COONa,B错误;
C.CH3COONa溶液中OH⁻全部来自水的电离,pH=a时,水电离出的c(OH⁻)=1×10a-14 mol/L,C正确;
D.醋酸钠水解显碱性,但水解程度很小,若与NaOH溶液pH值相等,则c(NaOH)<c(CH3COONa),钠离子浓度为:NaOH<CH3COONa,D错误;
故选C。
【即时检测2-1】(24-25高二上·安徽合肥·期末)下列各离子浓度的大小比较,正确的是
A.溶液中:
B.的溶液与溶液等体积混合显碱性:
C.常温时,将等体积的盐酸和氨水混合后,,则
D.同浓度的下列溶液中:①②③,④,由大到小的顺序是:①>②>③>④
【答案】B
【详解】A.质子守恒应为,选项A缺少系数2,A错误;
B.溶液与溶液等体积混合后所得的溶液组成为:氯化钠、一水合氨以及剩余的,且前两者的浓度相等,浓度是它们的4倍,所得的碱性溶液中离子浓度顺序为,与选项B描述一致,B正确;
C.pH=7时,混合溶液呈中性,则,电荷守恒得,C错误;
D.、、均是强电解质,完全电离,中最大,中正常水解,中促进水解,减小,是弱电解质,电离产生的最少,正确顺序为① > ③ > ② > ④,D错误;
故答案选B。
【即时检测2-2】(24-25高一下·江苏南京·期末)下列与盐类水解有关的说法中正确的是
A.泡沫灭火器的灭火原理:2Al3++3+3H2O=2Al(OH)3↓+3CO2↑
B.将CH3COONa溶液从20 ℃升温至50 ℃,溶液中增大
C.可溶性铁盐作净水剂的原理:Fe3++3H2O=Fe(OH)3↓+3H+
D.用TiCl4制备TiO2的反应:TiCl4+(x+2)H2O= TiO2·xH2O↓+4HCl
【答案】D
【详解】A.泡沫灭火器使用Al3+与的双水解反应:,A错误;
B.升温促进CH3COO-水解,Kh增大,,比值减小,B错误;
C.Fe3+水解生成Fe(OH)3胶体:,C错误;
D.TiCl4水解生成TiO2·xH2O和HCl,方程式正确,符合水解原理,D正确;
故选D。
盐类水解和电离平衡的综合分析
【典例3】(24-25高一下·上海·期末)弱电解质有许多,如:醋酸、碳酸、氢氰酸、一水合氨、氢氧化铝、氢氧化铜等。25℃时,醋酸、碳酸、氢氰酸的电离平衡常数如下表:
化学式
HCN
电离平衡常数
(1)25℃时,pH相等的三种溶液①溶液、②溶液、③NaCN溶液,浓度由大到小的顺序为___________。
A.①②③ B.①③② C.③②① D.②③①
(2)25℃时,向NaCN溶液中通入少量,反应的离子方程式为 。
(3)将浓度为的HCN与 NaOH溶液等体积混合,充分反应后混合溶液中 (选填A表示“大于”、B表示“等于”或C表示“小于”),结合所学知识与必要数据,解释原因: 。
(4)用蒸馏水稀释的醋酸,下列各式表示的数值随水量的增加而增大的是___________。
A. B. C. D.
用 NaOH分别滴定25.00mL 盐酸和25.00mL 醋酸,滴定过程中pH变化曲线如下图所示:
(5)滴定前三种溶液中水的电离程度的大小关系为___________(A表示“ NaOH”、B表示“25.00mL 盐酸”、C表示“25.00mL 醋酸”)。
A.A>B>C B.A=B<C C.A=B>C D.A<B<C
(6)由图中数据可判断滴定盐酸的pH变化曲线为下图,判断的理由如下(答出2点):
ⅰ.起始未滴加NaOH溶液时, 。
ⅱ. 。
(7)室温下,向 的NaOH溶液中逐滴加入的醋酸至溶液恰好呈中性,消耗醋酸,计算此时醋酸的电离常数 (用含本题中字母的式子表示)。
【答案】(1)B (2) (3)小于 充分反应后得到等浓度的NaCN和HCN溶液;的电离常数为,NaCN的水解常数为,则其水解程度大于其电离程度,溶液显碱性 (4)B (5)B (6)0.1000 mol/L盐酸,pH=1 恰好完全反应时,为氯化钠溶液,pH=7 (7)
【解析】(1)图表数据分析,电离常数越大则酸性越强,酸性:CH3COOH>H2CO3>HCN>,酸性越强,则对应盐的水解程度越小,水解程度:②Na2CO3溶液>③NaCN溶液>NaHCO3溶液>①CH3COONa溶液,要使得三种溶液pH相等,相同条件下水解程度小的,浓度必须较大才可以达到相同的pH,则pH相等的三种溶液①CH3COONa溶液、②Na2CO3溶液、③NaCN溶液,浓度由大到小的顺序为:①>③>②,故选B。
(2)向NaCN溶液中通入少量CO2,酸性:H2CO3>HCN>,,所以反应生成氰酸和碳酸氢钠,不能生成碳酸钠,反应的化学方程式为:。
(3)将浓度为的与溶液等体积混合,发生的反应为:,充分反应后得到等浓度的NaCN和HCN溶液,的电离常数为,NaCN的水解常数为,则其水解程度大于其电离程度,溶液显碱性,混合溶液中小于。
(4)A.,稀释过程中减小,则比值减小,故A不符合题意;
B.,稀释过程中酸浓度减小,氢离子浓度减小,比值增大,故B符合题意;
C.,稀释过程中酸浓度减小,氢离子浓度减小,比值减小,故C不符合题意;
D.,稀释过程中酸浓度减小,氢离子浓度减小,比值减小,故D不符合题意;
故答案选B。
(5) NaOH溶液中c(OH-)=,则水电离出的氢离子浓度为, 盐酸中c(H+)=,则水电离出的氢氧根浓度为, 醋酸是弱酸,醋酸中c(H+)<,则水电离出的氢氧根浓度为,由此可知,滴定前三种溶液中水的电离程度的大小关系为A=B<C,故选B。
(6)i.未加入NaOH时,盐酸的浓度为0.1000mol/L,为强酸,完全电离,c(H+)=0.1000mol/L,溶液的pH=1;
Ii.恰好完全反应时,溶液为中性,即pH=7。
(7)醋酸钠为强碱弱酸盐,溶液显碱性;室温下,向的溶液中逐滴加入的醋酸至溶液恰好呈中性,则醋酸略微过量:,反应消耗醋酸,根据电荷守恒可知,,,故。
【即时检测3-1】(24-25高二下·上海徐汇·期末)已知25℃时,部分酸的电离平衡常数如下表所示:
酸
次氯酸()
醋酸()
碳酸()
氢硫酸()
电离平衡常数
(1)以上四种酸中,酸性最强的是___________。
A.HClO B. C. D.
(2)下列物质中不能与NaClO反应的是___________。
A. B. C. D.NaHS
(3)25℃时,向的溶液中加水稀释,下列说法正确的是___________。
A.溶液中减小
B.溶液中导电粒子数目减少
C.电离程度增大,也增大
D.向溶液中加入的NaOH溶液后,
(4)碳酸钠和碳酸氢钠是两种非常重要的化工产品,下列关于两种物质的水溶液说法错误的是___________。
A.均存在水解平衡和电离平衡
B.均呈碱性,加热后碱性都会增强
C.均存在
D.均存在
(5)通过计算并结合文字表述,说明溶液呈碱性的原因: 。
【答案】(1)B
(2)B
(3)A
(4)D
(5),的水解程度大于其电离程度
【详解】(1)同一温度下,弱酸的电离平衡常数越大,越易电离,其酸性越强,由表中数据可知:,即酸性:,故酸性最强的是,故选B;
(2)由表中数据可知:,则酸性:,根据“较强酸制较弱酸”的规律可知:CO2能与NaClO反应,不能与NaClO反应,且、NaHS均具有还原性,均能与具有强氧化性的NaClO发生氧化还原反应,则不能与NaClO反应的是,故选B;
(3)A.加水稀释,酸性减弱,即减小,温度不变不变,即增大,故减小,A正确;
B.醋酸是弱电解质,加水稀释醋酸溶液,会促进醋酸电离,醋酸电离产生的醋酸根离子和氢离子数目增多,即溶液中导电粒子数目增多,B错误;
C.加水稀释醋酸溶液,促进醋酸电离,电离程度增大,但酸性减弱,即减小,C错误;
D.向的溶液中加入的NaOH溶液,因所加NaOH溶液体积未知,无法确定其,D错误;
故选A。
(4)A.碳酸钠和碳酸氢钠溶液中均存在,存在水解平衡,既存在水解平衡也存在电离平衡,即均存在水解平衡和电离平衡,A正确;
B.碳酸钠和碳酸氢钠均为强碱弱酸盐,其溶液均呈碱性,加热促进水解,溶液碱性均增强,B正确;
C.根据电荷守恒可知,两种溶液均存在:,C正确;
D.根据物料守恒可知,碳酸钠溶液中存在:,碳酸氢钠溶液中存在:,D错误;
故选D。
(5)既存在水解平衡也存在电离平衡,且水解平衡常数为,即的水解程度大于其电离程度,即,故溶液呈碱性,则溶液呈碱性的原因:,的水解程度大于其电离程度。
【即时检测3-2】(24-25高二下·上海·期末)下表是几种常见弱酸的电离平衡常数(25℃),回答下列各题:
酸
CH3COOH
HCN
H2C2O4
电离平衡常数(Ka)
(1)下列微粒中,同浓度时酸性最强的是_______。
A.CH3COOH B.H2C2O4 C.HCN D.
