酸碱反应、沉淀平衡
总分:110分,考试时间:2.5小时
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一 选择题(每题只有1个正确选项,每题2分,共20分。) 1.下列离子中只能作碱的是( )。
A.H2O B.HCO3 C.S2- D.[Fe(H2O)6]3+
2. 按质子理论,下列物质中何者不具有两性( )
A. HCO3- B.CO32- C.HPO42- D.HS-
3.对反应HPO42- + H2O H2PO4- +OH-来说( )
A.H2O是酸,OH-是碱 B.H2O是酸,HPO42-是它的共轭碱 C.HPO42-是酸,OH-是它的共轭碱 D.HPO42-是酸,H2PO4-是它的共轭碱
4.相同浓度的F-、CN-、HCOO-三种碱性物质的水溶液,在下列叙述其碱性强弱顺序的关系中,哪一种说法是正
确的。(HF的pKa=3.18,HCN的pKa=9.21,HCOOH的pKa=3.74)( )
A.F->CN->HCOO- B.CN->HCOO->F- C.CN->F->HCOO- D.HCOO->F->CN-
5.不是共轭酸碱对的一组物质是( )
A.NH3,NH2_ B.NaOH,Na+ C.HS_,S-2 D.H2O,OH-
6. 质子理论认为,下列物质中全部是碱的是( )
A.HAc、H3PO4、H2O B.Ac-、PO43-、H2O C.HAc、H2PO4-、OH- D.Ac-、PO43-、NH4+ 7. 25℃时,H2SO3及其钠盐的溶液中,H2SO3、HSO3-、SO32-的物质的量分数(α)随溶液pH变化关系如下图所示,下列叙述错误的是( ) A.溶液的pH=5时,硫元素的主要存在形式为HSO3- B.当溶液恰好呈中性时:c(Na+)>c(SO32-)+c(HSO3-) C.向pH=8的上述溶液中滴加少量澄清石灰水,
的值增大
D.向pH=3的上述溶液中滴加少量稀硫酸,α(HSO3-)减小
8. 苯甲酸钠(
–
,缩写为NaA),可作饮料防腐剂。研究表明苯甲酸(HA)的抑菌能力显着高于A
5711
。已知25 ℃时,HA的Ka=6.25×10–,H2CO3的Ka1=4.17×10–,Ka2=4.90×10–。在生产碳酸饮料的过程中,
除了添加NaA外,还需加压充入CO2气体。下列说法正确的是(温度为25 ℃,不考虑饮料中其他成分)( )
A.相比于未充CO2的饮料,碳酸饮料的抑菌能力较低 B.提高CO2充气压力,饮料中c(A–)不变
C.当pH为5.0时,饮料中
c(HA)=0.16
c(A)2D.碳酸饮料中各种粒子的浓度关系为:c(H+)=c(HCO3)+c(CO3)+c(OH–)–c(HA) 9.25 ℃时,用0.050 0 mol·L1 H2C2O4溶液滴定25.00 mL 0.100 0 mol·L1 NaOH溶液所得滴定曲线如右图。下列说法正确的是( )
+--
A.点①所示溶液中:c(H)+c(H2C2O4)+c(HC2O4)=c(OH)
--+
B.点②所示溶液中:c(H2C2O4)+c(HC2O4)+2c(C2O24)=c(Na)
+--
C.点③所示溶液中:c(Na)>c(HC2O4)>c(H2C2O4)>c(C2O24)
+--+-
D.滴定过程中可能出现:c(Na)>c(C2O24)=c(HC2O4)>c(H)>c(OH) 10、下列溶液中各微粒的浓度关系正确的是( )
A.等pH的氨水、KOH溶液、Ba(OH)2溶液中:c(NH4+)=c(K+)=c(Ba2+)
-
-
B.将10mL0.1mol·L﹣1Na2CO3溶液逐滴滴加到10mL0.1mol·L﹣1盐酸中:
c(Na+)>c(Cl﹣)>c(HCO3﹣)>c(CO32﹣)
C.向NH4HCO3溶液中滴加NaOH溶液至pH=7:c(NH4+)+c(Na+)=c(HCO3﹣)+c(CO32﹣) D.0.2mol·L﹣1的某一元弱酸HA溶液和0.1mol·L﹣1NaOH溶液等体积混合后的溶液:
2c(OH﹣)+c(A﹣)=2c(H+)+c(HA)
二、简答题、计算题(规范写出解题过程,注意卷面的整洁,共100分) 11、(6分)解释下列现象:
(1)Fe(OH)3溶于稀盐酸。
(2)Mg(OH)2既能溶于稀盐酸,又能溶于NH4Cl溶液中。
(3)H2S通入ZnSO4溶液中,ZnS沉淀很不完全,但是在ZnSO4溶液中先加入若干NaAc,再通H2S气体,ZnS几乎完全沉淀出来。
12.(6分)在含Ca3(PO4)2固体的饱和溶液中,分别加入下列物质,对Ca3(PO4)2的溶解度有什么影响,并解释之。
(1)磷酸 (2) Ca(NO3)2 (3)KNO3 13.(8分) 填空
酸 CH2COO- NH3+
H2O H3O
NH3 [Al(H2O)5OH]2+ S2- 共轭碱 14. (6分)乳酸HC3H5O3是糖酵解的最终产物,在体内积蓄会引起机体疲劳和酸中毒,已知乳酸的Ka=1.4×10-4,
