内容正文:
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第一部分
小题分点突破
主题九 水溶液中的离子平衡
微专题 四大平衡常数的
综合考查
知识储备
01
高频考点作业
04
目录
CONTENTS
抢分快招
02
真题精研
03
考前必纠思维误区
05
知识储备
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3.“四大常数”的应用
根据酸碱的电离常数大小可进行以下判断:
(1)判断弱酸(或弱碱)的相对强弱,电离常数越大,酸性(或碱性)越强。
(2)判断盐溶液的酸性(或碱性)强弱,电离常数越大,对应的盐水解程度越小,碱性(或酸性)越弱。
(3)判断复分解反应能否发生,一般符合“强酸制弱酸”规律。
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根据题目中给出的数据或曲线图像进行判断或计算
(1)根据粒子浓度计算常数。
(2)根据常数计算各粒子浓度。
(3)根据计算出的Ka(或Kb)与Kh的大小判断溶液酸碱性。
(4)根据Ksp与Q的大小判断是否有沉淀生成。
(5)根据各常数之间的关系进行有关计算。
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当pH=6.4时,c(HL2-)最大,接近10-1 mol·L-1,结合B项中平衡常数可计算得c(L3-)≈10-6.2 mol·L-1,δ[CuL2]4-=0.90,δ[CuL]-=0.09,结合Cu元素守恒知,c([CuL2]4-)=0.90×0.002 mol·L-1=1.8×10-3 mol·L-1,c([CuL]-)=0.09×
0.002 mol·L-1=1.8×10-4 mol·L-1,因此体系中c(HL2-)>c([CuL2]4-)>c([CuL]-)
>c(L3-),D正确。
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4.(2023·辽宁卷,15)某废水处理过程中始终保持H2S饱和,即c(H2S)=
0.1 mol·L-1,通过调节pH使Ni2+和Cd2+形成硫化物而分离,体系中pH与-lg c关系如下图所示,c为HS-、S2-、Ni2+和Cd2+的浓度,单位为mol·L-1。已知Ksp(NiS)>Ksp(CdS),下列说法正确的是( )
A.Ksp(CdS)=10-18.4
B.③为pH与-lg c(HS-)的关系曲线
C.Ka1(H2S)=10-8.1
D.Ka2 (H2S)=10-14.7
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[三年真题集训]
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8.(2025·南京六校联合调研)室温下,通过下列实验探究Na2CO3的性质。已知:25 ℃时,H2SO3的Ka1(H2SO3)=1.4×10-2,Ka2(H2SO3)=6.0×10-8,H2CO3的Ka1(H2CO3)=4.3×10-7,Ka2(H2CO3)=5.6×10-11。
实验1:配制50 mL 0.1 mol·L-1 Na2CO3溶液,测得溶液pH约为12;
实验2:取10 mL 0.1 mol·L-1 Na2CO3溶液,向其中加入少量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,固体完全溶解;
实验3:取10 mL 0.1 mol·L-1 Na2CO3溶液,向其中缓慢滴入等体积0.1 mol·L-1稀盐酸。
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11.(2025·河北邯郸四调)常温下Ag2S与CuS在水中的沉淀溶解平衡曲线如图所示,Mx+指Ag+或Cu2+。下列说法正确的是( )
A.Ksp(Ag2S)的数量级为10-49
B.b点分散系中含有Ag2S和CuS固体混合物
C.CuS(s)可近似完全转化为Ag2S(s)
D.c点分散系中Ksp(Ag2S)=Ksp(CuS)
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考前必纠
思维误区
类型 思维误区 应对策略
c(H+)、c(OH-)判断
误区 误以为溶液稀释时,离子浓度会一直变小 常温下,酸溶液无限稀释时,c(H+)只会无限接近10-7 mol·L-1,但不会小于10-7 mol·L-1;碱溶液无限稀释时,c(OH-)只会无限接近10-7 mol·L-1,但不会小于10-7 mol·L-1
忽略水的电离 一般情况下,酸溶液中,c(OH-)=c水(OH-),但c(H+)≠c水(H+),c(H+)=c酸(H+)+c水(H+)。同理,碱溶液中,c(H+)=c水(H+),但c(OH-)≠c水(OH-)。无论什么溶液中,均有c水(H+)=c水(OH-)
考前必纠思维误区
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Ksp应用误区 根据Ksp比较溶解度时忽略物质类型 同类型的难溶物,Ksp越大,物质的溶解度就越大。不同类型的难溶物,不能根据Ksp的大小直接比较溶解度大小。如Ksp(AgCl)>Ksp(AgBr),AgCl的溶解度大于AgBr的溶解度;Ksp(AgCl)>Ksp(Ag2CrO4),但AgCl的溶解度小于Ag2CrO4的溶解度
