内容正文:
课时梯级训练(11) 电离平衡常数
1.在相同温度时,100 mL 0.01 mol/L醋酸与10 mL 0.1 mol/L醋酸相比较,下列数值中,前者大于后者的是( )
A.溶液中H+的物质的量
B.CH3COOH的电离平衡常数
C.中和时所需NaOH的物质的量
D.溶液中CH3COOH的物质的量
A 解析:醋酸是弱酸,存在电离平衡,浓度越大,电离程度越小,所以在相同温度时,100 mL 0.01 mol/L醋酸与10 mL 0.1 mol/L醋酸中溶质的物质的量相等,但H+的物质的量前者大于后者,A正确;电离平衡常数只与温度有关,温度相同,电离平衡常数相同,B错误;100 mL 0.01 mol/L醋酸与10 mL 0.1 mol/L醋酸中含有溶质CH3COOH的物质的量相等,因此中和时所需NaOH的物质的量也相等,C错误;溶液中CH3COOH的物质的量相等,D错误。
2.常温下,将0.1 mol/L的HCN溶液加水稀释至0.01 mol/L的过程中,下列始终保持增大的是(不考虑稀释过程中溶液温度的变化)( )
A.c(CN-) B.
C.Ka(HCN) D.溶液中碳元素的质量
B 解析:HCN溶液中存在电离平衡:HCNH++CN-,加水稀释,电离平衡正向移动,但溶液的体积增大,因此c(HCN)、c(CN-)、c(H+)均变小,则c(OH-)变大。c(CN-)变小,A错误;根据电荷守恒:c(H+)=c(CN-)+c(OH-),则==1+,c(OH-)变大,c(CN-)变小,则1+变大,即变大,B正确;Ka(HCN)只和温度有关,温度不变,Ka(HCN)不变,C错误;根据质量守恒定律,碳元素质量不变,D错误。
3.将0.1 mol/L的醋酸的温度升高10 ℃。下列说法不正确的是( )
A.溶液中c(H+)增大
B.CH3COOH的电离常数增大
C.溶液中增大
D.溶液中存在:c(CH3COOH)+c(CH3COO-)=0.1 mol/L
C 解析:CH3COOH的电离是吸热过程,升高温度,电离平衡正向移动,溶液中c(H+)增大,A正确;升高温度,CH3COOH的电离平衡正向移动,电离程度增大,电离常数增大,B正确;由于c(CH3COOH)减小,c(CH3COO-)增大,则溶液中减小,C错误;根据元素守恒可知,0.1 mol/L醋酸中c(CH3COOH)+c(CH3COO-)=0.1 mol/L,D正确。
4.如表是25 ℃时,几种常见弱酸的电离平衡常数:
酸
CH3COOH
HF
HCN
电离平衡常数(Ka)
1.8×10-5
7.2×10-4
5.0×10-10
下列说法正确的是( )
A.三种酸中酸性最强的是CH3COOH
B.三种酸中HF能腐蚀玻璃是因为其电离平衡常数最大
C.若向稀醋酸中滴入一滴冰醋酸,醋酸的电离程度增大
D.在溶液中反应HCN+CH3COONa===NaCN+CH3COOH不易发生
D 解析:根据电离平衡常数:Ka(HF)>Ka(CH3COOH)>Ka(HCN),得出酸性最强的是HF,A错误;氢氟酸能腐蚀玻璃是它的特性,与其电离常数大小无关,B错误;加少量冰醋酸,醋酸的浓度增大,电离平衡正向移动,但电离程度反而减小,C错误;CH3COOH比HCN的酸性强,根据较强酸制较弱酸可知,所给反应不易发生,D正确。
5.(2023·梧州市苍梧中学高二质检)部分弱酸的电离平衡常数如表所示:
弱酸
HCOOH
HCN
H2CO3
电离平衡常
数(25 ℃)
Ka=1.8×10-4
Ka=6.2×10-10
Ka1=4.5×10-7
Ka2=4.7×10-11
下列说法错误的是( )
A.CN-+H2O+CO2===HCN+HCO
B.2HCOOH+CO===2HCOO-+H2O+CO2↑
C.中和等体积、等浓度的HCOOH和HCN溶液消耗NaOH的量前者小于后者
D.等浓度的HCOOH和HCN溶液稀释相同的倍数后pH前者小于后者