试计算浓度为1.0×10-3 mol·L-1乳酸溶液的pH值。
15. (6分) 取0.10 mol·L-1HB溶液50.00 mL,与0.10 mol·L-1KOH溶液20.00 mL混合,将混合溶液加水稀释至100.0 mL,测得其pH值为5.25,试求此弱酸(HB)的解离平衡常数。
616.(6分)已知由弱酸HB(Ka5.010)及其共轭碱B组成的缓冲溶液中,HB的溶液为0.25mol/L,在100mL
—
此溶液中加入0.20g NaOH固体(忽略体积变化),所得溶液的pH为5.60。计算加NaOH之前溶液的pH为多少。 17. (6分)在20mL0.3mol/L的NaHCO3溶液中加入0.2mol/L的Na2CO3溶液后,溶液的pH=10.00,求:加入Na2CO3溶液的体积。已知:H2CO3的Ka1=4.46×10-7,Ka2=4.68×10-11
18. (6分)向0.100mol/L的FeCl2溶液中通入H2S气体至饱和,若要不生成FeS沉淀,溶液的pH最高不应超过多少?已知:Ksp,FeS=6.3×10-18,H2S的Ka1=1.07×10-7,Ka2=1.26×10-13,H2S气体的饱和溶液浓度为0.1mol/L。 19. (8分)已知Ag2C2O4的溶度积常数为5.4×10-12,若Ag2C2O4在饱和溶液中完全解离,试计算: (1)Ag2C2O4在水中的溶解度
(2)Ag2C2O4在0.01mol/L的Na2C2O4溶液中的溶解度(忽略Na2C2O4的电离) (3)Ag2C2O4在0.01mol/L AgNO3溶液中的溶解度
20. (8分)混合溶液中含有2.5×10-2mol/L的Pb2+和1.0×10-2mol/LFe3+,若向其中逐滴加入浓NaOH溶液(忽略体积的变化),能否将Pb2+和Fe3+分离?若能分离,计算分离的pH范围。已知:Ksp,Pb(OH)2=1.43×10-15,Ksp,Fe(OH)3=2.79×10-39
21.(8分)在1mol/L的MgCl2溶液中含有少量的Fe3+,如果加入氨水调节溶液的pH=5,能否除去杂质?如果控制溶液pH=10,将会产生什么影响?通过计算和必要的文字说明。 已知:Ksp,Mg(OH)2=5.61×10-12,Ksp,Fe(OH)3=2.79×10-39
22.(8分) 在浓度均为0.010 mol·L-1的KCl和K2CrO4的混合溶液中,逐滴加入AgNO3溶液时,AgCl和Ag2CrO4哪个先沉淀析出?当第二种离子刚开始沉淀时,溶液中的第一种离子浓度为多少? (忽略溶液体积的变化)。{已知:Ksp(AgCl)=1.77×10-10、Ksp(Ag2CrO4)=1.12×10-12}
23.(8分)将500 ml c(MgCl2)=0.20 mol·L-1和500 ml c(NH3·H2O) =0.20 mol·L-1混合。求:(1)混合后溶液是否有沉淀生成?请通过计算加以说明。(2)若有沉淀要加入多少克NH4Cl,才能使溶液无Mg(OH)2沉淀产生?(忽略加入NH4Cl固体引起的体积变化)已知Ksp{Mg(OH)2}=5.61 ×10-12,Kb(NH3)=1.8×10-5,Mr(NH4Cl)=53.5。
答案:
11.(1) 在含有Fe(OH)3固体的饱和溶液中存在下列沉淀-溶解平衡
Fe(OH)3(s)Fe3+(aq) + 3OH-(aq)
加入盐酸后,HCl解离出H+与OH-结合,OH-离子浓度降低,c(Fe3+)·c3 (OH-)<Ksp(Fe(OH)3), 平衡右移, 故Fe(OH)3
能溶于稀盐酸
(2) 在含有Mg(OH)2固体的饱和溶液中存在下列沉淀-溶解平衡
Mg(OH)2(s)Mg2+(aq) + 2OH-(aq)
加入盐酸后,HCl解离出H+与OH-结合,OH-离子浓度降低,c(Mg2+)·c2 (OH-)<Ksp(Mg(OH)2), 故Mg(OH)2能溶于稀盐酸。
加入NH4Cl溶液后, NH4+ (aq) + OH-(aq)
NH3(aq) + H2O, OH-离子浓度降低, 同样使c(Mg2+)·c2 (OH-)<
Ksp[Mg(OH)2], 平衡右移, 故Mg(OH)2又能溶于NH4Cl溶液中。
(3) H2S(g) + 2Ac-(aq)
2HAc(aq) + S2-(aq) S2- (aq) + Zn2+(aq)
ZnS↓
在ZnSO4溶液中先加入若干NaAc,再通入H2S气体,此时溶液中的Ac-可夺取H2S中的H+,使H2S的解离度增大, 从而大大提高了溶液中的S2-浓度, 使ZnS几乎能完全沉淀出来。
12. (1) 加入磷酸,产生同离子效应,Ca3(PO4)2的溶解度减小。 (2) 加入Ca(NO3)2,产生同离子效应,Ca3(PO4)2的溶解度减小。 (3) 加入KNO3,产生盐效应,Ca3(PO4)2的溶解度增大。 13.
