5 专题五 电解质溶液中的平衡-(配套课件)【金版新学案】2026年高考化学大二轮专题复习与测试(单选)
2026-04-09
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教辅
内容正文:
专题五 电解质溶液中的平衡
第一部分 专题复习
内容索引
选择题热点1
溶液中粒子浓度大小比较
选择题热点2
物质结构与性质的关系
选择题热点3
滴定过程中对数图像分析应用
选择题热点4
沉淀溶解平衡图像分析应用
选择题热点1 溶液中粒子浓度大小比较
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核心整合
精研真题
1.(2024·重庆卷)某兴趣小组探究[Cu(NH3)4](NO3)2的生成过程。若向3 mL 0.1 mol·L-1 Cu(NO3)2溶液中逐滴加入1 mol/L氨水,则下列说法正确的是
A.产生少量沉淀时(pH=4.8),溶液中c(N)<c(OH-)
B.产生大量沉淀时(pH=6.0),溶液中c(N) >c(N)
C.沉淀部分溶解时,溶液中c(Cu2+)<c(N)
D.沉淀完全溶解时,溶液中2c([Cu(NH3)4]2+) >c(N)
√
在Cu(NO3)2溶液中逐滴加入氨水的反应方程式为:①Cu(NO3)2+2NH3·H2O
Cu(OH)2↓+2NH4NO3;②Cu(OH)2+4NH3·H2O[Cu(NH3)4](OH)2+4H2O,③总反应Cu(NO3)2+4NH3·H2O[Cu(NH3)4](NO3)2+4H2O。产生少量沉淀时(pH=4.8),按照反应①处理,溶液中的溶质为Cu(NO3)2、NH4NO3,NH4NO3在水溶液中完全电离,溶液呈酸性,溶液中c(OH-)很小,则溶液中c(N)>c(OH-),A错误;产生大量沉淀时(pH=6.0),按照反应①处理,溶液中的溶质为Cu(NO3)2、NH4NO3,Cu(NO3)2、NH4NO3都电离出c(N),只有NH4NO3电离出c(N),所以c(N)<c(N),B错误;
沉淀部分溶解时,按照反应②处理,溶液中的溶质为NH4NO3、[Cu
(NH3)4](NO3)2,NH4NO3完全电离出c(N),Cu(OH)2、[Cu(NH3)4]
(NO3)2电离出的c(Cu2+)很小,所以溶液中c(Cu2+)<c(N), C正确;沉淀完全溶解时,按照反应③处理,溶液中的溶质为[Cu(NH3)4]
(NO3)2,[Cu(NH3)4]2+ 部分水解,N不水解,所以溶液中2c([Cu
(NH3)4]2+) < c(N),D错误。
2.(2024·安徽卷)环境保护工程师研究利用Na2S、FeS和H2S处理水样中的Cd2+。
已知25 ℃时,H2S饱和溶液浓度约为0.1 mol·L-1,Ka1(H2S)=10-6.97,Ka2(H2S)=10-12.90,Ksp(FeS)=10-17.20,Ksp(CdS)=10-26.10。下列说法错误的是
A.Na2S溶液中:c(H+)+c(Na+)=c(OH-)+c(HS-)+2c(S2-)
B.0.01 mol·L-1 Na2S溶液中:c(Na+)>c(S2-)>c(OH-)>c(HS-)
C.向c(Cd2+)=0.01 mol·L-1的溶液中加入FeS,可使c(Cd2+)<10-8 mol·L-1
D.向c(Cd2+) =0.01 mol·L-1的溶液中通入H2S气体至饱和,所得溶液中:c(H+)>c(Cd2+)
√
Na2S溶液中存在电荷守恒:c(Na+)+c(H+)=c(OH-)+c(HS-) +2c(S2-),A项正确;Na2S溶液中存在水解平衡:S2-+H2O⥫⥬HS-+OH-、HS-+H2O⥫⥬H2S+OH-,且第一步水解程度远大于第二步水解程度,Kh(S2-)====10-1.10,又c(HS-)一定小于0.01 mol·L-1,则>>1,故c(OH-)>c(S2-),B项错误;由题给条件可知,Ksp(FeS)>Ksp(CdS),向c(Cd2+)=0.01 mol·L-1的溶液中加入FeS,发生沉淀转化:Cd2++FeS⥫⥬CdS+Fe2+,该反应的平衡常数K=====108.90>105,反应能进行完全,最后所得溶液为CdS的饱和溶液,则溶液中c(Cd2+)==10-13.05 mol·L-1<10-8 mol·L-1,C项正确;
向c(Cd2+)=0.01 mol·L-1的溶液中通入H2S气体至饱和,发生反应:Cd2++H2S⥫⥬CdS↓+2H+,该反应的平衡常数K====106.23>105,反应能进行完全,所得溶液中c(H+)=0.02 mol·L-1,此时溶液中H2S达到饱和,c(H2S)=0.1 mol·L-1,代入K===106.23,解得c(Cd2+)=4×10-9.23 mol·L-1<c(H+),D项正确。
√
3.(2024·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:c(Na+)+c(H+)=2c(OH-)
C.当V(HCOOH)=10 mL时,
c(OH-)=c(H+)+c(HCOO-)+2c(HCOOH)
D.N点:c(Na+)>c(HCOO-)>c(OH-)>c(H+)
>c(HCOOH)
结合起点和终点,向20 mL 0.10 mol·L-1 NaOH溶液
中滴入相同浓度的HCOOH溶液,浓度发生改变的微
粒是Na+、H+、OH-和HCOO-,当V(HCOOH)=
