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专题六 水溶液中的离子平衡
水溶液中的离子平衡一般以选择题形式考查弱电解质的电离平衡、盐的水解平衡、沉淀溶解平衡。通常表现为图像、图示和文字,需重点关注影响离子平衡的因素及平衡移动结果分析、溶液中的微粒浓度的关系及浓度大小比较、有关常数(电离常数、水解常数、溶度积常数等)的计算和应用、图像中多重曲线对应微粒的判断等。
本专题共设计2个教学主题,建议用时2课时
主题一 水溶液中的三种平衡问题
真题集训·试能力
1.(2023·重庆卷)(NH4)2SO4溶解度随温度变化的曲线如图所示,关于各点对应的溶液,下列说法正确的是 ( )
A.M点Kw等于N点Kw
B.M点pH大于N点pH
C.N点降温过程中有2个平衡发生移动
D.P点c(H+)+c(N)+c(NH3·H2O)=c(OH-)+2c(S)
解析:选B M点和N点温度不同,故Kw不相等,A错误;升高温度促进铵根离子的水解,且N点铵根离子的浓度更大,水解生成的氢离子浓度更大,故M点pH大于N点pH,B正确;N点降温过程中有水的电离平衡、铵根离子的水解平衡、硫酸铵的溶解平衡3个平衡发生移动,C错误;P点为硫酸铵的不饱和溶液,溶液中存在电荷守恒c(H+)+c(N)=c(OH-)+2c(S),D错误。
2.(2023·海南卷)25 ℃下,Na2CO3水溶液的pH随其浓度的变化关系如图所示。下列说法正确的是 ( )
A.c(Na2CO3)=0.6 mol·L-1时,溶液中c(OH-)<0.01 mol·L-1
B.Na2CO3水解程度随其浓度增大而减小
C.在水中H2CO3的Ka2<4×10-11
D.0.2 mol·L-1的Na2CO3溶液和0.3 mol·L-1的NaHCO3溶液等体积混合,得到的溶液c(OH-)<2×10-4 mol·L-1
解析:选B 由图像可知,c(Na2CO3)=0.6 mol·L-1时,pH>12.0,溶液中c(OH-)>0.01 mol·L-1,故A错误;盐溶液越稀越水解,Na2CO3水解程度随其浓度增大而减小,故B正确;结合图像可知,当c(Na2CO3)=0.5 mol·L-1,pH=12,Kh===2×10-4,则Ka2==5×10-11, 故C错误;若0.2 mol·L-1的Na2CO3溶液与等体积的蒸馏水混合,浓度变为0.1 mol·L-1,由图可知,pH>10-11.6,得到的溶液c(OH-)>2×10-4 mol·L-1,0.2 mol·L-1的Na2CO3溶液和0.3 mol·L-1的NaHCO3溶液等体积混合后c(OH-)大于与水混合的,故D错误。
3.(2024·江苏卷)室温下,通过下列实验探究SO2的性质。已知Ka1(H2SO3)=1.3×10-2,Ka2(H2SO3)=6.2×10-8。
实验1:将SO2气体通入水中,测得溶液pH=3。
实验2:将SO2气体通入0.1 mol·L-1 NaOH溶液中,当溶液pH=4时停止通气。
实验3:将SO2气体通入0.1 mol·L-1酸性KMnO4溶液中,当溶液恰好褪色时停止通气。
下列说法正确的是 ( )
A.实验1所得溶液中:c(HS)+c(S)>c(H+)
B.实验2所得溶液中:c(S)>c(HS)
C.实验2所得溶液经蒸干、灼烧制得NaHSO3固体
D.实验3所得溶液中:c(S)>c(Mn2+)
解析:选D 实验1所得溶液中存在电荷守恒:c(H+)=c(OH-)+c(HS)+2c(S)>c(HS)+c(S),A错误;实验2所得溶液pH=4,即c(H+)=10-4 mol·L-1,代入H2SO3的二级电离常数计算式Ka2(H2SO3)==6.2×10-8,得:==6.2×10-4<1,故c(S)<c(HS),B错误;NaHSO3受热易分解,且易被空气中的O2氧化,故经过蒸干、灼烧无法得到NaHSO3固体,C错误;SO2通入酸性KMnO4溶液中发生反应:5SO2+2Mn+2H2O5S+2Mn2++4H+,生成的S多于Mn2+,故实验3所得溶液中:c(S)>c(Mn2+),D正确。
4.(2024·安徽卷)环境保护工程师研究利用Na2S、FeS和H2S处理水样中的Cd2+。已知25 ℃时,H2S饱和溶液浓度约为0.1 mol·L-1,Ka1(H2S)=10-6.97,Ka2(H2S)=10-12.90,Ksp(FeS)=10-17.20,Ksp(CdS)=10-26.10。
下列说法错误的是 ( )
A.Na2S溶液中:c(H+)+c(Na+)=c(OH-)+c(HS-)+2c(S2-)
B.0.01 mol·L-1 Na2S溶液中:c(Na+)>c(S2-)>c(OH-)>c(HS-)
C.向c(Cd2+)=0.01 mol·L-1的溶液中加入FeS,可使c(Cd2+)<10-8 mol·L-1
D.向c(Cd2+)=0.01 mol·L-1的溶液中通入H2S气体至饱和,所得溶液中:c(H+)>c(Cd2+)
解析:选B Na2S溶液中存在电荷守恒:c(Na+)+c(H+)=c(OH-)+c(HS-)+2c(S2-),A项正确;Na2S溶液中存在水解平衡:S2-+H2OHS-+OH-、HS-+H2OH2S+OH-,且第一步水解程度远大于第二步水解程度,Kh1====10-1.10,又c(HS-)一定小于0.01 mol·L-1,则>>1,故c(OH-)>c(S2-),B项错误;由题给条件可知,Ksp(FeS)>Ksp(CdS),向c(Cd2+)=0.01 mol·L-1的溶液中加入FeS,发生沉淀转化:Cd2+(aq)+FeS(s)CdS(s)+Fe2+(aq),该反应的平衡常数K=====108.90>105,反应能进行完全,最后所得溶液c(Fe2+)≈0.01 mol·L-1,c(Cd2+)==10-10.9<10-8 mol·L-1,故C项正确;向c(Cd2+)=0.01 mol·L-1 的溶液中通入H2S气体至饱和,发生反应:Cd2++H2SCdS+2H+,该反应的平衡常数K====106.23>105,反应能进行完全,所得溶液中c(H+)=0.02 mol·L-1,此时溶液中H2S达到饱和,c(H2S)=0.1 mol·L-1,代入K===106.23,解得c(Cd2+)=4×10-9.23 mol·L-1<c(H+),D项正确。
5.(2024·全国甲卷)将0.10 mmol Ag2CrO4配制成1.0 mL悬浊液,向其中滴加0.10 mol·L-1的NaCl溶液。lg[cM/(mol·L-1)](M代表Ag+、Cl-或Cr)随加入NaCl溶液体积(V)的变化关系如图所示。
下列叙述正确的是 ( )
A.交点a处:c(Na+)=2c(Cl-)
B.=10-2.21
C.V≤2.0 mL时不变
D.y1=-7.82,y2=-lg 34
解析:选D 滴加过程中发生沉淀转化反应:Ag2CrO4(s)+2Cl-(aq)2AgCl(s)+Cr(aq),溶液中存在Ksp(AgCl)=c(Ag+)·c(Cl-),即lg[Ksp(AgCl)]=lg[c(Ag+)]+lg[c(Cl-)]。则表示lg[c(Ag+)]、lg[c(Cl-)]的两条曲线纵坐标之和为定值。随着Cl-不断滴入溶液中,其浓度不断升高,则中间的点虚线对应lg[c(Cl-)],最下方的虚线对应lg[c(Ag+)],根据V(NaCl)=1.0 mL时的数据可得lg[Ksp(AgCl)]=-4.57+(-5.18)=-9.75,即Ksp(AgCl)=10-9.75。最上方的实线对应lg[c(Cr)]。Ag2CrO4转化为AgCl需消耗2.0 mL NaCl溶液,结合题图知,交点a处c(Na+)≈ mol·L-1,c(Cl-)≈ mol·L-1,因此c(Na+)≠2c(Cl-),A错误。V(NaCl)=1.0 mL时,溶液中存在Ag2CrO4沉淀,因此溶液中满足Ksp(Ag2CrO4)=c2(Ag+)·c(Cr),即lg[Ksp(Ag2CrO4)]=2lg[c(Ag+)]+lg[c(Cr)]=2×(-5.18)+(-1.60)=-11.96,Ksp(Ag2CrO4)=10-11.96,则==102.21,B错误。在滴加NaCl溶液的最初阶段,滴入的Cl-的量极少,尚不足以生成AgCl沉淀,滴入的Cl-全部以离子形式存在,其浓度随着NaCl溶液的滴入而增大,由于Cl-未与Ag+发生作用,此时溶液仍为Ag2CrO4的饱和溶液,其中c(Cr)=,为定值,因此在此阶段,随着NaCl溶液的滴入而减小,当Ag2CrO4转化为AgCl后,结合沉淀转化反应为可逆反应知,当V(NaCl)≤2.0 mL时,体系中仍存在Ag2CrO4沉淀,溶液中满足Ksp(Ag2CrO4)=c2(Ag+)·c(Cr)、Ksp(AgCl)=c(Ag+)·c(Cl-),两式相除得=,其中c(Ag+)在滴加NaCl溶液的过程中会随着c(Cl-)的增加而减少,因此会随着NaCl溶液的滴加而增大,C错误。V(NaCl)=2.4 mL时,体系中有AgCl沉淀,溶液中满足lg[Ksp(AgCl)]=lg[c(Ag+)]+lg[c(Cl-)],代入数据-9.75=y1+(-1.93),得y1=-7.82,假设此时溶液中仍存在Ag2CrO4,则lg[Ksp(Ag2CrO4)]=2lg[c(Ag+)]+lg[c(Cr)],代入数据-11.96=2×(-7.82)+lg[c(Cr)],得lg[c(Cr)]=3.68,即c(Cr)=103.68 mol·L-1,远超过Ag2CrO4全部溶解所得Cr的浓度,因此此时溶液中不存在Ag2CrO4沉淀,Ag2CrO4已全部溶解,故c(Cr)== mol·L-1,lg[c(Cr)]=lg=-lg 34,D正确。
深化学习·提素养
1.明辨电离平衡的两个误区
误区一
误认为电离平衡正向移动,电离程度一定增大。如增大电解质的浓度,平衡向电离方向移动,电离程度减小,但电离得到的离子浓度增大
