- 电离平衡常数及其应用
- 共66题
Ⅰ.描述弱电解质电离情况可以用电离度(电离度:一定条件下,当弱电解质达到电离平衡时,溶液中已电离的电解质分子数占原电解质分子总数的百分数)和电离平衡常数表示,下表1是常温下几种弱酸的电离平衡常数(Ka)和弱碱的电离平衡常数(Kb),表2是常温下几种难(微)溶物的溶度积常数(Ksp)。
请回答下面问题:
⑴下列能使醋酸溶液中CH3COOH的电离度增大,而电离常数不变的操作是_______(填序号)。
A.升高温度 B.加水稀释 C.加少量的CH3COONa固体 D.加少量冰醋酸
⑵CH3COONH4的水溶液呈______(选填“酸性”、“中性”、“碱性”),理由是____________________。
⑶工业中常将BaSO4转化为BaCO3后,再将其制成各种可溶性的钡盐(如:BaCl2)。具体做法是用饱和的纯碱溶液浸泡BaSO4粉末,并不断补充纯碱,最后BaSO4转化为BaCO3。现有足量的BaSO4悬浊液,在该悬浊液中加纯碱粉末并不断搅拌,为使c(SO42- )达到0.0l mol/L以上,则溶液中c(CO32- )应≥_______ mol/L。
Ⅱ.化学在能源开发与利用中起着重要的作用,如甲醇、乙醇、二甲醚(CH3OCH3)等都是新型燃料。
⑴乙醇是重要的化工产品和液体燃料,可以利用下列反应制取乙醇。
2CO2(g)+6H2(g)CH3CH2OH(g)+3H2O(g) △H=a kJ/mol 在一定压强下,测得上述反应的实验数据如下表。
根据表中数据分析:
①上述反应的 a_______0(填“大于”或“小于”)。
②在一定温度下,提高氢碳(即n(H2)/n(CO2) )比,平衡常数K值_______(填“增大”、“减小”、或“不变”),对生成乙醇______(填“有利”或“不利”)。
⑵催化剂存在的条件下,在固定容积的密闭容器中投入一定量的CO和H2,同样可制得乙醇(可逆反应)。该反应过程中能量变化如图所示:
①写出CO和H2制备乙醇的热化学反应方程式_________________。
②在一定温度下,向上述密闭容器中加入1 mol CO、3 mol H2及固体催化剂,使之反应。平衡时,反应产生的热量为Q kJ,若温度不变的条件下,向上述密闭容器中加入4 mol CO、
12 mol H2及固体催化剂,平衡时,反应产生的热量为w kJ,则w的范围为___________。
⑶二甲醚(CH3OCH3)被称为21世纪的新型燃料,具有清洁、高效的优良性能。以二甲醚、空气、氢氧化钾溶液为原料,石墨为电极可构成燃料电池,其工作原理与甲烷燃料电池原理相类似。该电池中负极上的电极反应式是_________________。
正确答案
Ⅰ⑴B;⑵中性;水电离出的H+和OH-的浓度相等,CH3COONH4溶于水后,根据电离平衡常数,CH3COO-结合H+和NH4+结合OH-生成弱电解质的程度一样,导致水溶液中的H+和
OH-浓度相等,呈中性;⑶0.24
Ⅱ⑴①小于;②不变;有利
⑵①2CO(g)+4H2(g)CH3CH2OH(g)+H2O(g) △H=-E2 kJ·mol-1; ②4Q
⑶CH3OCH3-12e-+16OH-=2CO32-+ 11H2O
运用化学反应原理研究氮、硫、氯、碘等单质及其化合物的反应有重要意义。
(1)硫酸生产中,SO2催化氧化生成SO3;2SO2(g)+O2(g)2SO3(g),混合体系中SO3的百分含量和温度的关系如下图所示(曲线上任何一点都表示平衡状态).根据图示回答下列问题
①2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)的△H________0(填“>”或“”“<”),若在恒温、恒压条件下向上述平衡体系中通入氦气,平衡________移动(填“向左”“向右”或“不移动”)
②若温度为T1、T2,反应的平衡常数分别为K1,K2,则K1_______K2;反应进行到状态D时,_____
(填“>”“<”或“=”)
(2)氮是地球上含量丰富的一种元素,氮及其化合物在工农业生产、生活中有着重要作用。
① 如图是一定的温度和压强下N2和H2反应生成lmolNH3过程中能量变化示意图,请写出工业合成氨的热化学方程式:__________________(△H的数值用含字母Q1、Q2的代数式表示)
②氨气溶于水得到氨水,在25℃下,将a mol·L-1的氨水与b mol·L-1的盐酸等体积混合,反应后溶液显中性,则c(NH4+)_______c(Cl-)(填“>”、“<”或“=“);用含a和b的代数式表示出该混合溶液中氨水的电离平衡常数____________。
(3)海水中含有大量的元素,常量元素如氯。已知AgCl + Cl- = [AgCl2]-,下图是某温度下AgCl在NaCl溶液中的溶解情况。由以上信息可知:
①由图知该温度下AgCl的溶度积常数为_______________。
②AgCl在NaCl溶液中的溶解出现如图所示情况(先变小后变大)的原因是:____________________________
③该温度下,AgCl若要在NaI溶液中开始转化为AgI,则NaI的浓度必须不低于_____mol·L-1(此温度时Ksp(AgI)=1.2×10-16)
正确答案
(1)①<;向左;②>;>
(2)①N2(g)+3H2(g)2NH3(g) △H=2(Q1-Q2)KJ/mol;② = ;K=b10-7/(a-b)
