2020年高考化学专题复习“四大平衡常数”综合问题

“四大平衡常数”综合问题

1．(2018·漳州八校联考)已知 298 K 时，HNO 2 的电离常数K a ＝5×10－

4。硝酸盐和亚硝酸盐有广泛应用。

(1)298 K 时，亚硝酸钠溶液中存在：NO 2－＋H 2O

HNO 2＋OH －

K h 。K h ＝________。

(2)常温下，弱酸的电离常数小于弱酸根离子的水解常数，则以水解为主。0.1 mol·L －

1

NaOH 溶液和 0.2

mol·L －

1 HNO

2 溶液等体积混合，在混合溶液中c (H ＋

)________(填“>”“<”或“＝”)c (OH －

)。

(3)检验工业盐和食盐的方法之一：取少量样品溶于水，滴加稀硫酸酸化，再滴加 KI 淀粉溶液，若溶液变蓝 色，产生无色气体，且气体遇空气变红棕色，则该样品是工业盐。写出碘离子被氧化的离子方程式： _________________________________________。

(4) 在酸性高锰酸钾溶液中滴加适量亚硝酸钠溶液，溶液褪色，写出离子方程式： ________________________________________________________________________。

(5)硝酸银溶液盛装在棕色试剂瓶中，其原因是硝酸银不稳定，见光分解生成银、一种红棕色气体和一种无 色气体。写出硝酸银见光分解的化学方程式：_______________________________________。

(6)已知：298 K 时，K sp (AgCl)＝2.0×10

－

10

，K sp (Ag 2CrO 4)＝1.0×10

－

12

。用标准 AgNO 3 溶液滴定氯化钠溶

液中的 Cl －

，用 K 2CrO 4 作指示剂。假设起始浓度c (CrO 24－

)＝1.0×10－

2

mol·L －

1，当 Ag 2CrO 4 开始沉淀时，

c (Cl －

)＝________。

解析： (1)K h ＝c HNO 2·c －OH －＝c HNO 2·c －OH －

＋

·c H ＋＝K W ＝ 1×10－－14 ＝ 2×10 － 11 。

(2)NaOH ＋ c NO 2

c NO 2

·c H

K a 5×10 4

HNO 2===NaNO 2＋H 2O ，则混合后得到等物质的量浓度的 NaNO 2 和 HNO 2 的混合溶液，由(1)知 HNO 2 的电离常数大于 NO 2－的水解常数，故混合溶液中以 HNO 2 的电离为主，混合溶液呈酸性。(3)酸性条件下亚硝酸钠氧化碘 离子，离子方程式为 2NO 2－＋4H ＋＋2I －===2NO ↑＋I 2＋2H 2O 。(4)在强氧化剂存在的条件下，亚硝酸盐表现还原性：2MnO 4－＋5NO 2－＋6H ＋===2Mn 2＋＋5NO 3－＋3H 2O 。(5)由氧化还原反应原理知，银、氮元素的化合价降低，则氧元素的化合价升高，无色气体为 O 2。硝酸银见光分解的化学方程式为 2AgNO 3===光

==2Ag ＋2NO 2↑＋O 2↑。

(6)c 2(Ag ＋)·c (CrO 42－)＝K sp (Ag 2CrO 4)，c (Ag ＋)＝ 1.0×10－－12 mol·L －1＝1.0×10－5 mol·L －1。c (Cl －)＝K sp AgCl ＋ ＝

1.0×10 2

c Ag

2.0

×10－－10 mol·L －1＝2.0×10－

5 mol·L －1。 1.0×10 5 答案：(1)2×10－11

(2)>

(3)2NO 2－

＋4H ＋

＋2I －

===2NO ↑＋I 2＋2H 2O

(4)2MnO 4－

＋5NO 2－

＋6H ＋

===2Mn 2＋

＋5NO 3－

＋3H 2O

(5)2AgNO 3===光

==2Ag ＋2NO 2↑＋O 2↑ (6)2.0×10－

5 mol·L －

1

2．已知K 、K a 、K W 、K h 、K sp 分别表示化学平衡常数、弱酸的电离常数、水的离子积常数、盐的水解常数、难溶电解质的溶度积常数。

(1)有关上述常数的说法正确的是____________。

a ．它们都能反映一定条件下对应变化进行的程度

b ．它们的大小都随温度的升高而增大

c ．常温下，CH 3COOH 在水中的K a 大于在饱和 CH 3COONa 溶液中的K a

d ．一定温度下，在 CH 3COONa 溶液中，K W ＝K a ·K h (2)