误区二
误认为加水稀释所有微粒的浓度都减小。如加水稀释醋酸溶液,OH-的浓度增大
2.分清溶液中H+或OH-的来源
溶质为酸的溶液
H+来源于酸的电离和水的电离,OH-全部来源于水的电离:
c水(H+)=c溶液(OH-)=
溶质为碱的溶液
H+全部来源于水的电离,OH-来源于碱的电离和水的电离:
c水(OH-)=c溶液(H+)=
水解呈
酸性的
盐溶液
H+或OH-全部来源于水的电离:c水(H+)=c水(OH-)=c溶液(H+)
水解呈
碱性的
盐溶液
H+或OH-全部来源于水的电离:c水(OH-)=c水(H+)=c溶液(OH-)
3.明辨盐类水解的三个误区
误区一
误认为水解平衡正向移动,离子的水解程度一定增大。如向FeCl3溶液中加入少量FeCl3固体,平衡向水解方向移动,但Fe3+的水解程度减小
误区二
误认为弱酸强碱盐都因水解而显碱性。如NaHSO3溶液显酸性
误区三
误认为可水解的盐溶液在蒸干后都得不到原溶质。对于水解程度不大且水解产物不离开平衡体系的情况[如Al2(SO4)3],溶液蒸干后仍得原溶质
4.明辨沉淀溶解平衡的两个误区
误区一
把沉淀溶解平衡误认为电离平衡。如BaSO4(s)Ba2+(aq)+S(aq)是溶解平衡,因为BaSO4是强电解质,不存在电离平衡
误区二
误认为Ksp越小,物质的溶解度越小,溶解能力越弱。实际上只有物质类型相同时(如AB型、AB2型等)才能比较
多维训练·融会通
题点(一) 电离平衡与水解平衡
1.(2024·贵州贵阳三模)已知相关数据如下表:
化学式
HF
H2CO3
H2S
电离平衡
常数(Ka)
7.2×
10-4
K1=4.4×10-7
K2=4.7×10-11
K1=9.1×10-8
K2=1.1×10-12
下列离子方程式书写正确的是 ( )
A.Na2S与少量FeCl3反应:
S2-+2Fe3+===2Fe2++S↓
B.将足量CO2通入饱和Na2CO3溶液中:2Na++C+CO2+H2O===2NaHCO3↓
C.Ca(OH)2溶液与HF溶液混合:2OH-+Ca2++2H++2F-===CaF2↓+2H2O
D.向Na2CO3溶液中通入过量H2S:H2S+C===CO2↑+S2-+H2O
解析:选B Na2S与少量FeCl3反应:3S2-+2Fe3+===FeS↓+S↓,A错误;HF为弱酸,在离子方程式中不能拆分,C错误;酸性:H2CO3>H2S,向Na2CO3溶液中通入过量H2S:H2S+C===HC+HS-,D错误。
2.(2024·广东深圳二模)侯氏制碱法是我国化学工程专家侯德榜于1943年创立的,是生产纯碱和氯化铵两种产品的方法。其原理为NaCl+H2O+NH3+CO2===NaHCO3↓+NH4Cl、2NaHCO3Na2CO3+H2O+CO2↑。下列说法正确的是 ( )
A.氨水加水稀释过程中,逐渐减小
B.NH4Cl溶液中存在:c(N)>c(Cl-)>c(H+)>c(OH-)
C.等物质的量浓度的NaHCO3溶液和Na2CO3溶液中水的电离程度:前者大于后者
D.0.1 mol·L-1NaHCO3溶液中:c(H+)-c(OH-)=c(C)-c(H2CO3)
解析:选D 氨水中存在电离平衡:NH3·H2ON+OH-,Kb=⇒=,氨水加水稀释过程中,c(OH-) 减小,Kb不变,故逐渐增大,A错误;NH4Cl是强酸弱碱盐,溶液中存在:c(Cl-)>c(N)>c(H+)>c(OH-),B错误;HC的水解程度小于C的水解程度,故等物质的量浓度的NaHCO3溶液和Na2CO3溶液中水的电离程度:前者小于后者,C错误;0.1 mol·L-1NaHCO3溶液中,存在电荷守恒:c(H+)+c(Na+)=2c(C)+c(HC)+c(OH-),物料守恒:c(Na+)=c(C)+c(HC)+c(H2C),两式相减得c(H+)-c(OH-)=c(C)-c(H2CO3),D正确。
题点(二) 沉淀溶解平衡
3.(2024·北京大兴区三模)室温下,PbI2的溶度积常数Ksp可以使用离子交换法测定。实验步骤如下:
Ⅰ.往PbI2固体中加入蒸馏水,搅拌,过滤,得到PbI2饱和溶液;
Ⅱ.将25.00 mL饱和溶液分批通过阳离子交换树脂(用HA表示),得到流出液;
Ⅲ.用蒸馏水洗涤阳离子交换树脂至流出液呈中性;
Ⅳ.合并步骤Ⅱ、Ⅲ的流出液……计算得到H+的物质的量为n mol;
Ⅴ.数据处理,计算出Ksp(PbI2)。
下列说法不正确的是 ( )
A.步骤Ⅱ发生反应的离子方程式:Pb2++2HAPbA2+2H+
B.步骤Ⅳ中“……”可以是“用标准NaOH溶液滴定,记录消耗NaOH体积,重复三次”
C.步骤Ⅴ计算结果Ksp(PbI2)=
D.若省略步骤Ⅲ,Ksp(PbI2)偏小
解析:选C 步骤Ⅱ进行阳离子交换,发生反应:Pb2++2HAPbA2+2H+,A正确;步骤Ⅳ经计算可以得到H+的物质的量,补充方案为用酸碱中和滴定法测定流出液中H+的物质的量:用标准NaOH溶液滴定流出液,记录消耗NaOH溶液的体积,重复操作三次,即可求得H+的物质的量,B正确;根据阳离子交换法测定原理可知n(Pb2+)=n(I-)=n(H+),即25.00 mL PbI2饱和溶液中n(Pb2+)=mol,n(I-)=n(H+)=n mol,则Ksp(PbI2)=×=×,C错误;步骤Ⅲ是将清洗附着在阳离子交换树脂上的H+与步骤Ⅱ中的流出液合并,降低对实验结果的影响,若省略步骤Ⅲ,H+物质的量减少,导致Pb2+、I-物质的量减少,浓度偏小,测得Ksp(PbI2)偏小,D正确。
4.(2024·贵州贵阳三模)常温下,Fe(OH)3(s)、Cu(OH)2(s) 分别在溶液中达到沉淀溶解平衡后,改变溶液pH,金属阳离子浓度的变化如图所示。据图分析,下列判断正确的是 ( )
A.Ksp>Ksp
B.e点对应的含Cu(OH)2的分散系很稳定
C.加适量NH4Cl固体可使溶液由a点变到b点
D.c、d两点代表的溶液中c(H+)与c(OH-)乘积相等
解析:选D 由b、c两点数据可得Ksp=c(Fe3+)·c3(OH-)=c(Fe3+)·(10-12.7)3,Ksp=c(Cu2+)·c2(OH-)=c(Cu2+)·(10-9.6)2,因b、c两点溶液中c(Fe3+)=c(Cu2+),故Ksp<Ksp,A错误;溶度积曲线上的点代表的溶液都已饱和,曲线左下方的点代表的溶液都不饱和,右上方的点代表的溶液都过饱和,有沉淀析出,故e点对应的含Cu(OH)2的分散系不稳定,B错误;向溶液中加入NH4Cl固体,不会导致溶液中的c(OH-)增大,故不能使溶液由a点变到b点,C错误;只要温度不发生改变,溶液中c(H+)与c(OH-)的乘积(Kw)就不变,该题中温度条件不变,则c、d两点代表的溶液中c(H+)与c(OH-)的乘积相等,D正确。
5.(2024·湖南长沙三模)某化学兴趣小组欲探究氢氧化镁固体在氯化铵中溶解的原因,进行了如下实验:
操作
实验
序号
试剂X
实验现象
实验一
0.1 mol·L-1 NH4Cl溶液,5.0 mL
白色浊液逐渐变澄清
实验二
0.01 mol·L-1 NH4Cl溶液,5.0 mL
白色浊液变化不明显
实验三
0.1 mol·L-1 CH3COONH4溶液,5.0 mL
白色浊液逐渐变澄清
实验四
0.01 mol·L-1 CH3COONH4溶液,5.0 mL
白色浊液变化不明显
实验五
0.01 mol·L-1蒸馏水,5.0 mL
白色浊液变化不明显
已知:①Ksp[Mg(OH)2]=5.6×10-12;②常温下,CH3COOH的电离常数Ka=1.8×10-5,NH3·H2O 的电离常数Kb=1.8×10-5。
关于以上实验,下列说法错误的是 ( )
A.只通过实验一和二,Mg(OH)2溶解可能是N或者H+作用的结果
B.若加入试剂X为0.1 mol·L-1 HCl溶液5 mL,实验现象为白色浊液逐渐变澄清,与实验一形成对照,可以说明Mg(OH)2被H+溶解
C.实验三和四中加入CH3COONH4可以排除H+的干扰,因为CH3COONH4溶液显中性
D.通过以上实验证明,Mg(OH)2溶解的原因是和N形成了更难电离的NH3·H2O
解析:选B 参照实验一和二,NH4Cl浓度大时,Mg(OH)2溶解,可能是因为高浓度N,也可能是因为N浓度增大后,水解产生的H+浓度增大,A正确;欲证明Mg(OH)2是被H+溶解,应该加入和0.1 mol·L-1的NH4Cl溶液等H+浓度的盐酸(H+是N水解产生的),B错误;由于CH3COOH和NH3·H2O的电离常数相等,CH3COONH4显中性,可以排除H+的干扰,C正确;实验证明导致Mg(OH)2溶解的是N(无H+时也能溶解),即可说明NH3·H2O更难电离,D正确。
[专题六 课时作业(一)] 主题一学习效果评价
(选择题每小题3分,本检测满分30分)
1.(2024·浙江杭州三模)下列关于电解质溶液的说法不正确的是 ( )
A.室温下,0.1 mol·L-1弱酸HA的pH=3,HA的电离度为1%
B.室温下,5×10-4mol·L-1Na2SO4稀溶液中,c(Na+)∶c(OH-)=500∶1
C.室温下,c(OH-)=100c(H+)的NH3·H2O溶液的pH=8
D.室温下,加水稀释NH4Cl溶液,保持不变
解析:选B 室温下,0.1 mol·L-1弱酸HA的pH=3,溶液中c(H+)=10-3mol·L-1,由HAH++A-可知,HA的电离度为×100%=1%,A正确;室温下,5×10-4mol·L-1Na2SO4溶液中,c(Na+)=10-3mol·L-1,溶液呈中性,溶液中c(OH-)=10-7mol·L-1,所以c(Na+)∶c(OH-)=10 000∶1,B错误;室温下,Kw=c(H+)c(OH-)=10-14,又c(OH-)=100c(H+),所以c(H+)=10-8mol·L-1,溶液pH=8,C正确;由质量守恒可知,==,室温下,加水稀释NH4Cl溶液,Kb不变,所以保持不变,D正确。
