1、1跟踪检测（五十二）系统归纳四大平衡常数的相互关系及运算1(2019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 C KW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 molL1 的下列溶液的
2、 pH如表：溶质 NaF NaClO Na2CO3pH 7.5 9.7 11.6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：H 2CO3HClOHFB若将 CO2通入 0.1 molL1 Na2CO3溶液中至溶液呈中性，则溶液中 2c(CO )23 c(HCO )0.1 molL 13C根据上表，水解方程式 ClO H 2OHClO OH 的水解常数 K10 7.6D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、Na 2CO3、NaHCO 3所对应的
3、酸依次为HF、HClO、HCO 、H 2CO3，酸性：HCO HClO H 2CO3HF，所以三种酸溶液的导电能力3 3顺序：HClOH 2CO3HF，A 项错误；0.1 molL1 Na2CO3溶液中， c(Na )0.2 molL1 ，根据电荷守恒有： c(Na ) c(H ) c(HCO )2 c(CO ) c(OH )，由于溶液3 23呈中性： c(H ) c(OH )，则 c(Na )2 c(CO ) c(HCO )0.2 molL1 ，B 项错误；23 3根据水解方程式 ClO H 2OHClO OH ，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 molL1 NaC
4、lO溶液的 pH9.7，c HClO c OH c ClO 则 pOH4.3， c(OH )10 4.3 ，所以， K 10 7.6 ，C 项正确；向10 4.310 4.30.12NaClO 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：HClOH ClO ，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(2019资阳二诊)25 时，用 0.100 0 molL1 KO
5、H溶液滴定 20.00 mL 0.100 0 molL1 CH3COOH溶液，滴定中 pH变化如图，下列关系错误的是( )A V0 mL 时，CH 3COOH溶液 pH3，其电离平衡常数 K10 5B V10.00 mL 时，溶液中 c(CH3COO ) c(K ) c(H )c(OH )C溶液 pH7 时， 1c K c OH c CH3COO c H D V20.00 mL 时，溶液中 c(K ) c(CH3COO ) c(OH ) c(CH3COOH)解析：选 D 0.100 0 molL1 CH3COOH溶液的 pH3，则该温度下醋酸的电离常数为 10 5 ，A 正确；当 V10.00
6、 mL时生成的醋酸钾与剩余的醋酸浓度相10 310 30.1 10 3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；c K c OH c CH3COO c H 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(2019衡水联考)已知：25 时， KspZn(OH)21.010 18 ，
7、 Ka(HCOOH)1.0104 。该温度下，下列说法错误的是( )AHCOO 的水解常数为 1.01010BZn(OH) 2溶于水形成的饱和溶液中， c(Zn2 )1.010 6 molL1C向 Zn(OH)2悬浊液中加入 HCOOH，溶液中 c(Zn2 )增大DZn(OH) 2(s)2HCOOH(aq)Zn 2 (aq)2HCOO (aq)2H 2O(l)的平衡常数 K100解析：选 B HCOO 存在水解平衡：HCOO H 2OHCOOH OH ，则水解常数为 Kh 1.010 10 ，A 正确；Zn(OH) 2溶c HCOOH c OH c HCOO KWKa HCOOH 110 14
8、1.010 4于水形成的饱和溶液中， KspZn(OH)2 c(Zn2 )c2(OH )4 c3(Zn2 )1.010 18 ，则有 c(Zn2 )” “c(HCO )；反应3 4 3NH HCO H 2O=NH3H2OH 2CO3的平衡常数 K 4 3c NH3H2O c H2CO3c NH4 c HCO3 1.2510 3 。c H c OH K NH3H2O K1 10 14210 5410 7(2)MgSO4溶液中 c(Mg2 )0.002 molL1 ，沉淀平衡时 c(OH ) 210 110.0026molL1 104 molL 1，则 c(H )10 10 molL1 ，因此生成
9、 Mg(OH)2沉淀，应调整溶液 pH，使之大于 10；在 0.20 L的 0.002 molL1 MgSO4溶液中加入等体积的 0.10 molL1 的氨水溶液，镁离子浓度变为 0.001 molL1 ； c(OH ) 0.05210 5molL1 0.001 molL 1 ， c(Mg2 )c2(OH )109 Ksp210 11 ，有沉淀产生。(3)2CuCl(s)S 2 (aq)Cu 2S(s)2Cl (aq)的平衡常数 K c2 Cl c S2 5.7610 30。c2 Cu c2 Cl c2 Cu2 c S2 K2sp CuClKsp Cu2S 1.210 6 22.510 43(
10、4)HSO SO H 的常数 Ka2 1.010 7.2 ， c(SO )3 23c H c SO23c HSO3 23 c(H )， c(HSO )0.1 molL1 ，则 c2(H )1.010 7.2 c(HSO )3 31.010 7.2 0.110 8.2 ， c(H )10 4.1 ，故 pHlg c(H )4.1。答案：(1) 1.2510 3 (2)10 有 (3)5.7610 30 (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、Al 2O3、MnO、MgO、CaO 等)制取 CoCl26H2O粗品的工艺流程图如下：