0 mL,溶液中存在的微粒是Na+、H+和OH-,可知
随着甲酸的加入,OH-被消耗,c(OH-)逐渐下降,即经过M点在下降的曲线表示的是OH-浓度的改变,经过M点、N点的在上升的曲线表示的是HCOO-浓度的改变。M点时,V(HCOOH)=10 mL,溶液中的溶质为NaOH和HCOONa,仍剩余有未反应的NaOH,对水的电离是抑制的,N点HCOOH溶液与NaOH溶液恰好反应生成HCOONa,此时仅存在HCOONa的水解,此时水的电离程度最大,故A正确;
M点时,V(HCOOH)=10 mL,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(OH-)
+c(HCOO-),M点为交点可知c(OH-)=c(HCOO-),联合可
得c(Na+)+c(H+)=2c(OH-),故B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(OH-)+c(HCOO-),根据元素守恒c(Na+)=2c(HCOOH)+2c(HCOO-),联立可得c(OH-)=c(H+)+c(HCOO-)+2c(HCOOH),故C正确;N点HCOOH溶液与NaOH溶液恰好反应生成HCOONa,甲酸根发生水解,因此c(Na+)>c(HCOO-)及c(OH-)>c(H+),观察图中N点可知,c(HCOO-)
≈0.05 mol/L,根据Ka(HCOOH)==1.8×10-4,可知c(HCOOH)>c(H+),故D错误。
思维建模
思维建模
1.天门冬氨酸( ,记为H2Y)是一种天然氨基酸,水溶液显酸性,溶液中存在H2Y⥫⥬H++HY-,HY-⥫⥬H++Y2-,与足量NaOH反应生成Na2Y,与盐酸反应生成YH3Cl。下列说法正确的是
A.常温下,0.05 mol·L-1的H2Y溶液的pH=1
B.pH=2.97的H2Y溶液稀释100倍,所得溶液pH=4.97
C.YH3Cl水溶液中:c(H+)+c(Y)=c(OH-)+c(Cl-)+c(HY-)
D.Na2Y溶液中:c(OH-)=c(H+)+c(HY-)+2c(H2Y)+3c(Y)
模拟演练
√
H2Y部分电离,常温下,0.05 mol·L-1的H2Y溶液的pH>1,A错误;稀释过程中电离程度增大,pH=2.97的H2Y溶液稀释100倍,所得溶液pH<4.97,B错误;根据电荷守恒知,YH3Cl水溶液中:c(H+)+c(Y)=c(OH-)+c(Cl-)+c(HY-)+2c(Y2-),C错误;根据电荷守恒和元素守恒知,Na2Y溶液中:c(OH-)=c(H+)+c(HY-)+2c(H2Y)+3c(Y),D正确。
2.室温下用0.1 mol·L-1 NaOH溶液吸收SO2,若通入SO2所引起的溶液体积变化和H2O挥发可忽略,溶液中含硫物质的浓度c总=c(H2SO3)+c(HS)+c(S)。H2SO3电离常数分别为Ka1=1.54×10-2、Ka2=1.00×10-7。下列说法正确的是
A.NaOH溶液吸收SO2所得到的溶液中:c(S)>c(HS)>c(H2SO3)
B.NaOH完全转化为NaHSO3时,溶液中:c(H+)+c(S)=c(OH-)+c(H2SO3)
C.NaOH完全转化为Na2SO3时,溶液中:c(Na+)>c(S)>c(OH-)>c(HS)
D.NaOH溶液吸收SO2,c总=0.1 mol·L-1溶液中:c(H2SO3)>c(S)
√
由电离常数可知,亚硫酸氢根离子的水解常数Kh==<Ka2,说明亚硫酸氢根离子在溶液中的电离程度大于水解程度,亚硫酸氢钠溶液呈酸性。氢氧化钠溶液吸收二氧化硫可能得到亚硫酸氢钠溶液,由分析可知,亚硫酸氢根离子在溶液中的电离程度大于水解程度,溶液中c(HS)>c(S)>c(H2SO3),故A错误;亚硫酸氢钠溶液中存在质子守恒关系c(H+)+ c(H2SO3)=c(OH-)+ c(S),故B错误;亚硫酸钠是强碱弱酸盐,亚硫酸根离子在溶液中分步水解,以一级水解为主,则溶液中离子浓度的大小顺序为c(Na+)>c(S)>c(OH-)>c(HS),故C正确;c总=0.1 mol·L-1溶液为亚硫酸氢钠溶液,由分析可知,亚硫酸氢根离子在溶液中的电离程度大于水解程度,溶液中c(S) > c(H2SO3),故D错误。
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选择题热点2 物质结构与性质的关系
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核心整合
一、“突跃”曲线分析应用
1.强碱滴定强酸曲线
(1)0.10 mol·L-1 NaOH标准液滴定20 mL 0.10 mol·L-1 HCl溶液(如图)
加入NaOH溶液 剩余HCl溶
液体积/mL 过量NaOH溶
液体积/mL pH
滴定/% V/mL
99.9 19.98 0.02 4.30 滴定突跃ΔpH=5.4
100.0 20.00 0.00 0.00 7.00
100.1 20.02 0.02 9.70
NaOH溶液从19.98 mL到20.02 mL,只增加了0.04 mL(约1滴),就使得溶液的pH改变了5.4个单位。这种在化学计量点±0.1%范围内,pH的急剧变化就称为滴定突跃。滴定突跃范围是选择指示剂的重要依据,凡是在滴定突跃范围内能发生颜色变化的指示剂都可以用来指示滴定终点。实际分析时,为了更好地判断终点,氢氧化钠溶液滴定盐酸通常选用酚酞作指示剂的原因:终点的颜色由无色变为浅红色,更容易辨别。
