（通用版）2022高考化學(xué)一輪復(fù)習(xí) 跟蹤檢測（五十二）系統(tǒng)歸納 四大平衡常數(shù)的相互關(guān)系及運(yùn)算（含解析）

（通用版）2022高考化學(xué)一輪復(fù)習(xí) 跟蹤檢測（五十二）系統(tǒng)歸納 四大平衡常數(shù)的相互關(guān)系及運(yùn)算（含解析）1(2019·廊坊模擬)水的電離平衡曲線如圖所示，下列說法不正確的是()A圖中四點(diǎn)KW間的關(guān)系：ADCBB若從A點(diǎn)到D點(diǎn)，可采用：溫度不變?cè)谒屑尤肷倭克酑若從A點(diǎn)到C點(diǎn)，可采用：溫度不變?cè)谒屑尤肷倭縉H4Cl固體D若從A點(diǎn)到D點(diǎn)，可采用：溫度不變?cè)谒屑尤肷倭縉H4Cl固體解析：選CKW只受溫度的影響，隨溫度升高而增大，A、D點(diǎn)溫度相同，B點(diǎn)溫度>C點(diǎn)溫度>A點(diǎn)溫度，A正確；從A點(diǎn)到D點(diǎn)，溫度不變，酸性增強(qiáng)，B、D正確；A、C點(diǎn)溫度不同，C錯(cuò)誤。2已知，常溫下濃度為0.1 mol·L1的下列溶液的pH如表：溶質(zhì)NaFNaClONa2CO3pH7.59.711.6下列有關(guān)說法正確的是()A在相同溫度下，同濃度的三種酸溶液的導(dǎo)電能力順序：H2CO3HClOHFB若將CO2通入0.1 mol·L1 Na2CO3溶液中至溶液呈中性，則溶液中2c(CO)c(HCO)0.1 mol·L1C根據(jù)上表，水解方程式ClOH2OHClOOH的水解常數(shù)K107.6D向上述NaClO溶液中通HF氣體至恰好完全反應(yīng)時(shí)：c(Na)c(F)c(H)c(HClO)c(OH)解析：選C鹽NaF、NaClO、Na2CO3、NaHCO3所對(duì)應(yīng)的酸依次為HF、HClO、HCO、H2CO3，酸性：HCOHClO H2CO3HF，所以三種酸溶液的導(dǎo)電能力順序：HClOH2CO3HF，A項(xiàng)錯(cuò)誤；0.1 mol·L1 Na2CO3溶液中，c(Na)0.2 mol·L1，根據(jù)電荷守恒有：c(Na)c(H)c(HCO)2c(CO)c(OH)，由于溶液呈中性：c(H)c(OH)，則c(Na)2c(CO)c(HCO)0.2 mol·L1，B項(xiàng)錯(cuò)誤；根據(jù)水解方程式ClOH2OHClOOH，水解的平衡常數(shù)表達(dá)式為K，從上表可知常溫下濃度為0.1 mol·L1 NaClO溶液的pH9.7，則pOH4.3，c(OH)104.3，所以，K107.6，C項(xiàng)正確；向NaClO 溶液中通HF氣體至恰好完全反應(yīng)，NaClOHF=NaFHClO，溶液中生成等物質(zhì)的量的NaF和HClO，由于HClO為弱酸，存在著電離平衡：HClOHClO，同時(shí)溶液中也存在著NaF的水解平衡，但是由于水解程度是很微弱的，所以溶液中應(yīng)該是c(Na)c(F) c(HClO)c(H)c(OH)，D項(xiàng)錯(cuò)誤。