内容正文:
题型11 离子浓度大小比较及平衡常数的关系
目录
第一部分 题型解码 高屋建瓴,掌握全局
第二部分 考向破译 微观解剖,精细教学
典例引领 方法透视 变式演练
考向01 离子浓度大小比较【重难】
考向02 平衡常数的关系【重难】
第三部分 综合巩固 整合应用,模拟实战
该题型以其高度的综合性、逻辑性和计算性,是“水溶液中的离子平衡”专题的标志性题目。其作用是检验学生从宏观辨识(溶液酸碱性、滴定曲线)到微观探析(粒子浓度、守恒关系),再到符号表征(K值计算、关系式书写)的高阶综合能力,是区分化学思维深度的重要关卡。其考查形式主要有两种:混合溶液中离子浓度关系判断:判断单一溶液或混合溶液中各微粒浓度的大小顺序,或特定等量关系;结合平衡常数K的综合计算与判断:将浓度比较与平衡常数(Ka、Kb、Kh、Ksp)的计算、关系推导或大小比较紧密结合。
考向01 离子浓度大小比较
【例1-1】(2025·江苏卷)室温下,有色金属冶炼废渣(含等的氧化物)用过量的较浓溶液酸浸后,提取铜和镍的过程如下所示。
已知:。下列说法正确的是
A.较浓溶液中:
B.溶液中:的平衡常数
C.溶液中:
D.“提铜”和“沉镍”后的两份滤液中:
【例1-2】(2023·江苏卷)室温下,用含少量的溶液制备的过程如题图所示。已知,。下列说法正确的是
A.溶液中:
B.“除镁”得到的上层清液中:
C.溶液中:
D.“沉锰”后的滤液中:
1.电解质溶液中的“三大守恒”
(1)【电荷守恒】电解质溶液中,不论存在多少种离子,但溶液总是呈电中性,即所有阳离子所带正电荷总数一定等于所有阴离子所带负电荷总数。
如:NaHCO3溶液中的电荷守恒关系式:c(Na+)+c(H+)=c(HCO)+c(OH-)+2c(CO)
Na2CO3溶液中的电荷守恒的关系式:c(Na+)+c(H+)=2c(CO)+c(HCO)+c(OH-)
(2)【元素守恒】电解质溶液中某一组分的原始浓度(起始浓度)应等于该组分在溶液中各种存在形式的浓度之和。
如:NaHCO3溶液中元素守恒关系式:c(Na+)=c(HCO)+c(H2CO3)+c(CO)
Na2CO3溶液中元素守恒的关系式:c(Na+)=2c(CO)+2c(HCO)+2c(H2CO3)
(3)【质子守恒】电解质溶液中粒子给出的氢离子(H+)的总数等于粒子接受氢离子(H+)的总数。
如:NaHCO3溶液中质子守恒关系式:c(CO)+c(OH-)=c(H+)+c(H2CO3)
Na2CO3溶液中质子守恒的关系式:c(OH-)=c(H+)+c(HCO)+2c(H2CO3)
2.单一溶液中的离子浓度关系
(1) 弱电解质电离、弱碱阳离子和弱酸阴离子水解
溶液
离子浓度由大到小的关系式
0.1 mol·L-1氨水
c(OH-)>c(NH)>c(H+)
0.1 mol·L-1氯化铵
c(Cl-)>c(NH)>c(H+)>c(OH-)
0.1 mol·L-1 Na2CO3
c(Na+)>c(CO)>c(OH-)>c(HCO)>c(H+)
(2) 弱酸的酸式盐溶液中粒子关系
溶液
pH
浓度大小
0.10 mol·L-1NaHCO3
>7
c(H2CO3)>c(CO)
0.10 mol·L-1 NaHSO3
<7
c(H2SO3)< c(SO)
3.等物质的量浓度混合溶液中离子浓度大小比较
溶液
pH
溶液中各微粒浓度由大到小的关系式
等物质的量浓度的CH3COOH、CH3COONa混合溶液
<7
c(CH3COO-)>c(Na+)>c(CH3COOH)>c(H+)>c(OH-)
等物质的量浓度的HCN、NaCN混合溶液
>7
c(HCN)>c(Na+)>c(CN-)>c(OH-)>c(H+)
等物质的量浓度的NH3·H2O、NH4Cl混合溶液
>7
c(NH)>c(Cl-)>c(NH3·H2O)>c(OH-)>c(H+)
【变式1-1】(2022·江苏卷)一种捕集烟气中CO2的过程如图所示。室温下以0.1mol∙L-1KOH溶液吸收CO2,若通入CO2所引起的溶液体积变化和H2O挥发可忽略,溶液中含碳物种的浓度c总=c(H2CO3)+c()+c()。H2CO3电离常数分别为Ka1=4.4×10-7、Ka2=4.4×10-11。下列说法正确的是
A.KOH吸收CO2所得到的溶液中:c(H2CO3)>c()
B.KOH完全转化为K2CO3时,溶液中:c(OH-)= c(H+)+c()+c(H2CO3)
C.KOH溶液吸收CO2,c总=0.1mol∙L-1溶液中:c(H2CO3)>c()
D.如图所示的“吸收”“转化”过程中,溶液的温度下降
【变式1-2】(25-26高三上·江苏连云港·期中)室温下,有色金属冶炼所得水相中含有浓度近似相等的Mn2+、Fe2+及Mg2+。经三道工序可分离三种金属。已知:Ksp(MgF2)=7.5×10-11,Ksp[Fe(OH)3]=2.8×10-39,下列说法正确的是
A.0.1 mol·L-1NaF溶液中:c(F-)>c(Na+)>c(OH-)>c(H+)
B.沉铁时,调节溶液的pH大于3,则溶液中c(Fe3+)小于2.8×10-6mol·L-1
C.“沉铁”后的滤液中:c(H+)+2c(Mn2+)=2c()+c(OH-)
D.由以上工序可判断Ksp(MgF2)>Ksp(MnF2)
考向02 平衡常数的关系
【例2-1】(2024·江苏卷)室温下,通过下列实验探究的性质。已知,。
实验1:将气体通入水中,测得溶液。
实验2:将气体通入溶液中,当溶液时停止通气。
实验3:将气体通入酸性溶液中,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:
B.实验2所得溶液中:
C.实验2所得溶液经蒸干、灼烧制得固体
D.实验3所得溶液中:
【例2-2】(2021·江苏卷)室温下,通过下列实验探究NaHCO3、Na2CO3溶液的性质。
实验1:用pH试纸测量0.1mol·L-1NaHCO3溶液的pH,测得pH约为8
实验2:将0.1mol·L-1NaHCO3溶液与0.1mol·L-1CaCl2溶液等体积混合,产生白色沉淀
实验3:向0.1mol·L-1Na2CO3溶液中通入CO2,溶液pH从12下降到约为9
实验4:向0.1mol·L-1Na2CO3溶液中滴加新制饱和氯水,氯水颜色褪去
下列说法正确的是
A.由实验1可得出:Ka2(H2CO3)>
B.实验2中两溶液混合时有:c(Ca2+)·c(CO)<Ksp(CaCO3)
C.实验3中发生反应的离子方程式为CO+H2O+CO2=2HCO
D.实验4中c反应前(CO)<c反应后(CO)
电离平衡常数(Ka、Kb)与水解平衡常数(Kh)的关系。
1.对于一元弱酸HA,Ka与Kh的关系。
HAH++A-,
Ka(HA)=;A-+H2OHA+OH-,
Kh(A-)=。
则KaKh=c(H+)c(OH-)=KW,故Kh=。
2.对于二元弱酸H2B,Ka1(H2B)、Ka2(H2B)与Kh(HB-)、Kh(B2-)的关系。
HB-+H2OH2B+OH-,
Kh(HB-)===。
B2-+H2OHB-+OH-,
Kh(B2-)===。
Kh=,Ka是其阴离子结合一个H+所形成的粒子的电离平衡常数。