2.下列关于常温下NaClO溶液的说法不正确的是 ( )
已知:25 ℃时,Ka(HClO)=4.0×10-8,Ka1(H2CO3)=4.5×10-7,Ka2(H2CO3)=4.7×10-11。
A.NaClO溶液显碱性
B.pH=9.0的NaClO和HClO的混合溶液中,c(ClO-)<c(Na+)<c(HClO)
C.在酸性条件下可能与NaCl溶液反应产生氯气
D.与少量CO2反应的离子方程式为CO2+ClO-+H2O===HClO+HC
解析:选B NaClO为强碱弱酸盐,故NaClO溶液显碱性,A正确;Ka(HClO)==4.0×10-8,当pH=9.0时,溶液中c(H+)=1.0×10-9 mol·L-1,==40,c(HClO)<c(ClO-),B错误;在酸性条件下能与NaCl溶液发生反应:Cl-+ClO-+2H+Cl2↑+H2O,产生氯气,C正确;由于酸性:H2CO3>HClO>HC,则与少量CO2反应的离子方程式为CO2+ClO-+H2O===HClO+HC,D正确。
3.室温下,用含少量ZnSO4杂质的1 mol·L-1 MnSO4溶液制备MnCO3的过程如图所示。下列说法不正确的是 ( )
已知:Ksp(MnS)=2×10-10,Ksp(ZnS)=2×10-24,Ka1(H2CO3)=4.5×10-7,Ka2(H2CO3)=4.7×10-11,Kb(NH3·H2O)=1.8×10-5。
A.“除锌”反应的平衡常数K=1×1014
B.pH=8的氨水中存在c(N)=9.9×10-7mol·L-1
C.氨水、NH4HCO3溶液中存在c(N)<2c(C)+c(HC)
D.“沉锰”后的滤液中存在c(N)+c(NH3·H2O)>2c(S)
解析:选C “除锌”反应为Zn2++MnSZnS+Mn2+,平衡常数K====1×1014,A正确;室温下,pH=8的氨水中由水电离出的c水(H+)=c水(OH-)=10-8mol·L-1,则氨水的pOH=6,溶液中总的c总(OH-)=10-6mol·L-1,则由氨水电离出的c氨水(OH-)=c(N)=10-6mol·L-1-10-8mol·L-1=9.9×10-7mol·L-1,B正确;氨水、NH4HCO3溶液中根据电荷守恒存在:c(H+)+c(N)=c(OH-)+2c(C)+c(HC),氨水溶液显碱性,则c(H+)<c(OH-),故c(N)>2c(C)+c(HC),C错误;“沉锰”后的滤液成分为(NH4)2SO4、NH3·H2O、NH4HCO3,根据物料守恒,存在:c(N)+c(NH3·H2O)>2c(S),D正确。
4.(2024·浙江温州二模)氢硫酸是H2S的水溶液,某小组做如下三组实验(溶液混合后体积变化忽略不计):
实验Ⅰ:向20 mL 0.1 mol·L-1的AgNO3溶液中滴加20 mL 0.1 mol·L-1的NaCl溶液,产生白色沉淀;
实验Ⅱ:向实验Ⅰ溶液中继续滴加0.1 mol·L-1的HCN溶液至沉淀完全溶解;
实验Ⅲ:向实验Ⅱ溶液中继续滴加0.1 mol·L-1的氢硫酸,产生黑色沉淀。
已知:常温下,H2S的电离常数=1.1×10-7,=1.3×10-13,HCN的电离常数Ka=6.2×10-10,Ksp(AgCl)=1.77×10-10。下列说法不正确的是 ( )
A.常温下,0.1 mol·L-1的氢硫酸中:c(H2S)>c(H+)>c(HS-)>c(S2-)
B.结合实验与数据分析,实验Ⅱ中发生反应:AgCl+2HCN===H[Ag(CN)2]+HCl
C.常温下,0.1 mol·L-1的氢硫酸中H2S的电离度约为1%
D.由实验可知与Ag+结合能力:S2->CN->Cl-
解析:选C H2S是弱电解质,发生微弱电离:H2SH++HS-、HS-H++S2-,常温下,0.1 mol·L-1的氢硫酸中存在c(H2S)>c(H+)>c(HS-)>c(S2-),A正确;实验Ⅰ中生成AgCl沉淀,实验Ⅱ为向实验Ⅰ溶液中继续滴加0.1 mol·L-1的HCN溶液至沉淀完全溶解,则实验Ⅱ中发生反应:AgCl+2HCN===H[Ag(CN)2]+HCl,B正确;H2S在溶液中的电离以第一步为主:H2SH++HS-,则H2S的电离常数Ka1=≈=1.1×10-7,得c(H+)≈1.049×10-4 mol·L-1,则常温下,0.1 mol·L-1的氢硫酸中H2S的电离度约为×100%≈0.1%,C错误;由实验Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ可知,实验过程中AgCl转化为H[Ag(CN)2],H[Ag(CN)2]又转化为Ag2S,则与Ag+结合能力:S2->CN->Cl-,D正确。
5.(2024·广东江门三模)常温下,向10 mL 0.1 mol·L-1 Na2HPO3溶液中滴加0.1 mol·L-1盐酸,利用电位滴定法(在化学计量点附近,指示电极电位发生突跃)得到电极电位U和溶液pH随盐酸体积变化曲线如图所示。已知:常温下,亚磷酸(H3PO3)电离平衡常数Ka1=10-1.4,Ka2=10-6.7。下列说法正确的是 ( )
A.滴定过程需要加入酚酞作指示剂
B.水的电离程度:a<b<c
C.b点对应的溶液中:c(Cl-)>c(H2P)>c(P)>c(H3PO3)
D.c点对应的溶液中,存在c(H2P)+2c(HP)=c(H+)
解析:选A 利用强酸滴定弱碱,根据酚酞变色的pH范围是8.0~10.0,故可以选择酚酞作指示剂,A正确;a点对应的溶液中,溶质为Na2HPO3,以水解为主,故a点时水的电离程度最大,a→b发生反应:HCl+Na2HPO3===NaCl+NaH2PO3,b点对应的溶液中,溶质为等物质的量的NaCl、NaH2PO3,H2P可以电离出H+,水的电离会受到抑制,b→c发生反应:HCl+NaH2PO3===NaCl+H3PO3,c点时溶液酸性最强,对水的电离抑制最大,B错误;b点对应的溶液中,溶质为等物质的量的NaCl、NaH2PO3,NaH2PO3的水解常数Kh===10-12.6<10-6.7,则H2P的电离程度大于H2P的水解程度,则溶液中:c(HP)>c(H3PO3),而H3PO3是二元弱酸,溶液中不存在P,所以b点对应的溶液中:c(Cl-)>c(H2P)>c(HP)>c(H3PO3),C错误;c点对应的溶液中,溶质为等物质的量的NaCl、H3PO3,存在电荷守恒:c(Na+)=c(Cl-)、c(H+)=c(OH-)+c(H2P)+2c(HP),D错误。
6.(2024·湖北武汉一模)25 ℃时,常见物质的平衡常数如表:
Ksp (BaCO3)
Ksp (CaCO3)
H2CO3
CH3COOH
2.5×10-9
3.4×10-9
Ka1=4.5×10-7,
Ka2=4.7×10-11
Ka=
1.75×10-5
下列说法错误的是 ( )
A.25 ℃时,实验测量CaCO3的溶解度大于用Ksp(CaCO3)计算的溶解度,主要原因是C发生水解
B.CaCO3可溶于CH3COOH是因为反应的平衡常数K>1.0×105
C.BaCO3饱和溶液中存在:c(H+)+1.0×10-4mol·L-1=c(OH-)+2c(C)+c(HC)
D.25 ℃时,BaCO3饱和溶液的pH≈10
解析:选B C水解使得C浓度减小,导致CaCO3溶解平衡正向移动,使得25 ℃时,实验测量CaCO3的溶解度大于用Ksp(CaCO3)计算的溶解度,A正确; CaCO3可溶于CH3COOH是因为醋酸酸性大于碳酸,反应中生成CO2气体促使反应正向进行,B错误;BaCO3饱和溶液中c(Ba2+)==mol·L-1=0.5×10-4mol·L-1,根据电荷守恒:c(H+)+2c(Ba2+)=c(OH-)+2c(C)+c(HC),则c(H+)+1.0×10-4mol·L-1=c(OH-)+2c(C)+c(HC),C正确;25 ℃时,BaCO3饱和溶液中c(C)==mol·L-1=0.5×10-4mol·L-1,C水解是微弱的,且C在溶液中水解以第一步为主:C+H2OOH-+HC,则Kh(C)====,得c(OH-)≈10-4mol·L-1,溶液的pOH≈4,则pH≈10,D正确。
7.已知H2R的电离常数Ka1=2×10-8、Ka2=3×10-17。常温下,难溶物BaR在不同浓度盐酸(足量)中恰好不再溶解时,测得混合液中lg c(Ba2+)与pH的关系如图所示。下列说法错误的是 ( )
A.Ksp(BaR)约为6×10-23
B.M点:c(HR-)约为2×10-7mol·L-1
C.N点:c(Cl-)>c(H+)>c(R2-)
D.直线上任一点均满足c(H+)+2c(Ba2+)=c(OH-)+c(HR-)+2c(R2-)
解析:选D 直线上,lg c(Ba2+)+pH=1,即=10,难溶物BaR与足量盐酸发生反应:BaR+2H+Ba2++H2R,溶液中存在c(Ba2+)≈c(H2R),Ka1·Ka2=,Ksp(BaR)=c(Ba2+)·c(R2-)=Ka1·Ka2×=2×10-8×3×10-17×100=6×10-23,A正确;M点时,溶液中c(H+)=10-0.6mol·L-1,c(Ba2+)≈c(H2R)=100.4mol·L-1,c(HR-)===2×10-7mol·L-1,B正确;常温下,难溶物BaR在不同浓度盐酸(足量)中恰好不再溶解时,溶液中溶质为BaCl2、H2R、HCl,Ka1·Ka2=,N点时,溶液中c(H+)=10-0.8mol·L-1,c(Ba2+)≈c(H2R)=100.2mol·L-1,则c(R2-)=Ka1·Ka2×=2×10-8×3×10-17×mol·L-1=6×10-23.2mol·L-1,所以N点:c(Cl-)>c(H+)>c(R2-),C正确;直线上任一点均满足电荷守恒:c(H+)+2c(Ba2+)=c(OH-)+c(HR-)+2c(R2-)+c(Cl-),所以c(H+)+2c(Ba2+)>c(OH-)+c(HR-)+2c(R2-),D错误。
