全国通用2021高考化学一轮复习第八章水溶液中的离子平衡微考点68四大平衡常数的计算与应用练习含解析

全国通用2021高考化学一轮复习第八章水溶液中的离子平衡微考点68四大平衡常数的计算与应用练习含解析

微考点68 四大平衡常数的计算与应用 ‎1．(2019·重庆适应性考试)常温下，将pH＝a的NaOH溶液与pH＝b的醋酸溶液等体积混合后，两者恰好完全反应，则该温度下醋酸的电离常数约为(　　)‎ A．1014－a－2b B．10a＋b－14‎ C．10a－2b D．10a－2b＋14‎ ‎2．[2013·新课标全国卷Ⅱ，13]室温时，M(OH)2(s)M2＋(aq)＋2OH－(aq)　Ksp＝a，c(M2＋)＝bmol·L－1时，溶液的pH等于(　　)‎ A.lg()‎ B.lg()‎ C．14＋lg()‎ D．14＋lg()‎ ‎3．(2019·郑州模拟)已知：25℃时，Kb(NH3·H2O)＝1.8×10－5。该温度下，用0.100mol·L－1的氨水滴定10.00mL0.100mol·L－1的一元酸HA的溶液，滴定过程中加入氨水的体积(V)与溶液中lg的关系如图所示。下列说法不正确的是(　　)‎ A．HA为强酸 B．a＝10‎ C．25℃时，NH的水解平衡常数为×10－9‎ D．当滴入20mL氨水时，溶液中存在c(NH)>c(A－)‎ ‎4．(2019·豫南七校联考)已知：pNi＝－lgc(Ni2＋)；常温下，Ksp(NiCO3)＝1.4×10－7，H2S的电离平衡常数：Ka1＝1.3×10－7，Ka2＝7.1×10－15。常温下，向10mL0.1mol·L－1Ni(NO3)2‎ 7‎ 溶液中滴加0.1mol·L－1Na2S溶液，滴加过程中pNi与Na2S溶液体积的关系如图所示。下列说法不正确的是(　　)‎ A．E、F、G三点中，F点对应溶液中水电离程度最小 B．常温下，Ksp(NiS)＝1×10－21‎ C．在NiS和NiCO3的浊液中＝1.4×1014‎ D．Na2S溶液中，S2－第一步水解常数Kh1＝ ‎5．(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NH＋HCO＋H2O===NH3·H2O＋H2CO3的平衡常数K＝________。(已知常温下NH3·H2O的电离常数Kb＝2×10－5，H2CO3的电离常数K1＝4×10－7，K2＝4×10－11)。‎ ‎(2)已知Ksp[Mg(OH)2]＝2×10－11，在某MgSO4溶液里c(Mg2＋)＝0.002mol·L－1，如果生成Mg(OH)2沉淀，应调整溶液pH，使之大于______；在0.20L的0.002mol·L－1MgSO4溶液中加入等体积的0.10mol·L－1的氨水溶液，电离常数Kb(NH3·H2O)＝2×10－5，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)＝1.2×10－6，Ksp(Cu2S)＝2.5×10－43]。‎ ‎(4)已知常温下H2SO3的电离常数：Ka1＝1.0×10－1.9，Ka2＝1.0×10－7.2，计算0.1mol·L－1NaHSO3溶液的pH值为________(忽略SO的二级水解)。‎ ‎6．(1)[2017·天津，10(5)]已知25℃，NH3·H2O的Kb＝1.8×10－5，H2SO3的Ka1＝1.3×10－2，Ka2＝6.2×10－8。若氨水的浓度为2.0mol·L－1，溶液中的c(OH－)＝____________mol·L－1。将SO2通入该氨水中，当c(OH－)降至1.0×10－7mol·L－1时，溶液中的＝____________。‎ 7‎ ‎(2)[2017·江苏，20(2)②]H3AsO4水溶液中含砷的各物种的分布分数(平衡时某物种的浓度占各物种浓度之和的分数)与pH的关系如图所示。‎ H3AsO4第一步电离方程式H3AsO4H2AsO＋H＋的电离常数为Ka1，则pKa1＝____________(pKa1＝－lgKa1)。‎ ‎(3)[2016·全国卷Ⅱ，26(4)]联氨(又称肼，N2H4，无色液体)是一种应用广泛的化工原料，可用作火箭燃料。联氨为二元弱碱，在水中的电离方式与氨相似。