3.M(OH)n悬浊液中Ksp、KW、pH间的关系。
M(OH)n(s)Mn+(aq)+nOH-(aq)
Ksp=c(Mn+)cn(OH-)=×cn(OH-)==() n+1。
【变式2-1】(2021·江苏卷)室温下,用0.5mol·L-1Na2CO3溶液浸泡CaSO4粉末,一段时间后过滤,向滤渣中加稀醋酸,产生气泡。已知Ksp(CaSO4)=5×10-5,Ksp(CaCO3)=3×10-9。下列说法正确的是
A.0.5mol·L-1Na2CO3溶液中存在:c(OH-)=c(H+)+c(HCO)+c(H2CO3)
B.反应CaSO4+COCaCO3+SO正向进行,需满足>×104
C.过滤后所得清液中一定存在:c(Ca2+)=且c(Ca2+)≤
D.滤渣中加入醋酸发生反应的离子方程式:CaCO3+2H+=Ca2++CO2↑+H2O
【变式2-2】(25-26高三上·江苏苏州·期中)一种制备FeCO3的流程如图所示,混合过程中有气体产生。下列说法正确的是(已知:常温下,,,,,)
A.溶液中:
B.时,混合时应控制溶液
C.“滤液”中
D.反应的
1.(25-26高三上·江苏常州·期中)室温下,有色金属冶炼废渣(含、、等的氧化物)用硫酸酸浸后,提取铜和镍的过程如下图所示。已知:,,,,。
下列说法正确的是
A.等浓度的溶液和溶液中,水的电离程度:溶液溶液
B.溶液中:
C.溶液中:
D.“沉镍”后的上层清液中:
2.(25-26高三上·江苏盐城·期中)室温下,用含少量的溶液制备的过程如下:
已知。下列说法正确的是
A.溶液中:
B.“沉钴”得到的上层清液中:
C.溶液中:
D.“沉锰”得到的滤液中:
3.(2025·江苏·一模)室温下,通过下列实验探究溶液的性质。已知:,,。
实验1:用pH试纸测得溶液的pH约为8。
实验2:将溶液加热者沸后冷却至室温,溶液pH约为11。
实验3:向溶液中滴加溶液,产生白色沉淀。下列说法正确的是
A.溶液中:
B.实验2所得溶液中:
C.实验2所得溶液中:
D.实验3中发生反应的离子方程式为
4.(25-26高三上·江苏宿迁·期中)室温下,通过下列实验探究NaHS溶液的性质。
已知:,,。
实验1:向10ml 0.10mol/L NaHS溶液中逐滴加入NaOH溶液,至溶液pH=12;
实验2:向10ml 0.10mol/L NaHS溶液中滴加新制氯水,氯水褪色,有淡黄色沉淀产生;
实验3:向10ml 0.10mol/L NaHS溶液中滴加几滴CuSO4溶液,有黑色沉淀生成。
下列说法正确的是
A.实验1所得溶液中:
B.实验1所得溶液中:
C.实验2中主要反应的离子方程式:
D.实验3中反应的平衡常数
5.(2025·江苏南京·模拟预测)室温下,通过下列实验探究NaHSO3溶液的性质。
实验1:用pH试纸测量0.1mol•L-1NaHSO3溶液的pH,测得pH约为5。
实验2:向10mL0.1mol•L-1NaHSO3溶液中加入等体积0.1mol•L-1氨水,充分混合后,溶液pH约为9。
实验3:向10mL0.1mol•L-1Na2CO3溶液中滴加几滴0.1mol•L-1NaHSO3溶液,无明显现象。
实验4:向10mL0.1mol•L-1NaHSO3溶液中加入过量Ba(OH)2溶液,产生白色沉淀。
下列有关说法正确的是
A.由实验1可得出:
B.实验2所得溶液中存在:
C.由实验3可得出:Ka2(H2SO3)<Ka1(H2CO3)
D.实验4反应后的上层清液中:
6.(24-25高三下·江苏·开学考试)室温下,通过下列实验探究NaHSO3溶液的性质。已知Ka1(H2SO3)=1.4×10-2,Ka2(H2SO3)=6.0×10-8。
实验1:向0.1mol·L-1NaHSO3溶液滴入少量氯水,测得溶液pH减小。
实验2:将浓度均为0.02mol·L-1NaHSO3和Ba(OH)2溶液等体积混合,有沉淀产生。
下列说法正确的是
A.0.1mol·L-1NaHSO3溶液中:c(H2SO3)+c(OH-)>c()+c(H+)
B.实验1所得溶液中:c(Na+)=c()+c()+c(H2SO3)
C.实验2中发生反应:H+++Ba2++OH-=BaSO3↓+H2O
D.实验2所得上层清液中:c()>c()
7.(2025·江苏盐城·模拟预测)时,通过下列实验探究的性质。
实验1:取溶液,向其中缓慢滴入等体积盐酸
实验2:取固体,每次用的溶液处理
实验3:溶液,测得时约为,时约为11
实验4:向溶液中加入2滴溶液
已知:时,、。
下列说法正确的是
A.实验1所得溶液中,
B.实验2中要使中的全部转化到溶液中,至少需要反复处理5次
C.实验3说明时溶液的水解程度低于时
D.实验4中发生反应的离子方程式为:
8.(2025·江苏苏州·三模)室温下,用溶液与氨水混合溶液反应,制备。已知,。下列说法正确的是
A.氨水溶液中:
B.溶液()中:
C.氨水与溶液等体积混合:
D.制得沉淀后的上层清液中:
9.(24-25高三上·江苏·期末)甘氨酸(NH2CH2COOH)是人体必需氨基酸之一,25 ℃时,甘氨酸溶液中NCH2COOH、NH2CH2COOH、NH2CH2COO-的分布分数与溶液pH关系如图所示(分布分数即各组分的平衡浓度占总浓度的分数)。下列说法不正确的是
A.pH=2.35,c(NH2CH2COOH)=c(NCH2COOH)
B.曲线b代表NH2CH2COOH,曲线c代表NH2CH2COO-
C.NH2CH2COOH(aq)+H2O(l)NCH2COOH(aq)+OH-(aq)的平衡常数K=10-2.35
D.NH2CH2COOK溶液中存在:c(K+)>c(NH2CH2COO-)>c(OH-)>c(H+)
10.(25-26高三上·江苏·月考)一定温度下,向0.1 mol·L-1硝酸银溶液中滴入稀氨水,发生反应Ag++2NH3⇌[Ag(NH3)2]+,溶液中pNH3与δ(X)的关系如图所示。已知pNH3=-lg[c(NH3)],δ(X)= (X代表Ag+或[Ag(NH3)2]+)。已知该温度下Ksp(AgCl)=1.8×10-10,下列说法正确的是
A.图中δ1代表的是δ{[Ag(NH3)2]+}
B.该溶液中c(Ag+)+c{[Ag(NH3)2]+}+c()+c(H+)=c()+c(OH-)
C.向该溶液中滴入稀硝酸,δ{[Ag(NH3)2]+}增大
D.AgCl+2NH3⇌[Ag(NH3)2]++Cl-的平衡常数K=1.8×10-6.5
11.(2025·江苏泰州·模拟预测)室温下,通过下列实验探究NaHS溶液的性质。已知:,,。
实验1:向溶液中逐滴加入NaOH溶液,至溶液。
实验2:向溶液中滴加新制氯水,氯水褪色,有淡黄色沉淀产生。
实验3:向溶液中滴加几滴溶液,有黑色沉淀生成。
下列说法正确的是
A.实验1所得溶液中:
B.实验1所得溶液中:
C.实验2中主要反应的离子方程式:
D.实验3中反应的平衡常数
12.(2025·江苏南京·模拟预测)室温下,已知,。通过下列实验探究、的性质。
实验1:用pH计测得溶液的。
实验2:向溶液中滴加等体积溶液,溶液变浑浊。
实验3:向溶液中滴加少量溶液,无明显现象。
