内容正文:
[热点题型(十一)] 溶液中粒子浓度关系分析
一、选择题(每题5分,共4题,共20分)
1.(2023·浙江名校联盟联考)常温下,用0.1 mol/L NaOH溶液滴定10 mL浓度均为0.1 mol/L的HCl和NH4Cl的混合溶液,下列说法不正确的是( )
A.当滴入NaOH溶液10 mL时,c(Na+)+c(NH)<c(Cl-)
B.当滴入NaOH溶液15 mL时,2c(NH3)+2c(NH3·H2O)+2c(NH)=3c(Na+)
C.当滴入NaOH溶液15 mL时,c(NH)>c(NH3·H2O)
D.当溶液呈中性时,NaOH溶液滴入量小于20 mL,c(Na+)+c(NH)=c(Cl-)
解析:选B。当加入NaOH溶液10 mL时,n(NaOH)=n(HCl)=n(NH4Cl),NaOH与HCl恰好发生中和反应产生NaCl、H2O,n(NaCl)=n(NH4Cl),在溶液中NH会部分发生水解反应产生NH3·H2O,则根据元素守恒可知c(Na+)+c(NH)+c(NH3·H2O)=c(Cl-),故c(Na+)+c(NH)<c(Cl-),A正确;当滴入NaOH溶液15 mL时,各种物质的物质的量关系为:2n(NaOH)=3n(HCl)=3n(NH4Cl),HCl完全反应产生NaCl,NH4Cl也有一半与NaOH反应产生NaCl、NH3·H2O,溶液为NaCl、NH4Cl的混合溶液,N元素在溶液中存在微粒有NH3、NH、NH3·H2O,由于溶液的体积相同,根据元素守恒可知3c(NH3)+3c(NH3·H2O)+3c(NH)=2c(Na+),B错误;当滴入NaOH溶液15 mL时,HCl完全与NaOH溶液反应消耗10 mL,剩余5 mL NaOH溶液与NH4Cl反应,只有一半NH4Cl反应,得到等浓度NH4Cl、NH3·H2O的混合溶液,由于NH3·H2O的电离作用大于NH的水解作用,所以微粒浓度c(NH)>c(NH3·H2O),C正确;若NaOH溶液滴入量为20 mL,HCl、NH4Cl恰好反应产生NaCl、NH3·H2O的混合溶液,NH3·H2O电离产生OH-,使溶液显碱性,因此要使溶液显中性,则NaOH溶液滴入量小于20 mL,溶液中离子浓度关系c(Na+)+c(NH)+c(H+)=c(OH-)+c(Cl-),由于溶液显中性,c(H+)=c(OH-),因此此时c(Na+)+c(NH)=c(Cl-),D正确。
2.(2022·辽宁高考)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( )
A.甘氨酸具有两性
B.曲线c代表NH2CH2COO-
C.NHCH2COO-+H2O⇌NHCH2COOH+OH-的平衡常数K=10-11.65
D.c2(NHCH2COO-)<c(NHCH2COOH)·c(NH2CH2COO-)
解析:选D。NH2CH2COOH中存在—NH2和—COOH,所以既有酸性又有碱性,故A正确;甘氨酸在溶液中存在平衡:①NHCH2COO-+H2O⇌NHCH2COOH+OH-、②NHCH2COO-⇌NH2CH2COO-+H+,pH减小,①平衡正向移动,NHCH2COOH浓度增大,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-+H2O⇌NHCH2COOH+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=c(OH-)=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+的电离常数为K1=10-9.78,==,则×=×<1,即c2(NHCH2COO-)>c(NHCH2COOH)·c(NH2CH2COO-),故D错误。
3.(2023·湖南长沙模拟)亚磷酸(H3PO3)是二元弱酸,主要用于农药中间体以及有机磷水处理药剂的原料。常温下,向1 mL 0.5 mol·L-1 H3PO3溶液中滴加等浓度的NaOH溶液,混合溶液中含磷粒子的物质的量分数(δ)与溶液pH的关系如图所示。下列说法正确的是( )
