专题01 电离常数的计算与应用(重难点专练)化学鲁科版选择性必修1
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专题01电离常数的计算与应用
题组A
类型突破
类型一
电离平衡常数及其应用
1.B
2.D
3.A
类型二电离平衡常数等有关计算
4.D
5.D
6.B
类型三利用图像特殊交点求电离常数
7.C
8.C
9.D
题组B
能力进阶
一、单选题
1.D
2.C
3.C
4.D
5.A
二、解答题
6.(1)C
(2)A
(3)AD
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(4)C1O+CO,+H,O=HCIO+HCO3 (5)AD
7.(1)103
(2)
HCOOH>H,CO,>H,S>HCIOHCIO+CO=HCO,+CIO CO,+H,O+CIO=HCO,+HCIO
(3)变大
不变
变小
题组C高考挑战
一、单选题
1.A
2.C
3.D
4.D
5.c
二、多选题
6.BD
三、解答题
7.(1)HPO Fe
(2)P
(3)6R3N+H2W12Oo+6H=(R3NH)6(H2W2O4o)(4)NH42WO4有机萃取剂(或R3N)
(5)y
(6)bc
2
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专题01电离常数的计算与应用
题组A
类型突破
类型一
电离平衡常数及其应用
1.(26-27高二上·湖北随州阶段检测)25℃时,弱酸的电离平衡常数如表,下列有关离子方程式或说法
正确的是
弱酸
CH:COOH
HCIO
H2CO3
H2SO3
K1=4.6×107
K1=1.5×102
K
1.8×10
4.9×1010
K2=5.0×1011
K2-1.0×107
A.
向NaC1O溶液中通入少量CO2:2ClO+C02+HO=CO+2HCl0
B.向NaCIo溶液中通入过量SO2:SO+C1O+HO-SO+C+2H
C.等浓度、等体积的NaHCO,与NaHSO3混合:HSO+HCO:-CO.↑+H,O+SO
D.结合质子的能力:HSO3>CHCO0>CO
2.(25-26高二下·江苏无锡期中)醋酸溶液中存在电离平衡CH3COOH=CH3COO+H,下列叙述
不正确的是
A.升高温度,平衡正向移动,醋酸的电离常数K增大
B.CH3COOH溶液加少量的CH COONa固体,平衡逆向移动
cCH COOH
C.0.1mol·L的CH3COOH溶液加水稀释,溶液中
cCH,COO
减小
D.加水稀释,溶液中所有离子浓度都会减少
3.(26-27高二上·吉林四平·期中)常温下,部分弱电解质的电离常数如下表,下列说法正确的是
弱电解质
HCIO
HCOOH
H2S03
H2CO:
Ka1=1.54×10
Ka1=4.3×10
电离常数
K2=2.95×10
Ka=1.8×104
Ka2=1.02×10
K2=5.6×10
A.
向氯水中加入少量NaHCO3溶液,可提高氯水中HClO的浓度
cCH COOH
B.向CH,CO0H溶液中加入少最Na0H国体,则cC,CO0cr变小
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C.
碳酸钠滴入足量甲酸溶液中的反应为:HCOOH+CO3=HCOO+HCO?
D.
少量S02通入CaCl02溶液中:SO2+H20+Ca2+Cl0=CaS04↓+2H+C1
类型二电离平衡常数等有关计算
4.
(26-27高二上·陕西西安·阶段检测)已知25℃时有关弱电解质的电离平衡常数如下表:
弱电解质
HCN
H2C03
HNO,
电离平衡常
K1=4.5×107
6.2×1010
5.6×104
数
K2=4.7×101
下列说法正确的是
A.相同温度,1mol·L的HX溶液的K。大于0.1mol·L1的溶液的K。
B.结合H的能力:NO2>HCO,>CN>CO
C.NCN溶液与少量CO2反应的离子反应方程式为2CN+CO2+H,0=CO?+2HCN
D.25℃时,0.1mol·L1的HCN溶液中cH=V62×106mol·L1
5.(25-26高二上:河南期中)已知25℃时有关弱电解质的电离平衡常数如下表:
弱电解质
HCN
H2C03
HNO2
电离平衡常
K1-4.5×107
6.2×1010
5.6×104
数
K2=4.7×10-11
下列说法正确的是
A.相同温度,1molL的X溶液的pK大于0.1molL1的X溶液的pK
B.NaCN溶液与少量CO反应的离子反应方程式为2CN+CO2+H,O-CO+2HCN
C.结合Ht的能力:NO2>HCO?>CN>CO?
D.25℃时,0.1molL1的HCN溶液中cH62×106molL1
6.
(25-26高二上江西南昌·阶段检测)现有四种弱酸,它们在常温下的电离平衡常数如下表所示:
弱酸
HCOOH
H2C03
HCIO,
HCN
电离平衡常
K=1.8×104
K1=4.5×107
K2=1.1×102
K,=6.2×109
数
K2=4.7×1011
下列说法错误的是
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A.向NaClo2溶液中通入CO2时不会反应生成HClO2
B.HCOO、CO?、ClO2、CN结合质子的能力由大到小的顺序为CN>CO>HCOO>ClO,
C.