误认为Ksp小的物质一定不能转化为Ksp大的物质 一般情况下,Ksp较大的难溶电解质可以转化为Ksp较小的难溶电解质,但当某一离子浓度较大,使Q>Ksp,也能实现Ksp较小的难溶电解质转化为Ksp较大的难溶电解质,如Ksp(AgCl)>Ksp(AgBr),但向饱和AgBr溶液中加入足量NaCl,会有AgCl白色沉淀析出
考前必纠思维误区
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R
1.电离常数(Ka或Kb)与电离度(α)的关系(以一元弱酸HA为例)
HA H+ + A-
起始浓度 c酸 0 0
平衡浓度 c酸(1-α) c酸α c酸α
Ka=2,酸)eq \f(c·α2,c酸·(1-α))
=eq \f(c酸·α2,1-α)。若α很小,可认为1-α≈1,则Ka=c酸·α2或α=eq \r(\f(Ka,c酸))。
2.水的离子积常数、电离常数、水解常数、溶度积常数之间的关系
“四大常数”都只与温度有关,温度不变,常数不变。
已知:常温下,H2S的电离常数为Ka1、Ka2,Cu(OH)2、CuS、Ag2S的溶度积常数分别为Ksp、Ksp′、Ksp″。
(1)水解常数与电离常数、离子积常数之间的关系
常温下的Na2S溶液中:S2-的水解常数Kh1=eq \f(Kw,Ka2),HS-的水解常数Kh2=eq \f(Kw,Ka1)。
(2)水解常数与溶度积、离子积之间的关系
常温下的CuCl2溶液中:Cu2+的水解常数Kh=2,w)eq \f(K,Ksp)
。
(3)平衡常数与电离常数、溶度积之间的关系
①反应CuS(s)+2Ag+(aq)Cu2+(aq)+Ag2S(s)的平衡常数K=eq \f(Ksp′,Ksp″);
②反应CuS(s)+2H+(aq)Cu2+(aq)+H2S(aq)的平衡常数K=eq \f(Ksp′,Ka1·Ka2)。
(4)判断微粒浓度比值的变化
弱电解质加水稀释时,能促进弱电解质的电离,溶液中离子和分子的浓度会发生相应的变化,但电离常数不变,考题中经常利用电离常数来判断溶液中微粒浓度比值的变化情况。
如:0.1 mol·L-1 CH3COOH溶液中加水稀释,eq \f(c(CH3COO-),c(CH3COOH))=
eq \f(c(CH3COO-)·c(H+),c(CH3COOH)·c(H+))=eq \f(Ka,c(H+)),加水稀释时,c(H+)减小,Ka值不变,则eq \f(c(CH3COO-),c(CH3COOH))增大。
1.(2025·河北卷,14)已知Cu2+和L3-结合形成两种配离子[CuL]-和[CuL2]4-。常温下,0.100 mol·L-1的H3L和0.002 mol·L-1的CuSO4混合溶液中,HL2-和L3-的浓度对数lg c(实线)、含铜微粒的分布系数δ(虚线)[例如δCu2+=
eq \f(c(Cu2+),c(Cu2+)+c([CuL]-)+c([CuL2]4-))]与溶液pH的关系如图所示:
下列说法错误的是( )
A.Cu2++L3-[CuL]-,K=109.4
B.HL2-H++L3-,K=10-11.6
C.图中a点对应的pH=4.2
D.当pH=6.4时,体系中c(HL2-)>c([CuL2]4-)>c([CuL]-)>c(L3-)
解析:HL2-和L3-之间存在HL2-H++L3-转化关系,则pH较小时,平衡逆向移动,以HL2-为主,则c(HL2-)>c(L3-),lg c(HL2-)>lg c(L3-),则曲线Ⅰ代表lg c(HL2-)与溶液pH的关系,曲线Ⅱ代表lg c(L3-)与溶液pH的关系,随着pH增大,HL2-H++L3-平衡正向移动,c(L3-)增大,Cu2+和L3-结合形成配离子的反应依次为①Cu2++L3-[CuL]- K、②L3-+[CuL]-[CuL2]4- K,因此随pH增大,δCu2+持续减小,
δ[CuL]-先增大后减小,δ[CuL2]4-一直增大,故曲线Ⅲ代表δCu2+与溶液pH的关系,曲线Ⅳ代表δ[CuL]-与溶液pH的关系,曲线Ⅴ代表δ[CuL2]4-与溶液pH的关系。曲线Ⅲ和曲线Ⅳ的交点代表δCu2+=δ[CuL]-,即c(Cu2+)=c([CuL]-),
由图可知,此时lg c(L3-)=-9.4,代入平衡表达式得反
应①的K=eq \f(c([CuL]-),c(Cu2+)c(L3-))=eq \f(1,10-9.4)=109.4,A正确;
曲线Ⅰ和曲线Ⅱ的交点代表lg c(L3-)=lg c(HL2-),即c(L3-)=c(HL2-),此时pH=11.6,代入平衡常数表达式得K=eq \f(c(L3-)·c(H+),c(HL2-))=10-11.6,B正确;曲线Ⅳ和曲线Ⅴ的交点代表δ[CuL]-=δ[CuL2]4-,即c([CuL2]4-)=c([CuL]-),此时lg c(L3-)=-7.2,可得反应②的平衡常数K=eq \f(c([CuL2]4-),c(L3-)·c([CuL]-))=eq \f(1,10-7.2)=107.2,反应①+反应②,可得Cu2++2L3-[CuL2]4- K′,a点时,δCu2+=δ[CuL2]4-,则K′=eq \f(c([CuL]-),c(L3-)·c(Cu2+))×
eq \f(c([CuL2]4-),c(L3-)·c([CuL]-))=eq \f(1,c2(L3-))=109.4×107.2=1016.6,解得c(L3-)=10-8.3 mol·L-1,且a点对应c(HL2-)=0.1 mol·L-1,代入HL2-H++L3-的平衡常数K=eq \f(c(L3-)·c(H+),c(HL2-))=10-11.6,计算得c(H+)=10-4.3 mol·L-1,故pH=4.3,C错误;
