- 影响沉淀溶解平衡的因素
- 共1709题
“烂板液”是制印刷锌板时,用稀HNO3腐蚀锌板后得到的废液,主要含Zn(NO3)2和由自来水带进的Cl-、Fe3+等杂质离子.在实验室中由“烂板液”制取ZnSO4•7H2O的过程如下:
已知有关金属离子形成氢氧化物沉淀时的PH见下表:
(1)第①反应是使Zn2+、Fe3+沉淀,检验Fe3+是否沉淀完全的操作是______.
(2)第②步操作中需要的玻璃仪器有______.
(3)第④步中PH应保持在______.
(4)第⑥步调节溶液PH=2的目的是______.
(5)操作⑦包含3个基本实验操作,它们是______、______和过滤.
正确答案
(1)用SCN-检验Fe3+是否有剩余,故答案为:取少量上层清液,滴加KSCN溶液,若不出现血红色,表明Fe(OH)3 沉淀完全;
(2)过滤需要用到玻璃仪器有漏斗、玻璃棒、烧杯,故答案为:漏斗、玻璃棒、烧杯;
(3)第④步目的是使Fe3+完全沉淀,Zn2+不沉淀故应调节PH为3.2~6.4,故答案为:3.2~6.4;
(4)锌离子易水解生成氢氧化锌,酸性条件下可抑制锌离子的水解,故答案为:抑制Zn2+水解;
(5)操作⑦包括蒸发浓缩,冷却结晶,过滤,故答案为:蒸发浓缩;冷却结晶(或降温结晶).
(12分)I.描述弱电解质电离情况可以用电离度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1
请回答下列问题:
上述四种酸中,酸性最弱的是 (用化学式表示)。下列能使醋酸溶液中CH3COOH的电离程度增大,而电离平衡常数不变的操作是 (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
II.氮是地球上含量最丰富的一种元素,氮及其化合物在工农业生产.生活中有着重要作用。请回答下列问题:(图中涉及物质为气态)
(1)上图是1 mol NO2和1mol CO反应生成CO2和NO过程中能量变化示意图,请写出NO2和CO反应的热化学方程式 。
(2)在0.5L的密闭容器中,一定量的氮气和氢气进行如下化学反应:
N2(g)+3H2(g)2NH3(g)△H<0,其化学平衡常数K与温度t的关系如下表:请完成下列问题。
①试比较K1.K2的大小,K1_ K2(填写“>”.“=”或“<”)。
②下列各项能作为判断该反应达到化学平衡状态的依据是____(填序号字母):
a.容器内N2.H2.NH3的浓度之比为1:3:2 b.v(N2)正=3v(H2)逆
c.容器内压强保持不变 d.混合气体的密度保持不变
③在400℃时, 当测得NH3和N2.H2的物质的量分别为1mol和2mol.3mol时,则该反应的v(N2)正_ _ v(N2)逆(填写“>”.“=”或“<”)
正确答案
I.HCN,B
II.(1)NO2(g)+CO(g)= CO2(g)+ NO(g) △H=-234KJ/mol
(2)①>,②c,③>
试题分析::Ⅰ(1)对于一元弱酸,电离平衡常数越大则酸性越强,反之则酸性越弱,HCN的电离平衡常数最小,则酸性最弱;根据醋酸的电离平衡:CH3COOH⇌CH3COO-+H+,A项升高温度,电离程度增大,电离平衡常数增大,故A错误;B项加水稀释,电离程度增大,电离平衡常数不变,故B正确;C项加少量的CH3COONa固体,电离出的醋酸根对醋酸的电离平衡起抑制作用,电离程度减小,电离平衡常数不变,故C错误;D项加少量冰醋酸,则醋酸浓度增大,根据越稀越电离的事实,则电离程度减小,平衡常数不变,故D错误;
Ⅱ、(1)根据图示信息,可以知道1mol NO2和1mol CO反应生成CO2和NO过程中会释放234KJ的能量,即热化学方程式为:NO2(g)+CO(g)=CO2(g)+NO(g)△H=-234kJ•mol-1,
(2)①由于合成氨反应是放热反应,温度越高,原料的转化率越低,平衡常数越小,故有K1>K2;