向NaCN溶液中通入少量CO2时生成碳酸氢钠和HCN
D.常温下,向HCOOH溶液中加入一定量的NHCO,所得溶液的cH=l0mo/L,则混合液中
cHCOO
=18
cHCOOH
类型三利用图像特殊交点求电离常数
7.(24-25高二上江西萍乡期末)已知:HX+Y=HY+X,平衡常数K>1,向同浓度的HX和HY
的混合溶液中加入NaOH,溶液的pH与一gMM=cXI成cY
或
cHXcHY
]的关系如图所示,下列说法错误的是
↑pH
NX,5.9)
b
474\7.4N
A.直线b代表的是HY
B.N点坐标为1.5,5.9
C.pH在4.74~7.4之间时,可能存在cHY>cX>cY>cHX
D.K的数量级为102
8.(25-26高二上·福建漳州·阶段检测)根据下列溶液中的平衡图像所得出的结论正确的是
0.16
0 mol.L NaOH
2.0
0.12
0.100
1.5
0.08
1.0 molL-NaOH
0.1 mol-L-NaOH
30.075
自05
1.0
6
0.04实验条件:
0.5
3 mgL Mn2”
0.025
V(H,O)
0.0
0
0
10
2030
4050
02.753.754.755.76.7
473573673773873
(min)
pH
T/K
甲
乙
丙
丁
A.若图甲表示稀释起始pH相同的NaOH溶液与氨水,则曲线a对应NaOH溶液
B.若图乙表示其他条件相同,H202的分解曲线,则说明溶液pH越大,H2O2的分解速率越快
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C.若图丙表示室温时,醋酸和醋酸钠的混合溶液中CH,COOH与CH,COO的浓度与pH的关系,则可
知室温下醋酸的电离平衡常数为K=1×10475
D.图丁所对应的可逆反应平衡时升高温度时,V(正减小,V逆增大,平衡向逆反应方向移动
9.(2025四川绵阳模拟预测)弱酸H2A在有机相和水相中存在平衡:H,A(环己烷)=H,Aq,平衡
常数为Ka。25C时,向VmL0.1mol/LH2A环己烷溶液中加入VmL水进行萃取,用NaOH(s)或
HClg调节水溶液pH.测得水溶液中H2A、HA、A浓度、环己烷中H2A的浓度C环2烷H2A与水相
萃取率aa=1
C环2(H1A
随pH的变化关系如图。
0.1mol.L
0.10
-100
①
7,0.08
⑤
80
④
80.06
60
04
交点N
②
40
0.02
-20
0.00
0
2
5
6
7
891011
pH
己知:①H2A在环己烷中不电离;②忽略体积变化。③lg2=0.3。
下列说法不正确的是。
A.Ka=0.25
B.pH=5时,a<75%
C.H2A的K1=104
D.若加水体积为2VmL,则交点N会由pH-4.6移
至pH=4.3
题组B
能力进阶
一、单选题
1.(26-27高二上湖南长沙阶段检测)0.1mol·L醋酸溶液中存在电离平衡:
CH,COOH=CH3COO+H。下列叙述错误的是
A.升高温度,平衡正向移动,醋酸的电离常数K增大
B.向溶液中加少量CH,COONa固体,平衡逆向移动
C.加水稀释至原体积的10倍,水的电离程度增大
D.向溶液中加少量冰醋酸,平衡正向移动,CH,COOH的电离度增大
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2.(26-27高二上·黑龙江大庆阶段检测)常温下,pH均为2、体积均为%的HA、HB、HC溶液,分别
V
加水稀释至体积为V,溶液pH随8V,的变化关系如图所示,下列叙述错误的是
pH
HA
HB:
3
a
2345
A.HC的电离度:a点<b点
B.常温下,KHB)>K(HC)
cA
当gV,3时,HA、HC溶液同时加热至60风
cC增大
N
D.当g
=6时,HA溶液的pH接近7
3.(26-27高二上广东揭阳·阶段检测)分析表中数据,下列叙述错误的是
弱酸
CH COO HCN
H2C03
电离常数
Ka1=4.4×107
1.8×105
4.9×1010
25°C
K2=4.7×101
A.
中和等体积、等pH的CH,COOH和HCN溶液消耗NaOH的量:前者小于后者
B.CH,COO+HCN=CH COOH+CN不能发生
C.向NCN溶液中通入少量CO2,发生的离子方程式为:2CN+CO2+H2O=2HCN+CO
D.相同条件下,CH,COOH、H,CO、HCN的电离程度依次减弱
4.(26-27高二上广东中山阶段检测)K2CI207溶液中存在如下两个平衡,下列说法正确的是
(i)Cr20aq+H201=2HCr04aqK1=3.0×102(25°C)
(ii)HCrO4aq=CrO4aq+HaqK2=3.3×10(25°C)
A.加入少量硫酸,溶液的PH不变
B.加入少量水稀释,溶液中离子总数减小
C.加入少量NaOH溶液,反应(i)的平衡逆向移动
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D.加入少量K,Cr,O,固体,平衡时c2HCrO4与cCr20的比值保持不变
5.(26-27高二上·黑龙江哈尔滨阶段检测)已知部分弱酸的电离平衡常数如下表,下列离子方程式正确
的是
弱酸
H2SO3
H2CO3
HCIO
K1=1.4×102
K1=4.5×107
K25C
K=4.0×108
K2=1.02×107
K2=4.7×1011
A.少量的SO2通入Na2C03溶液中:SO2+H20+2CO3=SO+2HCO3
B.少量的C02中通入NaC1O溶液中:2ClO+C0,+H20=CO+2HClO
C.少量的S02通入Ca(Cl0)2溶液中:S02+H20+Ca2+2Cl0=CaS03↓+2HCl0
D.相同浓度的NaHCO3溶液与NaHS O3溶液等体积混合:H+HCO,=CO2↑+H2O
二、解答题
6.(26-27高二上·天津南开·阶段检测)已知:在25℃,有关弱电解质的电离平衡常数如下表:
CH:COO
H2CO3
H2SO3
HCIO
H
K1=4.5×107
K1=1.54×102
4.7×108
1.7×105
K2=4.7×1011
K2=1.02×107
(1)下列不能说明HCIO是弱电解质的是
A.用等浓度的盐酸和HCIO溶液做导电实验,后者灯泡比前者暗很多
B.次氯酸的稀溶液中HCIO和ClO共存
C.向次氯酸钙溶液中通入适量二氧化硫,产生白色沉淀
D.常温下,0.1mol·L1HClO溶液的pH大于1
(2)25C时,物质的量浓度与体积均相同的醋酸溶液A与盐酸B分别与足量锌片充分反应,下列说法正
确的是
A.开始反应时的速率:A<B
B.放出等量氢气所需要的时间A=B
C.生成氢气的总体积:A>B
cH
