电解质溶液问题突破探究

电解质溶液问题突破探究

解题建模

一、溶液中粒子浓度大小的比较

(1)明确三个比较

①电离能力大于水解能力。如CH3COOH的电离程度大于CH3COO－的水解程度，所以等浓度的CH3COOH与CH3COONa溶液等体积混合后溶液显酸性。

②水解能力大于电离能力。如HClO的电离程度小于ClO－水解的程度，所以等浓度的HClO与NaClO溶液等体积混合后溶液显碱性。

③酸式盐电离能力和水解能力的比较。如在NaHCO3溶液中，HCO的水解大于电离，故溶液显碱性。

(2)熟练三个守恒

①电荷守恒。电解质溶液中所有阳离子所带的正电荷总数与所有的阴离子所带的负电荷总数相等。如在Na2CO3溶液中存在着Na＋、CO32-、H＋、OH－、HCO3-，它们存在如下关系：c(Na＋)＋c(H＋)＝2c(CO32-)＋c(HCO3-)＋c(OH－)。

②物料守恒。电解质溶液中，由于某些离子能水解或电离，离子种类增多，但某些关键性的原子总是守恒的。

③质子守恒。在电离或水解过程中，会发生质子(H＋)转移，但在质子转移过程中其数量保持不变。

以Na2CO3和NaHCO3溶液为例，可用下图所示帮助建立质子守恒关系式：

a．Na2CO3溶液

所以c(OH－)＝c(HCO3-)＋2c(H2CO3)＋c(H3O＋)，

即c(OH－)＝c(HCO3-)＋2c(H2CO3)＋c(H＋)。

b．NaHCO3溶液

所以c(OH－)＋c(CO32-)＝c(H2CO3)＋c(H＋)。

另外，将混合溶液中的电荷守恒式和物料守恒式相联立，通过代数运算消去其中某些离子，即可推出该溶液中的质子守恒。

类型专练

1.用碱性溶液也可捕碳：在常温下，将0.04molCO2通入mL0.2mol/L的Na2S溶液中，已知：H2CO3的电离平衡常数：K1＝4.3×10－7、K2＝5.6×10－11；H2S的电离平衡常数：K1＝5.0×10－8、K2＝1.1×10－12。回答下列问题：

①发生反应的离子方程式为____________________________________。

②充分反应后下列关系式中正确的是___________________________。

A．c(Na＋)＋c(H＋)＝c(HS－)＋2c(S2－)＋c(OH－)

B．c(CO32-)＋c(HCO3-)＋c(H2CO3)c(H2S)＋c(HS－)＋c(S2－)

C．c(Na＋)c(HCO3-)c(HS－)c(OH－)

③计算反应后的溶液中c(H2S)·c(OH－)/c(HS－)的值为________。

2.用稀氨水喷雾捕集CO2最终可得产品NH4HCO3。

①在捕集时，气相中有中间体NH2COONH4(氨基甲酸铵)生成。现将一定量纯净的氨基甲酸铵置于恒容密闭容器中，分别在不同温度下进行反应：NH2COONH4(s)=2NH3(g)＋CO2(g)。实验测得的有关数据见下表(t1t2t3)

氨基甲酸铵分解反应是________(填“放热”或“吸热”)反应，15℃时此反应的化学平衡常数K＝________。

②在NH4HCO3溶液中，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Kb＝2×10－5，H2CO3的电离平衡常数Ka1＝4×10－7)。

3.NO2会污染环境，可用Na2CO3溶液吸收NO2并生成CO2。已知9.2gNO2和Na2CO3溶液完全反应时转移电子0.1mol，此反应的离子方程式为______________________；恰好反应后，使溶液中的CO2完全逸出，所得溶液呈弱碱性，则溶液中离子浓度大小关系是c(Na＋)________。

4.实验室可用NaOH溶液吸收NO2，反应为2NO2＋2NaOH===NaNO3＋NaNO2＋H2O。含0.2molNaOH的水溶液与0.2molNO2恰好完全反应得1L溶液甲，溶液乙为0.1mol/L的CH3COONa溶液，则两溶液中c(NO3-)、c(NO2-)和c(CH3COO－)由大到小的顺序为________(已知HNO2的电离常数Kα＝7.1×10－4mol/L，CH3COOH的电离常数Kα＝1.7×10－5mol/L)。可使溶液甲和溶液乙的pH相等的方法是________。

a．向溶液甲中加适量水b．向溶液甲中加适量NaOH

c．向溶液乙中加适量水d．向溶液乙中加适量NaOH

5.反应(NH4)2CO3＋H2O＋CO2=NH4HCO3可用于捕捉空气中的CO2，为研究温度对(NH4)2CO3捕获CO2效率的影响，在某温度T1下，将一定量的(NH4)2CO3溶液置于密闭容器中，并充入一定量的CO2气体，在t时刻，测得容器中CO2气体的浓度。然后分别在温度为T2、T3、T4、T5下，保持其他初始实验条件不变，重复上述实验，经过相同时间测定CO2气体的浓度，得到的曲线图如图：

①ΔH____0(填“”“”或“＝”)。T1～T2区间，c(CO2)变化的原因是___________________________________________________。

②已知常温下NH3·H2O的电离常数K＝1.8×10－5，碳酸的电离常数K1＝4.4×10－7、K2＝4.7×10－11，则恰好完全反应时所得的NH4HCO3溶液中c(H＋)____c(OH－)(填“”“”或“＝”)。

③在图中所示五种温度下，该反应的平衡常数最大的温度是________。

6．NaClO2是一种高效氧化剂和优质漂白剂，一种“二氧化氯泡腾片”有效成分为NaClO2、NaHCO3、NaHSO4，该泡腾片能快速溶于水，产生大量气泡，得到ClO2溶液。完成下列填空：