11、已知：浸出液含有的阳离子主要有 H 、Co 2 、Fe 2 、Mn 2 、Ca 2 、Mg 2 、Al 3 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)3 Fe(OH)2 Co(OH)2 Al(OH)3 Mn(OH)2开始沉淀时的 pH 2.7 7.6 7.6 4.0 7.7完全沉淀时的 pH 3.7 9.6 9.2 5.2 9.8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_。7(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 p
12、H范围是_(填字母)。A2.02.5 B3.03.5 C5.05.5 D9.59.8(5)“除钙、镁”是将溶液中 Ca2 与 Mg2 转化为 CaF2、MgF 2沉淀。已知某温度下，Ksp(MgF2)7.3510 11 ， Ksp(CaF2)1.5010 10 。当加入过量 NaF，所得滤液中_。c Mg2 c Ca2 解析：水钴矿中加入盐酸，可得 CoCl3、FeCl 3、AlCl 3、MnCl 2、MgCl 2、CaCl 2，已知浸出液含有的阳离子主要有 H 、Co 2 、Fe 2 、Mn 2 、Ca 2 、Mg 2 、Al 3 等，则加入的 Na2SO3将 Co3 、Fe 3 还原为 C
13、o2 、Fe 2 ；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、MnCl 2、MgCl 2、CaCl 2，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 CoCl26H2O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 、Fe 3 还原为 Co2 、Fe 2 ，其中“浸出”时 Co2O3发生反应的离子方程式为 SO Co 2O34H =SO 2Co 2
14、 2H 2O。23 24(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，Co 2 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、MgF 2沉淀，根据溶度积定义可知 0.49。c Mg2 c Ca2 Ksp MgF2Ksp CaF2 7.3510 111.5010 10答案：(1)过滤(2)Co2O3SO 4H =2Co2 SO 2H 2O23 24(3)将 Fe2 氧化成 Fe3 ，
15、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。LiFePO 4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：8已知： KspFe(OH)34.010 38 ， Ksp(FePO4xH2O)1.010 15 。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 pH3.0，则可能存在的问题是_。(2)步骤中，洗涤是为了除去 FePO4xH2O表面附着的_等离子。(3)取三组 FePO4xH2O样品，经过高温充
16、分煅烧测其结晶水含量，实验数据如下表：实验序号 1 2 3固体失重质量分数/% 19.9 20.1 20.0固体失重质量分数 100%样 品 起 始 质 量 剩 余 固 体 质 量样 品 起 始 质 量则 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、CO 2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)。34A10 12.4 B10 1.6C10 7.2 D10 4.2解析：(1)合成
17、磷酸铁时，pH3.0，由 KspFe(OH)34.01038 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(NO 3)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9附的 NH 、NO 、H 等离子。4 3(3)由表中实验数据可知，FePO 4xH2O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100 g80.0%151 gmol 1 100 g20.0%18 gmol 1 2.1。n H
18、2On FePO4100 g20.0%18 gmol 1100 g80.0%151 gmol 1(4)步骤FePO 4xH2O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、CO 2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 FePO4xH2O，还原剂是葡萄糖(C 6H12O6)，据得失电子守恒可得： n(FePO4xH2O)(32) n(C6H12O6)(40)6，则有 n(FePO4xH2O) n(C6H12O6)241。(6)PO 第一
19、步水解的反应为 PO H 2OHPO OH ，故水解常数表达式为34 34 24K1 。由图可知，当 pH12.4 时，溶液中 PO 、HPO 的物质c HPO24 c OH c PO34 34 24的量分数均为 0.5，此时 c(PO ) c(HPO )，故水解常数表达式 K134 24 c(OH )c HPO24 c OH c PO341012.414 10 1.6 。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 4 3 4(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) K1 Bc HPO24 c OH c PO3410
