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[微专题特训9] 水溶液中离子平衡图像(见学生用书P401)
新教材 夯基固本
1.[2023·杭州第二中学月考]常温下将NaOH溶液滴入H2A溶液中,混合溶液的pH与离子浓度变化的关系如图所示[纵坐标为lg或lg]。下列叙述错误的是( C )
A.曲线M表示pH与lg的关系
B.= 104
C.图中a点对应溶液中:c(Na+)>c(H2A)+2c(A2-)
D.溶液pH从2.6到6.6的过程中,水的电离程度逐渐增大
【解析】 Ka1=,Ka2=,分别取a、b点,则对应曲线上有c(H2A)=c(HA-)和c(A2-)=c(HA-),故对应曲线的电离平衡常数为10-2.6和10-6.6,因为Ka1>Ka2,所以Ka1=10-2.6,Ka2=10-6.6,曲线M、N分别表示pH与lg和pH与lg的关系,A正确;====104,B正确;题图中a点对应溶液中存在电荷守恒:c(Na+)+c(H+)=c(OH-)+c(HA-)+2c(A2-),且c(H2A)=c(HA-),所以c(Na+)+c(H+)=c(OH-)+c(H2A)+2c(A2-),a点对应溶液的pH=2.6,则c(H+)>c(OH-),所以c(Na+)<c(H2A)+2c(A2-),C错误;初始溶质为H2A,呈酸性,电离出的氢离子抑制水的电离,完全反应时生成Na2A,Na2A水解呈碱性,促进水的电离,则溶液pH从2.6到6.6的过程中,水的电离程度逐渐增大,D正确。
2.工业上以SrSO4(s)为原料生产SrCO3(s),对其工艺条件进行研究。现有含SrCO3(s)的0.1 mol·L-1、1.0 mol·L-1Na2CO3溶液,含SrSO4(s)的0.1 mol·L-1、1.0 mol·L-1Na2SO4溶液。在一定pH范围内,四种溶液中lg随pH的变化关系如图所示。下列说法错误的是( D )
A.反应SrSO4(s)+CO⥫⥬SrCO3(s)+SO的平衡常数K=
B. a=-6.5
C.曲线④代表含SrCO3(s)的1.0 mol·L-1Na2CO3溶液的变化曲线
D.对含SrSO4(s)且Na2SO4和Na2CO3初始浓度均为1.0 mol·L-1的混合溶液,pH≥7.7时才发生沉淀转化
【解析】硫酸是强酸,溶液pH变化,溶液中硫酸根离子浓度几乎不变,则含硫酸锶固体的硫酸钠溶液中锶离子的浓度几乎不变,pH相同时,溶液中硫酸根离子浓度越大,锶离子浓度越小,所以①代表含硫酸锶固体的0.1 mol/L硫酸钠溶液的变化曲线,②代表含硫酸锶固体的1 mol/L硫酸钠溶液的变化曲线;碳酸是弱酸,溶液pH越小,溶液中碳酸根离子的浓度越小,锶离子浓度越大,pH相同时,1 mol/L碳酸钠溶液中碳酸根离子浓度大于0.1 mol/L碳酸钠溶液中,则③表示含碳酸锶固体的0.1 mol/L碳酸钠溶液的变化曲线,④表示含碳酸锶固体的1 mol/L碳酸钠溶液的变化曲线。反应SrSO4(s)+CO⥫⥬SrCO3(s)+SO的平衡常数K===,故A正确;由分析可知,①代表含硫酸锶固体的0.1 mol/L硫酸钠溶液的变化曲线,则硫酸锶的溶度积Ksp(SrSO4)=10-5.5×0.1=10-6.5,温度不变,溶度积不变,则溶液pH为7.7时,锶离子的浓度为 mol/L=10-6.5 mol/L,则a为-6.5,故B正确;由分析可知,④表示含碳酸锶固体的1 mol/L碳酸钠溶液的变化曲线,故C正确;由分析可知,含硫酸锶固体的硫酸钠溶液中锶离子的浓度几乎不变,所以硫酸锶的生成与溶液pH无关,故D错误。
3.[2023·宁波中学模拟]在Na2CO3溶液中通入HCl,不断调整溶液pH,测得H2CO3、HCO和CO的物质的量分数δ(X)与pH的关系如图所示[已知δ(X)=]。下列说法不正确的是( A )
A.D点溶液中,c(Na+)+c(H+)=c(OH-)+3c(CO)
B.C点溶液pH为8.31
C.C→A过程中,c(H2CO3)+c(HCO)+c(CO)逐渐减小
D.D→B过程中,水的电离程度不断减小
【解析】当溶液的pH较低时,δ(H2CO3)最大,随着pH的升高,δ(HCO)先增大后减小,pH较高时,δ(CO)最大,各曲线对应粒子如下图所示。B点时δ(H2CO3)=δ(HCO),Ka1==c(H+)=10-6.37;同理,由D点可得Ka2==c(H+)=10-10.25。
D点溶液中,根据电荷守恒c(H+)+c(Na+)=c(Cl-)+c(OH-)+c(HCO)+2c(CO),由于δ(HCO)=δ(CO),即c(HCO)=c(CO),故c(H+)+c(Na+)=c(Cl-)+c(OH-)+3c(CO),A错误;C点时,δ(H2CO3)=δ(CO),即c(H2CO3)=c(CO),==Ka1·Ka2