高考化學二輪復習 第一部分 專題二 基本理論 第9講 水溶液中的離子平衡（含解析）
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專題二 基本理論 第9講 水溶液中的離子平衡 1．(2016上海卷)能證明乙酸是弱酸的實驗事實是( ) A．CH3COOH溶液與Zn反應放出H2 B．0.1 mol/L CH3COONa溶液的pH大于7 C．CH3COOH溶液與Na2CO3反應生成CO2 D．0.1 mol/L CH3COOH溶液可使紫色石蕊變紅 解析：A.只能證明乙酸具有酸性，不能證明其酸性強弱，錯誤；B.該鹽水溶液顯堿性，由于NaOH是強堿，故可以證明乙酸是弱酸，正確；C.可以證明乙酸的酸性比碳酸強，但是不能證明其酸性強弱，錯誤；D.可以證明乙酸具有酸性，但是不能證明其酸性強弱，錯誤。 答案：B 2．取濃度相同的NaOH和HCl溶液，以3∶2體積比相混合，所得溶液的pH等于12，則原溶液的濃度為( ) A．0.01 mol/L B．0.017 mol/L C．0.05 mol/L D．0.50 mol/L 解析：設原溶液物質的量濃度為c，混合溶液中c(OH－)＝10－2 mol/L，則有10－2 mol/L＝，則c＝0.05 mol/L。 答案：C 3．(2015廣東卷)一定溫度下，水溶液中H＋和OH－的濃度變化曲線如圖。下列說法正確的是( ) A．升高溫度，可能引起由c向b的變化 B．該溫度下，水的離子積常數為1.010－13 C．該溫度下，加入FeCl3可能引起由b向a的變化 D．該溫度下，稀釋溶液可能引起由c向d的變化 解析：A.c點溶液中c(OH－)＞c(H＋)，溶液呈堿性，升溫，溶液中c(OH－)不可能減小。B.由b點對應c(H＋)與c(OH－)可知，KW＝c(H＋)c(OH－)＝1.010－71.010－7＝1.010－14。C.FeCl3溶液水解顯酸性，溶液中c(H＋)增大，因一定溫度下水的離子積是常數，故溶液中c(OH－)減小，因此加入FeCl3溶液可能引起由b向a的變化。D.c點溶液呈堿性，稀釋時c(OH－)減小，同時c(H＋)應增大，故稀釋溶液時不可能引起由c向d的轉化。 答案：C 4．(2016大連模擬)下列說法不正確的是( ) A．常溫下，在0.1 mol/L的HNO3溶液中，由水電離出的 c(H＋)< B．濃度為0.1 mol/L的NaHCO3溶液：c(H2CO3)>c(CO) C．25℃時，AgCl固體在等物質的量濃度的NaCl、CaCl2溶液中的溶度積相同 D．冰醋酸中逐滴加水，溶液的導電性、醋酸的電離程度、pH均先增大后減小 解析：在0.1 mol/L的HNO3溶液中，由水電離出的c(H＋)為 10－13mol/L<，A正確；濃度為0.1 mol/L的NaHCO3溶液中HCO的水解大于電離，則c(H2CO3)>c(CO)，B正確；溫度不變，AgCl固體的溶度積不變，C正確；冰醋酸中逐滴加水，溶液的導電性先增大后減小；醋酸的電離程度增大，溶液的pH減小，D錯誤。 答案：D 5．(2014課標全國Ⅱ卷)一定溫度下，下列溶液的離子濃度關系式正確的是( )(導學號 58870045) A．pH＝5的H2S溶液中，c(H＋)＝c(HS－)＝110—5mol/L B．pH＝a的氨水溶液，稀釋到原來的10倍后，其pH＝b，則a＝b＋1 C．pH＝2的H2C2O4溶液與pH＝12的NaOH溶液任意比例混合：c(Na＋)＋c(H＋)＝c(OH－)＋c(HC2O) D．