内容正文:
微课时突破2 综合深化解重难(溶液中粒子浓度大小比较)
(对应学生用书P232)
(一)理解“两大理论”,树立“微弱”意识
1.电离理论——弱电解质的电离是微弱的
(1)弱电解质的电离是微弱的,电离产生的粒子都非常少,同时还要考虑水的电离。如氨水中:
c(NH3·H2O)>c(OH-)>c(NH)>c(H+)。
(2)多元弱酸的电离是分步进行的,其主要是第一步电离(第一步电离程度远大于第二步电离)。如H2S溶液中:c(H2S)>c(H+)>c(HS-)>c(S2-)。
2.水解理论——弱电解质离子的水解是微弱的
(1)弱电解质离子的水解是微弱的(水解相互促进的除外),但由于水的电离,水解后酸性溶液中c(H+)或碱性溶液中c(OH-)总是大于水解产生的弱电解质粒子的浓度。如NH4Cl溶液中:c(Cl-)>c(NH)>c(H+)>c(NH3·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Na2CO3溶液中:c(CO)>c(HCO)>c(H2CO3)。
(二)巧用“三个守恒”,明确浓度关系
1.电荷守恒——溶液中所有阳离子的电荷总浓度等于所有阴离子的电荷总浓度,溶液保持电中性。如NaHCO3溶液中:c(Na+)+c(H+)=c(HCO)+2c(CO)+c(OH-)。
2.物料守恒——元素守恒,即变化前后某种元素的原子个数守恒。
(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),即钠元素与碳元素守恒。
3.质子守恒——电离、水解等过程往往存在质子(H+)的转移,转移过程中质子数量保持不变,称为质子守恒。如NaHCO3溶液中:
COOH-H2CO3H3O+(即H+)
c(H2CO3)+c(H+)=c(CO)+c(OH-)。
注:质子守恒可以通过电荷守恒与物料守恒加减整理得到。
[典例] (2022·江苏等级考)一种捕集烟气中CO2的过程如图所示。室温下以0.1 mol·L-1KOH溶液吸收CO2,若通入CO2所引起的溶液体积变化和H2O挥发可忽略,溶液中含碳物种的浓度c总=c(H2CO3)+c(HCO)+c(CO)。H2CO3电离常数分别为Ka1=4.4×10-7、Ka2=4.4×10-11。下列说法正确的是( )
A.KOH吸收CO2所得到的溶液中:
c(H2CO3)>c(HCO)
B.KOH完全转化为K2CO3时,溶液中:
c(OH-)=c(H+)+c(HCO)+c(H2CO3)
C.KOH溶液吸收CO2,c总=0.1 mol·L-1溶液中:c(H2CO3)>c(CO)
D.如图所示的“吸收”“转化”过程中,溶液的温度下降
[解析] KOH吸收CO2所得到的溶液,若为K2CO3溶液,则CO主要发生第一步水解,溶液中:c(H2CO3)<c(HCO),若为KHCO3溶液,则HCO发生水解的程度很小,溶液中:c(H2CO3)<c(HCO),A不正确;KOH完全转化为K2CO3时,依据电荷守恒,溶液中:c(K+)+c(H+)=c(OH-)+c(HCO)+2c(CO),依据物料守恒,溶液中:c(K+)=2[c(CO)+c(HCO)+c(H2CO3)],则c(OH-)=c(H+)+c(HCO)+2c(H2CO3),B不正确;KOH溶液吸收CO2,c(KOH)=0.1 mol·L-1,c总=0.1 mol·L-1,则溶液为KHCO3溶液, Kh2==≈2.3×10-8>Ka2=4.4×10-11,表明HCO以水解为主,所以溶液中:c(H2CO3)>c(CO),C正确;如图所示的“吸收”“转化”过程中,发生反应分别为CO2+2KOH===K2CO3+H2O、K2CO3+CaO+H2O===CaCO3↓+2KOH(若生成KHCO3或K2CO3与KHCO3的混合物,则原理相同),二式相加得:CO2+CaO===CaCO3↓,该反应放热,溶液的温度升高,D不正确。