8.(2024·江西南昌二模)已知室温下,Ksp(CuS)=8.8×10-36,饱和Cu(OH)2溶液中x=-lg与pH的关系如图所示。室温下,向0.1 mol·L-1的Na2S溶液(pH=12.4)中加入一定量的CuSO4。下列说法正确的是 ( )
A.室温下Cu(OH)2的Ksp数量级为10-20
B.反应CuS+2OH-Cu(OH)2+S2-的平衡常数K=4×1016
C.室温下,CuS在等浓度的Na2S和H2S溶液中的Ksp不相等
D.反应后的溶液中存在离子浓度关系:c(Na+)+c(H+)+2c(Cu2+)=2c(S2-)+c(OH-)+2c(S)
解析:选A 当x=3,即-lg=3时,pH=8,溶液中c(Cu2+)=2.2×10-8,c(OH-)=10-6 mol·L-1,Ksp=c(Cu2+)·c2(OH-)=2.2×10-20,数量级为10-20,A正确;反应CuS+2OH-Cu(OH)2+S2-的平衡常数K====4×10-16,B错误;温度不变,Ksp不变,C错误;根据电荷守恒,反应后的溶液中存在离子浓度关系:c(Na+)+c(H+)+2c(Cu2+)=2c(S2-)+c(HS-)+c(OH-)+2c(S),D错误。
9.(2024·重庆江北区二模)室温下,通过下列实验探究K2CO3的性质。
实验1:配制100 mL 0.1 mol·L-1 K2CO3溶液,测得溶液pH约为11.6;
实验2:取10 mL 0.1 mol·L-1 K2CO3溶液,向其中缓慢滴入等体积、等浓度的稀盐酸后测得混合溶液的pH约为8.0;
实验3:取10 mL 0.1 mol·L-1 K2CO3溶液,将其缓慢滴加到等体积、等浓度的稀盐酸中(忽略反应生成的CO2溶解);
实验4:取10 mL 0.1 mol·L-1 K2CO3溶液,向其中加入一定量CaSO4固体充分搅拌,一段时间后过滤,向滤渣中加入足量稀盐酸,固体部分溶解。
下列说法正确的是 ( )
A.实验1所得溶液中:c(K+)<c(C)<c(HC)
B.由实验2可得出:Ka2(H2CO3)·Ka1(H2CO3)>Kw
C.实验3所得溶液中:c(K+)=4[c(C)+c(HC)+c(H2CO3)]
D.实验4加入稀盐酸后的上层清液中:c(Ca2+)=c(S)
解析:选C 0.1 mol·L-1的K2CO3溶液中,根据物料守恒,有c(K+)=2[c(C)+c(HC)+c(H2CO3)],所以c(K+)>c(C)+c(HC),A错误;取10 mL 0.1 mol·L-1 K2CO3溶液,向其中缓慢滴入等体积、等浓度的稀盐酸,此时混合溶液中溶质为KHCO3和KCl,测得混合溶液的pH约为8.0,溶液显碱性,说明HC的水解程度大于其电离程度,即Kh(HC)=>Ka2,所以Kw>Ka2·Ka1,B错误;10 mL 0.1 mol·L-1 K2CO3溶液中,根据物料守恒,有c(K+)=2[c(C)+c(HC)+c(H2CO3)],将其缓慢滴加到等体积、等浓度的稀盐酸中,发生反应:K2CO3+2HCl===2KCl+CO2↑+H2O,消耗了一半的K2CO3,而K+未被消耗,所以有c(K+)=4[c(C)+c(HC)+c(H2C)],C正确;取10 mL 0.1 mol·L-1 K2CO3溶液,向其中加入一定量CaSO4固体充分搅拌,一段时间后过滤,向滤渣中加入足量稀盐酸,固体部分溶解,说明固体中含有CaCO3和CaSO4,所以上层清液中:c(Ca2+)>c(S),D错误。
10.(2024·湖南长沙二模)室温下,用Na2SO3溶液吸收SO2的过程如图所示:
已知:Ka1(H2SO3)=1.54×10-2,Ka2(H2SO3)=6.2×10-8。下列说法正确的是 ( )
A.吸收烟气后的溶液中:c(Na+)<2c(S)+2c(HS)+2c(H2SO3)
B.用0.100 mol·L-1的Na2SO3溶液吸收SO2,当溶液的pH=7时,溶液中:c(Na+)>c(S)>c(HS)>c(H+)=c(OH-)
C.检测“氧化”操作得到的产物的实验方案:取少量氧化产物溶于水,静置,在上层清液中滴加BaCl2溶液,若有白色沉淀生成,说明已被氧化
D.“沉淀”操作得到的上层清液中:c(S)<
解析:选A Na2SO3溶液吸收烟气中的SO2后得到Na2SO3和NaHSO3的混合溶液,然后加入CaCO3得到CaSO3沉淀,过滤分离,最后经氧气氧化为CaSO4(石膏)。Na2SO3溶液中存在物料守恒:c(Na+)=2c(S)+2c(HS)+2c(H2SO3),吸收烟气的过程中Na2SO3转化为NaHSO3:Na2SO3+SO2+H2O===2NaHSO3,Na+物质的量不变,含硫粒子物质的量增加,则吸收烟气后的溶液中:c(Na+)<2c(S)+2c(HS)+2c(H2SO3),A正确;用0.100 mol·L-1的Na2SO3溶液吸收SO2,当溶液的pH=7时,根据电荷守恒可知c(Na+)=2c(S)+c(HS),由于Ka2(H2SO3)=,则===0.62,故溶液中:c(Na+)>c(HS)>c(S)>c(H+)=c(OH-),B错误;需排除S的干扰,先加过量盐酸,再滴加BaCl2溶液,若有白色沉淀生成,说明已被氧化,C错误;有沉淀产生,说明上层清液为饱和溶液,则c(S)=,D错误。
主题二 水溶液中的离子平衡图像问题
类型(一) 滴定图像
抓“五点”,破解中和滴定图像中的粒子浓度关系
反应的“起始”点
判断酸、碱的相对强弱
反应的“一半”点
判断是哪种溶质的等量混合
溶液的“中性”点
判断溶液中溶质的成分及哪种物质过量或不足
“恰好”反应点
判断生成的溶质成分及溶液的酸碱性
反应的“过量”点
判断溶液中的溶质,判断哪种物质过量
例如:室温下,向20 mL 0.1 mol·L-1 HA溶液中逐滴加入0.1 mol·L-1 NaOH溶液,溶液pH的变化如图所示。
[例1] (2024·湖南卷)常温下Ka(HCOOH)=1.8×10-4,向20 mL 0.10 mol·L-1 NaOH溶液中缓慢滴入相同浓度的HCOOH溶液,混合溶液中某两种离子的浓度随加入HCOOH溶液体积的变化关系如图所示,下列说法错误的是( )
A.水的电离程度:M<N
B.M点:2c(OH-)=c(Na+)+c(H+)
C.当V(HCOOH)=10 mL时,c(OH-)=c(H+)+2c(HCOOH)+c(HCOO-)
D.N点:c(Na+)>c(HCOO-)>c(OH-)>c(H+)>c(HCOOH)
[解析] 结合起点和终点,向20 mL 0.10 mol·L-1 NaOH溶液中滴入相同浓度的HCOOH溶液,发生浓度改变的微粒是OH-和HCOO-,当V(HCOOH)=0 mL,溶液中存在的微粒是OH-,可知随着甲酸的加入,OH-被消耗,逐渐下降,即下降的曲线表示的是OH-浓度的改变,上升的曲线表示的是HCOO-浓度的改变。M点时,c(HCOO-)=c(OH-),溶液中的溶质为NaOH和HCOONa,因有未反应的NaOH,对水的电离是抑制的,N点是HCOOH溶液与NaOH溶液恰好反应生成HCOONa,此时仅存在HCOONa的水解,此时水的电离程度最大,故A正确。M点时,根据电荷守恒有c(Na+)+c(H+)=c(HCOO-)+c(OH-),由M点可知,c(HCOO-)=c(OH-),联合可得2c(OH-)=c(Na+)+c(H+),故B正确。当V(HCOOH)=10 mL时,溶液中的溶质为c(NaOH)∶c(HCOONa)=1∶1,根据电荷守恒有c(Na+)+c(H+)=c(HCOO-)+c(OH-),根据物料守恒有c(Na+)=2c(HCOO-)+2c(HCOOH),联合可得c(OH-)=c(H+)+2c(HCOOH)+c(HCOO-),故C正确。N点为HCOONa溶液,甲酸根发生水解,因此c(Na+)>c(HCOO-)及c(OH-)>c(H+),观察图中N点可知,c(HCOO-)≈0.05 mol·L-1,根据Ka(HCOOH)==1.8×10-4,可知c(HCOOH)>c(H+),故D错误。
[答案] D
多维训练·融会通
1.(2024·天津河西二模)现有0.020 0 mol·L-1HCl和0.020 0 mol·L-1CH3COOH的混合溶液10 mL,常温下用0.020 0 mol·L-1的NaOH标准溶液进行滴定。滴定过程中溶液的pH随η[η=]的变化曲线如图所示。下列说法正确的是( )
A.a点:c(H+)=c(CH3COOH)
B.由b点数据推知Ka(CH3COOH)≈10-6.8
C.c点:c(Cl-)=c(CH3COOH)+c(CH3COO-)
D.溶液中水的电离程度:d点<e点
解析:选C NaOH溶液与HCl和CH3COOH的混合溶液反应时,先与HCl反应,再与CH3COOH反应;由滴定曲线可知,b点时NaOH与HCl恰好完全反应,CH3COOH未发生反应,溶质成分为NaCl和CH3COOH;c点时NaOH反应掉一半的CH3COOH,溶质成分为NaCl、CH3COONa和CH3COOH;d点时NaOH与CH3COOH恰好完全反应,溶质成分为NaCl、CH3COONa;e点时NaOH过量,溶质成分为NaCl、CH3COONa和NaOH。a点存在电荷守恒:c(H+)=c(Cl-)+c(CH3COO-)+c(OH-),A错误;b点pH=3.4,溶质成分为NaCl和CH3COOH,此时溶液体积为20 mL,CH3COOH浓度为0.01 mol·L-1,H+浓度为10-3.4mol·L-1,Ka(CH3COOH)==≈10-4.8,B错误;c点溶质成分为NaCl、CH3COONa和CH3COOH,存在c(Cl-)=c(CH3COOH)+c(CH3COO-),C正确;d点溶质成分为NaCl、CH3COONa,e点溶质成分为NaCl、CH3COONa和NaOH,故d点水的电离程度更大,D错误。
