题目内容
【题目】电解质水溶液中存在电离平衡、水解平衡、溶解平衡,请回答下列问题。
(1)已知部分弱酸的电离平衡常数如下表:
弱酸 | HCOOH | HCN | H2CO3 |
电离平衡常数(25℃) | Ka=1.77×10-4 | Ka=5.0×10-10 | Ka1=4.3×10-7 Ka2=5.6×10-11 |
①HCOONa、NaCN、NaHCO3、Na2CO3这四种溶液的阴离子结合质子能力最强的是______。
②体积相同、c(H+)相同的三种酸溶液a.HCOOH;b.HCN;c.H2SO4分别与浓度相等的NaOH溶液完全中和,消耗NaOH溶液的体积由大到小的排列顺序是(填序号)_____。
③向NaCN溶液通入少量CO2反应的化学方程式是_______。
(2)一定浓度的NaCN溶液pH=9,用离子方程式表示呈碱性的原因是____,此时,=_____。
(3)常温下,向20 mL 0.1 mol/L Na2CO3溶液中逐滴加入0.1 mol/L HCl溶液40 mL,溶液中含碳元素的各种微粒(CO2因逸出未画出)物质的量分数(纵轴)随溶液pH变化的部分情况如图所示。
回答下列问题:
在同一溶液中H2CO3、、______(填“能”或“不能”)大量共存。
②当pH=7时,溶液中含碳元素的主要微粒为_____,溶液中各种离子(除外)的物质的量浓度的大小关系为______。
③已知在25℃时,水解反应的平衡常数即水解常数Kh==2.0×10-4,当溶液中c():c()=2:1时,溶液pH=______。
(4)已知CaCO3的Ksp=2.8×10-9,现将浓度为2×10-4 mol/L Na2CO3溶液与CaCl2溶液等体积混合,则生成CaCO3沉淀所需CaCl2溶液的最小浓度为________mol/L。
【答案】Na2CO3 b>a>c NaCN+H2O+CO2=NaHCO3+HCN CNˉ+H2OHCN+OHˉ 2 不能 、H2CO3 c(Na+)>c(Clˉ)>c()>c(H+)=c(OHˉ) 10 5.6×10-5mol/L
【解析】
(1)①已知酸的酸性强弱顺序为HCOOH>H2CO3>HCN>NaHCO3,所以对应酸根结合H+能力强弱的顺序为>CNˉ>>HCOOˉ,故Na2CO3结合H+能力最强;
②酸性强弱顺序为H2SO4>HCOOH>HCN,HCOOH和HCN是弱酸,所以c(H+)相同的三种酸浓度c(HCN)>c(HCOOH)>c(H2SO4),所以同浓度的NaOH溶液完全中和体积相同、c(H+)相同的三种酸,所消耗NaOH溶液的体积由大到小的排列顺序为b>a>c;
③因为酸性强弱H2CO3>HCN>NaHCO3,向NaCN溶液通入少量CO2应生成HCN和NaHCO3,可知NaCN溶液和CO2反应的方程式为NaCN+CO2+H2O=NaHCO3+HCN;
(2)HCN是弱酸,所以NaCN为强碱弱酸盐,溶液中存在CNˉ的水解使溶液显酸性,离子方程式为CNˉ+H2OHCN+OHˉ;==2;
(3)①由图可知,pH在8~12只存在、,pH<8只存在H2CO3、,可知同一溶液中,可分别于H2CO3、共存,但H2CO3和不能大量共存;
②据图可知pH=7时溶液中含碳元素的主要微粒为、H2CO3;pH=7时c(H+)=c(OHˉ),溶液中存在电荷守恒c(Na+)+c(H+)=c(Clˉ)+c()+c(OHˉ)+2c(),所以c(Na+)=c(Clˉ)+c()+2c(),则c(Na+)>c(Clˉ);当加入20mLHCl时,溶液中的溶质为等物质的量的NaHCO3和NaCl,此时溶液显碱性,则呈中性时需要继续滴加HCl溶液,所以当pH=7时c(Clˉ)>c(),所以溶液中各种离子(除外)的物质的量浓度的大小关系为c(Na+)>c(Clˉ)>c()>c(H+)=c(OHˉ);
③当溶液中c():c()=2:1时,c(OHˉ)==1.0×10-4mol/L,则此时溶液中c(H+)=1×10-10mol/L,溶液的pH为10;
(4)浓度为2×10-4mol/LNa2CO3溶液与CaCl2溶液等体积混合后溶液中c()=1.0×10-4mol/L,若产生沉淀,则钙离子浓度最小为c(Ca2+)==2.8×10-5mol/L,则原氯化钙溶液的浓度至少为5.6×10-5mol/L。
【题目】苯甲酸乙酯是重要的精细化工试剂,常用于配制水果型食用香精。实验室制备流程如下:
试剂相关性质如下表:
苯甲酸 | 乙醇 | 苯甲酸乙酯 | |
常温性状 | 白色针状晶体 | 无色液体 | 无色透明液体 |
沸点/℃ | 249.0 | 78.0 | 212.6 |
相对分子量 | 122 | 46 | 150 |
溶解性 | 微溶于水,易溶于乙醇、乙醚等有机溶剂 | 与水任意比互溶 | 难溶于冷水,微溶于热水,易溶于乙醇和乙醚 |
回答下列问题:
(1)为提高原料苯甲酸的纯度,可采用的纯化方法为_________。
(2)步骤①的装置如图所示(加热和夹持装置已略去),将一小团棉花放入仪器B中靠近活塞孔处,将吸水剂(无水硫酸铜的乙醇饱和溶液)放入仪器B中,在仪器C中加入 12.2 g纯化后的苯甲酸晶体,30 mL无水乙醇(约0.5 mol)和3 mL浓硫酸,加入沸石,加热至微沸,回流反应1.5~2 h。仪器A的作用是_________;仪器C中反应液应采用_________方式加热。
(3)随着反应进行,反应体系中水分不断被有效分离,仪器B中吸水剂的现象为_________。
(4)反应结束后,对C中混合液进行分离提纯,操作I是_________;操作II所用的玻璃仪器除了烧杯外还有_________。
(5)反应结束后,步骤③中将反应液倒入冷水的目的除了溶解乙醇外,还有_____;加入试剂X为_____(填写化学式)。
(6)最终得到产物纯品12.0 g,实验产率为_________ %(保留三位有效数字)。