C 解析:酸的电离平衡常数越大,酸性越强,由题中表格数据可知,酸的电离平衡常数Ka(HCOOH)>Ka(H2CO3)>Ka(HCN)>Ka(HCO),即酸性:HCOOH>H2CO3>HCN>HCO。由上述分析可知,酸性:HCOOH>H2CO3>HCN>HCO,根据“强酸能够制取弱酸”规律,则CN-与H2O、CO2反应生成HCN和HCO,其离子方程式为CN-+H2O+CO2===HCN+HCO,A正确;由上述分析可知,酸性HCOOH>H2CO3,根据“强酸制取弱酸”规律,则HCOOH与CO反应,生成H2O和CO2,其离子方程式为2HCOOH+CO===2HCOO-+H2O+CO2↑,B正确;等体积、等浓度的HCOOH和HCN溶液中溶质的物质的量相等且均为一元酸,则消耗NaOH的量前者等于后者,C错误;由上述分析可知,酸性:HCOOH>HCN,等浓度的HCOOH和HCN溶液分别稀释相同倍数后,两种酸溶液浓度仍然相等,酸的电离程度为HCOOH>HCN,酸的电离程度越大,溶液中c(H+)越大,即c(H+)为HCOOH>HCN,c(H+)越大,pH越小,则pH前者小于后者,D正确。
6.25 ℃时,等体积的盐酸和甲酸(HCOOH)溶液中n(Cl-)=n(HCOO-),下列说法正确的是( )
A.分别与等浓度NaOH溶液完全中和,盐酸消耗NaOH溶液的体积大
B.分别与足量Na2CO3反应,产生CO2的体积相同(同温同压下)
C.分别与足量锌粉反应,起始时产生氢气的反应速率相同
D.分别加水稀释相同倍数时,存在关系:c(Cl-)=c(HCOO-)
C 解析:HCOOH是弱电解质,盐酸和甲酸溶液中n(Cl-)=n(HCOO-),则有c(HCl)<c(HCOOH),等体积的两种溶液中n(HCl)<n(HCOOH),故与等浓度NaOH溶液完全中和,甲酸消耗NaOH溶液的体积大,A错误;由于n(HCl)<n(HCOOH),则与足量Na2CO3反应,甲酸产生CO2的体积大(同温同压下),B错误;起始时n(Cl-)=n(HCOO-),则有c(Cl-)=c(HCOO-),结合电荷守恒推知,两种溶液中c(H+)相同,故与足量锌粉反应,起始时产生氢气的反应速率相同,C正确;加水稀释,促进HCOOH电离,溶液中n(HCOO-)增大,故加水稀释相同倍数:c(Cl-)<c(HCOO-),D错误。
7.25 ℃,两种一元酸HA和HB溶液分别加水稀释,溶液中c(H+)的变化如图所示。下列叙述正确的是( )
A.HA是强酸,HB是弱酸
B.在x点:c(A-)=c(B-)
C.稀释前,c(HB)=10c(HA)
D.等体积的x点两溶液分别与足量锌粉反应产生等量H2
B 解析:由图可知,两溶液分别稀释100倍,HB溶液中c(H+)变为原来的,HA溶液中c(H+)大于原来的,据此推测HA是弱酸,HB是强酸,A错误;x点两溶液的c(H+)相等,酸性相同,根据电荷守恒推知x点时c(A-)=c(B-),B正确;HB是强酸,则起始c(HB)=0.1 mol/L;HA是弱酸,起始c(H+)=10-2 mol/L,则c(HA)>10-2 mol/L,故稀释前,c(HB)<10c(HA),C错误;x点两溶液总浓度:c(HA)>c(HB),故等体积的x点两溶液分别与足量锌粉反应,HA溶液产生的H2多,D错误。
8.25 ℃时,甲、乙两烧杯均分别盛有5 mL c(H+)=10-3 mol/L的盐酸和醋酸,向乙烧杯中加水稀释至c(H+)=10-4 mol/L。 关于甲和乙烧杯中稀释后的溶液,下列描述正确的是( )
A.溶液的体积:10V甲>V乙
B.分别加入足量镁条,充分反应后生成氢气的质量:m甲>m乙
C.用该醋酸和盐酸做导电性实验,插入醋酸中灯泡更亮
D.若分别用等浓度的NaOH 溶液完全中和,消耗NaOH溶液的体积:V 甲<V乙
