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2023——2024 年解密高考化学大一轮复习精讲案
第八章 水溶液在的离子平衡
微专题九 溶液中“粒子”浓度关系
一、溶液中的粒子浓度关系
(一)熟悉“两大理论”,贯通思维障碍
1.电离平衡
(1)弱电解质的电离是微弱的,电离产生的微粒都非常少,同时还要考虑水的电离,如氨水中:NH3·H2O、
NH、OH-浓度的大小关系是c (NH
3·H2O)>
c (OH
- )>
c (NH
) 。
(2)多元弱酸的电离是分步进行的,其主要是第一级电离(第一级电离程度远大于第二级电离)。如在H2S 溶
液中:H2S、HS-、S2-、H+的浓度大小关系是c (H
2S)>
c (H
+ )>
c (HS
- )>
c (S
2 - ) 。
2.水解平衡
(1)水解过程是微弱的。如NH4Cl 溶液中:NH、Cl-、NH3·H2O、H+的浓度大小关系是c (Cl
- ) >
c (NH
) >
c (H
+ ) >
c (NH
3·H2O)。
(2)多元弱酸酸根离子的水解是分步进行的,其主要是第一步水解,如在Na2CO3 溶液中:CO、HCO、
H2CO3的浓度大小关系应是c (CO
)>
c (HCO
)>
c (H
2CO3)。
(二)巧用“三个守恒”,明确浓度关系
写出下列溶液中粒子守恒关系式
(1)Na2CO3溶液
①元素质量守恒:_____________________________________________________________。
②电荷守恒:_________________________________________________________________。
③质子守恒:________________________________________________________________。
(2)浓度均为0.1 mol·L-1 NH3·H2O 和NH4Cl 溶液等体积混合
①电荷守恒:_________________________________________________________________。
②元素质量守恒:________________________________________________________________。
(3)浓度为0.1 mol·L-1盐酸与0.1 mol·L-1 CH3COONa 溶液等体积混合
①电荷守恒:_________________________________________________________________。
②元素质量守恒:________________________________________________________________。
【答案】
(1)①c(Na+)=2[c(CO)+c(HCO)+c(H2CO3)]
1
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②c(Na+)+c(H+)=c(HCO)+c(OH-)+2c(CO)
③c(OH-)=c(H+)+2c(H2CO3)+c(HCO)
(2)①c(NH)+c(H+)=c(Cl-)+c(OH-)
2
②c(Cl-)=c(NH)+c(NH3·H2O)
(3)①c(Na+)+c(H+)=c(CH3COO-)+c(OH-)+c(Cl-)
②c(Na+)=c(CH3COO-)+c(CH3COOH)=c(Cl-)
【归纳总结】
(1)电荷守恒
电解质溶液必须保持电中性,即阴离子所带负电荷总数一定等于阳离子所带正电荷总数。
(2)元素质量守恒
变化前后某种元素的质量守恒。
①单一元素守恒,如1 mol NH3通入水中形成氨水,就有n(NH3)+n(NH3·H2O)+n(NH)=1 mol,即氮元素质
量守恒。
②两元素守恒,如NaHCO3溶液中,c(Na+)=c(H2CO3)+c(HCO)+c(CO),即钠元素与碳元素质量守恒。
(3)质子守恒
电解质溶液中,由于电离、水解等过程的发生,往往存在质子(H+)的转移,转移过程中质子数量保持不
变,称为质子守恒。
质子守恒的书写技巧:
①正盐溶液,用水溶液中得失质子相等比较简便。如Na2S 水溶液中的质子转移情况图示如下:
由图可得Na2S 水溶液中质子守恒式:c(H+)+2c(H2S)+c(HS-)=c(OH-)
②酸式盐溶液及混合缓冲溶液,可以通过元素质量守恒和电荷守恒推出质子守恒表达式。如NaHCO3溶液
中元素质量守恒:c(Na+)=c(HCO)+c(H2CO3)+c(CO)①,
电荷守恒:c(Na+)+c(H+)=c(HCO)+c(OH-)+2c(CO)②,
将①代入②中,整理得质子守恒:c(H+)+c(H2CO3)=c(OH-)+c(CO)
【方法规律】
混合溶液中粒子浓度大小比较
2
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二、反应过程中溶液粒子浓度变化的图像分析
(一)滴定过程pH 变化曲线
关键点
溶液中溶质成分及粒子浓度大小关系
常温下,用0.100 0 mol·L-1
NaOH 溶液滴定20.00 mL
0.100 0 mol·L-1 CH3COOH
溶液
起点
V(NaOH)=0(0 点)
溶质是CH3COOH
粒子浓度大小关系:c (CH
3COOH)
>
c (H
+ ) >
c (CH
3COO
- ) >
c (OH
- )
一半点
V(NaOH)=10 mL
(点①)
溶质是等物质的量的CH3COOH 和
CH3COONa
粒子浓度大小关系:c (CH
3COO
- ) >
