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专题十 盐类水解与沉淀溶解平衡
盐类水解原理及其应用
1.(2021年北京理综,8,6分)下列解释事实的方程式不精确的是( )
A.用浓盐酸检验氨:NH3+HClNH4Cl
B.碳酸钠溶液显碱性:C+H2OHC+OH-
C.钢铁发生吸氧腐蚀时,铁作负极被氧化:Fe-3e-Fe3+
D.长期盛放石灰水的试剂瓶内壁毁灭白色固体:Ca(OH)2+CO2CaCO3↓+H2O
解析:氨气与浓盐酸挥发出的HCl气体化合,形成NH4Cl固体小颗粒在空气中分散的白烟现象,A正确;碳酸钠是强碱弱酸盐,弱酸根离子C水解,溶液显碱性,B正确;钢铁腐蚀等原电池反应中,铁作负极失去电子只能生成Fe2+,而不直接生成Fe3+,C错误;长期盛放石灰水的试剂瓶壁上粘附的Ca(OH)2与空气中的二氧化碳反应生成碳酸钙白膜,D正确。
答案:C
2.(2022年天津理综,5,6分)下列电解质溶液的有关叙述正确的是( )
A.同浓度、同体积的强酸与强碱溶液混合后,溶液的pH=7
B.在含有BaSO4沉淀的溶液中加入Na2SO4固体,c(Ba2+)增大
C.含1 mol KOH的溶液与1 mol CO2完全反应后,溶液中c(K+)=c(HC)
D.在CH3COONa溶液中加入适量CH3COOH,可使c(Na+)=c(CH3COO-)
解析:A.同浓度、同体积的强酸与强碱溶液混合,由于两者不愿定都是一元酸(碱)或二元酸(碱),所以不愿定恰好完全反应,pH不愿定等于7,A错;B.BaSO4(s)Ba2+(aq)+S(aq),在含有BaSO4的溶液中加入Na2SO4固体,c(S)增大,平衡左移,c(Ba2+)减小,B错;C.完全反应后恰好生成KHCO3,由于HC水解,所以溶液中c(K+)>c(HC),C错;D.CH3COONa溶液因水解呈碱性,加入适量CH3COOH后可抑制CH3COO-水解,可以使溶液显中性,这时溶液中存在c(Na+)=c(CH3COO-),D对。
答案:D
3.(2011年重庆理综,8,6分)对滴有酚酞试液的下列溶液,操作后颜色变深的是( )
A.明矾溶液加热
B.CH3COONa溶液加热
C.氨水中加入少量NH4Cl固体
D.小苏打溶液中加入少量NaCl固体
解析:依据题意,要求溶液碱性增加。明矾溶液水解显酸性,加热水解程度增大,酸性增加,仍为无色,A错;CH3COONa溶液水解显碱性,加热后水解程度增大,碱性增加,颜色变深,B正确;氨水中加入NH4Cl固体后,c(N)增大,使NH3·H2ON+OH-电离平衡左移,c(OH-)减小,溶液颜色变浅,C错;NaCl固体对HC的水解平衡无影响,颜色不变,D错。
答案:B
4.(2011年广东理综,11,4分)对于0.1 mol·L-1 Na2SO3溶液,正确的是( )
A.上升温度,溶液pH降低
B.c(Na+)=2c(S)+c(HS)+c(H2SO3)
C.c(Na+)+c(H+)=2c(S)+2c(HS)+c(OH-)
D.加入少量NaOH固体,c(S)与c(Na+)均增大
解析:升温,平衡S+H2OHS+OH-右移,pH上升,A项错误;由物料守恒知c(Na+)=2[c(S)
+c(HS)+c(H2SO3)],B项错误;由电荷守恒知c(Na+)+c(H+)=2c(S)+c(HS)+c(OH-),C项错误;加入NaOH固体,引入Na+,c(Na+)增大,引入OH-使平衡左移c(S)增大,D项正确。
答案:D
5.(2010年福建理综,10,6分)下列关于电解质溶液的正确推断是( )
A.在pH=12的溶液中,K+、Cl-、HC、Na+可以常量共存
B.在pH=0的溶液中,Na+、N、S、K+可以常量共存
C.由0.1 mol·L-1一元碱BOH溶液的pH=10,可推知BOH溶液存在BOHB++OH-
D.由0.1 mol·L-1一元酸HA溶液的pH=3,可推知NaA溶液存在A-+H2OHA+OH-
解析:pH=12,溶液为碱性,OH-与HC不能大量共存,A错;pH=0,溶液为酸性,N、H+与S不能大量共存,B错;0.1 mol·L-1的BOH溶液pH=10,BOH为弱碱,部分电离,应用“”连接,C错;0.1 mol·L-1的HA溶液pH=3,HA为弱酸,NaA为强碱弱酸盐,A-水解:A-+H2OHA+OH-,D对。
