内容正文:
弱电解质的电离平衡
基础性
1.(2024·广东广州检测)下列电离方程式书写正确的是( )
A.NaHCO3Na++H++C
B.HFH++F-
C.H2SO32H++S
D.CH3COONH4CH3COO-+N
2.常温下,向0.01 mol·L-1的醋酸溶液中加入醋酸铵固体(其水溶液pH=7),溶液的pH随加入醋酸铵固体质量的变化曲线如图所示。下列分析正确的是( )
A.a点:pH=2
B.b点:c(CH3COO-)>c(N)
C.c点:pH可能大于7
D.a点到c点,溶液pH增大是因为醋酸铵水解显碱性
3.(2024·广东广州检测)下列事实中一定能证明CH3COOH是弱电解质的是( )
①用CH3COOH溶液做导电实验,灯泡很暗
②0.1 mol·L-1 CH3COOH溶液的c(H+)=1.0×10-2 mol·L-1
③等pH等体积的硫酸、CH3COOH溶液和足量锌反应,CH3COOH放出的氢气较多
④20 mL 0.2 mol·L-1 CH3COOH溶液恰好与20 mL 0.2 mol·L-1 NaOH溶液完全反应
⑤CH3COONa和H3PO4反应,生成CH3COOH
A.①②④⑤ B.②③⑤
C.②③④⑤ D.①②⑤
4.(2024·广东深圳模拟)下列对氨水中存在的电离平衡NH3·H2ON+OH-,叙述正确的是( )
A.加水后,溶液中n(OH-)增大
B.加入少量浓盐酸,电离平衡正向移动,溶液中c(OH-)增大
C.加入少量浓NaOH溶液,电离平衡正向移动
D.加入少量NH4Cl固体,溶液中c(N)减小
5.(2024·山东济南模拟)25 ℃时,0.1 mol·L-1的CH3COOH溶液的pH=3,0.1 mol·L-1的HCN溶液pH=4。下列说法正确的是( )
A.CH3COOH与HCN均为弱酸,且酸性强弱:HCN>CH3COOH
B.25 ℃时,水电离出的c(H+)均为10-11 mol·L-1的两种酸溶液中,酸的浓度:HCN>CH3COOH
C.25 ℃时,浓度均为0.1 mol·L-1的CH3COONa溶液和NaCN溶液的pH:CH3COONa>NaCN
D.25 ℃时,pH均为3的CH3COOH与HCN溶液各100 mL,与等浓度的NaOH溶液完全反应,消耗NaOH溶液的体积:CH3COOH>HCN
6.室温下,向10 mL pH=3的CH3COOH溶液中加入下列物质,对所得溶液的分析正确的是( )
选项
加入的物质
对所得溶液的分析
A
加水稀释到100 mL
由水电离出的c(H+)=10-10 mol·L-1
B
0.1 mol CH3COONa固体
c(OH-)增大
C
10 mL pH=1的H2SO4溶液
CH3COOH的电离程度增大
D
10 mL pH=11的NaOH溶液
c(Na+)=
c(CH3COO-)>c(OH-)=c(H+)
7.(4分)(2024·广东揭阳检测)下表给出了几种常见弱酸的电离平衡常数(25 ℃),回答下列各题:
酸
CH3COOH
HNO2
HCN
HClO
电离平衡常数(Ka)
1.8×10-5
5.6×10-4
6.2×10-10
3×10-8
(1)当温度升高时,Ka (填“增大”“减小”或“不变”);
(2)①上述四种酸中,酸性最弱、最强的酸分别是 、 (用化学式表示)。
②下列能使CH3COOH溶液中CH3COOH的电离程度增大,而电离平衡常数不变的操作是 (填字母)。
A.升高温度
B.加水稀释
C.加少量的CH3COONa固体
D.加少量冰醋酸
③依据表中数据判断醋酸和次氯酸钠溶液能否反应,如果不能反应说出理由,如果能发生反应请写出相应的离子方程式: 。
(3)已知草酸是一种二元弱酸,其电离常数=5.6×10-2,=1.5×10-4,写出草酸的电离方程式 、 ,试从电离平衡移动的角度解释K1≫K2的原因: 。
(4)用食醋浸泡有水垢的水壶,可以清除其中的水垢,通过该事实 (填“能”或“不能”)比较醋酸与碳酸的酸性强弱,请设计一个简单的实验验证醋酸与碳酸的酸性强弱。方案: 。
综合性