(2)下列能使CH3COOH溶液中CH3COOH的电离程度减小,而电离平衡常数不变的操作是_______。
A.降低温度 B.加水稀释
C.加少量的CH3COONa固体 D.加少量冰醋酸
(3)依上表数据判断醋酸和氰化钠溶液能否反应,如果不能反应说出理由,如果能发生反应请写出相应的离子方程式 。
(4)25℃时,测得HCN和NaCN的混合溶液的pH=11,则为 。
常温下,用0.10NaOH溶液分别滴定20.00mL 0.10盐酸和20.00mL 0.10CH3COOH溶液,得到两条滴定曲线,如图所示:
(5)上图中表示NaOH溶液滴定盐酸的曲线是 (填“图1”“图2”);NaOH溶液滴定醋酸时,应该选择的指示剂为 ;a与b的大小关系是a b(填“>”“<”或“=”)。
(6)B点对应的溶液中[Na+] [CH3COO-]+[CH3COOH](填“>”“<”或“=”)。
(7)判断NaCN溶液呈 (填“酸”“中”“碱)性,用离子方程式表示其原因: 。常温下,将等物质的量浓度的HCN和NaCN混合,判断溶液显 (填“酸”“中”“碱”)性。通过数据计算证明该结论 。
【答案】(1)B (2)CD (3)CN-+=+ (4)0.02 (5)图1 酚酞 > (6)< (7)碱 CN-+H2OHCN+OH- 碱 HCN的电离常数为5×10-10,CN-的水解常数是,水解大于电离,则溶液呈碱性
【解析】(1)电离常数越大,电离程度越大,则酸性越强,由表格数据可得Ka1()>Ka2()>Ka()>Ka(),酸性最强的是,故答案选B。
(2)A.降低温度电离平衡常数减小,A不符合题意;
B.“越稀越电离”,加水稀释电离平衡正向移动,电离程度增大,温度不变平衡常数不变,B不符合题意;
C.加少量的CH3COONa固体,醋酸根离子浓度增大,醋酸电离平衡逆向移动,电离程度减小,电离常数不变,C符合题意;
D.“越稀越电离”,加少量冰醋酸,醋酸浓度增大,电离程度减小,电离常数不变,D符合题意;
答案选CD。
(3)因为Ka()>Ka(),醋酸的酸性比氢氰酸酸性强,根据强酸制弱酸可以发生反应,反应离子方程式为:CN-+=+;
(4)根据,混合溶液的,有。
(5)盐酸是强酸、醋酸是弱酸,同浓度的盐酸pH小于醋酸,因此表示NaOH溶液滴定盐酸的曲线是图1;NaOH溶液滴定醋酸时,完全反应时溶液呈碱性,应该选择的指示剂为酚酞;当滴入20mL氢氧化钠溶液时,盐酸中呈中性,醋酸中呈碱性,则a与b的大小关系是a>b。
(6)B点对应的溶液根据电荷守恒可得,pH=7,,则,因此[Na+] <[CH3COO-]+[CH3COOH]。
(7)NaCN是强碱弱酸盐,NaCN溶液呈碱性,用离子方程式表示其原因为CN-+H2OHCN+OH-;常温下,将等物质的量浓度的HCN与NaCN混合,HCN的电离常数为5×10-10,CN-的水解常数是,水解大于电离,则溶液呈碱性。
溶度积与沉淀溶解平衡
【典例4】(24-25高二上·浙江宁波·期末)可溶性钡盐有毒,但医院中常用硫酸钡为内服造影剂。已知:,。下列推断正确的是
A.饱和溶液中存在:
B.向、的饱和混合溶液中加入少量,溶液中不变
C.误食少量的溶液会导致重金属离子中毒
D.若每次加入的溶液,至少需要5次可将转换为
【答案】B
【详解】A.饱和溶液中存在的水解平衡,根据元素守恒,,选项缺少,A错误;
B.在、的饱和混合溶液中加入少量,增大,有、固体析出,而溶液中==50(常数)比值保持不变,B正确;
C.硫酸钡为内服造影剂,饱和溶液中不会引起中毒,而的溶液浓度更低,也不会导致中毒,C错误;
D.每次加入溶液可使部分转化为,即发生,,设转化的的物质的量为x mol,由平衡常数列式,解得,需6次转换为(5次仅转化约=0.196 mol),5次不能全部转化,D错误;
故选B。
【即时检测4-1】(24-25高二上·福建三明·期末)已知25℃时,,。下列说法错误的是
A.向的混合液中滴加溶液,首先析出沉淀
B.25℃时,在水中的溶解度比在溶液中的大
C.25℃时,反应的平衡常数
D.将浓度均为的、溶液等体积混合可得到沉淀
【答案】D
【详解】A.当阴离子浓度相等时,Ksp较小的沉淀优先析出,< ,因此滴加溶液时,先沉淀,A正确;
B.在溶液中存在同离子效应(抑制溶解),因此在水中的溶解度大于在溶液中,B正确;
C.反应的平衡常数K = = 1.75 × 104,C正确;
D.等体积混合后,c(R2+) = c() = 5.0 × 10-5mol/L,离子积Q == (5.0 × 10-5)2= 2.5 × 10-9 < ,无沉淀生成,D错误;
故选D。
【即时检测4-2】(24-25高三下·浙江宁波·期末)时,,的,,。时下列有关说法不正确的是
A.,
B.饱和溶液中,
C.固体可全部溶于溶液中
D.溶液中滴加至中性时,溶液中
【答案】C
【详解】A.反应的平衡常数K====1.08×10-3,故A正确;
B.CaC2O4饱和溶液中c(Ca2+)=c(C2O)==mol/L=2.0×10-4mol/L,-lg[c(Ca2+)]=-lg2.0×10-4≈3.7,故B正确;
C.CaC2O4固体完全溶解时反应为CaC2O4+2H+=H2C2O4+Ca2+,其平衡常数K===≈1.48×10-2<105,则0.1mol CaC2O4固体不可能全部溶于1L0.2mol/LHCl中,故C错误;
D.KHC2O4溶液中滴加KOH至中性时c(H+)=c(OH-)=10-7mol/L,电荷守恒关系为c(H+)+c(K+)=2c(C2O)+c(HC2O)+c(OH-),=,即=540,则溶液中=1081,故D正确;
答案选C。
沉淀溶解平衡的应用
【典例5】(24-25高二下·安徽阜阳·期末)依据反应实验模拟去除锅炉水垢中的的过程如图所示:
已知的电离平衡常数、,,。
下列说法正确的是
A.常温下,pH=12的溶液,
B.把转化为的目的是要减小的浓度
C.转化反应正向进行,需满足
D.转化过滤后的滤液中,始终存在:
【答案】A
【分析】由转化过程可知,pH=12时,固体与Na2CO3溶液发生转化得到CaCO3和Na2SO4,过滤后,加入过量稀盐酸溶解CaCO3得到CaCl2、CO2和H2O,因此除去了锅炉水垢中的CaSO4。
【详解】A.已知的电离平衡常数、,常温下,pH=12的溶液,,==,代入H+浓度得,A正确;
B.由分析可知,不溶于酸,易溶于酸,把转化为的目的是有利于除去水垢,B错误;
C.反应的平衡常数,转化反应正向进行,需满足,C错误;
D.转化过滤后的滤液中,根据电荷守恒,溶液中始终存在,D错误;
故选A。
【即时检测5-1】(24-25高二上·山东青岛·期末)处理某铜冶金污水(含)的部分流程如下:
常温下:①溶液中金属离子开始沉淀和沉淀完全的pH如下表,当溶液中金属离子浓度时,可认为沉淀完全。
物质
开始沉淀pH
1.9
4.2
6.2
3.5
沉淀完全pH
3.2
6.7
8.2
4.6
②,。下列说法正确的是
A.“沉淀池Ⅰ”中浓度为
B.“沉渣II”为CuS和ZnS
C.“沉淀池II”中完全沉淀时,溶液中
D.“出水”液体中的阳离子只有
【答案】A
【分析】水中含有铜离子、三价铁离子、锌离子、铝离子,首先加入石灰乳调节pH=4,除掉三价铁离子和铝离子得到“沉渣I”沉淀和沉淀,过滤后,加入硫化钠除去其中的铜离子和锌离子,再次过滤后即可达到除去其中的杂质。
【详解】A.当完全沉淀时,,pH=4.6,,,p H=4时,,故A正确;
B.根据表格中数据,pH=4时,Al3+沉淀不完全,故“沉渣II”为CuS、ZnS和少量Al(OH)3,B错误;
C.当锌离子完全沉淀时,铜离子也已经沉淀完全,硫化铜和硫化锌都达到了沉淀溶解平衡,则,C错误;
D.“出水”液体中的阳离子有和,以及剩余微量的Ca2+、Zn2+,D错误;
故选A。
【即时检测5-2】(24-25高二下·陕西榆林·期末)钴及其化合物在制造合金、磁性材料、催化剂及陶瓷釉等方面有着广泛应用。一种从湿法炼锌产生的废渣(主要含Co、Zn、Pb、Fe的单质或氧化物)中富集回收得到含锰高钴成品的工艺如下:
已知25℃下相关离子开始沉淀和沉淀完全()时的pH如下表:
开始沉淀的pH
1.5
6.9
—
7.4
6.2
沉淀完全的pH
2.8
8.4
1.1
9.4
8.2
回答下列问题:
(1)为提高“酸浸”速率,可采取的有效措施有 (任写一条)。
(2)“滤渣1”的主要成分是 (填化学式)。
(3)已知向“过滤1”后的溶液中加入的作用是氧化溶液中的铁元素,写出这一步骤发生反应的离子方程式: 。
(4)加入ZnO调pH为4后,体系中存在的沉淀溶解平衡: ,计算25℃时,该难溶电解质的 。
(5)可“回收利用”的物质为: 、 (两空均填化学式)。
【答案】(1)粉碎废渣、适当增大硫酸浓度、加热、搅拌
(2)
(3)
(4)
(5)
【分析】由题中信息可知,用硫酸处理含有Co、Zn、Pb、Fe的单质或氧化物的废渣,得到含有Co2+、Zn2+、Fe2+、Fe3+、等离子的溶液,Pb的单质或氧化物与硫酸反应生成难溶的PbSO4,则“滤渣1”为“酸浸”时生成的PbSO4;向滤液中加入MnO2将Fe2+氧化为Fe3+,然后加入ZnO调节pH=4使Fe3+完全转化为Fe(OH)3,则“滤渣2”的主要成分为Fe(OH)3,滤液中的金属离子主要是Co2+、Zn2+和Mn2+;最后“氧化沉钴”,加入强氧化剂KMnO4,将溶液中Co2+氧化为Co3+,在pH=5时Co3+形成沉淀Co(OH)3,而KMnO4则被还原为MnO2,KMnO4还会与溶液中的Mn2+发生归中反应生成MnO2,得到Co(OH)3和MnO2的混合物,“除钴液”主要含有ZnSO4、K2SO4,据此解答。
【详解】(1)为提高“酸浸”速率,可采取的有效措施有粉碎废渣、适当增大硫酸浓度、加热、搅拌;
(2)根据分析可知“滤渣1”的主要成分是PbSO4;
(3)“滤液1”中加入MnO2将Fe2+氧化为Fe3+,则其反应的离子方程式为;
(4)加入ZnO调节pH为4,使Fe3+完全转化为Fe(OH)3,Fe(OH)3存在的沉淀溶解平衡为;根据Fe3+沉淀完全的pH为2.8,可知25℃时,;
(5)最终得到的“除钴液”中含有的金属离子主要是加入ZnO“调pH”时引入的Zn2+、加入KMnO4“氧化沉钴”时引入的K+,而阴离子是在“酸浸”时引入的,因此可“回收利用”的物质是ZnSO4和K2SO4。
沉淀溶解平衡图像分析
【典例6】(24-25高二上·福建泉州·期末)常温下,AgCl、的饱和溶液中离子浓度的关系如图所示,已知:,。下列说法错误的是
A.表示AgCl的饱和溶液中离子浓度的关系
B.向含悬浊液中加水稀释,不变
C.
D.当时AgCl和的混合悬浊液中存在
【答案】D
【分析】的沉淀溶解平衡:,则,的沉淀溶解平衡:,则。
【详解】A.,,随意取上点的数据,如(-4,-6),则,,乘积等于即,而带入上的点,如(-4,-4),则,,,即,所以表示的饱和溶液中离子浓度的关系,表示的饱和溶液中离子浓度的关系,A正确;
B.溶度积只与温度有关(温度不变,不变),稀释仅改变溶液中离子的浓度,不改变温度,因此不变,B正确;
C.反应平衡常数的表达式为:,上下同乘,得,C正确;
D.当时,即,根据图像,纵坐标一定且小于-2时,即一定时,上横坐标数值小于上横坐标数值,即,,D错误;
故答案选D。
【即时检测6-1】(24-25高二上·福建龙岩·期末)25℃下,三种硫化物的沉淀溶解平衡曲线如图所示,
已知:曲线b表示,的,,、的分别为、,(、、),。下列说法错误的是
A.曲线a表示
B.
C.和的悬浊液中
D.将浓度均为的溶液和溶液等体积混合,无沉淀产生
【答案】C
【详解】A.MnS和CuS的分别为和,越大,当金属离子浓度相等时,越小,则曲线a表示MnS,A正确;
B.根据题干信息,曲线b表示ZnS,当时,锌离子浓度为1 mol·L−1,则,B正确;
C.根据溶度积常数表达式可知含MnS和CuS的悬浊液中:,故,C错误;
D.将浓度均为0.001 mol·L−1的MnSO4溶液和H2S溶液等体积混合,锰离子浓度变为0.0005 mol·L−1,由于H2S的第一步电离程度远大于第二步电离程度,则溶液中氢离子浓度近似等于HS-浓度,所以根据第二步电离平衡常数表达式可知溶液中硫离子浓度近似等于7.1×10-13mol/L,则溶液中c(Mn2+)×c(S2−)=3.55×10-16<1.7×10-15,所以没有沉淀产生,D正确;
故选C。
【即时检测6-2】(24-25高二上·安徽亳州·期末)已知常温下,、。二者的沉淀溶解平衡曲线如图所示,下列有关说法错误的是
A.点的分散系中:(溶解)(沉淀)
B.向点分散系中加入适量后可得到点对应的分散系
C.进行程度比较小
D.常温下,CuX饱和溶液中
【答案】C
【分析】已知常温下,>,当c(X2-)相等时,c(Zn2+)>c(Cu2+),-lg(Zn2+)<-lg(Cu2+),故、分别是、的沉淀溶解平衡曲线,以此解答。
【详解】A.由分析可知,、分别是、的沉淀溶解平衡曲线,点相对于是过饱和体系,有沉淀生成,则(溶解)(沉淀),A正确;
B.由分析可知,是的沉淀溶解平衡曲线,向点的体系中加入后,平衡向左移动,但增大而减小,溶液仍然是饱和溶液,可得到点对应的分散系,B正确;
C.的,进行程度比较大,C错误;
D.CuX饱和溶液中,,,D正确;
故选C。
夯实基础
1.(24-25高二上·安徽亳州·期末)常温下,下列各组溶液中,前者大于后者的是
A.浓度均为的盐酸与硫酸
B.均为的溶液与氨水
C.物质的量浓度相等的与溶液
D.将均为5的醋酸与硝酸溶液稀释10倍后
【答案】A
【详解】A.盐酸为一元强酸,0.01 mol/L的盐酸中H⁺浓度为0.01 mol/L,pH=2;硫酸为二元强酸,0.01 mol/L的硫酸中H⁺浓度为0.02 mol/L,pH<2,A符合题意;
B.NaOH为强碱,一水合氨为弱碱,其溶液中的氢氧根浓度均为1×10-4 mol/L,则pH均为10,B不符合题意;
C.NaCl为强酸强碱盐,pH=7;CH3COONa为强碱弱酸盐,水解呈碱性,pH>7,前者pH小于后者,C不符合题意;
D.醋酸为弱酸,稀释10倍时电离程度增加,pH增大,但增大幅度小于1,即5<pH<6;硝酸为强酸,已完全电离,稀释10倍时氢离子浓度变为原来的十分之一,pH变为6,前者pH小于后者,D不符合题意;
故答案选A。
2.(24-25高二上·广东广州·期末)常温下,。常温下,下列有关电解质溶液的叙述正确的是
A.在溶液中
B.氨水和溶液混合,形成的溶液中
C.将气体通入水中至饱和,所得溶液中:
D.将气体通入溶液至,所得溶液中:
【答案】D
【详解】A.在溶液中存在物料守恒:,A错误;
B.氨水和NH4Cl的混合溶液中,电荷守恒为,因pH=9(碱性),,则,B错误;
C.SO2饱和溶液中,电荷守恒为,故,C错误;
D.将气体通入溶液至,所得溶液中,因此,D正确;
故答案选D。
3.(24-25高二上·福建南平·期末)工业上常用于金属沉降,关于的溶液说法错误的是
已知:
物质
电离平衡常数(25℃)
A.
