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2023年高考化学二轮复习(新高考版) 专题16 溶液中的三大平衡及应用
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正误判断,正确的打“√”,错误的打“×”
(1)常温下,pH为2的盐酸由H2O电离出的c(H+)=1.0×10-12 ml·L-1( √ )
(2)同浓度、同体积的强酸与强碱溶液混合后,溶液的pH=7( × )
(3)室温下,pH=3的CH3COOH溶液与pH=11的NaOH溶液等体积混合,溶液pH>7( × )
(4)25 ℃时,等体积、等浓度的硝酸与氨水混合后,溶液pH=7( × )
(5)用热的纯碱溶液洗去油污,是因为Na2CO3可直接与油污反应( × )
(6)NaCl溶液和CH3COONH4溶液均显中性,两溶液中水的电离程度相同( × )
(7)施肥时,草木灰(有效成分为K2CO3)不能与NH4Cl混合施用,是因为K2CO3与NH4Cl反应生成氨气,会降低肥效( √ )
(8)向NaCl、NaI的混合稀溶液中滴入少量稀AgNO3溶液,有黄色沉淀生成,则Ksp(AgCl)>Ksp(AgI)( × )
(9)常温下,Ksp[Mg(OH)2]=5.6×10-12,pH=10的含Mg2+的溶液中,c(Mg2+)≤5.6×10-4 ml·
L-1( √ )
(10)室温下,向浓度均为0.1 ml·L-1的BaCl2和CaCl2混合溶液中滴加Na2SO4溶液,出现白色沉淀,所以Ksp(BaSO4)<Ksp(CaSO4)( × )
1.对比剖析“三大”平衡
2.外界条件对水的电离平衡的影响
H2OH++OH- ΔH>0
3.走出溶液稀释、混合的误区
误区一:不能正确理解酸、碱的无限稀释规律
常温下任何酸或碱溶液无限稀释时,溶液的pH都不可能大于7或小于7,只能接近7。
误区二:不能正确理解弱酸、弱碱的稀释规律
误区三:不能正确掌握混合溶液的定性规律
常温下,pH=n(n<7)的强酸和pH=14-n的强碱溶液等体积混合,混合溶液pH=7;pH=n(n<7)的醋酸和pH=14-n的氢氧化钠溶液等体积混合,混合溶液pH<7;pH=n(n<7)的盐酸和pH=14-n的氨水等体积混合,混合溶液pH>7。
角度一 电离平衡及影响因素
1.(2019·全国卷Ⅲ,11)设NA为阿伏加德罗常数的值。关于常温下pH=2的H3PO4溶液,下列说法正确的是( )
A.每升溶液中的H+数目为0.02NA
B.c(H+)=c(H2POeq \\al(-,4))+2c(HPOeq \\al(2-,4))+3c(POeq \\al(3-,4))+c(OH-)
C.加水稀释使电离度增大,溶液pH减小
D.加入NaH2PO4固体,溶液酸性增强
答案 B
解析 pH=2的H3PO4溶液中c(H+)=10-2ml·L-1,每升溶液中所含N(H+)=0.01NA,A错误;由电荷守恒知,该H3PO4溶液中存在c(H+)=c(H2POeq \\al(-,4))+2c(HPOeq \\al(2-,4))+3c(POeq \\al(3-,4))+c(OH-),B正确;加水稀释能促进H3PO4的电离,使其电离度增大,由于以增大溶液体积为主,导致溶液中c(H+)减小,溶液pH增大,C错误;向H3PO4溶液中加入NaH2PO4固体,溶液中c(H2POeq \\al(-,4))增大,促使平衡H3PO4H++H2POeq \\al(-,4)逆向移动,抑制H3PO4电离,溶液酸性减弱,D错误。