加入NaOH溶液 剩余HCl溶
液体积/mL 过量NaOH溶
液体积/mL pH
滴定/% V/mL
99.9 19.98 0.02 4.30 滴定突跃ΔpH=5.4
100.0 20.00 0.00 0.00 7.00
100.1 20.02 0.02 9.70
(2)浓度越大,滴定突跃就越大,可供选择的指示剂就越多。
NaOH溶液的浓度 HCl溶液的浓度 A点pH B点pH 滴定突跃
1.00 mol·L-1 1.00 mol·L-1 3.30 10.70 ΔpH=7.4
0.10 mol·L-1 0.10 mol·L-1 4.30 9.70 ΔpH=5.4
0.01 mol·L-1 0.01 mol·L-1 5.30 8.70 ΔpH=3.4
2.强碱滴定弱酸曲线
由图可知:酸性越弱,Ka越小,滴定突跃范围就越小。
3.巧抓“四点”,突破溶液中的粒子浓度关系
(1)抓反应“一半”点,判断是什么溶质的等量混合。
(2)抓“恰好”反应点,生成的溶质是什么?判断溶液的酸碱性。
(3)抓溶液的“中性”点,生成什么溶质,哪种物质过量或不足。
(4)抓反应的“过量”点,溶液中的溶质是什么?判断哪种物质过量。
实例分析:向CH3COOH溶液中逐滴加入NaOH溶液,溶液pH与加入NaOH溶液体积的关系如图所示:
(注:a点为反应一半点,b点呈中性,c点恰好完全反应,d点NaOH过量一倍)
分析:a点,溶质为________________________,
离子浓度关系:_____________________________________;
b点,溶质为________________________,
离子浓度关系:_____________________________________;
c点,溶质为____________,
离子浓度关系:______________________________________;
d点,溶质为____________________,
离子浓度关系:________________________________________________。
CH3COONa、CH3COOH
c(CH3COO-)>c(Na+)>c(H+)>c(OH-)
CH3COONa、CH3COOH
c(CH3COO-)=c(Na+)>c(H+)=c(OH-)
CH3COONa
c(Na+)>c(CH3COO-)>c(OH-)>c(H+)
CH3COONa、NaOH
c(Na+)>c(OH-)>c(CH3COO-)>c(H+)
二、“分布系数”曲线分析应用
1.CH3COOH溶液、CH3COONa溶液
CH3COOH电离:
CH3COOH⥫⥬CH3COO-+H+
Ka==1.75×10-5。
CH3COONa水解:
CH3COO-+H2O⥫⥬CH3COOH+OH- Kh=。
分布系数图(δ0、δ1分别为CH3COOH、CH3COO-的分布系数):
在分布系数图中的交叉点的含义:
c(CH3COOH)=c(CH3COO-)c(H+)=Ka=1.75×10-5pH=pKa≈4.76。
2.H2C2O4溶液
25 ℃时,向某浓度的草酸溶液中逐滴加入一定浓度的
NaOH溶液,所得溶液中三种微粒H2C2O4、HC2、
C2的物质的量分数(δ)与pH的关系如图所示:
回答下列问题:
(1)写出H2C2O4的电离方程式及电离平衡常数表达式:
①______________________,Ka1=________________;
②_____________________,Ka2=________________。
(2)根据A点,得Ka1=______,根据B点,得Ka2=________。
H2C2O4⥫⥬H++HC2
HC2⥫⥬H++C2
10-1.2
10-4.2
(3)在pH=2.7的溶液中,=______。
1 000
===1 000。
(4)0.1 mol·L-1的NaHC2O4溶液呈___(填“酸”“碱”或“中”)性,其离子浓度从大到小的顺序为____________________________________________。
酸
c(Na+)>c(HC2)>c(H+)>c(C2)>c(OH-)
HC2+H2O⥫⥬H2C2O4+OH-,Kh(HC2)===10-(14-1.2)≪ Ka2,所以HC2的电离程度大于其水解程度(注:也可以根据图像观察)。
√
精研真题
1.(2023·湖南卷)常温下,用浓度为0.020 0 mol·L-1的NaOH标准溶液滴定浓度均为0.020 0 mol·L-1的HCl和CH3COOH的混合溶液,滴定过程中溶液的pH随η[η=]的变化曲线如图所示。下列说法错误的是
A.Ka(CH3COOH)约为10-4.76
B.点a:c(Na+)=c(Cl-)=c(CH3COO-)+c(CH3COOH)
C.点b:c(CH3COOH)<c(CH3COO-)
D.水的电离程度:a<b<c<d
点a溶质成分为NaCl和CH3COOH,c(CH3COOH)≈
0.010 0 mol·L-1,c(H+)=10-3.38 mol·L-1,
Ka(CH3COOH)=≈=