答案:D
粒子浓度大小比较
1.(2021年天津理综,5,6分)下列有关电解质溶液的说法正确的是( )
A.在蒸馏水中滴加浓H2SO4,KW不变
B.CaCO3难溶于稀硫酸,也难溶于醋酸
C.在Na2S稀溶液中,c(H+)=c(OH-)-2c(H2S)-c(HS-)
D.NaCl溶液和CH3COONH4溶液均显中性,两溶液中水的电离程度相同
解析:浓硫酸溶于水会放出大量的热,使水的温度上升,所以KW增大,A错误;碳酸钙既可以和硫酸反应,也可以和醋酸反应,只不过在和硫酸反应时,生成微溶的硫酸钙掩盖在碳酸钙表面,阻挡了反应的进行,B错误;Na2S溶液中,依据质子守恒,c(H+)=c(OH-)-c(HS-)-2c(H2S),C正确;NaCl为强碱强酸盐,不影响水的电离,而CH3COONH4为弱碱弱酸盐,促进水的电离,因此两溶液中水的电离程度不同,D错误。
答案:C
2.(2021年广东理综,12,4分)50 ℃时,下列各溶液中,离子的物质的量浓度关系正确的是( )
A.pH=4的醋酸中:c(H+)=4.0 mol·L-1
B.饱和小苏打溶液中:c(Na+)=c(HC)
C.饱和食盐水中:c(Na+)+c(H+)=c(Cl-)+c(OH-)
D.pH=12的纯碱溶液中:c(OH-)=1.0×10-2mol·L-1
解析:pH=4的醋酸中,c(H+)=1.0×10-4 mol·L-1,A项错误;在饱和NaHCO3溶液中,HC会发生水解,故c(Na+)>c(HC),B项错误;C项电荷守恒,正确;D项虽在常温下正确,但本题题干中指明在“50 ℃时”,因此D项错误。
答案:C
3.(2021年四川理综,5,6分)室温下,将一元酸HA的溶液和KOH溶液等体积混合(忽视体积变化),试验数据如下表:
试验编号
起始浓度/(mol·L-1)
反应后溶液的pH
c(HA)
c(KOH)
①
0.1
0.1
9
②
x
0.2
7
下列推断不正确的是( )
A.试验①反应后的溶液中:c(K+)>c(A-)>c(OH-)>c(H+)
B.试验①反应后的溶液中:c(OH-)=c(K+)-c(A-)= mol·L-1
C.试验②反应后的溶液中:c(A-)+c(HA)>0.1 mol·L-1
D.试验②反应后的溶液中:c(K+)=c(A-)>c(OH-)=c(H+)
解析:试验①是等物质的量的HA和KOH溶液恰好中和生成KA溶液,若HA是强酸,则反应后溶液呈中性,pH=7,实际反应后溶液的pH=9,说明A-水解使溶液显碱性,A正确;由电荷守恒式,应有c(OH-)=c(K+)+c(H+)-c(A-),B错误;试验②中当x=0.2时状况与①全都,溶液显碱性,实际反应后溶液呈中性,必定是HX过量,x>0.2,依据原子守恒,C正确;依据电荷守恒c(K+)+c(H+)=c(A-)+c(OH-)且溶液呈中性c(H+)=c(OH-),D正确。
答案:B
4.(2021年安徽理综,13,6分)已知NaHSO3溶液显酸性,溶液中存在以下平衡:
HS+H2OH2SO3+OH-①
HSH++S②
向0.1 mol·L-1的NaHSO3溶液中分别加入以下物质,下列有关说法正确的是( )
A.加入少量金属Na,平衡①左移,平衡②右移,溶液中c(HS)增大
B.加入少量Na2SO3固体,则c(H+)+c(Na+)=c(HS)+c(OH-)+c(S)
C.加入少量NaOH溶液,、的值均增大
D.加入氨水至中性,则2c(Na+)=c(S)>c(H+)=c(OH-)
解析:加入少量金属Na,Na与H+反应,溶液中c(H+)减小,平衡②右移,溶液中c(HS)减小,平衡①左移,但最终c(HS)减小,A项错误;加入少量Na2SO3固体,依据电荷守恒有c(H+)+c(Na+)=c(HS)
+2c(S)+c(OH-),B项错误;加入少量NaOH,OH-与H+反应,平衡②右移,c(S)增大,c(HS)减小,故增大,又因加入的是NaOH,故c(OH-)增大,c(H+)减小,则增大,C项正确;加入氨水至中性,依据物料守恒:c(Na+)=c(HS)+c(S)+c(H2SO3),则c(Na+)>c(S),与题干中2c(Na+)=c(S)不相符,D项错误。
答案:C