2.(2022·全国乙卷,13)常温下,一元酸HA的Ka(HA)=1.0×10-3。在某体系中,H+与A-不能穿过隔膜,未电离的HA可自由穿过该膜(如图所示)。
设溶液中c总(HA)=c(HA)+c(A-),当达到平衡时,下列叙述正确的是( )
A.溶液Ⅰ中c(H+)=c(OH-)+c(A-)
B.溶液Ⅱ中的HA的电离度[eq \f(cA-,c总HA)]为eq \f(1,101)
C.溶液Ⅰ和 Ⅱ 中的c(HA)不相等
D.溶液Ⅰ和 Ⅱ 中的c总(HA)之比为10-4
答案 B
解析 常温下,溶液Ⅰ的pH=7.0,则溶液Ⅰ中c(H+)=c(OH-)=1×10-7 ml·L-1,c(H+)<c(OH-)+c(A-),A错误;常温下溶液Ⅱ的pH=1.0,溶液中c(H+)=0.1 ml·L-1,Ka(HA)=eq \f(cH+·cA-,cHA)=1.0×10-3,c总(HA)=c(HA)+c(A-),则eq \f(0.1cA-,c总HA-cA-)=1.0×10-3,解得eq \f(cA-,c总HA)=eq \f(1,101),B正确;根据题意,未电离的HA可自由穿过隔膜,故溶液Ⅰ和Ⅱ中的c(HA)相等,C错误;常温下溶液Ⅰ的pH=7.0,溶液Ⅰ中c(H+)=1×10-7 ml·L-1,Ka(HA)=eq \f(cH+·cA-,cHA)=1.0×10-3,c总(HA)=c(HA)+c(A-),eq \f(10-7[c总HA-cHA],cHA)=1.0×10-3,溶液Ⅰ中c总(HA)=(104+1)c(HA),溶液Ⅱ中c总(HA)=1.01c(HA),未电离的HA可自由穿过隔膜,故溶液Ⅰ和Ⅱ中的c(HA)相等,溶液Ⅰ和Ⅱ中c总(HA)之比为[(104+1)c(HA)]∶[1.01c(HA)]=(104+1)∶1.01≈104,D错误。
角度二 水解平衡及影响因素
3.(2015·天津理综,5)室温下,将0.05 ml Na2CO3固体溶于水配成100 mL溶液,向溶液中加入下列物质,有关结论正确的是( )
答案 B
解析 Na2CO3溶液中存在水解平衡:COeq \\al(2-,3)+H2OHCOeq \\al(-,3)+OH-,所以溶液呈碱性。A项,向溶液中加入50 mL 1 ml·L-1H2SO4,Na2CO3与H2SO4 恰好反应生成0.05 ml Na2SO4,根据元素质量守恒可得c(Na+)=2c(SOeq \\al(2-,4)),错误;B项,向Na2CO3溶液中加入0.05 ml CaO后,发生反应CaO+H2O===Ca(OH)2,生成0.05 ml Ca(OH)2,恰好与Na2CO3反应:Ca(OH)2+Na2CO3===CaCO3↓+2NaOH,则c(COeq \\al(2-,3))减小,c(OH-)增大,c(HCOeq \\al(-,3))减小,所以eq \f(cOH-,cHCO\\al(-,3))增大,正确;C项,加入50 mL H2O,COeq \\al(2-,3)的水解平衡正向移动,但c(OH-)减小,溶液中的OH-全部来源于水的电离,由于水电离出的H+、OH-浓度相等,故由水电离出的c(H+)·c(OH-)减小,错误;D项,加入的0.1 ml NaHSO4固体与0.05 ml Na2CO3恰好反应生成0.1 ml Na2SO4,溶液呈中性,故溶液pH减小,加入NaHSO4,引入Na+,所以c(Na+)增大,错误。
4.(2018·北京,11)测定0.1 ml·L-1Na2SO3溶液先升温再降温过程中的pH,数据如下。
实验过程中,取①④时刻的溶液,加入盐酸酸化的BaCl2溶液做对比实验,④产生白色沉淀多。
下列说法不正确的是( )
A.Na2SO3溶液中存在水解平衡:
SOeq \\al(2-,3)+H2OHSOeq \\al(-,3)+OH-
B.④的pH与①不同,是由SOeq \\al(2-,3)浓度减小造成的
C.①→③的过程中,温度和浓度对水解平衡移动方向的影响一致
D.①与④的Kw值相等
答案 C
解析 ①→③的过程中,pH变小,说明SOeq \\al(2-,3)水解产生的c(OH-)减小;升高温度,SOeq \\al(2-,3)的水解平衡正向移动,溶液中SOeq \\al(2-,3)水解产生的c(OH-)应增大,pH应增大,而实际上溶液的pH减小,其主要原因是实验过程中部分SOeq \\al(2-,3)被空气中的O2氧化生成SOeq \\al(2-,4),溶液中c(SOeq \\al(2-,3))减小,水解平衡逆向移动,则溶液中c(OH-)减小,pH减小;①→③的过程中,温度升高,SOeq \\al(2-,3)的水解平衡正向移动,而c(SOeq \\al(2-,3))减小,水解平衡逆向移动,二者对水解平衡移动方向的影响不一致,C错;Na2SO3是强碱弱酸盐,在水溶液中发生水解,存在水解平衡:SOeq \\al(2-,3)+H2OHSOeq \\al(-,3)+OH-,A对;实验过程中,取①④时刻的溶液,加入盐酸酸化的BaCl2溶液做对比实验,④产生白色沉淀多,说明④中SOeq \\al(2-,4)的数目大于①中SOeq \\al(2-,4)的数目,④中SOeq \\al(2-,3)的数目小于①中SOeq \\al(2-,3)的数目,所以④中OH-的数目小于①中OH-的数目,pH不同,B对;Kw只与温度有关,D对。
(1)盐类水解易受温度、浓度、溶液的酸碱性等因素的影响。以氯化铁水解为例,当改变条件,如升温、通入HCl气体、加水、加铁粉、加碳酸氢钠等时,应从平衡移动方向、pH的变化、水解程度、现象等方面去归纳总结,加以分析掌握。
(2)多元弱酸的酸式盐问题。酸式盐一般既存在水解,又存在电离。如果酸式盐的电离程度大于其水解程度,溶液显酸性,如NaHSO3溶液;如果酸式盐的水解程度大于其电离程度,则溶液显碱性,如NaHCO3溶液。
角度三 沉淀溶解平衡及影响因素
5.(2016·海南,5)向含有MgCO3固体的溶液中滴加少许浓盐酸(忽略体积变化),下列数值变小的是( )
A.c(COeq \\al(2-,3)) B.c(Mg2+)
C.c(H+) D.Ksp(MgCO3)
答案 A
解析 含有MgCO3固体的溶液中存在沉淀溶解平衡:MgCO3(s)Mg2+(aq)+COeq \\al(2-,3)(aq),滴加少许浓盐酸与COeq \\al(2-,3)反应生成CO2气体,促使平衡向右移动,则c(Mg2+)和c(H+)增大,c(COeq \\al(2-,3))减小,温度不变,Ksp(MgCO3)不变,故A正确。
(1)沉淀溶解平衡与化学平衡、电离平衡一样,具有动态平衡的特征,平衡时溶液中各离子浓度保持恒定,平衡常数只受温度的影响,与浓度无关。
(2)溶度积(Ksp)的大小只与难溶电解质的性质和溶液的温度有关,相同类型的难溶电解质的Ksp越小,溶解度越小,越难溶。
考向一 电离平衡及应用
1.将浓度为0.1 ml·L-1的HF溶液加水稀释,下列各量增大的是( )
①c(H+) ②c(F-) ③c(OH-)
④Ka(HF) ⑤Kw ⑥eq \f(cF-,cH+) ⑦eq \f(cH+,cHF)
A.①⑥ B.②④ C.③⑦ D.④⑤
答案 C