25 ℃时，将a mol·L －

1 的氨水与 0.01 mol·L －

1 的盐酸等体积混合所得溶液中c (NH 4＋

)＝c (Cl －

)，则溶

液显 ________(填“酸”“碱”或“中”)性；用含a 的代数式表示 NH 3·H 2O 的电离常数K b ＝________。

(3)

25 ℃时，H 2SO 3HSO 3－

＋H ＋

的电离常数K a ＝1×10

－

2

mol·L －

1，则该温度下 pH ＝3、c (HSO 3－

)

＝0.1 mol·L

－

1

的 NaHSO 3 溶液中c (H 2SO 3)＝________。 (4)高炉炼铁中发生的反应有：

FeO(s)＋CO(g)Fe(s)＋CO 2(g) ΔH ＜0

该反应的平衡常数表达式K ＝________；已知 1 100 ℃时，K ＝0.25，则平衡时 CO 的转化率为________；

在该温度下，若测得高炉中c (CO 2)＝0.020 mol·L －

1，c (CO)＝0.1 mol·L －

1，则此时反应速率是v 正

________v

逆

(填“＞”“＜”或“＝”)。

(5)已知常温下 Fe(OH)3 和 Mg(OH)2 的K sp 分别为 8.0×10

－

38

、1.0×10

－

11

，向浓度均为 0.1 mol·L －

1 的 FeCl 3、

MgCl 2 的混合溶液中加入碱液，要使 Fe 3＋

完全沉淀而 Mg 2＋

不沉淀，应该调节溶液 pH 的范围是________。(已知 lg 2＝0.3，离子浓度低于 10－

5mol·L －

1 时认为沉淀完全)

解析：(1)对于正反应为放热反应的化学平衡，升高温度，平衡逆向移动，平衡常数减小，b 选项错误；温度不变，CH 3COOH 的电离常数不变，c 选项错误。(2)根据电荷守恒得c (H ＋)＋c (NH 4＋)＝c (Cl －)＋c (OH －)，因为

＋ － ＋ －

c NH 4·c OH － 10－9

c H ·c HSO 3

c (NH 4 )＝c (Cl )，所以c (H )＝c (OH )，故溶液显中性。K b ＝ ＝ 。(3)由K a ＝

， c NH 3·H 2O a －0.01

c H 2SO 3

代入数据得c (H 2SO 3)＝0.01 mol·L －1。(4)根据方程式可得K ＝c CO 2；设开始时c (CO)＝a mol·L －1，平衡时

c (CO 2) c CO

＝b mol·L－1，则b ＝0.25，得a＝5b，则平衡时CO 的转化率为b

＝

b

×100%＝20%；Q c＝

c CO2

＝0.20＜0.25，

a－b a 5b c CO

故v正＞v逆。(5)K sp[Fe(OH)3]＝c(Fe3＋)·c3(OH－)，Fe3＋完全沉淀时c3(OH－)＝8.0×10

－－

38，得c(OH

－)＝

2×10－11 mol·L 10 5

－1.0×10

－

11

1，pH＝3.3，Mg(OH)

2

开始沉淀时c2(OH－)＝＝1.0×10－10，得c(OH－)＝1×10－5 mol·L－1，pH＝9，

0.1

调节pH 范围为[3.3,9)。

答案：(1)ad (2)中10－9 (3)0.01

mol·L－1 a－0.01

(4)c CO220% ＞(5)[3.3,9)

c CO

3．(2018·青岛模拟)(1)氨水是制备铜氨溶液的常用试剂，通过以下反应及数据来探究配制铜氨溶液的最佳途径。

已知：Cu(OH)2(s)Cu2＋＋2OH－K sp＝2.2×10－20

Cu2＋＋4NH3·H2O3)4]2＋(深蓝色)＋4H2O Kβ＝7.24×1012

①请用数据说明利用反应：Cu(OH)2(s)＋4NH3·H2O3)4]2＋＋4H2O＋2OH－配制铜氨溶液是否可行：_______________________________________________。

②已知反应Cu(OH)2(s)＋2NH3·H2O＋2NH4＋3)4]2＋＋4H2O K＝5.16×102。向盛有少量Cu(OH)2 固体的试管中加入14 mol·L－1 的氨水，得到悬浊液；此时若加入适量的硫酸铵固体，出现的现象为