pH相同的①CH3COONa②NaHCO3③NaClO三種溶液的c(Na＋)：①>②>③ 解析：A項中H2S為二元弱酸，在溶液中分步電離，所以， c(H＋)＝110－5mol/L>c(HS－)，錯誤；B中弱堿溶液稀釋到原來的10倍，pH變化小于1，即a－b<1，錯誤；C為電荷守恒，陰離子中缺少C2O，應為c(Na＋)＋c(H＋)＝c(OH－)＋c(HC2O)＋2c(C2O)，錯誤；D中酸性CH3COOH>H2CO3>HClO，所以pH相同的①CH3COONa②NaHCO3③NaClO，根據越弱越水解的原理，三種鹽的濃度應該依次減小，所以鈉離子濃度也依次減小，正確。 答案：D 【考綱再現】 【錯題記錄】 1.了解弱電解質在水溶液中的電離平衡。 2．了解水的電離，離子積常數。 3．了解溶液pH的定義。了解測定溶液pH的方法，能進行pH的簡單計算。 4．了解鹽類水解的原理、影響鹽類水解程度的主要因素、鹽類水解的應用。 5．了解難溶電解質的溶解平衡及沉淀轉化的本質。 1．(2016西城一模)室溫下，分別用0.1 mol/L溶液進行下列實驗，結論不正確的是( ) A．向NaHCO3溶液中通CO2至pH＝7： c(Na＋)＝c(HCO)＋2c(CO) B．向CH3COONa溶液中加入等濃度等體積的鹽酸： c(Na＋)＝c(Cl－) C．向NaHSO4溶液中加入等濃度等體積的Ba(OH)2溶液：pH＝13 D．向氨水中加入少量NH4Cl固體：增大 解析： A．溶液呈電中性，根據電荷守恒c(Na＋)＋c(H＋)＝c(HCO)＋2c(CO)＋c(OH－)，室溫下溶液的pH＝7為中性，c(H＋)＝c(OH－)，所以c(Na＋)＝ c(HCO)＋2c(CO)，A項正確；B.因為溶液等體積等濃度，則可推出混合溶液后不水解的c(Na＋)和c(Cl－)相等，B項正確；C.設體積為1 L，則向0.1 mol/L的NaHSO4溶液中加入0.1 mol/L的Ba(OH)2溶液1 L，反應后c(OH－)＝0.05 mol/L，pH≠13，C項錯誤；D.氨水中存在NH3H2O NH＋OH－，加入少量NH4Cl固體相當于加入NH ，平衡逆向移動，但移動是微弱的過程，則增大，D項正確。 答案：C 2．(2016金華模擬)25℃時，將pH均為2的HCl與HX的溶液分別加水稀釋，溶液pH隨溶液體積變化的曲線如圖所示。下列說法正確的是( )(導學號 58870143) A．稀釋前，c(HX)＝0.01 mol/L B．稀釋10倍，HX溶液的pH＝3 C．a、b兩點：c(X－)＞c(Cl－) D．溶液的導電性：a＞b 解析：HX為弱酸，pH＝2時，c(HX)＞0.01 mol/L，故A錯誤；HX為弱酸，溶液稀釋時，HX進一步電離，pH＝2的HX溶液稀釋10倍，HX溶液的pH＜3，故B錯誤；鹽酸是強酸，完全電離，HX為弱酸，部分電離，相同溫度下，相同pH值的鹽酸和醋酸溶液，HX濃度大，溶液稀釋時，HX進一步電離，其溶液中離子濃度大于鹽酸中的離子濃度，所以a、b兩點：c(X－)＞c(Cl－)，故C正確；鹽酸是強酸，完全電離，HX為弱酸，部分電離，相同溫度下，相同pH值的鹽酸和醋酸溶液，HX濃度大，溶液稀釋時，HX進一步電離，其溶液中離子濃度大于鹽酸的離子濃度，溶液的導電性：a＜b，故D錯誤。 答案：C 3．(2016四川卷)向1 L含0.01 mol NaAlO2和0.02 mol NaOH的溶液中緩慢通入CO2，隨n(CO2)增大，先后發(fā)生三個不同的反應，當0.01 mol＜n(CO2)≤0.015 mol時發(fā)生的反應是：2NaAlO2＋CO2＋3H2O===2Al(OH)3↓＋Na2CO3。