3(2019·資陽二診)25 時(shí)，用0.100 0 mol·L1 KOH溶液滴定20.00 mL 0.100 0 mol·L1 CH3COOH溶液，滴定中pH變化如圖，下列關(guān)系錯(cuò)誤的是()AV0 mL時(shí)，CH3COOH溶液pH3，其電離平衡常數(shù)K105BV10.00 mL時(shí)，溶液中c(CH3COO)c(K)c(H)c(OH)C溶液pH7時(shí)，1DV20.00 mL時(shí)，溶液中c(K)c(CH3COO)c(OH)c(CH3COOH)解析：選D0.100 0 mol·L1 CH3COOH溶液的pH3，則該溫度下醋酸的電離常數(shù)為105，A正確；當(dāng)V10.00 mL時(shí)生成的醋酸鉀與剩余的醋酸濃度相等，根據(jù)圖示，溶液顯酸性，這說明CH3COOH的電離程度大于CH3COO的水解程度，則溶液中c(CH3COO)c(K)c(H)c(OH)，B正確；溶液pH7時(shí)顯中性，根據(jù)電荷守恒可知鉀離子濃度等于醋酸根離子濃度，因此溶液中1，C正確；V20.00 mL時(shí)二者恰好反應(yīng)生成CH3COOK，溶液中滿足物料守恒c(K)c(CH3COO)c(CH3COOH)，D錯(cuò)誤。4(2019·衡水聯(lián)考)已知：25 時(shí)，KspZn(OH)21.0×1018，Ka(HCOOH)1.0×104。該溫度下，下列說法錯(cuò)誤的是()AHCOO的水解常數(shù)為1.0×1010BZn(OH)2溶于水形成的飽和溶液中，c(Zn2)1.0×106 mol·L1C向Zn(OH)2懸濁液中加入HCOOH，溶液中c(Zn2)增大DZn(OH)2(s)2HCOOH(aq)Zn2(aq)2HCOO(aq)2H2O(l)的平衡常數(shù)K100解析：選BHCOO存在水解平衡：HCOOH2OHCOOHOH，則水解常數(shù)為Kh1.0×1010，A正確；Zn(OH)2溶于水形成的飽和溶液中，KspZn(OH)2c(Zn2)·c2(OH)4c3(Zn2)1.0×1018，則有c(Zn2)<1.0×106 mol·L1，B錯(cuò)誤；向Zn(OH)2懸濁液中加入HCOOH，發(fā)生中和反應(yīng)消耗OH，Zn(OH)2溶解平衡正向移動(dòng)，溶液中c(Zn2)增大，C正確；該反應(yīng)的平衡常數(shù)為K100，D正確。5已知25 時(shí)某些弱酸的電離常數(shù)如下表。常溫下稀釋CH3COOH、HClO兩種酸的稀溶液時(shí)，溶液pH隨加水量的變化如圖所示。下列說法正確的是()弱電解質(zhì)CH3COOHHClOH2CO3電離常數(shù)Ka1.8×103Ka3.0×108Ka14.1×107Ka25.6×1011A相同濃度CH3COONa和NaClO的混合液中，各離子濃度的大小關(guān)系是c(Na)c(ClO)c(CH3COO)c(OH)c(H)B向NaClO溶液中通入少量二氧化碳的離子方程式為2ClOCO2H2O=2HClOCOC圖像中a點(diǎn)酸的總濃度大于b點(diǎn)酸的總濃度D圖像中a、c兩點(diǎn)處的溶液中相等(HR代表CH3COOH或HClO)解析：選D由于CH3COOH的Ka大于HClO的Ka，根據(jù)鹽類水解“越弱越水解”的規(guī)律可知，ClO的水解程度大于CH3COO，故混合液中離子濃度大小關(guān)系為c(Na)c(CH3COO)c(ClO)c(OH)c(H)，A錯(cuò)誤。由于Ka1(H2CO3)Ka(HClO)Ka2(H2CO3)，則向NaClO溶液中通入少量二氧化碳生成HClO和NaHCO3，離子方程式為ClOCO2H2O=HClOHCO，B錯(cuò)誤。由于Ka(CH3COOH)Ka(HClO)，稀釋相同倍數(shù)時(shí)，CH3COOH的pH變化大，則曲線代表CH3COOH，曲線代表HClO；起始時(shí)兩種酸溶液的pH相等，則有c(HClO)c(CH3COOH)，故a點(diǎn)酸的總濃度小于b點(diǎn)酸的總濃度，C錯(cuò)誤。