______________________________________ ；解释出现该现象的原因是

________________________________________________________________________。

(2)乙二酸俗名草酸(二元弱酸，结构简式：HOOC—COOH)，被广泛的应用于抗生素类药物的合成。

①实验室中经常利用酸性KMnO4 溶液滴定法测其纯度。已知草酸与酸性KMnO4 溶液反应过程有无色无味

气体产生，且KMnO4 溶液紫色褪去，写出草酸与酸性KMnO4 溶液反应的离子方程式：

____________________________________________________；

②资料表明：25 ℃时草酸的电离平衡常数K a1＝6.0×10－2；K a2＝6.4×10－5；据此分析，室温时草酸氢钾(KHC2O4) 的水解反应平衡常数K h ＝________( 单位省略，计算结果保留两位有效数字) ，其溶液中

c(H2C2O4)______c(C2O24－)(填“小于”“等于”或“大于”)。

解析：(1)①根据平衡常数定义，K＝c2(OH－)×c{[Cu(NH3)4]2＋}/c4(NH3·H2O)＝c2(OH－)×c{[Cu(NH3)4]2

＋}×c(Cu2 ＋)/[c4(NH3·H2O)×c(Cu2＋)]＝K sp×Kβ＝2.2×10－20×7.24×1012＝1.6×10－7<10－5，此反应很难进行。②溶

液中存在平衡Cu(OH)2(s)＋2NH3·H2O＋2NH4＋3)4]2＋＋4H2O，加入硫酸铵固体增大了c(NH＋4)，平衡正向移动，

现象是固体溶解，得到深蓝色溶液。

(2)①草酸被酸性KMnO4 溶液氧化产生CO2 气体，同时KMnO4 被还原为Mn2＋，根据电子守恒、电荷守恒

及原子守恒得草酸与酸性KMnO4 溶液反应的离子方程式2MnO4－＋5H2C2O4＋6H＋===2Mn2＋＋10CO2↑＋8H2O。

②HC2O 4－的水解方程式为HC2O 4－＋H2O H2C2O4 ＋OH －，HC2O 4－的水解平衡常数为K h ＝

c H2C2O4·c－OH－＝c H2C2O4·c－OH－·＋c H＋＝K W ＝1×10－14－＝

1.7×10－13；由此可见其溶液中HC2O 4－c HC2O4 c HC2O4 ·c H K1H2C2O4 6.0×10 2

的水解程度小于其电离程度，故c(H2C2O4)小于c(C2O24－)。

答案：(1)①该反应的K＝K sp·Kβ＝1.6×10－7<10－5，所以反应很难进行②固体溶解，得到深蓝色溶液溶

液中存在平衡Cu(OH)2(s)＋2NH3·H2O＋2NH4＋3)4]2＋＋4H2O，加入硫酸铵固体增大了c(NH＋4)，平衡正

向移动(2)①2MnO4－＋5H2C2O4＋6H＋===2Mn2＋＋10CO2↑＋8H2O ②1.7×10－13 小于

4.(1)常温下，用氨水吸收CO2 可得到NH4HCO3 溶液，在NH4HCO3 溶液中，c(NH＋4)________(填“>”“<”

或“＝”)c(HCO3－)；反应NH4＋＋HCO3－＋H2O===NH3·H2O＋H2CO3 的平衡常数K＝______。(已知常温下NH3·H2O

的电离平衡常数K b＝2×10－5，H2CO3 的电离平衡常数K1＝4×10－7，K2＝4×10－11)

(2)已知K sp[Mg(OH)2]＝2×10－11，在某MgSO4 溶液里c(Mg2＋)＝0.002 mol·L－1，如果生成Mg(OH)2 沉淀，应调整溶液pH，使之大于________；在0.20 L 的0.002 mol·L－1 MgSO4 溶液中加入等体积的0.10 mol·L－1 的

氨

水溶液，电离常数K b(NH3·H2O)＝2×10－5，试计算__________(填“有”或“无”)Mg(OH)2 沉淀生成？

(3)CuCl 悬浊液中加入Na2S，发生的反应为2CuCl(s)＋S2－(aq)Cu2S(s)＋2Cl－(aq)，该反应的平衡常数

K

＝______________________[已知K sp(CuCl)＝1.2×10－6，K sp(Cu2S)＝2.5×10－43]。

(4)已知常温下H2SO3 的电离平衡常数：K a1＝1.0×10－1.9，K a2＝1.0×10－7.2，计算0.1 mol·L－1 NaHSO3 溶液

的pH 值为______(忽略SO 23－的二级水解)。

解析：(1)由于NH3·H2O 的电离常数大于HCO 3－的电离常数，再根据盐类水解规律可得HCO 3－的水解程度更大，因此c(NH 4＋)>c(HCO 3－) ；反应NH 4＋＋HCO 3－＋H2O===NH3·H2O ＋H2CO3 的平衡常数K＝