下列對應關系正確的是( ) 選項 n(CO2)/mol 溶液中離子的物質的量濃度 A 0 c(Na＋)＞c(AlO)＋c(OH－) B 0.01 c(Na＋)＞c(AlO)＞c(OH－)＞c(CO) C 0.015 c(Na＋)＞c(HCO)＞c(CO)＞c(OH－) D 0.03 c(Na＋)＞c(HCO)＞c(OH－)＞c(H＋) 解析：A.當n(CO2)＝0時，根據電荷守恒，c(H＋)＋c(Na＋)＝c(AlO)＋c(OH－)，所以c(Na＋)＜c(AlO)＋c(OH－)，錯誤；B.當n(CO2)＝0.01 mol時，溶液中溶質為NaAlO2和Na2CO3，因為碳酸酸性強于氫氧化鋁，所以偏鋁酸根離子水解程度比碳酸根離子強，溶液中離子濃度應為c(Na＋)＞c(CO)＞c(AlO)＞c(OH－)，錯誤；C.當n(CO2)＝0.015 mol時，溶液中溶質為Na2CO3，溶液中離子濃度應為c(Na＋)＞c(CO)＞c(OH－)＞c(HCO)，錯誤；D.當n(CO2)＝0.03 mol時，溶液中溶質為NaHCO3，溶液中離子濃度應為c(Na＋)＞c(HCO)＞c(OH－)＞c(H＋)，正確。 答案：D 4．(2015山東卷)室溫下向10 mL 0.1 molL－1NaOH溶液中加入0.1 molL－1的一元酸HA溶液pH的變化曲線如圖所示。下列說法正確的是( ) A．a點所示溶液中c(Na＋)>c(A—)>c(H＋)>c(HA) B．a、b兩點所示溶液中水的電離程度相同 C．pH＝7時，c(Na＋)＝c(A—)＋c(HA) D．b點所示溶液中c(A—)>c(HA) 解析：A.a點NaOH與HA恰好完全反應，溶液的pH為8.7，呈堿性，說明HA為弱酸，NaA發(fā)生水解反應，c(Na＋)> c(A－)>c(HA)>c(H＋)，錯誤；B.a點NaA發(fā)生水解反應，促進了水的電離，所以a點水的電離程度大于b點，錯誤；C.根據電荷守恒， c(H＋)＋c(Na＋)＝c(OH－)＋c(A－)，pH＝7，則c(H＋)＝c(OH－)，則c(Na＋)＝c(A－)，錯誤；D.b點HA過量，溶液呈酸性，HA的電離程度大于NaA的水解程度，所以c(A－)>c(HA)，正確。 答案：D 5．某些鹽能溶解沉淀，利用下表三種試劑進行實驗，相關分析不正確的是( ) 編號 ① ② ③ 分散質 Mg(OH)2 HCl NH4Cl 備注 懸濁液 1 mol/L 1 mol/L A.向①中加入酚酞，溶液顯紅色說明物質的“不溶性”是相對的 B．分別向少量Mg(OH)2沉淀中加入適量等體積的②③，沉淀均能快速徹底溶解 C．①③混合后發(fā)生反應：Mg(OH)2(s)＋2NHMg2＋＋2NH3H2O D．向①中加入②，c(OH－)減小，Mg(OH)2溶解平衡正向移動 解析：使酚酞顯紅色的溶液呈堿性，說明Mg(OH)2在水中有一定的溶解，溶解后的Mg(OH)2電離使溶液呈堿性，A項正確；Mg(OH)2與NH4Cl溶液反應速率較小，沉淀不能快速徹底溶解，B項錯誤；NH結合Mg(OH)2懸濁液中的OH－，促進Mg(OH)2的沉淀溶解平衡正向移動，促使Mg(OH)2沉淀溶解，C項正確；鹽酸能夠與Mg(OH)2發(fā)生中和反應，促使Mg(OH)2的沉淀溶解平衡正向移動，D項正確。 答案：B 6．(2016浙江卷)苯甲酸鈉(縮寫為NaA)可用作飲料的防腐劑。研究表明苯甲酸 (HA)的抑菌能力顯著高于A－。已知25 ℃時，HA的Ka＝6.2510–5，H2CO3的Ka1＝4.1710–7，Ka2＝4.90 10–11。在生產碳酸飲料的過程中，除了添加NaA外，還需加壓充入CO2氣體。