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第九單元　水溶液中的離子反應與平衡
(滿分:100分)
一、選擇題:本題包括13小題,每小題4分,共52分。每小題只有一個選項符合題意。
1.能證明乙酸是弱酸的實驗事實是 (　　)
A.CH3COOH溶液與Zn反應放出H2
B.CH3COOH溶液與Na2CO3溶液反應生成CO2
C.0.1 mol·L-1 CH3COONa溶液的pH大于7
D.0.1 mol·L-1 CH3COOH溶液可使紫色石蕊試液變紅
2.部分弱酸的電離平衡常數如表所示。下列說法正確的是 (　　)
弱酸 HCN H2S H2CO3 HClO
電離平衡常數 (25 ℃) 4.9×10-10 K1=1.3×10-7 K2=7.1×10-15 K1=4.4×10-7 K2=4.7×10-11 K= 3.0×10-8
A.向Na2CO3溶液中滴加少量氯水:C+2Cl2+H2O===2Cl-+2HClO+CO2↑
B.少量硫化氫通入NaClO溶液中:H2S+ClO-===HS-+HClO
C.常溫下,用廣范pH試紙測得0.03 mol·L-1的NaClO溶液的pH約為10
D.常溫下,濃度均為0.1 mol·L-1的HCN溶液、NaCN溶液等體積混合,混合后溶液pH>7
3.25 ℃時,向20 mL 1 mol·L-1 CuCl2溶液中滴加2 mol·L-1 Na2S溶液的滴定曲線如圖所示。已知:pCu=-lg c(Cu2+),常溫下Ksp(FeS)=6.3×10-18,lg 2≈0.3。下列說法正確的是 (　　)
A.E點存在:c(Na+)+c(H+)+2c(Cu2+)=c(Cl-)+c(OH-)
B.E→G的過程中,溶液的pH先減小后增大
C.G點坐標為(20,34.9)
D.25 ℃時,反應Cu2+(aq)+FeS(s)CuS(s)+Fe2+(aq)的K=6.3×1014
4.常溫下,下列說法不正確的是 (　　)
A.pH均為5的稀鹽酸和NH4Cl溶液,由水電離的H+濃度之比為1∶104
B.向水中加入少量NaHSO4固體,c(H+)增大,Kw不變
C.等物質的量濃度的HCOONa和NaF溶液,前者pH較大,則可發生反應:HCOOH+NaF===HF+HCOONa
D.等物質的量濃度、等體積的CH3COOH和CH3COONa溶液混合后pH約為4.7,則混合液中:c(CH3COO-)>c(Na+)>c(H+)>c(OH-)
5.常溫下,向20 mL 0.05 mol·L-1的某稀酸H2B溶液中滴入0.1 mol·L-1氨水,溶液中由水電離出的氫離子濃度隨滴入氨水體積的變化如圖。下列分析正確的是 (　　)
A.NaHB溶液可能為酸性,也可能為堿性
B.A、B、C三點溶液的pH逐漸減小,D、E、F三點溶液的pH逐漸增大
C.E點溶液中離子濃度:c(N)>c(B2-)>c(OH-)>c(H+)
D.F點溶液:c(N)=2c(B2-)
6.測定0.1 mol·L-1 Na2SO3溶液先升溫再降溫過程中的pH,數據如表所示:
時刻 ① ② ③ ④
溫度/℃ 25 30 40 25
pH 9.66 9.52 9.37 9.25
實驗過程中,?、佗軙r刻的溶液,加入鹽酸酸化的BaCl2溶液做對比實驗,④產生白色沉淀多。下列說法正確的是 (　　)
A.Na2SO3溶液顯堿性的原因是S+2H2OH2SO3+2OH-
B.從上述實驗可以得出結論,S的水解程度隨溫度升高而減弱