2.(2025·浙江1月选考,15)25 ℃时,H2CO3的电离常数Ka1=4.5×10-7,Ka2=4.7×10-11;Ksp(CaCO3)=3.4×10-9。下列描述不正确的是( )
A.HCOeq \o\al(-,3)+H2OOH-+H2CO3,K=2.2×10-8
B.2HCOeq \o\al(-,3)H2CO3+COeq \o\al(2-,3),K=1.0×10-4
C.HCOeq \o\al(-,3)+Ca2+CaCO3(s)+H+,K=1.4×10-2
D.NaHCO3溶液中,c(H+)+c(H2CO3)=c(OH-)+c(COeq \o\al(2-,3)),则c(H+)=-,3)eq \f(Ka1 [Ka2c(HCO)+Kw],Ka1+c(HCOeq \o\al(-,3)))
解析:该反应的K=-,3)eq \f(c(H2CO3)·c(OH-),c(HCO))
=-,3)eq \f(c(H2CO3)·c(OH-)·c(H+),c(HCO)·c(H+))
=eq \f(Kw,Ka1)≈2.2×10-8,A正确;该反应的K=2-,3)eq \f(c(H2CO3)·c(CO),c2(HCOeq \o\al(-,3)))
=
2-,3)eq \f(c(H2CO3)·c(CO)·c(H+),c2(HCOeq \o\al(-,3))·c(H+))
=eq \f(Ka2,Ka1)≈1.0×10-4,B正确;该反应的K=-,3)eq \f(c(H+),c(HCO)·c(Ca2+))
=2-,3)eq \f(c(H+)·c(CO),c(HCOeq \o\al(-,3))·c(Ca2+)·c(COeq \o\al(2-,3)))
=eq \f(Ka2,Ksp(CaCO3))≈1.4×10-2,C正确;c(H2CO3)=-,3)eq \f(c(HCO)·c(H+),Ka1)
①,c(COeq \o\al(2-,3))=-,3)eq \f(c(HCO)·Ka2,c(H+))
②,c(OH-)=eq \f(Kw,c(H+))③,c(H+)+c(H2CO3)=c(OH-)+c(COeq \o\al(2-,3)),将①②③代入得c2(H+)=-,3)eq \f(Ka1[Ka2c(HCO)+Kw],Ka1+c(HCOeq \o\al(-,3)))
,D错误。
3.(2024·山东卷,10)常温下Ag(Ⅰ)CH3COOH水溶液体系中存在反应:Ag++CH3COO-CH3COOAg(aq),平衡常数为K。已知初始浓度c0(Ag+)=c0(CH3COOH)=0.08 mol·L-1,所有含碳物种的摩尔分数与pH变化关系如图所示(忽略溶液体积变化)。下列说法正确的是( )
A.线Ⅱ表示CH3COOH的变化情况
B.CH3COOH的电离平衡常数Ka=10-n
C.pH=n时,c(Ag+)=eq \f(10m-n,K) mol·L-1
D.pH=10时,c(Ag+)+c(CH3COOAg)=0.08 mol·L-1
解析:在溶液中存在平衡:CH3COOHCH3COO-+H+①、Ag++CH3COO-CH3COOAg(aq)②,Ag+的水解平衡:Ag++H2OAgOH+H+③,随着pH的增大,c(H+)减小,平衡①③正向移动,c(CH3COOH)、c(Ag+)减小,pH较小时(约小于7.8)CH3COO-浓度增大的影响大于Ag+浓度减小的影响,CH3COOAg浓度增大,pH较大时(约大于7.8)CH3COO-浓度增大的影响小于Ag+浓度减小的影响,CH3COOAg浓度减小,故线Ⅰ表示CH3COOH的摩尔分数随pH变化的关系,线Ⅱ表示CH3COO-的摩尔分数随pH变化的关系,线Ⅲ表示CH3COOAg的摩尔分数随pH变化的关系。根据分析,线Ⅱ表示CH3COO-的变化情况,A错误;
由图可知,当c(CH3COOH)=c(CH3COO-)时(即线Ⅰ和线Ⅱ的交点),溶液的pH=m,则CH3COOH的电离平衡常数Ka=eq \f(c(H+)c(CH3COO-),c(CH3COOH))=10-m,B错误;pH=n时,eq \f(c(H+)c(CH3COO-),c(CH3COOH))=10-m,c(CH3COO-)=eq \f(10-mc(CH3COOH),c(H+))=10n-mc(CH3COOH),Ag++CH3COO-CH3COOAg(aq)的K=
eq \f(c(CH3COOAg),c(Ag+)c(CH3COO-)),c(Ag+)=eq \f(c(CH3COOAg),Kc(CH3COO-)),
由图可知pH=n时,c(CH3COOH)=c(CH3COOAg),
代入整理得c(Ag+)=eq \f(10m-n,K) mol·L-1,C正确;根据元
素守恒,pH=10时溶液中c(Ag+)+c(CH3COOAg)+
c(AgOH)=0.08 mol·L-1,D错误。
解析:H2S饱和溶液中,随pH升高,HS-、S2-浓度逐渐增大,Ni2+、Cd2+浓度逐渐减小,则-lg c(HS-)和-lg c(S2-)随pH的升高而减小,-lg c(Ni2+)和-lg c(Cd2+)随pH的升高而增大。pH相同时,HS-的浓度大于S2-浓度,即-lg c(HS-)小于
-lg c(S2-),则③为pH与-lg c(S2-)的关系曲线,④为pH与-lg c(HS-)的关系曲线;S2-浓度相同时,由于Ksp(NiS)>Ksp(CdS),所以Cd2+浓度更小,即-lg c(Ni2+)小于