解析 HF是弱电解质,加水稀释促进HF的电离,但c(H+)、c(F-)、c(HF)都减小;温度不变,Kw不变,c(H+)减小,则c(OH-)增大;温度不变,Ka(HF)不变,eq \f(cH+,cHF)=eq \f(KaHF,cF-),c(F-)减小,则eq \f(cH+,cHF)增大;根据电荷守恒知,c(H+)=c(OH-)+c(F-),则eq \f(cF-,cH+)=eq \f(cH+-cOH-,cH+)=1-eq \f(cOH-,cH+), 因为eq \f(cOH-,cH+)增大,故eq \f(cF-,cH+)减小。
2.一定温度下,水溶液中H+和OH-的浓度变化曲线如图。下列说法正确的是( )
A.升高温度,可能引起由c向b的变化
B.该温度下,水的离子积常数为1.0×10-13
C.该温度下,加入FeCl3可能引起由b向a的变化
D.该温度下,稀释溶液可能引起由c向d的变化
答案 C
解析 由图可知,a、b、c三点对应的平衡常数不变,该曲线上的点温度相等,升高温度,不能引起由c向b的变化,故A项错误;b点c(H+)=c(OH-)=1.0×10-7 ml·L-1,故Kw=1.0×10-14,故B项错误;FeCl3为强酸弱碱盐,Fe3+结合水电离出的OH-,促进水的电离平衡右移,c(H+)增大,c(OH-)减小,可能引起由b向a的变化,故C项正确;由c点到d点,水的离子积常数减小,但温度不变,Kw不变,则稀释溶液不能引起由c向d的变化,故D项错误。
3.浓度均为0.1 ml·L-1、体积均为V0的HX、HY溶液,分别加水稀释至体积为V,pH随lg eq \f(V,V0)的变化关系如图所示。下列叙述正确的是( )
A.HX、HY都是弱酸,且HX的酸性比HY的弱
B.相同温度下,电离常数K(HX):a>b
C.常温下,c水(H+)·c水(OH-):a<b
D.lg eq \f(V,V0)=3时,若同时加热两种溶液,则eq \f(cX-,cY-)减小
答案 C
解析 由图像可知,HY溶液加水稀释104倍,溶液的pH也随之增加了4,而HX溶液加水稀释104倍后,溶液的pH变化小于4,因此HY为强酸,HX为弱酸,A项错误;电离常数只与温度有关,因此在相同温度下,电离常数K(HX):a=b,B项错误;a、b两点对应溶液中水的电离都因HX的电离而受到抑制,在a点时,溶液中HX电离出的c(H+)较大,对水的电离抑制更强,因此在a点时溶液中c水(H+)、c水(OH-)都比b点的小,则c水(H+)·c水(OH-):a<b,C项正确;一般情况下,升高温度,促进弱电解质的电离,因此加热两溶液时,HY是强酸,c(Y-)不变,而HX是弱酸,c(X-)增大,则eq \f(cX-,cY-)增大,D项错误。
考向二 水解平衡及应用
4.下列实验中,均产生白色沉淀。
下列分析不正确的是( )
A.Na2CO3与NaHCO3溶液中所含微粒种类相同
B.CaCl2能促进Na2CO3、NaHCO3水解
C.Al2(SO4)3能促进Na2CO3、NaHCO3水解
D.4个实验中,溶液滴入后,试管中溶液pH均降低
答案 B
解析 Na2CO3溶液、NaHCO3溶液中均存在Na+、COeq \\al(2-,3)、HCOeq \\al(-,3)、H2CO3、H+、OH-、H2O,故含有的微粒种类相同,A正确;HCOeq \\al(-,3)H++COeq \\al(2-,3),加入Ca2+后,Ca2+和COeq \\al(2-,3)反应生成沉淀,促进HCOeq \\al(-,3)的电离,且抑制COeq \\al(2-,3)的水解,B错误;Al3+与COeq \\al(2-,3)、HCOeq \\al(-,3)都能发生相互促进的水解反应,C正确;Al3+与COeq \\al(2-,3)、HCOeq \\al(-,3)发生相互促进的水解反应,都生成Al(OH)3和CO2,导致溶液酸性增强,pH减小,CaCl2与Na2CO3反应生成CaCO3,c(COeq \\al(2-,3))减小,溶液pH减小,HCOeq \\al(-,3)H++COeq \\al(2-,3),Ca2+与COeq \\al(2-,3)结合促进HCOeq \\al(-,3)的电离平衡正向移动,c(H+)增大,溶液pH减小,D正确。
