第2讲 水的电离与溶液的酸碱性-【金版教程】2026年高考化学一轮总复习首选用卷课件PPT(区域A版 新版本)
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教辅
内容正文:
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第一部分 基础过关
第六章 水溶液中的
离子反应与平衡
第2讲 水的电离与
溶液的酸碱性
解析 Kw与温度有关,温度升高,Kw变大,故A错误;加入酸,则c(H+)增大,加入碱,则c(OH-)增大,且平衡均逆向移动,故B正确,C错误;加入CH3COONa固体,CH3COO-可结合水电离出的H+,导致水的电离平衡正向移动,c(OH-)>c(H+),D错误。
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考点2 酸碱中和滴定
(2023·山东卷)阅读下列材料,完成5、6题。
一定条件下,乙酸酐[(CH3CO)2O]醇解反应[(CH3CO)2O+ROH―→CH3COOR+CH3COOH]可进行完全,利用此反应定量测定有机醇(ROH)中的羟基含量,实验过程中酯的水解可忽略。实验步骤如下:
①配制一定浓度的乙酸酐-苯溶液。
②量取一定体积乙酸酐-苯溶液置于锥形瓶中,加入m g ROH样品,充分反应后,加适量水使剩余乙酸酐完全水解:(CH3CO)2O+H2O―→2CH3COOH。
③加指示剂并用c mol·L-1 NaOH甲醇标准溶液滴定至终点,消耗标准溶液V1 mL。
④在相同条件下,量取相同体积的乙酸酐-苯溶液,只加适量水使乙酸酐完全水解;加指示剂并用c mol·L-1 NaOH甲醇标准溶液滴定至终点,消耗标准溶液V2 mL。
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5.对于上述实验,下列做法正确的是( )
A.进行容量瓶检漏时,倒置一次即可
B.滴入半滴标准溶液,锥形瓶中溶液变色,即可判定达滴定终点
C.滴定读数时,应单手持滴定管上端并保持其自然垂直
D.滴定读数时,应双手一上一下持滴定管
解析 进行容量瓶检漏时,倒置一次,然后玻璃塞旋转180度后再倒置一次,A错误;滴入半滴标准溶液,锥形瓶中溶液变色,且半分钟内不变回原色,才是达到滴定终点,B错误;滴定读数时,应单手持滴定管上端无刻度处,并使其自然垂直,D错误。
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6.根据上述实验原理,下列说法正确的是( )
A.可以用乙酸代替乙酸酐进行上述实验
B.若因甲醇挥发造成标准溶液浓度发生变化,将导致测定结果偏小
C.步骤③滴定时,不慎将锥形瓶内溶液溅出,将导致测定结果偏小
D.步骤④中,若加水量不足,将导致测定结果偏大
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由以上分析可知,A、D正确;由图可知,g点BOH碱溶液和HA酸溶液恰好反应生成弱酸弱碱盐BA,阴、阳离子在溶液中均水解促进水的电离,f点为BOH和BA的混合溶液,e点为HA和BA的混合溶液,由分析可知,BOH和HA的电离常数相等,则f点和e点溶液中水的电离程度相同,所以水的电离程度大小关系为f=e<g,B错误;由图可知,g点BOH碱溶液和HA酸溶液恰好反应生成弱酸弱碱盐BA,则由电荷守恒关系c(B+)+c(H+)=c(A-)+c(OH-)可知,溶液中微粒浓度的大小关系为c(A-)=c(B+)>c(HA)=c(BOH),C正确。
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9.“火星上‘找’到水的影子”被《科学》杂志评为十大科技突破之一。某温度下,重水(D2O)的离子积Kw=1.6×10-15,可以用pH一样的定义来规定pD=-lg c(D+)。下列说法错误的是( )