-lg c(Cd2+),则①为pH与-lg c(Cd2+)的关系曲线,②为pH与-lg c(Ni2+)的关系曲线。Ka1(H2S)=eq \f(c(H+)·c(HS-),c(H2S))=eq \f(c(H+)·c(HS-),0.1)为定值,代入④上两组数据计算结果一致,Ka1(H2S)=eq \f(10-1.6×10-6.5,0.1)=eq \f(10-4.2×10-3.9,0.1)=10-7.1,④代表pH与
-lg c(HS-)的关系曲线,B、C错误;
取③上任一组数据计算Ka2(H2S)=eq \f(c(H+)·c(S2-),c(HS-))=eq \f(10-6.8×10-9.2,c(HS-))=eq \f(10-6.8×10-9.2,\f(Ka1×0.1,10-6.8))=10-14.7,D正确;Ksp(CdS)=c(Cd2+)·c(S2-)=10-13×10-13=10-26,A错误。
1.(2025·山东卷,15改编)常温下,假设1 L水溶液中Co2+和C2Oeq \o\al(2-,4)初始物质的量浓度均为0.01 mol·L-1。平衡条件下,体系中全部四种含碳物种的摩尔分数随pH的变化关系如图所示(忽略溶液体积变化)。已知:体系中含钴物种的存在形式为Co2+,CoC2O4(s)和Co(OH)2(s);Ksp(CoC2O4)=6.0×10-8,Ksp[Co(OH)2]=5.9×10-15。下列说法正确的是( )
A.甲线所示物种为HC2Oeq \o\al(-,4)
B.H2C2O4的电离平衡常数Ka2=10-8
C.pH=a时,Co2+物质的量浓度为1.6×10-3 mol·L-1
D.pH=b时,物质的量浓度:c(OH-)>c(C2Oeq \o\al(2-,4))
解析:由题中信息可知,4种含碳物种分别为H2C2O4、HC2Oeq \o\al(-,4)、C2Oeq \o\al(2-,4)和CoC2O4(s),初始时,Q=c(Co2+)·c(C2Oeq \o\al(2-,4))=0.01×0.01=1×10-4,Q>Ksp(CoC2O4),有CoC2O4沉淀析出,随着pH增大,H2C2O4的摩尔分数逐渐减小,CoC2O4(s)会转化为溶解度更小的Co(OH)2,CoC2O4(s)的摩尔分数先增大后减小,因此,C2Oeq \o\al(2-,4)的摩尔分数逐渐增大,则甲线所示物种为CoC2O4(s),丁线所示物种为C2Oeq \o\al(2-,4),根据曲线的走势并结合电离平衡的过程可知,乙线所示物种为H2C2O4,丙线所示物种为HC2Oeq \o\al(-,4)。由甲、丁两线的交点可知,在该点C2Oeq \o\al(2-,4)和
CoC2O4(s)的摩尔分数相等,均为0.5,由于水溶液中
Co2+和C2Oeq \o\al(2-,4)初始物质的量浓度均为0.01 mol·L-1,
则此时溶液中C2Oeq \o\al(2-,4)的浓度为0.005 mol·L-1,
由Ksp(CoC2O4)=6.0×10-8可以求出此时溶液中Co2+的浓度为eq \f(6.0×10-8,0.005) mol·L-1=1.2×10-5 mol·L-1,再由Ksp[Co(OH)2]=5.9×10-15可以求出此时溶液中c(OH-)=eq \r(\f(5.9×10-15,1.2×10-5)) mol·L-1≈2.2×10-5 mol·L-1,pH≈9.3,即b≈9.3。由乙和丙两线的交点可知,H2C2O4和HC2Oeq \o\al(-,4)的摩尔分数相等,均为0.08,则由C元素守恒可知,此时CoC2O4(s)的摩尔分数为0.84。由分析可知,A不正确;本题条件不足,H2C2O4的Ka2无法计算,B不正确;
pH=a时,CoC2O4(s)的摩尔分数为0.84,CoC2O4(s)的物质的量为1 L×0.01 mol·
L-1×0.84=0.0084 mol,由于水溶液中Co2+初始物质的量浓度为0.01 mol·L-1,因此,Co2+的物质的量浓度等于1.6×10-3 mol·L-1,C正确;由分析可知pH=b时,C2Oeq \o\al(2-,4)的浓度为0.005 mol·L-1,c(OH-)≈2.2×10-5 mol·L-1,c(OH-)<c(C2Oeq \o\al(2-,4)),D不正确。
2.(2025·云南卷,14)甲醛法测定NHeq \o\al(+,4)的反应原理
为4NHeq \o\al(+,4)+6HCHO===(CH2)6N4H++3H++6H2O。取含
NH4Cl的废水浓缩至原体积的eq \f(1,10)后,移取20.00 mL,加
入足量甲醛反应后,用0.01000 mol·L-1的NaOH标准溶
液滴定。滴定曲线如图1,含氮微粒的分布分数δ与pH
关系如图2[比如:δ[(CH2)6N4H+]=eq \f(c[(CH2)6N4H+],c[(CH2)6N4H+]+c[(CH2)6N4])]。下列说法正确的是( )
A.废水中NHeq \o\al(+,4)的含量为20.00 mg·L-1
B.c点:c[(CH2)6N4H+]+c(H+)=c(OH-)
C.a点:c[(CH2)6N4H+]>c(H+)>c(OH-)>c[(CH2)6N4]
D.(CH2)6N4H+(CH2)6N4+H+的平衡常数K≈7.3×10-6