5.(2021年浙江理综,12,6分)25 ℃时,用浓度为0.100 0 mol·L-1的NaOH溶液滴定20.00 mL浓度均为
0.100 0 mol·L-1的三种酸HX、HY、HZ,滴定曲线如图所示。下列说法正确的是( )
A.在相同温度下,同浓度的三种酸溶液的导电力气挨次:HZ<HY<HX
B.依据滴定曲线,可得Ka(HY)≈10-5
C.将上述HX、HY溶液等体积混合后,用NaOH溶液滴定至HX恰好完全反应时:c(X-)>c(Y-)>c(OH-)>c(H+)
D.HY与HZ混合,达到平衡时:c(H+)=+c(Z-)+c(OH-)
解析:浓度均为0.100 0 mol·L-1的三种酸HX、HY、HZ,依据滴定曲线0点三种酸的pH可得到HZ是强酸,HY和HX是弱酸,但酸性:HY>HX,因此,同温同浓度时,三种酸的导电性:HZ>HY>HX,A错误;当NaOH溶液滴加到
10 mL时,相当于等浓度的NaY和HY的混合溶液,由于Y-的水解和HY的电离都是微弱的,所以溶液中c(HY)≈c(Y-),Ka(HY)=≈c(H+)=10-5,B正确;用NaOH溶液滴定至HX恰好完全反应时,由于HY的酸性大于HX的酸性,所以HY早被完全中和,所得溶液是NaY和NaX的混合溶液,但因酸性:HY>HX,即X-的水解程度大于Y-的水解程度,故溶液中c(Y-)>c(X-),C错误;HY与HZ混合,溶液的电荷守恒式为:c(H+)=c(Y-)+c(Z-)+c(OH-),又依据HY的电离平衡常数:Ka(HY)= ,即有:c(Y-)=,所以达平衡时:c(H+)=+c(Z-)+c(OH-),D错误。
答案:B
6.(2022年四川理综,10,6分)常温下,下列溶液中的微粒浓度关系正确的是( )
A.新制氯水中加入固体NaOH:c(Na+)=c(Cl-)+c(ClO-)+c(OH-)
B.pH=8.3的NaHCO3溶液:c(Na+)>c(HC)>c(C)>c(H2CO3)
C.pH=11的氨水与pH=3的盐酸等体积混合:c(Cl-)=c(N)>c(OH-)=c(H+)
D.0.2 mol/L CH3COOH溶液与0.1 mol/L NaOH溶液等体积混合:2c(H+)-2c(OH-)=c(CH3COO-)-c(CH3COOH)
解析:表达式中是电荷守恒,缺少了c(H+),A错;pH=8.3显碱性,表明HC的水解程度大于电离程度,c(H2CO3)>c(C),B错;由于氨水是弱碱溶液,pH=11的氨水与pH=3的盐酸等体积混合,得到的是NH3·H2O与NH4Cl的混合液,溶液为碱性,c(N)>c(Cl-)>c(OH-)>c(H+),C错;0.2 mol/L CH3COOH溶液与0.1 mol/L NaOH溶液等体积混合得到CH3COOH与CH3COONa的等浓度混合液,由电荷守恒有①c(Na+)+c(H+)=c(OH-)+c(CH3COO-),依据物料守恒有②2c(Na+)=c(CH3COO-)+c(CH3COOH);①×2-②有:2c(H+)=2c(OH-)+c(CH3COO-)-c(CH3COOH),即:2c(H+)-2c(OH-)=c(CH3COO-)-c(CH3COOH),D正确。
答案:D
7.(2022年上海化学,21,4分)常温下a mol/L CH3COOH稀溶液和b mol/L KOH稀溶液等体积混合,下列推断确定错误的是( )
A.若c(OH-)>c(H+),a=b
B.若c(K+)>c(CH3COO-),a>b
C.若c(OH-)=c(H+),a>b
D.若c(K+)<c(CH3COO-),a<b
解析:留意假设争辩方法的运用。若a=b,恰好反应生成弱酸强碱盐CH3COOK,溶液呈碱性,A项正确;若a>b,反应后溶液中溶质为CH3COOK和CH3COOH,该溶液可能呈中性,则C项正确;当a很小时,即使a>b,反应后溶液也可能呈碱性,c(H+)<c(OH-),依据电荷守恒则有溶液中c(K+)>c(CH3COO-),B项正确;若溶液中c(K+)<c(CH3COO-),利用电荷守恒知溶液中确定存在c(H+)>c(OH-),溶液显酸性,而a<b,溶液确定呈碱性,两者冲突,D项错误。
答案:D