5.BiOCl是一种具有珍珠光泽的材料,利用金属Bi制备BiOCl的工艺流程如图:
下列说法错误的是( )
A.酸浸工序中分次加入稀HNO3可降低反应的剧烈程度
B.转化工序中加入稀HCl可抑制生成BiONO3
C.水解工序中加入少量CH3COONa(s)可提高Bi3+水解程度
D.水解工序中加入少量NH4NO3(s)有利于BiOCl的生成
答案 D
解析 硝酸为强氧化剂,可与金属铋反应,酸浸工序中分次加入稀HNO3,可降低反应的剧烈程度,A正确;金属铋与硝酸反应生成的硝酸铋会发生水解反应生成BiONO3,水解的离子方程式为Bi3++NOeq \\al(-,3)+H2OBiONO3+2H+,转化工序中加入稀HCl,使氢离子浓度增大,硝酸铋水解平衡左移,可抑制生成BiONO3,B正确;氯化铋水解生成BiOCl的离子方程式为Bi3++Cl-+H2OBiOCl+2H+,水解工序中加入少量CH3COONa(s),醋酸根离子会结合氢离子生成弱电解质醋酸,使氢离子浓度减小,氯化铋水解平衡右移,促进Bi3+水解,C正确;结合C项分析水解工序中加入少量NH4NO3(s),铵根离子水解生成氢离子,使氢离子浓度增大,氯化铋水解平衡左移,不利于生成BiOCl,且部分铋离子与硝酸根离子、水也会发生反应:Bi3++NOeq \\al(-,3)+H2OBiONO3+2H+,也不利于生成BiOCl,D错误。
考向三 沉淀溶解平衡及应用
6.室温下,通过下列实验探究Ca(ClO)2溶液的性质。
实验1:向0.1 ml·L-1 Ca(ClO)2溶液中滴加酚酞试剂,溶液先变红后褪色
实验2:向0.1 ml·L-1 Ca(ClO)2溶液中通入少量CO2气体,出现白色沉淀
实验3:向0.1 ml·L-1 Ca(ClO)2溶液中通入少量SO2气体,出现白色沉淀
实验4:将0.1 ml·L-1 Ca(ClO)2溶液与0.1 ml·L-1 NaHCO3溶液等体积混合,出现白色沉淀
下列说法不正确的是( )
A.实验1说明Ca(ClO)2溶液中存在反应ClO-+H2OHClO+OH-
B.实验2反应静置后的上层清液中有c(Ca2+)·c(COeq \\al(2-,3))=Ksp(CaCO3)
C.实验3中生成的白色沉淀主要成分是CaSO4
D.由实验4可得出:Ka2(H2CO3)>Ka(HClO)
答案 D
解析 实验1酚酞变红说明Ca(ClO)2水解显碱性,故存在ClO-+H2OHClO+OH-,A项正确;实验2出现白色沉淀,说明上层清液是饱和溶液,存在沉淀溶解平衡,有c(Ca2+)·c(COeq \\al(2-,3))=Ksp(CaCO3),B项正确;SO2气体被Ca(ClO)2氧化为硫酸根离子生成CaSO4沉淀,C项正确;实验4生成的碳酸钙是难溶固体,不能得出Ka2(H2CO3)>Ka(HClO),错误。
7.向10.00 mL 0.50 ml·L-1 NaHCO3溶液中滴加不同浓度的CaCl2溶液,观察到明显产生浑浊时,停止滴加;取少量所得浑浊液加热,记录实验现象。下列说法不正确的是( )
A.①中产生浑浊的原因是c(Ca2+)·c(COeq \\al(2-,3))>Ksp(CaCO3)