CH3COOH的電離常數(shù)為Ka(CH3COOH)，則有，a、c兩點(diǎn)處的溶液溫度相同，則Ka(CH3COOH)、KW相同，故兩點(diǎn)溶液中相等，D正確。6(2018·唐山模擬)已知某溫度時(shí)CH3COOH的電離常數(shù)為K。該溫度下向20 mL 0.1 mol·L1 CH3COOH溶液中逐滴加入0.1 mol·L1 NaOH溶液，pH變化曲線如圖所示(忽略溫度變化)。以下敘述正確的是()A根據(jù)圖中數(shù)據(jù)可計(jì)算出K值約為105B點(diǎn)水的電離程度由大到小的順序?yàn)镃點(diǎn)所示溶液中：c(CH3COO)c(OH)c(CH3COOH)c(H)D點(diǎn)時(shí)c(CH3COOH)c(CH3COO)0.1 mol·L1解析：選A由圖可知滴定前0.1 mol·L1醋酸溶液的pH為3，則醋酸的電離常數(shù)K1×105 mol·L1，A項(xiàng)正確；點(diǎn)時(shí)，恰好完全反應(yīng)生成CH3COONa，CH3COO的水解促進(jìn)水的電離，在點(diǎn)時(shí)，溶液pH7，水的電離既沒受到促進(jìn)也沒受到抑制，在點(diǎn)時(shí)，水的電離受到抑制，故水的電離程度由大到小的順序?yàn)?，B項(xiàng)錯(cuò)誤；點(diǎn)時(shí)得到等物質(zhì)的量的CH3COOH和CH3COONa的混合溶液，根據(jù)電荷守恒得，c(H)c(Na)c(CH3COO)c(OH)，根據(jù)物料守恒得，2c(Na)c(CH3COO)c(CH3COOH)，整理以上兩個(gè)式子得質(zhì)子守恒式：c(CH3COO)2c(OH)c(CH3COOH)2c(H)，且點(diǎn)時(shí)溶液呈酸性，c(H)c(OH)，則C項(xiàng)錯(cuò)誤；D項(xiàng)忽視了溶液由20 mL變?yōu)?0 mL，故點(diǎn)時(shí)c(CH3COO)c(CH3COOH)0.05 mol·L1，D項(xiàng)錯(cuò)誤。7已知K、Ka、KW、Kh、Ksp分別表示化學(xué)平衡常數(shù)、弱酸的電離常數(shù)、水的離子積常數(shù)、鹽的水解常數(shù)、難溶電解質(zhì)的溶度積常數(shù)。(1)有關(guān)上述常數(shù)的說法正確的是_。a它們都能反映一定條件下對(duì)應(yīng)變化進(jìn)行的程度b它們的大小都隨溫度的升高而增大c常溫下，CH3COOH在水中的Ka大于在飽和CH3COONa溶液中的Kad一定溫度下，在CH3COONa溶液中，KWKa·Kh(2)25 時(shí)，H2SO3HSOH的電離常數(shù)Ka1×102 mol·L1，則該溫度下pH3、c(HSO)0.1 mol·L1的NaHSO3溶液中c(H2SO3)_。(3)高爐煉鐵中發(fā)生的反應(yīng)有：FeO(s)CO(g)Fe(s)CO2(g)H0該反應(yīng)的平衡常數(shù)表達(dá)式K_；已知1 100 時(shí)，K0.25，則平衡時(shí)CO的轉(zhuǎn)化率為_；在該溫度下，若測得高爐中c(CO2)0.020 mol·L1，c(CO)0.1 mol·L1，則此時(shí)反應(yīng)速率是v正_v逆(填“”“”或“”)。(4)已知常溫下Fe(OH)3和Mg(OH)2的Ksp分別為8.0×1038、1.0×1011，向濃度均為0.1 mol·L1的FeCl3、MgCl2的混合溶液中加入堿液，要使Fe3完全沉淀而Mg2不沉淀，應(yīng)該調(diào)節(jié)溶液pH的范圍是_。