高中 | 盐类水解常数 题目答案及解析

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选修四

第三章 水溶液中的离子平衡

第三节 盐类的水解

盐类水解常数

溶液的酸碱性会影响微粒的存在形式。已知:$\rm 25\;\rm ^\circ\rm C$下列弱酸的电离常数

$\rm HF$$\text{C}{{\text{H}}_{3}}\text{COOH}$${{\text{H}}_{2}}\text{C}{{\text{O}}_{3}}$$\rm HCN$
${{K}_{\text{a}}}=3.5\times {{10}^{-4}}$${{K}_{\text{a}}}=1.8\times {{10}^{-5}}$${{K}_{\text{a}1}}=4.3\times {{10}^{-7}}$${{K}_{\text{a}2}}=5.6\times {{10}^{-11}}$${{K}_{\text{a}}}=6.2\times {{10}^{-10}}$

室温下,物质的量浓度均为$0.1\;\rm \text{mol}\cdot {{\text{L}}^{-1}}$的四种溶液,其$\rm pH$由小到大排列的顺序是$(\quad\ \ \ \ )$$\rm ($用序号表示$\rm )$

["

$\\text{N}{{\\text{a}}_{2}}\\text{C}{{\\text{O}}_{3}}$

","

$\\text{C}{{\\text{H}}_{3}}\\text{COONa}$

","

$\\rm NaF$

","

$\\text{NaHC}{{\\text{O}}_{3}}$

"]
[["ABCD"]]

由电离常数可知,弱酸或酸式根离子在溶液中的电离程度大小顺序为$\rm HF\gt CH_{3}COOH\gt H_{2}CO_{3}\gt HCO_{\text{3}}^{-}$,由水解规律可知,浓度相等的四种盐溶液的$\rm pH$由小到大排列的顺序为$\rm NaF\lt CH_{3}COONa\lt NaHCO_{3}\lt Na_{2}CO_{3}$,即$\rm C\lt B\lt D\lt A$

$\rm NaCN$溶液中通入少量$\text{C}{{\text{O}}_{2}}$,化学方程式为                

[["

$\\rm CN^{-}+$ $\\rm CO_{2}+H_{2}O=HCN+$ $\\text{HCO}_{\\text{3}}^{-}$

"]]

由电离常数可知,$\rm HCN$的电离程度小于$\rm H_{2}CO_{3}$,大于$\text{HCO}_{\text{3}}^{-}$,则由强酸制弱酸的原理可知,$\rm NaCN$溶液与少量$\rm CO_{2}$反应生成$\rm HCN$$\rm NaHCO_{3}$,反应的离子方程式为$\rm CN^{-}+CO_{2}+H_{2}O=HCN+\text{HCO}_{\text{3}}^{-}$

$\text{N}{{\text{a}}_{2}}\text{C}{{\text{O}}_{3}}$溶液中电荷守恒关系式为                

[["

$c{(\\rm Na^{+})}+c{(\\rm H^{+})}=2c(\\text{CO}_{\\text{3}}^{\\text{2-}} )+c(\\text{HCO}_{\\text{3}}^{-}\\rm )+c(\\rm OH^{-})$

"]]

碳酸钠溶液中存在电荷守恒关系为$c{(\rm Na^{+})}+c{(\rm H^{+})}=2c(\text{CO}_{\text{3}}^{\text{2-}} )+c(\text{HCO}_{\text{3}}^{-}\rm )+c(\rm OH^{-})$

不能证明$\rm HF$是弱电解质的方法是$(\quad\ \ \ \ )$

["

常温下,测得$0.1\\;\\rm \\text{mol}\\cdot {{\\text{L}}^{-1}}\\text{HF}$$\\rm pH\\gt 1$

","

常温下,测得$\\rm NaF$溶液的$\\rm pH\\gt 7$

","

常温下,$\\rm pH=2$$\\rm HF$溶液加水稀释至$\\rm 100$倍后$\\rm pH\\lt 4$

","

常温下,$10\\;\\rm \\text{mL}\\;\\rm 0.1\\;\\rm \\text{mol}\\cdot {{\\text{L}}^{-1}}$$\\rm HF$溶液恰好与$10\\;\\rm \\text{mL}\\;\\rm 0.1\\;\\rm \\text{mol}\\cdot {{\\text{L}}^{-1}}\\text{NaOH}$溶液完全反应