c NH3·H＋2O·c H2CO－3c H＋·c OH－10－14 －3。

＝＝－－＝1.25×10

c NH4 ·c HCO3 K NH3·H2O·K1 2×10 5×4×10 7

(2)MgSO4 溶液中c(Mg2＋)＝0.002 mol·L－1，沉淀平衡时c(OH－)－1＝10－4 mol·L－1，则

mol·L

0.002

c(H＋)＝10－10 mol·L－1，因此生成Mg(OH)2 沉淀，应调整溶液pH，使之大于10；在0.20 L 的0.002 mol·L－1 MgSO4 溶液中加入等体积的0.10 mol·L－1 的氨水溶液，镁离子浓度变为0.001 mol·L－1；氢氧根的浓度为0.05×2×10－5 mol·L－1＝0.001 mol·L－1，c(Mg2＋)·c2(OH－)＝10－9>K sp＝2×10－11，有沉淀产生。

c2Cl c2Cu2 ·c2Cl K2

(3)2CuCl(s) ＋S2 －(aq)Cu2S(s) ＋2Cl－(aq) 的平衡常数K＝－－＝＋＋－－＝sp CuCl＝c S2

c2Cu2 ·c S2 K sp Cu2S

1.2×10－－62＝5.76×1030。

2.5×10 43

(4)HSO3－SO23－＋H＋的常数K a2＝c H＋·c SO－32－＝1.0×10－7.2，c(SO32－)≈c(H＋)，c(HSO3－)≈0.1

mol·L－1，c HSO3

则c2(H＋)＝1.0×10－7.2×c(HSO3－)＝1.0×10－7.2×0.1＝10－8.2，c(H＋)＝10－4.1，故pH＝－lg c(H＋)＝4.1。

答案：(1)> 1.25×10－3 (2)10 有(3)5.76×1030 (4)4.1

5．(2018·赣州模拟)(1)用活性α-Al2O3 催化COS 水解的反应为COS(g)＋H2O(g)CO2(g)＋H2S(g) ΔH<0，相同投料比、相同流量且在催化剂表面停留相同时间时，不同温度下COS 的转化率(未达到平衡)如图1 所示；

某温度下，COS 的平衡转化率与n H2O

的关系如图2 所示。

n COS

图1 图2

由图 1 可知，催化剂活性最大时对应的温度约为________；由图2 可知，P 点时平衡常数K＝________(保留2 位有效数字)。

(2)常温下可发生反应：ZnS(s)＋2H＋(aq)Zn2＋(aq)＋H2S(aq)，达到平衡时，该反应的平衡常数K＝

__________[已知：K sp(ZnS)＝2.93×10－25；H2S 电离常数：K a1＝9.5×10－8，K a2＝1.3×10－14]。

解析：(1)由图 1 可得，相同投料比、相同流量且在催化剂表面停留相同时间时，150 ℃时 COS 转化率最大， 所以该温度下反应速率最快，催化剂活性最大；由图 2，可列三段式：

COS(g)＋H 2O(g)

CO 2(g)＋H 2S(g) 开始/(mol·L －1) 1 3 0 0 转化/(mol·L －1) 0.3 0.3 0.3 0.3 平衡/(mol·L －1)

0.7

2.7

0.3

0.3

K ＝c CO 2·c H 2S ＝0.3×0.3＝ 1 ≈0.048。

c COS

·c H 2O 0.7×2.7 21

c H

2

(2)K ＝ 2S ·c ＋Zn ＋

＝ c (Zn 2 ＋ )·c (S 2 － )÷ c HS －·c H ＋

÷

c 2

H

c H 2S

c S 2

－

·c H

＋

＝

K sp

ZnS ＝ c HS －

K a1·K a2

－4

。

9.5

答案：(1)150 ℃ 0.048

(2)2.4×10－

4(或 2.37×10－4)

6．(1)(2018·成都模拟)用氨水吸收 CO 2 制化肥(NH 4HCO 3) ①已知：NH 3·H 2O(aq)

NH 4＋

(aq)＋OH －

(aq)ΔH 1＝a kJ·mol －

1

CO 2(g)＋H 2O(l)

H 2CO 3(aq) ΔH 2＝b kJ·mol －

1

H 2CO 3(aq)＋OH －

(aq)