B.
C.
D.
【答案】C
【详解】A.溶液中阳离子总电荷等于阴离子总电荷,根据电荷守恒得出,A正确;
B.溶液中N和C的物质的量相等,根据物料守恒得出,B正确;
C. 会发生水解, ,会发生水解和电离,水解常数>Ka2,故以水解为主,因 ,溶液呈碱性,应为 ,故C错误;
D.将电荷守恒和物料守恒联立,消去铵根离子,得到,D正确;
故选C。
4.(24-25高二上·福建漳州·期末)常温下探究沉淀溶解平衡的形成及移动情况,实验过程中溶液pH变化情况如图所示。下列说法错误的是
A.a点对应时刻在蒸馏水中加入过量固体
B.加入少量蒸馏水,可实现b~c段变化
C.b点对应溶液中
D.常用处理废水中的,可推测
【答案】B
【详解】A.氢氧化镁是难溶性中强碱,往水中加入过量氢氧化镁,氢氧化镁逐渐溶解,pH增大,直至达到饱和状态时pH不变,故a点:在蒸馏水加入过量Mg(OH)2,故A正确;
B.由于氢氧化镁过量,加入少量蒸馏水后碱性快速减弱,然后平衡右移,但溶液依然为Mg(OH)2饱和溶液,再次平衡后pH不变,故B错误;
C.饱和Mg(OH)2溶液中存在,此时pH=10.5,则c(H+)= 10-10.5mol/L,c(OH-)=,,故C正确;
D.用Mg(OH)2处理废水中的Cu2+,说明Mg(OH)2可转化为Cu(OH)2,根据难溶电解质可转化为更难溶电解质,可知,,故D正确;
故选B。
5.(24-25高二上·福建南平·期末)从冶锌废渣(含有和等杂质)中提取铅的一种工艺流程如下:
已知:常温下,
下列说法错误的是
A.“浸取”时加入目的是为了溶解和
B.“滤液1”中加入Zn可回收Cu
C.“滤液2”中
D.“转化2”存在反应
【答案】A
【分析】冶锌废渣(含有和等杂质)加入过氧化氢和硫酸,Cu被溶解,PbSO4不溶,过滤后滤液1为含Cu2+溶液,向滤渣PbSO4加入饱和Na2CO3溶液,由于Ksp(PbSO4)>Ksp(PbCO3),PbSO4转化为PbCO3,则滤液2为Na2SO4,向PbCO3中加入醋酸溶解得到醋酸铅,过滤后醋酸铅溶液经过一系列操作得到粗铅。
【详解】A.加入过氧化氢氧化Cu为Cu2+,PbSO4不被氧化,A错误;
B.滤液1为含Cu2+溶液,Zn比Cu活泼,加入Zn可回收Cu,B正确;
C.滤液中存在平衡,则平衡常数,C正确;
D.“转化2”为PbCO3与醋酸反应生成醋酸铅、水和二氧化碳,化学方程式为,D正确;
故答案为A。
6.(24-25高二下·浙江温州·期末)室温下,向、均为的混合溶液中持续通入气体,始终保持饱和即,通过调节可使生成沉淀,生成沉淀,体系中与的关系如下图所示,为、、和的浓度,单位均为。(已知:的;)下列说法不正确的是
A.线②表示与的关系
B.为1~2时,溶液中析出的是
C.点纵坐标为-1
D.的平衡常数为
【答案】D
【分析】起始时c(Al3+)、c(Zn2+)均为,持续通入H2S气体,始终保持c(H2S)= ,即酸性较强时c(Al3+)、c(Zn2+)均较大,且c(HS-)>c(S2-),弱酸性条件下c(HS-)、c(S2-)均随着pH增大而增大,则曲线③④表示的离子为c(Al3+)或c(Zn2+),曲线①、②分别表示lgc(HS-)、lgc(S2-)与pH的关系,由于,所以曲线③、④分别表示lgc(Al3+)、lgc(Zn2+)与pH的关系,,根据(3.4,-1)计算,据此进行解答。
【详解】A.由上述分析可知,曲线①、②、③、④分别表示lgc(HS-)、lgc(S2-)、lgc(Al3+)、lgc(Zn2+)与pH的关系,A正确;
B.曲线③、④分别表示lgc(Al3+)、lgc(Zn2+)与pH的关系,由图可知,pH为1~2时c(Al3+)不变、c(Zn2+)减小,即Zn2+转化为ZnS沉淀析出,B正确;
C.曲线①表示lgc(HS-)与pH的关系,由图可知,,所以点纵坐标为-1,C正确;
D.则反应的平衡常数,D错误;
故答案选D。
7.(24-25高二上·安徽合肥·期末)常温下,某研究小组用数字传感器探究沉淀溶解平衡的影响因素,当外界条件改变时,悬浊液中的浓度变化如图所示,其中点表示悬浊液中的初始浓度,若忽略水解,下列说法正确的是
A.常温下,
B.图中b点改变的外界条件为加入
C.图中c点后有红褐色沉淀生成
D.图中d点:
【答案】C
【详解】A.悬浊液中的初始浓度为,则根据沉淀溶解平衡方程式可知,此时溶液中,故,A错误;
B.图中b点若加入,应增大,而图像中减小,因此改变的外界条件不是加入,B错误;
C.若图中点表示加入溶液,从曲线变化可以看出增大,说明沉淀溶解平衡向右移动,说明沉淀转化为红褐色沉淀,C正确;
D.d点时,由于发生了沉淀的转化:,溶液中增大较多,变得很小,故离子浓度大小关系应为,D错误;
故选C。
8.(24-25高二上·福建泉州·期末)是一种重要的化工原料。以铬铁矿(主要成分为,还含有、等杂质)为原料制备的一种工艺流程如下:
已知:,滤液2中溶质主要为
下列说法错误的是
A.步骤①通入的目的为氧化
B.滤液2中,溶液中
C.步骤④加酸使正向移动
D.相同条件下,
【答案】B
【详解】A.铬铁矿加碳酸钠在氧气中焙烧,FeO⋅Cr2O3 转化为Na2CrO4和Fe2O3,步骤①通入O2的目的为氧化FeO•Cr2O3,A正确;
B.熔化所得固体用水浸取,氧化铁不溶于水,过滤出去,滤液1中通入二氧化碳,四羟基合铝酸钠转化为Al(OH)3沉淀过滤除去,滤液2中pH=8.0,溶液中c(OH-) =10-6 mol/L,根据,代入得:c(A13+)==,B错误;
C.与存在平衡:,步骤④加酸(增大H+浓度)使平衡正向移动,C正确;
D.滤液3中为重铬酸钠溶液,步骤⑤中加入KCl后,结晶析出,说明相同条件下溶解度更小,即相同条件下,,D正确;
故答案选B。
9.(24-25高二上·广东广州·期末)25℃时,在20.0 mL 0.10 氨水中滴入0.10 的盐酸,溶液pH随加入盐酸体积的变化曲线如图所示。下列有关叙述不正确的是
A.a点溶液中
B.b点溶液中离子浓度由大到小的排序是
C.c点溶液中
D.d点溶液中存在平衡
【答案】C
【分析】由图可知,d点为恰好中和,溶质为。
【详解】A.a点为未加入盐酸时的氨水,根据物料守恒,氨水中N元素以和形式存在,初始浓度为0.10 mol/L,溶液体积未变,故,A正确;
B.b点加入10 mL 盐酸,反应后为等物质的量的和混合液,溶液显碱性(),电荷守恒,则,离子浓度顺序为,B正确;
C.c点pH=7,溶液呈中性,,由电荷守恒可知,C错误;
D.d点加入20mL盐酸,恰好完全反应生成,水解:,D正确;
故答案选C。
10.(24-25高二上·福建南平·期末)在浓度均为的、、混合溶液中通入气体,溶液中和(代表上述三种酸根离子)的分布系数与关系如图所示。已知的分布系数。下列说法正确的是
A.酸性强弱: B.HZ的电离常数
C.水的电离程度: D.图中交点处的
【答案】D
【分析】从图中可知:HX的Ka对应pH=4.4,故Ka(HX)=10-4.4;HY的Ka对应pH=8.2,故Ka(HX)=10-8.2;HZ的Ka对应pH=10.2,故Ka(HX)=10-10.2。
【详解】A.酸性强弱由Ka决定,Ka越大酸性越强,故,故A错误;
B.由分析可知,HZ的电离常数,故B错误;
C.NaX、NaY、NaZ均为强碱弱酸盐,A-水解促进水的电离:pH越小(酸性越强),A-水解程度越小,水的电离程度越小;a、b、c三点的pH:a<b<c,故水的电离程度:,故C错误;
D.点d处,c(HX)= c(Y-),c(HY)=c(X-),又Ka(HX) Ka(HY)= ,故可得c(H+)=10-6.3mol/L,,故D正确;
故选D。
综合运用
11.(24-25高三上·福建漳州·期末)常温条件下,向的溶液中滴加的NaOH溶液,测得溶液中的关系如图所示。
已知:①a、d两点的pH分别为1.9、6.3.
②,。
下列说法错误的是
A.曲线3代表,e点水的电离程度最大
B.的数量级为
C.b点时,
D.c点表示滴加了10 mL NaOH溶液,
【答案】C
【分析】,则pX越大,越小;(二元弱酸)溶液中未滴加NaOH溶液时,浓度最大,浓度最小,随着NaOH溶液的滴加浓度减小、浓度先增大后减小,然后浓度增大,所以曲线1、2、3分别代表、、的pX与的关系。
【详解】A.由分析可知,曲线3代表,点最大,说明NaOH与恰好完全反应生成,是强碱弱酸盐,其水解促进水电离,所以此时水的电离程度最大,A正确;
B.常温下,的第一步电离方程式为,点处:,点,则平衡常数,数量级为,B正确;
C.由分析可知,曲线1、2、3分别代表、、的pX与的关系,点时,结合电荷守恒可知,,C错误;
D.滴加10 mL NaOH溶液时,与NaOH按物质的量之比恰好完全反应生成NaHB,此时浓度最大,位于图中点位置;根据电荷守恒,物料守恒,可以推出,D正确;
故选C。
12.(24-25高二上·浙江宁波·期末)常温下,向50mL溶有0.1mol的氯水中滴加的NaOH溶液,溶液pH随所加NaOH溶液体积的变化如图。下列说法不正确的是
A.测得a点对应溶液中,则
B.可用pH计测定b点对应溶液的pH
C.点对应溶液中:
D.达到滴定终点时,溶液中
【答案】A
【分析】b点时加入100 mL的NaOH溶液,,此时和NaOH恰好完全反应:,由此判断b点溶质为0.1 molNaCl和0.1 molNaClO,c点溶质为0.1 mol NaCl、0.2 molNaOH和0.1 molNaClO。
【详解】A.因,即生成的HCl、HClO的物质的量相等,根据方程式知中,测得a点对应溶液中,则此时,所以,A错误;
B.b点对应溶液为NaCl和NaClO的混合溶液,因NaClO具有强氧化性而具有漂白性,则不能用pH试纸测定其pH,应用pH计测量,B正确;
C.根据分析可知,c点对应溶液中溶质为0.1 molNaCl、0.2 molNaOH和0.1 molNaClO,且会水解,则c点对应溶液中:,C正确;
D.达到滴定终点时为b点,得到等物质的量浓度的NaCl、NaClO的混合溶液,但会水解,导致,则溶液中 <1,D正确;
故选A。
13.(24-25高二上·安徽芜湖·期末)常温下,用KOH溶液分别滴定HB、CuCl2、MgCl2三种溶液,[M表示、、],pM随pH变化关系如图所示。已知;当金属离子浓度等于时,认为该离子恰好完全沉淀。下列说法错误的是
A.曲线Ⅲ表示滴定MgCl2溶液的变化
B.当Mg2+刚好完全沉淀时,溶液pH=11
C.常温下,HB的电离常数
D.a点的横坐标pH=11.8
【答案】C
【分析】Ⅰ、Ⅲ两条曲线平行,所以物质类型相同,则曲线Ⅱ代表滴定HB溶液的变化关系,已知,则曲线Ⅰ代表滴定CuCl2溶液的变化关系,曲线Ⅲ代表滴定MgCl2溶液的变化关系,据此解答。
【详解】A.由分析可知,曲线Ⅲ代表滴定MgCl2溶液的变化关系,A正确;
B.当pH=4.0时,,此时,则,同理可知,,当Mg2+刚好完全沉淀时,,则,此时,即溶液pH=11,B正确;
C.由曲线Ⅱ与横轴的交点可算出,C错误;
D.a点的两条曲线的纵坐标相等,,即,则,而,则,pH=11.8,D正确。
故答案为C。
14.(24-25高二上·安徽合肥·期末)草酸是二元弱酸。向溶液中加入或溶液调节,加水控制溶液体积为。测得溶液中微粒的随变化如图所示,其中,x代表微粒、或。下列说法正确的是
A.曲线Ⅰ是的变化曲线
B.已知曲线Ⅱ的最高点与曲线Ⅰ、Ⅲ交点的值相同,得到该点值需要加入溶液
C.的
D.时,溶液中
【答案】D
【分析】随增大,浓度逐渐减小,浓度先增大后减小,浓度逐渐增大,故曲线Ⅰ是的变化曲线,曲线Ⅱ是的变化曲线,曲线Ⅲ是的变化曲线,据此解答。
【详解】A.根据分析可知,曲线Ⅰ是的变化曲线,A错误;
B.已知曲线Ⅱ的最高点时的浓度最大,当加入溶液时,草酸与氢氧化钠物质的量之比为1:2,溶液中溶质为,不可能的浓度最大,B错误;
C.根据曲线Ⅰ与曲线Ⅱ的交点,此时溶液中的与的浓度相等,则 ,C错误;
D.时,与浓度相等,根据电荷守恒得,即,D正确;
故答案选D。
二、解答题
15.(24-25高二上·福建福州·期末)在电解质溶液中存在电离平衡、水解平衡、沉淀溶解平衡等多种平衡。25℃时,三种弱酸的电离平衡常数如表所示:
弱酸
HF
电离平
衡常数
(1)25℃时,相同物质的量浓度的三种酸中最大的是 。
(2)的第二步电离方程式为 。
(3)稀释醋酸的过程中,下列各式的数值增大的是 。
a. b. c.