B.未加热前①和②中发生了反应:2HCOeq \\al(-,3)+Ca2+===CaCO3↓+H2CO3
C.加热浊液产生气泡主要是因为CaCO3受热分解产生了更多的CO2
D.向上述NaHCO3溶液中加入足量0.5 ml·L-1 CaCl2溶液,可能同时产生浑浊和气泡
答案 C
解析 ①中能产生碳酸钙沉淀,说明c(Ca2+)·c(COeq \\al(2-,3))>Ksp(CaCO3),A项正确;未加热前①和②不放出二氧化碳,说明碳酸未饱和,加热后二氧化碳溶解度减小,放出二氧化碳气体,所以未加热前①和②中发生反应:2HCOeq \\al(-,3)+Ca2+===CaCO3↓+H2CO3,B项正确;结合B项分析知,加热浊液产生气泡主要是因为H2CO3受热分解生成了CO2,C项错误;向上述NaHCO3溶液中加入足量0.5 ml·L-1 CaCl2溶液,发生反应CaCl2+2NaHCO3===CaCO3↓+2NaCl+CO2↑+H2O,能同时产生浑浊和气泡,D项正确。
专题强化练
1.石蕊是一种有机弱酸,石蕊分子(HZ)及其酸根离子(Z-)在水溶液中呈现不同的颜色。则Z-的颜色是( )
A.蓝色 B.紫色
C.红色 D.由溶液酸碱性确定
答案 A
解析 根据石蕊是一种弱酸可知,石蕊分子HZ在溶液中存在电离平衡:HZH++Z-,酸性溶液中滴入石蕊溶液显红色,酸性溶液中氢离子浓度增大,则HZ的电离平衡逆向移动,HZ的浓度增大,溶液变成红色,则HZ为红色;碱性溶液中石蕊溶液显蓝色,碱性溶液中氢离子浓度减小,Z-的浓度增大,则Z-的颜色应该为蓝色。
2.常温下,将pH均为3,体积均为V0的HA溶液和HB溶液,分别加水稀释至体积为V,pH随lg eq \f(V,V0)的变化如图所示。下列说法正确的是( )
A.稀释相同倍数时:c(A-)>c(B-)
B.水的电离程度:b=c>a
C.溶液中离子总物质的量:b>c>a
D.溶液中离子总浓度:a>b>c
答案 B
解析 根据图像,当lg eq \f(V,V0)=2时,HA溶液:pH=5,HB溶液:3<pH<5,故HA为强酸,HB为弱酸。稀释相同倍数时,溶液的pH:HA溶液>HB溶液,溶液中c(A-)<c(B-),A项错误;酸抑制水的电离,酸中c(H+)越大,其抑制水电离程度越大,c(H+)∶a>b=c,则水的电离程度:b=c>a,B项正确;a、c点溶液体积相同,c点pH大于a点,c点溶液中c(A-)<a点溶液中c(B-),溶液中离子总物质的量:a>c,b点相对于a点加水稀释,促进HB的电离,溶液中离子总物质的量:b>a,故溶液中离子总物质的量:b>a>c,C项错误;结合C项分析知,溶液中离子总浓度:a>c,b、c点溶液的pH相等,b、c点两溶液中的电荷守恒分别为c(H+)=c(B-)+c(OH-)、c(H+)=c(A-)+c(OH-),溶液中离子总浓度:b=c,故溶液中离子总浓度:a>b=c,D错误。
3.化工生产中常用MnS作沉淀剂除去工业废水中的Cu2+:Cu2+(aq)+MnS(s)CuS(s)+Mn2+(aq)。下列有关叙述正确的是( )
A.该反应的平衡常数K=eq \f(KspMnS,KspCuS)
B.MnS的Ksp小于CuS的Ksp
C.达到平衡时c(Mn2+)=c(Cu2+)
D.向溶液中加入少量Na2S固体后,溶液中c(Cu2+)、c(Mn2+)均保持不变
答案 A
解析 反应的平衡常数K=eq \f(cMn2+,cCu2+)=eq \f(cMn2+·cS2-,cCu2+·cS2-)=eq \f(KspMnS,KspCuS),故A正确;化学式相似的物质,溶度积小的沉淀可以转化为溶度积更小的沉淀,故MnS的Ksp比CuS的Ksp大,故B错误;该反应达到平衡时各离子的浓度保持不变,但不一定相等,故C错误;增大硫离子的浓度,平衡向左移动,所以c(Cu2+)、c(Mn2+)均减小,故D错误。