(已知lg 20.3，離子濃度低于105mol·L1時(shí)認(rèn)為沉淀完全)解析：(1)對(duì)于正反應(yīng)為放熱反應(yīng)的化學(xué)平衡，升高溫度，平衡逆向移動(dòng)，平衡常數(shù)減小，b選項(xiàng)錯(cuò)誤；溫度不變，CH3COOH的電離常數(shù)不變，c選項(xiàng)錯(cuò)誤。(2)由Ka，代入數(shù)據(jù)得c(H2SO3)0.01 mol·L1。(3)根據(jù)方程式可得K；設(shè)開始時(shí)c(CO)a mol·L1，平衡時(shí)c(CO2)b mol·L1，則0.25，得a5b，則平衡時(shí)CO的轉(zhuǎn)化率為×100%20%；Qc0.200.25，故v正v逆。(4)KspFe(OH)3c(Fe3)·c3(OH)，F(xiàn)e3完全沉淀時(shí)c3(OH)，得c(OH)2×1011 mol·L1，pH3.3，Mg(OH)2開始沉淀時(shí)c2(OH)1.0×1010，得c(OH)1×105 mol·L1，pH9，調(diào)節(jié)pH范圍為3.3,9。答案：(1)ad(2)0.01 mol·L1(3)20%(4)3.3,98(1)常溫下，用氨水吸收CO2可得到NH4HCO3溶液，在NH4HCO3溶液中，c(NH)_(填“>”“<”或“”)c(HCO)；反應(yīng)NHHCOH2O=NH3·H2OH2CO3的平衡常數(shù)K_。(已知常溫下NH3·H2O的電離常數(shù)Kb2×105，H2CO3的電離常數(shù)K14×107，K24×1011)(2)已知KspMg(OH)22×1011，在某MgSO4溶液里c(Mg2)0.002 mol·L1，如果生成Mg(OH)2沉淀，應(yīng)調(diào)整溶液pH，使之大于_；在0.20 L的0.002 mol·L1 MgSO4溶液中加入等體積的0.10 mol·L1的氨水溶液，電離常數(shù)Kb(NH3·H2O)2×105，試計(jì)算_(填“有”或“無”)Mg(OH)2沉淀生成？(3)CuCl懸濁液中加入Na2S，發(fā)生的反應(yīng)為2CuCl(s)S2(aq)Cu2S(s)2Cl(aq)，該反應(yīng)的平衡常數(shù)K_已知Ksp(CuCl)1.2×106，Ksp(Cu2S)2.5×1043。(4)已知常溫下H2SO3的電離常數(shù)：Ka11.0×101.9，Ka21.0×107.2，計(jì)算0.1 mol·L1 NaHSO3溶液的pH值為_(忽略SO的二級(jí)水解)。解析：(1)由于NH3·H2O的電離常數(shù)大于HCO的電離常數(shù)，再根據(jù)鹽類水解規(guī)律可得HCO的水解程度更大，因此c(NH)>c(HCO)；反應(yīng)NHHCOH2O=NH3·H2OH2CO3的平衡常數(shù)K1.25×103。(2)MgSO4溶液中c(Mg2)0.002 mol·L1，沉淀平衡時(shí)c(OH) mol·L1104 mol·L1，則c(H)1010 mol·L1，因此生成Mg(OH)2沉淀，應(yīng)調(diào)整溶液pH，使之大于10；在0.20 L的0.002 mol·L1 MgSO4溶液中加入等體積的0.10 mol·L1的氨水溶液，鎂離子濃度變?yōu)?.001 mol·L1；c(OH) mol·L10.001 mol·L1，c(Mg2)·c2(OH)109>Ksp2×1011，有沉淀產(chǎn)生。(3)2CuCl(s)S2(aq)Cu2S(s)2Cl(aq)的平衡常數(shù)K5.76×1030。