2.(2024·辽宁大连二模)常温下,向25 mL 0.1 mol·L-1 NaOH溶液中逐滴加入0.2 mol·L-1 CH3COOH溶液,如图曲线所示的有关粒子浓度关系错误的是( )
A.任一点一定都有c(Na+)+c(H+)=c(CH3COO-)+c(OH-)
B.B点:a=12.5,c(Na+)=c(CH3COO-)>c(OH-)=c(H+)
C.C点:c(CH3COO-)+c(CH3COOH)=2c(Na+)=0.1 mol·L-1
D.C点:若c(CH3COO-)∶c(CH3COOH))=3∶2,则CH3COOH的Ka=1.5×10-5
解析:选B 常温下,向25 mL 0.1 mol·L-1 NaOH溶液中逐滴加入0.2 mol·L-1 CH3COOH溶液,无论CH3COOH加入多少,溶液中始终存在电荷守恒:c(Na+)+c(H+)=c(CH3COO-)+c(OH-),A正确;B点:a=12.5,此时加入的CH3COOH与NaOH恰好完全反应生成CH3COONa和水,但由于CH3COONa为强碱弱酸盐,会发生水解使溶液显碱性,所以溶液中c(Na+)>c(CH3COO-)>c(OH-)>c(H+),B错误;C点时加入CH3COOH的物质的量为NaOH物质的量的二倍,此时溶液中溶质为等物质的量的CH3COOH和CH3COONa,存在:c(CH3COO-)+c(CH3COOH)=2c(Na+)=0.1 mol·L-1,C正确;C点时pH=5,c(CH3COO-)∶c(CH3COOH)=3∶2,则CH3COOH的Ka===1.5×10-5,D正确。
类型(二) 分布系数图像
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,绘制得到的分布系数与溶液pH 之间的关系曲线。三类分布系数图像比较如下:
举例
一元弱酸(以CH3COOH 为例)
二元弱酸(以H2C2O4 为例)
三元弱酸(以H3PO4 为例)
弱电解质分布曲线
曲线对应物质
X为CH3COOH,Y为CH3COO-
X为H2C2O4 ,Y为HC2O ,Z为C2O
X为H3PO4 ,Y为H2PO ,Z为HPO ,W为PO
利用交点求lg Ka与pKa
Ka(CH3COOH)=,由图可知,c(CH3COOH)=c(CH3COO-)时pH=4.76,Ka(CH3COOH)=c(H+)=10-4.76,lg Ka(CH3COOH)=-4.76,pKa=4.76
Ka1=,由图可知,c(H2C2O4)=c(HC2O)时,pH=1.2,Ka1=c(H+)=10-1.2,lg Ka1=-1.2,pKa1=1.2 ;Ka2=,由图可知,c(C2O)=c(HC2O) 时,pH=4.2,Ka2=c(H+)=10-4.2,lg Ka2=-4.2,pKa2=4.2
Ka1=,由图可知,c(H3PO4)=c(H2PO)时,pH=2,Ka1=c(H+)=10-2,lg Ka1=-2,pKa1=2 ;Ka2=,由图可知,c(H2PO)=c(HPO)时,pH=7.1,Ka2=c(H+)=10-7.1,lg Ka2=-7.1,pKa2=7.1 ;同理,lg Ka3=-12.2,pKa3=12.2
[例2] (2024·湖北卷)CO2气氛下,Pb(ClO4)2溶液中含铅物种的分布如图。纵坐标(δ)为组分中铅占总铅的质量分数。已知c0(Pb2+)=2.0×10-5 mol·L-1,pKa1(H2CO3)=6.4、pKa2(H2CO3)=10.3,pKsp(PbCO3)=12.1。下列说法错误的是( )
A.pH=6.5时,溶液中c(CO)<c(Pb2+)
B.δ(Pb2+)=δ(PbCO3)时,c(Pb2+)<1.0×10-5 mol·L-1
C.pH=7时,2c(Pb2+)+c[Pb(OH)+]<2c(CO)+c(HCO)+c(ClO)
D.pH=8时,溶液中加入少量NaHCO3(s),PbCO3会溶解
[解析] δ为组分中铅占总铅的质量分数,c0(Pb2+)代表Pb2+的初始浓度,根据元素守恒,c0(Pb2+)等于体系中所有含铅物种的浓度之和,因此,体系中任何含铅物种的浓度c(X)=c0(Pb2+)δ(X)。由图可知,pH=6.5时δ(Pb2+)>75%,c(Pb2+)=c0(Pb2+)·δ(Pb2+)>1.5×10-5 mol·L-1,此时体系中还没有PbCO3(s),则Ksp(PbCO3)≥c(Pb2+)·c(CO),c(CO)≤< mol·L-1=×10-7.1 mol·L-1<1.5×10-5 mol·L-1=c(Pb2+),A正确。δ(Pb2+)=δ(PbCO3)时,体系中还存在Pb(OH)+,因此δ(Pb2+)=δ(PbCO3)<50%,则c(Pb2+)=c0(Pb2+)·δ(Pb2+)<1.0×10-5 mol·L-1,B正确。体系的初始状态为Pb(ClO4)2溶液和CO2气氛,由于ClO不水解,根据原子守恒可知,pH=7时,2c(Pb2+)+2c[Pb(OH)+]+2c(PbCO3)=c(ClO),则2c(Pb2+)+c[Pb(OH+)]<c(ClO)<2c(CO)+c(HCO)+c(ClO),C正确。pH=8时,含Pb物种主要以PbCO3(s)形式存在,溶解PbCO3有两种方式:将其转化为Pb2+或Pb(CO3),即使PbCO3Pb2++CO正向移动,或使PbCO3+COPb(CO3)正向移动,若由HCO电离提供CO,同时电离出的H+会降低溶液pH,与Pb(CO3)存在时需要较高的pH矛盾,故D错误。
[答案] D
多维训练·融会通
1.(2024·江西新余二模)H3RO3为三元弱酸,在溶液中存在多种微粒形态。室温下,将NaOH溶液滴到1 mol·L-1 H3RO3溶液中,各种含R微粒的分布分数δ随pH变化的曲线如图所示。下列说法正确的是( )
A.H3RO3的Ka1=10-8.51
B.当pH调至11~12时发生反应的离子方程式为H3RO3+OH-===H2RO+H2O
C.pH=12.8时,溶液中2c(HRO)+4c(RO)+c(OH-)=c(H+)+c(Na+)
D.pH=14时,溶液中c(RO)>c(HRO)>c(H2RO)>c(OH-)>c(H+)
解析:选C H3RO3为三元弱酸,其电离过程分步进行,则图中a、b、c、d分别表示H3RO3、H2RO、HRO、RO分布分数随pH变化的曲线。pH=9.22时,c(H3RO3)=c(H2RO),则H3RO3的Ka1=10-9.22,A错误;当pH调至11~12时,H2RO分布分数迅速减小,HRO分布分数迅速增大,则发生反应的离子方程式为H2RO+OH-===HRO+H2O,B错误;pH=12.8时,c(H2RO)=c(RO),根据电荷守恒:c(H2RO)+2c(HRO)+3c(RO)+c(OH-)=c(H+)+c(Na+),则溶液中2c(HRO)+4c(RO)+c(OH-)=c(H+)+c(Na+),C正确;pH=14时,c(OH-)=1 mol·L-1,c(RO)>c(HRO)>c(H2RO),且各种含R微粒的浓度都小于1 mol·L-1,则溶液中c(OH-)>c(RO)>c(HRO)>c(H2RO),D错误。
2.(2024·山西太原二模)常温下,向V L、c mol·L-1的H2A(二元弱酸)溶液中逐滴加入NaOH溶液,所得溶液中H2A、HA-、A2-三种微粒的物质的量分数(δ)与溶液pH的关系如图所示。下列说法错误的是( )
A.Ka2(H2A)的数量级是10-5
B.加入NaOH溶液后:c(Na+ )+c(H+ )=c(OH- )+c(HA- )+2c(A2-)
C.加入V L、c mol·L-1 NaOH溶液时:c(H+ )>c(H2A)>c(A2-)>c(OH-)
D.曲线上的任意点均有c2(HA-)=103c(H2A)c(A2- )
解析:选C H2A为二元弱酸,其电离过程分步进行,则曲线1为H2A,曲线2为HA-,曲线3为A2-。c(HA- )=c(A2-)时pH=4.2,Ka2(H2A)==c(H+)=10-4.2,故Ka2(H2A)的数量级是10-5,A正确;加入NaOH溶液后,存在电荷守恒: c(Na+ )+c(H+ )=c(OH- )+c(HA- )+2c(A2-),B正确;H2A为二元弱酸,加入等浓度、等体积的NaOH溶液后,H2A过量溶液呈酸性,c(H+ )>c(OH-),溶质为NaHA,根据电荷守恒:c(Na+)+c(H+)=2c(A2-)+c(HA-)+c(OH-),物料守恒:c(Na+)=c(H2A)+c(HA-)+c(A2-),有c(H2A)+c(H+)=c(A2-)+c(OH-),c(H2A)<c(A2-),故溶液中c(H+ )>c(A2-)>c(H2A)>c(OH-),C错误;c(H2A)=c(HA-)时pH=1.2,Ka1(H2A)==c(H+)=10-1.2,曲线上的任意点均有===103,故c2(HA- )=103c(H2A)c(A2- ),D正确。
类型(三) 对数图像
1.图像类型
pH图像
将溶液中c(H+)取负对数,即pH=-lg c(H+),反映到图像中是c(H+)越大,pH越小
pOH图像
将溶液中c(OH-)取负对数,即pOH=-lg c(OH-),反映到图像中是c(OH-)越大,pOH越小
pC图像
将溶液中某一微粒浓度[如c(A)]或某些微粒浓度的比值取负对数,即pC=-lg c(A),反映到图像中是c(A)越大,pC越小
2.解题要领
解题时要理解pH、pOH、pC的含义,以及图像横坐标、纵坐标代表的含义,通过曲线的变化趋势,找到图像与已学化学知识间的联系。