(3)①10-12;②Cl-抑制了AgCl的溶解,但Cl-浓度增大使AgCl形成络合物:AgCl + Cl- ==[AgCl2]-;③1.2×10-10
对于弱酸,在一定温度下达到电离平衡时,各微粒的浓度存在一种定量的关系。若25℃时有HAH++A-,则=
。式中:为电离平衡常数,只与温度有关,为各微粒的平衡浓度。下表是几种常见弱酸的电离平衡常数(25℃)。
回答下列问题:
(1)当升高温度时,K值____(填“变大”“变小”或“不变”)。
(2)在温度相同时,各弱酸的K值不同,那么K值的大小与酸性的相对强弱有何关系?___________ ____________。
(3)若把CH3COOH、H2CO3、HCO3-、H2S、HS-、H3PO4、H2PO4-、HPO42-都看做是酸,其中酸性最强的是_____,最弱的是_____。
(4)同一多元弱酸的K1、K2、K3之间存在着数量上的规律,此规律是______ ________,产生此规律的原因是_____________ _______________________。
(5)Na2CO3溶液呈_____(填“酸性”“碱性”或“中性”),其原因(用离子方程式表示)是____________ ___________。
(6)已知NaH2PO4溶液呈酸性,则该溶液中c(H3PO4)____c(HPO42-)(填“大于”或“小于” )。
正确答案
(1)变大
(2)K值越大电离出的氢离子浓度越大,所以酸性越强。
(3)H3PO4 ;HPO42-
(4)K1:K2:K3 ≈1:10-5 :10-10;上一级电离产生的H+对下一级电离有抑制作用。
(5)碱性;“略”
(6)小于
已知:
①25℃时弱电解质的电离平衡常数:Ka(CH3COOH)=1.8×10-5,Ka(HSCN)=0.13;难溶电解质的溶度积常数:Ksp(CaF2)=1.5×10-10。
②25℃时,2.0×10-3mol·L-1氢氟酸水溶液中,调节溶液pH(忽略体积变化),得到c(HF)、c(F-)与溶液pH的变化关系,如下图所示:
请根据信息回答下列问题:
(1)25℃时,将20mL 0.10 mol/L CH3COOH溶液和20mL 0.10 mol/LHSCN溶液分别与20mL 0.10 mol/LNaHCO3溶液混合,实验测得产生的气体体积(V)随时间(t)变化的示意图如下图:
反应初始阶段,两种溶液产生CO2气体的速率存在明显差异的原因是______________,反应结束后所得两溶液中,c(CH3COO-)_______c(SCN-) (填“>”、“<”或“=”)。
(2)25℃时,HF电离平衡常数的表达式Ka=_______, 25℃时,HF电离平衡常数Ka______。
(3)25℃时,将4.0×10-3 mol/LHF溶液与4.0×10-4 mol/L CaCl2溶液等体积混合,调节混合液pH为4.0(忽略调节混合液体积的变化),通过列式计算说明是否有沉淀产生_____________ 。
正确答案
(1)的酸性比
强,其溶液中
较大,故其溶液与
溶液的反应速率快;<
(2)Ka=[c(F-)·c(H+)]/c(HF);10-3.4(3)25℃时,4.0×10-3 mol·L-1HF溶液与4.0×10-4 mol·L-1 CaCl2溶液等体积混合,则HF溶液浓度为2.0×10-3mol·L-1,CaCl2溶液浓度为2.0×10-4mol·L-1;查图知pH=4时,溶液中c(F-)浓度为1.8×10-3 所以c(Ca2+)×c2(F-)=2.0×10-4×(1.8×10-3)2=6.48×10-10>Ksp(CaF2),有沉淀产生。
北京奥运会“祥云”火炬燃料是阿烷(C3H8),亚特兰大奥运会火炬燃料是丙烯(C3H6)。
(1)丙烷脱氢可得丙烯已知
C3H8(g)=CH4(g)+HC=CH(g)+H2(g) △H1=156.6 kJ/mol。
CH3CH=CH2(g)=CH4(g)+HC=CH(g) △H2=32.4 kJ/mol。
则相同条件下,反应C3H8(g)=CH3CH=CH2(g) +H2(g)的△H=___________ kJ/mol。
(2)以丙烷为燃料制作的新型燃料电池。电池的正极通入O2和CO2,负极通入丙烷,电解质是熔融碳酸盐。电池反应方程程式为__________;放电时,CO32-移向电池的________(填“正”或“负”)极。
(3)碳氢化台物完全燃烧生成CO2和H2O。常温常压下,空气中的CO2溶于水.达到平衡时,溶液的pH=
5.60,c(H2CO3)=1.5×10-5 mol/L。若忽略水的电离及H2CO3的第二级电离,则H2CO3HCO3-+H+的平衡常数K1=__________(已知10-5.60=2.5×10-6)
(4)常温下,0.1 mol/LNaHCO3溶液的pH大于8,则溶液中c(H2CO3)______c(CO32-) (填“>”、“=”或“<”),原因是____________________(用离子方程式和必要的文字说明)。
正确答案
(1)124.2
(2)C3H8+5O2=3CO2+4H2O;负
(3)4.2×10-7 mol/L
(4))大于;HCO3-+H2OCO32-+H3O+(或HCO3-
CO32-+H+)、HCO3-+H2O
H2CO3-+OH-、HCO3-的水解程度大于电离程度
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