盐类水解的影响因素及应用
突破训练(二)
1.下列根据反应原理设计的应用,不正确的是( )
A.CO+H2OHCO+OH- 热的纯碱溶液清洗油污
B.Al3++3H2OAl(OH)3(胶体)+3H+ 明矾净水
C.TiCl4+(x+2)H2O(过量)===TiO2·xH2O↓+4HCl 用TiCl4制备TiO2
D.SnCl2+H2OSn(OH)Cl↓+HCl 配制氯化亚锡溶液时加入NaOH固体
解析:选D 升高温度,促使CO的水解平衡正向移动,溶液中c(OH-)增大,碱性增强,有利于油污的水解及清洗,A正确;明矾是KAl(SO4)2·12H2O,Al3+发生水解生成Al(OH)3胶体,可吸附水中悬浮杂质,起到净水作用,B正确;TiCl4发生水解反应生成TiO2·xH2O沉淀,经脱水制备TiO2,C正确;SnCl2易发生水解反应,而配制其溶液时,加入NaOH固体,消耗HCl,促使水解平衡正向移动,生成Sn(OH)Cl沉淀,故应加入HCl溶液抑制其水解,D错误。
2.下列有关问题,与盐的水解有关的是( )
①NH4Cl与ZnCl2溶液可作焊接金属的除锈剂
②用NaHCO3与Al2(SO4)3两种溶液可作泡沫灭火剂
③草木灰与铵态氮肥不能混合施用
④实验室盛放Na2CO3溶液的试剂瓶不能用磨口玻璃塞
⑤加热蒸干AlCl3溶液得到Al(OH)3固体
A.①②③ B.②③④
C.①④⑤ D.①②③④⑤
解析:选D ①NH4Cl与ZnCl2溶液中NH、Zn2+发生水解反应而使溶液呈酸性,可溶解金属锈蚀生成的氧化物,故可用作除锈剂,正确;②用NaHCO3与Al2(SO4)3两种溶液可作泡沫灭火剂,其原理是二者发生相互促进的水解反应生成CO2和Al(OH)3,正确;③草木灰与铵态氮肥不能混合施用,其原因是草木灰中含有K2CO3,CO与NH发生相互促进的水解反应,释放出NH3,降低了肥效,正确;④实验室盛放Na2CO3溶液的试剂瓶不能用磨口玻璃塞,其原因是CO发生水解反应而使溶液呈碱性,易与玻璃中的SiO2反应生成Na2SiO3
而使玻璃塞与瓶口粘连,正确;⑤加热蒸干AlCl3溶液,促使水解平衡:AlCl3+3H2OAl(OH)3+3HCl正向移动,加热蒸干得到Al(OH)3固体,正确。
3.对滴有酚酞溶液的下列溶液,操作后颜色变深的是( )
A.明矾溶液加热
B.CH3COONa溶液加热
C.氨水中加入少量NH4Cl固体
D.小苏打溶液中加入少量NaCl固体
解析:选B A项,明矾溶液中铝离子水解使溶液呈酸性,加热,铝离子的水解程度增大,溶液的酸性增强,无颜色变化;B项,醋酸钠溶液中醋酸根离子水解使溶液呈碱性,加热,醋酸根离子的水解程度增大,溶液的碱性增强,溶液的颜色加深;C项,加入少量NH4Cl固体,氨水的电离程度减弱,碱性减弱,溶液颜色变浅;D项,溶液的酸碱性不变,溶液的颜色没有变化。
4.测定0.1 mol·L-1Na2SO3溶液先升温再降温过程中的pH,数据如下:
时刻
①
②
③
④
温度/℃
25
30
40
25
pH
9.66
9.52
9.37
9.25
实验过程中,取①④时刻的溶液,加入盐酸酸化的BaCl2溶液做对比实验,④产生白色沉淀多。
下列说法不正确的是( )
A.Na2SO3溶液中存在水解平衡:SO+H2OHSO+OH-
B.④的pH与①不同,是由SO浓度减小造成的
C.①→③的过程中,温度和浓度对水解平衡移动方向的影响一致
D.①与④的KW值相等
解析:选C Na2SO3是强碱弱酸盐,在水溶液中发生水解,存在水解平衡:SO+H2OHSO+OH-,A项正确;实验过程中,取①④时刻的溶液,加入盐酸酸化的BaCl2溶液做对比实验,④产生白色沉淀多,说明④中的SO数目大,SO数目小,所以④中的OH-数目小于①中的OH-数目,pH不同,B项正确;①→③
