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本章素养提升
1.[2024·广东卷节选] 酸在多种反应中具有广泛应用,其性能通常与酸的强度密切相关。
在非水溶剂中研究弱酸的电离平衡具有重要科学价值。一定温度下,某研究组通过分光光度法测定了两种一元弱酸HX(X为A或B)在某非水溶剂中的Ka。
a.选择合适的指示剂HIn,Ka(HIn)=3.6×10-20;其钾盐为KIn。
b.向KIn溶液中加入HX,发生反应:In-+HXX-+HIn。KIn起始的物质的量为
n0(KIn),加入HX的物质的量为n(HX),平衡时,测得随的变化曲线如图。
已知:该溶剂本身不电离,钾盐在该溶剂中完全电离。
(1)计算Ka(HA)。(写出计算过程,结果保留两位有效数字)
(2)在该溶剂中,Ka(HB) Ka(HA); Ka(HB) Ka(HIn)。(填“>”“<”或“=”)
2.[2025·浙江1月选考] 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.HC+H2OOH-+H2CO3,K=2.2×10-8
B.2HCH2CO3+C,K=1.0×10-4
C.HC+Ca2+CaCO3(s)+H+,K=1.4×10-2
D.NaHCO3溶液中,c(H+)+c(H2CO3)=c(OH-)+c(C),则c(H+)=
3.[2024·黑吉辽卷] 25 ℃下,AgCl、AgBr和Ag2CrO4的沉淀溶解平衡曲线如图所示。某实验小组以K2CrO4为指示剂,用AgNO3标准溶液分别滴定含Cl-水样、含Br-水样。
已知:①Ag2CrO4为砖红色沉淀;
②相同条件下,AgCl溶解度大于AgBr;
③25 ℃时,pKa1(H2CrO4)=0.7,pKa2(H2CrO4)=6.5。
下列说法错误的是 ( )
A.曲线②为AgCl沉淀溶解平衡曲线
B.反应Ag2CrO4+H+2Ag++HCr的平衡常数K=10-5.2
C.滴定Cl-时,理论上混合液中指示剂浓度不宜超过10-2.0 mol·L-1
D.滴定Br-达终点时,溶液中=10-0.5
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1.(1)4.0×10-21 由变化曲线图可知,当=1.0时,=3.0,设初始c0(KIn)=c0 mol·L-1,则初始c(HX)=c0 mol·L-1,平衡时In-和HA转化的物质的量浓度均为x mol·L-1,可列出三段式如下:
In-+HAA-+HIn
起始浓度/(mol·L-1) c0 c0 0 0
转化浓度/(mol·L-1) x x x x
平衡浓度/(mol·L-1) c0-x c0-x x x
由=3.0,即=3.0,解得x=0.25c0,则该反应的平衡常数为K1===
===,解得Ka(HA)=4.0×10-21。
(2)> >
[解析] (2)根据图像可知,当=1.0时,设平衡时In-和HB转化的物质的量浓度均为y mol·L-1,可列出三段式如下:
In-+HBB-+HIn
起始浓度/(mol·L-1) c0 c0 0 0
转化浓度/(mol·L-1) y y y y
平衡浓度/(mol·L-1) c0-y c0-y y y
此时<1.0,即<1.0,则y>0.5c0,则该反应的平衡常数K2=>=1>K1=,则Ka(HB)>Ka(HA),Ka(HB)>Ka(HIn)。
2.D [解析] HC+H2OOH-+H2CO3,K===≈2.2×10-8,A正确;2HCH2CO3+C,K===≈1.0×10-4,B正确;+Ca2+CaCO3(s)+H+,K===≈1.4×10-2,C正确;将Ka1=、Ka2=、KW=c(H+)c(OH-)代入,可得=c2(H+)×,由于c(H+)+c(H2CO3)= c(OH-)+c(),则=c2(H+),D错误。
3.D [解析] 由于AgCl和AgBr中阴、阳离子个数比均为1∶1,即两者沉淀溶解平衡曲线平行,所以①代表Ag2CrO4,由于相同条件下,AgCl溶解度大于AgBr,即Ksp(AgCl)>Ksp(AgBr),所以②代表AgCl,则③代表AgBr,根据①上的点(2.0,7.7),可求得Ksp(Ag2CrO4)=c2(Ag+)×c(Cr)=(10-2)2×10-7.7=10-11.7,根据②上的点(2.0,7.7),可求得Ksp(AgCl)=c(Ag+)×c(Cl-)=10-2×10-7.7=10-9.7,根据③上的点(6.1,6.1),可求得Ksp(AgBr)=c(Ag+)×c(Br-)=10-6.1×10-6.1=10-12.2。由分析得,曲线②为AgCl沉淀溶解平衡曲线,故A正确;反应Ag2CrO4+H+2Ag++HCr的平衡常数K=====10-5.2,故B正确;当Cl-恰好滴定完全后,稍过量的Ag+才会与Cr反应,产生砖红色沉淀而指示终点,Cl-恰好沉淀完全时,c(Ag+)==10-4.85 mol·L-1,为得到砖红色沉淀,c(Cr)== mol·L-1=10-2.0 mol·L-1,指示剂的浓度不宜超过10-2.0 mol·L-1,否则滴定终点提前,故C正确;当滴定Br-到达终点时,AgBr和Ag2CrO4同时存在,====10-0.5c(Ag+),此时溶液中c(Ag+)≠1 mol·L-1,则≠10-0.5,故D错误。
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