"]
[["D"]]

$\rm A$.常温下,$\rm 0.1\;\rm mol/L$ $\rm HF$溶液的$\rm pH$大于$\rm 1$,说明$\rm HF$在溶液中部分电离,$\rm HF$属于弱酸,故$\rm A$不符合题意;

$\rm B$.常温下,测得$\rm NaF$溶液$\rm pH$大于$\rm 7$,说明$\rm F^{-}$发生了水解,则$\rm HF$属于弱酸,故$\rm B$不符合题意;

$\rm C$.常温下,$\rm pH$$\rm 2$$\rm HF$溶液加水稀释至$\rm 100$倍后,$\rm pH\lt 4$,说明$\rm HF$溶液中存在电离平衡,$\rm HF$属于弱酸,故$\rm C$不符合题意;

$\rm D$.常温下,等体积等浓度的$\rm HF$溶液与$\rm NaOH$溶液恰好反应,只能说明$\rm HF$为一元酸,不能确定$\rm HF$的酸性强弱,故$\rm D$符合题意;

故选:$\rm D$

室温下,$0.1\;\rm \text{mol}\cdot {{\text{L}}^{-1}}\text{NaHC}{{\text{O}}_{3}}$溶液显                性,结合上表数据加以解释                

[["

碱性; $\\text{HCO}_{\\text{3}}^{-}$的水解常数$ K_{\\rm h}=\\dfrac{{{{K}}_{\\text{w}}}}{{{{K}}_{\\text{a1}}}} =\\dfrac{1.0\\times {{10}^{-14}}}{4.3\\times {{10}^{-7}}} =2.3\\times 10^{-8}\\gt K_{\\rm a2}$,说明$\\text{HCO}_{\\text{3}}^{-}$在溶液中的水解程度大于电离程度

"]]

$\text{HCO}_{\text{3}}^{-}$在溶液中的水解常数$ K_{\rm h}=\dfrac{{{{K}}_{\text{w}}}}{{{{K}}_{\text{a1}}}} =\dfrac{1.0\times {{10}^{-14}}}{4.3\times {{10}^{-7}}} =2.3\times 10^{-8}\gt K_{\rm a2}$,说明$\text{HCO}_{\text{3}}^{-}$在溶液中的水解程度大于电离程度,溶液呈碱性;

以酚酞为指示剂,用$0.3000 \mathrm{mol} \cdot \mathrm{L}^{-1}$$\rm NaOH$溶液滴定$\rm 20.00\;\rm mL$$0.3 \mathrm{mol} \cdot \mathrm{L}^{-1}$的弱酸${{\text{H}}_{3}}\text{A}$溶液,溶液中,含$\rm A$的粒子分布系数$\rm \delta$随溶液$\rm pH$的变化关系如图所示$\rm [$比如${{\text{H}}_{3}}\text{A}$的分布系数$\delta \left( {{\text{H}}_{3}}\text{A} \right)=\dfrac{c\left( {{\text{H}}_{3}}\text{A} \right)}{0.3\;\rm \text{mol}\cdot {{\text{L}}^{-1}}}\rm ]$。下列叙述正确的是$(\quad\ \ \ \ )$

["

曲线①代表$\\delta \\left( \\text{H}{{\\text{A}}^{2-}} \\right)$,曲线②代表$\\delta \\left( {{\\text{H}}_{2}}{{\\text{A}}^{-}} \\right)$

","

${{\\text{H}}_{3}}\\text{A}$的第三级电离:$\\text{H}{{\\text{A}}^{2-}}\\rightleftharpoons {{\\text{H}}^{+}}+{{\\text{A}}^{3-}}$

","

${{\\text{H}}_{3}}\\text{A}$的电离常数${{K}_{\\text{a}1}}=1.0\\times {{10}^{-6}}$

","

当所加$\\rm NaOH$溶液体积为$\\rm 40\\;\\rm mL$${\\rm pH}=a$时,$c\\left( {{\\text{H}}_{2}}{{\\text{A}}^{-}} \\right)$约为${{10}^{6-a}}\\text{mol}\\cdot {{\\text{L}}^{-1}}$