②a项达平衡时,各物质的浓度不再随时间的变化而变化,容器内N2、H2、NH3的浓度之比为1:3:2,不能作为平衡状态的标志,故a错误;b项3v (N2)正="v" (H2)逆可判断反应达平衡状态,化学反应速率之比等于方程式的系数之比,故b错误;c项对于反应前后气体物质的量变化的反应,容器内压强保持不变可以作为平衡状态的判据,故c正确;d项由于容积不变,容器内气体的密度始终不变,故d错误,故选c;
③400℃时,浓度商Qc==<K,说明反应正向进行,因此有v(N2)正>v(N2)逆。
点评:本题考查学生弱电解质的电离平衡知识,要求学生具有分析和解决问题的能力,难度较大。
(8分)重晶石(主要成分是BaSO4)是制备钡化合物的重要原料,但BaSO4不溶于水也不溶于酸,这给转化为其他钡盐带来了困难,工业上用饱和Na2CO3溶液处理BaSO4沉淀,待达到平衡后,移走上层清夜,重复多次操作,将其转化为易溶于酸的BaCO3,再由BaCO3制备其它钡盐。
Ksp(BaSO4)=1.0×10-10 Ksp(BaCO3)=5.0×10-10
(1)写出沉淀转化的方程式: ,此反应平衡常数K的值为 。
(2)要实现该转化C(CO32-)不低于 mol/L
(3)必须更换Na2CO3溶液的原因是什么?
正确答案
(1)BaSO4(s)+Na2CO3(aq)=BaCO3(s)+Na2SO4(aq);0.2
(2)2.5×10-4mol/L (3)保证Na2CO3溶液的浓度不低于2.5×10-4mol/L
(1)根据反应物和生成物可写出方程式为
BaSO4(s)+Na2CO3(aq)=BaCO3(s)+Na2SO4(aq)。
反应的平衡常数是。
(2)饱和硫酸钡溶液中,SO42-浓度是5×10-5mol/L,所以此时CO32-浓度是5×10-5mol/L÷0.2=2.5×10-4mol/L。
(3)要使沉淀转化,则必须保证Na2CO3溶液的浓度不低于2.5×10-4mol/L。
工业上向氨化的CaSO4悬浊液中通入适量CO2,可制取(NH4)2SO4,其流程如下图所示,已知CaSO4的Ksp=9.1×10-6,CaCO3的Ksp=2.8×10-9,请回答:
(1)向甲中通入过量CO2_____(填“有”或“不”)利于CaCO3和(NH4)2SO4的生成,原因是_______________________________________________________________。
(2)直接蒸干滤液得到的(NH4)2SO4主要含有的杂质是________(填含量最多的一种)。
(3)锅炉水垢中含有的CaSO4,可先用Na2CO3溶液浸泡,使之转化为疏松,易溶于酸的CaCO3,而后用酸除去。
①CaSO4转化为CaCO3的离子方程式为____________________________________。
②请分析CaSO4转化为CaCO3的原理:__________________________________________。
正确答案
(1)不(1分) 通入过量的CO2会使CO32-转化为HCO3-(1分),从而CO32-浓度减小,不利于CaSO4转化为CaCO3 (1分)[类似的意思参照 给分]
(2)(1分)(NH4)2CO3或碳酸铵(写碳酸氢铵不给分)
(3)(5分)①(2分)CaSO4(s)+CO32-(aq) CaCO3(s)+SO42-(aq) 【任错1处0分】
②(3分)CaSO4存在沉淀溶解平衡CaSO4(s) Ca2+(aq)+SO42-(aq)[1分] ,当加入Na2CO3溶液后,CO32-与Ca2+结合生成溶度积更小的CaCO3沉淀(1分),溶液中Ca2+浓度减少,使CaSO4的溶解平衡向溶解的方向移动(1分)
试题分析:⑵向氨化的CaSO4悬浊液中通入适量CO2,二氧化碳会跟里面的氨全部反应生成碳酸铵。
已知:乙二酸俗称草酸(结构简式为HOOC-COOH,可简写为H2C2O4).25℃时,草酸的电离平衡常数为K1=5.0×10-2,K2=5.4×10-5;碳酸(H2CO3)的电离平衡常数为K1=4.4×10-7,K2=4.7×10-11.草酸钙的Ksp=4.0×10-8,碳酸钙的Ksp=2.5×10-9.回答下列问题:
(1)写出水溶液中草酸的电离方程式:______.