解析:由题图1可知,当加入NaOH标准溶液的体积为20.00 mL时到达滴定终点,说明待测液的体积和消耗标准溶液的体积相同,由关系式:4NHeq \o\al(+,4)~[(CH2)6N4H++3H+]~4OH-可知,浓缩后的20.00 mL溶液中c (NHeq \o\al(+,4))=c(OH-)=0.01000 mol·L-1,则原废水中c(NHeq \o\al(+,4))=0.01000 mol·L-1×eq \f(1,10)=0.001000 mol·L-1,因此,废水中NHeq \o\al(+,4)的含量为0.001000 mol·L-1×18000 mg·mol-1=18.00 mg·L-1,A错误。c点加入NaOH标准溶液的体积过量,由电荷守恒可知,c[(CH2)6N4H+]+c(H+)+c(Na+)=c(OH-)+c(Cl-),浓缩后的废水中NH4Cl的浓度与NaOH标准溶液浓度相同,Cl-和Na+均不参与离子反应,故c点c(Cl-)<c(Na+),c[(CH2)6N4H+]+c(H+)<c(OH-),B错误。
(CH2)6N4H+在溶液中水解使溶液显酸性,类比NH3可
知(CH2)6N4在溶液中与水作用发生电离而使溶液显碱
性;a点为半滴定点,由其纵坐标可知溶液显酸性,
H+反应掉eq \f(2,3),H+的存在会抑制(CH2)6N4H+的水解,则
溶液中粒子浓度的大小关系为c(H+)>c[(CH2)6N4H+]>c[(CH2)6N4]>c(OH-),C错误。由图1和图2可知,当pH=6.00时,(CH2)6N4占比较高,δ[(CH2)6N4]=0.88,则由N守恒可知,δ[(CH2)6N4H+]=0.12,同一溶液体积相同,故两种粒子的浓度之比等于其分布分数之比,则(CH2)6N4H+(CH2)6N4+H+的平衡常数K=
eq \f(c[(CH2)6N4]·c(H+),c[(CH2)6N4H+])=eq \f(0.88×10-6,0.12)≈7.3×10-6,D正确。
3.(2025·湖北卷,14)铜(Ⅰ)、乙腈(简写为L)的某水溶液体系中含铜物种的分布曲线如图。纵坐标(δ)为含铜物种占总铜的物质的量分数,总铜浓度为1.0×10-3 mol·L-1。下列描述正确的是( )
A.Cu++3L[CuL3]+的lg K=0.27
B.当c(Cu+)=c{[CuL]+}时,c{[CuL2]+}=
2.0×10-4 mol·L-1
C.n从0增加到2,[CuLn]+结合L的能力随
之减小
D.若c{[CuL]+}=c{[CuL3]+},则2c{[CuL2]+}<c{[CuL]+}+3c{[CuL3]+}
解析:由题图可知c(Cu+)=c{[CuL]+}时,lg c(L)=
-2.63,即c(L)=10-2.63,则反应Cu++L[CuL]+的
K1=eq \f(c{[CuL]+},c(L)·c(Cu+))=eq \f(1,c(L))=102.63,同理可得[CuL]+
+L[CuL2]+的K2=101.39,[CuL2]++L[CuL3]+的
K3=100.27,则Cu++L[CuL3]+的K=eq \f(c{[CuL3]+},c(Cu+)×c3(L))=K1·K2·K3=104.29,即lg K=4.29,A错误;由图像可知,当c(Cu+)=c{[CuL]+}时,δ(Cu+)=δ{[CuL]+}=0.48,δ{[CuL3]+}可忽略不计,则δ{[CuL2]+}=0.04,c{[CuL2]+}=0.04×1.0×10-3=4×10-5 mol·L-1,B错误;
[CuLn]+结合L的离子方程式为[CuLn]++L[CuLn+1]+,当δ{[CuLn]+}=
δ{[CuLn+1]+}时,K=eq \f(1,c(L)),由图像交点可知,随着n变大,c(L)逐渐变大,则K值变小,说明[CuLn]+结合L的能力随之减小,C正确;由图像可知,当c{[CuL]+}=c{[CuL3]+}时,δ{[CuL]+}=δ{[CuL3]+}<0.2,
δ{[CuL2]+}>0.6,则c{[CuL2]+}>2c{[CuL3]+},
故2c{[CuL2]+}>c{[CuL]+}+3c{[CuL3]+},D错误。
4.(2025·重庆卷,14)Cr(OH)3是两性氢氧化物,其沉淀分离的关键是控制溶液pH。25 ℃时,某溶液中c(Cr3+)与c([Cr(OH)4]-)的总和为c,-lg c随pH的变化关系如图所示(忽略体积变化)。
已知:
Cr(OH)3(s)Cr3+(aq)+3OH-(aq) Ksp
Cr(OH)3(s)+OH-(aq)[Cr(OH)4]-(aq) K=10-0.4
下列叙述正确的是( )
A.由M点计算得Ksp=10-30.2
B.Cr3+恰好沉淀完全时pH为6.7
C.P点沉淀质量小于Q点沉淀质量
D.随pH增大eq \f(c(Cr3+),c([Cr(OH)4]-))先减小后增大
解析:c(Cr3+)与c([Cr(OH)4]-)的总和为c,随着pH增大,先发生反应:
Cr3+(aq)+3OH-(aq)Cr(OH)3(s),含铬微粒总浓度下降,pH继续增大,发生反应:Cr(OH)3(s)+OH-(aq) [Cr(OH)4]-(aq),含铬微粒总浓度上升。M点时,pH=
5.0,c(OH-)=10-9 mol·L-1,代入K=eq \f(c([Cr(OH)4]-),c(OH-))=10-0.4得c([Cr(OH)4]-)=10-9.4 mol·L-1,可以忽略不计,故此时含Cr微粒主要为Cr3+,Ksp=c(Cr3+)·c3(OH-)=10-3.2×(10-9)3=10-30.2,A正确;
Cr3+恰好完全沉淀时,c(Cr3+)=10-5 mol·L-1,由Ksp=c(Cr3+)·c3(OH-)=10-30.2知,c(OH-)=eq \r(3,\f(10-30.2,10-5)) mol·L-1=10-8.4 mol·L-1,则pH=5.6时,Cr3+恰好完全沉淀,B错误;P点和Q点溶液中含Cr微粒浓度总和相等,即两点生成的Cr(OH)3沉淀的质量相等,C错误;随着pH的增大,c(Cr3+)减小,而c([Cr(OH)4]-)增大,故eq \f(c(Cr3+),c([Cr(OH)4]-))减小,D错误。