酸 共轭碱
H2O OH-
H3O+ H2O
CH2COO- NH3[Al(H2O)6]3+ [Al(H2O)5OH]2+
HS- S2-
NH3
NH2CH2COO-
14.解 由于c/Ka<500,不能用最简式计算。
[H3O]=
+
1.41041.4104241.41041.0103mol·L-1= 3.1×10-4 mol·L-1
2pH = 3.51
15. 解 HB与KOH反应,生成KB,由于HB过量,组成HB-KB缓冲溶液。
0.10 molL150.00 mL0.10 molL120.00 mL[HB]==0.030 mol·L-1,
100.0 mL0.10 molL120.00 mL[B]== 0.020 mol·L-1, [H3O+] = 5.6×10-6 mol·L-1
100.0 mL-
[H3O][B]5.61060.020Ka=3.7×10-6
[HB]0.03016.
0.200.05mol/L解:加入的NaOH的浓度为400.1
设原溶液中B—浓度为x,则加入0.05mol/L NaOH后: HB + OH
—
B + H2O
—
0.25-0.05 x+0.05 x=0.35mol/L
c(B)0.35pH=pKalg5.30lg5.45c(HB)0.25故原溶液
17. 在20mL0.3mol/L的NaHCO3溶液中加入0.2mol/L的Na2CO3溶液后,溶液的pH=10.00,求:加入Na2CO3溶液
的体积。已知:H2CO3的Ka1=4.46×10-7,Ka2=4.68×10-11
答案:14.04mL
18. 向0.100mol/L的FeCl2溶液中通入H2S气体至饱和,若要不生成FeS沉淀,溶液的pH最高不应超过多少?已知:Ksp,FeS=6.3×10-18,H2S的Ka1=1.07×10-7,Ka2=1.26×10-13,H2S气体的饱和溶液浓度为0.1mol/L。 答案:pH小于等于2.33
19 .(1)1.11×10-4mol/L (2)1.16×10-5mol/L (3)5.4×10-8mol/L 20.
答案:分离pH范围2.81-7.38 21.
已知:Ksp,Mg(OH)2=5.61×10-12,Ksp,Fe(OH)3=2.79×10-39 答案:pH=5,可除去Fe3+,不影响Mg2+
pH=10,Mg2+会有损失(徐家宁考研p170) 22.
解 AgCl开始沉淀时:
[Ag]AgCl=
Ag2CrO4开始沉淀时:
[Ag]Ag2CrO4+
Ksp(AgCl)[Cl]1.771010-8 -1molL1=1.8×10mol·L
0.010Ksp(Ag2CrO4)[CrO2-4]-5 -1 1.121012molL1=1.1×10mol·L
0.010沉淀Cl-所需[Ag+]较小,AgCl沉淀先生成。当[Ag+]=1.1×10-5 mol·L-1时,Ag2CrO4开始沉淀,此时溶液中剩余的Cl-浓度为:
[Cl-]=
23.
解 (1)混合后溶液中,c(MgCl2)=0.10 mol·L-1,c(NH3·H2O) =0.10 mol·L-1 ∵ cKb>20Kw, c/Kb>500
∴[OH-] =Kbc(NH3)1.8100.10molL1.310molL Qc=[Mg2+][OH-]2=0.10×(1.3×10-3)2=1.7×10-7>Ksp{Mg(OH)2},有沉淀生成
5131Ksp(AgCl)[Ag]1.771010-5 -11=1.6×10mol·L molL51.110(2)要使沉淀溶解,设需加入x g NH4Cl,则:
125.6110-6-1[OH]≤=7.5×10 mol·L molL2[Mg]0.10-
Ksp∴
[NH4+]=
Kb[NH3H2O]1.81050.10-11=0.24 mol·L molL6[OH]7.510
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