4.以菱镁矿(主要成分为MgCO3,含少量SiO2、Fe2O3和Al2O3)为原料制备高纯镁砂的工艺流程如图:
已知浸出时产生的废渣中有SiO2、Fe(OH)3和Al(OH)3。
下列说法错误的是( )
A.浸出镁的反应为MgO+2NH4Cl===MgCl2+2NH3↑+H2O
B.沉镁的操作不能在较高温度下进行
C.流程中可循环使用的物质只有NH3
D.分离Mg2+与Al3+、Fe3+是利用了它们氢氧化物Ksp的不同
答案 C
解析 高温煅烧后Mg元素主要以MgO的形式存在,MgO可以与铵根离子水解产生的氢离子反应,促进铵根离子的水解,得到氯化镁、氨气和水,所以浸出镁的反应为MgO+2NH4Cl===MgCl2+2NH3↑+H2O,A项正确;一水合氨受热易分解,沉镁时在较高温度下进行会造成一水合氨大量分解,挥发出氨气,降低利用率,故沉镁的操作不能在较高温度下进行,B项正确;在浸出的操作中,NH3可以回收制备氨水,用于沉镁,在沉镁的滤液中含有NH4Cl,可用于浸出时的反应液,流程中可循环使用的物质有NH3、NH4Cl,C项错误;Mg2+与Al3+、Fe3+的氢氧化物的Ksp相差较大,因此分离Mg2+与Al3+、Fe3+是利用了它们氢氧化物Ksp的不同,D项正确。
5.某含锰废水中主要含有MnSO4,另含H+、Fe2+、Ca2+、Mg2+、Cu2+、Al3+等,某同学为了回收Mn单质设计如下工艺流程,下列说法不正确的是( )
已知25 ℃时,Ksp(CaF2)=1.5×10-10、Ksp(MgF2)=7.5×10-11。
A.滤渣1主要含Fe(OH)3和Al(OH)3
B.除钙镁步骤中,当Ca2+、Mg2+沉淀完全时,溶液中eq \f(cCa2+,cMg2+)=2
C.滤液4主要含(NH4)2CO3
D.反应①中Si可用铝替代
答案 C
解析 含锰废水中加入H2O2把Fe2+氧化为Fe3+,加入氢氧化钠调节pH生成Fe(OH)3和Al(OH)3沉淀,所以滤渣1主要含Fe(OH)3和Al(OH)3,故A正确;除钙镁步骤中,当Ca2+、Mg2+沉淀完全时,溶液中eq \f(cCa2+,cMg2+)=eq \f(cCa2+·c2F-,cMg2+·c2F-)=eq \f(KspCaF2,KspMgF2)=eq \f(1.5×10-10,7.5×10-11)=2,故B正确;“沉锰过程”是硫酸锰与NH4HCO3反应生成MnCO3沉淀、二氧化碳气体、水和硫酸铵,滤液4主要含硫酸铵,故C错误;MnO能和Al发生铝热反应生成Mn,所以反应①中Si可用铝替代,故D正确。
6.常温下,通过下列实验探究H2S、Na2S溶液的性质。
实验1:向0.1 ml·L-1 H2S溶液中通入一定体积的NH3,测得溶液pH为7。
实验2:向0.1 ml·L-1 H2S溶液中滴加等体积同浓度的NaOH溶液,充分反应后再滴入2滴酚酞,溶液呈红色。
实验3:向5 mL 0.1 ml·L-1 Na2S溶液中滴入1 mL 0.1 ml·L-1 ZnSO4溶液,产生白色沉淀;再滴入几滴0.1 ml·L-1 CuSO4溶液,立即出现黑色沉淀。
实验4:向0.1 ml·L-1 Na2S溶液中逐滴滴加等体积同浓度的盐酸,无明显现象。
下列说法正确的是( )
A.实验1得到的溶液中存在c(NHeq \\al(+,4))=2c(S2-)
B.由实验2可得出:Kw<Ka1(H2S)·Ka2(H2S)
C.由实验3可得出:Ksp(ZnS)>Ksp(CuS)