[例3] (2024·黑、吉、辽卷)25 ℃下,AgCl、AgBr和Ag2CrO4的沉淀溶解平衡曲线如图所示。某实验小组以K2CrO4为指示剂,用AgNO3标准溶液分别滴定含Cl-水样、含Br-水样。
已知:①Ag2CrO4为砖红色沉淀;
②相同条件下AgCl溶解度大于AgBr;
③25 ℃时,pKa1(H2CrO4)=0.7,
pKa2(H2CrO4)=6.5。
下列说法错误的是( )
A.曲线②为AgCl沉淀溶解平衡曲线
B.反应Ag2CrO4+H+2Ag++HCrO的平衡常数K=10-5.2
C.滴定Cl-时,理论上混合液中指示剂浓度不宜超过10-2.0 mol·L-1
D.滴定Br-达终点时,溶液中=10-0.5
[解析] AgCl、AgBr 的阴、阳离子个数比相同,则曲线的斜率相同,结合已知②溶解度:AgCl>AgBr,可确定曲线③表示AgBr,曲线②表示AgCl,则曲线①表示Ag2CrO4。结合(6.1,6.1)可计算出Ksp(AgBr)=10-6.1×10-6.1=10-12.2,由(2.0,7.7)可计算出Ksp(Ag2CrO4)=(10-2.0)2×10-7.7=10-11.7,Ksp(AgCl)=10-2.0×10-7.7=10-9.7。由以上分析可知,A正确。该反应的平衡常数K==
===10-5.2,B正确。Cl-沉淀完全时,CrO才能开始沉淀,当离子浓度小于10-5 mol·L-1时可视为沉淀完全,当Cl-沉淀完全时,溶液中c(Ag+)=10-4.7 mol·L-1,由Ksp(Ag2CrO4)=10-11.7可知,生成Ag2CrO4沉淀时c(CrO)= mol·L-1=10-0.3×10-2.0 mol·L-1<10-2.0 mol·L-1,故滴定Cl-时,理论上混合液中指示剂浓度不宜超过10-2.0 mol·L-1,C正确。滴定Br-达终点时,溶液中同时存在AgBr、Ag2CrO4沉淀,则溶液中==10-0.5c(Ag+),D错误。
[答案] D
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1.(2024·江苏南通二模)常温下,将NaOH溶液滴入二元弱酸H2X溶液中,混合溶液中的粒子浓度与溶液pH的变化关系如图所示。下列叙述正确的是( )
A.曲线M表示lg与pH的变化关系
B.NaHX溶液中:c(Na+)>c(HX-)>c(H2X)>c(X2-)
C.当混合溶液呈中性时:c(Na+)<2c(HX-)+c(X2-)
D.当混合溶液pH=5.4时:2c(Na+)=3c(HX-)+3c(X2-)+3c(H2X)
解析:选D 常温下,将NaOH溶液滴入二元弱酸H2X溶液中,先后发生反应:H2X+NaOH===NaHX+H2O、NaHX+NaOH===Na2X+H2O,随着反应的进行,HX-物质的量增多,某一时刻当HX-的物质的量大于H2X,lg数值先大于0,因此曲线M表示lg与pH的变化关系,曲线N表示lg与pH的变化关系,A错误;当lg=0时,pH=4.4,即当c(HX-)=c(H2X)时,溶液中c(H+)=10-4.4 mol·L-1,Ka1==c(H+)=10-4.4,当lg=0时,pH=5.4,即当c(X2-)=c(HX-)时,溶液中c(H+)=10-5.4,Ka2==c(H+)=10-5.4,则HX-的水解常数为=10-9.6<Ka2,说明HX-的电离程度大于其水解程度,则NaHX溶液中有c(X2-)>c(H2X),但其电离和水解程度都较小,Na+不水解,所以溶液中存在:c(Na+)>c(HX-)>c(X2-)>c(H2X),B错误;当混合溶液呈中性时,溶液中c(H+)=c(OH-),该溶液中存在电荷守恒:c(Na+)+c(H+)=2c(X2-)+c(HX-)+c(OH-),则c(Na+)=2c(X2-)+c(HX-),由题图可知,pH=7时,lg>0,即溶液中c(HX-)<c(X2-),所以溶液中存在c(Na+)>2c(HX-)+c(X2-),C错误;当混合溶液pH=5.4时,lg=0,即溶液中c(X2-)=c(HX-),溶液中含有等物质的量浓度的NaHX、Na2X,溶液中存在物料守恒:2c(Na+)=3c(HX-)+3c(X2-)+3c(H2X),D正确。
2.(2024·江西南昌二模)25 ℃时,向一定浓度的Na2A溶液中逐滴加入盐酸,实验测得溶液pOH与-lg X[X为c(H2A)、c(A2-)、]变化关系如图所示。下列说法错误的是( )
A.曲线a表示pOH与-lg c(H2A)的变化关系
B.当2.8<pH<4.3时,c(A2-)>c(HA-)>c(H2A)
C.常温下,反应A2-+H2A2HA-的平衡常数K=103
D.N点溶液中c(A2-)+2c(H2A)<c(Cl-)
解析:选B pOH越大,溶液中OH-浓度越小,H+浓度越大,溶液酸性越强,25 ℃时,向一定浓度的Na2A溶液中逐滴加入盐酸,溶液中OH-浓度减小,A2-浓度减小,HA-浓度先增大后减小,H2A浓度增大,则溶液中pOH增大,-lg c(A2-)增大,-lg c(H2A)减小,pOH与-lg呈直线关系,所以曲线a、b、c分别表示-lg c(H2A)、-lg、-lg c(A2-)。曲线a表示pOH与-lg c(H2A)的变化关系,A正确;pOH=9.7即pH=4.3时,-lg=0,则=1,c(A2-)=c(HA-),pOH=11.2即pH=2.8时,c(A2-)=c(H2A),故当2.8<pH<4.3时,c(HA-)>c(A2-)>c(H2A),B错误;pOH=9.7即pH=4.3时,-lg=0,则=1,c(A2-)=c(HA-),Ka2==c(H+)=10-4.3,pOH=11.2即pH=2.8时,c(A2-)=c(H2A),Ka1·Ka2=·==c2(H+)=(10-2.8)2=10-5.6,反应A2-+H2A2HA-的平衡常数K=,pOH=9.7即pH=4.3时, c(A2-)=c(HA-),K==,则K===103,C正确;N点溶液中存在物料守恒:c(Na+)=2[c(A2-)+c(HA-)+c(H2A)],电荷守恒:c(Na+)+c(H+)=2c(A2-)+c(HA-)+c(Cl-)+c(OH-),两式相减得c(Cl-)+c(OH-)=c(H+)+c(HA-)+2c(H2A),N点-lg=0,则c(A2-)=c(HA-),又c(H+)>c(OH-),得出,c(A2-)+2c(H2A)<c(Cl-),D正确。
[专题六 课时作业(二)] 主题二学习效果评价
(选择题每小题3分,本检测满分39分)
1.(2024·湖南长沙三模)氢硒酸是一种比醋酸略强的二元弱酸。室温下,通过调节0.1 mol·L-1 H2Se溶液的pH(假设溶液体积不变),测得溶液中lg X或随pH的变化关系如图所示。下列叙述错误的是( )
A.直线①对应的纵坐标中X为
B.m点对应溶液的pH=7.45
C.随着溶液pH的改变,溶液的导电能力也会改变
D.含有等物质的量Na2Se和NaHSe的溶液中:c(Na+)>c(Se2-)>c(HSe-)
解析:选D 随着pH的增大,溶液中c(H2Se)减小,溶液中,c(HSe-)增大,因此lg减小,即直线①表示lg与pH的关系,A正确;pH=0时,lg=3.9,lg=-11,即溶液中c(H+)=1 mol·L-1时,=103.9,=10-11,Ka1==×1=10-3.9,Ka2==10-11×1=10-11,m点为两直线的交点,lg=lg,即=,c(H2Se)=c(Se2-),m点存在c2(H+)=Ka1·Ka2=10-14.9即pH为7.45,B正确;改变溶液的pH,可能是通过加入酸或碱进行,故导电能力会改变,C正确;Na2Se是强碱弱酸盐,Se2-水解使溶液显碱性,HSe-的水解常数Kh===10-10.1>Ka2,即NaHSe的水解大于电离,故含有等物质的量Na2Se和NaHSe的溶液呈碱性,即以水解为主,溶液中c(HSe-)>c(Se2-),D错误。
2.(2024·湖南长沙二模)常温下,用相同物质的量浓度的NaOH溶液分别滴定起始物质的量浓度均为0.1 mol·L-1的三种酸溶液,滴定曲线如图所示。下列说法正确的是( )
A.常温下,三种酸的电离常数:Ka(HX)>Ka(HY)>Ka(HZ)
B.滴定至T点时,溶液中:c(H+)+c(HY)=c(OH-)+c(Y-)
C.pH=7时,三种酸溶液中HX溶液的中和百分数最大
D.当中和百分数达到100%时,将三种溶液混合后:c(HX)+c(HY)+c(HZ)=c(OH-)-c(H+)
解析:选D 常温下,pH:HX>HY>HZ,同温同浓度的HX、HY、HZ电离出H+的能力:HZ>HY>HX,故三种酸的电离常数:Ka(HZ)>Ka(HY)>Ka(HX),A错误;T点时,中和百分数为50%,所得溶液为等物质的量浓度的NaY和HY的混合液,溶液pH<7,溶液呈酸性,说明HY的电离程度大于Y-的水解程度,根据物料守恒:2c(Na+)=c(HY)+c(Y-),电荷守恒:c(H+)+c(Na+)=c(OH-)+c(Y-),所以溶液中存在:2c(H+)+c(HY)=2c(OH-)+c(Y-),B错误;滴加NaOH溶液过程中,每种溶液中均存在电荷守恒,c(H+)+c(Na+)=c(OH-)+c(X-)、c(H+)+c(Na+)=c(OH-)+c(Y-)、c(H+)+c(Na+)=c(OH-)+c(Z-),pH=7时,溶液中c(H+)=c(OH-),此时 c(Na+)=c(X-)、c(Na+)=c(Y-)、c(Na+)=c(Z-),将浓度相等的三种酸溶液中和至pH=7,由于Ka(HZ)>Ka(HY)>Ka(HX),因此所需NaOH的量一定不同,中和百分数也一定不同,根据电离常数,可知Kh(NaZ)<Kh(NaY)<Kh(NaX),水解对应产生的酸的酸性越弱,水解程度越大,溶液碱性越强,由此可知,HX中加入的NaOH最少,因此三种酸溶液中HX溶液的中和百分数最小,C错误;当中和百分数达到100%时,三种溶液中溶质分别为NaX、NaY、NaZ,分别有物料守恒:c(Na+)=c(X-)+c(HX)、c(Na+)=c(Y-)+c(HY)、c(Na+)=c(Z-)+c(HZ),将三种溶液混合后所得溶液中溶质为NaX、NaY、NaZ,根据物料守恒:c(Na+)=c(X-)+c(HX)+c(Y-)+c(HY)+c(Z-)+c(HZ),电荷守恒:c(Na+)+c(H+)=c(X-)+c(Y-)+c(Z-)+c(OH-),整理得c(HX)+c(HY)+c(HZ)=c(OH-)-c(H+),D正确。