实验4:向溶液中通入一定量,测得溶液。
下列说法正确的是
A.实验1溶液中:
B.实验2可得到
C.实验3反应后的溶液中存在:
D.实验4所得的溶液中:
13.(2025·江苏常州·二模)室温下,通过下列实验探究NaHS溶液的性质。
已知:,,。
实验1:向0.10mol/L NaHS溶液中逐滴加入NaOH溶液,至溶液;
实验2:向0.10mol/L NaHS溶液中滴加新制氯水,氯水褪色,有淡黄色沉淀产生;
实验3:向0.10mol/L NaHS溶液中滴加几滴溶液,有黑色沉淀生成。
下列说法正确的是
A.实验1所得溶液中:
B.实验1所得溶液中:
C.实验2中主要反应的离子方程式:
D.实验3中反应的平衡常数
14.(24-25高三上·江苏常州·期末)室温下,用pH为6的缓冲溶液(和以一定比例组成的混合溶液)吸收烟气中的并进行资源化回收的过程如下图所示。经加热解吸后的溶液可以直接循环利用,实现全过程的连续稳定运行。已知:的电离平衡常数分别为、、,的电离平衡常数分别为,,的还原能力随酸性增强而减弱,通入所引起的溶液体积变化和水分挥发均可忽略。下列说法正确的是
A.pH为6的缓冲溶液中:
B.吸收和解吸时,主要发生反应:
C.当缓冲溶液吸收至溶液的时:
D.当缓冲溶液中越大,则烟气中的吸收效率越高
15.(2025·江苏·三模)某NaCl固体中含有少量CaCl2、MgSO4,利用该固体进行下列实验。
已知:,。
实验1 将固体溶于水,得到澄清溶液,测得溶液pH=6。
实验2 向“实验1”所得溶液中先后加入过量的BaCl2溶液,过量的NaOH溶液、过量的Na2CO3溶液,充分反应后过滤,测得滤液的pH=13。
实验3 向“实验2”所得滤液中加入过量盐酸充分反应后,蒸发结晶。
实验4 取少量“实验3”所得晶体溶于水配成溶液,向其中滴加BaCl2溶液,有白色沉淀生成。
下列说法不正确的是
A.“实验1”所得溶液中:
B.“实验1”所得溶液中:
C.“实验2”所得滤液中:
D.“实验4”所得白色沉淀为BaSO4
16.(24-25高三下·江苏·阶段练习)常温下,Ka1(H2C2O4) =10-1.26、Ka2(H2C2O4) =10-4.27、Ksp(CaC2O4) =10-8.64。实验室进行多组实验测定某些酸、碱、盐性质,相关实验记录如表:
实验
实验操作和现象
1
常温下,测得0.10 mol·L-1NaHC2O4溶液的pH=4.2
2
常温下,向0.10 mol·L-1NaHC2O4溶液加入一定体积的等浓度CaCl2溶液产生白色沉淀,测得上层清液c()=10-4.37mol·L-1,c(Ca2+)=10-4mol·L-1
3
常温下,向0.10 mol·L-1Na2C2O4溶液中滴加等浓度盐酸至溶液的pH=7
下列所得结论正确的是
A.0.10mol·L-1Na2C2O4溶液中:c()<c(Na+)<2c()
B.实验1溶液中:c()<c(H2C2O4)
C.实验2清液中:pH=4
D.实验3溶液中:c(Cl-)=2c(H2C2O4)+c()+c(OH-)
17.(2025·江苏·二模)室温下,溶液中含碳微粒的分布系数与pH的关系如图所示。
已知的分布系数:
下列说法正确的是
A.时:
B.浓度均为和的混合液中:
C.向溶液中滴加氨水至的溶液中:
D.向溶液中加入NaOH溶液至的反应:
18.(2025·江苏·模拟预测)室温下,通过实验探究NaHS溶液的性质并记录如下表。下列说法不正确的是
实验
实验操作和现象
1
向0.1mol·L-1 NaHS溶液中滴加几滴酚酞试剂,溶液变红
2
向0.1mol·L-1 NaHS溶液中加入少量FeCl3溶液,产生淡黄色沉淀
3
向0.1mol·L-1 NaHS溶液中滴加过量CuCl2溶液,产生黑色沉淀
A.实验1证明NaHS溶液中存在:HS-+H2OH2S+OH-
B.实验1可推测出NaHS溶液中存在:c(HS-)>c(H2S)>c(S2-)
C.实验2反应的离子方程式:HS-+2Fe3+=2Fe2++S↓+H+
D.实验3反应静置后的上层清液中存在:c(Cu2+)·c(S2-)=Ksp(CuS)
19.(2025·江苏·模拟预测)室温下,通过下列实验探究NaHCO3和Na2CO3的性质:
实验1:测定0.1mol·L-1 NaHCO3溶液的pH约为8。
实验2:将0.1mol·L-1 Na2CO3溶液与0.1mol·L-1 CaCl2溶液等体积混合,产生白色沉淀。
实验3:将少量FeSO4·7H2O溶于水,加入一定量的NaHCO3溶液,可制得FeCO3沉淀。
下列说法不正确的是
A.实验1的溶液中存在:Ka1(H2CO3)·Ka2(H2CO3)<KW
B.实验2的上层清液中存在:c(Ca2+)·c()<Ksp(CaCO3)
C.实验2的上层清液中存在:c(Na+)+2c(Ca2+)+c(H+)=c()+2c()+c(OH-)+c(Cl-)
D.实验3生成FeCO3沉淀的离子方程式为:2+Fe2+=FeCO3↓+CO2↑+H2O
20.(24-25高三上·江苏南京·期中)在生态系统的硫循环中不可或缺。时,水溶液中-2价不同形态的分布分数如图所示,下列说法正确的是
A.线表示的分布分数
B.时,的第二步水解常数约为
C.溶液中
D.可以向燃气中掺入微量气体以示警燃气泄漏
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题型11 离子浓度大小比较及平衡常数的关系
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第一部分 题型解码 高屋建瓴,掌握全局
第二部分 考向破译 微观解剖,精细教学
典例引领 方法透视 变式演练
考向01 离子浓度大小比较【重难】
考向02 平衡常数的关系【重难】
第三部分 综合巩固 整合应用,模拟实战
该题型以其高度的综合性、逻辑性和计算性,是“水溶液中的离子平衡”专题的标志性题目。其作用是检验学生从宏观辨识(溶液酸碱性、滴定曲线)到微观探析(粒子浓度、守恒关系),再到符号表征(K值计算、关系式书写)的高阶综合能力,是区分化学思维深度的重要关卡。其考查形式主要有两种:混合溶液中离子浓度关系判断:判断单一溶液或混合溶液中各微粒浓度的大小顺序,或特定等量关系;结合平衡常数K的综合计算与判断:将浓度比较与平衡常数(Ka、Kb、Kh、Ksp)的计算、关系推导或大小比较紧密结合。
考向01 离子浓度大小比较
【例1-1】(2025·江苏卷)室温下,有色金属冶炼废渣(含等的氧化物)用过量的较浓溶液酸浸后,提取铜和镍的过程如下所示。
已知:。下列说法正确的是
A.较浓溶液中:
B.溶液中:的平衡常数
C.溶液中:
D.“提铜”和“沉镍”后的两份滤液中:
【答案】B
【解析】有色金属冶炼废渣(含等的氧化物)用过量的较浓溶液酸浸后,浸取液主要含有、,加入溶液提铜,滤液加入溶液沉镍得到。A.若两步均完全电离,则溶液中存在电荷守恒:,但根据题给信息知,在较浓的溶液中仅第一步电离完全,电离出大量的会抑制第二步电离,第二步电离不完全,溶液中存在,因此电荷守恒应表示为,A错误;B.该反应的平衡常数,B正确;C.得到1个生成,得1个生成得2个生成,水电离出的与浓度相等,即,则溶液中存在质子守恒,C错误;D.根据题意只有提铜这一步加了钠盐,故加入的钠离子的物质的量不变,即,但是因为后续加了草酸铵溶液导致溶液体积增大,因此,D错误;故选B。