C.④的pH與①不同,是由S濃度減小造成的
D.①②③④溶液中的Kw相等
7.(2024·安徽合肥檢測)常溫下,將V0 mL 1 mol·L-1 HClO2溶液和V0 mL 1 mol·L-1 HMnO4溶液分別加水稀釋,稀釋后溶液的體積為V mL,稀釋過程中溶液的pH與lg +1的關系如圖所示。下列說法正確的是 (　　)
A.HClO2和HMnO4均為弱酸
B.在0≤pH≤5時,HClO2溶液滿足pH=lg
C.稀釋前,向兩種溶液中分別滴加1 mol·L-1 NaOH溶液至恰好完全反應,消耗NaOH溶液的體積相等
D.常溫下,濃度均為0.1 mol·L-1的NaClO2和NaMnO4溶液,溶液pH:NaMnO4>NaClO2
8.為研究沉淀的生成及轉化,同學們進行如圖所示實驗。下列關于該實驗的分析不正確的是 (　　)
A.①中產生白色沉淀的原因是c(Ag+)·c(SCN-)>Ksp(AgSCN)
B.①中存在平衡:AgSCN(s)Ag+(aq)+SCN-(aq)
C.②中無明顯變化是因為溶液中的c(SCN-)過低
D.上述實驗不能證明AgSCN向AgI沉淀轉化反應的發生
9.25 ℃時,向0.1 mol·L-1 H3A(弱酸)溶液中加入NaOH固體改變溶液pH。保持溶液體積不變,測得所有含A粒子的pc與pH的變化關系如圖所示,其中pc表示各含A粒子的濃度的負對數(pc=-lg c)。下列說法正確的是 (　　)
A.(H3A)的數量級為10-4
B.25 ℃時,NaH2A溶液呈堿性
C.pH=7時,c(H3A)+c(Na+)=0.1 mol·L-1
D.隨著溶液pH增大,溶液中先增大后減小
10.(2024·河南商丘檢測改編)常溫下,Ksp(MnS)=2.5×10-13,Ksp(FeS)=6.3×10-18。FeS和MnS在水中的沉淀溶解平衡曲線如圖所示(X2+表示Fe2+或Mn2+)。下列說法錯誤的是 (　　)
A.曲線 Ⅱ 表示FeS的沉淀溶解平衡曲線
B.升高溫度,曲線 Ⅱ 上的c點可沿虛線移至e點
C.常溫下,反應MnS(s)+Fe2+(aq)FeS(s)+Mn2+(aq)的平衡常數K≈4×105
D.向b點溶液中加入少量Na2S固體,溶液組成可由b點沿曲線 Ⅰ 向a點方向移動
11.25 ℃時,用0.2 mol·L-1 NaOH溶液滴定10 mL 0.1 mol·L-1 H2C2O4溶液,H2C2O4被滴定分數[]、pH及含碳粒子分布分數(δ)的變化關系如圖所示。下列說法錯誤的是 (　　)
A.曲線Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ分別表示H2C2O4、HC2、C2的分布分數隨H2C2O4被滴定分數的變化關系
B.(H2C2O4)的數量級為10-5
C.pH從6升高至7,的值逐漸增大
D.c點對應溶液中c(Na+)>c(HC2)>c(OH-)>c(H+)
12.(2024·江蘇海安高級中學檢測)已知含磷廢水中的磷以磷酸及其鹽的形式存在。某溫度下,磷酸的pKa與溶液pH的關系如圖所示,該溫度下向初始pH=6的含磷廢水中加入CaCl2可以得到Ca5(PO4)3OH沉淀而實現廢水除磷。下列敘述錯誤的是 (　　)
A.該溫度下,(H3PO4)=10-7.21
B.若逐漸增大該廢水的pH,溶液中c(HP)隨之不斷增大
C.pH=6的該廢水中存在:c(H2P)>c(HP)>c(P)
D.該廢水除磷的離子反應有3H2P+5Ca2++H2O===Ca5(PO4)3OH↓+7H+
