H单元水溶液中的离子平衡
H1 弱电解质的电离20.F1 B3 H1 K1
[2013•江苏卷] 磷是地壳中含量较为丰富的非金属元素,主要以难溶于水的磷酸盐如Ca3(PO4)2等形式存在。它的单质和化合物在工农业生产中有着重要的应用。
(1)白磷(P4)可由Ca3(PO4)2、焦炭和SiO2在一定条件下反应获得。相关热化学方程式如下:
2Ca3(PO4)2(s)+10C(s)===6CaO(s)+P4(s)+10CO(g) ΔH1=+3359.26 kJ•mol-1
CaO(s)+SiO2(s)===CaSiO3(s) ΔH2=-89.61 kJ•mol-1
2Ca3(PO4)2(s)+6SiO2(s)+10C(s)===6CaSiO3(s)+P4(s)+10CO(g) ΔH3
则ΔH3=______________kJ•mol-1。
(2)白磷中毒后可用CuSO4溶液解毒,解毒原理可用下列化学方程式表示:
11P4+60CuSO4+96H2O===20Cu3P+24H3PO4+60H2SO4
60 mol CuSO4能氧化白磷的物质的量是__________。
(3)磷的重要化合物NaH2PO4、Na2HPO4和Na3PO4可通过H3PO4与NaOH溶液反应获得,含磷各物种的分布分数(平衡时某物种的浓度占各物种浓度之和的分数)与pH的关系如下图所示。
图0
①为获得尽可能纯的NaH2PO4,pH应控制在________;pH=8时,溶液中主要含磷物种浓度大小关系为____________。
②Na2HPO4溶液显碱性,若向溶液中加入足量的CaCl2溶液,溶液则显酸性,其原因是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________(用离子方程式表示)。
(4)磷的化合物三氯氧磷(PClOClCl)与季戊四醇(CHOH2CHOH2CCH2OHCH2OH)以物质的量之比2∶1反应时,可获得一种新型阻燃剂中间体X,并释放出一种酸性气体。季戊四醇与X的核磁共振氢谱如下图所示。
图0
①酸性气体是____________(填化学式)。
②X的结构简式为________________。
20.[答案] (1)2821.6
(2)3 mol
(3)①4~5.5(介于此区间内的任意值或区间均可)
c(HPO2-4)>c(H2PO-4)
②3Ca2++2HPO2-4===Ca3(PO4)2↓+2H+
(4)①HCl
②POClOOCH2CCH2CH2OPOClOCH2
[解析] (1)依据盖斯定律,将“上式+下式×6”,即得所求反应的ΔH=+3359.26 kJ•mol-1+(-89.61 kJ•mol-1)×6=2821.6 kJ•mol-1。(2)P的化合价有升有降,Cu的化合价只降低。P从0价升到+5价,1 mol P4共失去20 mol 电子,根据得失电子守恒有:n(P4)×20=n(CuSO4)×1,所以60 mol CuSO4可以氧化3 mol P4。(3)①从图中不难看出,pH在4~5.5之间时,H2PO-4的含量最高。在pH=8时,溶液中含有HPO2-4和H2PO-4两种离子,且前者大于后者。②足量的Ca2+与HPO2-4部分电离出的PO3-4结合,生成难溶的Ca3(PO4)2沉淀,促进了HPO2-4的电离,故溶液显酸性。(4)三氯氧磷与季戊四醇以2∶1反应,核磁共振氢谱中的峰由2组变成1组,显然应为四个羟基上的H原子被取代了,生成了HCl及POClOOCH2CCH2CH2OPOClOCH2。
11.G2 F4 H1 H3
[2013•江苏卷] 下列有关说法正确的是( )
A.反应NH3(g)+HCl(g)===NH4Cl(s)在室温下可自发进行,则该反应的ΔH<0
B.电解法精炼铜时,以粗铜作阴极,纯铜作阳极
C.CH3COOH溶液加水稀释后,溶液中c(CH3COOH)c(CH3COO-)的值减小
D.Na2CO3溶液中加入少量Ca(OH)2固体,CO2-3水解程度减小,溶液的pH减小
11.AC [解析] 根据该反应中各物质的聚集状态可知,该反应的ΔS<0,因反应能自发进行,则该反应一定为放热反应,A项正确;在电解精炼铜中,粗铜作阳极,纯铜作阴极,B项错误;醋酸加水稀释过程中,c(H+)减小,但电离常数不变,故C项中式子的比值将减小,C项正确;向Na2CO3溶液中加入Ca(OH)2后生成CaCO3沉淀,溶液中c(CO2-3)减小,c(OH-)增大,pH增大,D项错误。
8.B2 H1 H2 H3
[2013•福建卷] 室温下,对于0.10 mol•L-1的氨水,下列判断正确的是( )
A.与AlCl3溶液发生反应的离子方程式为Al3++3OH-===Al(OH)3↓
B.加水稀释后,溶液中c(NH+4)•c(OH-)变大
C.用HNO3溶液完全中和后,溶液不显中性
D.其溶液的pH=13
8.C [解析] NH3•H2O是弱碱,在离子方程式中化学式不能拆分,Al3++3NH3•H2O===Al(OH)3↓+3 NH+4,A项错误;加水稀释,促进NH3•H2O电离,使NH3•H2ONH+4+OH-的电离平衡右移,但是NH3•H2O、NH+4、OH-的浓度均减小,则溶液中c(NH+4)•c(OH-)变小,B项错误;用HNO3完全中和氨水时得到硝酸铵溶液,即NH3•H2O+HNO3===NH4NO3+H2O,硝酸铵是强酸弱碱盐,铵根离子水解导致中和后的溶液显弱酸性,C项正确;NH3•H2O的电离是可逆反应,不可能完全电离出OH-,则c(OH-)小于0.10 mol•L-1,室温下KW=1.0×10-14,则氨水中c(H+)>1.0×10-140.10 mol•L-1=10-13 mol•L-1,pH=-lgc(H+)<13,D项错误。
12.H1 H3 H2 H6
[2013•广东卷] 50 ℃时,下列各溶液中,离子的物质的量浓度关系正确的是( )
A.pH=4的醋酸中:c(H+)=4.0 mol•L-1
B.饱和小苏打溶液中:c(Na+)=c(HCO-3)
C.饱和食盐水中:c(Na+)+c(H+)=c(Cl-)+c(OH-)
D.pH=12的纯碱溶液中:c(OH-)=1.0×10-2 mol•L-1
12.C [解析] pH=4的醋酸中,c(H+)=10-4 mol•L-1,A项错误;饱和小苏打溶液中,NaHCO3===Na++HCO-3,HCO-3H++CO2-3、HCO-3+H2OH2CO3+OH-,根据物料守恒可知c(Na+)=c(HCO-3)+c(CO2-3)+c(H2CO3),则饱和小苏打溶液中c(Na+)>c(HCO-3),B项错误;根据电荷守恒原理可知饱和食盐水中:c(Na+)+c(H+)=c(Cl-)+c(OH-),C项正确;25 ℃时KW=c(H+)•c(OH-)= 10-14,升高温度,KW>1.0×10-14,则pH=12的纯碱溶液中c(H+)=10-12 mol/L,c(OH-)=KWc(H+)>10-2 mol•L-1,D项错误。
11.G5 H1 [2013•北京卷] 下列实验事实不能用平衡移动原理解释的是( )
A.
将NO2球浸泡在冷水和热水中
B.
t/℃ 25 50 100