《2025年非常学案高中化学选择性必修第一册人教版》

2. 已知$\mathrm{pH}=6$的含磷废水中的磷以磷酸及其盐的形式存在。某温度下，磷酸的$\mathrm{p} K_{\mathrm{a}}$与溶液$\mathrm{pH}$的关系如图，下列叙述不正确的是(D)

$\mathrm{pH}=\mathrm{p} K_{\mathrm{a} 1}=2.12$ $\mathrm{pH}=\mathrm{p} K_{\mathrm{a} 2}=7.21$ $\mathrm{pH}=\mathrm{p} K_{\mathrm{a} 3}=12.36$

A.该废水中离子浓度存在关系：$c\left(\mathrm{H}_{2} \mathrm{PO}_{4}^{-}\right)＞c\left(\mathrm{HPO}_{4}^{2-}\right)＞c\left(\mathrm{PO}_{4}^{3-}\right)$
B.若逐渐增大该废水的$\mathrm{pH}$，溶液中$c\left(\mathrm{HPO}_{4}^{2-}\right)$将先增大后减小
C.室温下，$\mathrm{H}_{3} \mathrm{PO}_{4}+\mathrm{HPO}_{4}^{2-} \rightleftharpoons 2 \mathrm{H}_{2} \mathrm{PO}_{4}^{-}$的平衡常数$K=10^{5.09}$
D.向废水中加入$\mathrm{CaCl}_{2}$生成$\mathrm{Ca}_{5}\left(\mathrm{PO}_{4}\right)_{3} \mathrm{OH}$沉淀除磷后，溶液$\mathrm{pH}$将增大

答案： 2.D [磷酸的电离方程式为${H_{3}PO_{4}⇌ H_{2}PO^{-}_{4} + H^{+}}$、${H_{2}PO^{-}_{4}⇌ HPO^{2-}_{4} + H^{+}}$、${HPO^{2-}_{4}⇌ PO^{3-}_{4} + H^{+}}$，当$c{(H_{2}PO^{-}_{4})}=c{(HPO^{2-}_{4})}$时，${pH}=pK_{a2}=7.21$，因此${pH}=6$的废水中$c{(H_{2}PO^{-}_{4})} ＞ c{(HPO^{2-}_{4})} ＞ c{(PO^{3-}_{4})}$，故A正确；废水的${pH}$增大，${H_{2}PO^{-}_{4}}$转化成${HPO^{2-}_{4}}$，$c{(HPO^{2-}_{4})}$增大，到达一定程度后，继续增大${pH}$，${HPO^{2-}_{4}}$转化成${PO^{3-}_{4}}$，$c{(HPO^{2-}_{4})}$减小，故B正确；平衡常数$K=\dfrac{c^{2}{(H_{2}PO^{-}_{4})}}{c{(H_{3}PO_{4})}· c{(HPO^{2-}_{4})}}=\dfrac{c{(H_{2}PO^{-}_{4})}· c{(H^{+})}· c{(H_{2}PO^{-}_{4})}}{c{(H_{3}PO_{4})}· c{(HPO^{2-}_{4})}· c{(H^{+})}}=\dfrac{K_{a1}}{K_{a2}}=\dfrac{10^{-2.12}}{10^{-7.21}}=10^{5.09}$，故C正确；由题意可知，该废水中除磷的离子方程式为${3H_{2}PO^{-}_{4} + 5Ca^{2 + } + H_{2}O\xlongequal{}Ca_{5}(PO_{4})_{3}OH\downarrow + 7H^{+}}$，溶液中$c{(H^{+})}$增大，${pH}$减小，故D错误。]

3. (1)某温度下，$K_{2} \mathrm{CO}_{3}$溶液吸收一定量的$\mathrm{CO}_{2}$后，$c\left(\mathrm{CO}_{3}^{2-}\right) : c\left(\mathrm{HCO}_{3}^{-}\right)=1 : 2$，则该溶液的$\mathrm{pH}=$10(该温度下$\mathrm{H}_{2} \mathrm{CO}_{3}$的$K_{\mathrm{a} 1}=4.6 × 10^{-7}, K_{\mathrm{a} 2}=5.0 × 10^{-11}$)。
(2)已知$\mathrm{H}_{2} \mathrm{~A}$的$K_{\mathrm{a} 1}=4 × 10^{-6}, K_{\mathrm{a} 2}=1 × 10^{-10}$，则$0.1 \mathrm{~mol} · \mathrm{L}^{-1}$的$\mathrm{NaHA}$溶液呈碱性(填“酸”“碱”或“中”)，理由是$K_{h}{(HA^{-})}=\dfrac{1× 10^{-14}}{4× 10^{-6}}=2.5× 10^{-9} ＞ K_{a2}$，${HA^{-}}$的水解程度大于${HA^{-}}$的电离程度，其溶液呈碱性
(计算说明)。
(3)$25^{\circ} \mathrm{C}$，已知$K_{\mathrm{sp}}\left[\mathrm{Cu}(\mathrm{OH})_{2}\right] \approx 1.0 × 10^{-20}$，则溶液中$\mathrm{Cu}^{2+}$沉淀完全的$\mathrm{pH}$至少为6.5。

答案： 3.解析：
(1)$K_{a2}=\dfrac{c{(CO^{2-}_{3})}· c{(H^{+})}}{c{(HCO^{-}_{3})}}=5.0× 10^{-11}$，即$\dfrac{c{(H^{+})}}{2}=5.0× 10^{-11}{mol· L^{-1}}$，$c{(H^{+})}=10^{-10}{mol· L^{-1}}$，${pH}=10$。
(2)${HA^{-}}$的水解常数$K_{h}{(HA^{-})}=\dfrac{K_{w}}{K_{a1}}=2.5× 10^{-9} ＞ K_{a2}{(H_{2}A)}$，${HA^{-}}$的水解程度大于${HA^{-}}$的电离程度，其溶液呈碱性。
(3)$1.0× 10^{-20}=c{(Cu^{2 + })}· c^{2}{(OH^{-})}$，$c^{2}{(OH^{-})}=\dfrac{1.0× 10^{-20}}{1× 10^{-5}}{mol^{2}· L^{-2}}=1× 10^{-15}{mol^{2}· L^{-2}}$，$c{(OH^{-})}=1× 10^{-7.5}{mol· L^{-1}}$，${pOH}=7.5$，${pH}=6.5$。
答案：
(1)$10$
(2)碱 $K_{h}{(HA^{-})}=\dfrac{1× 10^{-14}}{4× 10^{-6}}=2.5× 10^{-9} ＞ K_{a2}$，${HA^{-}}$的水解程度大于${HA^{-}}$的电离程度，其溶液呈碱性
(3)$6.5$