8.(2011年大纲全国理综,9,6分)室温时,将浓度和体积分别为c1、V1的NaOH溶液和c2、V2的CH3COOH溶液相混合,下列关于该混合溶液的叙述错误的是( )
A.若pH>7,则确定是c1V1=c2V2
B.在任何状况下都是c(Na+)+c(H+)=c(CH3COO-)+c(OH-)
C.当pH=7时,若V1=V2,则确定是c2>c1
D.若V1=V2,c1=c2,则c(CH3COO-)+c(CH3COOH)=c(Na+)
解析:若pH>7,可能是恰好完全反应生成强碱弱酸盐,即c1V1=c2V2,也可能碱过量,c1V1>c2V2,A错;据电荷守恒可知c(Na+)+c(H+)=c(CH3COO-)+c(OH-),B正确;当pH=7时,c(Na+)=c(CH3COO-),即CH3COOH过量,若V1=V2,则确定是c2>c1,C正确;若V1=V2,c1=c2,则两者恰好完全反应,据物料守恒知,D正确。故选A。
答案:A
9.(2010年上海化学,16,3分)下列溶液中微粒浓度关系确定正确的是( )
A.氨水与氯化铵的pH=7的混合溶液中:c(Cl-)>c(N)
B.pH=2的一元酸和pH=12的一元强碱等体积混合:c(OH-)=c(H+)
C.0.1 mol·L-1的硫酸铵溶液中:c(N)>c(S)>c(H+)
D.0.1 mol·L-1的硫化钠溶液中:c(OH-)=c(H+)+c(HS-)+c(H2S)
解析:pH=7,c(H+)=c(OH-),依据电荷守恒c(Cl-)=c(N),A错误;酸的强弱不知道,假如是一元弱酸,则酸过量,溶液呈酸性,B错误;D项质子守恒应为c(OH-)=c(H+)+c(HS-)+2c(H2S)。
答案:C
沉淀溶解平衡
1.(2021年新课标全国理综Ⅰ,11,6分)已知Ksp(AgCl)=1.56×10-10,Ksp(AgBr)=7.7×10-13,Ksp(Ag2CrO4)
=9.0×10-12。某溶液中含有Cl-、Br-和Cr,浓度均为0.010 mol·L-1,向该溶液中逐滴加入0.010 mol·L-1的AgNO3溶液时,三种阴离子产生沉淀的先后挨次为( )
A.Cl-、Br-、Cr B.Cr、Br-、Cl-
C.Br-、Cl-、Cr D.Br-、Cr、Cl-
解析:依据三种物质的溶度积可知,当Cl-、Br-和Cr的浓度为0.010 mol·L-1时,它们沉淀所需Ag+的浓度分别为:
c(Ag+)=Ksp(AgCl)/c(Cl-)=1.56×10-10/0.010 mol·L-1=1.56×10-8(mol·L-1),
c(Ag+)=Ksp(AgBr)/c(Br-)=7.7×10-13/0.010 mol·L-1=7.7×10-11(mol·L-1),
c(Ag+)====3.0×10-5(mol·L-1),所需Ag+的浓度越小,就越先沉淀,故选C。
答案:C
2.(2021年重庆理综,2,6分)下列说法正确的是( )
A.KClO3和SO3溶于水后能导电,故KClO3和SO3为电解质
B.25 ℃时,用醋酸溶液滴定等浓度NaOH溶液至pH=7,V醋酸<VNaOH
C.向NaAlO2溶液中滴加NaHCO3溶液,有沉淀和气体生成
D.AgCl沉淀易转化为AgI沉淀且K(AgX)=c(Ag+)·c(X-),故K(AgI)<K(AgCl)
解析:SO3水溶液能导电是由于生成了强电解质H2SO4,而SO3是非电解质,A错误;CH3COONa的水溶液显碱性,若溶液呈中性,则醋酸过量,V醋酸>VNaOH,B错误;两种溶液发生的反应为Al+HC+H2OAl(OH)3↓+C,没有气体生成,C错误;沉淀一般向Ksp更小的物质转化,D正确。
答案:D
3.(2021年北京理综,10,6分)试验:①0.1 mol·L-1 AgNO3溶液和0.1 mol·L-1 NaCl溶液等体积混合得到浊液a,过滤得到滤液b和白色沉淀c;②向滤液b中滴加0.1 mol·L-1 KI溶液,毁灭浑浊;③像沉淀c中滴加0.1 mol·L-1 KI溶液,沉淀变为黄色。
下列分析不正确的是( )
A.浊液a中存在沉淀溶解平衡:AgCl(s)Ag+(aq)+Cl-(aq)
B.滤液b中不含有Ag+
C.③中颜色变化说明AgCl转化为AgI
D.试验可以证明AgI比AgCl更难溶