10-4.76,故A正确;点a溶液为等浓度的NaCl和CH3COOH混合溶液,存在元素守恒:c(Na+)=c(Cl-)=c(CH3COOH)+c(CH3COO-),故B正确;点b溶液中含有NaCl及等浓度的CH3COOH和 CH3COONa,由于pH<7,溶液显酸性,说明CH3COOH的电离程度大于CH3COO-的水解程度,则c(CH3COOH)<c(CH3COO-),故C正确;点c NaOH和HCl、CH3COOH恰好完全反应,溶液中CH3COO-水解促进水的电离,点d碱过量,会抑制水的电离,则水的电离程度:c>d,故D错误。
2.(2024·新课标卷)常温下CH2ClCOOH和CHCl2COOH的两种溶液中,分布系数δ与pH的变化关系如图所示[比如:δ(CH2ClCOO-)=]。
下列叙述正确的是
A.曲线M表示δ(CHCl2COO-)~pH的变化关系
B.若酸的初始浓度为0.10 mol·L-1,则a点对应的
溶液中有c(H+)=c(CHCl2COO-)+c(OH-)
C.CH2ClCOOH的电离常数Ka=10-1.3
D.pH=2.08时,=
√
—Cl为弱吸电子基团,则CH2ClCOOH的酸性弱于CHCl2COOH,故Ka(CH2ClCOOH)<Ka(CHCl2COOH)。随着pH的增大,CHCl2COOH溶液中CHCl2COOH分布系数减小的趋势快,CHCl2COO-分布系数增大的趋势快,CH2ClCOOH溶液中CH2ClCOOH分布系数减小的趋势慢,CH2ClCOO-分布系数增大的趋势慢,故曲线M表示δ(CH2ClCOO-)~pH的变化关系,A错误;a点对应的初始c(H+)=0.1 mol/L可知,该点应加入了其他酸性更强的酸,故电荷守恒缺少该强酸电离产生的阴离子,B项错误;
Ka(CH2ClCOOH)=,当c(CH2ClCOOH)
=c(CH2ClCOO-)时,Ka(CH2ClCOOH)=c(H+)≈
10-2.8,同理,Ka(CHCl2COOH)=10-1.3,C错误;===,当pH=2.08时,δ(CH2ClCOO-)=δ(CHCl2COOH)=0.15,δ(CH2ClCOOH)=δ(CHCl2COO-)=0.85,故=,D正确。
√
3.(2025·甘肃卷)氨基乙酸(NH2CH2COOH)是结构最简单的氨基酸分子,其分子在水溶液中存在如下平衡:
+NH3CH2COOH +NH3CH2COO- NH2CH2COO-在25 ℃时,其分布分数δ[如δ(NH2CH2COO-)=]
与溶液pH关系如图1所示。在100 mL 0.01 mol·L-1 +NH3CH2COOH·Cl-溶液中逐滴滴入0.1 mol·L-1 NaOH溶液,溶液pH与NaOH溶液滴入体积的变化关系如图2所示。下列说法错误的是
A.曲线Ⅰ对应的离子是+NH3CH2COOH
B.a点处对应的pH为9.6
C.b点处c(+NH3CH2COOH)=c(NH2CH2COO-)
D.c点处2c(+NH3CH2COOH)+c(+NH3CH2COO-)+c(H+)=c(OH-)
pK1=2.4
pK2=9.6
曲线Ⅰ对应物质的分布分数随pH增大逐渐减小,pH=0时,溶液呈强酸性,曲线Ⅰ对应物质的分布分数为1,故曲线Ⅰ对应的离子为+NH3CH2COOH,A正确;a点时c(+NH3CH2COO-)=c(NH2CH2COO-),K2==c(H+)=10-9.6,故此时pH=9.6,B正确;b点对应溶液pH=6,滴入10 mL NaOH溶液,+NH3CH2COOH·Cl-和NaOH的物质的量相等,该点溶液中存在电荷守恒:c(H+)+c(Na+)+c(+NH3CH2COOH)=c(OH-)+c(Cl-)+c(NH2CH2COO-),而c(H+)>c(OH-)、c(Na+)=c(Cl-),故c(+NH3CH2COOH)<c(NH2CH2COO-),C错误;c点加入20 mL NaOH溶液,所得溶液中溶质为NH2CH2COONa、NaCl,结合质子守恒可知,2c(+NH3CH2COOH)+c(+NH3CH2COO-)+c(H+)=c(OH-),D正确。
模拟演练
√
1.室温下,向20 mL 0.1 mol·L-1 HA溶液中逐滴加入0.1 mol·L-1 NaOH溶液,溶液pH的变化如图所示,下列说法正确的是
A.水的电离程度:e>d>c>b>a
B.d点溶液中c(Na+)=c(A-)
C.HA的电离平衡常数约为10-5
D.b点溶液中粒子浓度关系:
c(Na+)>c(A-)>c(H+)>c(OH-)
酸或碱抑制水的电离,溶液中c(NaA)越大,水的电离程度
越大。当加入20 mL NaOH溶液时,恰好反应生成NaA,
为强碱弱酸盐,故d点水的电离程度最大,故A错误;d点
溶液为NaA溶液,由于A-发生水解,则c(Na+)>c(A-),故B错误;由a点可知,0.1 mol·L-1 HA溶液的pH=3,说明HA为弱酸,c(H+)=1.0×10-3 mol·L-1,则 HA的电离平衡常数约为=10-5,故C正确;b点溶液表示10 mL 0.1 mol·L-1 NaOH溶液与20 mL 0.1 mol·L-1 HA溶液混合,反应后为等浓度的NaA与HA的混合溶液,由图可知,此时溶液显酸性,则HA的电离程度大于A-的水解程度,故粒子浓度关系为c(A-)>c(Na+)>c(H+)>c(OH-),故D错误。
√
2.乙二胺四乙酸(简称EDTA,可用H4Y表示)在化学分析中常用于络合滴定,还广泛用作掩蔽剂。水溶液中,EDTA常以H6Y2+、H5Y+、H4Y、H3Y-、H2Y2-、HY3-和Y4-等7种形式存在。常温下,EDTA溶液中上述7种微粒的分布分数[如δ(Y4-)=]与溶液pH关系如下左图所示,右图表示EDTA与某金属离子Mm+形成的螯合物的结构。下列说法错误的是
A.曲线d代表H3Y-