13.室溫下,將NaOH溶液滴加到某酒石酸(H2X)溶液中,混合溶液的pH與離子濃度變化的關系如圖所示。下列敘述正確的是 (　　)
A.L1表示pH與-lg 的變化關系
B.NaHX溶液呈堿性
C.L2上每點對應的溶液中水的電離程度都大于L1
D.當c(Na+)-c(HX-)-c(X2-)=0時,溶液pH<7
二、非選擇題:本題共3小題,共48分。
14.(16分)(2024·廣東惠州聯考)銨鹽是比較重要的鹽類物質,請回答下列問題。
(1)(2分)氯化銨溶液可以清洗鐵器表面銹跡,寫出相關反應的離子方程式:　　　　　 　　　　　　。
(2)(2分)NH4SCN溶液與AgNO3溶液反應會生成AgSCN沉淀。已知:室溫下,Ksp(AgCl)=1.8×10-10,Ksp(AgSCN)=2.0×10-12,則AgCl轉化為AgSCN的平衡常數K=　　　　　　。
(3)(4分)常溫下,向100 mL 0.2 mol·L-1的氨水中逐滴加入0.2 mol·L-1的鹽酸,所得溶液中N和NH3·H2O的物質的量分數φ與加入鹽酸的體積V的關系如圖所示,根據圖像回答下列問題。
①表示NH3·H2O的物質的量分數變化的曲線是　　　　　　(填“A”或“B”)。
②已知M點對應溶液的pH為9.26,則常溫下,NH3·H2O的電離常數Kb=　　　　　　。
(4)(8分)為了探究外界條件對氯化銨水解平衡的影響,設計了如下實驗方案:
實驗序號 c(NH4Cl)/(mol·L-1) 溫度/℃ 待測物理量 實驗目的
Ⅰ 0.5 30 x —
Ⅱ 1.5 ⅰ y 探究濃度對氯化銨水解平衡的影響
Ⅲ 0.5 35 z ⅱ
Ⅳ 2.0 40 m 探究溫度、濃度同時對氯化銨水解平衡的影響
限選藥品和儀器:恒溫水浴、pH計、燒杯、0.1 mol·L-1硝酸銀溶液、蒸餾水和各種濃度的NH4Cl溶液。
①實驗中,“待測物理量”是　　　　　　。
②ⅰ　　　　　　;
ⅱ:　　　　　　。
③上述表格中,y　　　　　　(填“>”“<”或“=”)m。
15.(16分)(2024·山東青島檢測改編)
(1)(2分)水的電離平衡曲線如圖1所示。在B點對應溫度下,將pH=8的Ba(OH)2溶液與pH=5的稀硫酸混合,欲使混合溶液pH=7,則Ba(OH)2溶液與稀硫酸的體積比為　　　　　　。
(2)(4分)實驗室可用NaOH溶液吸收NO2,反應為2NO2+2NaOH===NaNO3+NaNO2+H2O。含0.2 mol NaOH的溶液與0.2 mol NO2恰好完全反應得1 L溶液A,溶液B為0.1 mol·L-1的CH3COONa溶液,則兩溶液中主要陰離子濃度由大到小的順序為　　　　　　(已知HNO2的電離常數Ka=7.1×10-4,CH3COOH的電離常數Ka=1.7×10-5)?？墒谷芤篈和溶液B的pH相等的方法是　　　　(填標號)。
a.向溶液A中加適量水
b.向溶液A中加適量NaOH
c.向溶液B中加適量水
d.向溶液B中加適量NaOH
(3)(4分)已知25 ℃時碳酸的電離常數為、當溶液pH=12時,c(H2CO3)∶c(HC)∶c(C)=1∶　　　　∶　　　　。
(4)(6分)常溫時,分別改變相同物質的量濃度的H2CO3溶液和氨水的pH,H2CO3、HC、C的物質的量分數(δ)及NH3·H2O、N的物質的量分數(δ)隨pH的變化關系如圖2所示(不考慮溶液中的CO2和NH3分子),已知:
δ=、
δ=,根據圖像回答下列問題。
①NH4HCO3溶液顯　　　　(填“酸”“堿”或“中”)性。