c (Na
+ ) >
c (CH
3COOH)
>
c (H
+ ) >
c (OH
- )
元素质量守恒:c(CH3COOH)+
c(CH3COO-)=2 c (Na
+ )
中性点
pH=7(点②)
溶质是CH3COONa 和少量的CH3COOH
粒子浓度大小关系:c (Na
+ ) =
c (CH
3COO
- ) >
c (H
+ ) =
c (OH
- )
恰好反应点
V(NaOH)=20 mL
(点③)
溶质是CH3COONa
粒子浓度大小关系:c (Na
+ ) >
c (CH
3COO
- ) >
c (OH
- ) >
c (H
+ )
过量1 倍点
V(NaOH)=40 mL
溶质是等物质的量的CH3COONa 和
NaOH
粒子浓度大小关系:c (Na
+ ) >
c (OH
- ) >
c (CH
3COO
- ) >
c (H
+ )
【典例追踪】
一、一元弱电解质的滴定曲线
1.常温下,用0.10 mol·L-1 NaOH 溶液分别滴定20.00 mL 浓度均为0.10 mol·L-1 CH3COOH 溶液和HCN
溶液所得滴定曲线如图所示。下列说法正确的是( )
3
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A.点①和点②所示溶液中:c(CH3COO-)<c(CN-)
B.点③和点④所示溶液中:c(Na+)>c(OH-)>c(CH3COO-)>c(H+)
C.点①和点②所示溶液中:c(CH3COO-)-c(CN-)=c(HCN)-c(CH3COOH)
D.点②和点③所示溶液中都有:c(CH3COO-)+c(OH-)=c(CH3COOH)+c(H+)
【答案】C
【解析】
A 项,点①的溶液中存在电荷守恒:c(OH-)+c(CN-)=c(Na+)+c(H+),且c(OH-)>c(H+),点②溶液中的
电荷守恒为c(OH-)+c(CH3COO-)=c(Na+)+c(H+),且c(OH-)<c(H+),二者中钠离子浓度相同,所以
c(CH3COO -)>c(CN -),错误;B 项,点③溶液pH=7,则c(OH -)=c(H +),则点③溶液中c(Na +)=
c(CH3COO-)>c(H+)=c(OH-),错误;C 项,点①所示的溶液中存在元素质量守恒:c(HCN)+c(CN-)=
2c(Na+),点②所示的溶液中存在元素质量守恒:c(CH3COOH)+c(CH3COO-)=2c(Na+),二者中钠离子浓
度相同,则c(HCN)+c(CN -)=c(CH3COOH)+c(CH3COO -),即c(CH3COO -)-c(CN -)=c(HCN)-
c(CH3COOH),正确。
二、二元弱电解质的滴定曲线
2.已知pKa=-lg Ka,25 ℃时,H2SO3的pKa1=1.85,pKa2=7.19。常温下,用0.1 mol·L-1NaOH 溶液滴定
20 mL 0.1 mol·L-1H2SO3溶液的滴定曲线如图所示。下列说法不正确的是( )
A.a 点所得溶液中:2c(H2SO3)+c(SO)<0.1 mol·L-1
B.b 点所得溶液中:c(H2SO3)+c(H+)=c(SO)+c(OH-)
C.c 点所得溶液中:c(Na+)>3c(HSO)
D.d 点所得溶液中:c(Na+)>c(HSO)>c(SO)
【答案】D
【解析】
滴定过程中发生反应:NaOH+H2SO3===NaHSO3+H2O、NaHSO3+NaOH===Na2SO3+H2O。a 点溶液中的
溶质为NaHSO3和H2SO3,根据元素质量守恒得出,c(H2SO3)+c(HSO)+c(SO)<0.1 mol·L-1,根据电离常数
Ka1=,此时溶液的pH=1.85,即c(H +)=10 -1.85 mol·L -1,推出c(HSO)=c(H2SO3),代入上式得出,
4
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2c(H2SO3)+c(SO)<0.1 mol·L-1,故A 说法正确;b 点加入20 mL NaOH 溶液,NaOH 和H2SO3恰好完全反应
生成NaHSO3,即溶质为NaHSO3,根据质子守恒得c(H2SO3)+c(H+)=c(SO)+c(OH-),故B 说法正确;c
点溶质为Na2SO3和NaHSO3,溶液显碱性,SO+H2OHSO+OH-,根据水解平衡常数Kh==,c(OH-)
=,推出c(HSO)=c(SO),根据元素质量守恒:2c(Na+)=3c(H2SO3)+3c(HSO)+3c(SO),则有c(Na+)=
3c(HSO)+1.5c(H2SO3),显然:c(Na+)>3c(HSO),故C 说法正确;d 点溶质主要为Na2SO3和少量NaHSO3,
溶液中离子浓度c(Na+)>c(SO)>c(HSO),故D 说法错误。
【归纳总结】
抓两点突破二元弱电解质滴定曲线
二元弱酸(H2A)与碱(NaOH)发生反应分两步进行:
第一滴定终点:H2A+NaOH===NaHA+H2O,此时,酸、碱的物质的量之比为1 1∶,得到的是NaHA 的溶
液,其中Ka1=,若溶液中c(HA-)=c(H2A),则Ka1=c(H+);第二滴定终点:NaHA+NaOH===Na2A+
H2O,此时,酸、碱的物质的量之比为1 2∶,得到的是Na2A 的溶液,其中Ka2=,若溶液中c(A2-)=c(HA
-),则Ka2=c(H+)。
二 分布系数曲线
1.透析分布曲线 确定思维方向
分布曲线是指以pH 为横坐标、分布系数(即组分的平衡浓度占总浓度的分数)为纵坐标的关系曲线。
一元弱酸(以CH3COOH 为例)
二元弱酸(以H2C2O4为例)
注:pKa为电离常数的负对数