(2)往Na2CO3溶液中加入少量草酸溶液,发生反应的离子方程式为______.
(3)常温下将0.4mol/L的KOH溶液20mL与0.2mol/L的草酸溶液20mL混合,则混合后溶液中阴离子浓度的大小顺序为______.
(4)实验室常用酸性高锰酸钾溶液滴定草酸来测定草酸溶液的浓度.高锰酸钾溶液常用______(填“稀硫酸”、“稀硝酸”或“稀盐酸”)酸化,已知酸性高锰酸钾和草酸反应的现象是:有气泡产生,紫色消失,其反应的离子方程式为______.
(5)草酸钙结石是五种肾结石里最为常见的一种.患草酸钙结石的病人多饮白开水有利于结石的消融.请用化学用语和简要的文字说明其原因:______.
(6)25℃时,向20mL碳酸钙的饱和溶液中逐滴加入cmol/L的草酸钾溶液20mL后,有草酸钙沉淀生成,则c的最小值为______.
正确答案
(1)酸是二元弱酸存在电离平衡,分步电离,电离方程式为:H2C2O4⇌H++HC2O4-,HC2O4-⇌H++C2O42-;
故答案为:H2C2O4⇌H++HC2O4-,HC2O4-⇌H++C2O42-;
(2)电离平衡常数分析,酸性强弱顺序为:草酸>碳酸>HC2O4->HCO3-;往Na2CO3溶液中加入少量草酸溶液反应生成碳酸氢钠和草酸钠,反应的离子方程式为:2CO32-+H2C2O4=2HCO3-+C2O42-;
故答案为:2CO32-+H2C2O4=2HCO3-+C2O42-;
(3)将0.4mol/L的KOH溶液20mL与0.2mol/L的草酸溶液20mL混合,恰好反应生成草酸钾溶液,K2C2O4溶液中C2O42-水解分步进行,H2O+C2O42-⇌HC2O4-+OH-,HC2O4-+H2O⇌H2C2O4+OH-,草酸根离子易水解而使其溶液呈碱性,但第一步水解大于第二步;
溶液中阴离子浓度大小为:c(C2O42-)>c(OH-)>c(HC2O4-);
故答案为:c(C2O42-)>c(OH-)>c(HC2O4-);
(4)高锰酸钾溶液是强氧化性溶液,盐酸中的氯离子会被氧化,硝酸本身具有强氧化性,草酸和高锰酸钾溶液反应在酸性溶液中 发生氧化还原反应,草酸被氧化为二氧化碳,高锰酸钾被还原为锰离子,反应的离子方程式为:5H2C2O4+2MnO4-+6H+=2Mn2++10CO2↑+8H2O,
故答案为:稀硫酸;5H2C2O4+2MnO4-+6H+=2Mn2++10CO2↑+8H2O;
(5)患草酸钙结石的病人多饮白开水有利于结石的消融,利用的 原理是草酸钙存在溶解沉淀平衡,CaC2O4(s)⇌Ca2+(aq)+C2O42-(aq),多饮白开水,导致c(Ca2+)、c(C2O42-)减小,使平衡向右移动,有利于CaC2O4的溶解,
故答案为:CaC2O4(s)⇌Ca2+(aq)+C2O42-(aq),多饮白开水,导致c(Ca2+)、c(C2O42-)减小,使平衡向右移动,有利于CaC2O4的溶解;
(6)25℃时,向20mL碳酸钙的饱和溶液中逐滴加入cmol/L的草酸钾溶液20mL后,有草酸钙沉淀生成;
碳酸钙的Ksp=2.5×10-9=c(Ca2+)c(CO32-),饱和溶液中钙离子浓度c(Ca2+)=5×10-5mol/L,等体积混合后溶液中c(Ca2+)=2.5×10-5mol/L,草酸钙的Ksp=4.0×10-8 =c(Ca2+)c(C2O42-)=2.5×10-5mol/L×mol/L,
c==3.2×10-3,
故答案为:3.2×10-3.
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