的过程中,温度升高,SO的水解平衡正向移动,而c(SO) 减小,水解平衡逆向移动,二者对水解平衡移动方向的影响不一致,C项错误;KW只与温度有关,D项正确。
5.室温下,将0.05 mol Na2CO3固体溶于水配成100 mL溶液,向溶液中加入下列物质,有关结论正确的是( )
选项
加入物质
结论
A
50 mL 1 mol·L-1 H2SO4
反应结束后,c(Na+)=c(SO)
B
0.05 mol CaO
溶液中增大
C
50 mL H2O
由水电离出的c(H+)·c(OH-)不变
D
0.1 mol NaHSO4固体
反应完全后,溶液pH减小,c(Na+)不变
解析:选B Na2CO3溶液中存在水解平衡CO+H2OHCO+OH-,所以溶液呈碱性。A项,向溶液中加入50 mL 1 mol·L-1H2SO4,Na2CO3与H2SO4 恰好反应生成0.05 mol Na2SO4,根据物料守恒可得c(Na+)=2c(SO),错误;B项,向Na2CO3溶液中加入0.05 mol CaO后,发生反应CaO+H2O===Ca(OH)2,生成0.05 mol Ca(OH)2,恰好与Na2CO3反应:Ca(OH)2+Na2CO3===CaCO3↓+2NaOH,则c(CO)减小,c(OH-)增大,c(HCO)减小,所以增大,正确;C项,加入50 mL H2O,CO的水解平衡正向移动,但c(OH-)减小,溶液中的OH-全部来源于水的电离,由于水电离出的H+、OH-浓度相等,故由水电离出的c(H+)·c(OH-)减小,错误;D项,加入的0.1 mol NaHSO4固体与0.05 mol Na2CO3恰好反应生成0.1 mol Na2SO4,溶液呈中性,故溶液pH减小,加入NaHSO4,引入Na+,所以c(Na+)增大,错误。
6.常温下,浓度均为0.1 mol·L-1的下列四种盐溶液,其pH测定如下表所示:
序号
①
②
③
④
溶液
CH3COONa
NaHCO3
Na2CO3
NaClO
pH
8.8
9.7
11.6
10.3
下列说法正确的是( )
A.四种溶液中,水的电离程度:①>②>④>③
B.Na2CO3和NaHCO3溶液中,粒子种类相同
C.将等浓度的CH3COOH和HClO溶液比较,pH小的是HClO
D.Na2CO3溶液中:c(Na+)=c(CO)+c(HCO)+c(H2CO3)
解析:选B 四种盐溶液均促进了水的电离,根据越弱越水解,水解均显碱性,水解程度越大, pH越大,则四种溶液中,水的电离程度:③>④>②>①, A错误;Na2CO3和NaHCO3溶液中都存在H+、OH-、 CO、HCO、H2CO3、Na+、H2O,B正确;醋酸的酸性强于次氯酸,在物质的量浓度相等的情况下,pH小的是醋酸,C错误;根据物料守恒,Na2CO3溶液中:c(Na+)=2c(CO)+2c(HCO )+2c(H2CO3),D错误。
7.(2019·石家庄一模)25 ℃时,关于①0.1 mol·L-1 NH4Cl溶液、②NaOH溶液,下列叙述正确的是( )
A.若向①中加适量水,溶液中的值减小
B.若向②中加适量水,水的电离平衡正向移动
C.若将①和②均稀释100倍,①的pH变化更大
D.若将①和②混合,所得溶液的pH=7,则溶液中的c(NH3·H2O)>c(Na+)
解析:选B NH4Cl溶液中存在NH的水解平衡:NH+H2ONH3·H2O+H+,加水稀释时,平衡正向移动,n(NH)减小,n(Cl-)不变,则的值增大,A错误。NaOH溶液中加水稀释,c(NaOH)减小,对水的电离抑制程度减小,故水的电离程度增大,B正确。NH4Cl溶液加水稀释100倍,促进NH的水解,溶液中c(H+)大于原溶液的,NaOH溶液中加水稀释100倍,c(OH-)变为原溶液的,故NaOH溶液的pH变化更大,C错误。将①和②混合,所得溶液呈电中性,据电荷守恒可得,c(NH)+c(Na+)+c(H+)=c(Cl-)+c(OH-);由于溶液的pH=7,则有c(OH-)=c(H+),从而可得c(NH)+c(Na+)=c(Cl-);据物料守恒可得c(NH