B.pH=0.9时有c(H6Y2+)=c(H5Y+)>c(H4Y)
C.交点Q处pH=8.21
D.金属离子Mm+的m=4
随着溶液pH升高,EDTA依次主要以H6Y2+、
H5Y+、H4Y、H3Y-、H2Y2-、HY3-和Y4-
形式存在,分别由曲线a、b、c、d、e、f、g
表示,据此作答。根据分析,d代表H3Y-,A正确;由图可知,pH=0.9时,c(H6Y2+)=c(H5Y+)>c(H4Y),B正确;交点Q处,c(H2Y2-)=c(Y4-),K5×K6=×=c2(H+),由图可知,K5=10-6.16,K6=10-10.26,则有c(H+)=10-8.21,pH=8.21,C正确;该螯合物是由Y4-与Mm+形成的负一价阴离子,则Mm+应为三价阳离子,D错误。
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选择题热点3 滴定过程中对数图像分析应用
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核心整合
1.常温下,向二元弱酸H2Y溶液中滴加NaOH溶液,所得混合溶液的pH与离子浓度变化的关系如图所示:
回答下列问题:
(1)向二元弱酸H2Y溶液中滴加NaOH溶液,
依次反应的离子方程式为_________________________、
_________________________。
(2)开始随着NaOH溶液的滴加,lg______(填“增大”或“减小”,下同),lg_____。
H2Y+OH-H2O+HY-
HY-+OH-H2O+Y2-
增大
减小
(3)Ka2(H2Y)=________。
10-4.3
Ka2(H2Y)=,当c(H+)=10-3 mol·L-1时,=10-1.3,所以Ka2(H2Y)=10-4.3。(4)在“e”点,lg=lg,所以=,所以c(H2Y)=c(Y2-)。
(4)在交叉点“e”,c(H2Y)_____(填“>”“<”或“=”)c(Y2-)。
=
2.25 ℃时,用NaOH溶液滴定H2C2O4溶液,溶液中-lg[]和-lg c(HC2)或-lg[]和-lg c(C2)的关系如图所示。
试分析_____(填“M”或“N”)曲线表示-lg[]和-lg c(HC2)的关系。
M
Ka1=
Ka2=
-lg[]+[-lg c(HC2)]=-lg Ka1
-lg[]+[-lg c(C2)]=-lg Ka2
因Ka1>Ka2,则-lg Ka1<-lg Ka2,所以应是M曲线表示-lg[]和-lg c(HC2)的关系。
精研真题
√
1.(2024·河北卷)在水溶液中,CN-可与多种金属离子形成配离子。X、Y、Z三种金属离子分别与CN-形成配离子达平衡时,lg与-lg c(CN-)的关系如图。
下列说法正确的是
A.99%的X、Y转化为配离子时,两溶液中CN-
的平衡浓度:X>Y
B.向Q点X、Z的混合液中加少量可溶性Y盐,达
平衡时>
C.由Y和Z分别制备等物质的量的配离子时,消耗CN-的物质的量:Y<Z
D.若相关离子的浓度关系如P点所示,Y配离子的解离速率小于生成速率
99%的X、Y转化为配离子时,溶液中=
=,则lg=lg≈-2,根据图像可知,
纵坐标约为-2时,溶液中-lg cX(CN-)>-lg cY(CN-),则溶液中CN-的平衡浓度:X<Y,A错误;Q点时,lg=lg,即=,加入少量可溶性Y盐后,会消耗CN-形成Y配离子,使得溶液中c(CN-)减小(沿横坐标轴向右移动),X对应曲线与Z对应曲线在Q点相交后,随着-lg c(CN-)继续增大,X对应曲线位于Z对应曲线上方,即lg>lg,则>,B正确;
设金属离子形成配离子的离子方程式为金属离子+mCN-
配离子,则平衡常数K=,lg K=
lg-mlg c(CN-)=-lg-mlg c(CN-),即lg=-mlg c(CN-)-lg K,故X、Y、Z三种金属离子形成配离子时结合的CN-越多,对应lg~-lg c(CN-)曲线斜率越大,由题图知,曲线斜率:Y>Z,则由Y和Z分别制备等物质的量的配离子时,消耗CN-的物质的量:Z<Y,C错误;由P点状态移动到形成Y配离子的反应的平衡状态时,-lg c(CN-)不变,lg增大,即c(Y)增大、c(Y配离子)减小,则P点状态Y配离子的解离速率>生成速率,D错误。
√
2.(全国Ⅰ卷)常温下将NaOH溶液滴加到己二酸(H2X)溶液中,混合溶液的pH与离子浓度变化的关系如图所示。下列叙述错误的是
A.Ka2(H2X)的数量级为10-6
B.曲线N表示pH与lg的变化关系
C.NaHX溶液中c(H+)>c(OH-)
D.当混合溶液呈中性时,c(Na+)>c(HX-)
>c(X2-)>c(OH-)=c(H+)
横坐标取0.0时,曲线M对应pH约为5.4,曲线N对应pH
约为4.4,因为是将NaOH溶液滴加到H2X溶液中,在酸
性较强的溶液中会存在c(HX-)=c(H2X),所以曲线N
表示pH与lg的变化关系,B项正确;=1时,
即lg=0,pH≈5.4,c(H+)=1×10-5.4 mol·L-1,
Ka2(H2X)==1×10-5.4,因此Ka2(H2X)的数量级为10-6,A项正确;NaHX溶液中,c(HX-)>c(X2-),即<1,lg<0,此时溶液呈酸性,C项正确;当溶液呈中性时,由曲线M可知lg>0,>1,即c(X2-)>c(HX-),D项错误。
√