【例1-2】(2023·江苏卷)室温下,用含少量的溶液制备的过程如题图所示。已知,。下列说法正确的是
A.溶液中:
B.“除镁”得到的上层清液中:
C.溶液中:
D.“沉锰”后的滤液中:
【答案】C
【解析】A.溶液中存在电荷守恒:,A错误;B.“除镁”得到的上层清液中为的饱和溶液,有,故,B错误;C.溶液中存在质子守恒:,故,C正确;D.“沉锰”后的滤液中还存在F-、以及极少量的锰离子等离子,故电荷守恒中应增加其他离子使等式成立,D错误;故选C。
1.电解质溶液中的“三大守恒”
(1)【电荷守恒】电解质溶液中,不论存在多少种离子,但溶液总是呈电中性,即所有阳离子所带正电荷总数一定等于所有阴离子所带负电荷总数。
如:NaHCO3溶液中的电荷守恒关系式:c(Na+)+c(H+)=c(HCO)+c(OH-)+2c(CO)
Na2CO3溶液中的电荷守恒的关系式:c(Na+)+c(H+)=2c(CO)+c(HCO)+c(OH-)
(2)【元素守恒】电解质溶液中某一组分的原始浓度(起始浓度)应等于该组分在溶液中各种存在形式的浓度之和。
如:NaHCO3溶液中元素守恒关系式:c(Na+)=c(HCO)+c(H2CO3)+c(CO)
Na2CO3溶液中元素守恒的关系式:c(Na+)=2c(CO)+2c(HCO)+2c(H2CO3)
(3)【质子守恒】电解质溶液中粒子给出的氢离子(H+)的总数等于粒子接受氢离子(H+)的总数。
如:NaHCO3溶液中质子守恒关系式:c(CO)+c(OH-)=c(H+)+c(H2CO3)
Na2CO3溶液中质子守恒的关系式:c(OH-)=c(H+)+c(HCO)+2c(H2CO3)
2.单一溶液中的离子浓度关系
(1) 弱电解质电离、弱碱阳离子和弱酸阴离子水解
溶液
离子浓度由大到小的关系式
0.1 mol·L-1氨水
c(OH-)>c(NH)>c(H+)
0.1 mol·L-1氯化铵
c(Cl-)>c(NH)>c(H+)>c(OH-)
0.1 mol·L-1 Na2CO3
c(Na+)>c(CO)>c(OH-)>c(HCO)>c(H+)
(2) 弱酸的酸式盐溶液中粒子关系
溶液
pH
浓度大小
0.10 mol·L-1NaHCO3
>7
c(H2CO3)>c(CO)
0.10 mol·L-1 NaHSO3
<7
c(H2SO3)< c(SO)
3.等物质的量浓度混合溶液中离子浓度大小比较
溶液
pH
溶液中各微粒浓度由大到小的关系式
等物质的量浓度的CH3COOH、CH3COONa混合溶液
<7
c(CH3COO-)>c(Na+)>c(CH3COOH)>c(H+)>c(OH-)
等物质的量浓度的HCN、NaCN混合溶液
>7
c(HCN)>c(Na+)>c(CN-)>c(OH-)>c(H+)
等物质的量浓度的NH3·H2O、NH4Cl混合溶液
>7
c(NH)>c(Cl-)>c(NH3·H2O)>c(OH-)>c(H+)
【变式1-1】(2022·江苏卷)一种捕集烟气中CO2的过程如图所示。室温下以0.1mol∙L-1KOH溶液吸收CO2,若通入CO2所引起的溶液体积变化和H2O挥发可忽略,溶液中含碳物种的浓度c总=c(H2CO3)+c()+c()。H2CO3电离常数分别为Ka1=4.4×10-7、Ka2=4.4×10-11。下列说法正确的是
A.KOH吸收CO2所得到的溶液中:c(H2CO3)>c()
B.KOH完全转化为K2CO3时,溶液中:c(OH-)= c(H+)+c()+c(H2CO3)
C.KOH溶液吸收CO2,c总=0.1mol∙L-1溶液中:c(H2CO3)>c()
D.如图所示的“吸收”“转化”过程中,溶液的温度下降
【答案】C
【解析】A.KOH吸收CO2所得到的溶液,若为K2CO3溶液,则主要发生第一步水解,溶液中:c(H2CO3)<c(),若为KHCO3溶液,则发生水解的程度很小,溶液中:c(H2CO3)<c(),A不正确;B.KOH完全转化为K2CO3时,依据电荷守恒,溶液中:c(K+)+ c(H+)=c(OH-)+ +c()+2c(),依据物料守恒,溶液中:c(K+)=2[c()+c()+c(H2CO3)],则c(OH-)= c(H+)+c()+2c(H2CO3),B不正确;C.KOH溶液吸收CO2,c(KOH)=0.1mol∙L-1,c总=0.1mol∙L-1,则溶液为KHCO3溶液, Kh2==≈2.3×10-8>Ka2=4.4×10-11,表明水解程度大于电离程度,所以溶液中:c(H2CO3)>c(),C正确;D.如图所示的“吸收”“转化”过程中,发生反应为:CO2+2KOH=K2CO3+H2O、K2CO3+CaO+H2O=CaCO3↓+2KOH(若生成KHCO3或K2CO3与KHCO3的混合物,则原理相同),二式相加得:CO2+CaO=CaCO3↓,该反应放热(碳酸钙分解吸热),溶液的温度升高,D不正确;故选C。
【变式1-2】(25-26高三上·江苏连云港·期中)室温下,有色金属冶炼所得水相中含有浓度近似相等的Mn2+、Fe2+及Mg2+。经三道工序可分离三种金属。已知:Ksp(MgF2)=7.5×10-11,Ksp[Fe(OH)3]=2.8×10-39,下列说法正确的是
A.0.1 mol·L-1NaF溶液中:c(F-)>c(Na+)>c(OH-)>c(H+)
B.沉铁时,调节溶液的pH大于3,则溶液中c(Fe3+)小于2.8×10-6mol·L-1
C.“沉铁”后的滤液中:c(H+)+2c(Mn2+)=2c()+c(OH-)
D.由以上工序可判断Ksp(MgF2)>Ksp(MnF2)
【答案】B
【分析】水相中含有浓度近似相等的Mn2+、Fe2+及Mg2+,在沉镁时,加入NaF使Mg2+转化为MgF2沉淀,过滤得到的滤液中剩余Mn2+、Fe2+,加入,将Fe2+氧化为Fe3+,加入,将Fe3+转化为Fe(OH)3,实现Fe与Mn的分离,据此作答。
【解析】A.NaF为强碱弱酸盐,溶液显碱性,溶液中离子浓度大小顺序为c(Na+)> c(F-)>c(OH-)>c(H+),A错误;
B.沉铁时,调节溶液的pH大于3时,, ==2.8×10-6mol·L-1,B正确;
C.“沉铁”后的滤液中除含有、、外,还有,由电荷守恒可知,c(H+)+2c(Mn2+)<2c()+c(OH-),C错误;
D.由题可知,在沉镁工序中,加入NaF时,Mg2+转化为MgF2沉淀而Mn2+未形成MnF2沉淀,故Ksp(MgF2)<Ksp(MnF2),D错误;
故答案选B。
考向02 平衡常数的关系
【例2-1】(2024·江苏卷)室温下,通过下列实验探究的性质。已知,。
实验1:将气体通入水中,测得溶液。
实验2:将气体通入溶液中,当溶液时停止通气。
实验3:将气体通入酸性溶液中,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:
B.实验2所得溶液中:
C.实验2所得溶液经蒸干、灼烧制得固体
D.实验3所得溶液中:
【答案】D
【解析】实验1得到H2SO3溶液,实验2溶液的pH为4,实验2为NaHSO3溶液,实验3和酸性溶液反应的离子方程式为:。A. 实验1得到H2SO3溶液,其质子守恒关系式为:,则 ,A错误;B.实验2为pH为4,依据,则=,溶液,则,B错误;C.NaHSO3溶液蒸干过程中会分解成Na2SO3、Na2SO3可被空气中O2氧化,故蒸干、灼烧得固体,C错误;D.实验3依据发生的反应:,则恰好完全反应后,D正确;故选D。
【例2-2】(2021·江苏卷)室温下,通过下列实验探究NaHCO3、Na2CO3溶液的性质。
实验1:用pH试纸测量0.1mol·L-1NaHCO3溶液的pH,测得pH约为8
实验2:将0.1mol·L-1NaHCO3溶液与0.1mol·L-1CaCl2溶液等体积混合,产生白色沉淀
实验3:向0.1mol·L-1Na2CO3溶液中通入CO2,溶液pH从12下降到约为9
实验4:向0.1mol·L-1Na2CO3溶液中滴加新制饱和氯水,氯水颜色褪去
下列说法正确的是
A.由实验1可得出:Ka2(H2CO3)>
B.实验2中两溶液混合时有:c(Ca2+)·c(CO)<Ksp(CaCO3)
C.实验3中发生反应的离子方程式为CO+H2O+CO2=2HCO
D.实验4中c反应前(CO)<c反应后(CO)
【答案】C
【解析】A.实验1:用试纸测量溶液的,测得约为8,c(H+)c(OH-)。则碳酸氢钠溶液的水解程度大于电离程度。由实验1可得出:,Kw=c(H+)·c(OH-),,,Ka2(H2CO3)= <= ,A错误;B.实验2:将溶液与溶液等体积混合,产生白色沉淀碳酸钙,则由沉淀溶解平衡原理知,实验2中两溶液混合时有:,B错误;C.等物质的量浓度的碳酸钠碱性大于碳酸氢钠。实验3:溶液中通入一定量的,溶液从12下降到10,则实验3中发生反应的离子方程式为,C正确;D. 饱和氯水中氢离子与碳酸根结合转化为碳酸氢根,氯水朝着与水反应的方向移动,颜色变浅,c反应前(CO)>c反应后(CO),D错误;答案选C。
电离平衡常数(Ka、Kb)与水解平衡常数(Kh)的关系。
1.对于一元弱酸HA,Ka与Kh的关系。
HAH++A-,
Ka(HA)=;A-+H2OHA+OH-,
Kh(A-)=。
则KaKh=c(H+)c(OH-)=KW,故Kh=。
2.对于二元弱酸H2B,Ka1(H2B)、Ka2(H2B)与Kh(HB-)、Kh(B2-)的关系。
HB-+H2OH2B+OH-,
Kh(HB-)===。
B2-+H2OHB-+OH-,
Kh(B2-)===。
Kh=,Ka是其阴离子结合一个H+所形成的粒子的电离平衡常数。
3.M(OH)n悬浊液中Ksp、KW、pH间的关系。
M(OH)n(s)Mn+(aq)+nOH-(aq)
Ksp=c(Mn+)cn(OH-)=×cn(OH-)==() n+1。
【变式2-1】(2021·江苏卷)室温下,用0.5mol·L-1Na2CO3溶液浸泡CaSO4粉末,一段时间后过滤,向滤渣中加稀醋酸,产生气泡。已知Ksp(CaSO4)=5×10-5,Ksp(CaCO3)=3×10-9。下列说法正确的是
A.0.5mol·L-1Na2CO3溶液中存在:c(OH-)=c(H+)+c(HCO)+c(H2CO3)
B.反应CaSO4+COCaCO3+SO正向进行,需满足>×104
C.过滤后所得清液中一定存在:c(Ca2+)=且c(Ca2+)≤
D.滤渣中加入醋酸发生反应的离子方程式:CaCO3+2H+=Ca2++CO2↑+H2O
【答案】C
【解析】A.0.5mol·L-1Na2CO3溶液中存在质子守恒:c(OH-)=c(H+)+c(HCO)+2c(H2CO3),A错误;B.该反应的平衡常数K=====×104,当浓度商<K时,反应正向进行,B错误;C.上层清液为碳酸钙的饱和溶液,所以清液中满足c(Ca2+)=,由于硫酸钙沉淀转化为碳酸钙沉淀,所以清液为硫酸钙的不饱和溶液,则c(Ca2+)≤,C正确;D.醋酸为弱酸,不能拆成离子形式,D错误;综上所述答案为C。
【变式2-2】(25-26高三上·江苏苏州·期中)一种制备FeCO3的流程如图所示,混合过程中有气体产生。下列说法正确的是(已知:常温下,,,,,)
A.溶液中:
B.时,混合时应控制溶液
C.“滤液”中
D.反应的
【答案】D
【解析】A.根据物料守恒可知,溶液中有:,又知,,则的水解平衡常数Kh=小于的水解平衡常数Kh2=,的水解大于电离,即有:c(H2CO3)>c(NH3·H2O)、c()<c(),c(H2CO3)>c(),则有则,A错误;
B.已知混合时不能产生Fe(OH)2沉淀,则时,c(Fe2+)c2(OH-)<Ksp[Fe(OH)2],则有c(OH-)<==10-7mol/L,则c(H+)应该大于10-7mol/L,即混合时应控制溶液,B错误;
C.由题干流程图可知,“滤液”即过滤出FeCO3之后的滤液,则滤液中达到了FeCO3的溶解平衡,即滤液中,C错误;
D.反应的K=====,D正确;
故答案为:D。
1.(25-26高三上·江苏常州·期中)室温下,有色金属冶炼废渣(含、、等的氧化物)用硫酸酸浸后,提取铜和镍的过程如下图所示。已知:,,,,。
下列说法正确的是
A.等浓度的溶液和溶液中,水的电离程度:溶液溶液
B.溶液中:
C.溶液中:
D.“沉镍”后的上层清液中:
【答案】A
【解析】A. 在水中呈较明显的酸性,溶液 pH 较低,对水的电离抑制。(NH4)2C2O4属于弱酸弱碱盐,促进水的电离,等浓度的溶液和溶液中,水的电离程度:溶液溶液,故A 正确;
B.0.1 mol L-1 NaHSO3溶液中 c(H+) 与 c(H2SO3) 的比较: ,此时,则,故,故B错误;
C.(NH4)2C2O4溶液中存在物料守恒,正确守恒为:c(NH3⋅H2O)+c()=2c(H2C2O4)+2c()+2c(),故C错误;
D.若已生成NiC2O4沉淀,则,则溶液中,故D错误;
故选A。
2.(25-26高三上·江苏盐城·期中)室温下,用含少量的溶液制备的过程如下:
已知。下列说法正确的是
A.溶液中:
B.“沉钴”得到的上层清液中:
C.溶液中:
D.“沉锰”得到的滤液中:
【答案】C
【分析】含少量的溶液加硫化钠可生成CoS沉淀而除去钴离子,过滤,滤液中加碳酸氢铵生成碳酸锰沉淀、硫酸铵等。
【解析】A.在硫化钠中,,水解:、,可得物料守恒关系:,A错误;
B.“沉钴”过程中生成CoS沉淀,得到的上层清液为CoS的饱和溶液,存在沉淀溶解平衡。此时溶液中,,B错误;
C.碳酸氢铵溶液中,铵根水解显酸性,碳酸氢根水解显碱性;因铵根的水解常数为:;碳酸氢根水解常数为:,,故碳酸氢根水解程度大,溶液显碱性,溶液中的,C正确;
D.“沉锰”过程中发生反应,因溶液中还含有、等,故该电荷守恒式不成立,D错误;
故选C。
3.(2025·江苏·一模)室温下,通过下列实验探究溶液的性质。已知:,,。
实验1:用pH试纸测得溶液的pH约为8。
实验2:将溶液加热者沸后冷却至室温,溶液pH约为11。