)+c(NH3·H2O)=c(Cl-),综合上述两式可得c(NH3·H2O)=c(Na+),D错误。
8.25 ℃时,0.1 mol Na2CO3与盐酸混合所得的一组体积为1 L的溶液,溶液中部分微粒与pH的关系如下图所示。下列有关叙述正确的是( )
A.随pH增大,数值先减小后增大
B.b点所示的溶液中:c(Na+)+c(H+)=2c(CO)+c(OH-)+c(Cl-)+c(HCO)
C.25 ℃时,碳酸的第一步电离常数Ka1=10-7
D.溶液呈中性时:c(HCO)>c(CO)>c(H2CO3)
解析:选B ==,温度不变,K(HCO)不变,pH增大,c(H+)减小,因此数值增大,故A错误;根据电荷守恒,c(Na+)+c(H+)=2c(CO)+c(OH-)+c(Cl-)+c(HCO),故B正确;根据图像,pH=6时,c(HCO)=c(H2CO3),则25 ℃时,碳酸的第一步电离常数Ka1==c(H+)=10-6,故C错误;溶液呈中性时pH=7,根据图像,c(HCO)>c(H2CO3)>c(CO),故D错误。
9.粗制的CuSO4·5H2O晶体中含有Fe2+。提纯时,为了除去Fe2+,常加入少量H2O2,然后再加入少量碱至溶液pH=4,可以达到除去铁离子而不损失硫酸铜的目的。下列说法不正确的是 ( )
A.溶解CuSO4·5H2O晶体时要加入少量稀硫酸
B.加入H2O2,将Fe2+氧化,2Fe2++H2O2+2H+2Fe3++2H2O
C.由于CuSO4的催化作用,会使部分H2O2分解而损失
D.调溶液pH=4的依据是Cu(OH)2比Fe(OH)3更难溶
【解析】选D。加入少量稀硫酸可抑制Cu2+的水解,A正确;B、C正确;调溶液pH=4的依据是此时Fe3+已完全沉淀,而Cu2+还未沉淀,即Fe(OH)3比Cu(OH)2更难溶,D错误。
10.某温度下,难溶物FeR的水溶液中存在平衡:FeR(s)Fe2+(aq)+R2-(aq),其沉淀溶解平衡曲线如图所示。下列说法正确的是 ( )
A.可以通过升温实现由a点变到c点
B.b点对应的Ksp等于a点对应的Ksp
C.d点可能有沉淀生成
D.该温度下, Ksp=4×10-18
【解析】选B。升高温度,FeR溶液中Fe2+和R2-的浓度同时增大,A错误;沉淀溶解平衡曲线上的点均为平衡点,温度不变, Ksp不变,B正确;d点相对于平衡点a点,c(Fe2+)相同,c(R2-)小于a点,没有沉淀生成,C错误;选a点或b点计算,得Ksp(FeR)=2×10-18,D错误。
11.25 ℃时,向0.10 mol·L-1 H2S溶液中,加入稀HCl、NaOH溶液,溶液的pH与c(S2-)关系如下图(忽略溶液体积的变化、H2S的挥发),已知Ksp(MnS)=2.8×10-13。下列说法中错误的是 ( )
A.pH=13时,溶液中的c(H2S)+c(HS-)=0.043 mol·L-1
B.在含0.020 mol·L-1 Mn2+、0.10 mol·L-1 H2S中,当溶液pH=5时,Mn2+开始沉淀
C.pH=11时溶液中的溶质为Na2S,存在c(OH-)=c(H+)+c(HS-)+2c(H2S)
D.在CuSO4溶液中加入0.10 mol·L-1 H2S溶液,可得到黑色CuS沉淀,则酸性:
H2S>H2SO4
【解析】选D。pH=13时,c(S2-)=5.7×10-2 mol·L-1,根据硫原子守恒有c(H2S)+
c(HS-)+c(S2-)=0.10 mol·L-1,则c(H2S)+c(HS-)=0.10 mol·L-1-c(S2-)=