A.重水是极弱的电解质,将金属Na加入重水中,重水的电离程度减小
B.该温度下,重水的pD=8-2lg 2
C.该温度下,2 L含0.01 mol D2SO4的重水溶液,其pD=2
D.该温度下,在100 mL 0.4 mol·L-1的DCl重水溶液中,加入100 mL 0.2 mol·L-1 NaOD的重水溶液,充分反应后溶液的pD=1(忽略溶液体积的变化)
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10. 常温下,分别取未知浓度的HA溶液和MOH溶液,加水稀释至原来体积的n倍。稀释过程中,两溶液的pH变化如图所示。
(1)HA为________(填“强”或“弱”,下同)酸,MOH为________碱。
(2)X、Y、Z三点对应溶液中水的电离程度的大小关系是___________(用等式或不等式表示)。
(3)升高温度,对应溶液pH的变化:Y点________(填“增大”“减小”或“不变”,下同)、Z点________。
强
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X=Z>Y
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HA+OH-===A-+H2O
c(A-)>c(Na+)>c(H+)>c(OH-)
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(2)t ℃时,有pH=2的稀硫酸和pH=11的NaOH溶液等体积混合后溶液呈中性,则该温度下水的离子积常数Kw=________。
①该温度下(t ℃),将100 mL 0.1 mol·L-1的H2SO4溶液与100 mL 0.4 mol·L-1的NaOH溶液混合后(溶液体积变化忽略不计),溶液的pH=________。
②该温度下(t ℃),1体积的稀硫酸和10体积的NaOH溶液混合后溶液呈中性,则稀硫酸的pH(pHa)与NaOH溶液的pH(pHb)的关系是_________________。
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pHa+pHb=12
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16.(224·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)
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解析 根据题意及分析可知随着甲酸的加入,离子浓度不断下降的曲线表示的是OH-浓度的改变,离子浓度不断上升的曲线表示的是HCOO-浓度的改变。M点时,溶液中仍有未反应的NaOH,对水的电离起抑制作用,N点HCOOH溶液与NaOH溶液恰好反应生成HCOONa,HCOO-水解促进水的电离,此时水的电离程度最大,A正确;M点时c(HCOO-)=c(OH-),且根据电荷守恒有c(Na+)+c(H+)=c(HCOO-)+c(OH-),两式联合可得2c(OH-)=c(Na+)+c(H+),B正确;
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酸 HCN H2CO3
Ka Ka=6.2×10-10 Ka1=4.4×10-7
Ka2=4.7×10-11
18.(2025·四川省宜宾市高三一诊)“氰化提金”产生的废水中含有一定量的CN-,为处理含氰废水,科研人员进行了大量研究。回答下列问题:
25 ℃,氢氰酸(HCN)、碳酸在水中的电离常数如表:
(1)常温下,将10 mL pH=4的HCN溶液加水稀释至1000 mL,溶液的pH________6(填“>”“<”或“=”)。