[答案] C
比较溶液中粒子浓度大小的解题流程
[思维建模]
[全训题点考法]
题点(一) 单一溶液中粒子浓度大小关系
1.常温下,浓度均为0.1 mol·L-1的下列溶液中,粒子的物质的量浓度关系正确的是( )
A.氨水中,c(NH)=c(OH-)=0.1 mol·L-1
B.NH4Cl溶液中,c(NH)>c(Cl-)
C.Na2SO4溶液中,c(Na+)>c(SO)>c(OH-)=c(H+)
D.Na2SO3溶液中,c(Na+)=2c(SO)+c(HSO)+c(H2SO3)
解析:选C 氨水为弱碱溶液,NH3·H2O只能部分电离出OH-,结合电荷守恒c(NH)+c(H+)=c(OH-)可得:c(NH)<c(OH-)<0.1 mol·L-1,A错误;NH4Cl溶液中,NH部分水解,Cl-浓度不变,则溶液中c(NH)<c(Cl-),B错误;Na2SO4溶液显中性,c(OH-)=c(H+),结合物料守恒可得:c(Na+)=2c(SO),溶液中离子浓度大小为c(Na+)>c(SO)>c(OH-)=c(H+),C正确;根据Na2SO3溶液中的物料守恒可得:c(Na+)=2c(SO)+2c(HSO)+2c(H2SO3),D错误。
2.草酸是二元弱酸,草酸氢钾溶液呈酸性,在0.1 mol·L KHC2O4溶液中,下列关系正确的是( )
A.c(K+)+c(H+)=c(HC2O)+c(OH-)+c(C2O)
B.c(HC2O)+c(C2O)=0.1 mol·L-1
C.c(C2O)<c(H2C2O4)
D.c(K+)=c(H2C2O4)+c(HC2O)+c(C2O)
解析:选D 因为草酸氢钾呈酸性,所以HC2O电离程度大于水解程度,故c(C2O)>c(H2C2O4),C项错误。依据物料守恒,c(K+)=c(H2C2O4)+c(HC2O)+c(C2O),D项正确。根据电荷守恒:c(K+)+c(H+)=c(HC2O)+c(OH-)+2c(C2O),A项错误。c(H2C2O4)+c(HC2O)+c(C2O)=0.1 mol·L-1,B项错误。
题点(二) 混合溶液中粒子浓度大小关系
3.室温下,将两种浓度均为0.10 mol·L-1的溶液等体积混合,若溶液混合引起的体积变化可忽略,下列各混合溶液中微粒物质的量浓度关系错误的是( )
A.NaHCO3Na2CO3混合溶液(pH=10.30):c(Na+)>c(HCO)>c(CO)>c(OH-)
B.氨水NH4Cl混合溶液(pH=9.25):c(NH)+c(H+)=c(NH3·H2O)+c(OH-)
C.CH3COOHCH3COONa混合溶液(pH=4.76):c(CH3COO-)>c(Na
+)>c(CH3COOH)>c(H+)
D.H2C2O4NaHC2O4混合溶液(pH=1.68,H2C2O4为二元弱酸):c(H+)+c(H2C2O4)=c(Na+)+c(C2O)+c(OH-)