HCO 3－

(aq)＋H 2O(l)ΔH 3＝c kJ·mol －

1

则 利 用 NH 3·H 2O 吸 收 CO 2 制 备 NH 4HCO 3 的 热 化

________________________________________________________________________。

②已知常温下相关数据如表：

学 方 程 式 为

则反应 NH 4＋

＋HCO 3－

＋H 2O

NH 3·H 2O ＋H 2CO 3 的平衡常数K ＝________。

(2)(2018·昆明模拟)已知：25 ℃，K a (CH 3COOH)＝1.75×10－

5，K b (NH 3·H 2O)＝1.75×10－

5， 1.75≈1.3，lg 1.3≈0.1

①25 ℃，0.1 mol·L －

1 CH 3COOH 溶液的 pH ＝________；将 0.1 mol·L －

1 CH 3COOH 溶液与 0.1 mol·L －

1 的

氨水等体积混合，所得溶液中离子浓度大小关系为________________________________________。

②25

℃，0.2 mol·L －

1 NH 4Cl 溶液中 NH 4＋

水解反应的平衡常数K h ＝________(保留 2 位有效数字)。

③25 ℃，向 0.1 mol·L

－

1

氨水中加入少量 NH 4Cl 固体，NH 3·H 2O NH 4＋

＋OH －

的电离平衡________(填

“正”“逆”或者“不”)移；请用氨水和某种铵盐(其他试剂与用品自选)，设计一个实验证明 NH 3·H 2O 是弱电 解质________________________________________________。

解析：(1)①已知的三个热化学方程式分别标号为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ，则根据盖斯定律，Ⅰ＋Ⅱ＋Ⅲ可得出NH3·H2O(aq) ＋CO2(g) NH 4＋(aq) ＋HCO 3－(aq) ΔH ＝(a＋b＋c)kJ·mol －1 ；②根据反应，平衡常数K＝c(H2CO3)×c(NH3·H2O)/[c(NH ＋4)×c(HCO 3－)] ，分子分母同乘以c(H ＋)×c(OH －) ，得出：K ＝

K W/[K a1(H2CO3)×K b(NH3·H2O)]＝1.25×10－3。

(2)①已知CH3COOH CH3COO－＋H＋，25 ℃，0.1 mol·L－1 CH3COOH 溶液中K a(CH3COOH)＝[c(H ＋)×c(CH3COO－)]÷c(CH3COOH)＝1.75×10－5，则c(H＋)2＝1.75×10－5×c(CH3COOH)＝1.75×10－5×0.1 mol·L－1 ＝1.75×10－6，c(H＋)＝1.75×10－3 mol·L－1＝1.3×10－3 mol·L－1，此时溶液的pH＝3－lg 1.3＝2.9；CH3COOH

的电离能力和NH3·H2O 相同，则CH3COO－和NH 4＋水解能力也相同，则CH3COONH4 溶液显中性，等浓度等体积的CH3COOH 溶液和氨水混合恰好生成CH3COONH4，结合电荷守恒式c(CH3COO－)＋c(OH－)＝c(NH4＋) ＋c(H＋)，所得溶液中离子浓度大小关系为c(CH3COO－)＝c(NH4＋)>c(H＋)＝c(OH－)。

②已知NH4＋＋H2O NH3·H2O＋H＋，此时K h＝K W÷K b(NH3·H2O)＝1×10－14÷(1.75×10－5)＝5.7×10－10。

③25 ℃，向0.1 mol·L－1 氨水中加入少量NH4Cl 固体，溶液中NH ＋4浓度增大，NH3·H2O NH4＋＋OH－的电离平衡逆向移；欲证明NH3·H2O 是弱电解质，可取少量氨水于试管中，滴加2～3 滴酚酞溶液，再加入少量醋酸铵固体，充分振荡后溶液红色变浅，即可证明NH3·H2O 是弱电解质。

答案：(1)①NH3·H2O(aq)＋CO2(g)NH4＋(aq)＋HCO3－(aq) ΔH＝(a＋b＋c)kJ·mol－1 ②1.25×10－3

(2)①2.9 c(CH3COO－)＝c(NH4＋)>c(H＋)＝c(OH－) ②5.7×10－10 ③逆取少量氨水于试管中，滴加2～3

滴酚酞溶液，再加入少量醋酸铵固体，充分振荡后溶液红色变浅。证明NH3·H2O 是弱电解质(其他合理答案均可) 7．(2018·聊城模拟)氢叠氮酸(HN3)及其盐(如NaN3、NH4N3、CuN3 等)都具有爆炸性，最近南京理工大学胡丙成教授团队成功合成出PHAC，其化学式为(N3)6(H3O)3(NH4)4Cl。回答下列问题：