3.(2021·辽宁卷)用0.100 0 mol·L-1盐酸滴定20.00 mL Na2A溶液,溶液中H2A、HA-、A2-的分布分数δ随pH变化曲线及滴定曲线如图。下列说法正确的是
[如A2-分布分数:δ(A2-)=]
A.H2A的Ka1为10-10.25
B.c点:c(HA-)>c(A2-)>c(H2A)
C.第一次突变,可选酚酞作指示剂
D.c(Na2A)=0.200 0 mol·L-1
用0.100 0 mol·L-1盐酸滴定20.00 mL Na2A溶液,pH较大
时A2-的分布分数δ最大,随着pH的减小,A2-的分布分数
δ逐渐减小,HA-的分布分数δ逐渐增大,恰好生成NaHA
之后,HA-的分布分数δ逐渐减小,H2A的分布分数δ逐渐
增大,表示H2A、HA-、A2-的分布分数δ随pH变化的曲线如图所示,
据此分析解答。H2A的Ka1=,根据上图交点1计算可知Ka1=10-6.38,A错误;根据图像可知c点:c(HA-)>c(H2A)>c(A2-),B错误;根据图像可知第一次滴定突变溶液呈碱性,所以可以选择酚酞作指示剂,C正确;根据图像e点可知,当加入40 mL盐酸时,全部生成H2A,根据Na2A+2HCl2NaCl+H2A计算可知c(Na2A)=0.100 0 mol·L-1,D错误。
模拟演练
√
1.25 ℃时,向某二元弱酸H2A水溶液中逐滴加入NaOH溶液,混合溶液中lg X[X为或]与pH的变化关系如图所示,下列说法正确的是
A.pH=7时,存在c(Na+)=c(H2A)+c(HA-)+c(A2-)
B.直线Ⅱ表示的是lg随pH的变化情况
C.=102.97
D.A2-的水解常数Kh1大于H2A的电离常数Ka2
H2A是二元弱酸,在溶液中分步电离,一级电离常数远远大于二级电离常数,则溶液pH相等时,溶液中,则直线Ⅰ表示lg随pH的变化情况、直线Ⅱ表示lg随pH的变化情况,故B错误;由图可知,溶液中lg=0时,溶液pH为1.22,则电离常数Ka1(H2A)= =c(H+)=10-1.22,同理可知电离常数Ka2(H2A)= =c(H+)=10-4.19。
由电离常数可知,HA-的水解常数Kh===<Ka2=10-4.19,则HA-在溶液中的电离程度大于水解程度,溶液呈酸性,所以pH为7的溶液是NaHA和Na2A的混合溶液,溶液中c(Na+)>c(H2A)+c(HA-)+c(A2-),故A错误;由电离常数可知,溶液中=×===102.97,故C正确;由电离常数可知,A2-的水解常数Kh1===<Ka2=10-4.19,故D错误。
√
2.25 ℃时,用HCl气体调节0.10 mol·L-1氨水的pH,溶液中微粒浓度的对数值(lg c)、反应物的物质的量之比x=与pH的关系如图所示,若忽略通入气体后溶液体积的变化,下列说法正确的是
A.P1点对应x的值大于0.5
B.D点所示溶液中c(N)是C点的2倍
C.25 ℃时,溶液中水的电离程度:P1>P2>P3
D.P2点所示溶液中:c(NH3·H2O)= mol·L-1
由图知,P1点对应溶液中c(N)=c(NH3·H2O),pH
为9.25,根据元素守恒:c(N)+c(NH3·H2O)=
0.1 mol·L-1得c(N)=c(NH3·H2O)=0.05 mol·L-1,
根据电荷守恒:c(Cl-)+c(OH-)=c(N)+c(H+),
c(OH-)>c(H+),则c(Cl-)<c(N)=0.05 molL-1,则x=<0.5,A错误;D点是氯化铵溶液,C点是氯化铵和一水合氨的混合物,且氯化铵更多一些(B点两者相等),由于NH3·H2O的电离程度大于N的水解程度,又根据元素守恒,则D点所示溶液中c(N)小于C点的2倍,B错误;
氨水在溶液中电离出的氢氧根离子抑制水的电
离,铵根离子在溶液中水解促进水的电离,P1、
P2、P3点溶液中铵根离子浓度依次增大,水的电
离程度依次增大,C错误;Kb==10-4.75,P2所示溶液pH=7,则c(OH-) = 10-7 mol·L-1,所以==102.25,根据元素守恒,c(N)+c(NH3·H2O)=0.1 mol·L-1,则==102.25,则c(NH3·H2O)= mol·L-1,D正确。
√
3.一定温度下,M2+在不同pH的Na2A溶液中存在形式不同,Na2A溶液中pM[pM=-lg c(M2+)]随pH的变化如图1,Na2A溶液中含A微粒的物质的量分数随pH的变化如图2。
已知①MA,M(OH)2均为难溶物;
②初始c(Na2A)=0.2 mol/L。
下列说法错误的是
A.c(A2-)=c(H2A)时,pH=8.5
B.初始状态a点发生反应:
M2++2HA-MA↓+H2A
C.曲线Ⅰ上的点满足c(M2+)·c2(OH-)=Ksp[M(OH)2]
D.初始状态的b点,平衡后溶液中存在c(A2-)+c(HA-)+c(H2A)=0.2 mol/L
由Ksp[M(OH)2]=c(M2+)c2(OH-)可得,-lg
c(M2+)=2pH-lg Ksp[M(OH)2]-28,故曲线
Ⅰ表示M(OH)2的溶解平衡曲线,曲线Ⅱ表示MA
的溶解平衡曲线。由图2可得,H2A的电离平衡
常数Ka1==1×10-6.5,Ka2==1×10-10.5,Ka1·Ka2==1×10-6.5×1×10-10.5=1×10-17,则当c(A2-)=c(H2A)时,c(H+)= mol/L=1×10-8.5 mol/L,即pH=8.5,故A正确;初始状态a点在曲线Ⅱ的上方,曲线Ⅰ的下方,生成MA,故发生反应:M2++2HA-MA↓+H2A,故B正确;