解析:选B CO的水解程度大于HCO的水解程度,HCO的水解程度大于其电离程度,所以溶液中c(Na+)>c(HCO)>c(CO)>c(OH-),A项正确;NH3·H2O的电离程度大于NH的水解程度,溶液中c(NH3·H2O)<c(Cl-),根据电荷守恒,溶液中c(NH)+c(H+)=c(Cl-)+c(OH-),可知c(NH)+c(H+)>c(NH3·H2O)+c(OH-),B项错误;CH3COOH的电离程度大于CH3COO-的水解程度,则溶液中c(CH3COO-)>c(Na+)>c(CH3COOH)>c(H+),C项正确;根据电荷守恒有c(Na+)+c(H+)=c(OH-)+c(HC2O)+2c(C2O),根据物料守恒有2c(Na+)=c(C2O)+c(H2C2O4)+c(HC2O),联立上述两式得c(H+)+c(H2C2O4)=c(Na+)+c(C2O)+c(OH-),D项正确。
[思维建模] 相关溶液粒子浓度关系的解题步骤
4.(2022·重庆等级考)某小组模拟成垢—除垢过程如图。
忽略体积变化,且步骤②中反应完全。下列说法正确的是( )
A.经过步骤①,溶液中c(Ca2+)+c(Na+)=c(Cl-)
B.经过步骤②,溶液中c(Na+)=4c(SO)
C.经过步骤②,溶液中c(Cl-)=c(CO)+c(HCO)+c(H2CO3)
D.经过步骤③,溶液中c(CH3COOH)+c(CH3COO-)=c(Cl-)
解析:选D 步骤①中,100 mL 0.1 mol·L-1CaCl2水溶液和0.01 mol Na2SO4发生反应,方程式为CaCl2+Na2SO4===2NaCl+CaSO4↓,生成0.02 mol NaCl和0.01 mol CaSO4,CaSO4微溶,则溶液中含有SO和Ca2+,则c(Ca2+)+c(Na+)>c(Cl-),故A错误;步骤②中,发生反应CaSO4(s)+Na2CO3(aq)===CaCO3↓+Na2SO4(aq),反应完全,则反应后的溶质为0.01 mol Na2SO4、0.01 mol Na2CO3和0.02 mol NaCl,则c(Na+)=6c(SO),故B错误;经过步骤②,反应后的溶质为0.01 mol Na2SO4、0.01 mol Na2CO3和0.02 mol NaCl,存在物料守恒:c(Cl-)=2c(CO)+2c(HCO)+2c(H2CO3),故C错误;步骤③中,CaCO3+2CH3COOH===Ca(CH3COO)2+H2O+CO2↑,反应后的溶液中含有0.02 mol NaCl、0.01 mol Ca(CH3COO)2,则c(CH3COOH)+c(CH3COO-)=c(Cl-),故D正确。
题点(三) 结合图像分析粒子浓度大小关系
5.(2023·湖南等级考)常温下,用浓度为0.020 0 mol·L-1的NaOH标准
溶液滴定浓度均为0.020 0 mol·L-1的HCl和CH3COOH的混合溶液,滴定过程中溶液的pH随η的变化曲线如图所示。下列说法错误的是( )
A.Ka(CH3COOH)约为10-4.76
B.a点:c(Na+)=c(Cl-)=c(CH3COO-)+c(CH3COOH)
C.b点:c(CH3COOH)<c(CH3COO-)
D.水的电离程度:a<b<c<d
解析:选D 由题意分析:
a点溶液中溶质为NaCl和CH3COOH,CH3COOH微弱电离,根据CH3COOH⥫⥬ CH3COO-+H+,可近似认为a点c(H+)=c(CH3COO-),又a点pH=3.38,c(H+)=10-3.38mol·L-1,故Ka(CH3COOH)≈=10-4.76,A项正确;a点HCl恰好完全中和,溶液中溶质为NaCl和CH3COOH,由物料守恒可得溶液中c(Na+)=c(Cl-)=c(CH3COO-)+c(CH3COOH),B项正确;由图像分析可知,b点溶液c(CH3COOH)=c(CH3COONa),又b点pH<7,说明CH3COOH的电离程度大于CH3COO-的水解程度,即溶液中 c(CH3COOH)<c(CH3COO-),C项正确;a、b两点溶液呈酸性,水的电离均受到抑制,溶液pH越小,水的电离受抑制程度越大,c点酸碱恰好完全中和,CH3COO-水解促进水的电离,d点NaOH过量,又抑制水的电离,故c点溶液中水的电离程度最大,D项错误。