解析:相同浓度(0.1 mol·L-1)、等体积AgNO3溶液和NaCl溶液恰好完全反应,依据试验②向滤液b中滴加0.1 mol·L-1 KI 溶液,毁灭浑浊,生成AgI沉淀,说明滤液b和浊液a中均存在Ag+,A正确,B错误;依据试验③向AgCl白色沉淀中滴加0.1 mol·L-1 KI溶液,白色沉淀变为黄色,可以说明AgCl转化为AgI了,C正确;由于溶解度小的沉淀简洁转化成溶解度更小的沉淀,所以Ksp(AgI)<Ksp(AgCl),D正确。
答案:B
4.(双选题)(2021年江苏化学,14,4分)确定温度下,三种碳酸盐MCO3(M:Mg2+、Ca2+、Mn2+)的沉淀溶解平衡曲线如图所示。已知: pM=-lg c(M),p(C)=-lg c(C)。下列说法正确的是( )
A.MgCO3、CaCO3、MnCO3 的Ksp依次增大
B.a 点可表示MnCO3 的饱和溶液,且c(Mn2+)=c(C)
C.b 点可表示CaCO3 的饱和溶液,且c(Ca2+)<c(C)
D.c 点可表示MgCO3 的不饱和溶液,且c(Mg2+)<c(C)
解析:由pM、p(C)的表达式可知,其值越大对应离子的浓度越小,结合沉淀溶解平衡曲线可知,当取相同的c(C)时,对应饱和溶液中,Mg2+、Ca2+、Mn2+的浓度依次减小,则MgCO3、CaCO3、MnCO3的Ksp应当依次减小,选项A错误;因a点在MnCO3的沉淀溶解平衡曲线上,故a点表示MnCO3的饱和溶液,且a点纵、横坐标相等,故c(Mn2+)=c(C),选项B正确;同理,b点表示CaCO3的饱和溶液,但是b点:p(C)>p(Ca2+),则c(C)<c(Ca2+),选项C错误;c点在MgCO3的沉淀溶解平衡曲线上方,为不饱和溶液,且由纵、横坐标关系知:c(Mg2+)<c(C),选项D正确。
答案:BD
5.(2011年浙江理综,13,6分)海水中含有丰富的镁资源。某同学设计了从模拟海水中制备MgO的试验方案:
模拟海水中的离
子浓度/mol·L-1
Na+
Mg2+
Ca2+
Cl-
HC
0.439
0.050
0.011
0.560
0.001
注:溶液中某种离子的浓度小于1.0×10-5 mol·L-1,可认为该离子不存在;
试验过程中,假设溶液体积不变。
Ksp,CaCO3=4.96×10-9
Ksp,MgCO3=6.82×10-6
Ksp,Ca(OH)2=4.68×10-6
Ksp,Mg(OH)2=5.61×10-12
下列说法正确的是( )
A.沉淀物X为CaCO3
B.滤液M中存在Mg2+,不存在Ca2+
C.滤液N中存在Mg2+、Ca2+
D.步骤②中若改为加入4.2 g NaOH固体,沉淀物Y为Ca(OH)2和Mg(OH)2的混合物
解析:①向海水中加入n(NaOH)=0.001 mol首先发生:
HC + OH- C+H2O
1 1 1
0.001 mol 0.001 mol 0.001 mol
由于Ksp(CaCO3)≪Ksp(MgCO3)所以接着发生
C + Ca2+CaCO3↓
1 1
0.001 mol 0.001 mol
剩余n(Ca2+)=0.011 mol-0.001 mol=0.01 mol,所以沉淀物X为CaCO3,A项正确;经上面计算Ca2+过量,且剩余浓度大于1.0×10-5 mol·L-1,所以M中存在Mg2+和Ca2+,B项错误;pH=11.0,c(OH-)=1×10-3 mol·L-1 代入Ksp[Mg(OH)2],得c(Mg2+)== mol·L-1=5.61×10-6 mol·L-1<1.0×10-5 mol·L-1,所以N中无Mg2+,c(Ca2+)=0.01 mol·L-1,Q[Ca(OH)2]=0.01×(1.0×10-3)2=1×10-8<4.68×10-6,所以N中有Ca2+,C项错误;若改为加4.2 g NaOH,n(NaOH)==0.105 mol,Mg2+消耗OH-为n(OH-)=2n(Mg2+)=0.1 mol,剩n(OH-)=0.005 mol,c(OH-)==0.005 mol·L-1,Q[Ca(OH)2]=0.01×(0.005)2=2.5×10-7<4.68×10-6,故无Ca(OH)2沉淀,D项错误。
答案:A