δ0为CH3COOH 的分布系数,δ1为
CH3COO-的分布系数
δ0为H2C2O4的分布系数,δ1为
HC2O 的分布系数,δ2为C2O 的分
布系数
2.明确解题要领 快速准确作答
(1)读“曲线”——每条曲线所代表的粒子及变化趋势;
(2)读“浓度”——通过横坐标的垂线,可读出某pH 时的粒子浓度;
(3)“用交点”——交点是某两种粒子浓度相等的点,可计算电离常数K;
(4)“可替换”——根据溶液中的元素质量守恒进行替换,分析得出结论。
【典例追踪】
3 、甘氨酸(NH2CH2COOH) 是人体必需氨基酸之一。在25 ℃时,NHCH2COOH 、NHCH2COO -和
NH2CH2COO-的分布分数[如δ(A2-)=]与溶液pH 关系如图。下列说法错误的是( )
5
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A.甘氨酸具有两性
B.曲线c 代表NH2CH2COO-
C.NHCH2COO-+H2ONHCH2COOH+OH-的平衡常数K=10-11.65
D.c2(NHCH2COO-)<c(NHCH2COOH)·c(NH2CH2COO-)
【答案】D
【解析】
NH2CH2COOH 中存在—NH2和—COOH,所以甘氨酸既有酸性又有碱性,故A 正确;氨基具有碱性,在酸
性较强时会结合氢离子,羧基具有酸性,在碱性较强时与氢氧根离子反应,故曲线a 表示NHCH2COOH 的
分布分数随溶液pH 的变化,曲线b 表示NHCH2COO -的分布分数随溶液pH 的变化,曲线c 表示
NH2CH2COO-的分布分数随溶液pH 的变化,故B 正确;NHCH2COO-+H2ONHCH2COOH+OH-的平
衡常数K=,25 ℃时,根据a、b 曲线交点坐标(2.35,0.50)可知,pH=2.35 时,c(NHCH2COO -)=
c(NHCH2COOH),则K==10-11.65,故C 正确;由C 项分析可知,=,根据b、c 曲线交点坐标(9.78,0.50)
分析可得电离平衡NHCH2COO-NH2CH2COO-+H+的电离常数K1=10-9.78,==,则×=×<1,即
c2(NHCH2COO-)>c(NHCH2COOH)·c(NH2CH2COO-),故D 错误。
三 对数图像中的粒子浓度关系
将溶液中某一微粒的浓度[如c(A)]或某些微粒浓度的比值取常用对数,即lg c(A)或lg 得到的粒子浓度对数
图像。
1.破解对数图像的数据
(1)运算法则:lg ab=lg a+lg b、lg=lg a-lg b、lg 1=0。
(2)运算突破点:如lg=0 的点有c(A)=c(B);lg c(D)=0 的点有c(D)=1 mol·L-1。
2.破解对数图像的步骤
(1)识图像:观察横坐标、纵坐标的含义,看清每条曲线代表的粒子种类以及曲线的变化趋势,计算电离常
数时应利用两种粒子浓度相等的点,如lg=0。
(2)找联系:根据图像中的坐标含义和曲线的交点,分析所给电解质的电离平衡常数或pH 与纵、横坐标之
间的联系。
(3)想原理:涉及电离平衡常数,写出平衡常数表达式,在识图像、想原理的基础上,将图像与原理结合起
来思考。
(4)用公式:运用对数计算公式分析。
【典例追踪】
4、丙酮酸(CH3COCOOH)是一元弱酸。298 K 时,向20 mL 0.1 mol·L-1丙酮酸溶液中滴加pH=13 的NaOH
溶液,溶液中lg 与pH 的关系曲线如图所示。下列说法错误的是( )
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A.298 K 时,CH3COCOOH 的电离常数的数量级为10-3
B.E 点溶液中,a=2
C.G 点对应的NaOH 溶液的体积为20 mL
D.E、F、G 三点对应的溶液中水的电离程度:E<F<G
【答案】C
【解析】
F 点lg=0,则c(CH3COCOO-)=c(CH3COCOOH),此时溶液pH=2.5,即c(H+)=10-2.5 mol·L-1,所以Ka
==10-2.5,298 K 时,CH3COCOOH 的电离常数的数量级为10-3,A 正确;E 点溶液中,lg=-0.5,=10-
0.5,Ka==10-2.5,c(H+)=10-2 mol·L-1,pH=a=2,B 正确;G 点对应的NaOH 溶液的体积如果为20
mL,则刚好完全反应,溶质为CH3COCOONa,溶液应呈碱性,但G 点pH=4.5,呈酸性,C 错误;E、
F、G 三点随NaOH 的加入,CH3COCOONa 的浓度越来越大,CH3COCOONa 水解促进水的电离,对应的
溶液中水的电离程度:E<F<G,D 正确。
1.常温下,向
溶液中逐滴加入
溶液,所得溶液中
、
、
三种微粒的物质的量分数(
)与溶液pH 的关系如图所示。下列分析错误的是( )
A. 曲线1 表示
的物质的量分数随溶液pH 的变化
7
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B.
时,溶液中:
C.
溶液中:
D. 反应
的平衡常数
【答案】B
【解析】向
溶液中逐滴加入
溶液,发生反应分别为
H2C2O4+NaOH=NaHC2O4+H2O、NaHC2O4+NaOH=Na2C2O4+H2O,所得溶液中
物质的量逐渐减少,
物质的量先逐渐增多,然后逐渐减少,
物质的量逐渐增多,直至最大,则结合图像,曲线1
表示
的物质的量分数随溶液pH 的变化,曲线2 表示
物质的量分数随溶液pH 的变化,曲线
3 表示
物质的量分数随溶液pH 的变化,据此解答。
A.根据分析,曲线1 表示
的物质的量分数随溶液pH 的变化,A 正确;
B.