②pH=5時,C、HC、H2CO3三種粒子的物質的量濃度由大到小的順序為　　　　　　。
③計算反應HC+NH3·H2ON+C+H2O的lg K=　　　　　　。
16.(16分)(2024·貴州適應性測試)鈷屬于稀缺性金屬。利用“微波輔助低共熔溶劑”浸取某廢舊鋰離子電池中鈷酸鋰粗品制備LiCoO2產品,實現資源的循環利用。主要工藝流程如圖:
已知:①氯化膽堿[HOCH2CH2N+(CH3)3·Cl-]是一種銨鹽;
②Co2+在溶液中常以(CoCl4)2-(藍色)和[Co(H2O)6]2+(粉紅色)形式存在;
③25 ℃時,Ksp[Co(OH)2]=1.6×10-15。
回答下列問題:
(1)(2分)LiCoO2中Li元素的化合價為　　　　　　。
(2)(2分)下圖為“微波共熔”中氯化膽堿-草酸和LiCoO2粗品以不同的液固比在120 ℃下微波處理10 min后鋰和鈷的浸取率圖,則最佳液固比為　　　　mL·g-1。
(3)(2分)“水浸”過程中溶液由藍色變為粉紅色,該變化的離子方程式為　　　　　 　　　　　　。
(4)(2分)25 ℃時,“沉鈷”反應完成后,溶液的pH=10,此時c(Co2+)=　　　　　　mol·L-1。
(5)(2分)“濾餅2”在高溫燒結前需要洗滌、干燥,檢驗“濾餅2”是否洗滌干凈的操作及現象是　　　　　
　　　　　 　　　　　 　　　　　　。
(6)(2分)“高溫燒結”中需要通入空氣,其作用是　　　　　 　　　　　 　　　　　 　　　　　　。
(7)(4分)鋰離子電池正極材料LiCoO2在多次充放電后由于可循環鋰的損失,結構發生改變生成Co3O4,導致電化學性能下降。
①Co3O4晶體(常式尖晶石型)的晶胞示意圖如圖所示,則頂點上的離子為　　　　　　(用離子符號表示)。
②使用LiOH和30%H2O2溶液可以實現LiCoO2的修復,則修復過程中反應的化學方程式為　　　　　　　　　。
水溶液中的離子反應與平衡
1.答案　C
解析　CH3COOH溶液與Zn反應放出H2說明CH3COOH具有酸性,A錯誤;CH3COOH與Na2CO3溶液反應生成CO2,說明酸性:CH3COOH>H2CO3,B錯誤;0.1 mol·L-1 CH3COONa溶液的pH>7,說明CH3COO-能發生水解,所以CH3COOH是弱酸,C正確;CH3COOH溶液使紫色石蕊試液變紅說明CH3COOH具有酸性,D錯誤。
2.答案　D
解析　根據電離平衡常數可知酸性:H2CO3>HClO>HC,向Na2CO3溶液中滴加少量氯水的離子方程式是2CCl2+H2O===Cl-+ClO-+,A錯誤;雖然硫化氫酸性比次氯酸強,但由于次氯酸具有強氧化性,故少量硫化氫通入NaClO溶液中,發生氧化還原反應:H2S+ClO-===S↓+Cl-+H2O,B錯誤;NaClO溶液具有漂白性,不能用廣范pH試紙測其pH,C錯誤;HCN的Ka=4.9×10-10,則CN-的水解常數是Kh=≈2×10-5,故CN-的水解程度大于其電離程度,即濃度相同的HCN溶液與NaCN混合溶液以NaCN的水解為主,則混合后溶液顯堿性,pH>7,D正確。
3.答案　C