实验3:向溶液中滴加溶液,产生白色沉淀。下列说法正确的是
A.溶液中:
B.实验2所得溶液中:
C.实验2所得溶液中:
D.实验3中发生反应的离子方程式为
【答案】C
【解析】A.溶液中,根据电荷守恒和物料守恒,得,则,A错误;
B.实验2所得溶液中溶液pH约为11,说明碳酸氢钠溶液在加热条件下分解生成了碳酸钠,此时物料守恒为:,B错误;
C. 因为,且实验2所得溶液中溶液pH约为11,则,故,C正确;
D.实验3中向溶液中滴加溶液,产生白色沉淀,反应的离子方程式为,D错误;
故选C。
4.(25-26高三上·江苏宿迁·期中)室温下,通过下列实验探究NaHS溶液的性质。
已知:,,。
实验1:向10ml 0.10mol/L NaHS溶液中逐滴加入NaOH溶液,至溶液pH=12;
实验2:向10ml 0.10mol/L NaHS溶液中滴加新制氯水,氯水褪色,有淡黄色沉淀产生;
实验3:向10ml 0.10mol/L NaHS溶液中滴加几滴CuSO4溶液,有黑色沉淀生成。
下列说法正确的是
A.实验1所得溶液中:
B.实验1所得溶液中:
C.实验2中主要反应的离子方程式:
D.实验3中反应的平衡常数
【答案】D
【解析】A.根据计算,pH=12时,,故,A错误;
B.电荷守恒为。pH=12时,,远大于,故,B错误;
C.实验2中Cl2氧化HS⁻生成S,离子方程式应为,C错误;
D.反应的平衡常数,D正确;
故选D。
5.(2025·江苏南京·模拟预测)室温下,通过下列实验探究NaHSO3溶液的性质。
实验1:用pH试纸测量0.1mol•L-1NaHSO3溶液的pH,测得pH约为5。
实验2:向10mL0.1mol•L-1NaHSO3溶液中加入等体积0.1mol•L-1氨水,充分混合后,溶液pH约为9。
实验3:向10mL0.1mol•L-1Na2CO3溶液中滴加几滴0.1mol•L-1NaHSO3溶液,无明显现象。
实验4:向10mL0.1mol•L-1NaHSO3溶液中加入过量Ba(OH)2溶液,产生白色沉淀。
下列有关说法正确的是
A.由实验1可得出:
B.实验2所得溶液中存在:
C.由实验3可得出:Ka2(H2SO3)<Ka1(H2CO3)
D.实验4反应后的上层清液中:
【答案】B
【解析】A.实验1中溶液的pH约为5,可知溶液显酸性,则的水解程度小于电离程度,,则有,,A项错误;
B. 实验2中NaHSO3和氨水等物质的量混合,根据物料守恒可知,含硫元素微粒的总浓度等于含氮元素微粒的总浓度,即c(,B项正确;
C.要证明:,则是证明酸性:,则应该发生的反应为:,该实验没有现象,说明没有发生到这个程度,这是由于实验3中只有几滴,量远远不足,只可能发生:,也同样是没有现象,因此不能得出,C项错误;
D.实验4中过量Ba(OH)2使完全沉淀,说明上层清液为饱和溶液,则上层清液中,而非小于,D项错误;
故答案选B。
6.(24-25高三下·江苏·开学考试)室温下,通过下列实验探究NaHSO3溶液的性质。已知Ka1(H2SO3)=1.4×10-2,Ka2(H2SO3)=6.0×10-8。
实验1:向0.1mol·L-1NaHSO3溶液滴入少量氯水,测得溶液pH减小。
实验2:将浓度均为0.02mol·L-1NaHSO3和Ba(OH)2溶液等体积混合,有沉淀产生。
下列说法正确的是
A.0.1mol·L-1NaHSO3溶液中:c(H2SO3)+c(OH-)>c()+c(H+)
B.实验1所得溶液中:c(Na+)=c()+c()+c(H2SO3)
C.实验2中发生反应:H+++Ba2++OH-=BaSO3↓+H2O
D.实验2所得上层清液中:c()>c()
【答案】D
【解析】A.0.1mol/LNaHSO3溶液中存在电荷守恒:,物料守恒:,质子守恒:,A错误。
B.实验1中Cl2将氧化为,导致物料守恒式应包含,即,B错误。
C.实验2中反应的本质是与中和生成,随后与Ba2+结合生成BaSO3沉淀,正确反应式为:+ Ba2++=BaSO3↓+H2O,C错误。
D.实验2混合后,过量,完全转化为,且BaSO3的溶度积极小,沉淀后上层清液中浓度由剩余的碱性环境主导,远大于,D正确;
故选D。
7.(2025·江苏盐城·模拟预测)时,通过下列实验探究的性质。
实验1:取溶液,向其中缓慢滴入等体积盐酸
实验2:取固体,每次用的溶液处理
实验3:溶液,测得时约为,时约为11
实验4:向溶液中加入2滴溶液
已知:时,、。
下列说法正确的是
A.实验1所得溶液中,
B.实验2中要使中的全部转化到溶液中,至少需要反复处理5次
C.实验3说明时溶液的水解程度低于时
D.实验4中发生反应的离子方程式为:
【答案】B
【解析】A.电荷守恒式中缺少Cl⁻的浓度,正确的电荷守恒应为,A错误;
B.实验2中,发生的转化:,n(BaSO4) = 46.6 g/ 233 g·L-1 = 0.2 mol,设每次处理转化的浓度为x mol/L,则平衡时c()=(1-x) mol/L,根据已知可得该可逆反应的平衡常数,解得x = 0.0476 mol/L,每次体积为1L,则每次处理可转化0.0476mol ,由于,故至少需处理5次,B正确;
C.水解是吸热反应,温度升高促进水解,80℃时pH降低是因温度升高水的离子积(Kw)增大,不能说明水解程度降低,实际水解程度更高,C错误;
D.该实验中Al3+少量,则Al3+与发生双水解反应生成Al(OH)3和,方程式错误,D错误;
故答案选B。
8.(2025·江苏苏州·三模)室温下,用溶液与氨水混合溶液反应,制备。已知,。下列说法正确的是
A.氨水溶液中:
B.溶液()中:
C.氨水与溶液等体积混合:
D.制得沉淀后的上层清液中:
【答案】B
【解析】A.氨水溶液中存在电荷守恒条件:,故A错误;
B.溶液的pH=7.8,说明的水解程度大于的电离程度:,故B正确;
C.氨水与溶液等体积混合后为溶液,根据物料守恒条件:,故C错误;
D.上层清液为饱和FeCO3溶液,因此滤液中,故D错误;
故答案为B。
9.(24-25高三上·江苏·期末)甘氨酸(NH2CH2COOH)是人体必需氨基酸之一,25 ℃时,甘氨酸溶液中NCH2COOH、NH2CH2COOH、NH2CH2COO-的分布分数与溶液pH关系如图所示(分布分数即各组分的平衡浓度占总浓度的分数)。下列说法不正确的是
A.pH=2.35,c(NH2CH2COOH)=c(NCH2COOH)
B.曲线b代表NH2CH2COOH,曲线c代表NH2CH2COO-
C.NH2CH2COOH(aq)+H2O(l)NCH2COOH(aq)+OH-(aq)的平衡常数K=10-2.35
D.NH2CH2COOK溶液中存在:c(K+)>c(NH2CH2COO-)>c(OH-)>c(H+)
【答案】C
【分析】甘氨酸中含有氨基和羧基,在酸性条件下存在形式为NCH2COOH,随着pH增大,逐步转化为NH2CH2COOH,最终转化为NH2CH2COO-,则曲线a代表NCH2COOH,曲线b代表为NH2CH2COOH,曲线c代表NH2CH2COO-,据此分析;
【解析】A.pH=2.35时,c(NH2CH2COOH)=c(NCH2COOH),A正确;
