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考前强化练18 溶液中“四大平衡常数”的理解与应用
1.(2018河南六市第一次联考)通过人工光合作用能将水与燃煤产生的CO2转化为HCOOH和O2。已知常温下0.1 mol·L的HCOONa溶液pH=10,则HCOOH的电离常数Ka= 。 答案1.0×10
解析0.1 mol·LHCOONa溶液的pH=10,溶液中c(H)=1×10 mol·L,溶液中c(OH)=1×10 mol·L,根据水解平衡方程式HCOO+H2O
--1
+
-10
-1
--4
-1
-7
-1
HCOOH+OH,溶液中c(HCOOH)=1×10 mol·L,c(HCOO)=0.1 mol·L-10 mol·L
--4-1--1-4-
1
≈0.1 mol·L,则HCOOH的电离常数Ka=
--5
-1
=1×10。
-7
2.已知常温下CN的水解常数Kh=1.61×10。
(1)常温下,含等物质的量浓度的HCN与NaCN的混合溶液显 (填“酸”“碱”或“中”)性,c(CN) (填“>”“<”或“=”)c(HCN)。该溶液中各离子浓度由大到小的顺序为 。
(2)常温下,若将c mol·L盐酸与0.62 mol·LKCN溶液等体积混合后恰好得到中性溶液,则c= (小数点后保留4位数字)。
答案(1)碱 < c(Na)>c(CN)>c(OH)>c(H) (2)0.616 2
+
--+
-1
-1
-
解析 (1)Kh(CN)=1.61×10,根据Ka=
--5
可求出Ka(HCN)≈6.2×10,故CN的水解能力强于HCN的电离能力,由
-+
-+
-
-10-
于NaCN与HCN的物质的量相等,故水解产生的c(OH)大于电离生成的c(H),混合溶液显碱性,且c(CN
+
--
)
)=c(Cl)=0.5c mol·L,由CN+H2O
--1-
HCN+OH得Kh=
-
=1.61×10,解得c≈0.616 2。
-5
3.(2018云南玉溪一中高三质检)碳及其化合物在工农业上有重要作用。 常温下用氨水吸收CO2可得到NH4HCO3溶液,在该溶液中,c(NN
5
) (填“>”“<”或“=”)c(HC);反应
-
+HC+H2ONH3·H2O+H2CO3的平衡常数K= 。(已知常温下NH3·H2O的电离平衡常数Kb=2×10
-7
-11
,H2CO3的电离平衡常数K1=4×10,K2=4×10)
-3
-5
-7
-11
答案> 1.25×10
解析根据盐类水解规律,已知NH3·H2O的电离平衡常数K=2×10,H2CO3的电离平衡常数K1=4×10,K2=4×10,所以碳酸氢根比NN
+HC
+H2O
的水解程度更大,所以NH4HCO3溶液显碱性;在NH4HCO3溶液中,c(NNH3·H2O+H2CO3的平衡常数
)>c(HC
);反应
K=
-1
-5
=1.25×10。
-3
4.现有0.175 mol·L醋酸钠溶液500 mL(已知醋酸的电离常数Ka=1.75×10)。
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(1)写出醋酸钠水解反应的化学方程式: 。 (2)欲配制0.175 mol·L醋酸钠溶液500 mL,可采用以下两种方案:
方案一:用托盘天平称取 g无水醋酸钠,溶于适量水中,配成500 mL溶液。
方案二:用体积均为250 mL且浓度均为 mol·L的醋酸与氢氧化钠两溶液混合而成(设混合后溶液的体积等于混合前两者体积之和)。
(3)在室温下,0.175 mol·L醋酸钠溶液的pH约为 [已知醋酸根离子水解反应的平衡常数
-1
-1
-1
Kh=]。
CH3COOH+NaOH (2)7.2 0.35 (3)9
CH3COOH+NaOH。
-1
答案(1)CH3COONa+H2O
解析(1)醋酸钠水解生成醋酸和氢氧化钠,化学方程式为CH3COONa+H2O
-1
(2)由m=nM得醋酸钠的质量为7.175 g,由托盘天平的精确度知用托盘天平称量的质量为7.2 g;醋酸与氢氧化钠溶液等浓度等体积混合,混合后的溶液浓度减半为0.175 mol·L,所以原来的浓度为0.35 mol·L。
(3)醋酸根离子的水解反应的平衡常数Kh=,则
,得c(OH)=10 mol·L,则pH=9。
5.(1)在25 ℃时,将a mol·L的氨水与0.01 mol·L的盐酸等体积混合,反应平衡时溶液中c(N
-1
-1
--5-1
)=c(Cl),则
-
溶液显 (填“酸”“碱”或“中”)性;用含a的代数式表示NH3·H2O的电离常数Kb= 。 (2)已知H2CO3的第二级电离常数K2=5.6×10,HClO的电离常数K=3.0×10,写出下列条件下所发生反应的离子方程式:
①少量Cl2通入过量的Na2CO3溶液中: 。 ②Cl2与Na2CO3按物质的量之比1∶1恰好反应: 。 ③少量CO2通入过量的NaClO溶液中: 。
-11
-8
答案(1)中 ③ClO+CO2+H2O
-
(2)①Cl2+2CHC
+HClO
+H2O2HC+Cl+ClO ②Cl2+C
--
+H2OHC+Cl+HClO
-
解析(1)氨水与盐酸等体积混合后的溶液中,根据电荷守恒有c(N)+c(H)=c(Cl)+c(OH),因为c(N