6.(2010年山东理综,15,4分)某温度下,Fe(OH)3(s)、Cu(OH)2(s)分别在溶液中达到沉淀溶解平衡后,转变溶液pH,金属阳离子浓度的变化如图所示。据图分析,下列推断错误的是( )
A.Ksp[Fe(OH)3]<Ksp[Cu(OH)2]
B.加适量NH4Cl固体可使溶液由a点变到b点
C.c、d两点代表的溶液中c(H+)与c(OH-)乘积相等
D.Fe(OH)3、Cu(OH)2分别在b、c两点代表的溶液中达到饱和
解析:b、c两点时金属阳离子浓度相等,即c(Fe3+)=c(Cu2+),则Ksp[Fe(OH)3]=c(Fe3+)·c3(OH-)=c(Fe3+)·,Ksp[Cu(OH)2]=c(Cu2+)·c2(OH-)=c(Cu2+)·,故Ksp[Fe(OH)3]<Ksp[Cu(OH)2],A对;NH4Cl溶于水后,由于N水解使溶液显酸性,而a到b点酸性减弱,B错;KW只与温度有关,C对;曲线上的点都表示沉淀溶解平衡状态,都为饱和溶液,D对。
答案:B
7.(2010年海南化学,5,2分)已知:Ksp(AgCl)=1.8×10-10,Ksp(AgI)=1.5×10-16,Ksp(Ag2CrO4)=2.0×10-12,则下列难溶盐的饱和溶液中,Ag+浓度大小挨次正确的是( )
A.AgCl>AgI>Ag2CrO4
B.AgCl>Ag2CrO4>AgI
C.Ag2CrO4>AgCl>AgI
D.Ag2CrO4>AgI>AgCl
解析:利用难溶物Ksp表达式,转换为c(Ag+)表达式
AgCl饱和溶液中c(Ag+)= mol·L-1,
AgI饱和溶液中c(Ag+)= mol·L-1,
Ag2CrO4饱和溶液中c(Ag+)= mol·L-1,
即Ag+浓度:Ag2CrO4>AgCl>AgI。
答案:C
8.(2022年广东理综,32,17分)难溶性杂卤石(K2SO4·MgSO4·2CaSO4·2H2O)属于“呆矿”,在水中存在如下平衡:
K2SO4·MgSO4·2CaSO4·2H2O(s)2Ca2++2K++Mg2++4S+2H2O
为能充分利用钾资源,用饱和Ca(OH)2溶液溶浸杂卤石制备硫酸钾,工艺流程如下:
(1)滤渣主要成分有 和 以及未溶杂卤石。
(2)用化学平衡移动原理解释Ca(OH)2 溶液能溶解杂卤石浸出K+的缘由:
。
(3)“除杂”环节中,先加入 溶液,经搅拌等操作后,过滤,再加入 溶液调滤液pH至中性。
(4)不同温度下,K+的浸出浓度与溶浸时间的关系如图,由图可得,随着温度上升,① ,
② 。
(5)有人以可溶性碳酸盐为溶浸剂,则溶浸过程中会发生:
CaSO4(s)+CCaCO3(s)+S
已知298 K时,Ksp(CaCO3)=2.80×10-9,Ksp(CaSO4)=4.90×10-5,求此温度下该反应的平衡常数K(计算结果保留三位有效数字)。
解析:(1)加入饱和Ca(OH)2溶液后,增大c(Ca2+)和c(OH-),Mg2+与OH-结合生成Mg(OH)2沉淀,CaSO4微溶于水,所以过滤后,滤渣中含有Mg(OH)2、CaSO4及未溶解的杂卤石。
(2)2OH-+Mg2+Mg(OH)2↓,使平衡:
K2SO4·MgSO4·2CaSO4·2H2O(s)2Ca2++2K++Mg2++4S+2H2O中c(Mg2+)降低,平衡正向移动,同时c(Ca2+) 与c(S)均增大,从而析出CaSO4沉淀,K+留在滤液中。
(3)滤液中主要含有K+、Ca2+、S、OH-,为得到硫酸钾,应当加入K2CO3 溶液除去过量的Ca2+,再加入H2SO4溶液调整pH至中性。
(4)由图像可知,温度越高,溶浸时间越少,K+的浸出浓度越大。
(5)由CaSO4(s)Ca+(aq)+S(aq),CaCO3(s)Ca2+(aq)+C(aq),所以c(S)=Ksp(CaSO4)/c(Ca2+),c(C)=Ksp(CaCO3)/c(Ca2+),又CaSO4(s)+C(aq)CaCO3(s)+S(aq)可知K====1.75×10-4。
答案:(1)Mg(OH)2 CaSO4
(2)2OH-+Mg2+Mg(OH)2↓,降低c(Mg2+)使平衡K2SO4·MgSO4·2CaSO4·2H2O(s)2Ca2++2K++Mg2++4S+2H2O正向移动
(3)K2CO3 H2SO4
(4)①浸出时间缩短 ②K+的浸出浓度增大
