Question

9．已知K、K_a、K_W、K_sp分别表示化学平衡常数、弱酸的电离平衡常数、水的离子积常数、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．
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，CH₃COOH在水中的K_a大于在饱和CH₃COONa溶液中的K_a
（2）25℃时将a mol•L^-1的氨水与0.01mol•L^-1的盐酸等体积混合所得溶液中c（NH₄⁺）=c（Cl^-），则溶液显中（填“酸”、“碱”或“中”）性；用含a的代数式表示NH₃•H₂O的电离平衡常数K_b=$\frac{1{0}^{-9}}{a-0.01}$
（3）已知25℃时CH₃COOH和NH₃．H₂O电离常数相等，则该温度下CH₃COONH₄溶液中水电离的H⁺浓度为1.0×10^-7mol/L，溶液中离子浓度大小关系为c（NH₄⁺）═c（CH₃COO^-）＞c（OH^-）═c（H⁺）
（4）25℃时，H₂SO₃═HSO₃^-+H⁺的电离常数K_a=1×10^-2mol•L^-1，则该温度下pH=3、c（HSO₃^-）=0.1mol•L^-1的NaHSO₃溶液中c（H₂SO₃）=0.01mol/L．
（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0.1mol/L的FeCl₃、MgCl₂的混合溶液中加入碱液，要使Fe³⁺完全沉淀而Mg²⁺不沉淀，应该调节溶液pH的范围是3.3≤pH＜9．（已知lg 2=0.3）

Answer 1

分析 （1）平衡常数只与温度有关，升高温度平衡向吸热方向移动；
（2）所得混合溶液中c（NH₄⁺）=c（Cl^-），根据电荷守恒得c（OH^- ）═c（H⁺）；根据物料守恒得c（NH₃．H₂O）=（0.5a-0.005）mol/L，根据电荷守恒得c（H⁺）=c（OH^-）=10^-7mol/L，溶液呈中性，NH₃•H₂O的电离常数K_b=$\frac{c（N{{H}_{4}}^{+}）．c（O{H}^{-}）}{c（N{H}_{3}．{H}_{2}O）}$；
（3）CH₃COOH和NH₃．H₂O电离常数相等，则该温度下CH₃COONH₄溶液铵根离子和醋酸根离子水解程度相同，导致醋酸铵溶液呈中性；水的电离程度很小，据此判断离子浓度大小；
（4）根据亚硫酸第一步电离平衡常数计算亚硫酸浓度；
（5）$\root{3}{\frac{{K}_{sp}[Fe（OH）_{3}]}{0.1}}$≤c（OH^- ）＜$\sqrt{\frac{{K}_{sp}[Mg（OH）_{2}]}{0.1}}$．

解答 解：（1）a．平衡常数等于生成物浓度幂之积与反应物浓度幂之积的比，所以它们都能反映一定条件下对应变化进行的程度，故正确；
b．升高温度平衡向吸热方向移动，如果化学平衡正反应是放热反应，则升高温度化学平衡常数减小，故错误；
c．电离平衡常数只与温度有关，温度相同电离平衡常数相同，故错误；
故选a；
（2）所得混合溶液中c（NH₄⁺）=c（Cl^-），根据电荷守恒得c（OH^- ）═c（H⁺），溶液呈中性；根据物料守恒得c（NH₃．H₂O）=（0.5a-0.005）mol/L，根据电荷守恒得c（H⁺）=c（OH^-）=10^-7mol/L，溶液呈中性，NH₃•H₂O的电离常数K_b=$\frac{c（N{{H}_{4}}^{+}）．c（O{H}^{-}）}{c（N{H}_{3}．{H}_{2}O）}$=$\frac{5×1{0}^{-3}×1{0}^{-7}}{0.5a-5×1{0}^{-3}}$=$\frac{1{0}^{-9}}{a-0.01}$，
故答案为：中；$\frac{1{0}^{-9}}{a-0.01}$；
（3）CH₃COOH和NH₃．H₂O电离常数相等，则该温度下CH₃COONH₄溶液铵根离子和醋酸根离子水解程度相同，导致醋酸铵溶液呈中性，水电离出的氢离子浓度为1.0×10^-7mol/L；水的电离程度很小，溶液中离子浓度大小顺序是c（NH₄⁺）═c（CH₃COO^-）＞c（OH^- ）═c（H⁺），故答案为：1.0×10^-7mol/L；c（NH₄⁺）═c（CH₃COO^-）＞c（OH^- ）═c（H⁺）；
（4）电离常数K_a=1×10^-2mol•L^-1，则该温度下pH=3、c（HSO₃^-）=0.1mol•L^-1的NaHSO₃溶液中c（H₂SO₃）=$\frac{c（{H}^{+}）．c（HS{{O}_{3}}^{-}）}{{K}_{a}}$=$\frac{0.001×0.1}{0.01}$mol/L=0.01 mol/L，故答案为：0.01 mol/L；
（5）$\root{3}{\frac{{K}_{sp}[Fe（OH）_{3}]}{0.1}}$≤c（OH^- ）＜$\sqrt{\frac{{K}_{sp}[Mg（OH）_{2}]}{0.1}}$，$\root{3}{\frac{8.0×1{0}^{-38}}{0.1}}$mol/L≤c（OH^- ）＜$\sqrt{\frac{1.0×1{0}^{-11}}{0.1}}$mol/L，2×10^-13×$\root{3}{100}$mol/L≤c（OH^- ）＜1×10^-5mol/L，$\frac{1{0}^{-14}}{1{0}^{-5}}$mol/L＜c（H⁺）≤$\frac{1{0}^{-14}}{2×1{0}^{-13}×\root{3}{100}}$mol/L，则3.3≤pH＜9，
故答案为：3.3≤pH＜9．

点评 本题考查较综合，涉及溶度积常数计算、弱电解质的电离、酸碱混合溶液定性判断等知识点，侧重考查学生分析计算能力，把握化学反应原理及难溶物溶解平衡是解本题关键，注意弱电解质电离平衡常数与其对应弱离子水解程度关系，题目难度中等．