6.(2022·福建等级考)氨是水体污染物的主要成分之一,工业上可用次氯酸盐作处理剂,有关反应可表示为
①2NH3+3ClO-===N2↑+3Cl-+3H2O
②NH3+4ClO-+OH-===NO+4Cl-+2H2O
在一定条件下模拟处理氨氮废水:将1 L 0.006 mol·L-1的氨水分别和不同量的NaClO混合,测得溶液中氨去除率、总氮(氨氮和硝氮的总和)残余率与NaClO投入量(用x表示)的关系如图所示。下列说法正确的是( )
A.x1的数值为0.009
B.x>x1时,c(Cl-)=4c(NO)
C.x>x1时,x越大,生成N2的量越少
D.x=x1时,c(Na+)+c(H+)+c(NH)=c(Cl-)+c(OH-)+c(ClO-)
解析:选C x1时,氨去除率为100%,总氮残余率为5%,n(NH3)=0.006 mol·L-1×1 L=0.006 mol,95%的氨气参与反应①,5%的氨气参与反应②,反应①消耗n1(ClO-)=×3=0.008 55 mol,参与反应②消耗n2(ClO-)=4×0.006 mol×5%=0.001 2 mol,x1=0.008 55 mol+0.001 2 mol=0.009 75 mol,A错误;x>x1时,反应①也生成氯离子,所以c(Cl-)>4c(NO),B错误;x>x1时,x越大,氨去除率不变,总氮残余率增大,说明生成的硝酸根离子越多,生成N2的量越少,C正确;x=x1时,氨去除率为100%,溶液中没有NH和ClO-,含有 Na+、H+、NO、Cl-和OH-,根据电荷守恒得c(Na+)+c(H+)=c(Cl-)+c(OH-)+c(NO),D错误。
[课时跟踪检测] (对应配套卷P442)
1.常温下,某NH4Cl溶液的pH=4,下列说法正确的是( )
①溶液中c(H+)>c(OH-)
②由水电离产生的c(H+)约为10-10 mol·L-1
③溶液中离子浓度关系为
c(Cl-)>c(NH)>c(H+)>c(OH-)
④在纯水中加入该NH4Cl溶液,水的电离被抑制
A.①② B.①③
C.①④ D.①②③④
解析:选B ②中c(H+)=10-4 mol·L-1,④中NH水解,水的电离被促进。
2.(2024·广西柳州模拟)次磷酸(H3PO2)是一种一元弱酸,与等浓度等体积的NaOH完全反应后生成NaH2PO2,下列叙述错误的是( )
A.NaH2PO2的水溶液加水稀释,增大
B.H3PO2溶液中存在电离平衡:H3PO2⥫⥬ H2PO+H+
C.NaH2PO2溶液中:c(Na+)>c(H2PO)>c(OH-)>c(H+)
D.NaH2PO2溶液中存在:
c(H2PO)+c(OH-)=c(H+)+c(Na+)
解析:选A NaH2PO2的水溶液加水稀释,H2PO水解程度增大:H2PO+H2O⥫⥬ H3PO2+OH-,Kh=·,则=·c(H2PO),c(H2PO) 不断变小,所以减小,A错误;次磷酸是一元弱酸,不完全电离,B正确;H2PO水解,离子数量少于Na+,阴离子水解溶液显碱性,c(OH-) > c(H+),H2PO水解数量极少,C正确;根据溶液中电荷守恒,阳离子所带正电荷总量等于阴离子所带负电荷总量,D正确。
3.(2024·天津模拟)常温下,下列有关电解质溶液的叙述正确的是( )