(4)25℃时,相同物质的量浓度的溶液与NaF溶液pH大小: NaF(填“>”“=”或“<”)。
(5)溶液呈碱性的原因是:的水解程度 电离程度(填“>”“=”或“<”)。
(6)25℃时,溶液和NaOH溶液充分反应后所得溶液呈中性,则此溶液中和的大小关系是 。
(7)含氟牙膏可预防龋齿,反应的离子方程式为,该反应的平衡常数 。
(已知:,)
【答案】(1)HF
(2)
(3)bc
(4)
(5)
(6)
(7)
【详解】(1)电离常数越大,酸性越强,25℃时,相同物质的量浓度的三种酸中最大的是HF;
(2)是二元弱酸,分步电离,第一步电离方程式为,第二步电离方程式为;
(3)a.稀释过程中,c(CH3COOH)、、c(H+)均减小,故不选a;
b.稀释过程中,不变,c(H+)减小,所以增大,故选b;
c.稀释过程中,不变,c(H+)减小,所以增大,故选c;
选bc。
(4)25℃时,酸性HF>CH3COOH,相同物质的量浓度的溶液与NaF溶液,根据“越弱越水解”,CH3COO-水解程度大于F-,所以pH大小:>NaF。
(5)水解出OH-,电离出H+,溶液呈碱性的原因是:的水解程度>电离程度。
(6)
25℃时,溶液和NaOH溶液充分反应后所得溶液呈中性= c(H+),根据电荷守恒+=+ c(H+),所以此溶液中=。
(7)含氟牙膏可预防龋齿,反应的离子方程式为,该反应的平衡常数 。
16.(24-25高二上·福建泉州·期末)常温下部分弱电解质的电离常数如下表所示,回答下列问题。
化学式
电离常数
(1)溶液中水解反应的离子方程式为 。
(2)溶液呈 (填“酸性”、“中性”或“碱性”)。
(3)的NaOH溶液和的溶液等体积混合后,溶液中四种离子物质的量浓度由大到小的顺序为 。
(4)的KOH溶液稀释到1000 mL后,其pH为 。
(5)向溶液逐滴滴加溶液。开始无明显现象,随后产生白色沉淀,一段时间后有气泡产生。
①测得溶液的,则 。
②上述实验产生气体的原因是 (从平衡移动角度解释)。
【答案】(1)
(2)碱性
(3)
(4)10
(5) 与结合成沉淀,使平衡正向移动,浓度增大,与反应产生
【详解】(1)是强酸弱碱盐,水解结合电离的,使溶液呈酸性,离子方程式为:;
(2)中存在电离(,)和水解(,水解常数)。由于的水解程度大于电离程度,因此溶液呈碱性,故答案为:碱性;
(3)等体积混合后,恰好完全反应生成,浓度,水解使溶液呈碱性,因此离子浓度顺序为:;
(4)是强碱,时;稀释 100 倍后,,则,因此,故答案为:10;
(5)①由题,的电离常数,由,时,代入得:,故答案为: ;
②上述实验产生气体的原因是:与结合成沉淀,使平衡正向移动,浓度增大,与反应产生。
思维拔高
17.(24-25高二上·安徽蚌埠·期末)锰锌铁氧体属于软磁铁氧体,可用于制作电感器、变压器、滤波器的磁芯、磁头及天线棒。一种以黄钾铁矾渣为原料制备锰锌铁氧体的工艺流程如图所示:
已知:I.黄钾铁矾渣的主要成分为,含杂质等金属。
Ⅱ.锰锌铁氧体可表示为。
Ⅲ.常温下,相关物质的数据如下表:
物质
ZnS
FeS
CdS
CuS
回答下列问题:
(1)中元素的化合价为 价。
(2)“酸浸”时为了提高浸出速率除了将黄钾铁矾渣“粉碎”以外,还可以采取的措施 。(答一条即可)
(3)加除铜、镉,最先沉淀的离子是 (填离子符号)。若还原步骤后溶液中部分离子的浓度如下表:
离子
浓度/
0.01
0.5
0.01
在上述溶液中加入一定量的后,测得溶液中,该条件下溶液中的是否析出? (填“是”或“否”),若析出,此时 。[若不析出,只需做出判断即可,无需计算]。
(4)“共沉淀”加入后有酸性气体生成,写出转化为的离子方程式 。
【答案】(1)+3
(2)搅拌,适当增加硫酸浓度,加热等
(3) 是
(4)
【分析】根据流程,黄钾铁矾渣的主要成分为,含杂质Zn、Cu、Cd、Mg等金属,粉碎后,加入过量稀硫酸,Zn、Cd、Mg等金属溶解;加入铁粉,发生反应2Fe3++Fe=3Fe2+、Fe+2H+=Fe2++H2↑;再加入(NH4)2S除Cd2+,加NH4F除Mg2+;滤液中加入ZnSO4、MnSO4调节溶液成分;最后再加入NH4HCO3共沉淀Fe2+、Mn2+、Zn2+,得到沉淀;煅烧得到;据此分析解题。
【详解】(1)根据化合物中各元素化合价之和为0,经计算,中Fe元素的化合价为+3。
(2)“酸浸”时将黄钾铁矾渣“粉碎”、搅拌、适当增加硫酸浓度、加热等可提高浸出速率。(答一条即可)
(3)CuS的Ksp最小,则Cu2+最先沉淀;已知Ksp(CdS)=c(Cd2+)c(S2-)=8.0×10-27,加入一定量的后,,此时c(S2-)==4.0×10-21mol/L,Ksp(ZnS)=c(Zn2+)c(S2-)=1.3×10-24,计算得到c(Zn2+)==3.25×10-4mol/L<0.01mol/L,因此溶液中有Zn2+析出。
(4)加入,Fe2+转化为FeCO3,同时生成CO2,离子方程式为。
18.(24-25高二上·福建漳州·期末)某工厂采用如下工艺处理镍钴矿硫酸浸取液(含、、、、和),实现镍、钴、镁元素的回收。
已知25℃时:
物质
(1)用硫酸浸取镍钴矿时,提高浸取速率的方法为 (写出一种即可)。
(2)“氧化”中,混合气在金属离子的催化作用下产生具有强氧化性的过一硫酸(,在水溶液中第一步完全电离,第二步部分电离),用石灰乳调节溶液的,被,氧化为,该反应的离子方程式为 。
(3)“滤渣”的成分为、 (填化学式)。
(4)“氧化”中保持空气通入速率不变,Mn(Ⅱ)氧化率与时间的关系如下图。
①体积分数为 时,Mn(Ⅱ)氧化速率最大。
②继续增大体积分数时,Mn(Ⅱ)氧化速率减小的原因是 。
(5)“沉钴镍”中得到的在空气中可被氧化成CoO(OH),该反应的化学方程式为 。
(6)“沉镁”中为使沉淀完全(当离子浓度小于时,该离子沉淀完全),需控制pH不低于 (精确至0.1)。
【答案】(1)适当增大硫酸浓度或适当升高温度或将镍钴矿粉碎增大接触面积
(2)
(3)、
(4) 9.0% 有还原性,过多将会降低的浓度,降低Mn(Ⅱ)氧化速率
(5)
(6)11.1
【分析】由题意可知,在“氧化”中,二氧化硫和空气在金属离子的催化作用下产生具有强氧化性的过一硫酸H2SO5,用石灰乳调节pH=4,Mn2+被氧化为MnO2,同时Fe3+水解生成氢氧化铁,“沉钴镍”过程中,Co2+变为Co(OH)2,在空气中可被氧化成CoO(OH),Ni2+变为Ni(OH)2,“沉镁”过程中,溶液碱性更强,Mg2+变成Mg(OH)2。
【详解】(1)用硫酸浸取镍钴矿时,提高浸取速率的方法为适当增大硫酸浓度或适当升高温度或将镍钴矿粉碎增大接触面积;
(2)“氧化”中,被氧化为,由于的电离第一步完全,第二步微弱,该反应的离子方程式为;
(3)氢氧化铁的Ksp=10-37.4,当铁离子完全沉淀时,溶液中c(Fe3+)=10-5mol/L,Ksp=c3(OH-)·c(Fe3+)=10-37.4,解得c(OH-)=10-10.8mol/L,根据Kw=10-14,pH=3.2,此时溶液的pH=4,则铁离子完全水解,生成氢氧化铁沉淀;由于CaSO4微溶于水,故滤渣还有CaSO4和氢氧化铁。
(4)①根据图示可知SO2体积分数为9%时,曲线斜率最大,Mn(Ⅱ)氧化速率最大;
②继续增大体积分数时,由于SO2有还原性,过多将会降低H2SO5的浓度,降低Mn(Ⅱ)氧化速率。
(5)“沉钻镍”中得到的Co(OH)2,在空气中可被氧化成CoO(OH),该反应的化学方程式为:O2+4Co(OH)2=4CoO(OH)+2H2O。
(6)氢氧化镁的Ksp=10-10.8, 当镁离子完全沉淀时,c(Mg2+)=10-5mol/L,根据Ksp=c(Mg2+)·c2(OH-)=10-10.8,可计算c(OH-)=10-2.9mol/L,根据Kw=10-14,c(H+)=10-11.1mol/L,所以溶液的pH=11.1。
19.(24-25高二上·广东广州·期末)铁及其化合物在生产生活中有着广泛的应用,常用作净水、原电池和催化剂等方面。
(1)常用作净水剂的原因是(用离子方程式表示) 。
(2)配制溶液时,某同学误将直接放入自来水(含有、、、等杂质离子)中,看到红褐色沉淀和大量气泡,试解释出现该现象的原因(用离子方程式表示) 。
(3)工业上常采用氧化法生产高铁酸钾,有关反应原理为:,,实验证明,反应的温度、原料的浓度及配比对高铁酸钾的产率都有影响。图1为不同的温度下,质量浓度不同的对生成率的影响;图2为一定温度下,质量浓度不同的对生成率的影响。(高铁酸钾具有极强的氧化性,是一种优良的水处理剂,与水反应的主反应是:)
①工业生产中,反应进行的适宜温度为 ℃;此时与两种溶液的理想的质量浓度之比是 。
②高铁酸钾做水处理剂时的作用主要有 (答出2条即可)。
(4)将适量配制成的试样,在水溶液中的存在形态如图所示:
①时,溶液中主要含铁形体浓度的大小关系为 。
②为获得尽可能纯净的高铁酸盐,应控制在 。
③的这种溶液中加溶液,发生反应的离子方程式为 。
(5)将置于40℃恒温水浴中,测定的变化结果如图,试画出将试样置于60℃恒温水浴中的图像 。
【答案】(1)
(2)
(3) 26 6:5 杀菌消毒、吸附悬浮杂质
(4) pH≥9
(5)
【详解】(1)在水溶液中发生水解反应产生胶体,能够吸附水中悬浮的固体小颗粒一并沉降,从而达到净水的目的,用离子方程式表示水解过程为;
(2)和在水溶液中会发生彻底的双水解反应,最终生成沉淀和气体,因此看到红褐色沉淀和大量气泡的现象,反应的离子方程式为;
(3)①由图1可知,浓度一定时,温度在26℃,的生成率最高,故工业生产中最佳温度为26℃;由图1可知,的最佳质量浓度为330 g/L,由图2可知,的最佳质量浓度为275 g/L,二者理想的质量浓度比为;
②具有极强的氧化性,能够起到杀菌消毒的作用;其还原产物形成胶体,能够吸附悬浮杂质,达到净水的目的;
(4)①根据pH和各组分分布分数图,pH=2.6时,溶液中主要含铁形体浓度的大小关系为;
②从图中可以看出,pH大于9以后,溶液中含铁形体基本完全以形式存在,故为获得尽可能纯净的高铁酸盐,应控制在9以上;
③pH=8时,溶液中主要存在及,则加入KOH溶液后,进一步转化为,发生的离子方程式为;
(5)温度越高,反应速率越快,相同时间内,的浓度减小更多,因此60℃的变化曲线如下图所示:
。
20.(24-25高二上·安徽芜湖·期末)“碳”这一概念稳居“C位”,碳达峰、碳中和、碳交易、碳固定等概念被多次提及。当前,二氧化碳的捕集、利用与封存已成为我国能源领域的一个重要战略方向。回答下列问题:
(1)CO2加氢合成甲醇是目前比较常用的一种降碳方法:
反应ⅰ:
反应ⅱ:
则反应 ;该反应在 (填“高温”或“低温”)下能自发进行。
(2)CO2可以被NaOH溶液捕获。若所得溶液pH=11,溶液中 ;若所得溶液pH=13,CO2主要转化为 (填离子符号)。(已知:室温下,H2CO3的、)
(3)将CO2转化为乙烯是减少CO2的一种重要路径。已知在起始压强为8 MPa的恒容密闭容器中,发生反应 。反应温度、投料比对CO2平衡转化率的影响如图所示。
