Question

4．物质在水溶液中可能存在电离平衡、盐的水解平衡或沉淀溶解平衡，它们都可看作化学平衡的一种．请根据所学化学知识回答下列问题：
（1）体积均为10mL、pH均为2的醋酸溶液与一元酸HX分别加水稀释至
1 000mL，稀释过程中溶液pH变化如图所示．则稀释后，HX溶液中水电离的c（H⁺）＞醋酸溶液中水电离的c（H⁺）；电离常数K_a（HX）＞K_a（CH₃COOH）（填“＞”、“=”或“＜”）．
（2）已知KHC₂O₄溶液呈酸性．
①KHC₂O₄溶液中，各离子浓度由大到小的顺序是c（K⁺）＞c（HC₂O₄^-）＞c（H⁺）＞c（C₂O₄^2-）＞c（OH^-）．
②在KHC₂O₄溶液中，各粒子浓度关系正确的是CD．
A．c（C₂O₄^2-）＜c（H₂C₂O₄）．
B．c（OH^-）=c（H⁺）+c（HC₂O₄^-）+2c（H₂C₂O₄）
C．c（K⁺）+c（H⁺）═c（OH^-）+c（HC₂O₄^-）+2c（C₂O₄^2-）  
D．c（K⁺）═c（C₂O₄^2-）+c（HC₂O₄^-）+c（H₂C₂O₄）
（3）含有Cr₂O₇^2-的废水毒性较大，某工厂废水中含5.0×10^-3 mol•L^-1的Cr₂O₇^2-．为了使废水的排放达标，进行如下处理：Cr₂O₇^2-$→_{H+}^{绿矾}$Cr³⁺、Fe³⁺$\stackrel{石灰水}{→}$Cr（OH）₃、Fe（OH）₃
①该废水中加入绿矾和H⁺，发生反应的离子方程式为Cr₂O₇^2-+6Fe²⁺+14H⁺═2Cr³⁺+6Fe³⁺+7H₂O．
②若处理后的废水中残留的c（Fe³⁺）=2.0×10^-13 mol•L^-1，则残留的Cr³⁺的浓度为3×10^-6mol•L^-1．（已知：K_sp[Fe（OH）₃]=4.0×10^-38，K_sp[Cr（OH）₃]=6.0×10^-31）

Answer 1

分析 （1）由图可知，稀释相同的倍数，HX的pH变化程度大，则酸性HX强，电离平衡常数大；稀释后，HX电离生成的c（H⁺）小，对水的电离抑制能力小；
（2）①已知KHC₂O₄溶液呈酸性，HC₂O₄^-电离程度大于其水解程度，溶液显酸性；
②A．草酸氢钾溶液呈酸性，说明HC₂O₄^-电离程度大于水解程度；
B．KHC₂O₄溶液中，根据物料守恒可得：c（K⁺）=c（H₂C₂O₄）+c（HC₂O₄^-）+c（C₂O₄^2-），电荷守恒为：c（K⁺）+c（H⁺）=c（HC₂O₄^-）+c（OH^-）+2c（C₂O₄^2-），将钾离子浓度带入电荷守恒判断；
C．从溶液电中性的角度判断，溶液中存在电荷守恒，阴阳离子所带电荷总数相同；
D．从溶液物料守恒来判断，n（K）=n（C）；
（3）①酸性条件下，Cr₂O₇^2-具有强氧化性，可氧化Fe²⁺；
②废水中残留的c（Fe³⁺）=2.0×10^-13 mol•L^-1，可根据K_sp[Fe（OH）₃]=4.0×10^-38计算c（OH^-），结合K_sp[Cr（OH）₃]=6.0×10^-31计算Cr³⁺的浓度．

解答 解：（1）由图可知，稀释相同的倍数，HX的pH变化程度大，则酸性HX强，电离平衡常数大；稀释后，HX电离生成的c（H⁺）小，对水的电离抑制能力小，所以HX溶液中水电离出来的c（H⁺）大，
故答案为：＞；＞；
（2）①已知KHC₂O₄溶液呈酸性，HC₂O₄^-电离程度大于其水解程度，溶液显酸性，离子浓度大小为：c（K⁺）＞c（HC₂O₄^-）＞c（H⁺）＞c（C₂O₄^2-）＞c（OH^-），
故答案为：c（K⁺）＞c（HC₂O₄^-）＞c（H⁺）＞c（C₂O₄^2-）＞c（OH^-）；   
②在KHC₂O₄溶液中，
A．草酸氢钾溶液呈酸性，说明HC₂O₄^-电离程度大于水解程度，则c（C₂O₄^2-）＞c（H₂C₂O₄），故A错误；
B．KHC₂O₄溶液中，根据物料守恒可得：c（K⁺）=c（H₂C₂O₄）+c（HC₂O₄^-）+c（C₂O₄^2-），电荷守恒为：c（K⁺）+c（H⁺）=c（HC₂O₄^-）+c（OH^-）+2c（C₂O₄^2-），将钾离子浓度带入电荷守恒可得：c（H₂C₂O₄）+c（H⁺）=c（OH^-）+c（C₂O₄^2-），即c（H₂C₂O₄）+c（H⁺）-c（C₂O₄^2-）=c（OH^-），故B错误；
C．溶液存在电荷守恒，则有c（K⁺）+c（H⁺）=c（HC₂O₄^-）+c（OH^-）+2c（C₂O₄^2-），故C正确；
D．在0.1mol•L^-1KHC₂O₄溶液中，存在H₂C₂O₄、C₂O₄^2-、HC₂O₄^-和K⁺，根据物料守恒可知c（K⁺）=c（H₂C₂O₄）+c（HC₂O₄^-）+c（C₂O₄^2-），故D正确；
故答案为：CD；
（3）①酸性条件下，Cr₂O₇^2-具有强氧化性，可氧化Fe²⁺，反应的离子方程式为Cr₂O₇^2-+6Fe²⁺+14H⁺═2Cr³⁺+6Fe³⁺+7H₂O，
故答案为：Cr₂O₇^2-+6Fe²⁺+14H⁺═2Cr³⁺+6Fe³⁺+7H₂O；
②若处理后的废水中残留的c（Fe³⁺）=2×10^-13mol•L^-1，K_sp[Fe（OH）₃]=c（Fe³⁺）•c³（OH^-）=4.0×10^-38，计算得到c³（OH^-）=2×10^-25mol/L，则残留的Cr³⁺的浓度为K_sp[Cr（OH）₃]=c（Cr³⁺）c³（OH^-）=6.0×10^-31 ，c（Cr³⁺）=3×10^-6mol•L^-1；
故答案为：3×10^-6mol•L^-1．

点评 本题考查弱酸的电离及其影响因素、盐类水解的应用及其离子浓度的大小比较、氧化还原滴定、溶度积等知识，题目难度中等，侧重于学生的分析能力和计算能力的考查，注意把握基础知识的运用，题目难度中等．