(3)下列方法中可以使o.1 moV/LCHC0(OH溶液中cCH,COOH
值增大的措施是
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A.升温
B.加入少量CHgCOONa固体
C.加入少量冰醋酸
D.通入少量HCI气体
(4)向NaCl0溶液中通入少量二氧化碳气体,发生反应的离子方程式是
(5)下列微粒在溶液中不能大量共存的是
A.CO、HCoB.Clo、HCO3C.HClo、HCO3D.SO3、HC1oE.HSO3、HCO3
7.(26-27高二上·吉林延边阶段检测)已知草酸为二元弱酸:
H2C2OHC2O+H Ka1
HC,OC2O+H Ka2
常温下,向某浓度的H2C2O4溶液中逐滴加入一定浓度的KOH溶液,所得溶液中H2C2O4、HC,O4、
C,O三种微粒的分布系数(6)与溶液pH的关系如图所示。
δ1.0
0.8
2
0.6
1-H2C204
1.2,0.5)
(4.2,0.5)
0.4
2-HC204
0.2
2.7
3-C20
0
1234567
pH
[如δ|H2C204=
n H2 C2O
(H2C2O+nHC2O+nC2O2
2HC2O
(1)pH=2.7时,溶液
cH2C204小cC2O
Ⅱ.部分弱酸的电离平衡常数如下表:
弱酸
HCOOH
H,S
H2C03
HCIO
电离平衡常数
Ka1=1.1×107
Ka1=4.5×107
1.77×104
4.0×108
(25℃)
K2=1.3×101B
K2=4.7×1011
(2)①HCOOH、H2S、H2CO3、HClO的酸性由强到弱的顺序为:
②次氯酸与Na,C03溶液反应的离子方程式:
③少量CO2通入NaClO溶液中反应的离子方程式:
(3)常温下,将0.1molL1的CH,C0OH溶液加水稀释,请填写下列表达式中的数据变化情况(填
“变大”“变小”或“不变”)。
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OcCH,c00】
cCH COOH
(CH,coo"
cCH,COOH·cOH
®CH,Co0H
cH
题组C高考挑战
一、单选题
1.(2026甘肃高考真题)HL是一种三元酸。M2*与L3在溶液中存在如下平衡:M2*+L3=[ML厂和
|ML厂+L3-=ML2,25C时,M和L总浓度分别为1.000×103mol/L和1.000×10mol/L的溶
cH2L
液中、分布分数6X[如6H2L
cH,L+cHL2+c1L与pH的变化关系见图aC心分别为H,L、
HL2和L3),-lgcY与PH的变化关系见图b(Y分别为L3、ML、|ML和M)。下列说法错误的
是
18
80.5
9.52
画
0
2.50
11.7014
5.77
pH
pH
图a
图b
A.pH=7.00时,cHL2->cL3-=cHL>0
B.曲线【对应的离子为ML,4
C.25C时,K2=10693
D.cM2=clML时,63-=10852
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2.(2025·天津·高考真题)苹果酸是二元弱酸,以HA表示,常用于制造药物、糖果等。25℃时,溶液中
HA、HA和A2的分布系数6x随溶液pH变化如图。
1.0
①
②
③
0.5
0.0
(3.46)(5.05)
0
2
4
6
8
10
pH
例如:A的分布系数6A2=
cA2-
CH2A +cHA +cA2-
该温度下,下列说法错误的是
A.曲线①是HA的分布系数曲线
B.HA的K1=10346
C.反应H,A+A2=2HA的平衡常数K=10159
D.pH=6时,溶液中粒子浓度的大小关系为cA2->cHA>cH2A
3.(2025四川绵阳模拟预测)弱酸H2A在有机相和水相中存在平衡:H2A(环己烷)=H2Aq,平衡
常数为Kd。25C时,向VmL0.1mol/LH2A环己烷溶液中加入VmL水进行萃取,用NaOH(s或
HCIg调节水溶液pH.测得水溶液中H2A、HA、A2浓度、环己烷中H2A的浓度C环2H,A与水相
萃取率aa=1
C环2发(H1A
-1
随pH的变化关系如图。
0.1mol·L
0.10
100
⑤
30.08
80
60
V交点N
40
②
0.02
0.00
67
891011
pH
已知:①H2A在环己烷中不电离;②忽略体积变化。③lg2=0.3。
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下列说法不正确的是。
A.Ka=0.25
B.pH=5时,a<75%
C.H2A的K1=104
D.若加水体积为2VmL,则交点N会由pH=4.6移
至pH=4.3
4.(2026湖南常德·二模)ZnS可用于制备光学材料。由闪锌矿(含ZnS、FeS及少量Cds等)制备ZnS
的过程如图所示。25C,K1H2S=1.1×107,K2H2S=1.3×1013。
下列说法正确的是
H2SOa O2
HS
M
闪锌矿→酸浸→除铁→除镉→调p→沉锌→ZS
S
CdS
A.“酸浸”时,可用硝酸代替H2SO4和O2
B.“除铁”时,生成的滤渣为FeOH2
C.“除镉”后,若溶液中pH=1,则cH=cHS=0.1mol/L
D.“调pH”时,可加入ZnO
5.(2026陕西咸阳·二模)室温下,总浓度为0.1molL的HF水溶液中存在平衡:HF=H+FKa1:
HF+F=HF2Ka2。溶液中HF、F、HF2的浓度与H的关系如图所示。下列说法正确的是
0.100
0.090-
4,0.0800)
0.080
--
0.070
0.060
目050
0.040
0.030
0.020
4.0.0110
0.010
4.0.0045
0
0
3
4
6
PH
A.Ka1≈6.3×104
B.在pH=4.0时,cF=2cHF)
cHF2 9
C.若
cF76c(HF)=0.01mol.L-
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D.在pH=5.0时,cF+cHF2+cHF=0.10mol·L1
二、多选题
6.(2025·海南高考真题)溶液电导率K高低间接体现了电解质溶液中导电粒子的有效浓度。303K下,
硫酸质量分数与其电导率关系如图所示。下列说法错误的是
1.01
0.8
0.6
0.4
0.27a
0.0
020406080100
H,S0,的质量分数(%)
A.液态纯H2SO4存在平衡:2H2SO4=H3SO4+HSO4
B.因为Ka=kb,所以pHa=pHb
C.电导率最大值对应浓度是构建铅酸蓄电池的重要依据
D.在一定质量分数区间(156~20%),硫酸电离度随质量分数增加而增大
三、解答题