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(2)常温下,pH相等的NaCN和Na2CO3溶液相比,浓度较大的是________(填化学式)溶液。
(3)将少量CO2通入NaCN溶液中,反应的离子方程式是______________________________。
(4)常温下,在20 mL 0.1 mol·L-1 HCN溶液中加入10 mL 0.1 mol·L-1 NaOH溶液。所得混合溶液中离子浓度由大到小的顺序是_____________________________。
NaCN
c(Na+)>c(CN-)>c(OH-)>c(H+)
解析 (1)HCN是弱酸,加水稀释继续电离出H+,电离平衡正向移动,常温下,将10 mL pH=4的HCN溶液加水稀释至1000 mL,溶液的pH<6。
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考点1 水的电离
1.室温下,水的电离达到平衡:H2OH++OH-。下列叙述正确的是( )
A.将水加热,平衡正向移动,Kw不变
B.向水中加入少量盐酸,平衡逆向移动,c(H+)增大
C.向水中加入少量NaOH固体,平衡逆向移动,c(OH-)降低
D.向水中加入少量CH3COONa固体,平衡正向移动,c(OH-)=c(H+)
2.已知温度T时水的离子积常数为Kw,该温度下,将浓度为a mol·L-1的一元酸HA与b mol·L-1的一元碱BOH等体积混合,可判定该溶液呈中性的依据是( )
①a=b ②混合溶液的pH=7 ③混合溶液中c(OH-)=10-7 mol·L-1 ④混合溶液中c(H+)=eq \r(Kw) mol·L-1 ⑤混合溶液中c(B+)=c(A-)
A.②③
B.④⑤
C.①④
D.②⑤
解析 因为酸、碱的强弱未知,不能依据a=b判断,①错误;温度不能确定为25 ℃,溶液的pH=7,c(OH-)=10-7 mol·L-1均不能判断溶液呈中性,②、③错误;Kw=c(H+)·c(OH-),当c(H+)=c(OH-)=eq \r(Kw) mol·L-1时,溶液一定呈中性,④正确;根据电荷守恒c(H+)+c(B+)=c(A-)+c(OH-)可知,当c(B+)=c(A-)时,c(H+)=c(OH-),溶液一定呈中性,⑤正确。
3.(2025·河北省部分学校高三质检)常温下,向10 mL 0.05 mol·L-1的某稀H2A溶液中滴入0.05 mol·L-1的氨水,溶液中水电离出的H+浓度随滴入氨水体积变化如图所示。下列说法不正确的是( )
A.该酸H2A是强酸
B.B点溶液存在c(NHeq \o\al(+,4))=2c(A2-)
C.V2=20
D.F点溶液pH=7
解析 根据图中A点可知,在稀H2A溶液
中,水电离出的氢离子浓度是1×10-13 mol·L-1,
根据水的离子积常数可得,H2A电离出的氢离子
浓度是0.1 mol·L-1,由于H2A浓度是0.05 mol·L-1,
则该酸完全电离,是强酸,A正确;图中B点是
NH4HA和H2A的混合液,溶液呈酸性,由水电离出的c(H+)=1×10-7 mol·L-1,说明酸电离的氢离子对水的电离的抑制程度和NHeq \o\al(+,4)水解对水的电离的促进程度相等,根据电荷守恒有c(OH-)+2c(A2-)=c(NHeq \o\al(+,4))+c(H+),c(H+)>c(OH-),则c(NHeq \o\al(+,4))<2c(A2-),B错误;D点水的电离程度最大,此时稀酸和氨水恰好完全反应生成(NH4)2A,10×10-3 L×0.05 mol·L-1×2=V2×10-3 L×0.05 mol·L-1,V2=20,C正确;F点是(NH4)2A和NH3·H2O的混合液,由水电离出的c(H+)=1×10-7 mol·L-1,溶液呈中性,pH=7,D正确。
4. 某温度下的水溶液中,c(H+)=10-x mol·L-1,