解析　E點對應溶液中,由電荷守恒得c(Na+)+c(H+)+2c(Cu2+)=c(Cl-)+c(OH-)+2c(S2-),A錯誤。E→G的過程中發生反應CuCl2+Na2S===CuS↓+2NaCl,溶液溶質的變化為CuCl2→CuCl2+NaCl→NaCl→NaCl+Na2S,溶液的pH不斷增大,B錯誤。由題圖可知,F點時二者恰好完全反應生成CuS,則Ksp(CuS)=c(Cu2+)·c(S2-)=10-17.6×10-17.6=10-35.2,G點對應溶液中c(S2-)=0.5 mol·L-1,故G點對應溶液中c(Cu2+)=2×10-35.2 mol·L-1,即G點坐標為(20,34.9),C正確。反應Cu2+(aq)+FeS(s)CuS(s)+Fe2+(aq)的平衡常數K==6.3×1017.2,D錯誤。
4.答案　C
解析　鹽酸溶液中水電離出的氫離子濃度等于水電離出的氫氧根離子濃度,pH為5的稀鹽酸中氫離子濃度為10-5 mol·L-1,氫氧根離子濃度為10-9 mol·L-1,由水電離的氫離子濃度為10-9 mol·L-1,NH4Cl溶液中氫離子全部由水電離產生,水電離的氫離子濃度為10-5 mol·L-1,故二者由水電離的H+濃度之比為1∶104,故A正確;Kw只與溫度有關,溫度不變,Kw不變,故B正確;根據“越弱越水解”可知,等物質的量濃度的HCOONa和NaF溶液,前者pH較大,則甲酸的酸性比氟化氫弱,弱酸不能制取強酸,故C錯誤;等物質的量濃度、等體積的CH3COOH和CH3COONa溶液混合后,溶液呈酸性,即c(H+)>c(OH-),根據電荷守恒:c(Na+)+c(H+)=c(OH-)+c(CH3COO-),可得混合液中離子濃度大小為c(CH3COO-)>c(Na+)>c(H+)>c(OH-),故D正確。
5.答案　D
解析　由A點水電離出的c(H+)=10-13 mol·L-1,則溶液中c(H+)=10-1 mol·L-1,可得出H2B為二元強酸,故NaHB溶液為酸性,A錯誤;隨著氨水的加入,溶液的酸性減弱,溶液的pH持續增大,B錯誤;E點溶液中的溶質為(NH4)2B和NH3·H2O,由圖可知溶液顯酸性,故溶液中的離子濃度大小關系為c(N)>c(B2-)>c(H+)>c(OH-),C錯誤;溶液中存在電荷守恒:c(N)+c(H+)=2c(B2-)+c(OH-),F點溶液呈中性,即c(H+)=c(OH-),則c(N)=2c(B2-),D正確。
6.答案　C
解析　Na2SO3是強堿弱酸鹽,在水溶液中發生水解,存在水解平衡:SH2O+OH-,A錯誤;水解過程是吸熱的,升高溫度,水解平衡向正向移動,S水解產生的c(OH-)增大,而①→③過程中pH減小,主要原因是部分S,溶液中c(S)減小,pH減小,B錯誤;④的pH與①不同的主要原因是部分S,溶液中c(S)減小,導致④中pH變小,C正確;Kw只與溫度有關,①②③溫度不同,Kw不相等,D錯誤。
7.答案　C
解析　由題圖可知,1 mol·L-1 HClO2溶液的pH>0,1 mol·L-1 HMnO4溶液的pH=0,說明HClO2是弱酸,HMnO4為強酸,故A錯誤;因為HClO2為弱酸,稀釋促進其電離,在0≤pH≤5時,HClO2溶液不滿足pH=lg ,故B錯誤;稀釋前,等體積、等濃度的HClO2溶液和HMnO4溶液消耗NaOH的物質的量相同,故消耗NaOH溶液的體積相等,故C正確;NaClO2為強堿弱酸鹽,Cl水解使溶液顯堿性,pH>7,NaMnO4為強酸強堿鹽,溶液顯中性,故D錯誤。
8.答案　D
解析　A項,①中發生反應:Ag++SCN-===AgSCN↓,說明c(Ag+)·c(SCN-)>Ksp(AgSCN),正確;B項,①中存在AgSCN沉淀,故存在平衡:AgSCN(s)Ag+(aq)+SCN-(aq),正確。C項,②中加入Fe(NO3)3后溶液未變紅,說明溶液中的c(SCN-)過低,正確;D項,③中溶液變紅說明SCN-濃度增大,有黃色沉淀產生,說明AgSCN轉化為AgI,同時生成SCN-,故該實驗可以證明AgSCN向AgI沉淀轉化反應的發生,錯誤。