0.043 mol·L-1,A正确; Ksp(MnS)=2.8×10-13,c(Mn2+)=0.020 mol·L-1,Mn2+开始沉淀时c(S2-)==1.4×10-11 mol·L-1,根据图象分析此时溶液pH=5,B正确;在Na2S溶液中根据质子守恒有c(OH-)=c(H+)+c(HS-)+2c(H2S),C正确;硫酸是强酸,氢硫酸是弱酸,D错误。
12.下列有关电解质溶液的说法不正确的是 ( )
A.向Na2CO3溶液中通入NH3,减小
B.将0.1 mol·L-1 K2C2O4溶液从25 ℃升高到35 ℃,增大
C.向0.1 mol·L-1 HF溶液中滴加NaOH溶液至中性,=1
D.向0.1 mol·L-1 CH3COONa溶液中加入少量水,增大
【解析】选D。Na2CO3溶液中存在:C+H2OHC+OH-,通入NH3后溶液中c(OH-)增大,水解平衡逆向移动,c(C)增大,c(Na+)不变,则减小,A正确;
K2C2O4溶液中存在:C2+H2OHC2+OH-,升高温度,水解平衡正向移动,溶液中c(C2)减小,c(K+)不变,则增大,B正确;向0.1 mol·L-1HF溶液中滴加NaOH溶液至中性,则有c(H+)=c(OH-),据电荷守恒可得c(H+)+c(Na+)=c(OH-)+c(F-),则有c(Na+)=c(F-),即=1,C正确;CH3COONa溶液中存在:CH3COO-+H2O
CH3COOH+OH-,则水解常数Kh=,则有=,由于温度不变,则KW、Kh不变,故不变,D错误。
13.常温下,某溶液中只含有Cl-、NH、H+、OH-四种离子,其浓度大小的排列顺序为c(Cl-)>c(NH)>c(H+)>c(OH-),下列有关说法中正确的是( )
A.该溶液由pH=11的NH3·H2O溶液与pH=3的HCl溶液等体积混合而成
B.该溶液由0.1 mol·L-1的NH3·H2O溶液与0.1 mol·L-1的NH4Cl溶液等体积混合而成
C.在上述溶液中加入适量NH3·H2O,可能使溶液中离子浓度大小改变为c(NH)>
c(Cl-)>c(OH-)>c(H+)
D.在上述溶液中通入适量HCl气体,可能使溶液中离子浓度大小改变为c(NH)=
c(Cl-)>c(OH-)=c(H+)
解析:选C 常温下,pH=11的NH3·H2O溶液与pH=3的HCl溶液等体积混合,充分反应后,NH3·H2O溶液有剩余,溶液呈碱性,则有c(OH-)>c(H+),A错误;0.1 mol·L-1 NH3·H2O溶液与0.1 mol·L-1 NH4Cl溶液等体积混合,所得溶液呈碱性,则有c(OH-)>c(H+),B错误;加入适量NH3·H2O,中和溶液中的H+,使溶液呈碱性,则有c(OH-)>c(H+),结合电荷守恒可得c(NH)>c(Cl-
),C正确;原溶液呈酸性,通入适量HCl,溶液的酸性比原来更强,则有
c(H+)>c(OH-),不可能存在c(OH-)=c(H+),D错误。
14.常温下,将NaOH溶液滴加到某一元酸(HA)溶液中,测得混合溶液的pH与离子浓度变化关系如图所示,已知p=-lg。下列叙述不正确的是( )
A.Ka(HA)的数量级为10-5
B.滴加NaOH溶液过程中,保持不变
C.m点所示溶液中:c(H+)=c(HA)+c(OH-)-c(Na+)
D.n点所示溶液中:c(Na+)=c(A-)+c(HA)
解析:选D 由图可知,p=-lg=0,即=1时,混合液pH=4.76;HA的电离常数为Ka(HA)==c(H+)=10-4.76,则Ka(HA)的数量级为10-5,A正确。Ka(HA)==,则有=,由于温度不变,Ka(HA)、KW不变,故保持不变,B正确。m点所示溶液中,根据电荷守恒可得c(H+)+c(Na+)=c(A-)+c(OH-),此时c(A-)=c(HA),则有c(H+)+c(Na+)=c(HA)+