c(OH-)=10-y mol·L-1。x与y的关系如图所示:
(1)该温度下水的离子积为________(填具体数值);
该温度________常温(填“高于”“低于”或“等于”)。
(2)该温度下0.01 mol·L-1 NaOH溶液的pH为________。
(3)除了用pH外,科学家还建议用酸度(AG)来表示溶液的酸碱性:AG=lg eq \f(c(H+),c(OH-))。则该温度下,0.01 mol·L-1盐酸的酸度AG=________。
解析 乙酸与醇的酯化反应可逆,不能用乙酸代替乙酸酐进行上述实验,A错误;若甲醇挥发,则标准溶液浓度增大,消耗标准溶液的体积(V2-V1)偏小,ROH中羟基质量分数=eq \f(17c(V2-V1),1000m)×100%,将导致测定结果偏小,B正确;步骤③滴定时,不慎将锥形瓶内溶液溅出,消耗标准溶液的体积V1偏小,将导致测定结果偏大,C错误;步骤④中,若加水量不足,生成乙酸的物质的量偏小,消耗标准溶液的体积V2偏小,将导致测定结果偏小,D错误。
7.(2025·辽宁省五校高三联考)常温下,等浓度BOH碱溶液和HA酸溶液互相滴定,溶液中pH与lg eq \f(c(A-),c(HA))或lg eq \f(c(B+),c(BOH))的关系如图所示,下列说法不正确的是( )
A.N曲线代表BOH碱溶液滴定HA酸溶液
B.水的电离程度:f<e<g
C.g点c(A-)=c(B+)>c(HA)=c(BOH)
D.Ka(HA)=1×10-4.76
解析 BOH碱溶液滴定HA酸溶液时,溶液pH增大,HA酸溶液滴定BOH碱溶液时,溶液pH减小,则N曲线代表BOH碱溶液滴定HA酸溶液,M曲线代表HA酸溶液滴定BOH碱溶液,由图可知,溶液中lg eq \f(c(A-),c(HA))=0时,溶液pH为4.76,HA的电离常数Ka=eq \f(c(A-)·c(H+),c(HA))=c(H+)=10-4.76,同理可知,BOH的电离常数Kb=10-14+9.24=10-4.76。
考点3 溶液的酸碱性与pH
8.常温下,下列溶液的离子浓度关系正确的是( )
A.pH=5的H2S溶液中,c(H+)=c(HS-)=1×10-5 mol·L-1
B.pH=a的CH3COOH溶液,稀释10倍后,其pH=b,则b=a+1
C.室温下,将pH=2的盐酸与pH=12的氨水等体积混合,溶液显酸性
D.在0.1 mol·L-1Na2CO3溶液中:c(Na+)>c(COeq \o\al(2-,3))>c(OH-)>c(HCOeq \o\al(-,3))
解析 根据电荷守恒c(OH-)+c(HS-)+2c(S2-)=c(H+)知c(HS-)<c(H+),A错误;醋酸是弱电解质,加水稀释可促进醋酸电离,导致稀释10倍后溶液中氢离子浓度大于原来的eq \f(1,10),pH改变小于1,即a<b<a+1<7,B错误;一水合氨是弱电解质,部分电离,pH=12的氨水中c(OH-)=0.01 mol·L-1,因溶液中还有大量没有电离的一水合氨,故与pH=2的盐酸等体积混合后,氨水有剩余,溶液显碱性,C错误。
解析 重水是极弱的电解质,存在电离平衡,D2OOD-+D+,Na与重水电离生成的D+反应生成D2,促进重水的电离,从而使重水的电离程度增大,A错误;重水(D2O)的离子积Kw=1.6×10-15,则c(D+)=c(OD-)=4×10-8 mol·L-1,pD=-lg c(D+)=-lg 4×10-8=8-2lg 2,B正确;2 L含0.01 mol D2SO4的重水溶液中c(D+)=0.01 mol·L-1,pD=-lg 0.01=2,C正确;100 mL 0.4 mol·L-1的DCl重水溶液和100 mL 0.2 mol·L-1的NaOD重水溶液混合时,DCl过量,所以c(D+)=eq \f(0.1 L×0.4 mol·L-1-0.1 L×0.2 mol·L-1,0.1 L+0.1 L)=0.1 mol·L-1,pD=1,D正确。
