考前强化练18 溶液中“四大平衡常数”的理解与应用1.(2022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0.1mol·L-1的HCOONa溶液pH=10,则HCOOH的电离常数Ka= 。 答案1.0×10-7解析0.1mol·L-1HCOONa溶液的pH=10,溶液中c(H+)=1×10-10mol·L-1,溶液中c(OH-)=1×10-4mol·L-1,根据水解平衡方程式HCOO-+H2OHCOOH+OH-,溶液中c(HCOOH)=1×10-4mol·L-1,c(HCOO-)=0.1mol·L-1-10-4mol·L-1≈0.1mol·L-1,则HCOOH的电离常数Ka=c(H+)·c(HCOO-)c(HCOOH)=1×10-10×0.11×10-4=1×10-7。2.已知常温下CN-的水解常数Kh=1.61×10-5。(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cmol·L-1盐酸与0.62mol·L-1KCN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)0.6162解析 (1)Kh(CN-)=1.61×10-5,根据Ka=KWKh可求出Ka(HCN)≈6.2×10-10,故CN-的水解能力强于HCN的电离能力,由于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(HCN)。(2)当溶液显中性时,由电荷守恒知溶液中c(K+)=c(CN-)+c(Cl-),由物料守恒得c(HCN)=c(K+)-c(CN-)=c(Cl-)=0.5cmol·L-1,由CN-+H2OHCN+OH-得Kh=c(OH-)·c(HCN)c(CN-)=1.0×10-7×0.5c0.31-0.5c=1.61×10-5,解得c≈0.6162。4\n3.(2022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(NH4+) (填“>”“<”或“=”)c(HCO3-);反应NH4++HCO3-+H2ONH3·H2O+H2CO3的平衡常数K= 。(已知常温下NH3·H2O的电离平衡常数Kb=2×10-5,H2CO3的电离平衡常数K1=4×10-7,K2=4×10-11) 答案> 1.25×10-3解析根据盐类水解规律,已知NH3·H2O的电离平衡常数K=2×10-5,H2CO3的电离平衡常数K1=4×10-7,K2=4×10-11,所以碳酸氢根比NH4+的水解程度更大,所以NH4HCO3溶液显碱性;在NH4HCO3溶液中,c(NH4+)>c(HCO3-);反应NH4++HCO3-+H2ONH3·H2O+H2CO3的平衡常数K=c(NH3·H2O)·c(H2CO3)c(NH4+)·c(HCO3-)=c(NH3·H2O)·c(H2CO3)c(NH4+)·c(HCO3-)×c(H+)·c(OH-)c(H+)·c(OH-)=KWKb×Ka1=10-142×10-5×4×10-7=1.25×10-3。4.现有0.175mol·L-1醋酸钠溶液500mL(已知醋酸的电离常数Ka=1.75×10-5)。(1)写出醋酸钠水解反应的化学方程式: 。 (2)欲配制0.175mol·L-1醋酸钠溶液500mL,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500mL溶液。 方案二:用体积均为250mL且浓度均为 mol·L-1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,0.175mol·L-1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Kh=KWKa(CH3COOH)]。 答案(1)CH3COONa+H2OCH3COOH+NaOH (2)7.2 0.35 (3)9解析(1)醋酸钠水解生成醋酸和氢氧化钠,化学方程式为CH3COONa+H2OCH3COOH+NaOH。(2)由m=nM得醋酸钠的质量为7.175g,由托盘天平的精确度知用托盘天平称量的质量为7.2g;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0.175mol·L-1,所以原来的浓度为0.35mol·L-1。(3)醋酸根离子的水解反应的平衡常数Kh=KWKa(CH3COOH)=c(CH3COOH)·c(OH-)c(CH3COO-)=c2(OH-)c(CH3COO-),则10-141.75×10-5=c2(OH-)0.175,得c(OH-)=10-5mol·L-1,则pH=9。5.(1)在25℃时,将amol·L-1的氨水与0.01mol·L-1的盐酸等体积混合,反应平衡时溶液中c(NH4+)=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=5.6×10-11,HClO的电离常数K=3.0×10-8,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: 。 