7.(2026福建高考真题)用废催化剂(主要含H3PW12O4o和少量单质F)制备WO3的流程如下:
有机
NaOH溶液FeNO)3盐酸萃取剂NH,Cl-氨水
盐酸
pH=11
LpH-2
IpH>9
废催化剂→碱溶→操作X→反应萃取→反应萃取2→析晶→仲钨酸铵→煅烧→W0,
滤渣1
滤渣2
萃余液1
萃余液2
滤液
已知:仲钨酸铵NH4oH2W12O424H2O难溶于水,相对分子质量为3134:
25C时,H3P04:K1=6.9×103,K2=6.2×108,K3=4.8×101:
水溶液中W(四的分布系数6{例如6WO=
cwo】
caW VI
}与溶液pH关系如图。
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1.0
0.8H,W06
0.6
L,w08
0.4
W.O
0.2
0.0+
2
6
10
pH
(1)“碱溶”时,H3PW12O40转变为PV和WVI的含氧酸盐。
①PV主要以
形式存在。(填离子符号)
②“滤渣1”为
(2)“操作X”除去」
元素。(填元素符号)
(3)“反应萃取1"中,有机萃取剂中的R,N与WVI结合生成R3NH6H2W12O40的离子方程式为
(4)“反应萃取2”中:
①萃取液中主要的WVI化合物为」
(填化学式)
②“萃余液2中可循环利用的物质是
(5)“析晶”调节溶液PH至
晶体产率最高。(填“x”“y”或“z”)
(6)31.34mg仲钨酸铵在氮气中的热失重曲线如图。区域I产生气体Y,区域Ⅱ产生气体Z,区域Ⅲ、V
均产生Y和Z。
0.72
0.68
0.533.50
4
II
II
IV:V
0100
200300
400500
温度/℃
①下列说法错误的是
(填标号)
a.区域I中晶体结构发生改变
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b.区域Ⅱ中分解产生0.05 mmol Z
c.区域Ⅲ中Y来源于结晶水
d.“煅烧”温度可选在区域V的温度区间
②区域W中,nY,nZ=
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专题01 电离常数的计算与应用
类型一 电离平衡常数及其应用
1.(26-27高二上·湖北随州·阶段检测)25℃时,弱酸的电离平衡常数如表,下列有关离子方程式或说法正确的是
弱酸
CH3COOH
HClO
H2CO3
H2SO3
Ka
1.8×10-5
4.9×10-10
Ka1=4.6×10-7
Ka2=5.0×10-11
Ka1=1.5×10-2
Ka2=1.0×10-7
A.向NaClO溶液中通入少量CO2:2ClO-+CO2+H2O=+2HClO
B.向NaClO溶液中通入过量SO2:SO2+ClO-+H2O=+Cl-+2H+
C.等浓度、等体积的NaHCO3与NaHSO3混合:+HCO=CO2↑+H2O+
D.结合质子的能力:>CH3COO->
【答案】B
【解析】A.酸性顺序为,根据强酸制弱酸规律,向溶液通入少量应生成,正确离子方程式为,A错误;
B.具有强氧化性,可将过量氧化为,自身被还原为,题给离子方程式配平符合氧化还原反应规律和电荷守恒,B正确;
C.酸性顺序为,的酸性弱于,无法与反应生成,该反应不能发生,C错误;
D.酸的酸性越弱,对应酸根结合质子的能力越强,酸性,故结合质子能力为,D错误;
故选B。
2.(25-26高二下·江苏无锡·期中)醋酸溶液中存在电离平衡,下列叙述不正确的是
A.升高温度,平衡正向移动,醋酸的电离常数增大
B.溶液加少量的固体,平衡逆向移动
C.的溶液加水稀释,溶液中减小
D.加水稀释,溶液中所有离子浓度都会减少
【答案】D
【解析】A.醋酸的电离为吸热过程,升高温度平衡正向移动,电离常数仅与温度有关,温度升高增大,A正确;
B.加入固体,溶液中浓度增大,平衡逆向移动,B正确;
C.由电离常数表达式,变形可得,稀释时温度不变不变,减小,故该比值减小,C正确;
D.加水稀释时减小,温度不变时水的离子积为定值,故增大,并非所有离子浓度都减小,D错误;
故选D。
3.(26-27高二上·吉林四平·期中)常温下,部分弱电解质的电离常数如下表,下列说法正确的是
弱电解质
电离常数
A.向氯水中加入少量溶液,可提高氯水中的浓度
B.向溶液中加入少量固体,则变小
C.碳酸钠滴入足量甲酸溶液中的反应为:
D.少量通入溶液中:
【答案】A
【解析】A.氯水中存在平衡,根据电离平衡常数可知,酸性,可与反应使平衡右移,不与反应,故浓度增大,A正确;
B.根据可知,,仅与温度有关,常温下温度不变,故比值不变,B错误;
C.甲酸的大于的,且甲酸足量,反应生成和,正确离子方程式为,C错误;
D.少量通入溶液,会被氧化为,结合生成,但是过量,反应生成的会与过量结合为,正确离子方程式为,D错误;
故选A。
类型二 电离平衡常数等有关计算
4.(26-27高二上·陕西西安·阶段检测)已知25℃时有关弱电解质的电离平衡常数如下表:
弱电解质
HCN
电离平衡常数
下列说法正确的是
A.相同温度,的HX溶液的大于的HX溶液的
B.结合的能力:
C.NaCN溶液与少量反应的离子反应方程式为
D.25℃时,的HCN溶液中
【答案】D
【解析】A.电离平衡常数仅与温度及弱电解质本身性质有关,与溶液浓度无关,相同温度下两种浓度溶液的相等,A错误;
B.酸的电离平衡常数越大,酸性越强,对应酸根结合的能力越弱,由数据可知酸性,故结合能力为,B错误;
C.由于酸性,根据强酸制弱酸规律,与少量反应只能生成和,离子方程式为,C错误;
D.为弱酸,电离程度极小,故溶液中,且,由,得,D正确;
故选D。
5.(25-26高二上·河南·期中)已知25℃时有关弱电解质的电离平衡常数如下表:
弱电解质
HCN
H2CO3
HNO2
电离平衡常数
6.2×10-10
Ka1=4.5×10-7
Ka2=4.7×10-11
5.6×10-4
下列说法正确的是
A.相同温度,1 mol·L-1的HX溶液的pKa大于0.1 mol·L-1的HX溶液的pKa
B.NaCN溶液与少量CO2反应的离子反应方程式为2CN-+CO2+H2O=+2HCN
C.结合H+的能力:>>CN->
D.25℃时,0.1 mol·L-1的HCN溶液中c(H+)=mol·L-1
【答案】D
【解析】A.电离平衡常数仅与温度和弱电解质性质有关,与浓度无关,,故相同温度下不同浓度溶液的相等,A错误;
B.由电离常数可知酸性:,根据强酸制弱酸规律,与少量反应生成和,离子方程式为,B错误;
C.酸的酸性越强,对应酸根结合的能力越弱,酸性顺序为,故结合的能力为,C错误;
D.为弱酸,电离程度很小,故溶液中,,由得,D正确;
故选D。
6.(25-26高二上·江西南昌·阶段检测)现有四种弱酸,它们在常温下的电离平衡常数如下表所示:
弱酸
HCOOH
HCN
电离平衡常数
下列说法错误的是
A.向溶液中通入时不会反应生成
B.、、、结合质子的能力由大到小的顺序为
C.向NaCN溶液中通入少量时生成碳酸氢钠和HCN
D.常温下,向HCOOH溶液中加入一定量的,所得溶液的mol/ L,则混合液中
【答案】B
【解析】A.的酸性强于,弱酸不能制强酸,因此通入溶液不能生成,A正确;
B.酸的电离常数越小,酸性越弱,其对应酸根结合质子能力越强,酸性顺序为,因此结合质子能力顺序为,选项给出的顺序错误,B错误;
C.酸性顺序为,根据强酸制弱酸规律,少量通入溶液生成和,C正确;
D.根据的电离平衡常数表达式,,D正确;
故选B。
类型三 利用图像特殊交点求电离常数
7.(24-25高二上·江西萍乡·期末)已知:,平衡常数,向同浓度的HX和HY的混合溶液中加入NaOH,溶液的pH与[或]的关系如图所示,下列说法错误的是
A.直线b代表的是HY
B.N点坐标为
C.pH在4.74~7.4之间时,可能存在
D.K的数量级为
【答案】C
【分析】,平衡常数,因此,说明酸性:,对于一元酸,电离平衡常数,可得到,当pH=0时,即,酸性越强,电离平衡常数越大,越小,因此直线a代表,并且,直线b代表,并且,由此解答。
【解析】A.由分析可知,直线b代表,A正确;
B.由分析可知,,并且,当pH=5.9时,代入可知,,因此N的坐标为,B正确;
C. 同浓度的和溶液中,存在,不可能同时存在和,因此不可能存在,C错误;
D.由分析可知的平衡常数,数量级为,D正确;
故选C。
8.(25-26高二上·福建漳州·阶段检测)根据下列溶液中的平衡图像所得出的结论正确的是
A.若图甲表示稀释起始相同的溶液与氨水,则曲线a对应溶液
B.若图乙表示其他条件相同,的分解曲线,则说明溶液越大,的分解速率越快
C.若图丙表示室温时,醋酸和醋酸钠的混合溶液中与的浓度与的关系,则可知室温下醋酸的电离平衡常数为
D.图丁所对应的可逆反应平衡时升高温度时,减小,增大,平衡向逆反应方向移动
【答案】C
【解析】A.起始相同的溶液(强碱,完全电离)与氨水(弱碱,稀释时电离平衡正向移动,补充)加水稀释,弱碱的变化更小,曲线a的下降更慢,对应氨水,A错误;
B.由图乙可知,(pH小于)对应的浓度下降更快、分解速率更大,说明并非溶液越大分解速率越快,B错误;
C.醋酸的电离平衡常数,当时,,代入得,C正确;
D.升高温度时活化分子百分数增大,和均增大,图丁中随温度升高减小,说明平衡逆向移动,D错误;
故选C。
9.(2025·四川绵阳·模拟预测)弱酸在有机相和水相中存在平衡:(环己烷),平衡常数为。25℃时,向V mL 环己烷溶液中加入V mL水进行萃取,用或调节水溶液pH.测得水溶液中、、浓度、环己烷中的浓度与水相萃取率随pH的变化关系如图。
已知:①在环己烷中不电离;②忽略体积变化。③。
下列说法不正确的是。
A. B.pH=5时, %
C.的 D.若加水体积为 ,则交点N会由pH=4.6移至pH=4.3
【答案】D
【分析】由环己烷中H2A的浓度c环己烷(H2A)与水相萃取率α的关系可知,0.1a+c环己烷(H2A)=0.1,则曲线①表示c环己烷(H2A)随pH的变化关系,曲线②为水相萃取率的变化关系,水溶液中的c(HA-)会随着pH的增大呈现先增大后减小的变化趋势,因此曲线④为水溶液中的c(HA-)随pH的变化曲线,而A2-来源于HA-的电离,由图可知,pH=2时,c(HA-)为0,即此时c(A2-)为0,因此曲线⑤表示c(A2-)随pH的变化关系,故③为c(H2A)随pH的变化曲线,综上:①代表c环己烷(H2A)、②代表水相萃取率、③为水溶液中c(H2A)的变化、④代表水溶液中的c(HA-)、⑤表示水溶液中的c(A2-),③、④交点的pH为4,交点处c(HA-)=c(H2A),即H2A的Ka1(H2A)=,④、⑤交点的pH为7,即Ka2(H2A)=。
【解析】A.pH极低时,水相H2A几乎不电离,根据物料守恒:c环己烷(H2A)+c水(H2A)=0.1 mol/L,α=20%时,c环己烷(H2A)=0.08 mol/L,c水(H2A)=0.02 mol/L,Kd=,A正确;
B.由分析可知,,时,,同理,,,根据物料守恒:,当pH=2时,代入数据得,则,即,,根据水相萃取率,可得,B正确;
C.由分析可知,H2A的,C正确;
D.由A选项Kd=,可知c(H2A)=0.25 c环己烷(H2A),又因为H2A的Ka1(H2A)= ,可得Ka1(H2A)=,当c(HA-)= c环己烷(H2A)时,c(H+)=2.5×10-5mol/L,pH=4.6。由此可知此时pH仅与电离常数有关,若加水体积为2VmL,对交点N的横坐标无影响,即交点N的pH保持不变,D错误;
故选D。
一、单选题
1.(26-27高二上·湖南长沙·阶段检测)醋酸溶液中存在电离平衡:。下列叙述错误的是
A.升高温度,平衡正向移动,醋酸的电离常数增大
B.向溶液中加少量固体,平衡逆向移动
C.加水稀释至原体积的10倍,水的电离程度增大
D.向溶液中加少量冰醋酸,平衡正向移动,的电离度增大
【答案】D
【解析】A.醋酸的电离是吸热过程,升高温度平衡正向移动,电离常数仅与温度有关,温度升高增大,A正确;
B.加入少量固体,溶液中增大,平衡逆向移动,B正确;
C.醋酸电离出的会抑制水的电离,加水稀释10倍后减小,对水的电离的抑制作用减弱,水的电离程度增大,C正确;
D.加入冰醋酸,醋酸浓度增大,平衡正向移动,但弱电解质的浓度越大电离度越小,的电离度减小,D错误;
故选D。
2.(26-27高二上·黑龙江大庆·阶段检测)常温下,pH均为2、体积均为V0的HA、HB、HC溶液,分别加水稀释至体积为V,溶液pH随的变化关系如图所示,下列叙述错误的是
A.HC的电离度:a点<b点
B.常温下,Ka(HB)>Ka(HC)
C.当时,HA、HC溶液同时加热至60℃,增大
D.当时,HA溶液的pH接近7
【答案】C
【分析】根据图知,pH=2的HA、HB、HC溶液分别稀释100倍,HA的pH变成4,说明HA是强酸,HB、HC的pH增大但小于4,则HB、HC为弱酸,且HB的pH增大幅度大于HC,说明HB的酸性>HC,因此酸性HA>HB>HC。
【解析】A.HC为弱酸,溶液稀释程度越大,弱酸电离度越大,b点比a点稀释倍数更高,故HC的电离度:a点<b点,A正确;
B.稀释相同倍数时,HB的pH变化幅度大于HC,说明HB酸性强于HC,酸性越强电离常数越大,故常温下,B正确;
C.HA是强酸,升温时基本不变,HC是弱酸,升温促进电离,增大,因此减小,C错误;
D.HA为强酸,常温下无论稀释多少倍,溶液始终呈酸性,pH无限接近7,故时HA溶液pH接近7,D正确;
故选C。
3.(26-27高二上·广东揭阳·阶段检测)分析表中数据,下列叙述错误的是