下列說法正確的是(溫度為25 ℃，不考慮飲料中其他成分)( )(導學號 58870144) A．相比于未充CO2的飲料，碳酸飲料的抑菌能力較低 B．提高CO2充氣壓力，飲料中c(A–)不變 C．當pH為5.0時，飲料中＝0.16 D．碳酸飲料中各種粒子的濃度關系為： c(H＋)＝c(HCO)＋c(CO)＋c(OH–)－c(HA) 解析：A.根據題意，苯甲酸(HA)的抑菌能力顯著高于A－，相比于未充CO2的飲料，碳酸飲料的抑菌能力較高，A項錯誤；B.提高CO2充氣壓力，根據強酸制弱酸原理CO2＋H2O＋A－===HA＋HCO，飲料中c(A–)減小，B項錯誤；C.當pH為5.0時，飲料中＝＝＝0.16，C項正確；D.碳酸飲料中加入的各成分的含量未知，無法比較各種粒子的濃度關系，D項錯誤。 答案：C 7．(2016天津卷)室溫下，用相同濃度的NaOH溶液，分別滴定濃度均為0.1 molL－1的三種酸(HA、HB和HD)溶液，滴定曲線如圖所示，下列判斷錯誤的是( ) A．三種酸的電離常數關系：KHA＞KHB＞KHD B．滴定至P點時，溶液中：c(B－)＞c(Na＋)＞c(HB)＞c(H＋)＞ c(OH－) C．pH＝7時，三種溶液中：c(A－)＝c(B－)＝c(D－) D．當中和百分數達100%時，將三種溶液混合后： c(HA)＋c(HB)＋c(HD)＝c(OH－)－c(H＋) 解析：根據起點pH：HA＜HB＜HD知酸性：HA＞HB＞HD，根據酸性越強，酸的電離常數越大，則KHA＞KHB＞KHD，故A項正確；P點時根據橫坐標中和百分數為50%知c(HB)∶c(NaB)＝1∶1，根據縱坐標pH＜7知酸的電離程度大于鹽的水解程度，故B項正確；根據電荷守恒c(Na＋)＋c(H＋)＝c(A－)＋c(OH－)和pH＝7知c(Na＋)＝c(A－)，同理c(Na＋)＝c(B－)、c(Na＋)＝c(D－)，根據中和原理知溶液顯中性時需要的NaOH的量不同，故c(Na＋)不相同，則c(A－)、c(B－)、c(D－)三者不相同，C項錯誤；當中和百分數都達到100%時，溶液為NaA、NaB、NaD的混合溶液，則c(OH－)＝c(HA)＋c(HB)＋c(HD)＋c(H＋)，即c(HA)＋c(HB)＋c(HD)＝c(OH－)－c(H＋)，D項正確。 答案：C 8．(2016湛江模擬)弱電解質的電離平衡、鹽類的水解平衡和難溶物的溶解平衡均屬于化學平衡。 Ⅰ.已知H2A在水中存在以下平衡： H2A===H＋＋HA－，HA－H＋＋A2－。 (1)常溫下NaHA溶液的pH________(填序號)，原因是 _____________________________________________________。 A．大于7 B．小于7 C．等于7 D．無法確定 (2)某溫度下，若向0.1 mol/L的NaHA溶液中逐滴滴加0.1 mol/L KOH溶液至溶液呈中性(忽略混合后溶液的體積變化)。此時該混合溶液中的下列關系一定正確的是________。 A．c(H＋)c(OH－)＝1.010－14 B．c(Na＋)＋c(K＋)＝c(HA－)＋2c(A2－) C．c(Na＋)>c(K＋) D．c(Na＋)＋c(K＋)＝0.05 mol/L (3)已知常溫下H2A的鈣鹽(CaA)的飽和溶液中存在以下平衡：CaA(s)Ca2＋(aq)＋A2－(aq) ΔH>0。若要使該溶液中Ca2＋濃度變小，可采取的措施有________。 A．升高溫度 B．降低溫度 C．加入NH4Cl晶體 D．加入Na2A固體 Ⅱ.含有Cr2O的廢水毒性較大，某工廠廢水中含5.010－3 mol/L的Cr2O。