11.电位滴定是利用溶液电位突变指示终点的滴定法。在化学计量点附近,被测离子浓度发生突跃,指示电极电位(ERC)也产生了突跃,进而确定滴定终点的位置。常温下,用c mol/L盐酸标准溶液测定V mL某纯碱样品溶液中NaHCO3的含量(其他杂质不参与反应),电位滴定曲线如图所示。下列说法正确的是( )
A.水的电离程度:c>b>a
B.a点溶液中存在关系:c(Na+)+c(H+)=c(OH-)+c(COeq \o\al(2-,3))+c(HCOeq \o\al(-,3))+c(Cl-)
C.V mL该纯碱样品溶液中含有NaHCO3的质量为0.084c g
D.c点指示的是第二滴定终点,b到c过程中存在c(Na+)<c(Cl-)
解析 a点为第一个终点,发生的反应为Na2CO3+
HCl===NaCl+NaHCO3,c点为第二个终点,发生的反
应为NaHCO3+HCl===NaCl+CO2↑+H2O,a点的溶质
为NaCl和NaHCO3,相比a点,b点加入更多盐酸,
NaHCO3减少,b点溶质为NaCl和NaHCO3,c点溶质为NaCl。NaHCO3为强碱弱酸盐,促进水的电离,水的电离程度:a>b>c,A错误;a点溶液中存在电荷守恒:c(Na+)+c(H+)=c(OH-)+2c(COeq \o\al(2-,3))+c(HCOeq \o\al(-,3))+c(Cl-),B错误;Na2CO3转变为NaHCO3消耗盐酸2.9 mL,而总共消耗盐酸6.8 mL,所以该纯碱样品溶液中含有的NaHCO3消耗盐酸(6.8-2.9×2) mL=1 mL,所以n(NaHCO3)=n(HCl)=10-3c mol,得m(NaHCO3)=n(NaHCO3)·M(NaHCO3)=0.084c g,C正确;b点的溶质为NaCl、NaHCO3,而c点溶质为NaCl,所以b到c的过程中c(Na+)>c(Cl-),D错误。
12.(2024·贵州卷)硼砂[Na2B4O5(OH)4·8H2O]水溶液常用于pH计的校准。硼砂水解生成等物质的量的B(OH)3(硼酸)和Na[B(OH)4](硼酸钠)。
已知:①25 ℃时,硼酸显酸性的原理B(OH)3
Ka=5.8×10-10;②lg eq \r(5.8)≈0.38。
下列说法正确的是( )
A.硼砂稀溶液中c(Na+)=c[B(OH)3]
B.硼酸水溶液中的H+主要来自水的电离
C.25 ℃时,0.01 mol·L-1硼酸水溶液的pH≈6.38
D.等浓度等体积的B(OH)3和Na[B(OH)4]溶液混合后,溶液显酸性
解析 Na2B4O5(OH)4·8H2O水解生成等物质的量的B(OH)3和Na[B(OH)4],硼酸遇水存在反应:B(OH)3,B(OH)3的电离平衡常数为Ka=5.8×10-10,[B(OH)4]-的水解平衡常数Kh=eq \f(Kw,Ka)=eq \f(10-14,5.8×10-10)=eq \f(1,5.8)×10-4,[B(OH)4]-的水解程度大于B(OH)3的电离程度,溶液显碱性,c(Na+)<c[B(OH)3],A、D错误;25 ℃时,B(OH)3,Ka=eq \f(c(H+)c{[B(OH)4]-},c[B(OH)3])=5.8×10-10,c(H+)=eq \r(5.8×10-10×c[B(OH)3])≈eq \r(5.8×10-12)=eq \r(5.8)×10-6,因lg eq \r(5.8)≈0.38,pH≈6-0.38=5.62,C错误。
13.(2025·贵阳市普通高中高三年级质量监测)在某温度时,将n mol·L-1氨水滴入10 mL 1.0 mol·L-1盐酸中,溶液pH和温度随加入氨水体积变化曲线如图所示。下列有关说法正确的是( )
A.Kw的比较:a点>b点
B.氨水的浓度等于1.0 mol·L-1
C.水的电离程度:a<b<c<d
D.c点:c(Cl-)=c(NHeq \o\al(+,4))>c(H+)=c(OH-)