c(OH-),故有c(H+)=c(HA)+c(OH-)-c(Na+),C正确。由图可知,n点溶液的pH<3,溶液呈酸性,则有c(H+)>c(OH-),结合电荷守恒可得c(Na+)<c(A-),故有c(Na+)<c(A-)+c(HA),D错误。
15.25 ℃时,0.1 mol Na2CO3与盐酸混合所得的一组体积为1 L的溶液,溶液中部分微粒与pH的关系如下图所示。下列有关叙述正确的是( )
A.随pH增大,数值先减小后增大
B.b点所示的溶液中:c(Na+)+c(H+)=2c(CO)+c(OH-)+c(Cl-)+c(HCO)
C.25 ℃时,碳酸的第一步电离常数Ka1=10-7
D.溶液呈中性时:c(HCO)>c(CO)>c(H2CO3)
解析:选B ==,温度不变,K(HCO)不变,pH增大,c(H+)减小,因此数值增大,故A错误;根据电荷守恒,c(Na+)+c(H+)=2c(CO)+c(OH-)+c(Cl-)+c(HCO),故B正确;根据图像,pH=6时,c(HCO)=c(H2CO3),则25 ℃时,碳酸的第一步电离常数Ka1==c(H+)=10-6,故C错误;溶液呈中性时pH=7,根据图像,c(HCO)>c(H2CO3)>c(CO),故D错误。
16.现有0.175 mol·L-1醋酸钠溶液500 mL(已知醋酸的电离常数Ka=1.75×10-5)。
(1)写出醋酸钠水解反应的化学方程式:____________________________________。
(2)下列图像能说明醋酸钠的水解反应达到平衡的是______。
A.溶液中c(Na+)与反应时间t的关系
B.CH3COO-的水解速率与反应时间t的关系
C.溶液的pH与反应时间t的关系
D.KW与反应时间t的关系
(3)在醋酸钠溶液中加入下列少量物质,能使水解平衡右移的有________。
A.冰醋酸 B.纯碱固体
C.醋酸钙固体 D.氯化铵固体
(4)欲配制0.175 mol·L-1醋酸钠溶液500 mL,可采用以下两种方案;
方案一:用托盘天平称取____g无水醋酸钠,溶于适量水中,配成500 mL溶液。
方案二:用体积均为250 mL且浓度均为________ mol·L-1的醋酸与氢氧化钠两溶液混合而成(设混合后的体积等于混合前两者体积之和)。
(5)在室温下,0.175 mol·L-1醋酸钠溶液的pH约为____[已知醋酸根离子水解反应的平衡常数Kh=]。
解析:(1)醋酸钠水解生成醋酸和氢氧化钠,化学方程式为CH3COONa+H2OCH3COOH+NaOH。(2)A项,钠离子不水解,所以浓度始终不变,错误;B项,醋酸根离子开始时水解速率最大,后逐渐减小,平衡时不再变化,正确;C项,随着水解的逐渐进行,pH逐渐增大,平衡时不再发生变化,正确;D项,KW是温度常数,温度不变,KW不变,错误。(3)A项,加入冰醋酸,溶液中醋酸浓度增大,平衡左移,错误;B项,加入纯碱固体,由于CO的水解会产生OH-,抑制CH3COO-的水解,平衡左移,错误;C项,加入醋酸钙固体,溶液的醋酸根离子浓度增大,平衡右移,正确;D项,加入氯化铵固体,铵根离子与水解生成的氢氧根离子结合成一水合氨,使溶液中氢氧根离子浓度减小,平衡右移,正确。(4)由m=nM得醋酸钠的质量为7.175 g,由托盘天平的精确度知托盘天平称量的质量为7.2 g;醋酸与氢氧化钠溶液等浓度等体积混合,混合后的溶液浓度减半为0.175 mol·L-1,所以原来的浓度为0.35 mol·L-1。(5)醋酸根离子水解反应的平衡常数Kh===,则=,得c(OH-)=10-5 mol·L-1,pH=9。
答案:(1)CH3COONa+H2OCH3COOH+NaOH
(2)BC (3)CD (4)7.2 0.35 (5)9