8.(2024·广东广州检测)室温下,对于1 L 0.1 mol·L-1 CH3COOH溶液,下列判断正确的是( )
A.该溶液中CH3COO-的粒子数为6.02×1022
B.适当升高溶液温度,溶液中导电离子的数目减小
C.滴加NaOH溶液过程中,n(CH3COO-)与n(CH3COOH)之和始终为0.1 mol
D.若该CH3COOH的电离度为1%,则该醋酸溶液的电离平衡常数为104
9.常温下,向20 mL浓度均为0.1 mol·L-1的HCl、CH3COOH混合液中滴加0.1 mol·L-1的氨水,测得混合溶液的导电能力与加入的氨水的体积(V)关系如图所示。下列说法错误的是( )
A.a→b时反应为H++NH3·H2ON+H2O
B.b→d过程中水的电离程度:先增大后减小
C.b点离子浓度:c(Cl-)>c(N)>c(H+)>c(CH3COO-)
D.c点溶液呈中性
10.(2022·全国乙卷)常温下,一元酸HA的Ka(HA)=1.0×10-3。在某体系中,H+与A-不能穿过隔膜,未电离的HA可自由穿过该膜(如图所示)。
设溶液中c总(HA)=c(HA)+c(A-),当达到平衡时,下列叙述正确的是( )
A.溶液Ⅰ中c(H+)=c(OH-)+c(A-)
B.溶液Ⅱ中的HA的电离度[]为
C.溶液Ⅰ和Ⅱ中的c(HA)不相等
D.溶液Ⅰ和Ⅱ中的c总(HA)之比为10-4
11.(2025·河南商丘检测)二元弱酸H2X的电离过程是吸热过程,某温度下,其电离常数=2.5×10-4、=2×10-8。下列说法错误的是 ( )
A.升高温度后,均增大
B.向H2X溶液中加入少量KHX固体,c(H+)减小
C.该温度下0.1 mol·L-1 H2X溶液中c(H+)≈5×10-3 mol·L-1
D.向H2X溶液中加水稀释过程中,减小
创新性
12.(7分)碳酸是常见的一种二元弱酸。
(1)某温度时,向NaHCO3溶液中滴入盐酸,混合溶液的pH与离子浓度变化的关系如图所示。则该温度时,H2CO3的一级电离常数(H2CO3)= 。
(2)化学上把外加少量酸、碱而pH基本不变的溶液称为缓冲溶液。人体血液主要通过碳酸氢盐缓冲体系(H2CO3-HC)维持pH稳定。当过量的酸进入血液中时,血液缓冲体系中的值将 (填“变大”“变小”或“不变”)。
(3)碳氢化合物完全燃烧生成CO2和H2O。调节溶液pH可实现工业废气CO2的捕获和释放。已知25 ℃时碳酸的电离常数为,当溶液pH=12时,c(H2CO3)∶c(HC)∶c(C)=1∶ ∶ (用表示)。
(4)一定温度下,用水吸收SO2气体得到pH=4的H2SO3溶液,试计算溶液中= 。SO2可用足量小苏打溶液吸收,反应的离子方程式是 。
(已知该温度下,H2SO3的电离常数:=4.5×10-2,=2.5×10-7,H2CO3的电离常数:=8.4×10-7, =1.2×10-10)
答案解析
1.B 解析:NaHCO3为盐,电离出Na+和HC,电离方程式为NaHCO3Na++HC,A错误;HF为弱电解质,电离方程式为HFH++F-,B正确;H2SO3为弱电解质,分两步电离,电离方程式为H2SO3H++HS,HSH++S,C错误;CH3COONH4为强电解质,完全电离,电离方程式为CH3COONH4CH3COO-+N,D错误。
2.B 解析:醋酸是弱电解质,0.01 mol·L-1的醋酸溶液中c(H+)<0.01 mol·L-1,则溶液的pH>2,A错误。b、c点为CH3COOH和CH3COONH4的混合溶液,而CH3COONH4溶液显中性,CH3COOH电离使溶液显酸性,则混合溶液的pH<7,即b点溶液中c(H+)>c(OH-),结合电荷守恒推知,c(CH3COO-)>c(N),B正确,C错误。a点到c点,溶液的pH增大,其原因是醋酸是弱电解质,溶液中存在电离平衡:CH3COOHCH3COO-+H+,向醋酸溶液中加入醋酸铵固体,c(CH3COO-)增大,醋酸的电离平衡逆向移动,则溶液中的c(H+)减小,溶液的pH增大,常温下,醋酸铵的水溶液pH=7,即醋酸铵溶液显中性,D错误。