(1)PHAC 中“N3”的化合价为________。N2F2 的电子式为________。

(2)汽车安全气囊中的NaN3 可发生下列反应：

NaN3(s)===Na(s)＋3/2N2(g) ΔH1

2NaN3(s)＋CuO(s)===Na2O(s)＋3N2(g)＋Cu(s) ΔH2

则反应CuO(s)＋2Na(s)===Na2O(s)＋Cu(s) ΔH＝____。(用ΔH1 和ΔH2 表示)

(3)25 ℃时，将1 mol NH4N3 投入一个2 L 的恒容密闭容器中，0.5 min 后反应达到平衡，测得生成的两种单质的物质的量之和为1.6 mol，则NH4N3 的平衡转化率为________，25 ℃时该反应的平衡常数K＝________。

(4)氢叠氮酸(HN3)易溶于水，且酸性与醋酸相近。

①HN3 在水溶液中的电离方程式为__________________________________________。

②0.1 mol·L－1 的HN3 溶液与0.1 mol·L－1 的NaN3 等体积混合，混合溶液中各离子浓度由大到小的顺序为

________________________________________________________________。

③已知T ℃时，K sp(CuN3) ＝5.0×10 －9 ，K sp(Cu2S) ＝2.5×10 －48 ，则相同温度下反应Cu2S(s) ＋

2N3－(aq)2CuN3(s)＋S2－(aq)的平衡常数K＝________。

解析：(1)根据正负价代数和为0 可知PHAC 中“N3”的化合价为－1 价。根据8 电子稳定结构可知N2F2 的电

子式为F N N F 。

(2)由已知方程式分别编号为①②，

则根据盖斯定律可知②－①×2 即得到反应CuO(s)＋2Na(s)===Na2O(s)＋Cu(s) ΔH＝ΔH2－2ΔH1。

(3)根据反应的方程式可知

NH4N3===2H2↑＋2N2↑

起始浓度(mol·L－1) 0.500

转化浓度(mol·L－1) x2x2x

平衡浓度(mol·L－1) 0.5－x2x2x

则2x＋2x＝1.6/2，解得x＝0.2，则H2 和N2 的平衡浓度均为0.4 mol·L－1，因此NH4N3 的平衡转化

率为0.2×100%＝40%，25 ℃时该反应的平衡常数K＝(0.4)2·(0.4)2＝0.025 6。

0.5

(4)①氢叠氮酸(HN3)易溶于水，且酸性与醋酸相近，因此HN3 在水溶液中的电离方程式为HN3H＋＋N3－。

②由于酸性与醋酸相近，因此0.1 mol·L－1 的HN3 溶液与0.1 mol·L－1 的NaN3 等体积混合后显酸性，则混合溶液中各离子浓度由大到小的顺序为c(N3－)>c(Na＋)>c(H＋)>c(OH－)。③相同温度下反应Cu2S(s)＋2N3－(aq)2CuN3(s) 2－(aq)的平衡常数K＝c S2－－＝c S2－－·c2Cu2＋＋＝2.5×10－－48 ＝1.0×10－31。

＋S

c2N3 c2N3 ·c2Cu2 5.0×10 92

答案：(1)－1 F N N F (2)ΔH2－2ΔH1 (3)40% 0.025 6 (4)①HN3H＋＋N－3

②c(N3－)>c(Na＋)>c(H＋)>c(OH－) ③1.0×10－31

8．化学反应原理在科研和生产中有广泛应用。

(1)利用“化学蒸气转移法”制备TaS2 晶体，发生如下反应：

TaS2(s)＋2I2(g)TaI4(g)＋S2(g) ΔH＞0 (Ⅰ)

反应(Ⅰ)的平衡常数表达式K＝________，若K＝1，向某恒容容器中加入 1 mol I2(g)和足量TaS2(s)，I2(g)

的平衡转化率为________。

(2)如图所示，反应(Ⅰ)在石英真空管中进行，先在温度为T2 的一端放入未提纯的TaS2 粉末和少量I2(g)，一段时间后，在温度为T1 的一端得到了纯净TaS2 晶体，则温度T1________T2(填“＞”“＜”或“＝”)。上述反