解析 酸碱中和反应为放热反应,酸碱恰好完全反应时,混合溶液温度最高,根据图示可知,b点时溶液温度最高,此时氨水和盐酸恰好完全反应,又因水的电离过程是吸热过程,温度越高水的电离程度越大,由于b点温度高于a点温度,则a点的Kw小于b点的Kw,A错误;b点为氨水和盐酸恰好完全反应的点,此时氨水的体积小于10 mL,而盐酸的体积为10 mL,根据反应方程式NH3·H2O+HCl===NH4Cl+H2O可知,氨水的浓度大于1.0 mol·L-1,B错误;酸、碱均抑制水的电离,NHeq \o\al(+,4)水解促进水的电离,a点溶液呈强酸性,抑制水的电离,b点酸碱恰好完全反应,NHeq \o\al(+,4)水解促进水的电离,c点溶液呈中性,不影响水的电离,d点溶液呈碱性,抑制水的电离,C错误;c点溶液呈中性,c(H+)=c(OH-),由电荷守恒c(H+)+c(NHeq \o\al(+,4))=c(OH-)+c(Cl-),知c点溶液:c(Cl-)=c(NHeq \o\al(+,4))>c(OH-)=c(H+),D正确。
14.(1)常温下,已知0.1 mol·L-1一元酸HA溶液中eq \f(c(OH-),c(H+))=1×10-8。
①常温下,0.1 mol·L-1HA溶液的pH=________;写出该酸(HA)与NaOH溶液反应的离子方程式:________________________________。
②pH=3的HA与pH=11的NaOH溶液等体积混合后,溶液中4种离子物质的量浓度大小关系是_________________________________。
③0.2 mol·L-1HA溶液与0.1 mol·L-1 NaOH溶液等体积混合后所得溶液中: c(H+)+c(HA)-c(OH-)=__________mol·L-1。(溶液体积变化忽略不计)
解析 (1)①根据常温下水的离子积常数可知,如果eq \f(c(OH-),c(H+))=1×10-8,则溶液中OH-浓度为1×10-11 mol·L-1,H+浓度为0.001 mol·L-1,所以pH=3,这说明HA是弱酸,所以和氢氧化钠反应的离子方程式是HA+OH-===A-+H2O。②由于HA是弱酸,所以pH=3的HA溶液的浓度远大于0.001 mol·L-1,则在和氢氧化钠的反应中HA是过量的,因此反应后溶液显酸性,则离子浓度大小顺序是c(A-)>c(Na+)>c(H+)>c(OH-)。③0.2 mol·L-1 HA溶液与0.1 mol·L-1 NaOH溶液等体积混合后,溶液的溶质为等浓度的HA和NaA,所以根据电荷守恒和元素守恒可知,c(Na+)+c(H+)=c(OH-)+c(A-)、2c(Na+)=c(HA)+c(A-)=0.1 mol·L-1,则c(H+)+c(HA)-c(OH-)=c(Na+)=0.05 mol·L-1。
(2)t ℃时,有pH=2的稀硫酸和pH=11的NaOH溶液等体积混合后溶液呈中性,则0.01=eq \f(Kw,10-11),解得该温度下水的离子积常数Kw=10-13。①硫酸和氢氧化钠的物质的量分别是0.01 mol和0.04 mol,则氢氧化钠是过量的,所以混合溶液中OH-浓度是(0.04 mol-0.02 mol)÷0.2 L=0.1 mol·L-1,则混合溶液中氢离子浓度是1×10-12 mol·L-1,即pH=12。②1体积的稀硫酸和10体积的NaOH溶液混合后溶液呈中性,则10-pHa=10×10pHb-13,解得pHa+pHb=12。
15.(2025·海南省琼海市嘉积中学高三质检)某实验小组利用虚拟感应器技术测定用1 mol·L-1的碳酸钠溶液滴定10.00 mL 1 mol·L-1盐酸过程中碳酸根离子浓度、碳酸氢根离子浓度、碳酸分子浓度的变化(忽略滴定过程中CO2的逸出),变化曲线如图所示。已知:25 ℃时,H2CO3的Ka1=4.0×10-7,Ka2=5.0×10-11;lg 4≈0.6。下列说法不正确的是( )