①a (填“>”“<”或“=”,下同)3.M、N两点的反应平衡常数 。
②M点的平衡常数 (列出计算式,以气体分压来表示浓度,分压=总压×物质的量分数)。
【答案】(1) 低温
(2) 1:5
(3) > > (或)
【详解】(1)根据盖斯定律,反应iii可看作为由反应ⅰ+反应ⅱ所得,则;该反应的、,由时反应能自发进行,该反应的、,则此反应在低温下能自发进行。
(2)CO2可以被NaOH溶液捕获时发生的反应分别为:、;在溶液pH=11时,溶液中同时存在,则会发生的水解:;根据此时水解常数,解得;当溶液pH=13时,同样根据水解常数解得,得到,所以CO2主要转化为:。
(3)①在起始压强为8 MPa的恒容密闭容器中,发生反应 ,根据图形曲线变化趋势可知,在相同温度时,时的CO2平衡转化率比时的CO2平衡转化率高,根据说明增大了投料比,则;在固定投料比时随温度升高,CO2的平衡转化率逐渐减低,说明平衡向逆反应方向移动,则该反应为放热反应,,在M、N两点时,M点的温度比N点的温度低,温度越低,平衡常数越大,则有平衡常数。
②对起始压强为8 MPa的恒容密闭容器中,在M点时,CO2的平衡转化率为80%,投料比,设投入的、,列三段式:,得到平衡时气体总物质的量为,则平衡时的压强为,最后得到M点的平衡常数。
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专题06 盐类的水解及沉淀溶解平衡
重点一 盐类的水解及其规律
1.盐类水解的概念
在水溶液中,盐电离出来的 与水电离出来的 或 结合生成弱电解质的反应,叫做盐类的水解。
2.盐类水解的实质
3.盐类水解的规律
①“有弱才水解,无弱不水解”——盐中有弱酸阴离子或弱碱阳离子才水解,若没有,则是强酸强碱盐,不发生水解反应。
②“越弱越水解”——弱酸阴离子对应的酸越弱,水解程度越大;弱碱阳离子对应的碱越弱,其水解程度越大。如:碳酸的酸性大于次氯酸,则相同浓度的NaHCO3溶液的水解程度小于NaClO溶液。
③“都弱都水解”——弱酸弱碱盐电离出的弱酸阴离子和弱碱阳离子都发生水解,且相互促进。
④“谁强显谁性”——当盐中的阴离子对应的酸比阳离子对应的碱更容易电离时,水解后盐溶液呈酸性,反之,呈碱性,即强酸弱碱盐显酸性,强碱弱酸盐显碱性。如:碳酸的电离常数Ka1小于NH3·H2O的电离常数Kb,故NH4HCO3溶液显碱性。
⑤“同强显中性”——①强酸强碱盐溶液显中性;②盐中的阳离子对应的碱的电离常数Kb与盐中的阴离子对应的酸的电离常数Ka相等时,盐溶液显中性。如Kb(NH3·H2O)=Ka(CH3COOH),故CH3COONH4溶液显中性。
4.盐类水解程度大小比较规律
①组成盐的弱碱阳离子水解使溶液显酸性,组成盐的弱酸根离子水解使溶液显碱性。
②盐对应的酸(或碱)越弱,水解程度越大,溶液碱性(或酸性)越强。
③多元弱酸的酸根离子比酸式酸根离子的水解程度大得多。如相同浓度时,CO比HCO的水解程度大。
④水解程度:相互促进水解的盐>单水解的盐>相互抑制水解的盐。如NH的水解程度:(NH4)2CO3>(NH4)2SO4>(NH4)2Fe(SO4)2。
①盐类的水解破坏了水的电离平衡,促进水的电离。
②盐类的水解反应是中和反应的逆反应,水解过程吸热。
③发生水解的盐溶液不一定呈酸性或碱性,也可能呈中性,如CH3COONH4溶液呈中性。
④(NH4)2CO3溶液和NH4HCO3溶液显碱性,虽然都能发生双水解,但既无气体产生,也无沉淀生成,所以NH和CO、NH和HCO在溶液中仍可大量共存。
重点二 盐类水解方程式的书写
由于酸碱中和反应程度很大,所以盐类水解程度一般很小,水解时通常不生成 和 ,书写水解的离子方程式时,一般用“”连接,产物不标“↑”或“↓”,生成易分解的产物如NH3·H2O、H2CO3不写分解产物的形式。
类型
水解程度
举例
溶液的酸碱性
一元弱酸阴离子
一步水解
(微弱)
CH3COO-+H2O
一元弱碱阳离子
NH+H2O
多元弱酸阴离子
分步水解
(微弱)
CO+H2O
HCO3-+H2OH2CO3+OH-
多元弱碱阳离子
分步水解,
一步书写(微弱)
Fe3++3H2O
Al3++3H2O
重点三 盐类水解的影响因素
反应物本身性质
主要由 所决定的,生成盐的弱酸(或弱碱)越难电离(电离常数越小),盐的水解程度 ,即越弱越水解
外界因素
浓度
加水 可促使平衡向水解的方向移动,盐的
温度
盐的水解是 反应,温度升高,
酸碱性
酸碱能够 水解
以FeCl3水解为例:Fe3++3H2OFe(OH)3+3H+,填写外界条件对水解平衡的影响。
条件
移动方向
H+数
pH
现象
升温
通HCl
加H2O
加NaHCO3
1.相互抑制的水解
由两种弱碱阳离子与酸根离子形成的可溶性复盐,溶于水后电离出的弱碱阳离子均能发生水解,但二者水解相互抑制,如在(NH4)2Fe(SO4)2溶液中,Fe2+与NH4+水解相互抑制,致使相同条件下NH4+的水解程度:(NH4)2SO4 (NH4)2Fe(SO4)2。
水解结果:虽然二者水解相互抑制,但是最终使溶液中的氢离子浓度 。如0.1 mol·L-1(NH4)2Fe(SO4)2溶液的pH 0.1 mol·L-1(NH4)2SO4溶液的pH。
2.相互促进的水解
(1)弱酸弱碱盐在溶液中电离出的弱碱阳离子和弱酸酸根离子能发生相互促进的水解反应,如Al3+与HCO3-发生相互促进的水解反应。因水解程度很大,在溶液中不能大量共存。因水解相互促进而不能大量共存的离子组有:
Al3+
、 、 、 、 、 、
Fe3+
、 、 、 、
NH4+
、
(2)NH4+与 、 、 等构成的盐,在水溶液中电离出的阴、阳离子能发生相互促进的水解反应,但因水解程度较小,仍是少部分水解,离子可以大量共存于同一溶液中,如NH4HCO₃溶液中,NH4+与HCO3-浓度仍然较大。
重点四 水解常数及其应用
1.概念
在一定温度下,能水解的盐(强碱弱酸盐、强酸弱碱盐或弱酸弱碱盐)在水溶液中达到水解平衡时,生成的 浓度和 浓度次幂之积与溶液中未水解的弱酸根阴离子(或弱碱阳离子)浓度之比是一个常数,该常数叫作水解常数。
2.水解常数(Kh)与电离常数的定量关系(以CH3COONa为例)
CH3COONa溶液中存在如下水解平衡:CH3COO-+H2OCH3COOH+OH-
Kh====(Ka为CH3COOH的电离常数)
因而Ka(或Kb)与Kw的定量关系为Ka·Kh=Kw(或Kb·Kh=Kw)。
如Na2CO3的水解常数Kh=;
NaHCO3的水解常数Kh=。
NH4Cl的水解常数Kh=(Kb为NH3·H2O的电离常数)。
3.影响因素
水解常数是描述能水解的盐水解平衡的主要参数。水解常数只受 的影响;因水解反应是吸热反应,故水解常数随温度的升高而 。
重点五 盐类水解的应用
1.判断酸碱性
(1)判断盐溶液的酸碱性——谁 显谁性,同强显 性
如:FeCl3溶液显酸性,原因是Fe3++3H2O ⇌ Fe(OH)3+3H+
(2)判断酸(碱)的强弱
如:NaX、NaY、NaZ三种盐pH分别为7、9、10,则酸性 > >
2.某些盐溶液的配制、保存
(1)在配制FeCl3、AlCl3、CuCl2、SnCl2等溶液时为防止水解,常先将盐溶于少量相应的酸中,再
到所需浓度。
(2)Na2SiO3、Na2CO3等不能贮存于带磨口玻璃塞的试剂瓶中。因Na2SiO3、Na2CO3水解呈碱性,产生较多 ,能腐蚀玻璃生成Na2SiO3,使瓶口和瓶塞粘在一起。
3.判断盐溶液蒸干时所得的产物
常见类型
溶液蒸干、灼烧所得产物
金属阳离子易水解的难挥发性强酸盐
蒸干后一般得到 ,如将CuSO4溶液蒸干得CuSO4
金属阳离子易水解的易挥发性酸盐
蒸干、灼烧后一般得对应的 ,如AlCl3溶液蒸干得Al(OH)3灼烧得Al2O3
酸根离子易水解的强碱盐
蒸干后一般得到 ,如将Na2CO3溶液蒸干得Na2CO3
挥发性弱酸的铵盐
蒸干后 ,如NH4HCO3、(NH4)2CO3、(NH4)2S等
热稳定性差的盐溶液
考虑盐受热时是否分解,如Ca(HCO3)2、NaHCO3、KMnO4、NH4Cl固体受热易分解,因此蒸干、灼烧后分别为Ca(HCO3)2→CaCO3→ ;NaHCO3→ ; KMnO4→ 和 ;NH4Cl→NH3和HCl
易被氧化的还原性盐溶液
在空气中蒸干时会被 氧化,得不到原物质,如Na2SO3溶液蒸干得到其氧化产物
其他(从多角度考虑)
如蒸干NaClO溶液时,ClO-水解生成的HClO光照分解为HCl与O2,因此燕干NaClO溶液最后得到的固体是NaCl
4.生成胶体
(1)制备胶体:向沸水中滴加FeCl3饱和溶液,并继续加热以增大Fe3+的水解程度,从而制备Fe(OH)3胶体。FeCl3+3H2OFe(OH)3(胶体)+3HCl
(2)净水
铁盐作净水剂原理:Fe3++3H2O Fe(OH)3(胶体)+3H+
明矾作净水剂原理:Al3++3H2O Al(OH)3(胶体)+3H+
5.制备无机化合物:如用TiCl4制备TiO2。
其反应的方程式为TiCl4+(x+2)H2O(过量)===TiO2·xH2O↓+4HCl。TiO2·xH2O焙烧得到TiO2。
6.某些离子的去除
如除去MgCl2溶液中的Fe3+可在加热搅拌条件下,加入 [或 或 ]后,与H+反应,调节pH,促进Fe3+水解为Fe(OH)3沉淀,再过滤。
7.去油污
热的纯碱溶液去油污效果好。原因:加热能促进Na2CO3水解,
产生的 较大,而油脂在碱性较强的条件下水解受到促进,故热的纯碱溶液比冷的去油污效果好。
8.化肥的施用
如:草木灰(K2CO3)与铵态氮肥不能混合施用,降低肥效。这是两种盐发生水解相互促进反应放出氨气的缘故。
9.除锈剂
NH4Cl 与 ZnCl2 溶液可作焊接时的除锈剂
10.泡沫灭火器原理
成分为NaHCO3与Al2(SO4)3:发生反应为Al3++3HCO3−===Al(OH)3↓+3CO2↑
11.判断离子共存
弱碱阳离子与弱酸阴离子发生完全双水解,则无法大量共存,如:
Al3+
HCO3-、CO32-、[Al(OH)4]-、SiO32-、HS-、S2-、ClO-
Fe3+
HCO3-、CO32-、[Al(OH)4]-、SiO32-、ClO-
NH4+
SiO32-、[Al(OH)4]-
盐类水解应用常考点
应用
举例
加热促进水解
热的纯碱溶液去污力强
分析盐溶液的酸碱性,并比较酸碱性的强弱
等物质的量浓度的Na2CO3、NaHCO3 溶液均显碱性,且碱性:Na2CO3>NaHCO3
判断溶液中离子能否大量共存
Al3+和HCO因发生相互促进的水解反应而不能大量共存
配制或贮存易水解的盐溶液
配制FeCl3溶液,要向FeCl3溶液中加入适量盐酸
胶体的制备,作净水剂
明矾溶于水生成胶状物氢氧化铝,能吸附水中悬浮的杂质,并形成沉淀使水澄清
化肥的使用
铵态氮肥不宜与草木灰混合使用
泡沫灭火器的反应原理(水解互促)
Al3++3HCO===Al(OH)3↓+3CO2↑
无水盐的制备
由MgCl2·6H2O制MgCl2,在干燥的HCl气流中加热