(4)HSOSOH的常數(shù)Ka21.0×107.2，c(SO)c(H)，c(HSO)0.1 mol·L1，則c2(H)1.0×107.2×c(HSO)1.0×107.2×0.1108.2，c(H)104.1，故pHlg c(H)4.1。答案：(1)>1.25×103(2)10有(3)5.76×1030(4)4.19鈷(Co)及其化合物在工業(yè)上有廣泛應(yīng)用。利用水鈷礦(主要成分為Co2O3，含少量Fe2O3、Al2O3、MnO、MgO、CaO等)制取CoCl2·6H2O粗品的工藝流程圖如下：已知：浸出液含有的陽離子主要有H、Co2、Fe2、Mn2、Ca2、Mg2、Al3等；部分陽離子以氫氧化物形式開始沉淀和完全沉淀時(shí)的pH如下表：沉淀物Fe(OH)3Fe(OH)2Co(OH)2Al(OH)3Mn(OH)2開始沉淀時(shí)的pH2.77.67.64.07.7完全沉淀時(shí)的pH3.79.69.25.29.8請(qǐng)回答下列問題：(1)上述工藝流程圖中操作a的名稱為_。(2)寫出“浸出”時(shí)Co2O3發(fā)生反應(yīng)的離子方程式：_。(3)加入NaClO3的作用是_。(4)萃取劑對(duì)金屬離子的萃取率與pH的關(guān)系如圖。使用萃取劑最適宜的pH范圍是_(填字母)。A2.02.5B3.03.5C5.05.5D9.59.8(5)“除鈣、鎂”是將溶液中Ca2與Mg2轉(zhuǎn)化為CaF2、MgF2沉淀。已知某溫度下，Ksp(MgF2)7.35×1011，Ksp(CaF2)1.50×1010。當(dāng)加入過量NaF，所得濾液中_。解析：水鈷礦中加入鹽酸，可得CoCl3、FeCl3、AlCl3、MnCl2、MgCl2、CaCl2，已知浸出液含有的陽離子主要有H、Co2、Fe2、Mn2、Ca2、Mg2、Al3等，則加入的Na2SO3將Co3、Fe3還原為Co2、Fe2；加入NaClO3將Fe2氧化為Fe3，并調(diào)pH至5.2，可得到Fe(OH)3、Al(OH)3沉淀；過濾后所得濾液主要含有CoCl2、MnCl2、MgCl2、CaCl2，用NaF溶液除去鈣、鎂；過濾后，向?yàn)V液中加入萃取劑，萃取Mn2；萃取后的余液中主要含有CoCl2，蒸發(fā)結(jié)晶得到CoCl2·6H2O粗品。(1)由上述分析可知，工藝流程圖中操作a的名稱是過濾。(2)浸出過程中加入Na2SO3的目的是將Co3、Fe3還原為Co2、Fe2，其中“浸出”時(shí)Co2O3發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為SOCo2O34H=SO2Co22H2O。(3)加入NaClO3的作用是將浸出液中的Fe2氧化為Fe3，使Fe3沉淀完全。(4)pH在33.5時(shí)Mn2的萃取率增大很多，而pH4時(shí)，Co2的萃取率比較大，故pH在3.03.5時(shí)萃取效果最佳。(5)由溶度積可知，溶液“除鈣、鎂”是將溶液中Ca2與Mg2分別轉(zhuǎn)化為CaF2、MgF2沉淀，根據(jù)溶度積定義可知0.49。答案：(1)過濾(2)Co2O3SO4H=2Co2SO2H2O(3)將Fe2氧化成Fe3，使Fe3沉淀完全利于生成Fe(OH)3除去(4)B(5)0.4910鋰離子電池是目前具有最高比能量的二次電池。LiFePO4可極大地改善電池體系的安全性能，且具有資源豐富、循環(huán)壽命長、環(huán)境友好等特點(diǎn)，是鋰離子電池正極材料的理想選擇。生產(chǎn)LiFePO4的一種工藝流程如圖：已知：KspFe(OH)34.0×1038，Ksp(FePO4·xH2O)1.0×1015。