B.曲线a代表NCH2COOH,曲线b代表为NH2CH2COOH,曲线c代表NH2CH2COO-,B正确;
C.25℃时,pH=2.35,c(NH2CH2COOH)=c(NCH2COOH),该反应的平衡常数K==c(OH-)==1,C错误;
D.NH2CH2COOK溶液中,NH2CH2COO-发生水解,溶液显碱性,则溶液中存在:c(K+)>c(NH2CH2COO-)>c(OH-)>c(H+),D正确;
故选C。
10.(25-26高三上·江苏·月考)一定温度下,向0.1 mol·L-1硝酸银溶液中滴入稀氨水,发生反应Ag++2NH3⇌[Ag(NH3)2]+,溶液中pNH3与δ(X)的关系如图所示。已知pNH3=-lg[c(NH3)],δ(X)= (X代表Ag+或[Ag(NH3)2]+)。已知该温度下Ksp(AgCl)=1.8×10-10,下列说法正确的是
A.图中δ1代表的是δ{[Ag(NH3)2]+}
B.该溶液中c(Ag+)+c{[Ag(NH3)2]+}+c()+c(H+)=c()+c(OH-)
C.向该溶液中滴入稀硝酸,δ{[Ag(NH3)2]+}增大
D.AgCl+2NH3⇌[Ag(NH3)2]++Cl-的平衡常数K=1.8×10-6.5
【答案】B
【解析】A. ,越小,越大,随增大,反应右移, 的物质的量分数δ增大,图中δ2随减小而增大,故δ2代表δ,A错误;
B.根据电荷守恒可得,B正确;
C.滴入稀硝酸,与反应使减小,平衡左移,浓度减小,δ减小,C错误;
D.反应的平衡常数,由a点可知,时,δ=δ=0.5,即,,此时平衡常数;又因为,故,D错误;
故答案选B。
11.(2025·江苏泰州·模拟预测)室温下,通过下列实验探究NaHS溶液的性质。已知:,,。
实验1:向溶液中逐滴加入NaOH溶液,至溶液。
实验2:向溶液中滴加新制氯水,氯水褪色,有淡黄色沉淀产生。
实验3:向溶液中滴加几滴溶液,有黑色沉淀生成。
下列说法正确的是
A.实验1所得溶液中:
B.实验1所得溶液中:
C.实验2中主要反应的离子方程式:
D.实验3中反应的平衡常数
【答案】D
【解析】A.根据H₂S的和的乘积为,结合pH=11时的,计算得出c(S2-)/c(H2S)=100,故c(S²⁻)>c(H2S),A错误;
B.实验1溶液中电荷守恒为c(Na+)+c(H+)=c(HS⁻)+2c(S2-)+c(OH⁻)。因pH=11时c(OH⁻)=1×10-3,远大于c(H⁺)=1×10-11,故c(Na+)>c(HS-)+2c(S2-),B错误;
C.实验2中NaHS溶液中的主要离子是HS⁻而非S2-,Cl₂与HS⁻反应生成S,故离子方程式为,C错误;
D.实验3反应的平衡常数,D正确;
故选D。
12.(2025·江苏南京·模拟预测)室温下,已知,。通过下列实验探究、的性质。
实验1:用pH计测得溶液的。
实验2:向溶液中滴加等体积溶液,溶液变浑浊。
实验3:向溶液中滴加少量溶液,无明显现象。
实验4:向溶液中通入一定量,测得溶液。
下列说法正确的是
A.实验1溶液中:
B.实验2可得到
C.实验3反应后的溶液中存在:
D.实验4所得的溶液中:
【答案】D
【解析】A.溶液中同时存在的电离平衡()和水解平衡(),用pH计测得溶液的,即溶液呈酸性,说明的电离程度大于其水解程度,则实验1溶液中:,A错误;
B.实验2中,向溶液中滴加等体积溶液,混合后和浓度均为,则离子积,溶液变浑浊,说明,则实验2可得到Ksp(CaC2O4)<2.5×10−5,B错误;
C.溶液中存在物料守恒:,向其溶液滴加少量溶液后,溶液中物质的量增大,则实验3反应后的溶液中存在:,C错误;
D.实验4中,向溶液中通入一定量,测得溶液,此时电荷守恒简化为:,结合物料守恒:,推导得,D正确;
故选D。
13.(2025·江苏常州·二模)室温下,通过下列实验探究NaHS溶液的性质。
已知:,,。
实验1:向0.10mol/L NaHS溶液中逐滴加入NaOH溶液,至溶液;
实验2:向0.10mol/L NaHS溶液中滴加新制氯水,氯水褪色,有淡黄色沉淀产生;
实验3:向0.10mol/L NaHS溶液中滴加几滴溶液,有黑色沉淀生成。
下列说法正确的是
A.实验1所得溶液中:
B.实验1所得溶液中:
C.实验2中主要反应的离子方程式:
D.实验3中反应的平衡常数
【答案】B
【解析】A.由电离常数可知,Ka1(H2S) Ka2(H2S)= ×==1.0×10-7×1.0×10-13=1.0×10-20,则pH为11的溶液中==100,则溶液中:,故A错误;
B.由题意可知,实验1得到的溶液呈碱性,溶液中氢氧根离子浓度大于氢离子浓度,由电荷守恒关系c(Na+)+c(H+)=c(HS-)+2c(S2-)+c(OH-)可知,溶液中c(Na+)>c(HS-)+2c(S2-),故B正确;
C.由题意可知,实验2发生的反应为硫氢化钠溶液与氯气反应生成氯化钠、硫沉淀和盐酸,反应的离子方程式为HS-+Cl2=S↓+2Cl-+ H+,故C错误;
D.由题意可知,实验3中反应的平衡常数K=====1.0×1030,故D错误;
故选B。
14.(24-25高三上·江苏常州·期末)室温下,用pH为6的缓冲溶液(和以一定比例组成的混合溶液)吸收烟气中的并进行资源化回收的过程如下图所示。经加热解吸后的溶液可以直接循环利用,实现全过程的连续稳定运行。已知:的电离平衡常数分别为、、,的电离平衡常数分别为,,的还原能力随酸性增强而减弱,通入所引起的溶液体积变化和水分挥发均可忽略。下列说法正确的是
A.pH为6的缓冲溶液中:
B.吸收和解吸时,主要发生反应:
C.当缓冲溶液吸收至溶液的时:
D.当缓冲溶液中越大,则烟气中的吸收效率越高
【答案】B
【解析】A.根据电荷守恒,的缓冲溶液中,,因为,,所以,A错误;
B.由电离平衡常数可知,吸收时与水生成,第一步电离出,与反应;解吸时加热使平衡逆向移动,反应为,B正确;
C.由推导的关系:变形得:c,代入数据,由推导与的关系:变形得:,将代入:,故,C错误;
D.,该比值越大,越大,还原能力随酸性增强而减弱,不利于吸收,吸收效率越低,D错误;
故答案选B。
15.(2025·江苏·三模)某NaCl固体中含有少量CaCl2、MgSO4,利用该固体进行下列实验。
已知:,。
实验1 将固体溶于水,得到澄清溶液,测得溶液pH=6。
实验2 向“实验1”所得溶液中先后加入过量的BaCl2溶液,过量的NaOH溶液、过量的Na2CO3溶液,充分反应后过滤,测得滤液的pH=13。
实验3 向“实验2”所得滤液中加入过量盐酸充分反应后,蒸发结晶。
实验4 取少量“实验3”所得晶体溶于水配成溶液,向其中滴加BaCl2溶液,有白色沉淀生成。
下列说法不正确的是
A.“实验1”所得溶液中:
B.“实验1”所得溶液中:
C.“实验2”所得滤液中:
D.“实验4”所得白色沉淀为BaSO4
【答案】B