9.答案　D
解析　曲線 Ⅱ 和曲線Ⅲ的交點對應溶液中c(H2A-)=c(H3A)、pH=1.4,則(H3A)==10-1.4,曲線 Ⅰ 和曲線 Ⅱ 的交點對應溶液中c(HA2-)=c(H2A-)、pH=6.7,則(H3A)==10-6.7,則(H3A)的數量級為10-7,A錯誤;H2A-的水解平衡常數Kh(H2A-)==10-12.6,故Kh(H2A-)<(H3A),NaH2A溶液呈酸性,B錯誤;pH=7時,c(H+)=c(OH-),由電荷守恒可知,c(Na+)+c(H+)=c(H2A-)+2c(HA2-)+c(OH-),則c(Na+)=c(H2A-)+2c(HA2-),再由元素守恒可得,c(H3A)+c(H2A-)+c(HA2-)=0.1 mol·L-1,則c(H3A)+c(Na+)-c(HA2-)=0.1 mol·L-1,C錯誤;結合電離常數表達式可知,=10-5.3×c(H2A-),隨著溶液pH增大,c(H2A-)先增大后減小,即先增大后減小,D正確。
10.答案　C
解析　A.由題給數據可知,Ksp(MnS)>Ksp(FeS),則曲線Ⅰ表示的是MnS的沉淀溶解平衡曲線,曲線Ⅱ表示的是FeS的沉淀溶解平衡曲線,A正確;B.②c點在曲線Ⅱ上,表示FeS的飽和溶液,c(Fe2+)=c(S2-),升高溫度,Ksp(FeS)增大,但溶液中c(Fe2+)=c(S2-),故曲線Ⅱ上的c點可沿虛線移至e點,B正確;C.常溫下,反應MnS(s)+Fe2+(aq)FeS(s)+Mn2+(aq)的平衡常數K=≈4×104,C錯誤。
11.答案　D
解析　A項,向H2C2O4溶液中滴加氫氧化鈉溶液,c(H2C2O4)逐漸減小、c(HC2)先增大后減小、c(C2)逐漸增大,故曲線Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ分別表示H2C2O4、HC2的分布分數隨H2C2O4被滴定分數的變化關系,正確;B項,曲線交點b點對應溶液中c(HC2)=c(C2),由m點坐標可知,溶液pH=4.5,則(H2C2O4)==10-4.5,數量級為10-5,正確;C項,,pH從6升高至7,對應H2C2O4被滴定分數在2左右,隨pH增大,c(HC2)逐漸減小,則逐漸增大,正確。D項,由題圖可知,c點對應溶液的溶質為NaHC2O4,溶液呈酸性,則溶液中離子濃度大小順序為c(Na+)>c(HC2)>c(H+)>c(OH-),錯誤。
12.答案　B
解析　由磷酸的pKa與溶液pH的關系圖可知,(H3PO4)=10-2.12、(H3PO4)=10-7.21、(H3PO4)=10-12.36,A正確。逐漸增大該廢水pH的過程中,含磷微粒的變化是H3PO4H2P,因此溶液中c(HP)先增大后減小,B錯誤。pH=6時,因為(H3PO4)==10-7.21,所以=10-1.21<1,即c(H2P)>c(HP);因為(H3PO4)==10-12.36,所以=10-6.36<1,即c(HP)>c(P),故c(H2P)>c(HP)>c(P),C正確。因為向含磷廢水中加入CaCl2可以得到Ca5(PO4)3OH沉淀,所以廢水除磷過程中存在離子反應:3H2P+5Ca2++H2O===Ca5(PO4)3OH↓+7H+,D正確。
13.答案　D