回答下列問題：(1)在合成磷酸鐵時(shí)，步驟中pH的控制是關(guān)鍵。如果pH<1.9，F(xiàn)e3沉淀不完全，影響產(chǎn)量；如果pH>3.0，則可能存在的問題是_。(2)步驟中，洗滌是為了除去FePO4·xH2O表面附著的_等離子。(3)取三組FePO4·xH2O樣品，經(jīng)過高溫充分煅燒測其結(jié)晶水含量，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如下表：實(shí)驗(yàn)序號(hào)123固體失重質(zhì)量分?jǐn)?shù)/%19.920.120.0固體失重質(zhì)量分?jǐn)?shù)×100%則x_(精確至0.1)。(4)步驟中研磨的作用是_。(5)在步驟中生成了LiFePO4、CO2和H2O，則氧化劑與還原劑的物質(zhì)的量之比為_。(6)H3PO4是三元酸，如圖是溶液中含磷微粒的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)()隨pH變化示意圖。則PO第一步水解的水解常數(shù)K1的表達(dá)式為_，K1的數(shù)值最接近_(填字母)。A1012.4B101.6C107.2 D104.2解析：(1)合成磷酸鐵時(shí)，pH<1.9，F(xiàn)e3沉淀不完全；pH>3.0，由KspFe(OH)34.0×1038可知，易生成Fe(OH)3沉淀，影響磷酸鐵的純度。(2)步驟在反應(yīng)釜中加入H3PO4、Fe(NO3)3溶液，并用氨水調(diào)pH2.03.0，控制反應(yīng)物的量，反應(yīng)生成磷酸鐵后，溶液中溶質(zhì)主要是NH4NO3，故洗滌是為了除去固體表面吸附的NH、NO、H等離子。(3)由表中實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可知，F(xiàn)ePO4·xH2O固體樣品失重質(zhì)量分?jǐn)?shù)的平均值為20.0%，取100 g固體樣品進(jìn)行計(jì)算：n(FePO4)，n(H2O)，則有2.1。(4)步驟FePO4·xH2O中加入葡萄糖和Li2CO3研磨、干燥，使反應(yīng)物混合均勻，加快反應(yīng)速率，提高反應(yīng)產(chǎn)率。(5)步驟在Ar氣保護(hù)、600 煅燒，生成了LiFePO4、CO2和H2O，其中Fe元素由3價(jià)降低到2價(jià)，葡萄糖則被氧化為CO2和H2O，則氧化劑為FePO4·xH2O，還原劑是葡萄糖(C6H12O6)，據(jù)得失電子守恒可得：n(FePO4·xH2O)×(32)n(C6H12O6)×(40)×6，則有n(FePO4·xH2O)n(C6H12O6)241。(6)PO第一步水解的反應(yīng)為POH2OHPOOH，故水解常數(shù)表達(dá)式為K1。由圖可知，當(dāng)pH12.4時(shí)，溶液中PO、HPO的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)均為0.5，此時(shí)c(PO)c(HPO)，故水解常數(shù)表達(dá)式K1c(OH)1012.414101.6。答案：(1)生成Fe(OH)3雜質(zhì)，影響磷酸鐵的純度(2)NO、NH、H(只要寫出NO、NH即可)(3)2.1(4)使反應(yīng)物混合均勻，增大反應(yīng)速率，提高反應(yīng)產(chǎn)率(答案合理即可)(5)241(6)K1B