3.B 解析:①用CH3COOH溶液做导电实验,没有与同浓度的强电解质对比,灯泡很暗不能证明CH3COOH是否完全电离;
②0.1 mol·L-1 CH3COOH溶液若完全电离,则c(H+)=0.1 mol·L-1,c(H+)=1.0×10-2 mol·L-1说明CH3COOH没有完全电离,即证明CH3COOH是弱电解质;③等pH等体积的硫酸、CH3COOH溶液和足量锌反应,CH3COOH放出的氢气较多,说明CH3COOH溶液还能电离出H+,原来CH3COOH没有完全电离,即证明CH3COOH是弱电解质;④CH3COOH溶液与NaOH溶液反应,反应量与其是否完全电离无关,与其总物质的量有关,20 mL 0.2 mol·L-1 CH3COOH溶液恰好与20 mL 0.2 mol·L-1 NaOH溶液完全反应,不能说明CH3COOH是否完全电离,即不能证明CH3COOH是弱电解质;⑤CH3COONa和H3PO4反应生成CH3COOH,根据强酸制弱酸,醋酸酸性比中强酸磷酸弱,能证明CH3COOH是弱电解质;符合题意的有②③⑤,故选B。
4.A 解析:向氨水中加入水,促进一水合氨电离,溶液中n(OH-)增大,A正确;向氨水中加入少量浓盐酸,氢离子和氢氧根离子反应,导致溶液中c(OH-)减小,B错误;向氨水中加入少量浓NaOH溶液,氢氧根离子浓度增大,一水合氨的电离平衡逆向移动,C错误;向氨水中加入少量NH4Cl固体,溶液中c(N)增大,D错误。
5.B 解析:同温、同浓度时,CH3COOH溶液的pH比HCN溶液小,CH3COOH酸性较强,A错误;25 ℃时,水电离出的c(H+)均为10-11 mol·L-1,因此两种酸溶液中c(H+)=10-3 mol·L-1,由于酸性:CH3COOH>HCN,故酸的浓度:HCN>CH3COOH,B正确;CH3COONa溶液和NaCN溶液浓度相同且CN-的水解程度大,故溶液的pH:NaCN>CH3COONa,C错误;pH均为3的CH3COOH溶液与HCN溶液相比,HCN溶液浓度大,故消耗NaOH溶液的体积:HCN>CH3COOH,D错误。
6.B 解析:醋酸是弱酸,加水稀释到体积为原来的10倍,pH变化小于1,故由水电离出的c(H+)<10-10 mol·L-1,A错误;向10 mL pH=3的CH3COOH溶液中加入0.1 mol CH3COONa固体,c(CH3COO-)增大,CH3COOH的电离平衡逆向移动,c(H+)减小,故c(OH-)增大,B正确;向10 mL pH=3的CH3COOH溶液中加入10 mL pH=1的H2SO4溶液,氢离子浓度增大,抑制CH3COOH的电离,CH3COOH的电离程度减小,C错误;向10 mL pH=3的CH3COOH溶液中加入10 mL pH=11的NaOH溶液,CH3COOH过量,所得溶液呈酸性,故溶液中c(CH3COO-)>c(Na+)>c(H+)>c(OH-),D错误。
7.答案:(1)增大
(2)①HCN HNO2 ②B ③ClO-+CH3COOHCH3COO-+HClO
(3)H2C2O4HC2+H+ HC2C2+H+ 由于一级电离H2C2O4HC2+H+产生氢离子,增大了溶液中氢离子浓度,使电离平衡HC2C2+H+向左移动
(4)能 往盛有碳酸钠溶液的试管中加入醋酸,观察是否有气体产生
解析:(1)弱酸的电离是吸热的过程,所以升温促进酸的电离,电离平衡常数Ka增大。
(2)①酸性越强,电离程度越大,电离平衡常数越大,对比表格中数据可知酸性最弱的是HCN,酸性最强的是HNO2。②电离过程吸热,升高温度,电离程度更大,电离平衡常数增大,A错误;加水稀释,促进CH3COOH电离,电离程度增大,但温度不变,则电离平衡常数不变,B正确;加少量CH3COONa固体,CH3COO-的浓度增大,导致平衡逆向移动,电离程度减小,C错误;加少量冰醋酸,醋酸浓度增大,电离平衡正向移动,但电离程度减小,D错误。③根据表中电离平衡常数大小可知,醋酸的酸性强于次氯酸,可发生强酸制弱酸的反应:ClO-+CH3COOHCH3COO-+HClO。