解析　H2X為二元弱酸,以第一步電離為主,則(H2X)>(H2X),-lg=0時存在c(HX-)=c(X2-),-lg=0時存在c(HX-)=c(H2X),pH相同時,可知L1表示pH與-lg 的變化,L2表示pH與-lg 的變化,A錯誤;由c(HX-)=c(X2-)時溶液pH=4.34,可知NaHX溶液中HX-電離程度大于HX-水解程度,則NaHX溶液呈酸性,溶液中c(H+)>c(OH-),B錯誤;酸堿濃度越大對水的電離抑制程度越大,則L2上每點對應的溶液中水的電離程度不一定大于L1,若NaOH過量時L2上水的電離程度可能小于L1,C錯誤;根據電荷守恒:c(Na+)+c(H+)=c(HX-)+2c(X2-)+c(OH-),當c(Na+)-c(HX-)-c(X2-)=0時,c(H+)=c(X2-)+c(OH-),故c(H+)>c(OH-),pH<7,D正確。
14.答案　(1)N+H2ONH3·H2O+H+、
Fe2O3+6H+===2Fe3++3H2O
(2)90　(3)①A?、?0-4.74
(4)①溶液的pH?、?0　探究溫度對氯化銨水解平衡的影響　③>
解析　(1)氯化銨水解使溶液顯酸性,能溶解氧化鐵,反應的離子方程式為N+H2ONH3·H2O+H+、Fe2O3+6H+===2Fe3++3H2O。(2)AgCl轉化為AgSCN的平衡常數K==90。(3)①向氨水中逐滴加入鹽酸,隨著鹽酸的量的增加,NH3·H2O的物質的量減小,所以表示NH3·H2O的物質的量分數變化的曲線為A。②已知M點對應溶液的pH為9.26,則c(H+)=10-9.26 mol·L-1,c(OH-)=10-4.74 mol·L-1,且M點對應溶液中c(N)=c(NH3·H2O),則常溫下NH3·H2O的電離平衡常數Kb==10-4.74。(4)①由提供的藥品和儀器可知,pH計可準確測定溶液的pH,所以“待測物理量”是溶液的pH。②探究濃度對氯化銨水解平衡的影響,則溫度必須相同,所以實驗 Ⅱ 的溫度應與實驗 Ⅰ 的溫度相同,即ⅰ為30。實驗 Ⅰ 和實驗Ⅲ濃度相同,溫度不同,所以實驗Ⅲ的實驗目的是探究溫度對氯化銨水解平衡的影響。③水解反應屬于吸熱反應,溫度越高水解程度越大,氫離子濃度越大;溶液濃度越大,水解生成的氫離子濃度越大,則溶液的酸性越強。實驗Ⅳ中NH4Cl溶液的濃度大、溫度高,所以實驗Ⅳ的溶液的pH小于實驗 Ⅱ 的溶液的pH,即y>m。
15.答案　(1)2∶9　(2)c(N)>c(N)>c(CH3COO-)　bc
(3)×1024
(4)①堿?、赾(H2CO3)>c(HC)>c(C)?、?0.95
解析　(1)由題圖1可知,A點所在曲線Kw=10-7×10-7=10-14,對應溫度為25 ℃;B點所在曲線Kw=10-6×10-6=10-12,由于水的電離吸熱,故B點所在曲線對應溫度高于25 ℃。在B點對應溫度下,Kw=10-12,pH=8的Ba(OH)2溶液中,c(OH-)= mol·L-1=10-4 mol·L-1,pH=5的稀硫酸中,c(H+)=10-5 mol·L-1,二者混合后若pH=7,則混合溶液顯堿性,堿過量,混合溶液中c(OH-)= mol·L-1,解得V(堿)∶V(酸)=2∶9。(2)含0.2 mol NaOH的溶液與0.2 mol NO2恰好完全反應得1 L溶液A,則溶液A為0.1 mol·L-1 NaNO3、0.1 mol·L-1 NaNO2的混合溶液,溶液B為0.1 mol·L-1的CH3COONa溶液。