2.难溶物向易溶物转化

分析化学中常将难溶的强酸盐(如BaSO4)转化为难溶的弱酸盐(如BaCO3),然后再用酸溶解使正离子(Ba2+)进入溶液。BaSO4 沉淀转化为BaCO3沉淀的反应为BaSO4 (s)+ CO32- BaCO3(s) + SO42-

,虽然平衡常数小,转化不彻底,但只要c(CO32-)比c( SO42-)大24倍以上,经多次转化,即能将BaSO4转化为BaCO3。

[思想方法]

[例1]常温下的下列情况中,一定能大量共存于同一溶液中的离子组是

A.使甲基橙呈红色的溶液中:I-、Cl-、NO3-、Na+

B.使石蕊呈蓝色的溶液中:NH4+、Al3+、NO3-、HCO3-

C.由水电离出的c(H+)=1×10-12 mol·L-1的溶液中:K+、Cl-、NO3-、Na+

D.澄清透明溶液中:K+、Cu2+、Na+、Cl-

[分析]选项A中,附加条件是能使甲基橙呈红色,说明溶液呈强酸性,因此在酸性溶液中I-和NO3-将发生氧化还原反应而不能大量共存。选项B中,附加条件是能使石蕊呈蓝色,说明溶液呈强碱性,因此NH4+、Al3+、HCO3-均不能大量共存,同时Al3+与HCO3-也会发生双水解反应而不能大量共存于同一溶液中。选项C中附加条件是由水电离出的c(H+)=1×10-12 mol·L-1的溶液中,说明水的电离遭到抑制,溶液可能呈酸性也可能呈碱性,题给4种离子不论在酸性条件下还是在碱性条件下均可以大量共存,选项D中附加条件是澄清透明溶液中,“澄清透明”是溶液的特征,不能把“澄清透明”误解为“无色溶液”,因此选项D也符合题意。应选CD。

[例2]下列离子方程式书写不正确的是

A.NaOH溶液与足量的Ca(HCO3)2反应:HCO3-  +OH-+Ca2+ = CaCO3↓+H2O

B.等物质的量的FeBr2和Cl2反应:2Fe2++2Br-+2Cl2 = 2Fe3++Br2+4Cl-

C.氨水吸收少量的二氧化硫:2NH3·H2O+SO2 = 2NH4+  +SO32 -+H2O

D.在强碱溶液性中NaClO与Fe(OH)3反应生成Na2FeO4:

3ClO-+2Fe(OH)32FeO42 -+3Cl-+H2O+4H+

[分析]当遇到未知反应时不要慌张,判断未知反应正确与否的方法是:一要符合三大守恒,即质量守恒、电荷守恒、得失电子守恒,二要注意介质是否正确,选项D中很明显在强碱溶液中不可能有H+生成,因此可快速判断D中反应是错误的,而对于该反应到底是如何进行的没有必要细究。本题应选D。

[例3]下列关系式中正确的是

A.等体积等物质的量浓度的NaClO(aq)与NaCl(aq)中离子总数大小:N前>N后

B.0.1 mol·L-1Na2S溶液中:2c(Na+)c(S2-)+c(HS-)+c(H2S)

C.常温下将醋酸钠、盐酸两溶液混合后,溶液呈中性,则混合后溶液中:

c(Na+)>c(Cl-)>c(CH3COOH)

D.0.1 mol·L-1Na2CO3溶液与0.1 mol·L-1NaHCO3溶液等体积混合

c(CO32 -)+2c(OH-)c(HCO3-    )+3c(H2CO3)+2c(H+)

[分析]选项A中NaClO(aq)与NaCl(aq)中电荷守恒式分别为c(Na+)+c(H+)c(ClO-)+c(OH-)、c(Na+)+c(H+)c(Cl-)+c(OH-),由于NaClO水解显碱性,因此有c(H+)NaClO<c(H+)NaCl,所以NNaClO<NNaCl,A错。选项B中的物料守恒式应为c(Na+)c(S2-)+c(HS-)+c(H2S)。选项C可以这样分析:先写出混合溶液的电荷守恒式:c(H+)+c(Na+)c(OH-)+ c(Cl-)+ c(CH3COO-),又由于溶液呈中性即c(H+)=c(OH-),因此混合溶液中应有c(Na+)c(Cl-)+c(CH3COO-),根据物料守恒可得c(Na+)c(CH3COOH)+c(CH3COO-),所以有c(Na+)>c(Cl-)c(CH3COOH),C错。本题应选D。

[例4]已知:CH3COOHCH3COO-+H+达到电离平衡时,电离平衡常数用Ka表示;CH3COO-+H2OCH3COOH+OH-达到水解平衡时,水解平衡常数可以表示为Kh=。

⑴对于任意弱电解质来讲,其电离平衡常数K、对应离子的水解常数Kh以及水的离子积常数Kw的关系是________________________;由此可以推断,弱电解质的电离程度越小,其对应离子的水解程度___________。

⑵由于CH3COOH的电离程度很小,计算时可将CH3COOH的平衡浓度看成是CH3COOH溶液的浓度,则c mol/L的CH3COOH溶液中c(H+)=____________(不为0);