(3)草酸是二元弱酸,在水溶液中分步电离,且第一步电离程度远大于第二步电离程度,电离方程式分别为H2C2O4HC2+H+,HC2C2+H+;第一步电离出的氢离子抑制了第二步的电离,所以K1≫K2。
(4)用食醋浸泡有水垢的水壶,可以清除其中的水垢,说明醋酸能与碳酸钙反应,根据强酸制弱酸原理可知醋酸酸性大于碳酸;利用醋酸与碳酸盐或碳酸氢盐的反应可以设计实验证明醋酸酸性强于碳酸。
8.C 解析:CH3COOH是弱酸,CH3COOH在水溶液中微弱电离,该溶液中CH3COO-的粒子数小于6.02×1022,A错误;电离过程吸热,升高温度,溶液中CH3COOH的电离程度增大,则溶液中导电离子的数目增多,B错误;根据元素守恒,在滴加氢氧化钠溶液的过程中,CH3COO-和CH3COOH的物质的量之和等于1 L×0.1 mol·L-1=0.1 mol,C正确;若该CH3COOH溶液的电离度为1%,溶液中醋酸根离子和氢离子浓度为10-3 mol·L-1,则该CH3COOH溶液的电离平衡常数为K==10-5,D错误。
9.D 解析:a→b时溶液的导电能力减弱到最低,为氨水与盐酸的反应,离子数量不变但溶液体积增大,故发生的反应为H++NH3·H2ON+H2O,A正确;b→d过程溶液的导电能力先增大后减小,为氨水与醋酸反应至氨水过量,对水的电离的抑制程度先减小后增大,故水的电离程度先增大后减小,B正确;b点时氨水与盐酸完全反应,为等浓度的氯化铵和醋酸溶液,离子浓度:c(Cl-)>c(N)>c(H+)>c(CH3COO-),C正确;c点为等浓度的氯化铵和醋酸铵溶液,氯化铵为强酸弱碱盐,水解呈酸性,醋酸铵为弱酸弱碱盐,水解呈中性,故c点溶液呈酸性,D错误。
10.B 解析:由溶液Ⅰ pH=7.0可知,c(H+)=c(OH-),故c(H+)与[c(OH-)+c(A-)]不相等,由于溶液中存在电荷守恒,一定存在与A-对应的阳离子,A项错误。平衡时,B项正确。由题意可知,HA可自由穿过隔膜,故溶液Ⅰ和溶液Ⅱ中c(HA)相等,C项错误。因为溶液Ⅰ和溶液Ⅱ中c(HA)相等,由Ka=可知,c(A-)Ⅰ·c(H+)Ⅰ=c(A-)Ⅱ·c(H+)Ⅱ,溶液Ⅰ和溶液Ⅱ的pH分别为7.0和1.0,因此c(A-)Ⅰ∶c(A-)Ⅱ=106;溶液Ⅰ中由Ka=可知,≈1,即c总(HA)Ⅰ≈c(A-)Ⅰ;
同理,Ⅱ中,即c总(HA)Ⅱ=101c(A-)Ⅱ
所以≈104,D错误。
11.D 解析:二元弱酸H2X的电离过程是吸热过程,温度升高,平衡正向移动,均增大,A正确;向H2X溶液中加入少量KHX固体,平衡向左移动,c(H+)减小,B正确;=2.5×10-4,忽略HX-的电离,c(HX-)≈c(H+),c(H2X)≈0.1 mol·L-1,则c(H+)≈ mol·L-1=5×10-3 mol·L-1,C正确;加水稀释过程中,H2X的电离程度增大,n(H2X)减小,n(H+)增大,增大,D错误。
12.答案:(1)1.0×10-6.4 (2)变小 (3)1012· 1024· (4)400 HC+SO2HS+CO2
解析:(1)当lg=1,即=10时,H2CO3的一级电离(H2CO3)==10×10-7.4 =1.0×10-6.4。
(2)当过量的酸进入血液中时,不变,氢离子浓度增大,所以血液缓冲体系中的值将变小。
(3)pH=12,即c(H+)=10-12 mol·L-1,由,得c(HC)==1012··c(H2CO3);由,得c(C)==1024··c(H2CO3);c(H2CO3)∶c(HC)∶c(C)=1∶(1012·)∶(1024·)。
(4)用水吸收SO2气体生成了亚硫酸,亚硫酸的电离方程式为H2SO3HS+H+、HSH++S,得到pH=4的H2SO3溶液中c(H+)=10-4 mol·L-1,由于=400;由于(H2SO3)>(H2CO3)>(H2SO3),所以SO2可用足量小苏打溶液吸收,反应产生亚硫酸氢钠和二氧化碳,反应的离子方程式为HC+SO2HS
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