(全国通用)高考化学一轮复习全程跟踪检测52系统归纳__四大平衡常数的相互关系及运算含解析.docx

系统归纳四大平衡常数的相互关系及运算1(2021廊坊模拟)水的电离平衡曲线如图所示，下列说法不正确的是()A图中四点KW间的关系：ADCBB若从A点到D点，可采用：温度不变在水中加入少量酸C若从A点到C点，可采用：温度不变在水中加入少量NH4Cl固体D若从A点到D点，可采用：温度不变在水中加入少量NH4Cl固体解析：选CKW只受温度的影响，随温度升高而增大，A、D点温度相同，B点温度>C点温度>A点温度，A正确；从A点到D点，温度不变，酸性增强，B、D正确；A、C点温度不同，C错误。2已知，常温下浓度为0.1 mol·L1的下列溶液的pH如表：溶质NaFNaClONa2CO3pH7.59.711.6下列有关说法正确的是()A在相同温度下，同浓度的三种酸溶液的导电能力顺序：H2CO3HClOHFB若将CO2通入0.1 mol·L1 Na2CO3溶液中至溶液呈中性，则溶液中2c(CO)c(HCO)0.1 mol·L1C根据上表，水解方程式ClOH2OHClOOH的水解常数K107.6D向上述NaClO溶液中通HF气体至恰好完全反应时：c(Na)c(F)c(H)c(HClO)c(OH)解析：选C盐NaF、NaClO、Na2CO3、NaHCO3所对应的酸依次为HF、HClO、HCO、H2CO3，酸性：HCOHClO H2CO3HF，所以三种酸溶液的导电能力顺序：HClOH2CO3HF，A项错误；0.1 mol·L1 Na2CO3溶液中，c(Na)0.2 mol·L1，根据电荷守恒有：c(Na)c(H)c(HCO)2c(CO)c(OH)，由于溶液呈中性：c(H)c(OH)，则c(Na)2c(CO)c(HCO)0.2 mol·L1，B项错误；根据水解方程式ClOH2OHClOOH，水解的平衡常数表达式为K，从上表可知常温下浓度为0.1 mol·L1 NaClO溶液的pH9.7，则pOH4.3，c(OH)104.3，所以，K107.6，C项正确；向NaClO 溶液中通HF气体至恰好完全反应，NaClOHF=NaFHClO，溶液中生成等物质的量的NaF和HClO，由于HClO为弱酸，存在着电离平衡：HClOHClO，同时溶液中也存在着NaF的水解平衡，但是由于水解程度是很微弱的，所以溶液中应该是c(Na)c(F) c(HClO)c(H)c(OH)，D项错误。3(2021·资阳二诊)25 时，用0.100 0 mol·L1 KOH溶液滴定20.00 mL 0.100 0 mol·L1 CH3COOH溶液，滴定中pH变化如图，下列关系错误的是()AV0 mL时，CH3COOH溶液pH3，其电离平衡常数K105BV10.00 mL时，溶液中c(CH3COO)c(K)c(H)c(OH)C溶液pH7时，1DV20.00 mL时，溶液中c(K)c(CH3COO)c(OH)c(CH3COOH)解析：选D0.100 0 mol·L1 CH3COOH溶液的pH3，则该温度下醋酸的电离常数为105，A正确；当V10.00 mL时生成的醋酸钾与剩余的醋酸浓度相等，根据图示，溶液显酸性，这说明CH3COOH的电离程度大于CH3COO的水解程度，则溶液中c(CH3COO)c(K)c(H)c(OH)，B正确；溶液pH7时显中性，根据电荷守恒可知钾离子浓度等于醋酸根离子浓度，因此溶液中1，C正确；V20.00 mL时二者恰好反应生成CH3COOK，溶液中满足物料守恒c(K)c(CH3COO)c(CH3COOH)，D错误。4(2021·衡水联考)已知：25 时，KspZn(OH)21.0×1018，Ka(HCOOH)1.0×104。该温度下，下列说法错误的是()AHCOO的水解常数为1.0×1010BZn(OH)2溶于水形成的饱和溶液中，c(Zn2)1.0×106 mol·L1C向Zn(OH)2悬浊液中加入HCOOH，溶液中c(Zn2)增大DZn(OH)2(s)2HCOOH(aq)Zn2(aq)2HCOO(aq)2H2O(l)的平衡常数K100解析：选BHCOO存在水解平衡：HCOOH2OHCOOHOH，则水解常数为Kh1.0×1010，A正确；Zn(OH)2溶于水形成的饱和溶液中，KspZn(OH)2c(Zn2)·c2(OH)4c3(Zn2)1.0×1018，则有c(Zn2)<1.0×106 mol·L1，B错误；向Zn(OH)2悬浊液中加入HCOOH，发生中和反应消耗OH，Zn(OH)2溶解平衡正向移动，溶液中c(Zn2)增大，C正确；该反应的平衡常数为K100，D正确。