答案(1)中 10-9a-0.01 (2)①Cl2+2CO32-+H2O2HCO3-+Cl-+ClO- ②Cl2+CO32-+H2OHCO3-+Cl-+HClO4\n③ClO-+CO2+H2OHCO3-+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(NH4+)+c(H+)=c(Cl-)+c(OH-),因为c(NH4+)=c(Cl-),故有c(H+)=c(OH-),溶液显中性。Kb=c(NH4+)·c(OH-)c(NH3·H2O)=0.005×10-7a2-0.005=10-9a-0.01。(2)按题给的量的关系书写即可,注意K2(H2CO3)<K(HClO)<K1(H2CO3),故HClO与Na2CO3反应只能生成NaHCO3。6.(1)在25℃时,若用已知浓度的NaOH滴定未知浓度的CH3COOH应选用 作指示剂,若终点时溶液pH=a,则由水电离的c(H+)为 mol·L-1。 (2)在25℃时,将bmol·L-1的KCN溶液与0.01mol·L-1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)> b-0.010.01×10-7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-1。(2)KCN+HClKCl+HCN,若是等浓度,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;HCNH++CN-的电离常数Ka=c(H+)×c(CN-)c(HCN),溶液呈中性,则c(H+)=10-7mol·L-1,根据电荷守恒可知:c(CN-)+c(Cl-)=c(K+),则c(CN-)=c(K+)-c(Cl-)=b-0.012mol·L-1(等体积混合,原浓度都减半),根据物料守恒可得c(HCN)=b2mol·L-1-b-0.012mol·L-1=0.012mol·L-1,代入公式可得Ka=10-7×b-0.0120.012=b-0.010.01×10-7。7.(2022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(CO32-)∶c(HCO3-)= 。[常温下K1(H2CO3)=4.4×10-7、K2(H2CO3)=5×10-11]。 (2)欲用2LNa2CO3溶液将4.66gBaSO4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)=1×10-11,Ksp(BaCO3)=1×10-10]。(忽略溶液体积的变化) 答案(1)1∶2 (2)0.11mol·L-1解析(1)H2CO3的电离方程式为H2CO3H++HCO3-、HCO3-H++CO32-,K2(H2CO3)=c(H+)·c(CO32-)c(HCO3-),则c(CO32-)∶c(HCO3-)=K2(H2CO3)c(H+)=5×10-11÷(1×10-10)=1∶2。(2)n(BaSO4)=4.66g233g·mol-1=0.024\nmol,沉淀转化的离子方程式为BaSO4(s)+CO32-(aq)BaCO3(s)+SO42-(aq),该反应的平衡常数K=c(SO42-)c(CO32-)=Ksp(BaSO4)Ksp(BaCO3)=1×10-11÷(1×10-10)=0.1;根据离子方程式,当BaSO4固体全部转化时消耗CO32-物质的量为0.02mol,生成的SO42-物质的量为0.02mol,溶液中c(SO42-)=0.02mol÷2L=0.01mol·L-1,溶液中c(CO32-)=c(SO42-)K=0.01mol·L-1÷0.1=0.1mol·L-1;所用Na2CO3物质的量浓度至少为0.02mol÷2L+0.1mol·L-1=0.11mol·L-1。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]=5.6×10-12;酸碱指示剂百里酚蓝变色的pH范围如下:pH<8.08.0~9.6>9.6颜色黄色绿色蓝色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50mL0.018mol·L-1的AgNO3溶液中加入50mL0.020mol·L-1的盐酸,生成沉淀。已知该温度下,AgCl的Ksp=1.8×10-10,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50mL0.001mol·L-1的盐酸,是否有白色沉淀生成? (填“是”或“否”)。 答案(1)蓝色 (2)①1.8×10-7mol·L-1 ②2 ③否解析设Mg(OH)2饱和溶液中c(OH-)为xmol·L-1,则0.5x3=5.6×10-12,x≈2.2×10-4,c(H+)=1×10-142.2×10-4mol·L-1,则pH>10,所以溶液为蓝色。(2)①反应前,n(Ag+)=0.018mol·L-1×0.05L=0.9×10-3mol,n(Cl-)=0.020mol·L-1×0.05L=1×10-3mol;反应后剩余的Cl-为0.1×10-3mol,则混合溶液中,c(Cl-)=1.0×10-3mol·L-1,c(Ag+)=Ksp(AgCl)c(Cl-)=1.8×10-7mol·L-1。②H+没有参与反应,完全沉淀后,c(H+)=0.010mol·L-1,pH=2。③因为加入的盐酸中,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-)<Ksp(AgCl),即没有沉淀产生。4