A.0.1 mol·L-1H3PO4溶液中:c(H3PO4)>c(H2PO)>c(HPO)>c(PO)
B.0.1 mol·L-1Na2C2O4溶液中:c(Na+)+c(H+)=c(OH-)+c(HC2O)+c(C2O)
C.0.1 mol·L-1NaHCO3溶液中:
c(H2CO3)+c(HCO)=0.1 mol·L-1
D.氨水和NH4Cl溶液混合形成的pH=9的溶液中:c(Cl-)>c(NH)>c(OH-)>c(H+)
解析:选A 磷酸为多元酸,第一步电离程度>第二步电离程度>第三步电离程度,所以在0.1 mol·L-1H3PO4溶液中:c(H3PO4)>c(H2PO)>c(HPO)>c(PO),故A正确;0.1 mol·L-1Na2C2O4溶液中,根据电荷守恒得到c(Na+)+c(H+)=c(OH-)+c(HC2O)+2c(C2O),故B错误;0.1 mol·L-1NaHCO3溶液中,根据物料守恒得到c(H2CO3)+c(HCO)+c(CO)=0.1 mol·L-1,故C错误;氨水和NH4Cl溶液混合形成的pH=9的溶液中:c(OH-)>c(H+),根据电荷守恒c(Cl-)+c(OH-)=c(NH)+c(H+),则c(Cl-)<c(NH),故D错误。
4.(2024·北京海淀模拟)向1 L 0.3 mol·L-1的氢氧化钠溶液中通入二氧化碳,假设完全反应,下列说法错误的是( )
A.通入二氧化碳为0.15 mol时,2c(Na+)=c(H2CO3)+c(HCO)+c(CO)
B.通入二氧化碳为0.15 mol时,c(Na+)>c(CO)>c(OH-)>c(HCO)
C.通入二氧化碳为0.2 mol时,c(H+)+c(Na+)=c(OH-)+c(HCO)+2c(CO)
D.向A选项反应后的溶液中通入0.3 mol HCl,加热,c(Na+)=c(Cl-)=0.3 mol·L-1
解析:选A n(NaOH)=0.3 mol·L-1×1 L=0.3 mol,通入二氧化碳为0.15 mol时,溶液中存在物料守恒:n(Na)=2n(C),即c(Na+)=2[c(H2CO3)+c(HCO)+c(CO)],A错误;通入二氧化碳为0.15 mol时,发生反应2NaOH+CO2===Na2CO3+H2O,所以溶液中溶质为Na2CO3,Na2CO3两步水解都生成OH-,只有一步水解生成HCO,则c(OH-)>c(HCO),但是其水解程度较小,所以存在c(Na+)>c(CO)>c(OH-)>c(HCO),故B正确;通入二氧化碳为0.2mol时,发生反应2NaOH+CO2===Na2CO3+H2O、H2O+Na2CO3+CO2
===2NaHCO3,生成的Na2CO3、NaHCO3的物质的量都是0.1 mol,根据电荷守恒得c(H+)+c(Na+)=c(OH-)+c(HCO)+2c(CO),故C正确;向A选项反应后溶液中通入0.3 mol HCl,HCl和碳酸钠反应生成氯化钠和二氧化碳,反应方程式为Na2CO3+2HCl===2NaCl+CO2↑+H2O,加热,钠离子和氯离子的物质的量浓度不变且相等,即c(Na+)=c(Cl-)=0.3 mol·L-1,故D正确。
5.常温下,用0.1 mol·L-1氨水滴定10 mL浓度均为0.1 mol·L-1的HCl和CH3COOH的混合液,下列说法不正确的是( )
A.在氨水滴定前,HCl和CH3COOH的混合液中c(Cl-) >c(CH3COO-)
B.当滴入氨水10 mL时,c(NH)+c(NH3·H2O)=c(CH3COO-)+c(CH3COOH)
C.当滴入氨水20 mL时,c(CH3COOH)+c(H+)=c(NH3·H2O)+c(OH-)