5已知25 时某些弱酸的电离常数如下表。常温下稀释CH3COOH、HClO两种酸的稀溶液时，溶液pH随加水量的变化如图所示。下列说法正确的是()弱电解质CH3COOHHClOH2CO3电离常数Ka1.8×103Ka3.0×108Ka14.1×107Ka25.6×1011A相同浓度CH3COONa和NaClO的混合液中，各离子浓度的大小关系是c(Na)c(ClO)c(CH3COO)c(OH)c(H)B向NaClO溶液中通入少量二氧化碳的离子方程式为2ClOCO2H2O=2HClOCOC图像中a点酸的总浓度大于b点酸的总浓度D图像中a、c两点处的溶液中相等(HR代表CH3COOH或HClO)解析：选D由于CH3COOH的Ka大于HClO的Ka，根据盐类水解“越弱越水解”的规律可知，ClO的水解程度大于CH3COO，故混合液中离子浓度大小关系为c(Na)c(CH3COO)c(ClO)c(OH)c(H)，A错误。由于Ka1(H2CO3)Ka(HClO)Ka2(H2CO3)，则向NaClO溶液中通入少量二氧化碳生成HClO和NaHCO3，离子方程式为ClOCO2H2O=HClOHCO，B错误。由于Ka(CH3COOH)Ka(HClO)，稀释相同倍数时，CH3COOH的pH变化大，则曲线代表CH3COOH，曲线代表HClO；起始时两种酸溶液的pH相等，则有c(HClO)c(CH3COOH)，故a点酸的总浓度小于b点酸的总浓度，C错误。CH3COOH的电离常数为Ka(CH3COOH)，则有，a、c两点处的溶液温度相同，则Ka(CH3COOH)、KW相同，故两点溶液中相等，D正确。6(2021·唐山模拟)已知某温度时CH3COOH的电离常数为K。该温度下向20 mL 0.1 mol·L1 CH3COOH溶液中逐滴加入0.1 mol·L1 NaOH溶液，pH变化曲线如图所示(忽略温度变化)。以下叙述正确的是()A根据图中数据可计算出K值约为105B点水的电离程度由大到小的顺序为C点所示溶液中：c(CH3COO)c(OH)c(CH3COOH)c(H)D点时c(CH3COOH)c(CH3COO)0.1 mol·L1解析：选A由图可知滴定前0.1 mol·L1醋酸溶液的pH为3，则醋酸的电离常数K1×105 mol·L1，A项正确；点时，恰好完全反应生成CH3COONa，CH3COO的水解促进水的电离，在点时，溶液pH7，水的电离既没受到促进也没受到抑制，在点时，水的电离受到抑制，故水的电离程度由大到小的顺序为，B项错误；点时得到等物质的量的CH3COOH和CH3COONa的混合溶液，根据电荷守恒得，c(H)c(Na)c(CH3COO)c(OH)，根据物料守恒得，2c(Na)c(CH3COO)c(CH3COOH)，整理以上两个式子得质子守恒式：c(CH3COO)2c(OH)c(CH3COOH)2c(H)，且点时溶液呈酸性，c(H)c(OH)，则C项错误；D项忽视了溶液由20 mL变为40 mL，故点时c(CH3COO)c(CH3COOH)0.05 mol·L1，D项错误。7已知K、Ka、KW、Kh、Ksp分别表示化学平衡常数、弱酸的电离常数、水的离子积常数、盐的水解常数、难溶电解质的溶度积常数。(1)有关上述常数的说法正确的是_。a它们都能反映一定条件下对应变化进行的程度b它们的大小都随温度的升高而增大c常温下，CH3COOH在水中的Ka大于在饱和CH3COONa溶液中的Kad一定温度下，在CH3COONa溶液中，KWKa·Kh(2)25 时，H2SO3HSOH的电离常数Ka1×102 mol·L1，则该温度下pH3、c(HSO)0.1 mol·L1的NaHSO3溶液中c(H2SO3)_。(3)高炉炼铁中发生的反应有：FeO(s)CO(g)Fe(s)CO2(g)H0该反应的平衡常数表达式K_；已知1 100 时，K0.25，则平衡时CO的转化率为_；在该温度下，若测得高炉中c(CO2)0.020 mol·L1，c(CO)0.1 mol·L1，则此时反应速率是v正_v逆(填“”“”或“”)。(4)已知常温下Fe(OH)3和Mg(OH)2的Ksp分别为8.0×1038、1.0×1011，向浓度均为0.1 mol·L1的FeCl3、MgCl2的混合溶液中加入碱液，要使Fe3完全沉淀而Mg2不沉淀，应该调节溶液pH的范围是_。