+--
)=c(Cl),
-
故有c(H)=c(OH),溶液显中性。Kb=
+-
。
(2)按题给的量的关系书写即可,注意K2(H2CO3)
+
-1
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-1-1
(2)在25 ℃时,将b mol·L的KCN溶液与0.01 mol·L的盐酸等体积混合,反应达到平衡时,测得溶液pH=7,则KCN溶液的物质的量浓度b (填“>”“<”或“=”)0.01;用含b的代数式表示HCN的电离常数
Ka= 。
答案(1)酚酞 10
(a-14)
(2)> ×10
-7
解析(1)NaOH溶液和CH3COOH溶液反应恰好完全时生成CH3COONa,CH3COONa水解溶液呈碱性,应选择碱性范围内变色的指示剂酚酞;滴定终点时溶液中的溶质为醋酸钠,醋酸钠溶液中的氢氧根离子是水电离的,溶液的pH=a,则溶液中水电离的氢离子浓度和溶液中氢氧根离子浓度相等,都为10
(a-14)
mol·L。(2)KCN+HCl
-1
KCl+HCN,若是等H+CN的电离常数
+
-
浓度,溶液呈酸性,而反应后pH=7呈中性,说明KCN过量(KCN水解呈碱性),所以b>0.01;HCN
Ka=,溶液呈中性,则c(H)=10 mol·L,根据电荷守恒可知:c(CN)+c(Cl)=c(K),则c(CN)=c(K)-
+-7-1--+-+
c(Cl-)= mol·L(等体积混合,原浓度都减半),根据物料守恒可得c(HCN)= mol·L-
-1-1
mol·L=
-1
mol·L,代入公式可得Ka=
-1
×10 。
-7
7.(2018福建三明一中高三月考)CO2既是温室气体,也是重要的化工原料,二氧化碳的捕捉和利用是我国能源领域的一个重要战略方向。
常温下,用NaOH溶液作CO2捕捉剂不仅可以降低碳排放,而且可得到重要的化工产品Na2CO3。 (1)若某次捕捉后得到pH=10的溶液,则溶液中c(C
)∶c(HC
)= 。[常温下
K1(H2CO3)=4.4×10-7、K2(H2CO3)=5×10-11]。
(2)欲用2 L Na2CO3溶液将4.66 g BaSO4固体全都转化为BaCO3,则所用的Na2CO3溶液的物质的量浓度至少为 。[已知:常温下Ksp(BaSO4)=1×10,Ksp(BaCO3)=1×10]。(忽略溶液体积的变化)
答案(1)1∶2 (2)0.11 mol·L
-1
-11
-10
解析(1)H2CO3的电离方程式为H2CO3H+HC
+
、HCH+C
+
,K2(H2CO3)=,则c(C)∶
c(HC)==5×10÷(1×10)=1∶2。(2)n(BaSO4)=
-11-10
=0.02 mol,沉淀转化的离子方程式为
BaSO4(s)+C(aq)BaCO3(s)+S(aq),该反应的平衡常数K=
物质的量为0.02 mol,生成的S
=1×10÷(1×10)=0.1;根物质的量为0.02 mol,溶液中
-11-10
据离子方程式,当BaSO4固体全部转化时消耗C
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c(S)=0.02 mol÷2 L=0.01 mol·L,溶液中c(C
-1
-1
)==0.01 mol·L÷0.1=0.1 mol·L;所用Na2CO3物
-1
-1-1
质的量浓度至少为0.02 mol÷2 L+0.1 mol·L=0.11 mol·L。 8.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;酸碱指示剂百里酚蓝变色的pH范围如下:
p<88.0~>9H .0 9.6 .6 颜黄蓝绿色 色 色 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的AgNO3溶液中加入50 mL 0.020 mol·L的盐酸,生成沉淀。已知该温度下,AgCl的Ksp=1.8×10,忽略溶液混合时的体积变化,请计算: ①完全沉淀后,溶液中c(Ag)= 。 ②完全沉淀后,溶液中的pH= 。
③如果向完全沉淀后的溶液中继续加入50 mL 0.001 mol·L的盐酸,是否有白色沉淀生成? (填“是”或“否”)。
答案(1)蓝色 (2)①1.8×10 mol·L ②2 ③否
-7
-1
-1
+
-10
-1
-1
-12
解析 设Mg(OH)2饱和溶液中c(OH)为x mol·L,则0.5x=5.6×10,x≈2.2×10,c(H)=
+
-1
-3
-
--13-12-4+
mol·L,则
-
-1
pH>10,所以溶液为蓝色。(2)①反应前,n(Ag)=0.018 mol·L×0.05 L=0.9×10 mol,n(Cl)=0.020 mol·L
1
×0.05 L=1×10 mol;反应后剩余的Cl为0.1×10 mol,则混合溶液中,c(Cl)=1.0×10 mol·L
-3--3--3-
1
,c(Ag)=
-
+
=1.8×10 mol·L。②H没有参与反应,完全沉淀后,c(H)=0.010 mol·L,pH=2。③因为加入
--+
+
-
-7-1++-1
的盐酸中,c(Cl)和反应后所得溶液中的c(Cl)相同,则c(Cl)没有改变,c(Ag)变小,所以Qc=c(Ag)·c(Cl)