⑶现用某未知浓度(设为c)的CH3COOH溶液及其他仪器、药品,通过实验测定一定温度下CH3COOH的电离平衡常数,需测定的数据有(用简要的文字说明):

①实验时的温度;

②___________________________;

③用________________________(填一种实验方法)测定溶液浓度c。

⑷若测得25℃时CH3COOH的电离平衡常数K=1.8×10-5,则该温度下0.18 mol/L的CH3COONa溶液的pH=______________。

[分析]第⑵题中强调c(H+)不为0是为了防止有的考生从“计算时可将CH3COOH的平衡浓度看成是CH3COOH溶液的浓度”得到“CH3COOH不电离”的错误结论。由于CH3COOH电离出的CH3COO-与H+浓度近似相等,c(CH3COOH)又可看成是CH3COOH溶液的浓度c,则Ka=[c(H+)]2/c,c(H+)=mol·L-1,要测定Ka,则必须要分别用pH换算c(H+)和用酸碱中和滴定的方法测定c。同理,CH3COONa溶液中c(OH-)== mol·L-1=10-5 mol·L-1,pH=9。

[答案]⑴Ka·Kh=Kw  越大  ⑵ mol·L-1   ⑶②溶液的pH   ③酸碱中和滴定   ⑷9 

[例5]化学实验中,如使某步中的有害产物作为另一步的反应物,形成一个循环,就可不再向环境排放该种有害物质。例如:

⑴在上述有编号的步骤中,反应①所用的试剂是H2O2,反应⑤所用的试剂是Cl2,反应⑥是加酸酸化。请写出上述反应的离子方程式___________________________、____________________________、_____________________________。

⑵写出Cr(OH)3在水溶液中的电离方程式___________________________________。

⑶现有含Cr3+、Fe3+的溶液,使用NaOH溶液和盐酸溶液,可将这两种离子相互分离,在涉及到的过滤操作中,上述两种离子的存在形态分别是______、_______(写化学式)。

⑷若是Cr3+和Al3+的混合溶液,欲使这两种离子相互分离,依次加入的试剂是①NaOH、②_______、③CO2、④HCl和_________。写出向溶液中通入足量CO2时,反应的离子方程式为________________________。

⑸如下图所示:横坐标为溶液的pH,纵坐标为Al3+离子、AlO2-     离子物质的量浓度的对数,回答下列问题:

从图中数据计算可得Al(OH)3的溶度积____________。往10 mL2.00 mol·L-1AlCl3溶液中加入NaOH固体至pH3,需NaOH_______mol。

[分析]本题首先应根据图中转化关系得出Cr(OH)3呈两性的事实,书写Cr(OH)3的电离方程式时可与Al(OH)3类比。⑶中主要利用Cr(OH)3的两性、Fe(OH)3的弱碱性把两者分开。而⑷中Cr(OH)3和Al(OH)3两者均有两性,那又怎样分离呢,题中还有没有信息呢?此时应回过头来再利用⑴中的信息可以解决,根据提示,在Cr3+和Al3+的混合溶液中先加入足量的烧碱,使其转化为CrO2-      和AlO2-   ,此时若直接通入CO2气体,则有可能同时析出Cr(OH)3和Al(OH)3沉淀,则达不到分离的目的。因此再利用图示转化关系和⑴中信息知,在CrO2-      和AlO2-   的混合溶液中先通入Cl2,把CrO2-      氧化成CrO42 -,然后再通入CO2气体,此时只析出Al(OH)3沉淀,过滤后,酸化溶液,使CrO42 -转化为Cr2O72-,再加入H2O2,使其重新转化为Cr3+,达到了分离的目的。分离过程可表示为:

   ⑸根据Al(OH)3的溶度积的表达式Ksp = c(Al3+)·c(OH-)3易得溶度积常数为1×10-33,写不写单位无关。当pH = 3时,根据图像可得Al3+转化为Al(OH)3沉淀,根据溶度积常数可求得此时溶液中剩余c(Al3+) = Ksp/ c(OH-)3 = 1 mol·L-1,则有0.01 mol Al3+转化为沉淀,根据离子方程式Al3++3OH- = Al(OH)3↓可得消耗烧碱0.03 mol。

[答案]⑴Cr2O72-+3H2O2+8H+2Cr3++3O2↑+7H2O

 2CrO2-     +3Cl2+8OH- 2CrO42 -+6Cl-+4H2O   2CrO42 -+2H+ Cr2O72-+H2O(1分)

⑵H+ +CrO2-    +H2OCr(OH)3Cr3++3OH-

⑶Fe(OH)3  CrO2-     

⑷Cl2   H2O2   AlO2-     +CO2+2H2O Al(OH)3↓+HCO3-     

⑸1×10-33   0.03

[专题演练]

 0  343774  343782  343788  343792  343798  343800  343804  343810  343812  343818  343824  343828  343830  343834  343840  343842  343848  343852  343854  343858  343860  343864  343866  343868  343869  343870  343872  343873  343874  343876  343878  343882  343884  343888  343890  343894  343900  343902  343908  343912  343914  343918  343924  343930  343932  343938  343942  343944  343950  343954  343960  343968  447090 

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