应体系中循环使用的物质是________。

(3)利用 I 2 的氧化性可测定钢铁中硫的含量。做法是将钢样中的硫转化成 H 2SO 3，然后用一定浓度的 I 2 溶液

进 行 滴 定 ， 所 用 指 示 剂 为 ____________ ， 滴 定 反 应 的 离

子 方 程 式 为

________________________________________________。

解析：(1)在有气体参与的反应中，固体和液体的浓度不列入化学平衡常数表达式中。设容器的容积是V L ， 则K ＝c TaI c 24I

·

c S 2

V 1－2x 2＝1，x ＝31V ，则 I 2(g)的平衡转化率是 13V

＝66.7%。(2)根据平

衡移动及物质

2

V

的提纯，在温度T 1 端得到纯净的 TaS 2 晶体，即温度T 1 端与T 2 端相比，T 1 端平衡向左移动，则T 1＜T 2。生成物 I 2(g)可循环利用。(3)碘单质遇淀粉溶液变蓝色，可用淀粉溶液做指示剂。由 I 2～2e －～2I －，H 2SO 3～2e －～SO 24－， 根据得失电子数相等则有 I 2～H 2SO 3，再结合原子守恒和电荷守恒配平。

答案：(1)c TaI 4·c S 266.7% (2)＜ I 2

c

2I 2

(3)淀粉溶液 H 2SO 3＋I 2＋H 2O===4H ＋

＋SO 24－

＋2I －

9．Ⅰ.已知常温下，在 NaHSO 3 溶液中c (H 2SO 3)＜c (SO 23－

)，且 H 2SO 3的电离常数为K 1＝1.5×10－

2，K 2＝1.1×10

－

7

；NH 3·H 2O 的电离常数为K ＝1.8×10－

5。回答下列问题：

(1)NH 4Cl 溶液中离子浓度由大到小的顺序为________________________________。

(2)等物质的量浓度的下列五种溶液：①NH 3·H 2O ②(NH 4)2SO 3 ③KHSO 3 ④K 2SO 3 ⑤H 2SO 3 溶液中水的电离程度由大到小的排列顺序为________(填序号)。

(3)NaHSO 3 可以将碘盐中的 KIO 3 还原为碘单质，试写出此反应的离子方程式： ________________________________________________________________________。

Ⅱ.已知 25 ℃时K sp [Mg(OH)2]＝5.6×10－

12

，K sp [Cu(OH)2]＝2.2×10

－

20

，K sp [Fe(OH)3]＝4.0×10

－

38

，

K sp [Al(OH)3] ＝1.1×10

－

33

。

(4)在 25 ℃下，向浓度均为 0.1 mol·L －

1 的 AlCl 3 和 CuCl

2 混合溶液中逐滴加入氨水，先生成________沉淀(填 化学式

)。

TaS 2(s)＋2I 2(g)

TaI 4(g)＋S 2(g)

起始浓度/ mol·L －1 1/V 0 0 转化浓度/ mol·L －1

2x

x

x

平衡浓度/ mol·L －1

(1/V －2x ) x x 1 x 2

2×

(5)溶液中某离子物质的量浓度低于 1.0×10－5 mol·L－1 时，可认为已沉淀完全。现向一定浓度的AlCl3 和FeCl3 的混合溶液中逐滴加入氨水，当Fe3＋刚好完全沉淀时，测定c(Al3＋)＝0.2 mol·L－1。此时所得沉淀中________(填“还含有”或“不含有”)Al(OH)3。请写出计算过程。解析：Ⅰ.(1)NH4Cl 是强酸弱碱盐，溶液呈酸性，故NH4Cl 溶液中c(Cl－)＞c(NH4＋)＞c(H＋)＞c(OH－)。

(2)(NH4)2SO3 为弱酸弱碱盐，NH 4＋和SO 23－发生相互促进的水解反应，水的电离程度最大；K2SO3 为强碱弱酸盐，均促进水的电离；HSO 3－的电离程度大于其水解程度，抑制水的电离；NH3·H2O 为弱碱，H2SO3 为弱酸，均抑制水的电离，由题中数据可知，NH3·H2O 的电离常数小于H2SO3 的一级电离常数，而大于其二级电离常数，则溶液中水的电离程度③>①>⑤，故溶液中水的电离程度由大到小的排列顺序为②④③①⑤。

－3

K sp[Al OH3]

3

1.1×10－33

Ⅱ.(4) 根据题中数据，开始生成Al(OH)3 沉淀时，c(OH ) ＝c Al3＋＝c Al3＋＝

3

1.1

＋－

11，同理可得开始生成Cu(OH)

2

沉淀时，c(OH－)＝

2.2

＋×10－

10，则逐滴加入氨水时，先生×10

c Al3 c Cu2

成Al(OH)3 沉淀。

答案：(1)c(Cl－)＞c(NH4＋)＞c(H＋)＞c(OH－)