联氨第一步电离反应的平衡常数值为________(已知：N2H4＋H＋N2H的K＝8.7×107；Kw＝1.0×10－14)。联氨与硫酸形成的酸式盐的化学式为___________________________________________________________。‎ ‎7．(2019·漳州模拟)钪及其化合物具有许多优良的性能，在宇航、电子、超导等方面有着广泛的应用。从钛白工业废酸(含钪、钛、铁、锰等离子)中提取氧化钪(Sc2O3)的一种流程如图：‎ 回答下列问题：‎ ‎(1)先加入氨水调节pH＝3，过滤，滤渣主要成分是________________；再向滤液加入氨水调节pH＝6，滤液中Sc3＋的浓度为________________________________。{已知：Ksp[Mn(OH)2]＝1.9×10－13，Ksp[Fe(OH)3]＝2.6×10－39，Ksp[Sc(OH)3]＝9.0×10－31}‎ ‎(2)用草酸“沉钪”。25℃时pH＝2的草酸溶液中＝________________(保留两位有效数字)。写出“沉钪”得到草酸钪的离子方程式：___________________________‎ ‎________________________________________________________________________。‎ ‎[已知Ka1(H2C2O4)＝5.9×10－2，Ka2(H2C2O4)＝6.4×10－5]‎ ‎8．(2020·自贡模拟)(1)已知某温度时，Na2CO3溶液的水解常数Kh＝2×10－4mol·L－1，则当溶液中c(HCO)∶c(CO)＝2∶1时，试求该溶液的pH＝__________。‎ 7‎ ‎(2)已知25℃时，NH3·H2O的电离平衡常数Kb＝1.8×10－5，该温度下1mol·L－1的NH4Cl溶液中c(H＋)＝____________mol·L－1。(已知≈2.36)‎ ‎(3)25℃时，H2SO3HSO＋H＋的电离常数Ka＝1×10－2，则该温度下NaHSO3水解反应的平衡常数Kh＝________________，若向NaHSO3溶液中加入少量的I2，则溶液中将________(填“增大”“减小”或“不变”)。‎ ‎(4)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)。‎ ‎‎ 7‎ 答案精析 ‎1．A ‎2．C　[由Ksp＝c(M2＋)·c2(OH－)得c(OH－)＝()mol·L－1，Kw＝c(H＋)·c(OH－)得c(H＋)＝mol·L－1‎ pH＝－lg＝14＋lg()。]‎ ‎3．B ‎4．D　[A项，Ni(NO3)2是强酸弱碱盐，Na2S是强碱弱酸盐，它们都能促进水的电离，F点表示Ni(NO3)2和Na2S恰好完全反应，溶液中溶质是NaNO3，水的电离程度最小，正确；B项，F点，10mL0.1mol·L－1Ni(NO3)2溶液和10mL0.1mol·L－1Na2S溶液恰好完全反应，c(Ni2＋)＝c(S2－)＝10－10.5mol·L－1，NiS(s)Ni2＋(aq)＋S2－(aq)，Ksp(NiS)＝c(Ni2＋)·c(S2＋)＝1×10－21，正确；C项，NiCO3(s)＋S2－(aq)NiS(s)＋CO(aq)，K＝＝＝1.4×1014，正确；D项，S2－＋H2OHS－＋OH－，Kh1＝＝，错误。]‎ ‎5．(1)＞　1.25×10－3　(2)10　有　(3)5.76×1030　(4)4.1‎ 解析　(1)由于NH3·H2O的电离常数大于H2CO3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NH＋HCO＋H2O===NH3·H2O＋H2CO3的平衡常数K＝＝＝＝1.25×10－3。‎ ‎(2)MgSO4溶液中c(Mg2＋)＝0.002mol·L－1，沉淀平衡时c(OH－)＝mol·L－1＝10－4mol·L－1，则c(H＋)＝10－10mol·L－1，因此要生成Mg(OH)2沉淀，应调整溶液pH，使之大于10；在0.20L的0.002mol·L－1MgSO4溶液中加入等体积的0.10mol·L－1的氨水溶液，镁离子浓度变为0.001mol·L－1；c(OH－)＝mol·L－1＝0.001mol·L－1，c(Mg2＋)·c2(OH－)＝10－9＞Ksp[Mg(OH)2]＝2×10－11，有Mg(OH)2沉淀产生。