17.NH4Al(SO4)2是食品加工中最为快捷的食品添加剂,用于焙烤食品;NH4HSO4在分析试剂、医药、电子工业中用途广泛。请回答下列问题:
(1)NH4Al(SO4)2可作净水剂,其理由是________________________________________
________________________________________________________________________
(用必要的化学用语和相关文字说明)。
(2)相同条件下,0.1 mol·L-1NH4Al(SO4)2中c(NH)________(填“等于”“大于”或“小于”)0.1 mol·L-1NH4HSO4中c(NH)。
(3)如图1所示是0.1 mol·L-1电解质溶液的pH随温度变化的图像。
①其中符合0.1 mol·L-1 NH4Al(SO4)2的pH随温度变化的曲线是________(填字母),导致pH随温度变化的原因是_______________________________________________________
________________________________________________________________________。
②20 ℃时,0.1 mol·L-1 NH4Al(SO4)2中2c(SO)-c(NH)-3c(Al3+)=________。
(4)室温时,向100 mL 0.1 mol·L-1NH4HSO4溶液中滴加0.1 mol·L-1NaOH溶液,得到溶液pH与NaOH溶液体积的关系曲线如图2所示。试分析图中a、b、c、d四个点,水的电离程度最大的是________点;在b点,溶液中各离子浓度由大到小的排列顺序是________________________________________________________________________
_______________________________。
解析:(1)Al3+水解生成的Al(OH)3胶体具有吸附性,即Al3++3H2OAl(OH)3(胶体)+3H+,Al(OH)3吸附悬浮颗粒使其沉降。(2)NH4Al(SO4)2与NH4HSO4中的NH均发生水解,NH4Al(SO4)2中Al3+水解呈酸性抑制NH水解,HSO电离出H+同样抑制NH水解,但HSO电离生成的H+浓度比Al3+水解生成的H+浓度大,所以NH4HSO4中NH水解程度比NH4Al(SO4)2中的小。(3)①NH4Al(SO4)2水解,溶液呈酸性,升高温度其水解程度增大,pH减小,符合的曲线为Ⅰ。②根据电荷守恒,可以求出2c(SO)-c(NH)-3c(Al3+)=c(H+)-c(OH-)=10-3 mol·L-1 [c(OH-)太小,可忽略]。(4)a、b、c、d四个点,根据反应量的关系,a点恰好消耗完电离出H+,溶液中只有(NH4)2SO4与Na2SO4;b、c、d三点溶液均含有NH3·H2O,(NH4)2SO4可以促进水的电离,而NH3·H2O抑制水的电离,a点水的电离程度最大,b点溶液呈中性,即溶液含有(NH4)2SO4、Na2SO4、NH3·H2O三种成分,a点时c(Na+)=c(SO),b点时c(Na+)>c(SO),根据N元素与S元素的关系,可以得出c(SO)>c(NH),故c(Na+)>c(SO)>c(NH)>c(OH-)=c(H+)。
答案:(1)Al3+水解生成的Al(OH)3胶体具有吸附性,即Al3++3H2OAl(OH)3(胶体)+3H+,Al(OH)3胶体吸附悬浮颗粒使其沉降从而净化水
(2)小于
(3)①Ⅰ NH4Al(SO4)2水解,溶液呈酸性,升高温度使其水解程度增大,pH减小
②10-3 mol·L-1
(4)a c(Na+)>c(SO)>c(NH)>c(OH-)=c(H+)