(已知lg 20.3，离子浓度低于105mol·L1时认为沉淀完全)解析：(1)对于正反应为放热反应的化学平衡，升高温度，平衡逆向移动，平衡常数减小，b选项错误；温度不变，CH3COOH的电离常数不变，c选项错误。(2)由Ka，代入数据得c(H2SO3)0.01 mol·L1。(3)根据方程式可得K；设开始时c(CO)a mol·L1，平衡时c(CO2)b mol·L1，则0.25，得a5b，则平衡时CO的转化率为×100%20%；Qc0.200.25，故v正v逆。(4)KspFe(OH)3c(Fe3)·c3(OH)，Fe3完全沉淀时c3(OH)，得c(OH)2×1011 mol·L1，pH3.3，Mg(OH)2开始沉淀时c2(OH)1.0×1010，得c(OH)1×105 mol·L1，pH9，调节pH范围为3.3,9。答案：(1)ad(2)0.01 mol·L1(3)20%(4)3.3,98(1)常温下，用氨水吸收CO2可得到NH4HCO3溶液，在NH4HCO3溶液中，c(NH)_(填“>”“<”或“”)c(HCO)；反应NHHCOH2O=NH3·H2OH2CO3的平衡常数K_。(已知常温下NH3·H2O的电离常数Kb2×105，H2CO3的电离常数K14×107，K24×1011)(2)已知KspMg(OH)22×1011，在某MgSO4溶液里c(Mg2)0.002 mol·L1，如果生成Mg(OH)2沉淀，应调整溶液pH，使之大于_；在0.20 L的0.002 mol·L1 MgSO4溶液中加入等体积的0.10 mol·L1的氨水溶液，电离常数Kb(NH3·H2O)2×105，试计算_(填“有”或“无”)Mg(OH)2沉淀生成？(3)CuCl悬浊液中加入Na2S，发生的反应为2CuCl(s)S2(aq)Cu2S(s)2Cl(aq)，该反应的平衡常数K_已知Ksp(CuCl)1.2×106，Ksp(Cu2S)2.5×1043。(4)已知常温下H2SO3的电离常数：Ka11.0×101.9，Ka21.0×107.2，计算0.1 mol·L1 NaHSO3溶液的pH值为_(忽略SO的二级水解)。解析：(1)由于NH3·H2O的电离常数大于HCO的电离常数，再根据盐类水解规律可得HCO的水解程度更大，因此c(NH)>c(HCO)；反应NHHCOH2O=NH3·H2OH2CO3的平衡常数K1.25×103。(2)MgSO4溶液中c(Mg2)0.002 mol·L1，沉淀平衡时c(OH) mol·L1104 mol·L1，则c(H)1010 mol·L1，因此生成Mg(OH)2沉淀，应调整溶液pH，使之大于10；在0.20 L的0.002 mol·L1 MgSO4溶液中加入等体积的0.10 mol·L1的氨水溶液，镁离子浓度变为0.001 mol·L1；c(OH) mol·L10.001 mol·L1，c(Mg2)·c2(OH)109>Ksp2×1011，有沉淀产生。(3)2CuCl(s)S2(aq)Cu2S(s)2Cl(aq)的平衡常数K5.76×1030。(4)HSOSOH的常数Ka21.0×107.2，c(SO)c(H)，c(HSO)0.1 mol·L1，则c2(H)1.0×107.2×c(HSO)1.0×107.2×0.1108.2，c(H)104.1，故pHlg c(H)4.1。答案：(1)>1.25×103(2)10有(3)5.76×1030(4)4.19钴(Co)及其化合物在工业上有广泛应用。利用水钴矿(主要成分为Co2O3，含少量Fe2O3、Al2O3、MnO、MgO、CaO等)制取CoCl2·6H2O粗品的工艺流程图如下：已知：浸出液含有的阳离子主要有H、Co2、Fe2、Mn2、Ca2、Mg2、Al3等；部分阳离子以氢氧化物形式开始沉淀和完全沉淀时的pH如下表：沉淀物Fe(OH)3Fe(OH)2Co(OH)2Al(OH)3Mn(OH)2开始沉淀时的pH2.77.67.64.07.7完全沉淀时的pH3.79.69.25.29.8请回答下列问题：(1)上述工艺流程图中操作a的名称为_。(2)写出“浸出”时Co2O3发生反应的离子方程式：_。(3)加入NaClO3的作用是_。(4)萃取剂对金属离子的萃取率与pH的关系如图。使用萃取剂最适宜的pH范围是_(填字母)。A2.02.5B3.03.5C5.05.5D9.59.8(5)“除钙、镁”是将溶液中Ca2与Mg2转化为CaF2、MgF2沉淀。