1、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 molL1的下列溶液的pH如表：溶质NaFNaClONa2CO3pH7.59.711.6
2、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 molL1 Na2CO3溶液中至溶液呈中性，则溶液中2c(CO)c(HCO)0.1 molL1C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.
3、1 molL1 Na2CO3溶液中，c(Na)0.2 molL1，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 molL1，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 molL1 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：HC
4、lOHClO，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 molL1 KOH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()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D0.10
5、0 0 molL1 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)21.01018，Ka(HCOOH)1.0
6、104。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)1.0106 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)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Kh1.01010，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)1.01018，则有c(Zn2)”“c(HCO)；反应NHHCOH2O=NH3H
7、2OH2CO3的平衡常数K1.25103。(2)MgSO4溶液中c(Mg2)0.002 molL1，沉淀平衡时c(OH) molL1104 molL1，则c(H)1010 molL1，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 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) molL10.001 molL1，c(Mg2)c2(OH)109Ksp21011，有沉淀产生。(3)2CuCl(s)S2(aq)Cu2S(s)2Cl(aq)的平衡常数K5.761030。(4)HSOSOH的常
8、数Ka21.0107.2，c(SO)c(H)，c(HSO)0.1 molL1，则c2(H)1.0107.2c(HSO)1.0107.20.1108.2，c(H)104.1，故pHlg c(H)4.1。答案：(1)1.25103(2)10有(3)5.761030(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CoCl26H2O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
9、(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)7.351011，Ksp(CaF2)1.501
10、010。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CoCl26H2O粗品。(1)由上述分析可
11、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
12、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)34.01038，Ksp(FePO4xH2O)1.01015。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，经过高温充分煅烧测其结晶水含量，实
13、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，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H3PO
14、4、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，FePO4xH2O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FePO4xH2O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
15、xH2O，还原剂是葡萄糖(C6H12O6)，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