判断盐溶液的蒸干产物
将AlCl3溶液蒸干灼烧得到的是Al2O3而不是AlCl3
某些盐的分离除杂
为除去MgCl2酸性溶液中的Fe3+,可在加热搅拌的条件下加入MgO或MgCO3或Mg(OH)2,过滤后再加入适量的盐酸
盐溶液除锈
NH4Cl溶液除去金属表面的氧化物(NH水解溶液显酸性)
判断电解质的强弱
CH3COONa溶液能使酚酞变红(pH>7),说明CH3COOH是弱酸
重点六 溶液中粒子浓度的变化分析
1.两个理论
电离理论
①弱电解质的电离是 的,电离产生的微粒都非常少,同时还要考虑水的电离,如氨水溶液中: 。
②多元弱酸的电离是 的,其主要是 电离。如在H2S溶液中:c(H2S)>c(H+)>c(HS-)>c(S2-)。
水解理论
①弱离子的水解损失是 的(水解相互促进的除外),但由于水的电离,故水解后酸性溶液中c(H+)或碱性溶液中c(OH-)总是大于水解产生的弱电解质溶液的浓度。如NH4Cl溶液中: 。
②多元弱酸酸根离子的水解是 的,其主要是 ,如在Na2CO3溶液中: 。
2.一个比较
比较同浓度的弱酸(或弱碱)的 能力与对应的强碱弱酸盐(或对应强酸弱碱盐)的 能力。
(1)如果电离能力 水解能力,如CH3COOH的电离程度大于CH3COO-水解的程度,则等浓度的CH3COOH与CH3COONa溶液等体积混合后溶液显酸性,溶液中c(H+)>c(OH-)。
(2)如果是水解能力 电离能力,如HClO的电离程度小于ClO-水解的程度,则等浓度的HClO与NaClO溶液等体积混合后溶液显碱性,溶液中c(H+)<c(OH-)。
(3)酸式盐溶液的酸碱性主要取决于酸式盐的电离能力和水解能力的 。如NaHCO3溶液中,HCO的水解能力大于电离能力,故溶液显碱性,c(H+)<c(OH-);又如NaHSO3溶液中,HSO的电离能力大于水解能力,故溶液显酸性,溶液中c(H+)>c(OH-)。
3.三种守恒
三守恒
原理与方法
举例
说明
电荷
守恒
原理:电解质溶液中
所带的电荷总数与阴离子所带的电荷总数 。即 ,溶液呈电中性。
方法:①找出溶液中所有的阴、阳离子。
②阴、阳离子 乘以自身所带的 建立等式。
Na2CO3溶液为例:
c(Na+)+c(H+)=c(OH-)+c(HCO)+2c(CO)
物料
守恒
原理:在电解质溶液中,由于某些离子发生
或电离,离子的存在形式发生了变化,就该离子所含的某种元素来说,变化前后其原子个数是
的,即元素 。
方法:①分析溶质中的特定元素的原子或原子团间的 关系(特定元素除H、O元素外)。
②找出特征元素在水溶液中的所有存在形式。
①单一元素守恒,如1 mol NH3通入水中形成氨水,就有n(NH3)+n(NH3·H2O)+n(NH)=1 mol,即氮元素守恒。
②两元素守恒,如Na2CO3溶液中,c(Na+)=2c(H2CO3)+2c(HCO)+2c(CO),即钠元素与碳元素守恒。
质子
守恒
原理: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。
方法一:可以由 守恒与元素质量守恒推导出来。
方法二:质子守恒是依据水的 :H2OH++OH-,水电离产生的 和 的物质的量总是相等的,无论在溶液中由水电离出的H+和OH-以什么形式存在。
方法一:Na2CO3中将电荷守恒和物料守恒中的Na+消去得:c(OH-)=c(H+)+c(HCO)+2c(H2CO3)。
方法二:
①以Na2CO3溶液为例:
c(OH-)=c(H+)+c(HCO)+2c(H2CO3)
②以NaHCO3溶液为例:
c(H2CO3)+c(H+)=c(OH-)+c(CO)
①由电荷守恒与物料守恒也可以推出质子守恒,即方法一
②化学计量数为得(或失)质子的数目
③H3O+简写为H+
4.粒子浓度关系比较及等式关系
单一
电解质溶液
一元弱酸
0.100 mol·L-1L CH3COOH溶液中的浓度关系:
物料守恒:
电荷守恒:
一元弱碱
0.100 0 mol·L-1 NH3·H2O溶液中的粒子浓度关系:
物料守恒:
电荷守恒:
各粒子浓度大小关系:
一元弱酸的强碱盐
0.100 0 mol·L-1 NH4Cl溶液中粒子浓度关系:
物料守恒:
电荷守恒:
质子守恒:
一元弱碱的强酸盐
0.100 0 mol·L-1 CH3COONa溶液中粒子浓度关系:
物料守恒:
电荷守恒:
质子守恒:
各粒子浓度大小关系:
弱酸的
酸式盐溶液
0.10 mol·L-1 NaHCO3溶液的pH>7,溶液中粒子浓度关系:
物料守恒:
电荷守恒:
质子守恒:
各粒子浓度大小关系:
混合溶液
等浓度、等体积的盐与酸的混合溶液
分子的电离程度大于对应离子的水解程度
在0.1 mol·L-1的CH3COOH、CH3COONa混合溶液,pH<7,溶液中粒子浓度关系:
粒子浓度大小关系:
物料守恒:
电荷守恒:
分子的电离程度小于对应离子的水解程度
在0.1 mol·L-1的HCN和0.1 mol·L-1的NaCN混合溶液,pH>7,溶液中粒子浓度大小顺序: ,
且c(HCN)>c(Na+)= mol·L-1。
等浓度、等体积的盐与碱的混合溶液
常温下,等浓度、等体积的NH4Cl和NH3·H2O混合溶液,pH>7,溶液中粒子浓度关系:
物料守恒:
电荷守恒:
各粒子浓度大小关系:
酸、碱中和型粒子浓度关系比较
盐酸
滴定氨水
常温下,用0.100 0 mol·L-1盐酸溶液滴定20.00 mL 0.100 0 mol·L-1氨水
关键点
溶液中溶质成分及粒子浓度关系
V(HCl)=10(点①)
溶质是:
粒子浓度大小关系:
pH=7(点②)
粒子浓度大小关系:
V(HCl)=20(点③)
溶质是:
粒子浓度大小关系:
等浓度
碱与酸混合
等浓度的NaOH和CH3COOH溶液按体积比1∶2混合后pH<7,粒子浓度大小顺序: 。
pH和为14酸与碱混合
常温下pH=2的HCl溶液与pH=12的NH3·H2O溶液等体积混合,粒子浓度大小顺序: 。
不同溶液中同一离子浓度比较
离子组成比例不同
Ⅰ. 浓度均为0.1 mol·L-1的①(NH4)2SO4 ②(NH4)2CO3 ③NH4Al(SO4)2 ④NH4HCO3溶液,NH的物质的量的浓度由大到小的顺序为:
离子组成比例相相
Ⅱ. 常温下物质的量浓度相等的①NH4HCO3 ②NH4HSO4 ③NH4Fe(SO4)2 ④NH4Cl:溶液中NH的浓度由大到小的顺序: 。
等pH不同溶液中同一离子浓度关系
pH相等的①NH4Cl ②(NH4)2SO4 ③NH4HSO4溶液:
c(NH)大小顺序: 。
重点七 沉淀溶解平衡及应用
1.固体溶质的溶解性
在20 ℃时,固体物质的溶解度与溶解性存在的关系如下
2.沉淀溶解平衡
(1)定义
沉淀溶解平衡状态是指在一定温度下,当难溶强电解质溶于水形成饱和溶液时, 速率和 速率相等的状态。这种平衡称为沉淀溶解平衡。
例如,在一定温度下,当AgCl溶于水形成 溶液时,AgCl溶于水形成Ag+和Cl-的速率 溶液中的Ag+和Cl-结合生成AgCl的速率的状态,属于沉淀溶解平衡状态。AgCl(s)Ag+(aq)+Cl-(aq)表示难溶电解质AgCl在水溶液中的沉淀溶解平衡方程式,AgCl===Ag++Cl-表示强电解质AgCl在水溶液中的电离方程式。
(2)沉淀溶解平衡的建立
固体溶质溶液中的溶质
①v(溶解) v(沉淀),固体
②v(溶解) v(沉淀),溶解
③v(溶解) v(沉淀), 晶体
①沉淀溶解平衡是化学平衡的一种,沉淀溶解平衡也同样遵循勒夏特列原理。
②沉淀溶解达到平衡时,再加入该难溶物对平衡无影响。
(3)沉淀溶解平衡的特征
(4)影响沉淀溶解平衡的因素
内因
难溶电解质本身的 是决定因素。不存在绝对不溶的物质,同是微溶物,溶解度差别也很大
外因
温度
大多数难溶电解质的溶解过程是 的。升高温度,多数平衡向 的方向移动
浓度
加水稀释,平衡向 的方向移动
同离子效应
加入与难溶电解质含有相同离子的物质,平衡向 的方向移动
其他
加入能消耗难溶电解质离子的物质,平衡向 的方向移动
以AgCl(s)Ag+(aq)+Cl-(aq) ΔH>0为例分析外因对沉淀溶解平衡移动的影响。
外界条件
平衡移动方向
平衡后c(Ag+)
平衡后c(Cl-)
升高温度
加水稀释
加入少量AgNO3固体
通入HCl
通入H2S
①沉淀、溶解之间这种动态平衡也说明了Ag+与Cl-的反应不能进行完全。一般情况下,当溶液中剩余离子的浓度小于 mol·L-1时,化学上通常认为该离子生成沉淀的反应就进行完全了。但若题给数据不是1×10-5mol·L-1,则应以题给数据为准。
②升高温度,少数平衡向 的方向移动,如Ca(OH)2的沉淀溶解平衡。
3.沉淀溶解平衡的应用
(1)沉淀的生成
①调节pH法
如除去CuCl2溶液中的杂质FeCl3,可以向溶液中加入CuO,调节溶液的pH,使Fe3+形成Fe(OH)3沉淀而除去。
离子方程式为 , 。
②沉淀剂法
如用H2S沉淀Hg2+的离子方程式为 。
(2)沉淀的溶解
①酸溶解法
如CaCO3溶于盐酸,离子方程式为: 。
Cu(OH)2溶于稀硫酸,离子方程式为: 。
②碱溶解法
如Al2O3溶于NaOH溶液,离子方程式为: 。
③盐溶液溶解法
如Mg(OH)2溶于NH4Cl溶液,离子方程式为: 。
④络合溶解法
如AgCl溶于氨水化学方程式为:AgCl+2NH3·H2O===Ag(NH3)2Cl+2H2O
⑤氧化还原溶解法
如不溶于盐酸的硫化物Ag2S溶于稀硝酸
(3)沉淀的转化
①实质: 的移动。
②规律:一般说来,溶解度小的沉淀容易转化成 的沉淀。沉淀的溶解度差别越大,越容易转化。
③应用
a.锅炉除垢:将CaSO4转化为CaCO3,离子方程式为 。
b.矿物转化:CuSO4溶液遇PbS转化为 CuS,离子方程式为 。
①BaCO3、BaSO4均难溶于水,但前者可溶于酸,后者不溶于酸,医学上常将BaSO4用于钡餐透视而不用BaCO3,因为BaCO3溶于胃酸(主要成分为盐酸)会产生Ba2+,使人中毒。
②当两种沉淀的Ksp相差不大时,溶解度较小的沉淀在一定条件下 成溶解度较大的沉淀,如在BaSO4的饱和溶液中加入高浓度的Na2CO3溶液,只要Qc(BaCO3)>Ksp(BaCO3)就可以转化成溶解度较大的BaCO3沉淀。
③ZnS、 的Ksp较大,可溶解于稀盐酸、稀H2SO4; 、PbS、 、 的Ksp较小,不溶于盐酸、稀H2SO4中,可与强氧化性酸 发生氧化还原反应。
④当一种试剂能沉淀溶液中的几种离子时,生成沉淀时所需试剂离子浓度越小的越 。
重点八 溶度积常数及其应用
1.溶度积和离子积的关系
以AmBn(s)mAn+(aq)+nBm-(aq)为例
溶度积
离子积
定义
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)= ,式中的浓度都是平衡浓度
Qc(AmBn)= ,式中的浓度是任意浓度
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 析出
②Qc=Ksp:溶液饱和,处于 状态
③Qc<Ksp:溶液不 ,无沉淀析出(沉淀溶解)