弱酸
电离常数
A.中和等体积、等的和溶液消耗的量:前者小于后者
B.不能发生
C.向溶液中通入少量,发生的离子方程式为:
D.相同条件下,、、的电离程度依次减弱
【答案】C
【解析】A.等的和溶液,酸性更弱,因此的物质的量浓度更大,等体积时的物质的量更大,中和消耗的量更多,即前者小于后者,A正确;
B.酸性:,弱酸不能制强酸,因此反应不能发生,B正确;
C.酸性:,根据强酸制弱酸规律,向溶液中通入少量,应生成,离子方程式为,选项给出的离子方程式错误,C错误;
D.相同温度下,弱酸的电离常数越大,电离程度越大,由表中数据可知电离常数:,因此三者电离程度依次减弱,D正确;
故选C。
4.(26-27高二上·广东中山·阶段检测)溶液中存在如下两个平衡,下列说法正确的是
(ⅰ) ()
(ⅱ) ()
A.加入少量硫酸,溶液的不变
B.加入少量水稀释,溶液中离子总数减小
C.加入少量溶液,反应(ⅰ)的平衡逆向移动
D.加入少量固体,平衡时与的比值保持不变
【答案】D
【解析】A.加入少量硫酸,溶液中增大,根据勒夏特列原理,平衡移动仅能削弱的增大,不能完全抵消,最终溶液升高,减小,A错误;
B.加入少量水稀释,平衡(i)、(ii)均正向移动,两个反应正向均为离子数目增大的方向,因此溶液中离子总数增加,B错误;
C.加入少量溶液,与反应使平衡(ii)正向移动,减小,进一步导致反应(i)的平衡正向移动,C错误;
D.反应(i)的平衡常数,仅与温度有关,加入固体温度不变,不变,因此该比值保持不变,D正确;
故选D。
5.(26-27高二上·黑龙江哈尔滨·阶段检测)已知部分弱酸的电离平衡常数如下表,下列离子方程式正确的是
弱酸
A.少量的通入溶液中:
B.少量的中通入NaClO溶液中:
C.少量的通入溶液中:
D.相同浓度的溶液与溶液等体积混合:
【答案】A
【解析】A.由电离常数可知酸性,少量通入过量溶液时,提供的两个均可被得到生成,最终生成和,离子方程式符合反应规律,A正确;
B.由电离常数可知酸性,故少量通入溶液只能生成,不能生成,B错误;
C.具有强氧化性,可将具有还原性的氧化为,最终生成沉淀,不会生成,C错误;
D.为弱酸的酸式酸根,不能拆分为和,且酸性,不能发生反应生成,D错误;
故选A。
二、解答题
6.(26-27高二上·天津南开·阶段检测)已知:在25℃,有关弱电解质的电离平衡常数如下表:
H2CO3
H2SO3
HClO
CH3COOH
(1)下列不能说明HClO是弱电解质的是_______。
A.用等浓度的盐酸和HClO溶液做导电实验,后者灯泡比前者暗很多
B.次氯酸的稀溶液中HClO和共存
C.向次氯酸钙溶液中通入适量二氧化硫,产生白色沉淀
D.常温下,溶液的pH大于1
(2)25℃时,物质的量浓度与体积均相同的醋酸溶液A与盐酸B分别与足量锌片充分反应,下列说法正确的是_______。
A.开始反应时的速率:
B.放出等量氢气所需要的时间
C.生成氢气的总体积:
(3)下列方法中可以使0.1 mol/L CH3COOH溶液中值增大的措施是_______。
A.升温 B.加入少量CH3COONa固体
C.加入少量冰醋酸 D.通入少量HCl气体
(4)向NaClO溶液中通入少量二氧化碳气体,发生反应的离子方程式是_______。
(5)下列微粒在溶液中不能大量共存的是_______。
A.、HClO B.、 C.HClO、 D.、HClO E.、
【答案】(1)C
(2)A
(3)AD
(4)(5)AD
【解析】(1)A.等浓度的盐酸(强电解质)和溶液,后者导电性弱,说明溶液中离子浓度小,即部分电离,能说明其为弱电解质, A 不符合题意;
B.溶液中同时存在分子和离子,说明存在电离平衡,未完全电离,能说明其为弱电解质,B不符合题意;
C.向次氯酸钙溶液中通入产生白色沉淀,是因为具有强氧化性,将氧化为从而生成沉淀。这是氧化还原反应,与酸性强弱和是否完全电离无关,不能说明其为弱电解质,C符合题意;
D. 的溶液,说明溶液中,即没有完全电离,能说明其为弱电解质,D不符合题意;
故选C;
(2)A.醋酸是弱酸,盐酸是强酸。浓度相同时,盐酸中的远大于醋酸中的,因此开始反应时的速率盐酸更快,即 ,A正确;
B.两溶液的物质的量浓度与体积均相同,即两者的溶质物质的量相等。但由于盐酸为强酸,盐酸中的远大于醋酸中的,虽然反应过程中醋酸会持续电离补充H⁺,而盐酸的H⁺消耗后没有补充,反应过程中醋酸中c(H⁺)始终小于盐酸,醋酸溶液反应速率慢于盐酸,故放出等量氢气所需时间A>B,B错误;
C.两溶液的物质的量浓度与体积均相同,即两者的溶质物质的量相等。因为都是一元酸,且锌足量,所以最终提供的 总量相等,生成氢气的总体积相等(),C错误;
故选A;
(3)根据醋酸的电离方程式,电离平衡常数表达式 ,可得 ;
A.升温会促进弱电解质的电离,平衡正向移动,增大,减小,比值增大,A符合题意;
B.加入固体,溶液中增大,平衡逆向移动,减小,增大,比值减小,B不符合题意;
C.加入少量冰醋酸,相当于增大弱电解质浓度,电离度减小,的增幅远大于,故比值减小,C不符合题意;
D.通入少量气体,溶液中显著增大,平衡逆向移动导致减小。由可知,温度不变不变,分母减小,比值增大,D符合题意;
故选AD;
(4)由表格中的电离平衡常数可知,酸性强弱顺序为:。根据“强酸制弱酸”原理,向溶液中通入少量,反应生成和。由于的酸性强于,因此不会生成。离子方程式为:;
(5)A.因为酸性,所以会与发生反应生成和,不能大量共存, A 符合题意;
B.因为酸性,两者不反应,可以大量共存, B不符合题意;
C.因为酸性,两者不反应,可以大量共存,C不符合题意;
D.具有强氧化性,具有较强的还原性,两者会发生氧化还原反应,不能大量共存,D符合题意;
E.由表格可知 ,即酸性 。因此 不能与 反应生成 和 ,两者可以大量共存,E不符合题意;
故选AD。
7.(26-27高二上·吉林延边·阶段检测)已知草酸为二元弱酸:
常温下,向某浓度的溶液中逐滴加入一定浓度的溶液,所得溶液中、、三种微粒的分布系数()与溶液的关系如图所示。
[如。
(1)时,溶液中__________。
Ⅱ.部分弱酸的电离平衡常数如下表:
弱酸
HCOOH
电离平衡常数(25℃)
(2)①HCOOH、、、的酸性由强到弱的顺序为:____________________。
②次氯酸与溶液反应的离子方程式:______________________________。
③少量通入溶液中反应的离子方程式:______________________________。
(3)常温下,将的溶液加水稀释,请填写下列表达式中的数据变化情况(填“变大”“变小”或“不变”)。
①__________;
②__________;
③__________;