D.当溶液呈中性时,氨水滴入量大于20 mL,c(NH)<c(Cl-)
解析:选D HCl是强电解质,醋酸是弱电解质,浓度相同的HCl和CH3COOH的混合液中c(Cl-)>c(CH3COO-),A项正确;当滴入氨水10 mL 时,溶质为等物质的量的NH4Cl和CH3COOH溶液,B项正确;当滴入氨水20 mL时,溶液中溶质为CH3COONH4和NH4Cl,C项正确;恰好反应时,生成等物质的量的氯化铵和醋酸铵,此时溶液呈酸性,若溶液呈中性,则氨水滴入量大于20 mL,c(NH)>c(Cl-),D项错误。
6.(2023·四川成都检测)室温下,将一元酸HA的溶液和KOH溶液等体积混合(忽略体积变化),实验数据如表:
实验编号
起始浓度/(mol·L-1)
反应后溶液的pH
c(HA)
c(KOH)
①
0.1
0.1
9
②
x
0.2
7
下列判断不正确的是( )
A.实验①反应后的溶液中:c(K+)>c(A-)>c(OH-)>c(H+)
B.实验①反应后的溶液中:c(OH-)=c(K+)-c(A-)= mol·L-1
C.实验②反应后的溶液中:c(A-)+c(HA)>0.1 mol·L-1
D.实验②反应后的溶液中:c(K+)=c(A-)>c(OH-)=c(H+)
解析:选B 实验①反应后溶液的pH=9,即溶液显碱性,说明HA为弱酸,二者等浓度等体积混合恰好反应生成KA,A-水解,A项正确;实验①反应后的溶液中,由电荷守恒式c(H+)+c(K+)=c(A-)+c(OH-)知,c(K+)-c(A-)=c(OH-)-c(H+),B项错误;因为HA为弱酸,如果与等体积等浓度的KOH溶液混合,溶液显碱性,若溶液显中性,则在两溶液体积相等的条件下,HA溶液的浓度应大于0.2 mol·L-1,所以实验②反应后的溶液中,c(A-)+c(HA)>0.1 mol·L-1,C项正确;实验②反应后溶液显中性,根据电荷守恒式c(H+)+c(K+)=c(A-)+c(OH-),且c(H+)=c(OH-),则c(K+)=c(A-),即c(K+)=c(A-)>c(H+)=c(OH-),D项正确。
7.常温下,在含有0.10 mol·L-1H3PO3的溶液中,所有含磷元素的微粒pc随pH的变化关系如图所示。已知pc=-lg c,下列有关说法正确的是( )
A.曲线①代表H3PO3
B.a点溶液中c=2c+c+c
C.H3PO3+HPO ⥫⥬ 2H2PO平衡常数的数量级为105
D.c点对应的溶液中:c=0.05 mol·L-1-0.5c
解析:选D H3PO3的浓度随pH增大而减小,因此曲线③代表H3PO3,H2PO的浓度随pH先增大后减小,因此曲线②代表H2PO,HPO的浓度随pH增大而增大,因此曲线①代表HPO;根据a、b两个交点分别可以算出H3PO3的Ka1=10-2.1、Ka2=10-6.6。根据分析,曲线③代表H3PO3,A错误;由电荷守恒关系可知a点c<2c+c+c,B错误;该反应平衡常数K===104.5,因此平衡常数的数量级为104,C错误;根据物料守恒:c+c+c(H3PO3)=0.1,而c点:c=c,代入物料守恒式即可推出c=0.05 mol·L-1-0.5c,D正确。
8.如图为某实验测得0.1 mol·L-1NaHCO3溶液在升温过程中(不考虑水挥发)的pH变化曲线。下列说法正确的是( )
A.a点溶液的c(OH-)比c点溶液的小
B.a点时,Kw<Ka1(H2CO3)·Ka2(H2CO3)
C.b点溶液中,c(Na+)=c(HCO)+2c(CO)
D.ab段,pH减小说明升温抑制了HCO的水解