2.Ksp的影响因素
(1)内因:难溶物质本身的性质,这是主要决定因素。
(2)外因:①温度:Ksp只受 影响。绝大多数难溶电解质的溶解是 过程,升高温度,平衡向 方向移动,Ksp 。
②浓度:加水稀释,平衡向溶解方向移动,但Ksp不变。
③其他:向平衡体系中加入可与体系中某些离子反应生成更难溶物质或更难电离物质或气体的离子时,平衡向溶解方向移动,但Ksp不变。
①沉淀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对于同类型的物质(难溶电解质化学式所表示的组成中阴、阳离子个数比相同),Ksp越小,则难溶电解质在水中的溶解能力就越 。
③对于 类型的物质,不能直接用Ksp判断溶解能力的强弱,而应通过计算将 Ksp转化为饱和溶液中溶质的 ,进而确定溶解能力的强弱。
3.沉淀滴定曲线图像
1.沉淀滴定曲线是沉淀滴定过程中构成难溶电解质的离子浓度与滴定剂加入量之间的关系曲线,以向10 mL 0.1 mol·L-1 CuSO4溶液中滴加0.1 mol·L-1的K2S溶液溶液为例,滴加过程中溶液中-lgc(Cu2+)与K2S溶液体积(V)的关系曲线如图:
①曲线上任一点都代表平衡点,c(Cu2+)·c(S2-)= 。
②滴定终点时(b点)为饱和CuS溶液,c(Cu2+) c(S2-)。
③滴定终点以前线上点(如a点),代表c(Cu2+) c(S2-);
滴定终点以后线上点(如c点),代表c(Cu2+) c(S2-)。
4.沉淀溶解平衡图像
(1)溶度积曲线是难溶电解质饱和溶液中离子浓度之间的关系曲线,以AgCl悬浊液为例,溶度积曲线如图:
①曲线上任一点都代表沉淀溶解平衡状态,即Qc Ksp。
②曲线上方区域均为过饱和溶液,即Qc Ksp。
③曲线下方区域均为不饱和溶液,即Qc Ksp。
④升高温度,曲线向 方平移。
(2)沉淀溶解平衡对数曲线是难溶电解质饱和溶液中离子浓度对数值之间的关系曲线,以CdCO3饱和溶液为例,溶度积曲线如图:
①直线上任一点都代表沉淀溶解平衡状态,即Qc Ksp。
②曲线上方区域均为不饱和溶液,即Qc Ksp。
③曲线下方区域均为过饱和溶液,即Qc Ksp。
④升高温度,直线向 方平移。
盐的水解图像分析
【典例1】(24-25高二上·福建泉州·期末)25℃时,用溶液滴定溶液,溶液的体积比与pH、微粒分布分数[如]的关系如图,下列说法正确的是
A.25℃时,
B.e点对应溶液:
C.水的电离:
D.的第一步水解平衡常数:
【即时检测1-1】(24-25高二下·陕西榆林·期末)25℃时,某二元酸的。25℃时,将溶液稀释至VmL,稀释过程中与的关系如图所示。已知的分布系数。下列说法不正确的是
A.曲线p为的变化曲线
B.25℃时,的平衡常数
C.同浓度的溶液和NaHA溶液等体积混合,则混合溶液中有
D.25℃时,加水稀释溶液,会变大
【即时检测1-2】(24-25高二下·湖北咸宁·期末)常温下,向的氨水中通入HCl气体(不考虑溶液体积变化),溶液pH随的变化关系如图[设]。
已知:。
下列说法正确的是
A.A点溶液中,
B.c约为5.1
C.水的电离程度:B>C
D.过程中一直存在:
盐类水解规律及其应用
【典例2】(24-25高二上·安徽亳州·期末)常温下,有关的溶液与的溶液的分析正确的是
A.两种溶液中水的电离程度:
B.溶液的碱性:
C.溶液中水电离出的
D.两种溶液中相等
【即时检测2-1】(24-25高二上·安徽合肥·期末)下列各离子浓度的大小比较,正确的是
A.溶液中:
B.的溶液与溶液等体积混合显碱性:
C.常温时,将等体积的盐酸和氨水混合后,,则
D.同浓度的下列溶液中:①②③,④,由大到小的顺序是:①>②>③>④
【即时检测2-2】(24-25高一下·江苏南京·期末)下列与盐类水解有关的说法中正确的是
A.泡沫灭火器的灭火原理:2Al3++3+3H2O=2Al(OH)3↓+3CO2↑
B.将CH3COONa溶液从20 ℃升温至50 ℃,溶液中增大
C.可溶性铁盐作净水剂的原理:Fe3++3H2O=Fe(OH)3↓+3H+
D.用TiCl4制备TiO2的反应:TiCl4+(x+2)H2O= TiO2·xH2O↓+4HCl
盐类水解和电离平衡的综合分析
【典例3】(24-25高一下·上海·期末)弱电解质有许多,如:醋酸、碳酸、氢氰酸、一水合氨、氢氧化铝、氢氧化铜等。25℃时,醋酸、碳酸、氢氰酸的电离平衡常数如下表:
化学式
HCN
电离平衡常数
(1)25℃时,pH相等的三种溶液①溶液、②溶液、③NaCN溶液,浓度由大到小的顺序为___________。
A.①②③ B.①③② C.③②① D.②③①
(2)25℃时,向NaCN溶液中通入少量,反应的离子方程式为 。
(3)将浓度为的HCN与 NaOH溶液等体积混合,充分反应后混合溶液中 (选填A表示“大于”、B表示“等于”或C表示“小于”),结合所学知识与必要数据,解释原因: 。
(4)用蒸馏水稀释的醋酸,下列各式表示的数值随水量的增加而增大的是___________。
A. B. C. D.
用 NaOH分别滴定25.00mL 盐酸和25.00mL 醋酸,滴定过程中pH变化曲线如下图所示:
(5)滴定前三种溶液中水的电离程度的大小关系为___________(A表示“ NaOH”、B表示“25.00mL 盐酸”、C表示“25.00mL 醋酸”)。
A.A>B>C B.A=B<C C.A=B>C D.A<B<C
(6)由图中数据可判断滴定盐酸的pH变化曲线为下图,判断的理由如下(答出2点):
ⅰ.起始未滴加NaOH溶液时, 。
ⅱ. 。
(7)室温下,向 的NaOH溶液中逐滴加入的醋酸至溶液恰好呈中性,消耗醋酸,计算此时醋酸的电离常数 (用含本题中字母的式子表示)。
【即时检测3-1】(24-25高二下·上海徐汇·期末)已知25℃时,部分酸的电离平衡常数如下表所示:
酸
次氯酸()
醋酸()
碳酸()
氢硫酸()
电离平衡常数
(1)以上四种酸中,酸性最强的是___________。
A.HClO B. C. D.
(2)下列物质中不能与NaClO反应的是___________。
A. B. C. D.NaHS
(3)25℃时,向的溶液中加水稀释,下列说法正确的是___________。
A.溶液中减小
B.溶液中导电粒子数目减少
C.电离程度增大,也增大
D.向溶液中加入的NaOH溶液后,
(4)碳酸钠和碳酸氢钠是两种非常重要的化工产品,下列关于两种物质的水溶液说法错误的是___________。
A.均存在水解平衡和电离平衡
B.均呈碱性,加热后碱性都会增强
C.均存在
D.均存在
(5)通过计算并结合文字表述,说明溶液呈碱性的原因: 。
【即时检测3-2】(24-25高二下·上海·期末)下表是几种常见弱酸的电离平衡常数(25℃),回答下列各题:
酸
CH3COOH
HCN
H2C2O4
电离平衡常数(Ka)
(1)下列微粒中,同浓度时酸性最强的是_______。
A.CH3COOH B.H2C2O4 C.HCN D.
(2)下列能使CH3COOH溶液中CH3COOH的电离程度减小,而电离平衡常数不变的操作是_______。
A.降低温度 B.加水稀释
C.加少量的CH3COONa固体 D.加少量冰醋酸
(3)依上表数据判断醋酸和氰化钠溶液能否反应,如果不能反应说出理由,如果能发生反应请写出相应的离子方程式 。
(4)25℃时,测得HCN和NaCN的混合溶液的pH=11,则为 。
常温下,用0.10NaOH溶液分别滴定20.00mL 0.10盐酸和20.00mL 0.10CH3COOH溶液,得到两条滴定曲线,如图所示:
(5)上图中表示NaOH溶液滴定盐酸的曲线是 (填“图1”“图2”);NaOH溶液滴定醋酸时,应该选择的指示剂为 ;a与b的大小关系是a b(填“>”“<”或“=”)。
(6)B点对应的溶液中[Na+] [CH3COO-]+[CH3COOH](填“>”“<”或“=”)。
(7)判断NaCN溶液呈 (填“酸”“中”“碱)性,用离子方程式表示其原因: 。常温下,将等物质的量浓度的HCN和NaCN混合,判断溶液显 (填“酸”“中”“碱”)性。通过数据计算证明该结论 。
溶度积与沉淀溶解平衡
【典例4】(24-25高二上·浙江宁波·期末)可溶性钡盐有毒,但医院中常用硫酸钡为内服造影剂。已知:,。下列推断正确的是
A.饱和溶液中存在:
B.向、的饱和混合溶液中加入少量,溶液中不变
C.误食少量的溶液会导致重金属离子中毒
D.若每次加入的溶液,至少需要5次可将转换为
【即时检测4-1】(24-25高二上·福建三明·期末)已知25℃时,,。下列说法错误的是
A.向的混合液中滴加溶液,首先析出沉淀
B.25℃时,在水中的溶解度比在溶液中的大
C.25℃时,反应的平衡常数
D.将浓度均为的、溶液等体积混合可得到沉淀
【即时检测4-2】(24-25高三下·浙江宁波·期末)时,,的,,。时下列有关说法不正确的是
A.,
B.饱和溶液中,
C.固体可全部溶于溶液中
D.溶液中滴加至中性时,溶液中
沉淀溶解平衡的应用
【典例5】(24-25高二下·安徽阜阳·期末)依据反应实验模拟去除锅炉水垢中的的过程如图所示:
已知的电离平衡常数、,,。
下列说法正确的是
A.常温下,pH=12的溶液,
B.把转化为的目的是要减小的浓度
C.转化反应正向进行,需满足
D.转化过滤后的滤液中,始终存在:
【即时检测5-1】(24-25高二上·山东青岛·期末)处理某铜冶金污水(含)的部分流程如下:
常温下:①溶液中金属离子开始沉淀和沉淀完全的pH如下表,当溶液中金属离子浓度时,可认为沉淀完全。
物质
开始沉淀pH
1.9
4.2
6.2
3.5
沉淀完全pH
3.2
6.7
8.2
4.6
②,。下列说法正确的是
A.“沉淀池Ⅰ”中浓度为
B.“沉渣II”为CuS和ZnS
C.“沉淀池II”中完全沉淀时,溶液中
D.“出水”液体中的阳离子只有
【即时检测5-2】(24-25高二下·陕西榆林·期末)钴及其化合物在制造合金、磁性材料、催化剂及陶瓷釉等方面有着广泛应用。一种从湿法炼锌产生的废渣(主要含Co、Zn、Pb、Fe的单质或氧化物)中富集回收得到含锰高钴成品的工艺如下:
已知25℃下相关离子开始沉淀和沉淀完全()时的pH如下表:
开始沉淀的pH
1.5
6.9
—
7.4
6.2
沉淀完全的pH
2.8
8.4
1.1
9.4
8.2
回答下列问题:
(1)为提高“酸浸”速率,可采取的有效措施有 (任写一条)。
(2)“滤渣1”的主要成分是 (填化学式)。
(3)已知向“过滤1”后的溶液中加入的作用是氧化溶液中的铁元素,写出这一步骤发生反应的离子方程式: 。
(4)加入ZnO调pH为4后,体系中存在的沉淀溶解平衡: ,计算25℃时,该难溶电解质的 。
(5)可“回收利用”的物质为: 、 (两空均填化学式)。
沉淀溶解平衡图像分析
【典例6】(24-25高二上·福建泉州·期末)常温下,AgCl、的饱和溶液中离子浓度的关系如图所示,已知:,。下列说法错误的是
A.表示AgCl的饱和溶液中离子浓度的关系
B.向含悬浊液中加水稀释,不变
C.