5.(2023·新课标卷,13)向AgCl饱和溶液(有足量AgCl固体)中滴加氨水,发生反应Ag++NH3[Ag(NH3)]+和[Ag(NH3)]++NH3[Ag(NH3)2]+,lg [c(M)/(mol·L-1)]与lg [c(NH3)/(mol·L-1)]的关系如下图所示(其中M代表
Ag+、Cl-、[Ag(NH3)]+或[Ag(NH3)2]+)。
下列说法错误的是( )
A.曲线Ⅰ可视为AgCl溶解度随NH3浓度变化曲线
B.AgCl的溶度积常数Ksp=c(Ag+)·c(Cl-)=10-9.75
C.反应[Ag(NH3)]++NH3[Ag(NH3)2]+的平衡常
数K的值为103.81
D.c(NH3)=0.01 mol·L-1时,溶液中c{[Ag(NH3)2]+}>c{[Ag(NH3)]+}>c(Ag+)
解析:氯化银饱和溶液中银离子和氯离子的浓度相等,向饱和溶液中滴加氨水,溶液中银离子浓度减小、氯离子浓度增大、一氨合银离子浓度增大,继续滴加氨水,一氨合银离子浓度增大的幅度小于二氨合银离子的,则曲
线Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ分别表示二氨合银离子、一氨合银离子、
银离子、氯离子随氨气浓度对数变化的曲线。氨的浓度较
小时AgCl(s)Ag+(aq)+Cl-(aq),浓度较大时AgCl(s)+
2NH3[Ag(NH3)2]+(aq)+Cl-(aq),氯化银的溶解度曲线
应与氯离子的曲线吻合,即为曲线Ⅳ,A错误;
由题图可知,c(NH3)=10-1 mol·L-1时,c(Cl-)=10-2.35 mol·L-1,c(Ag+)=10-7.40 mol·
L-1,则氯化银的溶度积为10-2.35×10-7.40=10-9.75,B正确;由题图可知,氨分子浓度对数为-1时,溶液中二氨合银离子和一氨合银离子的浓度分别为10-2.35 mol·L-1和10-5.16 mol·L-1,则[Ag(NH3)]++NH3[Ag(NH3)2]+的
平衡常数K=eq \f(c{[Ag(NH3)2]+},c{[Ag(NH3)]+}·c(NH3))=eq \f(10-2.35,10-5.16×10-1)
=103.81,C正确;由题图可知,c(NH3)=0.01 mol·L-1时,
溶液中c{[Ag(NH3)2]+}>c{[Ag(NH3)]+}>c(Ag+),D正确。
6.(2023·全国乙卷,13)一定温度下,AgCl和Ag2CrO4的沉淀溶解平衡曲线如图所示。
下列说法正确的是( )
A.a点条件下能生成Ag2CrO4沉淀,也能生成
AgCl沉淀
B.b点时,c(Cl-)=c(CrOeq \o\al(2-,4)),Ksp(AgCl)=
Ksp(Ag2CrO4)
C.Ag2CrO4+2Cl-2AgCl+CrOeq \o\al(2-,4)的平衡常数
K=107.9
D.向NaCl、Na2CrO4均为0.1 mol·L-1的混合溶液中滴加AgNO3溶液,先产生Ag2CrO4沉淀
解析:根据图像,由点(1.7,5)可得到Ag2CrO4的溶度积Ksp(Ag2CrO4)=c2(Ag+)
·c(CrOeq \o\al(2-,4))=(1×10-5)2×1×10-1.7=10-11.7,由点(4.8,5)可得到AgCl的溶度积Ksp(AgCl)=c(Ag+)·c(Cl-)=1×10-5×1×10-4.8=10-9.8。a点在两曲线右上方,对应的Q(AgCl)
<Ksp(AgCl),Q(Ag2CrO4)<Ksp(Ag2CrO4),故不会生成AgCl、Ag2CrO4沉淀,A错误;Ksp(AgCl)与Ksp(Ag2CrO4)不相同,B错误;该反应的平衡常数K=2-,4)eq \f(c(CrO),c2(Cl-))
=2-,4)eq \f(c(CrO)·c2(Ag+),c2(Cl-)·c2(Ag+))
=2,sp)eq \f(Ksp(Ag2CrO4),K(AgCl))
=eq \f(1×10-11.7,(1×10-9.8)2)=1×107.9,C正确;向NaCl、Na2CrO4均为0.1 mol·L-1的混合溶液中滴加AgNO3溶液,开始沉淀时所需要的c(Ag+)分别为10-8.8 mol·L-1和10-5.35 mol·L-1,说明此时沉淀Cl-需要的银离子浓度更低,在这种情况下,先产生AgCl沉淀,D错误。
[一年模拟演练]
7.(2025·陕西省高考适应性检测)电导率是衡量电解质溶液导电能力大小的物理量,根据溶液电导率变化可以确定滴定反应的终点。常温时,向10 mL 0.1 mol·L-1 HX溶液中逐滴加入x mol·L-1的氨水,电导率、pH与V(NH3·H2O)的关系变化如图所示(假设反应过程中温度不变)。下列分析错误的是( )
A.a点溶液中:c(NHeq \o\al(+,4))<c(X-)
B.HX为弱酸
C.x=0.1,该温度下的Kb(NH3·H2O)≈10-4.6
D.该温度下反应HX+NH3·H2ONHeq \o\al(+,4)+X-
+H2O的平衡常数的数量级为10-4
解析:该温度下反应HX+NH3·H2O
NHeq \o\al(+,4)+X-+H2O的平衡常数K=+,4)eq \f(c(NH)c(X-),c(HX)c(NH3·H2O))
=+,4)eq \f(c(NH)c(H+)c(X-)c(OH-),c(HX)c(NH3·H2O)c(H+)c(OH-))
=eq \f(Kb(NH3·H2O)Ka(HX),Kw)=104.8,数量级为104,D错误。
下列说法正确的是( )