时,
物质的量等于
物质的量,结合电荷守恒,溶液中:
,B 错误;
C.
属于盐,完全电离为Na+和
,溶液显酸性,
少部分电离出氢离子,
溶液中:
,C 正确;
D.根据反应
,该反应对应图像pH=1.2 时,此时c(
)=c(H2C2O4),则
Ka1=c(H+)=10-1.2,pH=4.2 时,c(
)=c(
),Ka2=c(H+)=10-4.2,由电离常数可知K=
=
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=
,D 正确;
故选B。
2.甘氨酸
是人体必需氨基酸之一、在
时,
、
和
的分布分数【如
】与溶液
关系如图。下列说法错误的是
( )
A. 甘氨酸具有两性
B. 曲线c 代表
C.
的平衡常数
D.
【答案】D
【解析】A.
中存在
和-COOH,所以溶液既有酸性又有碱性,故A 正确;
B.氨基具有碱性,在酸性较强时会结合氢离子,羧基具有酸性,在碱性较强时与氢氧根离子反应,故曲
线a 表示
的分布分数随溶液pH 的变化,曲b 表示
的分布分数随溶液pH 的变化,曲线c 表示
的分布分数随溶液pH 的变化,故
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B 正确;
C.
的平衡常数
,
时,
根据a,b 曲线交点坐标
可知,
时,
,则
,故C 正确;
D.由C 项分析可知,
,根据b,c 曲线交点坐标坐标(9.78,0.50)分析可得电离
平衡
的电离常数为K1=10-9.78,
,则
,即
,故D 错误;
故答案选D。
3.25℃时,某二元弱碱M(OH)2的水溶液中含有M(OH)2、M(OH)+、M2+,它们的分布系数δ 随溶液pH 的
变化曲线如图所示。Kb2为M(OH)2的第二步电离平衡常数,下列说法错误的是( )
A. Kb2=1×10-5.5
B. 曲线Ⅱ代表的微粒为M(OH)+
C. m、n、p 三点对应的水溶液中,m 点水的电离程度最大
D. 0.1 mol/LM(OH)Cl 溶液中c(Cl-)>c([M(OH)2]>c(M2+)>c(OH-)>c(H+)
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【答案】D
【解析】
A.Kb2为M(OH)2的第二步电离平衡常数,Kb2=
,当c(M2+)=c[M(OH)+]时,此时溶液中
c(H+)=10-8.5 mol/L,Kb2=c(OH-)=
,A 正确;
B.溶液的pH 越小,δ(M2+)越大,随着溶液pH 增大,δ[M(OH) ]+先逐渐增大,当增大到一定程度后又逐渐
减小,而δ[M(OH)2]则随着溶液pH 增大而增大。所以曲线Ⅰ表示微粒是M2+,Ⅱ代表的微粒是M(OH)+,
曲线Ⅲ微粒是M(OH)2,B 正确;
C.根据选项B 分析可知曲线Ⅰ表示微粒是M(OH)2,在m、n、p 三点对应的水溶液中,溶液pH 逐渐增
大,pH 越大,碱电离产生的c(OH-)越大,其对水电离的抑制作用就越强,水电离产生的离子浓度就越小,
由于m 点溶液pH 最小,水电离产生的c(H+)、c(OH-)最大,故m 点水电离程度最大,C 正确;
D.Kb2=10-5.5,Kb1=10-1.5,M(OH)+水解平衡常数Kh=
=10-12.5<Kb2,说明M(OH)+电离程度大于水
解程度导致溶液呈碱性,则c(H+)<c(OH-),但其电离程度和水解程度都较小,则c(Cl-)>c[M(OH)+],水电
离程度较小,且溶液中存在水电离产生OH-,所以c(OH-)>c(M2+),溶液中存在离子浓度大小关系为:
c(Cl-)>c(OH-)>c(M2+)>c([M(OH)2]>c(H+),D 错误;
故合理选项是D。
4.常温下,将0.1mol/L 羟胺溶液滴加到20mL 的稀盐酸中,羟胺的电离方程式为:
(常温时,
),溶液中由水电离出的氢离子浓度随滴入羟胺
溶液体积的变化如图(已知:lg3=9.5),下列说法正确的是( )
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A. 该盐酸的浓度为0.2mol/L
B. b 点溶液中
C. 0.1mo/L 羟胺溶液的pH=9.5
D. d 点对应溶液中存在:
【答案】C
【解析】
由图可知,a 点为未加入羟胺溶液的盐酸溶液、b 点和c 点为NH3OHCl 和盐酸的混合溶液,d 点为
NH3OHCl 溶液、e 点和f 点为NH3OH 和NH3OHCl 的混合溶液。
A.由分析知,a 点为未加入羟胺溶液的盐酸溶液,溶液中水电离出的氢离子浓度为10—13mol/L,则由水电
离出的氢离子浓度总是等于水电离出的氢氧根离子浓度可知,盐酸的浓度为0.1mol/L,故A 错误;
B.由分析可知,b 点溶液为NH3OHCl 和盐酸的混合溶液,溶液呈酸性,溶液中氢离子浓度大于氢氧根离
子浓度,故B 错误;
C.由羟胺的电离常数可知,溶液中氢氧根离子浓度约为
=3×10—5 mol/L,则溶液的
pH 为14—5+lg3=9.5,故C 正确;
D.由分析知,d 点为NH3OHCl 溶液,溶液中存在质子守恒关系
,故D 错误;
5.25℃时,二元弱酸H2A 的
,
,下列说法正确的是( )
A. 0.1mol/L 的H2A 与H2SO4分别稀释100 倍,稀释后溶液pH:
B. 中和等pH、等体积的H2A 与H2SO4溶液消耗NaOH 的量相同