為了使廢水的排放達標，進行如下處理： Cr2OCr3＋、Fe3＋Cr(OH3)、Fe(OH)3 (1)該廢水中加入綠礬和H＋，發(fā)生反應的離子方程式為________________________。 (2)若處理后的廢水中殘留的c(Fe3＋)＝2.010－13 mol/L，則殘留的Cr3＋的濃度為____________________________________________。 (已知：KspFe(OH)3]＝4.010－38，KspCr(OH)3]＝6.010－31) 解析：Ⅰ.H2A在水中的一級電離進行完全，則HA－不水解只電離，故NaHA溶液呈酸性。HA－在水中部分電離，0.1 mol/L的NaHA溶液中c(H＋)小于0.1 mol/L，加入0.1 mol/L KOH溶液至溶液呈中性時消耗的KOH溶液體積小于NaHA溶液體積，則混合溶液中 c(Na＋)>c(K＋)；由電荷守恒知，c(Na＋)＋c(K＋)＋c(H＋)＝c(HA－)＋2c(A2－)＋c(OH－)，且c(H＋)＝c(OH－)，則c(Na＋)＋c(K＋)＝c(HA－)＋2c(A2－)；水的離子積與溫度有關；混合液中c(Na＋)>0.05 mol/L；降溫、增大c(A2－)都能使平衡CaA(s) Ca2＋(aq)＋A2－(aq)左移。Ⅱ.廢水中加入綠礬和H＋，根據流程圖，可知發(fā)生的是氧化還原反應，配平即可。c(Cr3＋)/c(Fe3＋)＝c(Cr3＋)c3(OH－)]/c(Fe3＋)c3(OH)－]＝KspCr(OH)3]/KspFe(OH)3]＝1.5107，故c(Cr3＋)＝3.010－6 mol/L。 答案：Ⅰ.(1)B NaHA只能發(fā)生電離，不能發(fā)生水解 (2)BC (3)BD Ⅱ.(1)Cr2O＋6Fe2＋＋14H＋===2Cr3＋＋6Fe3＋＋7H2O (2)3.010－6mol/L 9．(2015天津卷，改編)FeCl3在溶液中分三步水解： Fe3＋＋H2OFe(OH)2＋＋H＋ K1 Fe(OH)2＋＋H2OFe(OH)＋H＋ K2 Fe(OH)＋H2OFe(OH)3＋H＋ K3 (1)以上水解反應的平衡常數K1、K2、K3由大到小的順序是 ______________________________________________________。 (2)通過控制條件，以上水解產物聚合，生成聚合氯化鐵，離子方程式為：xFe3＋＋yH2OFex(OH)＋yH＋ 欲使平衡正向移動可采用的方法是(填序號)________。 a．降溫 b．加水稀釋 c．加入NH4Cl d．加入NaHCO3 (3)室溫下，使氯化鐵溶液轉化為高濃度聚合氯化鐵的關鍵條件是________________________________________________________。 (4)天津某污水處理廠用聚合氯化鐵凈化污水的結果如圖所示。由圖中數據得出每升污水中投放聚合氯化鐵以Fe(mg/L)表示]的最佳范圍約為________mg/L。 解析：(1)鐵離子的水解分為三步，且水解程度逐漸減弱，所以水解平衡常數逐漸減小，則K1>K2>K3； (2)因水解為吸熱反應，所以降溫，平衡逆向移動；加水稀釋，水解平衡正向移動；加入氯化銨，氯化銨溶液為酸性，氫離子濃度增大，平衡逆向移動；加入碳酸氫鈉，則消耗氫離子，氫離子濃度降低，平衡正向移動，所以答案選bd； (3)從反應的離子方程式中可知，氫離子的濃度影響高濃度聚合氯化鐵的生成，所以關鍵步驟是調節(jié)溶液的pH。 (4)由圖象可知，聚合氯化鐵的濃度在18～20 mg/L時，去除率達到最大值，污水的渾濁度減小。 答案：(1) K1>K2>K3 (2)bd (3)調節(jié)溶液的pH (4)18～20 10．在含有弱電解質的溶液中，往往有多個化學平衡共存。 (1)一定溫度下，向1 L 0.1 mol/L CH3COOH溶液中加入0.1 mol CH3COONa固體，則溶液中__________(填“增大”“不變”或“減小”)；寫出表示該混合溶液中所有離子濃度之間的一個等式_________________________________________。 (2)土壤的pH一般在4～9之間。土壤中Na2CO3含量較高時，pH可高達10.5，試用離子方程式解釋土壤呈堿性的原因________ ______________________________________________________。 加入石膏(CaSO42H2O)可以使土壤堿性降低，有關反應的化學方程式為__________________________________________________ ______________________________________________________。 (3)常溫下在20 mL 0.1 mol/L Na2CO3溶液中逐滴加入0.1 mol/L HCl溶液40 mL，溶液中含碳元素的各種微粒(CO2因逸出未畫出)物質的量分數(縱軸)隨溶液pH變化的部分情況如圖所示。 回答下列問題： ①在同一溶液中，H2CO3、HCO、CO________(填“能”或“不能”)大量共存； ②當pH＝7時，溶液中含碳元素的主要微粒為____________，溶液中各種離子的物質的量濃度的大小關系為_________________ ______________________________________________________； ③已知在25℃時，CO水解反應的平衡常數即水解常數Kh＝＝2.010－4mol/L，當溶液中c(HCO)∶c(CO)＝2∶1時，溶液的pH＝________。 解析：(1)K＝，K僅受溫度影響。由電荷守恒得c(CH3COO－)＋c(OH－)＝c(H＋)＋c(Na＋)。 (2)土壤呈堿性，是因CO水解顯堿性所致。利用沉淀的轉化與生成規(guī)律，CaSO4轉化為更難溶的物質CaCO3∶Na2CO3＋CaSO42H2O===CaCO3＋Na2SO4＋2H2O。 (3)通過觀察圖象求解①②問。③中c(OH－)＝1.010－4mol/L，則c(H＋)＝1.010－10mol/L，pH＝10。 答案：(1)不變 c(CH3COO－)＋c(OH－)＝c(H＋)＋c(Na＋) (2)CO＋H2OHCO＋OH－ Na2CO3＋CaSO42H2OCaCO3＋Na2SO4＋2H2O (3)①不能 ②HCO、H2CO3 c(Na＋)>c(Cl－)>c(HCO)>c(H＋)＝c(OH－) ③10 11．在高中階段化學學科中所涉及的平衡理論主要包括：化學平衡、電離平衡、水解平衡和難溶電解質溶解平衡四種，均符合勒夏特列原理，它們在工農業(yè)生產中都有廣泛的應用。請回答下列問題： (導學號 58870145) Ⅰ.工業(yè)生產尿素的原理是以NH3和CO2為原料合成尿素CO(NH2)2]，反應的化學方程式為：2NH3(g)＋CO2(g)CO(NH2)2(l)＋H2O(l) (1)已知該反應的平衡常數K195 ℃
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