D 解析:5 mL c(H+)=10-3 mol/L的醋酸加水稀释至c(H+)=10-4 mol/L,促进CH3COOH的电离,此时溶液体积大于原体积的10倍(即50 mL),则有10V甲<V乙 ,A错误;CH3COOH是弱电解质,起始时c(H+)相同,则有c(CH3COOH)>c(HCl),两溶液的体积均为5 mL,则有n(CH3COOH)>n(HCl),分别加入足量镁条,醋酸产生氢气的质量大,B错误;盐酸中c(H+)大于稀释后的醋酸,故插入盐酸中灯泡更亮,C错误;由于n(CH3COOH)>n(HCl),分别用等浓度的NaOH 溶液完全中和,醋酸消耗NaOH溶液的体积大,D正确。
9.已知25 ℃下,醋酸溶液中各粒子存在下述关系:Ka==1.76×10-5,下列说法可能成立的是( )
A.25 ℃ 条件下,向该溶液中加入一定量的盐酸时,Ka=8×10-5
B.25 ℃ 条件下,向该溶液中加入一定量的盐酸时,Ka=2×10-4
C.标准状况下,醋酸溶液中Ka=1.76×10-5
D.升高到一定温度,Ka=7.2×10-5
D 解析:电离常数只与温度有关,温度不变,电离常数不变,A、B错误;标准状况下,温度为0 ℃,温度降低,Ka减小,C错误;升高温度,促进醋酸电离,Ka增大,D正确。
10.已知室温时,0.1 mol/L某一元酸HA在水中有0.1%发生电离,下列叙述错误的是( )
A.该溶液由HA电离出的c(H+)=10-4 mol/L
B.升高温度,溶液的pH减小
C.此酸的电离平衡常数约为1×10-7
D.中和pH与体积均相同的盐酸和HA溶液,消耗NaOH的物质的量相同
D 解析:室温时,0.1 mol/L某一元酸HA在水中有0.1%发生电离,则该溶液由HA电离出的c(H+)=(0.1×0.1%) mol/L=10-4 mol/L,A正确;升高温度,促进HA电离,溶液中c(H+)增大,pH减小,B正确;HAH++A-,c(A-)≈c(H+)=10-4 mol/L,此酸的电离平衡常数约为=1×10-7,C正确;HA为弱酸,pH与体积均相同的HA和盐酸,HA的物质的量大于盐酸,HA消耗NaOH的物质的量更大,D错误。
11.(2024·湛江高二期中)已知25 ℃时,NH3·H2O的Kb=1.8×10-5。现有a、b两支试管,分别盛有10 mL浓度均为0.1 mol/L的氨水和盐酸,已知≈1.34。下列说法正确的是( )
A.a、b两试管中溶液的导电能力相同
B.a试管中OH-的浓度约为1.34×10-2.5 mol/L
C.将少量盐酸滴入a试管中,NH3·H2O的电离程度增大
D.向a试管中加入10 mL水,NH3·H2O的电离平衡逆向移动
C 解析:NH3·H2O为弱电解质,物质的量浓度相同的氨水和盐酸,a试管中溶液的导电能力弱,A错误;a试管中OH-的浓度约为1.34×10-3 mol/L,B错误;将少量盐酸滴入a试管中,盐酸电离出的H+和溶液中的OH-反应,使电离平衡NH3·H2ONH+OH-正向移动,电离程度增大,C正确;加水稀释氨水,电离平衡正向移动,D错误。
12.常温下,常见弱电解质的电离平衡常数如下表所示,下列说法正确的是( )
弱酸
H2CO3
H2S
HClO
电离
常数
Ka1=4.5×10-7;
Ka2=4.7×10-11
Ka1=1.1×10-7;
Ka2=1.3×10-13
Ka=4.0×10-8
A.常温下0.25 mol/L HClO溶液中pH约为1
B.由表可知HClO和CO在溶液中可以大量共存
C.常温下等浓度的H2CO3和H2S溶液中离子浓度大小关系是c(HS-)<c(HCO)
D.常温下向Na2S溶液中通入少量CO2,发生反应CO2+S2-+H2O===CO+H2S
C 解析:0.25 mol/L HClO溶液中,c(H+)≈==10-4 mol/L,pH=4,A错误;根据表格数据可知,Ka(HClO)>Ka2(H2CO3),说明HClO和CO在溶液中可以反应,不能大量共存,B错误;根据表格数据可知,Ka1(H2CO3)>Ka1 (H2S),说明H2CO3电离程度相对较大,根据“越弱越水解”的规律,则等浓度的H2CO3、H2S,溶液中离子浓度大小关系是c(HCO)>c(HS-),C正确;由于Ka1(H2CO3)> Ka1(H2S)> Ka2(H2CO3)> Ka2(H2S),向Na2S溶液中通入少量CO2,S2-能和HCO反应,最终应生成CO和HS-,不能生成H2S,CO2+2S2-+H2O===CO+2HS-,D错误。