已知某温度下，Ksp(MgF2)7.35×1011，Ksp(CaF2)1.50×1010。当加入过量NaF，所得滤液中_。解析：水钴矿中加入盐酸，可得CoCl3、FeCl3、AlCl3、MnCl2、MgCl2、CaCl2，已知浸出液含有的阳离子主要有H、Co2、Fe2、Mn2、Ca2、Mg2、Al3等，则加入的Na2SO3将Co3、Fe3还原为Co2、Fe2；加入NaClO3将Fe2氧化为Fe3，并调pH至5.2，可得到Fe(OH)3、Al(OH)3沉淀；过滤后所得滤液主要含有CoCl2、MnCl2、MgCl2、CaCl2，用NaF溶液除去钙、镁；过滤后，向滤液中加入萃取剂，萃取Mn2；萃取后的余液中主要含有CoCl2，蒸发结晶得到CoCl2·6H2O粗品。(1)由上述分析可知，工艺流程图中操作a的名称是过滤。(2)浸出过程中加入Na2SO3的目的是将Co3、Fe3还原为Co2、Fe2，其中“浸出”时Co2O3发生反应的离子方程式为SOCo2O34H=SO2Co22H2O。(3)加入NaClO3的作用是将浸出液中的Fe2氧化为Fe3，使Fe3沉淀完全。(4)pH在33.5时Mn2的萃取率增大很多，而pH4时，Co2的萃取率比较大，故pH在3.03.5时萃取效果最佳。(5)由溶度积可知，溶液“除钙、镁”是将溶液中Ca2与Mg2分别转化为CaF2、MgF2沉淀，根据溶度积定义可知0.49。答案：(1)过滤(2)Co2O3SO4H=2Co2SO2H2O(3)将Fe2氧化成Fe3，使Fe3沉淀完全利于生成Fe(OH)3除去(4)B(5)0.4910锂离子电池是目前具有最高比能量的二次电池。LiFePO4可极大地改善电池体系的安全性能，且具有资源丰富、循环寿命长、环境友好等特点，是锂离子电池正极材料的理想选择。生产LiFePO4的一种工艺流程如图：已知：KspFe(OH)34.0×1038，Ksp(FePO4·xH2O)1.0×1015。回答下列问题：(1)在合成磷酸铁时，步骤中pH的控制是关键。如果pH<1.9，Fe3沉淀不完全，影响产量；如果pH>3.0，则可能存在的问题是_。(2)步骤中，洗涤是为了除去FePO4·xH2O表面附着的_等离子。(3)取三组FePO4·xH2O样品，经过高温充分煅烧测其结晶水含量，实验数据如下表：实验序号123固体失重质量分数/%19.920.120.0固体失重质量分数×100%则x_(精确至0.1)。(4)步骤中研磨的作用是_。(5)在步骤中生成了LiFePO4、CO2和H2O，则氧化剂与还原剂的物质的量之比为_。(6)H3PO4是三元酸，如图是溶液中含磷微粒的物质的量分数()随pH变化示意图。则PO第一步水解的水解常数K1的表达式为_，K1的数值最接近_(填字母)。A1012.4B101.6C107.2 D104.2解析：(1)合成磷酸铁时，pH<1.9，Fe3沉淀不完全；pH>3.0，由KspFe(OH)34.0×1038可知，易生成Fe(OH)3沉淀，影响磷酸铁的纯度。(2)步骤在反应釜中加入H3PO4、Fe(NO3)3溶液，并用氨水调pH2.03.0，控制反应物的量，反应生成磷酸铁后，溶液中溶质主要是NH4NO3，故洗涤是为了除去固体表面吸附的NH、NO、H等离子。(3)由表中实验数据可知，FePO4·xH2O固体样品失重质量分数的平均值为20.0%，取100 g固体样品进行计算：n(FePO4)，n(H2O)，则有2.1。(4)步骤FePO4·xH2O中加入葡萄糖和Li2CO3研磨、干燥，使反应物混合均匀，加快反应速率，提高反应产率。(5)步骤在Ar气保护、600 煅烧，生成了LiFePO4、CO2和H2O，其中Fe元素由3价降低到2价，葡萄糖则被氧化为CO2和H2O，则氧化剂为FePO4·xH2O，还原剂是葡萄糖(C6H12O6)，据得失电子守恒可得：n(FePO4·xH2O)×(32)n(C6H12O6)×(40)×6，则有n(FePO4·xH2O)n(C6H12O6)241。(6)PO第一步水解的反应为POH2OHPOOH，故水解常数表达式为K1。由图可知，当pH12.4时，溶液中PO、HPO的物质的量分数均为0.5，此时c(PO)c(HPO)，故水解常数表达式K1c(OH)1012.414101.6。答案：(1)生成Fe(OH)3杂质，影响磷酸铁的纯度(2)NO、NH、H(只要写出NO、NH即可)(3)2.1(4)使反应物混合均匀，增大反应速率，提高反应产率(答案合理即可)(5)241(6)K1B