D.实验4得到的溶液中存在c(H+)-c(OH-)=c(S2-)-c(H2S)
答案 D
解析 实验1得到的中性溶液中存在电荷守恒:c(NHeq \\al(+,4))+c(H+)=2c(S2-)+c(HS-)+c(OH-),溶液中氢离子浓度与氢氧根离子浓度相等,则c(NHeq \\al(+,4))=2c(S2-)+c(HS-),A项错误;实验2得到的溶液为硫氢化钠溶液,溶液呈碱性说明溶液中HS-的水解程度大于其电离程度,则HS-的水解常数Kh=eq \f(Kw,Ka1H2S)大于电离常数Ka2(H2S),则Kw>Ka1(H2S)·Ka2(H2S),B项错误;实验3中硫化钠溶液与硫酸锌溶液反应时,硫化钠溶液过量,再加入硫酸铜溶液时,只有硫化铜沉淀的生成反应,没有硫化锌沉淀转化为硫化铜沉淀的转化反应,无法比较硫化锌和硫化铜溶度积的大小,C项错误;实验4得到的溶液为硫氢化钠和氯化钠的混合溶液,溶液中存在质子守恒:c(H+)+c(H2S)=c(S2-)+c(OH-),则溶液中存在c(H+)-c(OH-)=c(S2-)-c(H2S),正确。平衡类型
电离平衡CH3COOH
CH3COO-+H+
水解平衡CH3COO-+H2OCH3COOH+OH-
沉淀溶解平衡AgCl(s)
Ag+(aq)+Cl-(aq)
研究对象
弱电解质溶液
能水解的盐溶液
难溶电解质
影
响
因
素
升温
促进电离
Ka增大
促进水解
Kh增大
若难溶物的溶解度与温度成正比,促进溶解;反之,则抑制溶解
若难溶物的溶解度与温度成正比,Ksp增大;反之,则Ksp减小
加水
促进电离
Ka不变
促进水解
Kh不变
促进溶解
Ksp不变
加入相
应离子
(或物质)
加入CH3COONa或HCl,抑制电离
Ka不变
加入CH3COOH或NaOH,抑制水解
Kh不变
加入AgNO3或NaCl,抑制溶解
Ksp不变
加入反应
离子(或
物质)
加入OH-,促进电离
Ka不变
加入H+,促进水解
Kh不变
加入氨水,促进溶解
Ksp不变
条件
平衡移
动方向
Kw
水的电
离程度
c(OH-)
c(H+)
酸
向左
不变
减小
减小
增大
碱
向左
不变
减小
增大
减小
可水解
的盐
Na2CO3
向右
不变
增大
增大
减小
NH4Cl
向右
不变
增大
减小
增大
温度
升温
向右
增大
增大
增大
增大
降温
向左
减小
减小
减小
减小
其他:如加入Na
向右
不变
增大
增大
减小
溶液
稀释前
溶液pH
加水稀释
到原来体
积的10n倍
稀释后
溶液pH
酸
强酸
pH=a
pH=a+n
弱酸
a
强碱
pH=b
pH=b-n
弱碱
b-n
结论
A
50 mL 1 ml·L-1 H2SO4
反应结束后,c(Na+)=c(SOeq \\al(2-,4))
B
0.05 ml CaO
溶液中eq \f(cOH-,cHCO\\al(-,3))增大
C
50 mL H2O
由水电离出的c(H+)·c(OH-)不变
D
0.1 ml NaHSO4固体
反应完全后,溶液pH减小,c(Na+)不变
时刻
①
②
③
④
温度/℃
25
30
40
25
pH
9.66
9.52
9.37
9.25
实验
序号
c(CaCl2)
/(ml·L-1)
滴加CaCl2溶液时的实验现象
加热浑浊液时的实验现象
①
0.05
至1.32 mL时产生明显浑浊,但无气泡产生
有较多气泡生成
②
0.005
至15.60 mL时产生明显浑浊,但无气泡产生
有少量气泡生成
③
0.000 5
至20 mL未见浑浊
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