A.曲线Ⅱ表示COeq \o\al(2-,3)的浓度变化
B.V2=10
C.溶液中水的电离程度:b<d
D.c点对应溶液的pH=6.4
解析 实验过程中,向10.00 mL 1 mol·L-1盐酸中滴加1 mol·L-1的碳酸钠溶液,溶液中依次发生的反应为Na2CO3+2HCl===H2CO3+2NaCl、Na2CO3+H2CO3===2NaHCO3,故溶液中c(H2CO3)先增大后减小,当HCl完全反应后,继续滴加碳酸钠溶液的过程中,c(HCOeq \o\al(-,3))逐渐增大,当H2CO3完全反应后,Na2CO3溶液过量,c(COeq \o\al(2-,3))逐渐增大,故曲线Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ分别为H2CO3、HCOeq \o\al(-,3)、COeq \o\al(2-,3)的浓度变化曲线。由以上分析可知,A错误;
0~V2过程的总反应为Na2CO3+HCl===NaHCO3+NaCl,根据化学方程式可知1 mol·L-1×10×10-3 L=1 mol·L-1×V2×10-3 L,因此V2=10,B正确;酸溶液会抑制水的电离,能水解的盐溶液会促进水的电离,b点对应溶液的溶质为NaCl、H2CO3,d点对应溶液的溶质为NaCl、NaHCO3,因此d点对应的溶液中水的电离程度较大,C正确;c点对应的溶液中存在c(H2CO3)=c(HCOeq \o\al(-,3)),c(H+)=-,3)eq \f(c(H2CO3)·Ka1,c(HCO))
=4×10-7,故溶液的pH=-lg c(H+)=6.4,D正确。
当V(HCOOH)=10 mL时,溶液中的溶质为等物质的量的NaOH和HCOONa,根据电荷守恒有c(Na+)+c(H+)=c(HCOO-)+c(OH-),根据元素守恒有c(Na+)=2c(HCOO-)+2c(HCOOH),两式联合可得c(OH-)=c(H+)+2c(HCOOH)+c(HCOO-),C正确;N点HCOOH溶液与NaOH溶液恰好反应生成HCOONa,甲酸根离子发生水解使溶液呈碱性,且水解是微弱的,因此
c(Na+)>c(HCOO-)>c(OH-)>c(H+),观察题图可知,N点时c(HCOO-)≈0.05 mol·L-1,再根据Ka(HCOOH)=eq \f(c(H+)·c(HCOO-),c(HCOOH))=1.8×10-4可知,此时c(HCOOH)>c(H+),D错误。
17.(2025·金版原创)常温下,用
0.1000 mol·L-1 HBr溶液分别滴定50.00
mL 0.0300 mol·L-1 NaHCO3溶液和氨水,
滴定曲线如图所示:
下列说法错误的是( )
A.均可用甲基橙作指示剂
B.当V(HBr)=0.00时,氨水中c(NHeq \o\al(+,4))大于NaHCO3溶液中c(COeq \o\al(2-,3))
C.电离常数Kb(NH3·H2O)=1×10-(14-n),水解常数Kh(HCOeq \o\al(-,3))=1×10-m
D.当V(HBr)=15.00时,NaHCO3溶液中c(H+)=c(HCOeq \o\al(-,3))+2c(COeq \o\al(2-,3))+c(OH-)
解析 甲基橙变色范围的pH为3.1~4.4,
由题图知,滴定终点时溶液呈酸性,A正确;
由题图知,NaHCO3溶液呈碱性,则HCOeq \o\al(-,3)
水解程度大于电离程度,c(OH-)>c(COeq \o\al(2-,3)),
氨水中c(OH-)大于NaHCO3溶液中c(OH-),
则c(NHeq \o\al(+,4))>c(COeq \o\al(2-,3)),B正确;取A点数据,
此时c(HCOeq \o\al(-,3))=c(H2CO3),pH=m,HCOeq \o\al(-,3)水解常数Kh=-,3)eq \f(c(H2CO3)·c(OH-),c(HCO))