"]
[["BD"]]

$\rm A$.向$\rm H_{3}A$溶液中加入$\rm NaOH$溶液时,溶液中$\rm H_{3}A$的浓度减小,$\rm H_{2}A^{-}$$\rm HA^{2-}$离子的浓度先增大后减小,则曲线①代表$\rm H_{2}A^{-}$分布系数、曲线②代表$\rm HA^{2-}$分布系数,故$\rm A$错误;

$\rm B$.由题意可知,$\rm H_{3}A$为三元弱酸,在溶液中分步电离,第三级电离的电离方程式为$\text{H}{{\text{A}}^{2-}}\rightleftharpoons {{\text{H}}^{+}}+{{\text{A}}^{3-}}$,故$\rm B$正确;

$\rm C$.由图可知,溶液$\rm pH$$\rm 2$时,溶液中$\rm H_{3}A$$\rm H_{2}A^{-}$的浓度相等,由电离常数公式可知,$\rm H_{3}A$的电离常数$K_{\rm a1}=\dfrac{{c(}{{\text{H}}_{2}}{{\text{A}}^{-}}{)c(}{{\text{H}}^{+}}\text{)}}{{c(}{{\text{H}}_{3}}\text{A)}} =c(\rm H^{+})=10^{-2}$,故$\rm C$错误;

$\rm D$$\rm pH=7$时,$K_{a2}=\dfrac{{c(\text H}{{\text{A}}^{\text{2-}}}{)c(}{{\text{H}}^{+}}{)}}{{c(}{{\text{H}}_{2}}{{\text{A}}^{-}}\text{)}} =c(\rm H^{+})=10^{-7}$,当所加$\rm NaOH$溶液体积为$\rm 40\;\rm mL$,溶液中的溶质为$\rm Na_{2}HA$,则$ c(\rm HA^{2-})$约为$\dfrac{\text{20\;\rm mL}\times \text{0}{.3\;\rm mol}\cdot {{\text{L}}^{\text{-1}}}}{{20\;\rm mL+40\;\rm mL}}\rm =$ $\rm 0.1\;\rm mol\cdot\rm L^{-1}$,则${\rm pH}=a$时,$K_{\rm a2}=10^{-7}=\dfrac{\text{0}{.1\;\rm mol}\cdot {{\text{L}}^{\text{-1}}}\times \text{1}{{\text{0}}^{\text{-a}}}\ \text{mol}\cdot {{\text{L}}^{\text{-1}}}}{{c(}{{\text{H}}_{\text{2}}}{{\text{A}}^{-}}\text{)}}$$c(\rm H_{2}A^{-})$约为$ 10^{6-a}\rm \ mol \cdot \rm L^{-1}$$\rm D$正确;

故选:$\rm BD$

$\rm PM2.5$样本用蒸馏水处理制成待测试样。若测得该试样所含水溶性无机离子的化学组分及其平均浓度如下表$\rm ({{\text{H}}^{+}}$$\text{O}{{\text{H}}^{-}}$未列出$\rm )$

离子${{\text{K}}^{+}}$$\text{N}{{\text{a}}^{+}}$$\text{NH}_{4}^{+}$$\text{SO}_{4}^{2-}$$\text{NO}_{3}^{-}$$\text{C}{{\text{l}}^{-}}$
浓度$\rm (\mathrm{mol} \cdot \mathrm{L}^{-1}\rm )$$4\times {{10}^{-6}}$$6\times {{10}^{-6}}$$2\times {{10}^{-5}}$$4\times {{10}^{-5}}$$3\times {{10}^{-5}}$$2\times {{10}^{-5}}$

根据表中数据判断$\rm PM2.5$试样的$\rm pH$$\rm =$                

[["

$\\rm 4$

"]]

由电荷守恒可知,溶液中$\rm H^{+}$的浓度为$\rm (4\times 10^{-5}\times 2+3\times 10^{-5}+2\times 10^{-5})mol/L-(0.4\times 10^{-5}+0.6\times 10^{-5}+2\times 10^{-5})mol/L=10^{-4}\;\rm mol/L$,则溶液$\rm pH$$\rm 4$

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