C. 25℃时,向H2A 溶液中加入NaOH 溶液至pH=4,则
D. 等浓度、等体积的H2A 溶液与NaOH 溶液混合,则
【答案】D
【解析】
A.稀释100 倍后,两溶液的浓度均变为
,浓度相同的二元弱酸与二元强酸,强酸完全电离,
溶液中
比弱酸的大,pH 比弱酸小,因此pH 大小关系为H2A>H2SO4,A 错误;
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B.pH 相同时,二元弱酸的浓度大于二元强酸的浓度,因此中和等pH、等体积的H2A 与H2SO4,弱酸H2A
消耗更多NaOH,B 错误;
C.根据
,25℃时,pH=4,有
,则
,故
,C 错误;
D.等浓度、等体积H2A 溶液与NaOH 溶液混合后,恰好发生以下反应:H2A+NaOH=NaHA+H2O,溶液中
只有溶质NaHA,
既有电离又有水解,其水解常数
,则
的
水解程度小于电离程度,因此
,D 正确;
故选D。
6.25℃时,苯酚
的
,下列说法正确的是( )
A. 相同温度下,等pH 的
和
溶液中,
B. 将浓度均为
的
和
溶液加热,两种溶液的pH 均变大
C. 25℃时,
溶液与
溶液混合,测得pH=10.00,则此时溶液中
D. 25℃时,
的
溶液中加少量
固体,水的电离程度变小
【答案】C
【解析】
A.醋酸的酸性大于苯酚,则醋酸根离子的水解程度较小,则相同温度下,等pH 的C6H5ONa 和
CH3COONa 溶液中c(C6H5O-)<c(CH3COO-),A 错误;
B.C6H5ONa 溶液中,C6H5O-离子水解出氢氧根离子,升温促进C6H5O-离子的水解,氢氧根离子浓度增
大,pH 变大,而升高温度,Kw增大,NaOH 溶液中OH-浓度不变,H+浓度增大,pH 减小,B 错误;
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C.当pH=10.00 时,c(H+)=1.0×10-10,
,故
c(C6H5O-)= c(C6H5OH),C 正确;
D.C6H5ONa 中的C6H5O-可以水解,会促进水的电离,D 错误;
故选C。
7.25℃时,向浓度均为
、体积均为
的两种一元酸HX、HY 溶液中分别加入
固
体,溶液中
随
的变化如图所示。下列说法正确的是( )
A. a 点时溶液中水电离出的
B.
点时溶液中:
C. 水的电离程度:
D. 中和等体积、等浓度的两种酸所需的
的物质的量:
【答案】B
【解析】
A.a 点
=12,
,则溶液中
mol/L,HX 抑制水电离,所以水电离出
的
,故A 错误;
14
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B.c 点表示向浓度为
、体积为
的
溶液中加入0.005mol
固体,溶质为等物质
的量浓度的HY、NaY,溶液呈酸性,HY 电离大于NaY 水解,所以
,
故B 正确;
C.d 点酸电离出的氢离子浓度大于c 点,水的电离程度
,故C 错误;
D.等体积、等浓度的两种酸的物质的量相等,中和两种酸所需的
的物质的量相等,故D 错误;选
B。
8.常温下,分别用0.1000mol•L-1NaOH 溶液滴定体积均为25.00mL 的磷酸、硫酸及草酸(H2C2O4)溶液,其
滴定曲线如图:
已知:常温下,H3PO4的Ka1、Ka2、Ka3依次为7.1×10-3、6.2×10-8、4.5×10-13;H2C2O4的Ka1、Ka2依次为
5.6×10-2、5.4×10-5。
下列说法错误的是( )
A. 曲线X、Y、Z 分别代表磷酸、草酸、硫酸的pH 变化
B. 溶液pH=7 时,消耗V(NaOH 溶液):硫酸>草酸>磷酸
C. 当V(NaOH 溶液)=25.00mL 时,草酸溶液中:c(HC2O
)>c(H2C2O4)>c(C2O
)
D. 当V(NaOH 溶液)=50.00mL 时,磷酸溶液中:c(OH-)-c(H+)=2c(H3PO4)+c(H2PO
)-c(PO
)
【答案】C
【解析】
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A.据图可知,当加入的NaOH 溶液达到50.00mL 时,曲线X、Y 的pH 发生两次突变,Z 发生一次突变,
则曲线Z 代表的应为强酸,即H2SO4;继续滴加NaOH 溶液,曲线Y 和Z 重合,则Y 也应是二元酸,即
H2C2O4,而X 的pH 小于二者,说明X 中还含有能电离出氢离子的物质,即X 为三元酸,即H3PO4,A 正
确;
B.pH=7 时,溶液显中性,硫酸和氢氧化钠刚好完全反应生成强酸强碱盐,而磷酸和草酸为弱酸,要使溶
液显中性,则酸要过量,即加入氢氧化钠体积小于50mL,且酸越弱,消耗氢氧化钠越少,则消耗氢氧化
钠体积硫酸>草酸>磷酸,B 正确;
C.当V(NaOH 溶液)=25.00mL 时,草酸溶液中的溶质是NaHC2O4,由图可知,此时溶液显酸性,则草酸
氢根离子的电离程度大于水解程度,故c(HC2O
)>c(C2O
)>c(H2C2O4),C 错误;
D.V(NaOH 溶液)=50.00mL 时,滴定磷酸的溶液中溶质为Na2HPO4,根据电荷守恒c(Na+)+c(H+)=c(H2PO
)+2c(HPO
)+3c(PO
)+c(OH-),物料守恒,c(Na+)=2c(PO
)+2c(HPO
)+2c(H2PO