曲线Ⅰ表示M(OH)2的溶解平衡曲线,故曲线Ⅰ上的点满足c(M2+)·c2(OH-)=Ksp[M(OH)2],故C正确;初始状态的b点在曲线Ⅱ的上方,曲线Ⅰ的下方,生成MA,故平衡后溶液中存在c(A2-)+c(HA-)+c(H2A)<0.2 mol/L,故D错误。
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选择题热点4 沉淀溶解平衡图像分析应用
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核心整合
1.有关Ksp曲线图的分析
如:
(1)a→c,曲线上变化,增大c(S)。
(2)b→c,加入1×10-5 mol·L-1 Na2SO4溶液(加水不行)。
(3)d→c,加入BaCl2固体(忽略溶液的体积变化)。
(4)c→a,曲线上变化,增大c(Ba2+)。
(5)曲线上方的点表示有沉淀生成;曲线下方的点表示不饱和溶液。
(6)不同曲线(T1、T2)之间变化仅能通过改变温度实现。
2.有关沉淀溶解平衡对数直线图的分析
pM为阳离子浓度的负对数,pR为阴离子浓度的负对数。
(1)直线AB上的点:c(M2+)=c(R2-);
(2)溶度积:Ksp(CaSO4)>Ksp(CaCO3)>Ksp(MnCO3);
(3)X点对应的CaSO4溶液是不饱和溶液,能继续溶解CaSO4;
(4)Y点:c(S)>c(Ca2+),二者的离子积等于10-5;Z点:c(C)<c(Mn2+),二者的离子积等于10-10.6。
【应用示例】
常温下,用AgNO3溶液分别滴定浓度均为0.01 mol·L-1的NaCl、K2C2O4溶液,所得的沉淀溶解平衡图像如图所示(不考虑C2水解)。
回答下列问题:
(1)Ksp(Ag2C2O4)=________,其数量级为______。
10-10.46
10-11
Ksp(Ag2C2O4)=c2(Ag+)·c(C2)=(10-4)2×10-2.46=10-10.46,其数量级为10-11。
(2)n点是AgCl的__________(填“过饱和”或“不饱和”,下同)溶液,是Ag2C2O4的________溶液。
过饱和
不饱和
由题图可知,n点Q(AgCl)>Ksp(AgCl),所以n点是AgCl的过饱和溶液,n点Q(Ag2C2O4)<Ksp(Ag2C2O4),所以n点是Ag2C2O4的不饱和溶液。
1.(2025·安徽卷)H2A是二元弱酸,M2+不发生水解。25 ℃时,向足量的难溶盐MA粉末中加入稀盐酸,平衡时溶液中lg[c(M2+)/(mol·L-1)]与pH的关系如下图所示。
已知25 ℃时,Ka1(H2A)=10-1.6,Ka2(H2A)=10-6.8,lg 2=0.3。下列说法正确的是
A.25 ℃时,MA的溶度积常数Ksp(MA)=10-6.3
B.pH=1.6时,溶液中
c(M2+)>c(Cl-)>c(HA-)>c(A2-)
C.pH=4.5时,溶液中
c(HA-)>c(H2A)>c(A2-)
D.pH=6.8时,溶液中c(H+)+2c(HA-)+c(H2A)=c(OH-)+c(Cl-)
√
b点处c(M2+)=10-3.0 mol·L-1,根据元素守恒c(M2+)
=c(A2-)+c(HA-)+c(H2A),此时,pH=-lg Ka2,
即c(A2-)=c(HA-),又因为pH较大,H2A可忽略不计,
即有c(M2+)=2c(A2-),c(A2-)=×10-3.0 mol·L-1,已
知lg 2=0.3,故=10-0.3故Ksp(MA)=c(M2+)·c(A2-)=10-3.0××10-3.0=×10-6=10-6.3,A正确;pH=1.6时,c(H+)>c(OH-),c(M2+)=10-0.4 mol·L-1,c(HA-)=c(H2A),A2-、OH-可忽略不计,根据元素守恒知,c(HA-)= mol·L-1,代入电荷守恒式c(H+)+2c(M2+)=c(Cl-)+c(HA-)+2c(A2-)+c(OH-)知,c(Cl-)>1.5×10-0.4 mol·L-1>c(M2+),故B错误;
pH=4.5时,溶液中c(H+)=10-4.5 mol·L-1,由Ka1(H2A)
=,知=102.9>1,故c(HA-)>c(H2A),
由Ka2(H2A)=,知=10-2.3<1,故c
(HA-)>c(A2-),由Ka1(H2A)·Ka2(H2A)=,知=100.6>1,故c(A2-)>c(H2A),即溶液中c(HA-)>c(A2-)>c(H2A),C错误;pH=6.8时,联立电荷守恒c(H+)+2c(M2+)=c(OH-)+c(Cl-)+c(HA -)+2c(A2-)和元素守恒c(M2+)=c(H2A)+c(HA-)+c(A2-),可得:c(H+)+2c(H2A)+c(HA-)=c(OH-)+c(Cl-),D错误。
2.(2025·陕、晋、宁、青卷)常温下,溶液中Al3+、Zn2+、
Cd2+以氢氧化物形式沉淀时,-lg[c(X)/(mol·L-1)]与-
lg[c(H+)/(mol·L-1)]的关系如图[其中X代表Al3+、Zn2+、
Cd2+、Al(OH、Zn(OH或Cd(OH]。已知:
Ksp[Zn(OH)2]<Ksp[Cd(OH)2],Zn(OH)2比Cd(OH)2更易与碱反应,形成M(OH;溶液中c(X)≤10-5 mol·L-1时,X可忽略不计。下列说法错误的是
A.L为-lg c[Al(OH]与-lg c(H+)的关系曲线
B.Zn2++4OH-Zn(OH平衡常数为1011.2