13.(2024·天津高二期中联考)氨水中存在的主要溶质粒子是NH3·H2O。
已知:常温下,醋酸和NH3·H2O的电离平衡常数均为1.75×10-5。
(1)CH3COO-结合H+的能力__________(填“>”“=”或“<”)NH结合OH-的能力,则CH3COONH4溶液呈__________性。
(2)为证明一水合氨是弱电解质,甲、乙、丙三位同学利用下面的试剂进行实验:
试剂:0.10 mol/L氨水、NH4Cl晶体、醋酸铵晶体、酚酞试剂、pH试纸、蒸馏水。
①甲用pH试纸测出0.10 mol/L氨水的pH为10,据此他认定一水合氨是弱电解质,你认为这一结论是否正确?__________(填“正确”或“错误”)。
②乙取10 mL 0.10 mol/L氨水,用pH试纸测出其pH为a,然后用蒸馏水稀释至1 000 mL,再用pH试纸测出其pH为b,他认为只要a、b满足:a-b__________(填“>”“=”或“<”)2即可确认一水合氨是弱电解质。
③丙取10 mL 0.10 mol/L氨水,滴入2滴酚酞试液,显粉红色,再加入少量CH3COONH4晶体,颜色变浅。你认为这一方法能否证明一水合氨是弱电解质__________(填“能”或“否”)。
(3)常温下,取不同浓度、不同温度的氨水测定,得到下表实验数据。
温度
c(NH3·H2O)/(mol/L)
电离常数
电离程度
c(OH-)/(mol/L)
0 ℃
16.56
1.37×10-5
9.098%
1.507×10-2
10 ℃
15.16
1.57×10-5
10.18%
1.543×10-2
20 ℃
13.63
1.71×10-5
11.2%
1.527×10-2
①温度升高,NH3·H2O的电离平衡向________方向移动。
②表中c(OH-)基本不变的原因是__________。
③常温下,在氨水中加入少量的氯化铵晶体,下列说法错误的是__________。
a.溶液的pH增大 b.c(OH-)减小
c.c(NH)减小
答案:(1)= 中
(2)①正确 ②< ③能
(3)①正反应 ②氨水浓度降低,使c(OH-)减小,而温度升高,使c(OH-)增大,双重作用使c(OH-)基本不变 ③ac
解析:(1)醋酸和NH3·H2O的电离平衡常数均为1.75×10-5,根据水解的规律可知,则CH3COO-结合H+的能力=NH结合OH-的能力;根据谁强显谁性,同强显中性可知,CH3COONH4溶液呈中性。
(2)①如果一水合氨是强碱,0.10 mol/L氨水c(H+)=mol/L,实际上溶液的pH=10<13,所以一水合氨是弱碱。
②若一水合氨是强碱,稀释100倍,pH减小2个单位,由于一水合氨是弱碱,稀释的过程中,会部分电离,即c(OH-)变化的幅度变小,pH减小幅度小于2个单位,则有a-b<2。
③向氨水中加入醋酸铵后,如果一水合氨是弱电解质,则抑制一水合氨电离,溶液中氢氧根离子浓度降低,溶液的碱性减弱,则溶液的颜色变浅,则说明一水合氨存在电离平衡。
(3)①温度升高,促进NH3·H2O的电离,平衡向正反应方向移动。
②氨水浓度降低,使c(OH-)减小,而温度升高,使c(OH-)增大,双重作用使c(OH-)基本不变。
③常温下,在氨水中存在:NH3·H2ONH+OH-,由勒夏特列原理知:加入一定量的氯化铵晶体,氯化铵完全电离提供了NH,瞬间NH浓度增大,平衡逆向移动,pH减小,电离度减小,c(OH-)减小,c(NH)增大。
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