3.室温下,向一定浓度Na2A溶液中加入盐酸,溶液中粒子(H2A、HA-、A2-、H+、OH-)浓度的负对数(用pc表示)与溶液pOH变化的关系如图所示。下列说法错误的是( )
A.M点纵坐标为2.7
B.水的电离程度:X>M>Y>N
C.随着pH减小,c(A2-)·c(H+)先增大后减小
D.N点溶液中:c(Na+)<2c(A2-)+c(OH-)
解析:选D pOH越小,溶液碱性越强,c(A2-)越大,即pc(A2-)越小,因此线MX代表A2-,同理可得线XY代表HA-,线MY代表H2A,最后两条线分别代表H+、OH-。X点时,c(HA-)=c(A2-),pOH=1.2即pH=12.8,则H2A的Ka2==c(H+)=10-12.8,同理可得H2A的Ka1=10-9.8。Ka1·Ka2==10-22.6,M点时,c(H2A)=c(A2-),可得c(H+)=10-11.3 mol·L-1,pH=11.3,则pOH=2.7,A正确;X→M→Y→N过程,c(A2-)逐渐减少,水的电离程度逐渐减小,B正确;随着pH减小,c(HA-)先增大后减小,则c(A2-)·c(H+)=Ka2·c(HA-)先增大后减小,C正确;N点时,c(H+)=c(HA-),根据电荷守恒:c(Na+)+c(H+)=2c(A2-)+c(HA-)+c(OH-)+c(Cl-),可得c(Na+)=2c(A2-)+c(OH-)+c(Cl-),而c(Cl-)>c(OH-),则c(Na+)>2c(A2-)+2c(OH-),D错误。
4.(2024·山西晋中二模)已知三种一元弱酸的相对强弱为HCOOH>CH3COOH>HCN,在浓度均为0.1 mol·L-1的HCOONa,NaCN、CH3COONa的混合溶液中,通入HCl气体,随着pOH增大,溶液中的A-与HA(A-代表三种酸根离子,HA表示三种弱酸)的分布系数变化如图所示。下列说法正确的是( )
A.HCN的电离常数数量级为10-6
B.反应HCOOH+CN-HCOO-+HCN的K=106.8
C.交点a处的pOH=7.2
D.原混合溶液中:c(OH-)=c(H+)+c(HCN)+c(HCOOH)+c(CH3COOH)
解析:选D HCOONa、NaCN、CH3COONa都是强碱弱酸盐,混合溶液显碱性,通入HCl气体,因为酸性:HCOOH>CH3COOH>HCN,所以HCl先与NaCN反应,再与CH3COONa反应,最后与HCOONa反应,因此①②③④⑤⑥分别代表CN-、HCN、CH3COO-、CH3COOH、HCOO-、HCOOH的分布系数与pOH的变化关系。c(HCN)=c(CN-)时,pOH=4.4即pH=9.6,HCN的电离常数为=10-9.6,同理可得HCOOH的电离常数为10-3.8,CH3COOH的电离常数为10-5.8,则HCN的电离常数数量级为10-10,A错误;反应HCOOH+CN-HCOO-+HCN的K====105.8,B错误;交点a处c(CN-)=c(CH3COOH),故c(HCN)=c(CH3COO-),K(HCN)·K(CH3COOH)=×=c2(H+),所以c(H+)===10-7.7,pOH=6.3,C错误;原混合溶液中,根据电荷守恒:c(H+)+c(Na+)=c(OH-)+c(CN-)+c(HCOO-)+c(CH3COO-),物料守恒:c(Na+)=c(HCN)+c(CN-)+c(HCOOH)+c(HCOO-)+c(CH3COOH)+c(CH3COO-),整理可得c(OH-)=c(H+)+c(HCN)+c(HCOOH)+c(CH3COOH),D正确。
5.(2024·湖北武汉一模)常温下,已知H3PO4溶液中含磷物质的浓度之和为0.01 mol·L-1,溶液中各含磷物质的lg c与pOH的关系如图所示[pOH=-lg c(OH-)]。下列说法错误的是( )
A.曲线②表示lg c(HPO)随pOH的变化
B.pH=7.22的溶液中:c(H2PO)=c(HPO)
C.b点时:c(HPO)<0.01 mol·L-1-2c(H2PO)-c(PO)
D.NaH2PO4溶液中:c(Na+)>c(H2PO)>c(HPO)>c(H3PO4)
解析:选C pOH越小,溶液碱性越强,H3PO4溶液中PO浓度越大,因此曲线①②③④分别表示lg c(PO)、lg c(HPO)、lg c(H2PO)、lg c(H3PO4)随pOH的变化,A正确;c点时,pOH=11.98即pH=2.02,c(H2PO)=c(H3PO4),则Ka1==10-2.02,b点时,pOH=9.38即pH=4.62,c(HPO)=c(H3PO4),则Ka1·Ka2=c2(H+)×=(10-4.62)2=10-9.24,因此Ka2===10-7.22,当溶液中c(H2PO)=c(HPO)时,Ka2=c(H+)=10-7.22,即pH=7.22,B正确;H3PO4溶液中含磷物质的浓度之和为0.01 mol·L-1,即c(H3PO4)+c(H2PO)+c(HPO)+c(PO)=0.01 mol·L-1,因此c(HPO)=0.01 mol·L-1-c(H3PO4)-c(H2PO)-c(PO),b点时,c(H2PO)>c(H3PO4),故0.01 mol·L-1-c(H3PO4)-c(H2PO)-c(PO)>0.01 mol·L-1-2c(H2PO)-c(PO),则c(HPO)>0.01 mol·L-1-2c(H2PO)-c(PO),C错误;H2PO的电离程度(Ka2=10-7.22)大于水解程度(Kh===10-11.98),因此NaH2PO4溶液中:c(Na+)>c(H2PO)>c(HPO)>c(H3PO4),D正确。
6.室温下,某二元碱X(OH)2水溶液中相关组分的物质的量分数随溶液pH变化的曲线如图所示。下列说法错误的是( )
A.由图可知X(OH)2一级、二级电离平衡常数
B.X(OH)NO3水溶液显碱性
C.等物质的量的X(NO3)2和X(OH)NO3混合溶液中:c(X2+)<c
D.pH=6的水溶液中:c(OH-)=c(X2+)+c(H+)+c
解析:选D 溶液中X(OH)2和X(OH)+浓度相等时,溶液pH为9.2,可得X(OH)2一级电离常数Kb1==10-4.8,溶液中X2+和X(OH)+浓度相等时,溶液pH为6.2,可得X(OH)2二级电离常数Kb2==10—7.8,A正确;X(OH)+的水解常数Kh===10—9.2<Kb2=10—7.8,即X(OH)+在溶液中的电离程度大于水解程度,则X(OH)NO3溶液显碱性,B正确;X2+的水解常数Kh===10—6.2>Kb2=10—7.8,即X2+在溶液中的水解程度大于X(OH)+的电离程度,所以等物质的量的X(NO3)2和X(OH)NO3混合溶液中:c(X2+)<c,C正确;pH=6的水溶液中存在电荷守恒:c(OH-)=c(H+)+2c(X2+)+c[X(OH)+],故c(OH-)>c(X2+)+c(H+)+c[X(OH)+],D错误。
7.(2024·河北邯郸三模)常温下,向浓度相等的甲酸(HCOOH)和醋酸(HAc)的混合溶液中滴加氨水,溶液中pX[pX=-lg X,X=、、]与pH的关系如图所示。下列叙述错误的是( )
A.L1代表-lg与pH的变化关系
B.常温下,Ka(HCOOH)=10-3.75
C.向HAc溶液中滴加氨水至Q点:c(NH)=c(Ac-)=c(H+)=c(OH-)
D.上述反应中,最先生成HCOONH4和H2O
解析:选C 由=、=、=,随着pH的增大,c(H+)减小,、增大,-lg、-lg减小,减小,-lg增大,且由于—CH3为推电子基团,导致CH3COOH中羧基上的O—H极性比HCOOH的小,则CH3COOH的酸性弱于HCOOH,即Ka(HAc)<Ka(HCOOH),据此可知L1代表-lg与pH的变化关系,L2代表-lg与pH的变化关系,L3代表-lg与pH的变化关系,A正确;当pH=8.75时,-lg=-5,即=105,故Ka(HCOOH)==105×10-8.75=10-3.75,B正确;由B项分析同理可得Ka(CH3COOH)=10-4.76,Kb(NH3·H2O)=10-4.76,Q点时=,即=,又Ka(HAc)=Kb(NH3·H2O)=10-4.76,故c(H+)=c(OH-),向HAc溶液中滴加氨水至Q点:c(NH)=c(Ac-)>c(H+)=c(OH-),C错误;HAc的酸性弱于HCOOH,则向浓度相等的甲酸(HCOOH)和醋酸(HAc)的混合溶液中滴加氨水时,HCOOH先与氨水反应,即最先生成HCOONH4和H2O,D正确。
8.(2024·辽宁大连二模)常温下,向NH4F溶液中滴加NaOH溶液,混合溶液中lg X[X表示或]随pH的变化如图,已知Ka(HF)=10-4.5,Ⅰ线和Ⅱ线交点横坐标为6.6。下列说法错误的是( )
A.Ⅰ线代表lg
B.Ⅱ线和横轴交点坐标为(8.7,0)
C.NH4F溶液加水稀释过程中pH值逐渐减小
D.NH4F溶液中存在:c(NH)+c(OH-)+2c(NH3·H2O)=c(H+)+c(F-)+2c(HF)