解析:选A Kw=c(H+)c(OH-),随着温度的升高,Kw增大;a点、c点的pH相同,即氢离子浓度相同,但是c(OH-)不同,c点的Kw大,所以a点溶液的c(OH-)比c点溶液的小,故A正确;碳酸氢钠溶液中存在电离平衡和水解平衡,根据图示可知,碳酸氢钠溶液显碱性,碳酸氢根离子的水解程度大于电离程度,Kh=
>Ka2,所以Kw>Ka1(H2CO3)·Ka2(H2CO3),故B错误;b点溶液显碱性,溶液中存在电荷守恒:c(Na+)+c(H+)=c(HCO)+2c(CO)+c(OH-),由于c(H+)<c(OH-),所以c(Na+)>c(HCO)+2c(CO),故C错误;碳酸氢钠溶液中存在电离和水解2个过程,且电离和水解均为吸热过程,升高温度,促进了碳酸氢根离子的电离和水解,故D错误。
9.在常温下,向10 mL浓度均为0.1 mol·L-1的NaOH和Na2CO3混合溶液中滴加0.1 mol·L-1的盐酸,溶液pH随盐酸加入体积的变化如图所示。下列说法正确的是( )
A.a点的溶液中:c(Na+)>c(CO)>c(Cl-)>c(OH-)>c(H+)
B.b点的溶液中:2n(CO)+n(HCO)<0.001 mol
C.c点的溶液pH<7,是因为此时HCO的电离能力大于其水解能力
D.若将0.1 mol·L-1的盐酸换成同浓度的醋酸,当滴至溶液的pH=7时:c(Na+)=c(CH3COO-)
解析:选B a点时,5 mL盐酸和氢氧化钠发生反应,溶液中剩余氢氧化钠5 mL,碳酸钠溶液显碱性,溶液中离子浓度:c(Na+ )>c(CO)>c(OH-)>c(Cl-)>c(H+ ),A错误;b点溶液pH=7,溶液为氯化钠、碳酸氢钠和碳酸溶液,n(CO)<n(H2CO3),溶液中存在物料守恒:n(CO)+n(HCO)+n(H2CO3)=0.001 mol,则2n(CO)+n(HCO)<0.001 mol,B正确;c点的溶液pH<7,为碳酸氢钠、碳酸和氯化钠溶液,碳酸电离程度大于碳酸氢根离子水解,溶液显酸性,C错误;若将0.1 mol·L-1的盐酸换成同浓度的醋酸,当滴至溶液的pH=7时,溶液中存在电荷守恒:c(Na+ )+c(H+ )=c(CH3COO-)+c(HCO)+c(OH-)+2c(CO),由于pH=7,c(H+ )=c(OH-),得到:c(Na+ )=c(CH3COO-)+c(HCO)+2c(CO),即c(Na+ ) >c(CH3COO-),D错误。
10.常温下,向1 L 0.1 mol·L-1 一元酸HR溶液中逐渐通入氨气[已知常温下,Kb(NH3·H2O)=1.76×10-5],使溶液的温度和体积保持不变,混合溶液的pH与离子浓度变化的关系如图所示。下列叙述正确的是( )
A.0.1 mol·L-1 HR溶液的pH约为3
B.HR为弱酸,常温下Ka(HR)=1.0×10-7
C.当通入0.1 mol NH3时,溶液中c(R-)>c(NH)
D.当c(HR)=c(R-)时,溶液呈中性
解析:选A 由题图可知,pH=5时,lg=0,则有=1,说明HR在溶液中不能完全电离,则HR是弱酸,存在电离平衡:HR⥫⥬ H++R-,HR的电离平衡常数为Ka(HR)== c(H+)=1×10-5 mol·L-1,由于温度不变,则Ka(HR)始终不变。设HR溶液中c(H+)=x mol·L-1,则有Ka(HR)==1×10-5,解得x=1×10-3,则pH=3,A正确,B错误。1 L 0.1 mol·L-1 一元酸HR溶液中通入0.1 mol NH3,二者恰好完全反应生成NH4R,由于Ka(HR)<Kb(NH3·H2O)=1.76×10-5,则R-的水解程度大于NH的水解程度,故溶液中c(R-)<c(NH),C错误。由题图可知,当c(HR)=c(R-)时,lg=0,pH=5,溶液呈酸性,D错误。