A.实验1所得溶液中,c(HCOeq \o\al(-,3))>c(COeq \o\al(2-,3))
B.根据实验2,可推测Ksp(CaCO3)>Ksp(CaSO4)
C.实验3反应后溶液中存在:c(Na+)=2[c(H2CO3)+c(HCOeq \o\al(-,3))+c(COeq \o\al(2-,3))]
D.25 ℃时,反应COeq \o\al(2-,3)+H2SO3HCOeq \o\al(-,3)+HSOeq \o\al(-,3)的平衡常数K=4×10-9
解析:Na2CO3在水溶液中完全电离为COeq \o\al(2-,3)和Na+,COeq \o\al(2-,3)会发生水解反应转化为HCOeq \o\al(-,3),但COeq \o\al(2-,3)的水解程度较小,故c(HCOeq \o\al(-,3))<c(COeq \o\al(2-,3)),A错误;向10 mL 0.1 mol·L-1 Na2CO3溶液中加入少量CaSO4固体,反应后滤渣为CaCO3,表明CaCO3比CaSO4更难溶,且CaSO4与CaCO3为同类型的难溶电解质,则可推测Ksp(CaCO3)<Ksp(CaSO4),B错误;
取10 mL 0.1 mol·L-1 Na2CO3溶液,向其中缓慢滴入等体积0.1 mol·L-1稀盐酸,反应后生成NaCl和NaHCO3,由元素守恒可知c(Na+)=2[c(H2CO3)+c(HCOeq \o\al(-,3))+c(COeq \o\al(2-,3))],C正确;反应COeq \o\al(2-,3)+H2SO3HCOeq \o\al(-,3)+HSOeq \o\al(-,3)的平衡常数K=-,3)eq \f(c(HCO)·c(HSOeq \o\al(-,3)),c(H2SO3)·c(COeq \o\al(2-,3)))
=-,3)eq \f(c(HCO)·c(HSOeq \o\al(-,3))·c(H+),c(H2SO3)·c(COeq \o\al(2-,3))·c(H+))
=eq \f(Ka1(H2SO3),Ka2(H2CO3))=eq \f(1.4×10-2,5.6×10-11)=2.5×108,D错误。
9.(2025·华中师大附中高三质检)25 ℃时,向Na2C2O4溶液中滴入盐酸,混合溶液的pOH与-lg X的变化关系如图所示。已知:-lg X=-lg 2-,4)eq \f(c(C2O),c(HC2Oeq \o\al(-,4)))
或-lg -,4)eq \f(c(HC2O),c(H2C2O4))
。
下列说法正确的是( )
A.曲线P表示pOH与-lg -,4)eq \f(c(HC2O),c(H2C2O4))
的变化关系
B.当溶液pH=7时,c(Na+)=c(HC2Oeq \o\al(-,4))+2c(C2Oeq \o\al(2-,4))
C.eq \f(Ka1(H2C2O4),Ka2(H2C2O4))>1000
D.滴入盐酸过程中,2-,4)eq \f(c(C2O),c(H2C2O4)·c2(OH-))
变小
解析:Na2C2O4溶液中存在水解平衡:C2Oeq \o\al(2-,4)+H2OHC2Oeq \o\al(-,4)+OH-、HC2Oeq \o\al(-,4)+H2OH2C2O4+OH-,滴入盐酸,pH减小,pOH增大,平衡正向移动,2-,4)eq \f(c(C2O),c(HC2Oeq \o\al(-,4)))
、-,4)eq \f(c(HC2O),c(H2C2O4))
均减小,则-lg 2-,4)eq \f(c(C2O),c(HC2Oeq \o\al(-,4)))
和-lg -,4)eq \f(c(HC2O),c(H2C2O4))
都增大,又因为H2C2O4的第一步电离常数大于第二步电离常数,同一溶液中,
-lg 2-,4)eq \f(c(C2O),c(HC2Oeq \o\al(-,4)))
>-lg -,4)eq \f(c(HC2O),c(H2C2O4))
,综上所述,曲线P
表示pOH与-lg -,4)eq \f(c(HC2O),c(H2C2O4))
的变化关系,曲线L表示pOH
与-lg 2-,4)eq \f(c(C2O),c(HC2Oeq \o\al(-,4)))
的变化关系。由上述分析可知,A正确;
当溶液pH=7时,c(H+)=c(OH-),结合电荷守恒c(Na+)+c(H+)
=c(HC2Oeq \o\al(-,4))+2c(C2Oeq \o\al(2-,4))+c(OH-)+c(Cl-)可得c(Na+)=c(HC2Oeq \o\al(-,4))
+2c(C2Oeq \o\al(2-,4))+c(Cl-),B错误;由点(11.8,-1)可得Ka1(H2C2O4)
=-,4)eq \f(c(H+)·c(HC2O),c(H2C2O4))
=eq \f(10-14,10-11.8)×10=10-1.2,由点(12.2,2)
可得Ka2(H2C2O4)=2-,4)eq \f(c(H+)·c(C2O),c(HC2Oeq \o\al(-,4)))
=eq \f(10-14,10-12.2)×10-2=10-3.8,
eq \f(Ka1(H2C2O4),Ka2(H2C2O4))=eq \f(10-1.2,10-3.8)=102.6<1000,C错误;滴入盐酸过程中2-,4)eq \f(c(C2O),c(H2C2O4)·c2(OH-))
=2-,4)eq \f(c2(H+)·c(C2O),c(H2C2O4)·c2(OH-)·c2(H+))
=2,w)eq \f(Ka1(H2C2O4)·Ka2(H2C2O4),K)
,为定值,D错误。