陰離子中N不水解,濃度最大,HNO2的電離常數大于CH3COOH的電離常數,則CH3COO-的水解程度大于N的水解程度,故兩溶液中主要陰離子濃度由大到小的順序為c(N)>c(N)>c(CH3COO-)。溶液A、溶液B均顯堿性,且溶液B堿性強于溶液A,即pH(B)>pH(A)。向溶液A中加適量水,溶液A堿性減弱,pH減小,不能使pH(B)=pH(A),a不符合題意;向溶液A中加適量NaOH,溶液A的pH增大,能使pH(B)=pH(A),b符合題意;向溶液B中加適量水,溶液B堿性減弱,pH減小,能使pH(B)=pH(A),c符合題意;向溶液B中加適量NaOH,溶液B堿性增強,pH增大,不能使pH(B)=pH(A),d不符合題意。(3)碳酸的電離常數,,c(H2CO3)∶c(HC)∶c(C)=∶c(HC)∶∶[],當溶液pH=12時,c(H+)=10-12 mol·L-1,故c(H2CO3)∶c(HC)∶c(C)=1∶(×1012)∶(×1024)。(4)①由題圖2可知,HC的物質的量分數相同時,pH=10.21,故HC的電離常數Ka(HC)==10-10.21;HC和H2CO3的物質的量分數相同時,pH=6.38,故H2CO3的一級電離常數(H2CO3)==10-6.38,HC的水解常數Kh(HC)==10-7.62;NH3·H2O和N的物質的量分數相同時,pH=9.26,故N的水解常數Kh(N)==10-9.26。綜上所述,Ka(HC)c(HC)>c(C)。③結合①可知反應HC=
=Ka(HC)·=10-0.95,則lg K=lg 10-0.95=-0.95。
16.答案　(1)+1　(2)60
(3)(CoCl4)2-+6H2O===[Co(H2O)6]2++4Cl-
(4)1.6×10-7
(5)取最后一次洗滌液加入氯化鈣(或氯化鋇)溶液,無白色沉淀產生,則已洗凈
(6)利用空氣中的氧氣將+2價的Co元素氧化為+3價
(7)①Co2+?、?LiOH+H2O2+2Co3O4===6LiCoO2+4H2O
解析　(1)LiCoO2中Co元素為+3價,O元素為-2價,因此Li元素為+1價。(2)題圖中信息顯示當液固比為60 mL·g-1時鈷的浸取率最高。鋰的浸取率隨液固比的增大變化不大,因此最佳液固比為60 mL·g-1。(3)“水浸”過程中溶液由藍色[(CdCl4)2-]變為粉紅色{[Co(H2O)6]2+},該變化的離子方程式為(COCl4)2-+6H2O===[Co(H2O)6]2++4Cl-。(4)pOH=14-pH=4,此時溶液中氫氧根離子濃度為10-4 mol·L-1,c(Co2+)= mol·L-1=1.6×10-7 mol·L-1。(5)檢驗“濾餅2”是否洗滌干凈只需要檢驗最后一次洗滌液中是否含有大量Na2CO3即可,取最后一次洗滌液加入CaCl2或BaCl2溶液,無白色沉淀產生,則已洗凈。(6)由分析可知,高溫燒結時通入空氣,利用空氣中的氧氣將+2價的Co元素氧化為+3價。(7)①由晶胞結構可知,大黑球位于頂點和體內,個數為6,8個小黑球位于晶胞體內,大黑球∶小黑球=6∶8=3∶4,根據化學式Co3O4可知,大黑球表示Co3+或Co2+,Co3O4中Co3+∶Co2+=2∶1,則頂點和體內1個大黑球為Co2+。②使用LiOH和30%H2O2溶液可以實現LiCoO2的修復是過氧化氫將Co3O4氧化和LiOH反應生成LiCoO2:6LiOH+H2O2+2Co3O4===6LiCoO2+4H2O。

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