)+2c(H3PO4) ,两者
结合在一起可得,c(H2PO
)+2c(H3PO4)+ c(H+)=c(OH-)+ c(PO
) ,则c(OH-)-c(H+)=2c(H3PO4)+c(H2PO
)-
c(PO
),D 正确;故选C。
9.某温度下,分别向
和
溶液中滴加
溶液,滴加过程
中
(M 为
或
)与
溶液体积(V)的变化关系如图所示(忽略溶液体积变化)。下列说法
不正确的是( )
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A. 曲线
表示
与
的变化关系
B. M 点溶液中:
C. 该温度下,
D. 相同实验条件下,若改为
的
和
溶液,则曲线
中N 点移到Q 点
【答案】D
【解析】
A.KCl 和硝酸银反应的化学方程式为:KCl+AgNO3=AgCl↓+KNO3,铬酸钾和硝酸银反应的化学方程式
为:K2CrO4+2AgNO3=Ag2CrO4↓+2KNO3,根据反应方程式可知在相同浓度的KCl 和K2CrO4溶液中加入相
同浓度的硝酸银溶液,氯离子浓度减小的更快,所以L1代表是
与V(AgNO3)的变化关系,故A
正确;
B.M 点加入的硝酸银溶液体积是15mL,根据反应方程式KCl+AgNO3=AgCl↓+KNO3,可知,生成
0.001mol 硝酸钾和0.001mol 氯化银,剩余0.0005mol 硝酸银,则c(
)>c(K+)>c(Ag+),银离子水解使
溶液表现酸性,则c(H+)>c(OH-),所以M 点溶液中,离子浓度为:c(
)>c(Ag+)>c(H+)>c(OH-),故
B 正确;
C.N 点纵坐标
数值是4,则Ag2CrO4在沉淀溶解平衡中c(
)=10-4.0mol/L,c(Ag+)=2×10-4mol/L,
Ksp(Ag2CrO4)=c(
)c2(Ag+)=10-4.0mol/L×(2×10-4mol/L)2=4.0×10-12,故C 正确;
D.由A 选项可知曲线L1表示AgCl 的溶解平衡曲线,温度不变,Ksp不变,减小KCl 的浓度,再次平衡
后,pCl=-lgc(Cl-)不变,但消耗的AgNO3体积减小,所以平衡点向左平动,故D 错误;
故选:D。
10.常温下,向某浓度H2A 溶液中加入NaOH(s),保持溶液体积和温度不变,测得pH 与-lgc(H2A)、-
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lgc(A2-)、-lg[
]变化如图所示。下列说法不正确的是( )
A. 常温下,H2A 电离平衡常数Ka1为10-1.08
B. a 点时,c(HA-)+2c(H2A)>10-3.06-10-10.95
C. NaHA 溶液中c(Na+)>c(HA-)>c(A2-)>c(H2A)
D. b 点时,满足c(Na+)<3c(A2-)
【答案】A
【解析】
向某浓度H2A 溶液中加入NaOH(s),则H2A 不断减少,A2-不断增加,
且比值减少,则-
lgc(H2A)减少、-lgc(A2-)增大 、
减少且可以减少到0,故上升的曲线是 -lgc(A2-),下降且与
横坐标相交的是
,另一条下降的曲线是-lgc(H2A)。
A. 当pH 为5.3 时,
,此时,c(HA-)=c(A2-);当pH 等于3.05 时,-lgc(H2A)等于-
lgc(A2-),即c(H2A)=c(A2-);又因为
,则
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,则Ka1=10-0.8,A 错误;
B.a 点时,电荷守恒为c(Na+)+c(H+)=2c(A2-)+c(HA-)+c(OH-),pH=3.05,则c(H+)=10-3.05,c(OH-)=10-10。95,
又因为c(A2-)=c(H2A),所以c(Na+)+10-3.05-10-10。95=2c(A2-)+c(HA-),故
c(HA-)+2c(H2A)>10-3.06-10-10.95,B 正确;
C.在NaHA 溶液,由于HA-即存在电离又存在水解,所以c(Na+)>c(HA-);因为Ka2=10-6.1,水解常
数kb=
,故水解程度小于电离程度,即c(H2A)<c(A2-),则
c(Na+)>c(HA-)>c(A2-)>c(H2A)成立,C 正确;
D. b 点时,电荷守恒为c(Na+)+c(H+)=2c(A2-)+c(HA-)+c(OH-),此时c(HA-)=c(A2-),则c(Na+)
+c(H+)=3c(A2-)+c(OH-),因为c(H+)>c(OH-),故c(Na+)<3c(A2-)成立,D 正确;故选A。
11.
时,用
溶液分别滴定
、浓度均为
的
和
溶液。
滴定过程中,溶液的
与
(
代表
或
,HX 代表
或HB)的关系如图所示。下列说法
正确的是( )
A. 水的电离程度:
B.
的数量级为
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C. 滴定至
点时,加入
溶液的体积为
D.
点和
点的溶液中均存在
【答案】D
【解析】
由图可知,当
时,HA 对应的酸性更强,氢离子浓度更大,故酸性HA 大于HB,由P 点可
知,HA 的电离常数大约为:
,则
和
均为弱酸;
A.酸对水的电离起抑制作用,P 点酸性更强,水的电离程度更弱,A 错误;
B.由分析可知,
的数量级为
,B 错误;
C.