=c(OH-)=eq \f(Kw,c(H+))=1×10m-14,C错误;当V(HBr)=15.00时,此时NaHCO3与HBr恰好完全反应生成NaBr、CO2和H2O,溶液中c(Na+)=c(Br-),结合电荷守恒可得:c(H+)=c(HCOeq \o\al(-,3))+2c(COeq \o\al(2-,3))+c(OH-),D正确。
CN-+CO2+H2O===HCOeq \o\al(-,3)+HCN
(2)酸性HCN>HCOeq \o\al(-,3),Na2CO3的水解程度大于NaCN的水解程度,pH相等的NaCN和Na2CO3溶液,浓度较大的是NaCN溶液。
(3)由于酸性H2CO3>HCN>HCOeq \o\al(-,3),将少量CO2通入NaCN溶液中只能生成NaHCO3和HCN,反应的离子方程式是CN-+CO2+H2O===HCOeq \o\al(-,3)+HCN。
(4)在20 mL 0.1 mol·L-1 HCN溶液中加入10 mL 0.1 mol·L-1 NaOH溶液,反应后溶质是物质的量之比为1∶1的HCN和NaCN,HCN的电离常数Ka=6.2×10-10,CN-的水解常数Kh=eq \f(Kw,Ka)=eq \f(10-14,6.2×10-10)≈1.6×10-5,CN-的水解程度大于HCN的电离程度,溶液显碱性,所以c(OH-)>c(H+),根据电荷守恒:c(Na+)+c(H+)=c(CN-)+c(OH-),则c(Na+)>c(CN-),混合溶液中离子浓度由大到小的顺序是c(Na+)>c(CN-)>c(OH-)>c(H+)。
19.常温时,采用甲基橙和酚酞双指示剂,用盐酸滴定Na2CO3溶液,溶液中lg c(H2CO3)、lg c(HCOeq \o\al(-,3))、lg c(COeq \o\al(2-,3))、lg c(H+)、lg c(OH-)随溶液pH的变化及滴定曲线如图所示,下列说法不正确的是( )
A.整个滴定过程中可先用酚酞再用甲基橙作指示剂
B.n点的pH为m点和o点pH的平均值
C.r点溶液中:c(OH-)=c(H+)+c(HCOeq \o\al(-,3))+c(H2CO3)
D.r点到k点对应的变化过程中,溶液中水的电离程度一直减小
解析 用盐酸滴定Na2CO3溶液时,先生成NaHCO3(溶液呈碱性),最终生成H2CO3(酸性溶液),所以可先用酚酞再用甲基橙作指示剂来判断不同的滴定终点,A正确;m点c(HCOeq \o\al(-,3))=c(H2CO3),Ka1=-,3)eq \f(c(HCO)·c(H+),c(H2CO3))
,设m点pH为a,则Ka1=10-a,同理设o点pH为b,则Ka2=10-b,设n点pH为c,此时c(COeq \o\al(2-,3))=c(H2CO3),则有Ka1·Ka2=2-,3)eq \f(c2(H+)·c(CO),c(H2CO3))
=c2(H+)=10-2c=10-a·10-b,可得c=eq \f(a+b,2),即n点的pH为m点和o点pH的平均值,B正确;
r点溶液为NaCl、NaHCO3和Na2CO3的混合溶液,由电荷守恒得c(OH-)+c(HCOeq \o\al(-,3))+2c(COeq \o\al(2-,3))+c(Cl-)=c(H+)+c(Na+),由元素守恒得2c(COeq \o\al(2-,3))+2c(HCOeq \o\al(-,3))+2c(H2CO3)=c(Na+),则c(OH-)+c(Cl-)=c(H+)+c(HCOeq \o\al(-,3))+2c(H2CO3),但c(Cl-)>c(H2CO3),则c(OH-)<c(H+)+c(HCOeq \o\al(-,3))+c(H2CO3),C错误;r点到k点对应的变化过程中,随着盐酸的滴加,溶液中水的电离程度一直减小,D正确。
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