10.(2025·八省联考(四川)适应性演练)常温下,H2S溶液中含硫粒子分布系数δ[比如:δ(HS-)=eq \f(c(HS-),c(H2S)+c(HS-)+c(S2-))]与pH的关系如图1所示;金属硫化物M2S和NS在H2S饱和溶液(0.1 mol·L-1)中达沉淀溶解平衡时,-lg c与pH的关系如图2所示(c为金属离子浓度)。
下列说法正确的是( )
A.溶液中H2S的eq \f(Ka1,Ka2)=10-5.93
B.直线④表示H2S饱和溶液中N2+的-lg c与pH的关系
C.金属硫化物M2S的pKsp=49.21
D.浓度均为0.01 mol·L-1的M+和N2+的混合溶液不能通过滴加H2S饱和溶液实现分离
解析:硫化氢两步电离方程式为H2SHS-+H+、HS-
S2-+H+;随着pH增大,H2S逐渐转化为HS-再转化为
S2-,所以图1中①表示H2S,②表示HS-,③表示S2-;由
图像交点可得pH=6.97时c(H2S)=c(HS-),pH=12.9时
c(S2-)=c(HS-),则电离平衡常数Ka1=
=10-6.97,Ka2==10-12.9;由图2 P点可
知pH=8.94时,Ka1==10-6.97,Ka2=
=10-12.9,两式相乘得=10-1.99,
H2S饱和溶液浓度为0.1 mol·L-1,
由于电离程度非常小,所以c(H2S)≈0.1 mol·L-1,则c(S2-)=
10-2.99 mol·L-1,且-lg c=23.11,c=10-23.11 mol·L-1,可
求得Ksp(M2S)=c2(M+)·c(S2-)=(10-23.11)2×10-2.99=10-49.21,
Ksp(NS)=c(N2+)·c(S2-)=10-23.11×10-2.99=10-26.1;随着pH增
大,c(S2-)浓度会增大,则金属阳离子浓度会减小,且c(N2+)
减小更快,所以直线④表示M+的-lg c与pH的关系,直线
⑤表示N2+的-lg c与pH的关系。由上述分析可计算溶液中
H2S的eq \f(Ka1,Ka2)=eq \f(10-6.97,10-12.9)=105.93,A错误;根据上述分析可知,B错误;由上述分析知,Ksp(M2S)=10-49.21,所以M2S的pKsp=49.21,C正确;
由图2可知,逐滴加入硫化氢饱和溶液,浓度均为0.01 mol·L-1的M+和N2+的混合溶液,当c(S2-)=eq \f(10-49.21,(10-2)2) mol·L-1=10-45.21 mol·L-1时,
M+开始沉淀,当c(S2-)=eq \f(10-26.1,10-2) mol·L-1=10-24.1 mol·L-1
时,N2+开始沉淀,所以M+会先沉淀,当M+沉淀完全时,
溶液中c(S2-)=eq \f(10-49.21,(10-5)2) mol·L-1=10-39.21 mol·L-1<
10-24.1 mol·L-1,此时N2+还未开始沉淀,所以能通过滴加
H2S饱和溶液实现分离,D错误。
解析:由Ksp(Ag2S)=c2(Ag+)c(S2-),Ksp(CuS)=c(Cu2+)·
c(S2-)可知,-lg Ksp(Ag2S) =-2lg c(Ag+)-lg c(S2-),
-lg Ksp(CuS)=-lg c(Cu2+)-lg c(S2-),分析图像线段斜率可
知,经过d点的线为Ag2S在水中的沉淀溶解平衡曲线,经过
a点的线为CuS在水中的沉淀溶解平衡曲线。据d点坐标计
算:Ksp(Ag2S)=c2(Ag+)c(S2-)=(10-20)2×10-9.2=10-49.2,Ksp(Ag2S)的数量级为10-50,A错误;b点分散系含Ag2S固体,但不含CuS固体,B错误;Ksp(CuS)=10-35.2,CuS(s)+2Ag+(aq)Ag2S(s)+Cu2+(aq),K=eq \f(c(Cu2+),c2(Ag+))=eq \f(Ksp(CuS),Ksp(Ag2S))=eq \f(10-35.2,10-49.2)=1014>105,可见CuS(s)可近乎完全转化为Ag2S(s),C正确;Ksp只与温度有关,c点分散系中Ksp(Ag2S)≠Ksp(CuS),D错误。
12.(2025·湖南一模)25 ℃时,用0.1 mol·L-1 KOH溶液滴定同浓度的H2A溶液,H2A被滴定分数n(KOH),n(H2A))eq \b\lc\[\rc\](\a\vs4\al\co1())
与pH、微粒分布分数δ
n(X),n(H2A)+n(HA-)+n(A2-))eq \b\lc\[\rc\](\a\vs4\al\co1(δ(X)=,X表示H2A、HA-或A2-))
的关系如图所示,下列说法不正确的是( )
A.可以选酚酞作为此滴定实验第二滴定终点的指示剂
B.25 ℃时,H2A第一步电离平衡常数Ka1=10-4
C.c点c(K+)=3c(HA-)
D.pH=5时,溶液中c(A2-)=c(H2A)
解析:根据图示,此滴定实验第二滴定终点溶质为K2A,溶液呈碱性,酚酞的变色范围是8.2~10,所以可用酚酞作指示剂,A正确;根据图示,c(H2A)=c(HA-)时,溶液pH为4,25 ℃时,H2A第一步电离平衡常数为10-4,B正确;由图可知,c点溶液,c(HA-)=c(A2-),c(H+)=c(OH-),根据电荷守恒:
c(H+)+c(K+)=c(HA-)+2c(A2-)+c(OH-),c(K+)=3c(HA-),
C正确;根据Ka1·Ka2=eq \f(c2(H+)·c(A2-),c(H2A))=10-4×10-7=
10-11,可知c(A2-)=c(H2A)时,溶液pH=5.5,D不正确。
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