C.调节NaOH溶液浓度,通过碱浸可完全分离Cd(OH)2和Al(OH)3
D.调节溶液pH为4.7~6.4,可将浓度均为0.1 mol·L-1的Zn2+和Al3+完全分离
√
Zn(OH)2与Cd(OH)2的组成相似,曲线斜率相同,Ksp=c(X2+)×c2(OH-),-lg Ksp=-lg c(X2+)-2lg c(OH-)=-lg c(X2+)+28+2lg c(H+),-lg c(X2+)、-lg c(H+)符合-2x+y=-lg Ksp-28的函数关系,结合Ksp[Zn(OH)2]<Ksp[Cd(OH)2],可知Zn2+沉淀完全时所需OH-浓度小,-lg c(H+)小;Zn(OH)2比Cd(OH)2更易与碱反应,则开始生成Zn(OH时OH-浓度小,-lg c(H+)小,Zn(OH、Cd(OH的组成相似,曲线斜率相同,则X对应关系如图:
L为-lg c[Al(OH]与-lg c(H+)的关系曲线,A正确;由点(8.4,5)可知Ksp[Zn(OH)2]=10-5×(10-5.6)2=10-16.2,根据c[Zn(OH]=10-5 mol·L-1时,-lg c(H+)=12.4,可知c(OH-)=10-1.6 mol·L-1,则Zn2++4OH-Zn(OH的平衡常数K====1014.4,B
错误;
Al(OH)3完全溶解的pH小于14.0,而Cd(OH)2开始溶解的pH为14.0,故调节NaOH溶液浓度,通过碱浸可完全分离Cd(OH)2和Al(OH)3,C正确;由点(3.0,0)可知,Ksp[Al(OH)3]=1×(10-11)3=10-33,Zn2+和Al3+的浓度均为0.1 mol·L-1,Al3+完全沉淀时c(OH-)= mol·L-1≈10-9.3 mol·L-1,此时pH=4.7,Zn2+开始沉淀时c(OH-)= mol·L-1=10-7.6 mol·L-1,此时pH=6.4,因此调节溶液pH为4.7~6.4,可将浓度均为0.1 mol·L-1的Zn2+和Al3+完全分离,D正确。
1.(2025·河南安阳三模)用H2S处理含M2+、Y2+废水,并始终保持c(H2S)=0.1 mol/L,通过调节pH使M2+、Y2+形成硫化物沉淀而分离,体系中pc(即-lg c)关系如图所示,c为HS-、S2-、M2+和Y2+的浓度,单位为 mol/L。
已知Ksp(MS)>Ksp(YS),下列说法正确的是
A.曲线a表示S2-对应的变化关系
B.溶度积常数Ksp(MS)=10-19.2,Ksp(YS)=10-27.2
C.H2S的电离常数Ka1=10-6.8,Ka2=10-14.3
D.溶液的pH=5.0时,c(HS-)>c(S2-)>c(Y2+)>c(M2+)
√
模拟演练
c(H2S)保持0.1 mol·L-1不变,温度不变,Ka1(H2S)不变,由Ka1
(H2S)=可知,随pH增大,c(H+)减小,c(HS-)增大,
即pc(HS-)减小,同理可知随pH增大,pc(S2-)减小;由Ka1(H2S)
>Ka2(H2S)可知,酸性条件下c(HS-)>c(S2-),即pc(HS-)<pc(S2-),曲线a、b分别代表pc(HS-)、pc(S2-)与pH的变化关系。分别将曲线c、d与曲线b交点的数值代入Ksp(MS)=c(M2+)·c(S2-)的表达式(MS与YS的溶度积表达式类型相同),可得溶度积分别为10-27.2与10-35.2,已知Ksp(MS)>Ksp(YS),则曲线c、d分别代表pc(M2+)、pc(Y2+)与pH的变化关系。据分析,曲线a表示pc(HS-)对应的变化关系,故A错误;由分析知,Ksp(MS)=10-27.2,Ksp(YS)=10-35.2,故B错误;
将点(6.9,0.9)代入Ka1(H2S)=中,得Ka1(H2S)=
=10-6.8,该点c(HS-)=c(M2+)=10-6.9 mol·L-1,
利用Ksp(MS)算得该点的c(S2-)== mol·L-1=
10-20.3 mol·L-1,Ka2(H2S)===10-14.3,故C正确;据分析,曲线a、b分别代表pc(HS-)、pc(S2-)与pH的变化关系,曲线c、d分别代表pc(M2+)、pc(Y2+)与pH的变化关系,当pH=5.0时,横坐标值a<b<c<d,故c(HS-)>c(S2-)>c(M2+)>c(Y2+),故D错误。
2.(2025·河北承德、张家口一模考试) 常温下,向AgNO3溶液中分别滴加NaX、Na3Y、Na3Z溶液,所得溶液中pA[pA=-lg A,其中A表示c(X-)、c(Y3-)、c(Z3-)]与pAg的关系如下图。下列说法错误的是
A.直线L1表示pZ3-与pAg的关系
B.Ksp(AgX)的数量级为10-12
C.反应Ag3Y+Z3-⥫⥬Ag3Z+Y3-的平衡常数K=10-5.94
D.向浓度均为0.1 mol·L-1的NaX和Na3Z的混合溶液中滴加AgNO3溶液,AgX先沉淀
√
由直线的斜率与直线Y3-的斜率对比可知,直线L1表
示pZ3-与pAg的关系,故A正确;由图可知,Ksp(AgX)
=10-11.99,其数量级为10-12,故B正确;反应Ag3Y+
Z3-⥫⥬Ag3Z+Y3-的平衡常数K====105.94,故C错误;向含等浓度的NaX和Na3Z的混合溶液中滴加AgNO3溶液,AgX所需银离子浓度最小,所以先沉淀,故D正确。
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