和
均为弱酸,滴定至
点时,pH=7,溶液为中性;若加入
溶液的体积为
,
则恰好生成强碱弱酸盐NaB,溶液应该显碱性,C 错误;
D.
点和
点的溶液中由电荷守恒可知,
,此时溶液显中性,则均
存在
,D 正确;故选D。
12.已知室温下
。通过下列实验探究含硫化合物的性质。
实验1:测得
溶液的
实验2:向
溶液中通入过量
,无淡黄色沉淀产生
实验3:向
溶液中加入等体积
溶液充分混合,无气泡产生
下列说法正确的是( )
A. 由实验1 可知:
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B. 实验2 说明
不能被
氧化
C. 实验3 所得溶液中:
D.
溶液中:
【答案】D
【解析】
A.由实验1 知NaHS 溶液的pH>7,说明HS-的水解程度大于电离程度,即c(H2S)>c(S2-),故
c(H+)·c(S2-)<c(H2S)·c(OH-),故A 错误;
B.由实验2 知Cl2具有强氧化性,HS-具有较强还原性,故二者混合发生氧化还原反应,实验中无淡黄色沉
淀生成,说明Cl2将HS-氧化为
,故B 错误;
C.根据实验3 混合溶液中无气泡产生,结合元素守恒
,故C 错误;
D.
溶液中S2-发生两步水解,第一步:
,第二步:
,溶液呈碱性,所以
,故D 正确;答案选
D。
13.室温下,向亚硫酸溶液中滴加
NaOH 溶液,各含硫微粒分布系数(平
衡时某微粒的物质的量占各微粒物质的
量之和的分数)与溶液pH 的关系如图
所示。下列说法不正确的是( )
A. 曲线II 表示HSO3
-的分布系数随pH
的变化
B. Ka2(H2SO3)的数量级为10-8
C. pH=7 时,c(Na+)<3c(SO3
2-)
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D. NaHSO3溶液中水电离出的c(H+)<1×10 -7mol•L-1
【答案】C
【解析】
向亚硫酸溶液中滴加NaOH 溶液,亚硫酸物质的量浓度逐渐减小,亚硫酸氢根物质的量浓度逐渐增大,因
此曲线I 为亚硫酸,曲线II 为亚硫酸氢根,再继续加NaOH 溶液,亚硫酸氢根物质的量浓度减小,亚硫酸
根物质的量浓度增大,因此曲线III 为亚硫酸根。
解:A.根据前面分析曲线II 表示HSO3
-的分布系数随pH 的变化,故A 正确;
B.在pH=7.2 时,亚硫酸氢根物质的量浓度和亚硫酸根物质的量浓度相等,则Ka2(H2SO3)=c(H+)
=1×10−7.2=100.8×10−8,因此Ka2(H2SO3)的数量级为10−8,故B 正确;
C.pH=7 时,根据电荷守恒和pH=7 得到c(Na+)=2c(SO3
2-)+c(HSO3
-),又由于pH=7 时c(SO3
2-)<
c(HSO3
-),因此c(Na+)>3c(SO3
2-),故C 错误;
D.根据图中信息得到NaHSO3溶液pH 大约为4,说明溶液显酸性,是亚硫酸氢根电离占主要,抑制水的
电离,因此溶液中水电离出的c(H+)<1×10−7 mol•L−1,故D 正确。
故选:C。
14.现有下列电解质溶液:①
;②
;③
;④
;⑤
;⑥
;⑦
。已知:25℃时。部分弱电解质的电离平衡常数数据如下表:
化学式
电离平衡常数
(1)
溶液呈_______(填“酸性”“碱性”或“中性”),其原因是_______。
(2)上述七种电解质溶液中,既能与盐酸反应又能与烧碱溶液反应的是_______(填序号)。
(3)写出⑤与足量
溶液混合加热的离子方程式:_______。
(4)常温下,物质的量浓度均为
的④、⑤、⑥、⑦四种溶液,溶液中
由大到小的顺
序为_______(填序号)。
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(5)常温下将
的HClO 溶液加水稀释400 倍后溶液的
_______。(已知
)
(6)已知
能定量完成反应:
(足量)
,
(少量)
。相同温
度下,相同物质的量浓度的①
;②
;③
;④
四种溶液的
由大到小的顺序为
_______(填序号)。
【答案】
(1)碱性
的水解平衡常数Kh(
)=
=2.22×10-8>4.7×10-11,
的水解程度大
于其电离程度
(2)②④⑤
(3)
+
+2OH-
+ NH3↑+2H2O
(4)⑥>④>⑤>⑦
(5)5
(6)④>②>①>③
【解析】【1 详解】NaHCO3溶液中既存在
的电离平衡:
⇌H++
,又存在
的水解
平衡:
+H2O
H
⇌
2CO3+OH-,其水解平衡常数Kh(
)=
=
=
=2.22×10-8>4.7×10-11,
的水解程度大于其电离程度,NaHCO3溶液呈碱性;答案为:碱
性;
的水解平衡常数Kh(
)=
=2.22×10-8>4.7×10-11,
的水解程度大于其电
离程度。
【2 详解】①Na2CO3与盐酸反应生成NaCl、H2O 和CO2,与NaOH 溶液不反应;
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NaHCO
②
3与盐酸反应生成NaCl、H2O 和CO2,与NaOH 溶液反应生成Na2CO3和H2O;