(5)由CaSO4(s)Ca+(aq)+S(aq),CaCO3(s)Ca2+(aq)+C(aq),所以c(S)=Ksp(CaSO4)/c(Ca2+),c(C)=Ksp(CaCO3)/c(Ca2+),又CaSO4(s)+C(aq)CaCO3(s)+S(aq)可知K====1.75×10-4。
盐类水解原理及其应用
1.(2021广东六校高三质检)下列应用与盐类的水解无关的是( )
A.纯碱溶液可去除油污
B.NaCl可用作防腐剂和调味剂
C.TiCl4溶于大量水加热制备TiO2
D.FeCl3饱和溶液滴入沸水中制Fe(OH)3胶体
解析:A项,去除油污利用的是C水解使溶液显碱性;C项,TiCl4在水溶液中加热时先水解生成Ti(OH)4,再受热分解生成TiO2;D项,制Fe(OH)3胶体利用的是铁离子的水解。
答案:B
2.(双选题)(2021肇庆二模)下列关于pH=12的Na2CO3溶液说法正确的是( )
A.上升溶液温度,溶液pH增大
B.c(Na+)+c(H+)=c(C)+c(HC)+c(OH-)
C.溶液中c(OH-)>c(HC)> c(H+)
D.2c(Na+)=c(C)+c(HC)+c(H2CO3)
解析:盐类的水解是吸热的,上升溶液温度,Na2CO3水解程度增大,溶液碱性增加,A正确;依据溶液中各离子电荷守恒有c(Na+)+c(H+)=2c(C)+c(HC)+c(OH-),B错误;溶液中的C第一步水解生成的HC与OH-相等,HC连续水解生成OH-,有c(OH-)>c(HC),C正确;依据溶液中元素(Na元素与C元素)的物料守恒有c(Na+)=2[c(C)+c(HC)+c(H2CO3)],D错误。
答案:AC
3.(2021浙江台州模拟)25 ℃时,浓度为0.2 mol/L的NaHCO3溶液中,下列推断不正确的是( )
A.存在电离平衡HCH++C
B.存在水解平衡HC+H2OH2CO3+OH-
C.将溶液加热蒸干、灼烧得Na2O2固体
D.加入NaOH固体,恢复到原温度,c(OH-)、c(C)均增大
解析:在水溶液中HC存在着电离平衡和水解平衡,故A、B正确。将溶液加热蒸干,灼烧后得Na2CO3固体,故C错误。加入NaOH固体,发生反应:HC+OH-C+H2O,所以c(OH-)、c(C)均增大,D正确。
答案:C
粒子浓度大小比较
4.(2021合肥质检)下列叙述正确的是( )
A.浓度均为0.1 mol·的CH3COOH和CH3COONa溶液等体积混合所得的溶液中:
c(CH3COOH)+c(CH3COO-)=0.2 mol·
B.0.1 mol·NaHCO3溶液中:c(Na+)=c(HC)+c(H2CO3)+2c(C)
C.0.2 mol·HCl溶液与等体积的0.1 mol·NaOH溶液混合后,溶液的pH=1
D.0.1 mol·氨水中滴入0.1 mol·盐酸至溶液呈中性时,混合溶液中:c(N)=c(Cl-)
解析:A项,两种溶液等体积混合,浓度减小,则依据元素守恒,c(CH3COOH)+c(CH3COO-)=0.1 mol·,错误;B项,由物料守恒可知:c(Na+)=c(HC)+c(H2CO3)+c(C),错误;C项,令溶液体积均为1 L,则反应之后c(H+)=0.05 mol·,错误;D项,依据电荷守恒可得:c(N)+c(H+)=c(Cl-)+c(OH-),由于溶液呈中性,所以c(H+)=c(OH-),则有c(N)=c(Cl-)。
答案:D
5.(2021广州调研)常温下,用0.100 0 mol·L-1NaOH溶液滴定20.00 mL 0.100 0 mol ·L-1CH3COOH溶液。当滴入NaOH溶液为20.00 mL时溶液显碱性,溶液中各离子浓度关系正确的是( )
A.c(Na+)>c(CH3COO-)>c(H+)>c(OH-)
B.c(Na+)>c(OH-)>c(CH3COO-)>c(H+)
C.c(Na+)+c(H+)=c(CH3COO-)+c(OH-)
D.c(Na+)+c(OH-)=c(CH3COO-)+c(H+)
解析:在20.00 mL 0.100 0 mol ·L-1CH3COOH溶液中,滴入0.100 0 mol·L-1NaOH溶液20.00 mL时,恰好生成CH3COONa,CH3COO-水解(仅少量水解)使溶液呈碱性,有c(Na+)>c(CH3COO-)>c(OH-)>c(H+),A、B错误;依据溶液中各离子电荷守恒有c(Na+)+c(H+)=c(CH3COO-)+c(OH-),C正确,D错误。