【答案】(1)
(2)(3)变大 不变 变小
【解析】(1)根据草酸的电离平衡常数表达式,,,将两式相除可得,由分布系数图可知,当时,,即,此时;当时,,即,此时,因为电离平衡常数仅受温度影响,与溶液的无关,故 时,该比值仍 ;
(2)①相同温度下,弱酸的电离平衡常数越大,其酸性越强,根据表格数据,,故酸性由强到弱的顺序为 ;
②根据电离常数可知,酸性强弱顺序为 ,根据强酸制弱酸的原理,次氯酸与碳酸钠反应生成碳酸氢钠和次氯酸钠,离子方程式为 ;
③同理,由于酸性 ,少量二氧化碳通入次氯酸钠溶液中只能生成次氯酸和碳酸氢钠,离子方程式为;
(3)①醋酸溶液加水稀释,电离平衡 正向移动,溶液中 增大, 减小,故比值 变大;
②该表达式分子分母同乘 ,可化简为,由于温度不变,醋酸的电离常数和水的离子积常数均保持不变,故该比值不变;
③该表达式分子分母同乘 ,可化简为,加水稀释时,溶液体积增大的程度大于微粒物质的量增大的程度,导致 减小,而不变,故该比值变小。
一、单选题
1.(2026·甘肃·高考真题)是一种三元酸。与在溶液中存在如下平衡:和,时,和总浓度分别为和的溶液中、分布分数[如]与的变化关系见图a(X分别为、和),与的变化关系见图b(Y分别为、、和)。下列说法错误的是
A.时,
B.曲线Ⅰ对应的离子为
C.时,
D.时,
【答案】A
【分析】是一种三元酸,其各级电离平衡:(),(,由图 a 第一个交点得出),(,由图 a 第二个交点得出);配位平衡:,, ;图b中浓度 越大,其负对数 就越小,随着 升高,增多,被不断消耗去配位,导致游离 减小(增大),对应自左向右单调上升的曲线为;pH 越高,酸根去质子化程度越大,游离 越大(减小),对应自左向右单调下降的曲线为;随着 升高、配体 浓度增大,金属先逐级配位,在较低 区间率先生成并占优势;(曲线 1):在更高 区间因配体充足而进一步大量生成,对应图中随 升高而显著上升的另一条配合物曲线。
【解析】A.由 可知: 由 可知: ,在 时, 而 。, ,A错误;
B.金属离子与配体在溶液中逐级配位。随着 升高,溶液中的游离配体 浓度增大,配合物向更高配位数的方向转化。在较高 区间,最终产物 占主导地位,符合图 b 曲线的变化趋势,B正确;
C.在图 b 中,当 时(即两条曲线的交点),对应的 ,此时第二级稳定常数的表达式为: ;结合图a,①,,②,两式联立得,由②得,,总浓度,,所以(忽略金属配位消耗的少量配体),解得,由表达式得,C正确;
D.平衡的平衡常数,当时,,即,。 L总浓度为,(忽略金属配位消耗的少量配体),D正确;
故选A。
2.(2025·天津·高考真题)苹果酸是二元弱酸,以H2A表示,常用于制造药物、糖果等。25℃时,溶液中H2A、HA-和A2-的分布系数随溶液pH变化如图。
例如:A2-的分布系数
该温度下,下列说法错误的是
A.曲线①是H2A的分布系数曲线
B.H2A的
C.反应的平衡常数
D.pH=6时,溶液中粒子浓度的大小关系为
【答案】C
【分析】存在电离平衡:,,随升高,的分布系数减小,为曲线①,的分布系数先增大后减小,为曲线②,的分布系数增大,为曲线③;根据图示,时,时,,同理:。
【解析】A.由分析可知,随着pH升高,的分布系数逐渐减小,故①为的分布系数曲线,A正确;
B.由分析可知,时,,即,,B正确;
C.反应的平衡常数 ,C错误;
D.pH=6时,由图像可知,分布系数大于,分布系数极小,故,D正确;
故选C。
3.(2025·四川绵阳·模拟预测)弱酸在有机相和水相中存在平衡:(环己烷),平衡常数为。25℃时,向V mL 环己烷溶液中加入V mL水进行萃取,用或调节水溶液pH.测得水溶液中、、浓度、环己烷中的浓度与水相萃取率随pH的变化关系如图。
已知:①在环己烷中不电离;②忽略体积变化。③。
下列说法不正确的是。
A. B.pH=5时, %
C.的 D.若加水体积为 ,则交点N会由pH=4.6移至pH=4.3
【答案】D
【分析】由环己烷中H2A的浓度c环己烷(H2A)与水相萃取率α的关系可知,0.1a+c环己烷(H2A)=0.1,则曲线①表示c环己烷(H2A)随pH的变化关系,曲线②为水相萃取率的变化关系,水溶液中的c(HA-)会随着pH的增大呈现先增大后减小的变化趋势,因此曲线④为水溶液中的c(HA-)随pH的变化曲线,而A2-来源于HA-的电离,由图可知,pH=2时,c(HA-)为0,即此时c(A2-)为0,因此曲线⑤表示c(A2-)随pH的变化关系,故③为c(H2A)随pH的变化曲线,综上:①代表c环己烷(H2A)、②代表水相萃取率、③为水溶液中c(H2A)的变化、④代表水溶液中的c(HA-)、⑤表示水溶液中的c(A2-),③、④交点的pH为4,交点处c(HA-)=c(H2A),即H2A的Ka1(H2A)=,④、⑤交点的pH为7,即Ka2(H2A)=。
【解析】A.pH极低时,水相H2A几乎不电离,根据物料守恒:c环己烷(H2A)+c水(H2A)=0.1 mol/L,α=20%时,c环己烷(H2A)=0.08 mol/L,c水(H2A)=0.02 mol/L,Kd=,A正确;
B.由分析可知,,时,,同理,,,根据物料守恒:,当pH=2时,代入数据得,则,即,,根据水相萃取率,可得,B正确;
C.由分析可知,H2A的,C正确;
D.由A选项Kd=,可知c(H2A)=0.25 c环己烷(H2A),又因为H2A的Ka1(H2A)= ,可得Ka1(H2A)=,当c(HA-)= c环己烷(H2A)时,c(H+)=2.5×10-5mol/L,pH=4.6。由此可知此时pH仅与电离常数有关,若加水体积为2VmL,对交点N的横坐标无影响,即交点N的pH保持不变,D错误;
答案选D。
4.(2026·湖南常德·二模)ZnS可用于制备光学材料。由闪锌矿(含ZnS、FeS及少量CdS等)制备ZnS的过程如图所示。25℃,,。
下列说法正确的是
A.“酸浸”时,可用硝酸代替和
B.“除铁”时,生成的滤渣为
C.“除镉”后,若溶液中,则
D.“调”时,可加入
【答案】D
【分析】闪锌矿中的ZnS、FeS、CdS经氧气、硫酸环境“酸浸”得S,FeS中的亚铁离子被氧化为铁离子,故溶液中有、、,进入“除铁”、“除镉”,最后溶液中只有,经“调pH”、“沉锌”得到ZnS。
【解析】A.“酸浸”时,若用硝酸代替和,会产生有污染的气体NO、,故不能替代,A错误;
B.“除铁”前被氧化为,故“除铁”时,生成的滤渣为,B错误;
C.“除镉”后,若溶液中,则,根据题干信息可计算出,当时,远小于,C错误;
D.“调”时,加入ZnO消耗溶液中的使转化为沉淀且不引入杂质,D正确;
故选D。
5.(2026·陕西咸阳·二模)室温下,总浓度为的HF水溶液中存在平衡: ; 。溶液中、、的浓度与pH的关系如图所示。下列说法正确的是
A.