(1)“二氧化氯泡腾片”使用过程中产生ClO2的反应为：____ClO2-+______→_______Cl-+_____ClO2+____H2O

完成并配平上述化学方程式，标出电子转移方向与数目______;氧化剂与还原剂的物质的量之比为_______。

(2)“二氧化氯泡腾片”使用过程中“产生大量气泡”的离子方程式为：_______。

(3)常温下，向20mL某新制氯水中逐滴滴入相同物质的量浓度的氢氧化钠溶液，pH变化与加入NaOH溶液体积关系(不考虑HClO分解)如图所示。

i.①→②过程中，水的电离程度的变化是_______。

ii.用离子方程式表示点③所示溶液中存在的水解平衡：_______。

iii.在②点所示溶液中，用“、或=”判断下列关系：

V1_______40mL；c(Cl-)_______c(ClO-)+c(HClO)。

7．工业上用N2和H2合成NH3“N2+3H22NH3+Q”(反应条件略)。请回答下列问题：

(1)在实际化工生产中，为提高NH3的产率，可以采取的措施有(写两个)：___________，___________。

(2)氨气与酸反应得到铵盐，某(NH4)2SO4水溶液的pH=5，原因是溶液中存在平衡___________(用离子方程式表示)，该反应对水的电离平衡起到___________作用(填“促进”“抑制”或“无影响”)。(NH4)2SO4溶液中的离子浓度由大到小的顺序为___________。

(3)某科研小组研究：在其他条件不变的情况下，改变起始物氢气的物质的量对合成NH3反应的影响。实验结果如图所示：(图中T表示温度，n表示起始时H2物质的量)

①图像中T2和T1的关系是：T2___________T1(填“”“”“”或“无法确定”)。

②在a、b、c三点所处的平衡状态中，反应物N2的转化率最大的是___________(填字母)。

③若容器容积为2L，b点对应的n=0.15mol，测得平衡时H2、N2的转化率均为60%，则平衡时N2的物质的量浓度为___________mol/L。

8．甲醇可用于制造甲醛和农药，工业上可由碳的氧化物和氢气反应制得反应制得。

I.CO和H2在一定条件下能发生反应：CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)+Q(Q＞0)。K时，在容积为2L的恒容密闭容器中充入1molCO和2molH2发生反应，反应进行至5min时达到平衡状态，此时测得H2的体积分数为50%。

(1)在0~5min内，H2的平均反应速率v(H2)=_______。

(2)在K时，上述反应的平衡常数K=_______，若反应的平衡K值变大，下列说法正确的是_______(填编号)。

A．一定向正反应方向移动B．平衡移动时，逆反应速率始终增大

C．一定向逆反应方向移动D．平衡移动时，正反应速率始终减小

(3)下列说法能判断上述恒容密闭容器中的反应已达到化学平衡状态的是_______(填编号)。

A．容器内气体密度保持不变B．CH3OH的体积分数保持不变

C．v(CO)=v(CH3OH)D．混合气体的平均相对分子质量保持不变

Ⅱ.用CO2和H2制备CH3OH，可实现CO2的资源化利用，涉及的反应如下：

将反应物混合气体按进料比n(CO)：n(H2)=1:3通入反应装置中，选择合适的催化剂，发生上述反应。

(4)不同温度下，CO2的平衡转化率如图①所示，温度高于K时，CO2的平衡转化率随温度的升高而增大的原因是_______。

实际生产中，保持压强不变，相对反应时间内不同温度下CH3OH的产率如图②所示，由图可知，K时CH3OH的产率最大，可能的原因是_______。

合成氨工厂常用碳酸钾溶液吸收混合气中的CO2，从而实现CO2的减排。

(5)碳酸钾溶液吸收CO2的离子反应方程式为_______，某研究小组用mL1.5mol/LK2CO3溶液吸收了3.36L的CO2(标准状况)，形成溶液中的溶质是_______(填化学式)，各离子的浓度关系正确的是_______(填编号)。

a.c(K+)+c(H+)=c(CO32-)+c(HCO3-)+c(OH-)

b.3c(K+)=4c(CO32-)+4c(HCO3-)+4c(H2CO3)

c.c(K+)＞c(OH-)＞c(HCO3-)＞c(CO32-)＞c(H+)

完成下列填空：

(1)P核外能量最高的电子具有相同的___________(填写序号)。

A．轨道B．自旋方向C．电子云形状D．电子云伸展反应

11．国家规定，排放的废水中氟的含量不得超过，砷的含量不得超过。硫酸工厂废水中除含有稀硫酸外，还含有H3AsO3、H2SiF6等物质。工业上常通过化学沉淀和氧化、吸附沉降处理废水，实现水体达标排放。

(1)化学沉淀：向废水中加入石灰乳[以Ca(OH)2为主]、过滤。滤渣中主要含有CaSO4、CaF2、SiO2和少量Ca3(AsO3)2。

①Ca3(AsO3)2中阴离子的空间构型为_______。

②写出该过程中H2SiF6和石灰乳反应生成CaF2、SiO2的化学方程式：_______。

①向化学沉淀后的废水(pH≈8)中加入NaClO溶液，写出As(III)发生主要反应的离子方程式：_______。

②其它条件相同的情况下，用以下两种方式向废水样中添加NaClO和FeSO4溶液。

方式I：先加NaClO溶液，再加FeSO4溶液；

方式II：先加FeSO4溶液，再加NaClO溶液。

反应相同时间，测得As(III)的氧化效果方式II不如方式I，原因是_______。

③废水的pH对As(V)的去除率的影响如图所示。pH＞8时，随着废水的pH增大，As(V)的去除率发生如图所示变化的原因是_______。