NaClO
③
与稀盐酸反应生成NaCl 和HClO,与NaOH 溶液不反应;
CH
④
3COONH4与盐酸反应生成CH3COOH 和NH4Cl,与NaOH 溶液反应生成CH3COONa 和NH3∙H2O;
NH
⑤
4HCO3与盐酸反应生成NH4Cl、H2O 和CO2,与足量NaOH 溶液反应生成Na2CO3、NH3∙H2O 和H2O;
NH
⑥
4Cl 与盐酸不反应,与NaOH 溶液反应生成NaCl、NH3∙H2O;
NH
⑦
3∙H2O 与盐酸反应生成NH4Cl 和水,与NaOH 溶液不反应;
既能与盐酸反应又能与烧碱溶液反应的是②④⑤。
【3 详解】NH4HCO3与足量NaOH 溶液混合加热反应的化学方程式为NH4HCO3+2NaOH
Na2CO3+NH3↑+2H2O,离子方程式为
+
+2OH-
+ NH3↑+2H2O;答案为:
+
+2OH-
+ NH3↑+2H2O。
【4 详解】CH3COONH4、NH4HCO3、NH4Cl 都属于强电解质,完全电离,NH3∙H2O 属于弱电解质、部分电
离,等物质的量浓度的四种溶液中,NH3∙H2O 溶液中
的浓度最小;CH3COONH4溶液中CH3COO-的水
解、NH4HCO3中
的水解促进
的水解,等物质的量浓度的四种溶液中,NH4Cl 溶液中
的浓
度最大;电离平衡常数:Ka(CH3COOH)>Ka1(H2CO3),等物质的量浓度的CH3COO-的水解程度小于
的水解程度,c(
):CH3COONH4溶液>NH4HCO3溶液;故c(
)由大到小的顺序为⑥>④>⑤>
⑦;答案为:⑥>④>⑤>⑦。
【5 详解】常温下pH=3.7 的HClO 溶液中c(H+)=10-3.7mol/L=2×10-4mol/L,Ka(HClO)≈
=4.0×10-8,
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解得c(HClO)=
=1mol/L;加水稀释400 倍后c(HClO)后=1mol/L÷400=0.0025mol/L,稀释后c(H+)后
=
mol/L=1×10-5mol/L,溶液的pH=5;答案为:5。
【6 详解】根据反应R-(足量)+H2S=HR+HS-得出给出H+的能力H2S>HR>HS-;由反应2Z-+H2S(少
量)=2HZ+S2-得出给出H+的能力H2S>HS->HZ;则给出H+的能力由强到弱的顺序为H2S>HR>HS->HZ,
等物质的量浓度离子的水解能力Z->S2->R->HS-,相同温度、相同物质的量浓度的四种溶液的pH 由大到
小的顺序为④>②>①>③;答案为:④>②>①>③。
15.尿酸(HUr)属于一元弱酸,是嘌呤的最终代谢产物。当人体内尿酸过高时,会引起高尿酸血症、痛
风等疾病。常温下,Ka(HUr)=4.0×10-6,回答下列问题:
(1)常温下,Ur-的水解常数Kh=_____。
(2)常温下,0.01mol•L-1HUr 溶液的pH 约为 _____(已知lg2=0.3)。
(3)下列溶液中水的电离程度由大到小的顺序为 _____(填序号)。
①向水中加入少量的尿酸(HUr)
②向水中加入少量的氯化钠
③向水中加入少量的尿酸钠(NaUr)
(4)设计两种实验方案,证明尿酸(HUr)是弱酸:_____、_____。
(5)NaUr 溶液与盐酸恰好完全反应后的溶液中,下列关系式正确的是 _____(填标号)。
A.c(Na+)=c(Ur-)+c(HUr)
B.c(Ur-)>c(Cl-)>c(OH-)
C.c(Na+)+c(H+)=c(Ur-)+c(OH-)
D.c(H+)=c(Ur-)+c(OH-)
(6)寒冷季节,人体关节滑液中形成NaUr 晶体,会诱发关节疼痛,请用化学平衡理论解释关节保暖减轻
疼痛的原因 _____。
【答案】
(1)2.5×10-9;(2)3.7;(3)③>②>①;(4)测NaUr 溶液的pH,若pH>7 则证明尿酸为弱酸;(5)比较等物质的量浓
度的盐酸、尿酸溶液导电性,尿酸的导电性弱,证明为弱酸;(6)AD;(7)寒冷季节,人体关节滑液中形成
NaUr 晶体,说明Na+(aq)+Ur-(aq)⇌NaUr(s)是放热反应,关节保暖是升高温度,平衡逆向进行,
NaUr 晶体减少;
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【解析】(1)常温下,Ur-的水解常数Kh=
;
(2)Ka=
≈
,据此计算pH;
(3)①向水中加入少量的尿酸(HUr),抑制水的电离;
②向水中加入少量的氯化钠,不影响水的电离;
③向水中加入少量的尿酸钠(NaUr),阴离子水解促进水的电离;
(4)证明尿酸(HUr)是弱酸,需要证明HUr 溶液中存在电离平衡,据此设计实验验证;
(5)NaUr 溶液与盐酸恰好完全反应后的溶液中溶质为HUr 和NaCl,结合溶液中电荷守恒、物料守恒分析
判断离子浓度关系;
(6)寒冷季节,人体关节滑液中存在沉淀溶解平衡,Na+(aq)+Ur-(aq)⇌NaUr(s),形成NaUr 晶
体,会诱发关节疼痛,保暖是升高温度,平衡逆向进行,晶体减少。
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