B.在时,
C.若,则
D.在时,
【答案】C
【分析】由图可知,pH较小时,氢离子浓度大,溶液中HF浓度最大,M代表HF的浓度与pH关系,pH较大时,氢离子浓度较少,溶液中F-浓度最大,N代表F-浓度与pH关系,P代表的浓度与pH关系,以此解题。
【解析】A.时,,,,,则,,A项错误;
B.时,,,B项错误;
C.若,由A项可知,,,C项正确;
D.时,物料守恒为,D项错误;
故答案选C。
二、多选题
6.(2025·海南·高考真题)溶液电导率高低间接体现了电解质溶液中导电粒子的有效浓度。303 K下,硫酸质量分数与其电导率关系如图所示。下列说法错误的是
A.液态纯存在平衡:
B.因为,所以
C.电导率最大值对应浓度是构建铅酸蓄电池的重要依据
D.在一定质量分数区间(15%~20%),硫酸电离度随质量分数增加而增大
【答案】BD
【解析】A.纯即其质量分数达到100% ,此时有较小的电导率,即存在一种平衡形成少量导电粒子,故平衡存在,A正确;
B.只能表达导电粒子的有效浓度,不能表达导电粒子的种类,pH与氢离子浓度有关,当硫酸的质量分数很大时,倾向于发生A项中的自耦电离形成导电微粒,而质量分数较小时,发生硫酸的完全电离,故电导率的大小与溶液的pH之间没有必然关系,B错误;
C.电导率最大时是硫酸全部电离变为和,此时溶液导电率大形成的铅酸电池能较好工作,故电导率最大值对应浓度是构建铅酸蓄电池的重要依据,C正确;
D.当硫酸质量分数介于15%~20%之间时,电导率虽然始终增大,但增大的程度已经减小(切线斜率减小),说明在15%~20%质量分数区间,随硫酸质量分数增加,溶液浓度增大,硫酸的电离平衡受到抑制,电离度减小。因此“硫酸电离度随质量分数增加而增大”的说法错误,D错误;
故选BD。
三、解答题
7.(2026·福建·高考真题)用废催化剂(主要含和少量单质)制备的流程如下:
已知:仲钨酸铵难溶于水,相对分子质量为3134;
时,:,,;
水溶液中W(Ⅵ)的分布系数{例如}与溶液关系如图。
(1)“碱溶”时,转变为和的含氧酸盐。
①主要以________形式存在。(填离子符号)
②“滤渣1”为________。
(2)“操作”除去___________元素。(填元素符号)
(3)“反应萃取1”中,有机萃取剂中的与结合生成的离子方程式为________。
(4)“反应萃取2”中:
①萃取液中主要的化合物为________。(填化学式)
②“萃余液2”中可循环利用的物质是________。
(5)“析晶”调节溶液至________,晶体产率最高。(填“”“”或“”)
(6)31.34 mg仲钨酸铵在氮气中的热失重曲线如图。区域Ⅰ产生气体,区域Ⅱ产生气体,区域Ⅲ、Ⅳ均产生和。
①下列说法错误的是________。(填标号)
a.区域Ⅰ中晶体结构发生改变
b.区域Ⅱ中分解产生
c.区域Ⅲ中Y来源于结晶水
d.“煅烧”温度可选在区域Ⅴ的温度区间
②区域Ⅳ中,_________。
【答案】(1)Fe
(2)P
(3)(4)有机萃取剂(或)
(5)y
(6)bc 2
【分析】碱溶环节:pH=11的强碱性条件下,P(V)主要以形式存在;废催化剂中的单质Fe不与NaOH溶液反应,因此滤渣1为Fe单质。操作X加入,可将溶液中的P元素转化为磷酸铁沉淀除去,得到滤渣2。反应萃取1在pH=2条件下,游离的与有机胺结合,离子方程式为:。反应萃取2在pH>9的氨性环境下,W(Ⅵ)转化为进入萃取液,析晶环节选择pH=y,此时仲钨酸铵的对应离子分布系数最高,产率最优。热重分析中仲钨酸铵逐步失去结晶水与,最终煅烧得到。
【解析】(1)①碱溶pH=11,结合磷酸的三级电离常数: ,pH=11时,根据电离平衡,;同理,两个式子表明,远大于、,因此P(V)主要以形式存在。
②废催化剂中含少量单质,不与溶液反应,因此碱溶后以滤渣1的形式分离除去。
(2)操作X中加入,可与溶液中的含磷酸类阴离子生成难溶磷酸盐沉淀(滤渣2),从而除去杂质元素P。
(3)反应体系时,W(Ⅵ)的主要存在形式为,胺类萃取剂结合生成,与阴离子结合生成产物,配平后得到离子方程式:。
(4)①“反应萃取2”中,在有机萃取液中加入-氨水调节溶液pH>9,氨与发生反应(留在有机相,再生了“反应萃取1”中的有机萃取剂,可循环利用),由分布曲线知,该下W(Ⅵ)主要以形式存在,因此萃取液中主要的W(Ⅵ)化合物为,“萃余液2”中可循环利用的物质是有机萃取剂(或)。
(5)析晶的目标产物为仲钨酸铵,其对应的W(Ⅵ)存在形式为,从分布系数图可知该离子的分布系数峰值对应,此时仲钨酸铵的产率最高。
(6)已知的相对分子质量为3134。31.34 mg仲钨酸铵的物质的量为,这意味着完全分解会释放出: 0.04 mmol结晶水(即0.72mg)、 0.10 mmol NH3 (即 1.70 mg) 、0.06 mmol结构水(由氢元素守恒计算得知),受热时,首先失去结晶水,可粗略判断Y为,Z为,且完全分解产生0.12 mmol WO3(27.84 mg),理论失重为31.34 mg-27.84 mg=3.50 mg,正好对应图中阶段Ⅴ,据此解答。
a.区域Ⅰ中失重0.72 mg物质,对应0.04 mmol结晶水,失去结晶水后晶体结构必然发生改变,a正确;
b.区域Ⅱ分解出0.68 mg气体Z,Z为,,对应分解出0.04 mmol ,b错误;
c.区域Ⅲ中同时产生Y、Z,此时体系已无额外结晶水,Y不可能是结晶水,该阶段是铵盐分解的后续过程,c错误;
d.煅烧最终得到,需完全分解所有挥发组分,区域Ⅴ温度下失重已达最大值3.50 mg,分解完全,可选作煅烧温度区间,d正确
故选bc。
Y为、Z为,0.01 mmol原晶体中,区域Ⅱ已分解出0.04 mmol ,区域Ⅲ、区域Ⅳ阶段还会继续产生0.06 mmol ,同区域Ⅰ失去0.04 mmol结晶水,区域Ⅲ、区域Ⅳ阶段还会继续产生0.06 mmol 结构水,区域Ⅲ失重:,区域Ⅳ中失重,则区域Ⅲ对应分解:0.05 mmol 、0.04 mmol ,区域Ⅳ对应分解:0.01 mmol 、0.02 mmol ,Y与Z的体积比为2:1。
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