答案:C
6.(2021山东新泰汶城中学模拟)室温下,0.1 mol·L-1的NaHB溶液中c(H+)>c(OH-)。则下列关系中确定正确的是( )
A.c(Na+)+c(H+)=c(HB-)+2c(B2-)
B.c(H+)·c(OH-)=10-14
C.c(Na+)=c(B2-)+c(HB-)
D.溶液的pH=1
解析:A项,依据溶液中的电荷守恒:c(Na+)+c(H+)=c(HB-)+2c(B2-)+c(OH-),A错;水的离子积常数只随温度变化而变化,不随浓度变化,B正确;C项,依据物料守恒有c(Na+)=c(B2-)+c(HB-)+c(H2B),C错;D项,假如NaHB溶液完全电离,溶液的pH=1,若不完全电离,则pH>1。
答案:B
沉淀溶解平衡
7.(2022济南一模)下列有关沉淀溶解平衡的说法中,正确的是( )
A.在AgCl的沉淀溶解平衡体系中,加入蒸馏水,Ksp(AgCl)增大
B.在CaCO3的沉淀溶解平衡体系中,加入稀盐酸,平衡不移动
C.可直接依据Ksp的数值大小比较难溶物在水中的溶解度大小
D.25 ℃时,Ksp(AgCl)>Ksp(AgI),向AgCl的悬浊液中加入KI固体,有黄色沉淀生成
解析:难溶物的Ksp只与温度有关,A选项错;CaCO3沉淀溶解平衡为CaCO3(s)Ca2+(aq)+C(aq),加入盐酸后,C与H+结合为H2CO3,进一步分解为CO2逸出,平衡右移,B选项错;通过难溶物的Ksp数值推断难溶物的溶解度时要考虑化合物类型,C选项错;AgCl与AgI同为AB型化合物,Ksp大的AgCl可以转化为Ksp小的AgI,D选项正确。
答案:D
8.(双选题)(模拟题组合)下列说法中正确的是( )
A.(2021六校第一次联考)平衡常数的大小与温度、浓度、压强、催化剂等有关
B.(2021茂名一模)在暖水瓶中加入Na2CO3溶液浸泡后加入盐酸能除去内壁的CaSO4
C.(2021深圳二模)常温下,向AgCl悬浊液中加入少量NaCl固体后振荡,Ksp(AgCl)增大
D.(2021肇庆期末统考)25 ℃时,Ksp(AgCl)=1.8×,Ksp(AgI)=1.0×,故新生成的 AgCl可转化为AgI
解析:平衡常数的大小与温度有关,与浓度、压强、催化剂无关,A错误;加入Na2CO3溶液浸泡后,部分硫酸钙转化为溶于盐酸的碳酸钙,B正确;温度不变,Ksp(AgCl)不变,C错误;难溶物质结构相像,由难溶向更难溶转化,D正确。
答案:BD
9.(2021浙江宁波模拟)下表是五种银盐的溶度积常数(25 ℃):
化学式
AgCl
Ag2SO4
Ag2S
AgBr
AgI
溶度积
1.8×10-10
1.4×10-5
6.3×10-50
7.7×10-13
8.51×10-16
下列说法不正确的是( )
A.五种物质在常温下Ag2SO4饱和溶液中c(Ag+)最大
B.将氯化银溶解于水后,向其中加入Na2S,则可以生成黑色沉淀
C.对于氯化银、溴化银和碘化银三种物质在常温下的饱和溶液中c(Ag+)随着氯、溴、碘的挨次增大
D.沉淀溶解平衡的建立是有条件的,外界条件转变时,平衡也会发生移动
解析:由溶度积的数据可知:AgCl、AgBr、AgI三种物质在常温下的饱和溶液中c(Ag+)随着氯、溴、碘的挨次而减小,C错误,又= mol·L-1>c(Ag+)AgCl= mol·L-1,结合前面所述,A正确;由于Ksp(Ag2S)≪Ksp(AgCl),将氯化银溶解于水后,向其中加入Na2S,则可以生成黑色沉淀,B正确;溶解平衡的建立是有条件的,外界条件转变时,平衡也会发生移动,D正确。
答案:C
10.(2021浙江宁波模拟)已知25 ℃时有关弱酸的电离平衡常数如下表:
弱酸的化学式
CH3COOH
HCN
H2CO3
电离平衡常数
(25 ℃)
1.8×10-5
4.9×10-10
K1=4.3×10-7
K2=5.6×10-11
则下列有关说法正确的是( )
A.等浓度的各溶液pH关系为:pH
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