解析:选C 向NH4F溶液中滴加NaOH溶液,随着pH增大,溶液中c(F-)增大c(HF)减小,lg增大,c(NH)减小,c(NH3·H2O)增大,lg减小,故Ⅰ线代表lg,A正确;Ⅰ线和Ⅱ线交点横坐标为6.6,有=⇒=⇒=⇒Kb=10-5.3,Ⅱ线与横轴交点说明=1⇒=1⇒c(OH-)=10-5.3,pH=8.7,B正确;Ka(HF)=10-4.5,F-的水解平衡常数Kh===10-9.5,NH的水解平衡常数Kh===10-8.7,NH4F溶液显酸性,加水稀释过程中水解程度增大,但H+浓度减小,故pH值逐渐增大,C错误;NH4F溶液中存在电荷守衡:c(NH)+c(H+)=c(F-)+c(OH-),物料守恒:c(NH)+c(NH3·H2O)=c(F-)+c(HF),两式相减得c(OH-)+c(NH3·H2O)=c(H+)+c(HF),与c(NH)+c(NH3·H2O)=c(F-)+c(HF)相加得c(NH)+c(OH-)+2c(NH3·H2O)=c(H+)+c(F-)+2c(HF),D正确。
9.(2024·河北衡水二模)氢氧化锌的性质和氢氧化铝相似。室温下,测得溶液中pc[-lg c(Zn2+)或-lg c{[Zn(OH)4]2-}]与溶液pH的关系如图。已知lg 2=0.3,下列说法错误的是( )
A.a线表示-lg c(Zn2+)与pH的关系
B.室温下,Ksp=10-17.4
C.室温下,向氢氧化锌的悬浊液中通入HCl气体,当pH=8时氢氧化锌开始溶解
D.Zn2+(aq)+4OH-(aq)===2-(aq) K=1016.4
解析:选C 随着pH的增大,OH-的浓度增大,溶液中c(Zn2+)减小,-lg c(Zn2+)增大,则a线表示-lg c(Zn2+)与溶液pH的关系,b线表示-lg c{[Zn(OH)4]2-}与溶液pH的关系,A正确;pH=8时,溶液中c(Zn2+)=10-5.4mol·L-1,室温下,Ksp[Zn(OH)2]=c(Zn2+)c2(OH-)=10-5.4×(10-6)2=10-17.4,B正确;室温下,Zn2+在pH=8时沉淀完全,开始沉淀时,pH小于8,则向氢氧化锌的悬浊液中通入HCl气体,沉淀立刻开始溶解的pH也小于8,C错误;Zn(OH)2(s)Zn2+(aq)+2OH-(aq)①,Ksp=c(Zn2+)c2(OH-)=10-17.4,Zn(OH)2(s)+2OH-(aq)===2-(aq)②,K1=,当pH=14时,c{[Zn(OH)4]2-}=0.1 mol·L-1,则K1=0.1,②-①得到Zn2+(aq)+4OH-(aq)===2-(aq) K===1016.4,D正确。
10.(2024·山东德州三模)向AgBr饱和溶液(有足量AgBr固体)中滴加Na2S2O3溶液,发生反应:Ag++S2O[Ag(S2O3)]-和[Ag(S2O3)]-+S2O[Ag(S2O3)2]3-,pM、pN与lg c(S2O)的关系如图所示,其中M代表Ag+或Br-,N代表或。下列说法错误的是( )
A.L1表示随lg c(S2O)的变化关系
B.AgBr的Ksp=c(Ag+)·c(Br-)=10-12.2
C.AgBr+2S2O===3-+Br-的平衡常数为10-1.2
D.c(S2O)=0.001 mol·L-1时,溶液中c(Br-)>c>c
解析:选C AgBr饱和溶液中Br-浓度和Ag+浓度相等,向AgBr饱和溶液中滴加Na2S2O3溶液时,溶液中Ag+浓度减小、Br-浓度增大,则b点所在曲线表示Ag+浓度与S2O浓度变化的关系、d点所在曲线表示Br-与S2O浓度变化的关系;AgBr与Na2S2O3溶液开始反应时,AgBr主要转化为-,溶液中小于,则L1表示随lg c(S2O)的变化关系、L2表示随lg c(S2O)的变化关系,A正确;溶液中S2O浓度为10-4.6mol·L-1时,溶液中Ag+和Br-的浓度分别为10-8.35mol·L-1、10-3.85mol·L-1,则AgBr的Ksp=c(Ag+)·c(Br-)=10-12.2,B正确;溶液中S2O浓度为10-4.6mol·L-1时,溶液中Ag+和Br-的浓度分别为10-8.35mol·L-1、10-3.85mol·L-1,=10-4.2,则3-的浓度为10-4.15mol·L-1,AgBr+2S2O===3-+Br-的平衡常数为=101.2,C错误;S2O浓度为0.001 mol·L-1时,溶液中Br-浓度最大,大于,则溶液中-的浓度小于3-的浓度,所以溶液中离子浓度大小顺序为c(Br-)>c{3-}>c,D正确。
11.(2024·河北秦皇岛二模)25 ℃时,用0.1 mol·L-1的NaOH溶液滴定某二元弱酸H2A,pH、粒子的分布分数δ[如δ(A2-)=]与的关系如图所示。下列说法正确的是( )
A.Ⅱ线表示δ(A2-)的变化曲线
B.=1时,c(Na+)>c(HA-)>c(H2A)>c(A2-)
C.=1.5时,3(Na+)=2[c(HA-)+c(H2A)+c(A2-)]
D.a、b、c、d、e、f六点溶液中,f中水的电离程度最大
解析:选D 实线为0.1 mol·L-1 NaOH溶液滴定二元弱酸H2A的滴定曲线,虚线为0.1 mol·L-1 NaOH溶液滴定二元弱酸H2A的物种分布分数曲线。随着增大,即随着NaOH溶液的滴加,δ(H2A)减小,δ(HA-)先增大后减少,最终生成A2-,所以曲线Ⅰ代表δ( H2A)、曲线Ⅱ代表δ(HA-)、曲线Ⅲ代表δ(A2-),A错误;=1时,溶液中溶质为NaHA,NaHA溶液显酸性,说明HA-的电离程度大于HA-的水解程度,溶液中c(A2-)>c(H2A),B错误;=1.5时,得到等浓度的NaHA和Na2A混合溶液,由元素质量守恒得2c(Na+)=3[c(HA-)+c(H2A)+c(A2-)],C错误;f点=2,溶液中溶质为Na2A,水的电离程度最大,D正确。
12.(2024·江西九江二模)25 ℃时,向0.1 mol·L-1的某三元羧酸(用H3A表示)溶液中滴加0.1 mol·L-1 NaOH溶液,溶液中含A微粒的分布系数δ(δ为某种含A微粒占所有含A微粒的物质的量分数)随pH的变化如图所示。已知碳酸的pKa1=6.4,pKa2=10.3(pKa=-lg Ka),则下列说法错误的是( )
A.b点溶液中:c(Na+)<3c(HA2-)+3c(A3-)
B.d点溶液的pH=(pKa2+pKa3)
C.反应HA2-+H3A2H2A-的平衡常数K>10
D.H3A与足量Na2CO3溶液反应的离子方程式为H3A+CO===HCO+H2A-
解析:选D 25 ℃时,向0.1 mol·L-1的某三元羧酸(用H3A表示)溶液中滴加0.1 mol·L-1 NaOH溶液,依次发生反应:H3A+OH-H2A-+H2O、H2A-+OH-HA2-+H2O、HA2-+OH-A3-+H2O,则曲线①表示H3A的分布系数、曲线②表示H2A-的分布系数、曲线③表示HA2-的分布系数、曲线④表示A3-的分布系数;a点时,c(H3A)=c(H2A-),则Ka1==c(H+)=10-3.49,同理,由b点可得Ka2=10-4.58,由c点可得Ka3=10-5.83。b点时,溶液中c(HA2-)=c(H2A-),根据电荷守恒:c(Na+)+c(H+)=2c(HA2-)+c(H2A-)+3c(A3-)+c(OH-),又溶液显酸性,溶液中c(H+)>c(OH-),故c(Na+)<3c(HA2-)+3c(A3-),A正确;若d点溶液的pH=(pKa2+pKa3),则可推出lg c2(H+)=lg Ka2Ka3,c2(H+)=Ka2Ka3,又Ka2Ka3=,d点时,溶液中c(A3-)=c(H2A-),则c2(H+)=Ka2Ka3,B正确;已知反应①H3A+OH-H2A-+H2O、反应②H2A-+OH-HA2-+H2O,由①-②可得反应HA2-+H3A2H2A-,故该反应的平衡常数K===101.09>10,C正确;由于Ka3(H3A)>Ka1(H2CO3),则H3A与足量Na2CO3溶液反应的离子方程式为2H3A+3CO===3CO2↑+3H2O+2A3-,D错误。
13.(2024·河北承德二模)某研究小组为研究水溶液中粒子浓度随pH的变化关系,25 ℃时,用NaOH调节CH3COOH溶液的pH,且保持体系中c(CH3COOH)+c(CH3COO-)=0.1 mol·L-1,完成了一系列实验。粒子浓度的对数值lg c、反应物初始物质的量之比与pH的关系如图所示。下列说法错误的是( )
A.P3对应的溶液中:c(H+)+c(CH3COOH)=c(OH-)
B.P2对应的溶液中:c(CH3COO-)>100c(CH3COOH)
C.P1对应的溶液中:c(Na+)<0.05 mol·L-1
D.水的电离程度:P1<P3<P2
解析:选D P3对应的溶液中,溶质为CH3COONa,根据电荷守恒:c(Na+)+c(H+)=c(CH3COO-)+c(OH-),物料守恒:c(Na+)=c(CH3COO-)+c(CH3COOH),两式相减得c(H+)+c(CH3COOH)=c(OH-),A正确;P1对应的溶液中,c(CH3COO-)=c(CH3COOH),则K(CH3COOH)==c(H+)=10-4.75,P2对应的溶液中,c(H+)=10-7 mol·L-1,则===102.25,则c(CH3COO-)>100c(CH3COOH),B正确;25 ℃时,用NaOH调节CH3COOH溶液的pH,根据电荷守恒,有c(H+)+c(Na+)=c(CH3COO-)+c(OH-),P1对应的溶液呈酸性,则c(H+)>c(OH-),又P1对应的溶液中c(CH3COO-)=c(CH3COOH)=mol·L-1=0.05 mol·L-1,则c(Na+)<0.05 mol·L-1,C正确;从开始→P3,溶液中溶质从CH3COOH→CH3COONa,水的电离程度增大,故水的电离程度:P1<P2<P3,D错误。
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