‎ 7‎ ‎(3)2CuCl(s)＋S2－(aq)Cu2S(s)＋2Cl－(aq)的平衡常数K＝＝＝＝＝5.76×1030。‎ ‎(4)HSOSO＋H＋的电离常数Ka2＝＝1.0×10－7.2，c(SO)≈c(H＋)，c(HSO)≈0.1mol·L－1，则c2(H＋)＝1.0×10－7.2×c(HSO)＝1.0×10－7.2×0.1＝10－8.2，c(H＋)＝10－4.1mol·L－1，故pH＝－lgc(H＋)＝4.1。‎ ‎6．(1)6.0×10－3　0.62‎ ‎(2)2.2‎ ‎(3)8.7×10－7　N2H6(HSO4)2‎ 解析　(1)由NH3·H2O的电离方程式及其电离平衡常数Kb＝1.8×10－5可知，Kb＝＝1.8×10－5，当氨水的浓度为2.0mol·L－1时，溶液中的c(NH)＝c(OH－)＝6.0×10－3mol·L－1。由H2SO3的第二步电离方程式HSOSO＋H＋及其电离平衡常数Ka2＝6.2×10－8可知，Ka2＝＝6.2×10－8，将SO2通入该氨水中，当c(OH－)降至1.0×10－7mol·L－1时，溶液的c(H＋)＝1.0×10－7mol·L－1，则c(SO)/c(HSO)＝＝0.62。‎ ‎(2)Ka1＝，由图可知，选c(H3AsO4)＝c(H2AsO)点，此时pH＝2.2，pKa1＝－lgc(H＋)＝2.2。‎ ‎(3)联氨为二元弱碱，在水中的电离方程式与氨相似，则联氨第一步电离的方程式为N2H4＋H2ON2H＋OH－，再根据已知：N2H4＋H＋N2H的K＝8.7×107及Kw＝1.0×10－14，故联氨第一步电离平衡常数为K＝＝＝×c(OH－)·c(H＋)＝8.7×107×1.0×10－14＝8.7×10－7；联氨为二元弱碱，酸碱发生中和反应生成盐，则联氨与硫酸形成酸式盐的化学式为N2H6(HSO4)2。‎ ‎7．(1)Fe(OH)3　9.0×10－7mol·L－1‎ ‎(2)3.8×10－2　2Sc3＋＋3H2C2O4===Sc2(C2O4)3↓＋6H＋‎ 解析　(1)废酸中含钪、钛、铁、锰等离子，洗涤“油相”已除去大量的钛离子，根据Ksp[Mn(OH)2‎ 7‎ ‎]＝1.9×10－13、Ksp[Fe(OH)3]＝2.6×10－39，Ksp[Sc(OH)3]＝9.0×10－31，可以求出余下三种离子沉淀完全(离子浓度小于10－5mol·L－1)的pH，发现锰离子沉淀完全时pH约为10，钪离子沉淀完全时pH约为5，而铁离子沉淀完全时pH约为4，所以先加入氨水调节pH＝3，过滤，滤渣主要成分是Fe(OH)3；再向滤液加入氨水调节pH＝6，此时溶液中c(OH－)＝10－8mol·L－1，滤液中Sc3＋的浓度为 mol·L－1＝9.0×10－7 mol·L－1。(2)25 ℃时pH＝2的草酸溶液中＝××＝Ka2(H2C2O4)×Ka1(H2C2O4)×＝6.4×10－5×5.9×10－2×≈3.8×10－2。“沉钪”得到草酸钪的离子方程式为2Sc3＋＋3H2C2O4===Sc2(C2O4)3↓＋6H＋。‎ ‎8．(1)10　(2)2.36×10－5　(3)1×10－12　增大　(4)①碱　＜　c(Na＋)＞c(CN－)＞c(OH－)＞c(H＋)　②0.6162‎ 解析　(1)Kh＝＝2×10－4，又c(HCO)∶c(CO)＝2∶1，则c(OH－)＝10－4mol·L－1，结合Kw＝1.0×10－14，可得c(H＋)＝10－10mol·L－1。‎ ‎(2)Kh＝＝ c(H＋)≈c(NH3·H2O)，而c(NH)≈1mol·L－1。‎ 所以c(H＋)＝＝mol·L－1≈2.36×10－5mol·L－1。(3)Ka＝，Kh＝＝＝＝＝1×10－12。‎ HSO＋H2OH2SO3＋OH－，当加少量I2时，发生I2＋HSO＋H2O===2I－＋3H＋＋SO，导致水解平衡左移，c(H2SO3)减小，c(OH－)减小，所以＝增大。(4)①Kh(CN－)＝1.61×10－5，由此可求出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－＋H2OHCN＋OH－得Kh＝＝＝1.61×10－5，解得c≈0.6162。‎ 7‎ 7‎