【分析】“实验1”配成的溶液中含Na+、Ca2+、Mg2+、Cl-、,溶液澄清,则无CaSO4生成,即;“实验2”加入过量的BaCl2溶液除去,引入Ba2+,加入过量的NaOH溶液除去Mg2+,引入大量OH-,加入过量的Na2CO3溶液除去Ca2+和Ba2+,引入,此时溶液中大量存在Na+、Cl-、OH-、,溶液为强碱性;“实验3”加入过量盐酸除去OH-、,得到含NaCl的酸性溶液,蒸发结晶HCl挥发得到NaCl晶体;“实验4”加入BaCl2产生白色沉淀BaSO4。
【解析】A.“实验1”所得溶液为澄清溶液,则没有CaSO4沉淀,即,故A正确;
B.实验1”所得溶液根据电荷守恒有:,溶液pH=6,则,因此,故B错误;
C.“实验2”所得滤液有大量存在的Na+、Cl-、OH-、,根据电荷守恒:,碱性溶液,则,故C正确;
D.据分析,白色沉淀为BaSO4,故D正确;
故答案为B。
16.(24-25高三下·江苏·阶段练习)常温下,Ka1(H2C2O4) =10-1.26、Ka2(H2C2O4) =10-4.27、Ksp(CaC2O4) =10-8.64。实验室进行多组实验测定某些酸、碱、盐性质,相关实验记录如表:
实验
实验操作和现象
1
常温下,测得0.10 mol·L-1NaHC2O4溶液的pH=4.2
2
常温下,向0.10 mol·L-1NaHC2O4溶液加入一定体积的等浓度CaCl2溶液产生白色沉淀,测得上层清液c()=10-4.37mol·L-1,c(Ca2+)=10-4mol·L-1
3
常温下,向0.10 mol·L-1Na2C2O4溶液中滴加等浓度盐酸至溶液的pH=7
下列所得结论正确的是
A.0.10mol·L-1Na2C2O4溶液中:c()<c(Na+)<2c()
B.实验1溶液中:c()<c(H2C2O4)
C.实验2清液中:pH=4
D.实验3溶液中:c(Cl-)=2c(H2C2O4)+c()+c(OH-)
【答案】C
【解析】A.0.10 mol·L-1Na2C2O4溶液中由电荷守恒可知,草酸根离子水解使得溶液显碱性,则,,A错误;
B.实验1溶液中溶液显酸性,NaHC2O4的电离大于水解,故c()>c(H2C2O4),B错误;
C.实验2清液中,,,故pH=4,C正确;
D.实验3溶液中pH=7,;由电荷守恒可知;由物料守恒可知;则有,D错误;
故选C。
17.(2025·江苏·二模)室温下,溶液中含碳微粒的分布系数与pH的关系如图所示。
已知的分布系数:
下列说法正确的是
A.时:
B.浓度均为和的混合液中:
C.向溶液中滴加氨水至的溶液中:
D.向溶液中加入NaOH溶液至的反应:
【答案】C
【分析】草酸()是一种二元弱酸,存在电离平衡,、,随着pH增大,减小,先增大,后减小,增大,故曲线Ⅰ表示随pH变化,曲线Ⅱ表示随pH变化,曲线Ⅲ表示:随pH变化,Ka1=,由Ⅰ和Ⅱ交点可知,Ka1==10-1.2,同理Ka2==10-4.2。
【解析】A.时,由曲线各微粒分布系数可知,Ⅱ>Ⅲ>Ⅰ,则离子浓度:,A错误;
B.溶液中存在电离平衡:,电离常数 Ka2 =10-4.2、水解平衡:水解常数:,显然电离程度大于水解程度,则溶液中:,B错误;
C.由图可知,时,含碳微粒主要以形式存在,故此时溶质主要是,则溶液中存在物料守恒:,则:,C正确;
D.向溶液中加入NaOH溶液至时,得到等浓度的和,则离子方程式为,D错误;
故选C。
18.(2025·江苏·模拟预测)室温下,通过实验探究NaHS溶液的性质并记录如下表。下列说法不正确的是
实验
实验操作和现象
1
向0.1mol·L-1 NaHS溶液中滴加几滴酚酞试剂,溶液变红
2
向0.1mol·L-1 NaHS溶液中加入少量FeCl3溶液,产生淡黄色沉淀
3
向0.1mol·L-1 NaHS溶液中滴加过量CuCl2溶液,产生黑色沉淀
A.实验1证明NaHS溶液中存在:HS-+H2OH2S+OH-
B.实验1可推测出NaHS溶液中存在:c(HS-)>c(H2S)>c(S2-)
C.实验2反应的离子方程式:HS-+2Fe3+=2Fe2++S↓+H+
D.实验3反应静置后的上层清液中存在:c(Cu2+)·c(S2-)=Ksp(CuS)
【答案】C
【解析】A.实验1向溶液中滴加几滴酚酞试剂,溶液变红,说明溶液呈碱性,发生了水解,A正确;
B.在溶液中,会发生电离()和水解(),溶液呈碱性,说明水解程度大于电离程度,则溶液中存在,B正确;
C.实验2中过量,反应生成的H+还会和反应生成H2S,C错误;
D.与CuCl2反应生成CuS,溶液中产生黑色沉淀,则上层清液是CuS的饱和溶液,存在,D正确;
故答案选C。
19.(2025·江苏·模拟预测)室温下,通过下列实验探究NaHCO3和Na2CO3的性质:
实验1:测定0.1mol·L-1 NaHCO3溶液的pH约为8。
实验2:将0.1mol·L-1 Na2CO3溶液与0.1mol·L-1 CaCl2溶液等体积混合,产生白色沉淀。
实验3:将少量FeSO4·7H2O溶于水,加入一定量的NaHCO3溶液,可制得FeCO3沉淀。
下列说法不正确的是
A.实验1的溶液中存在:Ka1(H2CO3)·Ka2(H2CO3)<KW
B.实验2的上层清液中存在:c(Ca2+)·c()<Ksp(CaCO3)
C.实验2的上层清液中存在:c(Na+)+2c(Ca2+)+c(H+)=c()+2c()+c(OH-)+c(Cl-)
D.实验3生成FeCO3沉淀的离子方程式为:2+Fe2+=FeCO3↓+CO2↑+H2O
【答案】B
【解析】A.NaHCO3溶液呈碱性,说明HCO的水解能力强于其电离电离能力,即Ka2(H2CO3)<,故Ka1(H2CO3)·Ka2(H2CO3)<KW,A正确;
B.实验2说明CO与Ca2+生成CaCO3白色沉淀,CaCO3存在沉淀溶解平衡,实验2的上层清液是CaCO3的饱和溶液,其中存在:c(Ca2+)·c(CO)=Ksp(CaCO3),B错误;
C.根据电荷守恒,可知实验2的上层清液中存在c(Na+)+2c(Ca2+)+c(H+)=c()+2c()+c(OH-)+c(Cl-),C正确;
D.HCO与Fe2+反应生成FeCO3沉淀时必有CO2气体产生,离子方程式为2+Fe2+=FeCO3↓+CO2↑+H2O,D正确;
故选B。
20.(24-25高三上·江苏南京·期中)在生态系统的硫循环中不可或缺。时,水溶液中-2价不同形态的分布分数如图所示,下列说法正确的是
A.线表示的分布分数
B.时,的第二步水解常数约为
C.溶液中
D.可以向燃气中掺入微量气体以示警燃气泄漏
【答案】B
【分析】随pH升高,H2S的含量降低、HS-的含量先增后减、S2-的量增大,所以a表示H2S的分布分数、b表示的分布分数、c表示S2-的分布分数。H2S、HS-浓度相等时pH=7,=10-7;HS-、S2-浓度相等时pH=13,=10-13;
【解析】A.随pH升高,HS-的含量先增后减,线b表示的分布分数,故A错误;
B.时,的第二步水解常数约为,故B正确;
C.=10-7,=10-13,溶液,HS-电离常数为10-13,HS-水解常数为,水解大于电离,所以,故C错误;
D.有毒,不能向燃气中掺入微量气体以示警燃气泄漏,否则燃气泄漏时可能发生意外事故,故D错误;
选B。
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