D.当时AgCl和的混合悬浊液中存在
【即时检测6-1】(24-25高二上·福建龙岩·期末)25℃下,三种硫化物的沉淀溶解平衡曲线如图所示,
已知:曲线b表示,的,,、的分别为、,(、、),。下列说法错误的是
A.曲线a表示
B.
C.和的悬浊液中
D.将浓度均为的溶液和溶液等体积混合,无沉淀产生
【即时检测6-2】(24-25高二上·安徽亳州·期末)已知常温下,、。二者的沉淀溶解平衡曲线如图所示,下列有关说法错误的是
A.点的分散系中:(溶解)(沉淀)
B.向点分散系中加入适量后可得到点对应的分散系
C.进行程度比较小
D.常温下,CuX饱和溶液中
夯实基础
1.(24-25高二上·安徽亳州·期末)常温下,下列各组溶液中,前者大于后者的是
A.浓度均为的盐酸与硫酸
B.均为的溶液与氨水
C.物质的量浓度相等的与溶液
D.将均为5的醋酸与硝酸溶液稀释10倍后
2.(24-25高二上·广东广州·期末)常温下,。常温下,下列有关电解质溶液的叙述正确的是
A.在溶液中
B.氨水和溶液混合,形成的溶液中
C.将气体通入水中至饱和,所得溶液中:
D.将气体通入溶液至,所得溶液中:
3.(24-25高二上·福建南平·期末)工业上常用于金属沉降,关于的溶液说法错误的是
已知:
物质
电离平衡常数(25℃)
A.
B.
C.
D.
4.(24-25高二上·福建漳州·期末)常温下探究沉淀溶解平衡的形成及移动情况,实验过程中溶液pH变化情况如图所示。下列说法错误的是
A.a点对应时刻在蒸馏水中加入过量固体
B.加入少量蒸馏水,可实现b~c段变化
C.b点对应溶液中
D.常用处理废水中的,可推测
5.(24-25高二上·福建南平·期末)从冶锌废渣(含有和等杂质)中提取铅的一种工艺流程如下:
已知:常温下,
下列说法错误的是
A.“浸取”时加入目的是为了溶解和
B.“滤液1”中加入Zn可回收Cu
C.“滤液2”中
D.“转化2”存在反应
6.(24-25高二下·浙江温州·期末)室温下,向、均为的混合溶液中持续通入气体,始终保持饱和即,通过调节可使生成沉淀,生成沉淀,体系中与的关系如下图所示,为、、和的浓度,单位均为。(已知:的;)下列说法不正确的是
A.线②表示与的关系
B.为1~2时,溶液中析出的是
C.点纵坐标为-1
D.的平衡常数为
7.(24-25高二上·安徽合肥·期末)常温下,某研究小组用数字传感器探究沉淀溶解平衡的影响因素,当外界条件改变时,悬浊液中的浓度变化如图所示,其中点表示悬浊液中的初始浓度,若忽略水解,下列说法正确的是
A.常温下,
B.图中b点改变的外界条件为加入
C.图中c点后有红褐色沉淀生成
D.图中d点:
8.(24-25高二上·福建泉州·期末)是一种重要的化工原料。以铬铁矿(主要成分为,还含有、等杂质)为原料制备的一种工艺流程如下:
已知:,滤液2中溶质主要为
下列说法错误的是
A.步骤①通入的目的为氧化
B.滤液2中,溶液中
C.步骤④加酸使正向移动
D.相同条件下,
9.(24-25高二上·广东广州·期末)25℃时,在20.0 mL 0.10 氨水中滴入0.10 的盐酸,溶液pH随加入盐酸体积的变化曲线如图所示。下列有关叙述不正确的是
A.a点溶液中
B.b点溶液中离子浓度由大到小的排序是
C.c点溶液中
D.d点溶液中存在平衡
10.(24-25高二上·福建南平·期末)在浓度均为的、、混合溶液中通入气体,溶液中和(代表上述三种酸根离子)的分布系数与关系如图所示。已知的分布系数。下列说法正确的是
A.酸性强弱: B.HZ的电离常数
C.水的电离程度: D.图中交点处的
综合运用
11.(24-25高三上·福建漳州·期末)常温条件下,向的溶液中滴加的NaOH溶液,测得溶液中的关系如图所示。
已知:①a、d两点的pH分别为1.9、6.3.
②,。
下列说法错误的是
A.曲线3代表,e点水的电离程度最大
B.的数量级为
C.b点时,
D.c点表示滴加了10 mL NaOH溶液,
12.(24-25高二上·浙江宁波·期末)常温下,向50mL溶有0.1mol的氯水中滴加的NaOH溶液,溶液pH随所加NaOH溶液体积的变化如图。下列说法不正确的是
A.测得a点对应溶液中,则
B.可用pH计测定b点对应溶液的pH
C.点对应溶液中:
D.达到滴定终点时,溶液中
13.(24-25高二上·安徽芜湖·期末)常温下,用KOH溶液分别滴定HB、CuCl2、MgCl2三种溶液,[M表示、、],pM随pH变化关系如图所示。已知;当金属离子浓度等于时,认为该离子恰好完全沉淀。下列说法错误的是
A.曲线Ⅲ表示滴定MgCl2溶液的变化
B.当Mg2+刚好完全沉淀时,溶液pH=11
C.常温下,HB的电离常数
D.a点的横坐标pH=11.8
14.(24-25高二上·安徽合肥·期末)草酸是二元弱酸。向溶液中加入或溶液调节,加水控制溶液体积为。测得溶液中微粒的随变化如图所示,其中,x代表微粒、或。下列说法正确的是
A.曲线Ⅰ是的变化曲线
B.已知曲线Ⅱ的最高点与曲线Ⅰ、Ⅲ交点的值相同,得到该点值需要加入溶液
C.的
D.时,溶液中
15.(24-25高二上·福建福州·期末)在电解质溶液中存在电离平衡、水解平衡、沉淀溶解平衡等多种平衡。25℃时,三种弱酸的电离平衡常数如表所示:
弱酸
HF
电离平
衡常数
(1)25℃时,相同物质的量浓度的三种酸中最大的是 。
(2)的第二步电离方程式为 。
(3)稀释醋酸的过程中,下列各式的数值增大的是 。
a. b. c.
(4)25℃时,相同物质的量浓度的溶液与NaF溶液pH大小: NaF(填“>”“=”或“<”)。
(5)溶液呈碱性的原因是:的水解程度 电离程度(填“>”“=”或“<”)。
(6)25℃时,溶液和NaOH溶液充分反应后所得溶液呈中性,则此溶液中和的大小关系是 。
(7)含氟牙膏可预防龋齿,反应的离子方程式为,该反应的平衡常数 。
(已知:,)
16.(24-25高二上·福建泉州·期末)常温下部分弱电解质的电离常数如下表所示,回答下列问题。
化学式
电离常数
(1)溶液中水解反应的离子方程式为 。
(2)溶液呈 (填“酸性”、“中性”或“碱性”)。
(3)的NaOH溶液和的溶液等体积混合后,溶液中四种离子物质的量浓度由大到小的顺序为 。
(4)的KOH溶液稀释到1000 mL后,其pH为 。
(5)向溶液逐滴滴加溶液。开始无明显现象,随后产生白色沉淀,一段时间后有气泡产生。
①测得溶液的,则 。
②上述实验产生气体的原因是 (从平衡移动角度解释)。
思维拔高
17.(24-25高二上·安徽蚌埠·期末)锰锌铁氧体属于软磁铁氧体,可用于制作电感器、变压器、滤波器的磁芯、磁头及天线棒。一种以黄钾铁矾渣为原料制备锰锌铁氧体的工艺流程如图所示:
已知:I.黄钾铁矾渣的主要成分为,含杂质等金属。
Ⅱ.锰锌铁氧体可表示为。
Ⅲ.常温下,相关物质的数据如下表:
物质
ZnS
FeS
CdS
CuS
回答下列问题:
(1)中元素的化合价为 价。
(2)“酸浸”时为了提高浸出速率除了将黄钾铁矾渣“粉碎”以外,还可以采取的措施 。(答一条即可)
(3)加除铜、镉,最先沉淀的离子是 (填离子符号)。若还原步骤后溶液中部分离子的浓度如下表:
离子
浓度/
0.01
0.5
0.01
在上述溶液中加入一定量的后,测得溶液中,该条件下溶液中的是否析出? (填“是”或“否”),若析出,此时 。[若不析出,只需做出判断即可,无需计算]。
(4)“共沉淀”加入后有酸性气体生成,写出转化为的离子方程式 。
18.(24-25高二上·福建漳州·期末)某工厂采用如下工艺处理镍钴矿硫酸浸取液(含、、、、和),实现镍、钴、镁元素的回收。
已知25℃时:
物质
(1)用硫酸浸取镍钴矿时,提高浸取速率的方法为 (写出一种即可)。
(2)“氧化”中,混合气在金属离子的催化作用下产生具有强氧化性的过一硫酸(,在水溶液中第一步完全电离,第二步部分电离),用石灰乳调节溶液的,被,氧化为,该反应的离子方程式为 。
(3)“滤渣”的成分为、 (填化学式)。
(4)“氧化”中保持空气通入速率不变,Mn(Ⅱ)氧化率与时间的关系如下图。
①体积分数为 时,Mn(Ⅱ)氧化速率最大。
②继续增大体积分数时,Mn(Ⅱ)氧化速率减小的原因是 。
(5)“沉钴镍”中得到的在空气中可被氧化成CoO(OH),该反应的化学方程式为 。
(6)“沉镁”中为使沉淀完全(当离子浓度小于时,该离子沉淀完全),需控制pH不低于 (精确至0.1)。
19.(24-25高二上·广东广州·期末)铁及其化合物在生产生活中有着广泛的应用,常用作净水、原电池和催化剂等方面。
(1)常用作净水剂的原因是(用离子方程式表示) 。
(2)配制溶液时,某同学误将直接放入自来水(含有、、、等杂质离子)中,看到红褐色沉淀和大量气泡,试解释出现该现象的原因(用离子方程式表示) 。
(3)工业上常采用氧化法生产高铁酸钾,有关反应原理为:,,实验证明,反应的温度、原料的浓度及配比对高铁酸钾的产率都有影响。图1为不同的温度下,质量浓度不同的对生成率的影响;图2为一定温度下,质量浓度不同的对生成率的影响。(高铁酸钾具有极强的氧化性,是一种优良的水处理剂,与水反应的主反应是:)
①工业生产中,反应进行的适宜温度为 ℃;此时与两种溶液的理想的质量浓度之比是 。
②高铁酸钾做水处理剂时的作用主要有 (答出2条即可)。
(4)将适量配制成的试样,在水溶液中的存在形态如图所示:
①时,溶液中主要含铁形体浓度的大小关系为 。
②为获得尽可能纯净的高铁酸盐,应控制在 。
③的这种溶液中加溶液,发生反应的离子方程式为 。
(5)将置于40℃恒温水浴中,测定的变化结果如图,试画出将试样置于60℃恒温水浴中的图像 。
20.(24-25高二上·安徽芜湖·期末)“碳”这一概念稳居“C位”,碳达峰、碳中和、碳交易、碳固定等概念被多次提及。当前,二氧化碳的捕集、利用与封存已成为我国能源领域的一个重要战略方向。回答下列问题:
(1)CO2加氢合成甲醇是目前比较常用的一种降碳方法:
反应ⅰ:
反应ⅱ:
则反应 ;该反应在 (填“高温”或“低温”)下能自发进行。
(2)CO2可以被NaOH溶液捕获。若所得溶液pH=11,溶液中 ;若所得溶液pH=13,CO2主要转化为 (填离子符号)。(已知:室温下,H2CO3的、)
(3)将CO2转化为乙烯是减少CO2的一种重要路径。已知在起始压强为8 MPa的恒容密闭容器中,发生反应 。反应温度、投料比对CO2平衡转化率的影响如图所示。
①a (填“>”“<”或“=”,下同)3.M、N两点的反应平衡常数 。
②M点的平衡常数 (列出计算式,以气体分压来表示浓度,分压=总压×物质的量分数)。
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