(2)②④③①⑤ (3)5HSO3－＋2IO3－===I2＋5SO24－＋3H＋＋H2O

K sp[Fe OH3] 4.0×10－38 33

(4)Al(OH)3 (5)不含有Fe3＋完全沉淀时，c3(OH－)＝＋＝－＝4.0×10－，c(Al3＋)·c3(OH c Fe3

1.0×10 5

－)＝0.2×4.0×10－33＝8×10－34＜K sp[Al(OH)3]，所以没有生成Al(OH)3 沉淀

10．(2018·山西适应性考试)锂离子电池是目前具有最高比能量的二次电池。LiFePO4 可极大地改善电池体

系的安全性能，且具有资源丰富、循环寿命长、环境友好等特点，是锂离子电池正极材料的理想选择。生产LiFePO4 的一种工艺流程如图：

已知：K sp[Fe(OH)3]＝4.0×10－38，K sp(FePO4·x H2O)＝1.0×10－15。

回答下列问题：

(1)在合成磷酸铁时，步骤Ⅰ中pH 的控制是关键。如果pH<1.9，Fe3＋沉淀不完全，影响产量；如果pH>3.0，

则可能存在的问题是_______________________________________。

(2)步骤Ⅱ中，洗涤是为了除去FePO4·x H2O 表面附着的________等离子。(3)取三组

FePO4·x H2O

样品起始质量－剩余固体质量

固体失重质量分数＝×100%

样品起始质量

则x＝________(精确至0.1)。

(4)步骤Ⅲ中研磨的作用是_________________________________________________。

(5)在步骤Ⅳ中生成了LiFePO4、CO2 和H2O，则氧化剂与还原剂的物质的量之比为________。

(6)H3PO4 是三元酸，如图是溶液中含磷微粒的物质的量分数(δ)随pH 变化示意图。则PO 34－第一步水解的

水

解常数K1 的表达式为________，K1 的数值最接近________(填字母)。

A．10－12.4B．10－1.6

C．10－7.2D．10－4.2

解析：(1)合成磷酸铁时，pH<1.9，Fe3＋沉淀不完全；pH>3.0，由K sp[Fe(OH)3]＝4.0×10－38 可知，易生成Fe(OH)3

沉淀，影响磷酸铁的纯度。

(2)步骤Ⅰ在反应釜中加入H3PO4、Fe(NO3)3 溶液，并用氨水调pH＝2.0～3.0，控制反应物的量，反应生成磷酸铁后，溶液中溶质主要是NH4NO3，故洗涤是为了除去固体表面吸附的NH4＋、NO3－、H＋等离子。

(3)由表中实验数据可知，FePO4·x H2O 固体样品失重质量分数的平均值为20.0%，取100 g 固体样品进行计

100 g×20.0%

算：n(FePO4)＝100 g×80.0－%，n(H2O)＝100 g×20.0－%，则有n H2O＝18 g·mol－1 ≈2.1。

151 g·mol 1 18 g·mol 1 n FePO4100 g×80.0%

151 g·mol－1

(4)步骤ⅢFePO4·x H2O 中加入葡萄糖和Li2CO3 研磨、干燥，使反应物混合均匀，加快反应速率，提高反应产率。

(5)步骤Ⅳ在 Ar 气保护、600 ℃煅烧，生成了 LiFePO 4、CO 2 和 H 2O ，其中 Fe 元素由＋3 价降低到＋2 价，葡萄糖则被氧化为 CO 2 和 H 2O ，则氧化剂为 FePO 4·x H 2O ，还原剂是葡萄糖(C 6H 12O 6)，据得失电子守恒可得： n (FePO 4·x H 2O)×(3－2)＝n (C 6H 12O 6)×(4－0)×6，则有n (FePO 4·x H 2O)∶n (C 6H 12O 6)＝24∶1。

3

－

第一步水解的反应为 PO 34－＋H 2O HPO 42－＋OH －，故水解常数表达式为K 1＝c HPO 42－

·c －OH －。

(6)PO 4

c PO 34

由图可知，当 pH ＝12.4 时，溶液中 PO 34－、HPO 24－的物质的量分数均为 0.5，此时c (PO 34－)＝c (HPO 24－)，故水

解常数表达式K 1＝c HPO 42－

·c －

OH －＝c (OH －)＝1012.4－14＝10－1.6。 c PO 34

答案：(1)生成 Fe(OH)3 杂质，影响磷酸铁的纯度 (2)NO 3－

、NH 4＋

、H ＋

(只要写出 NO 3－

、NH 4＋

即可)

(3)2.1

(4)使反应物混合均匀，增大反应速率，提高反应产率(答案合理即可)

c HPO 24－

·c OH －

(5)24∶1 (6)K 1＝ －

B

c PO 34