11.25 ℃时,向10 mL 0.01 mol·L-1NaCN溶液中逐滴加入0.01 mol·L-1盐酸,溶液中CN-、HCN的分布分数δ(X)δ(X)=,X=CN-或HCN随溶液pH的变化关系如图1所示,溶液pH随加入盐酸体积的变化曲线如图2所示。下列说法正确的是( )
A.在pH=6的溶液中c(Cl-)<c(HCN)
B.Ka(HCN)=109.3
C.b点对应溶液中:c(CN-)>c(Cl-)>c(HCN)>c(OH-)>c(H+)
D.c点对应溶液中:c(Na+)+c(H+)=c(HCN)+c(OH-)+2c(CN-)
解析:选D 溶液中存在物料守恒:c(Na+)=c(HCN)+c(CN-)①、电荷守恒:c(Na+)+c(H+)=c(OH-)+c(CN-)+c(Cl-)②,将①代入②得c(HCN)+c(H+)=c(OH-)+c(Cl-),又常温下pH=6时c(H+)>c(OH-),则c(Cl-)>c(HCN),A项错误;题图1中a点对应溶液中c(CN-)=c(HCN),且此时溶液pH=9.3,故Ka(HCN)==c(H+)=10-9.3,B项错误;b点对应溶液中的溶质是等物质的量的HCN、NaCl与NaCN,且溶液呈碱性,则CN-的水解程度大于HCN的电离程度,故c(HCN)>c(Cl-)>c(CN-),C项错误;c点对应溶液中的溶质是等物质的量的HCN和NaCl,电荷守恒关系式为c(Na+)+c(H+)=c(OH-)+c(CN-)+c(Cl-)③,物料守恒关系式为c(Na+)=c(HCN)+c(CN-)=c(Cl-)④,联立③④得c(Na+)+c(H+)=c(HCN)+c(OH-)+2c(CN-),D项正确。
12.(2024·安徽蚌埠模拟)一种吸收SO2再经氧化得到硫酸盐的过程如图所示。室温下,用0.1 mol·L-1 的NaOH溶液吸收SO2,若通入SO2所引起的溶液体积变化和H2O挥发可忽略,溶液中含硫物种的浓度c总=c(H2SO3)+c(HSO)+c(SO)。H2SO3的电离常数分别为Ka1=1.29×10-2,Ka2=6.24×10-8。下列说法错误的是( )
A.“吸收”所得溶液中:c(Na+)+c(H+)=2c(SO)+c(HSO)+c(OH-)
B.“吸收”所得溶液中不可能存在:c(Na+)>c(H+)>c(SO)>c(HSO)>c(OH-)
C.“吸收”所得c总=0.1 mol·L-1的溶液中:c(H2SO3)>c(SO)
D.调节“吸收”所得溶液的pH约为5,“氧化”时主要发生的反应为
2HSO+O2===2SO+2H+
解析:选C 二氧化硫被氢氧化钠吸收后可生成亚硫酸钠或亚硫酸氢钠,溶液中根据电荷守恒:c(Na+)+c(H+)=2c(SO)+c(HSO)+c(OH-),A正确;HSO⥫⥬ H++SO,无论是Na2SO3或NaHSO3,不可能存在c(Na+)>c(H+)>c(SO)>c(HSO)>c(OH-),B正确;c总=0.1 mol·L-1时,相当于NaHSO3溶液,根据电离常数计算,电离程度大于水解程度,c(SO)>c(H2SO3),C错误;根据平衡常数数据可知,亚硫酸氢钠的电离大于水解,溶液显酸性,所以若“吸收”所得溶液的pH约为5时,溶液中主要的阴离子为HSO,“氧化”时主要发生的反应为2HSO+O2===2SO+2H+,D正确。
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