A.a、b两点时,水电离出的c水(OH-)之比为1.43∶6.54
B.b点对应溶液中存在:c(Na+)=3c(HPO)
C.反应H3PO3+HPO⇌2H2PO的平衡常数为105.11
D.当V(NaOH)=1 mL时,c(Na+)>c(H2PO)>c(OH-)>c(H+)
解析:选C。亚磷酸(H3PO3)是二元弱酸,常温下,向1 mL 0.5 mol·L-1 H3PO3溶液中滴加等浓度的NaOH溶液,先后发生的反应为①H3PO3+OH-===H2PO+H2O,②H2PO+OH-===HPO+H2O,则H3PO3逐渐减少,H2PO先增多后减少,HPO逐渐增多,故δ1表示H3PO3变化曲线,δ2表示H2PO变化曲线,δ3表示HPO变化曲线。a、b两点均为酸性溶液,则水电离出的c水(OH-)分别为10-12.57 mol·L-1、10-7.46 mol·L-1,其之比为1∶105.11,A错误; b点时,c(H2PO)=c(HPO),根据电荷守恒可知,c(Na+)+c(H+)=c(OH-)+c(H2PO)+2c(HPO)=c(OH-)+3c(HPO),因b点不是中性点,即c(OH-)≠c(H+),则c(Na+)≠3c(HPO),B错误; a点时,c(H3PO3)=c(H2PO),则反应H3PO3⇌H++H2PO的平衡常数K1==c(H+)=10-1.43,b点时,c(H2PO)=c(HPO),则反应H2PO⇌H++HPO的平衡常数K2==c(H+)=10-6.54,反应H3PO3+HPO⇌2H2PO的平衡常数K====105.11,C正确;当V(NaOH)=1 mL时,H3PO3与NaOH反应生成NaH2PO3,H2PO水解平衡常数Kh===10-12.57<K2,所以H2PO电离程度大于水解程度,最终溶液呈酸性,则c(Na+)>c(H2PO)>c(H+)>c(OH-),D错误。
4.(双选)用0.10 mol·L-1的NaOH溶液分别滴定20.00 mL浓度为c1的醋酸、c2的草酸(H2C2O4)溶液,得到如图滴定曲线,其中c、d为两种酸恰好完全中和的化学计量点。下列说法错误的是( )
A.由滴定曲线可判断:c1<c2
B.滴定过程中始终有n(CH3COOH)=0.02c1+n(OH-)-n(H+)-n(Na+)
C.若a点V(NaOH)=7.95 mL,则a点有c(Na+)>c(C2O)>c(HC2O)>c(H2C2O4)
D.若b点时溶液中c(CH3COO-)=c(CH3COOH),则b点消耗了8.60 mL的NaOH溶液
解析:选AD。草酸是二元弱酸,滴定过程中有两次滴定突变;醋酸是一元酸,滴定时只有一次滴定突变,所以根据图示可知X曲线代表草酸,Y曲线代表醋酸,其中c、d为两种酸恰好完全中和的化学计量点,滴定根据恰好反应时消耗NaOH溶液的体积数值可知c2==0.026 5 mol·L-1,c1==0.086 0 mol·L-1,c1>c2,A错误;对于醋酸溶液,在滴定过程中始终存在电荷守恒n(H+)+n(Na+)=n(OH-)+n(CH3COO-),根据物料上述可知n(CH3COOH)+n(CH3COO-)=0.02c1,故n(H+)+n(Na+)=n(OH-)+0.02c1-n(CH3COOH),所以有n=0.02c1+n(OH-)-n(H+)-n(Na+),B正确;完全中和草酸时需消耗V(NaOH)=10.60 mL,则a点V(NaOH)=7.95 mL时为NaHC2O4、Na2C2O4按1∶1形成的混合溶液,pH<7,显酸性,故HC2O的电离程度大于HC2O及C2O的水解程度,则c(Na+)>c(C2O)>c(HC2O)>c(H2C2O4),C正确;若b点时加入氢氧化钠体积为8.6 mL,则此时溶液中n和n相等,由图可知此时溶液显酸性,说明醋酸的电离程度大于醋酸根离子的水解程度,则c(CH3COO-)>c(CH3COOH),如果要求c(CH3COO-)=c(CH3COOH),则此时加入氢氧化钠的体积V<mL,取V<8.60 mL,D错误。
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