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1、專題突破練9　水溶液中的離子平衡 一、選擇題(本題包括10個小題,每小題7分,共70分) 1.(2019河南中原名校高三聯(lián)考)下列敘述中正確的是(　　) 　　　　　　　　　　　　　　　　 A.鍋爐中沉積的CaSO4可用Na2CO3溶液浸泡后,再將不溶物用酸溶解去除 B.常溫下,BeCl2溶液的pH<7,將其蒸干并灼燒后得到的殘留物可能是BeCl2 C.向純水中加入鹽酸或降溫都能使水的離子積減小,電離平衡逆向移動 D.反應2A(g)+B(g)3C(s)+D(g)能自發(fā)進行,說明該反應的ΔH>0 2.(2019浙江臺州一模)下列說法正確的是(　　) A.用pH相同的氫氟酸和鹽酸中

2、和等體積等濃度的NaOH溶液,消耗鹽酸的體積大 B.相同溫度下,pH相等的氨水和NaOH溶液,n(OH-)相等 C.物質(zhì)的量濃度相同的醋酸溶液和鹽酸分別與鎂反應,開始瞬間醋酸產(chǎn)生H2快 D.c(H+)=c(OH-)的溶液不一定呈中性 3.(2019湖南邵東縣創(chuàng)新實驗學校檢測)下列有關(guān)電解質(zhì)溶液的說法不正確的是(　　) A.向0.1 mol·L-1 CH3COOH溶液中加入少量水,溶液中c(H+)c(CH3COOH)增大 B.將CH3COONa溶液從20 ℃升溫至30 ℃,溶液中c(CH3COO-)c(CH3COOH)·c(OH-)減小 C.向鹽酸中加入氨水至中性,溶液中c(NH4

3、+)c(Cl-)=1 D.向AgCl、AgBr的飽和溶液中加入少量AgNO3溶液,溶液中c(Cl-)c(Br-)變小 4.(2019福建莆田第一中學高三期中)已知常溫下碳酸、亞硫酸、次氯酸的電離平衡常數(shù)如下表: H2CO3 H2SO3 HClO K1=4.30×10-7 K1=1.54×10-2 K=2.95×10-8 K2=5.61×10-11 K2=1.02×10-7 下列說法正確的是(　　) A.相同條件下,同濃度的H2SO3溶液和H2CO3溶液的酸性,后者更強 B.Na2CO3溶液中通入少量SO2:2CO32-+SO2+H2O2HCO3-+SO32-

4、 C.NaClO溶液中通入少量CO2:2ClO-+CO2+H2O2HClO+CO32- D.向氯水中分別加入等濃度的NaHCO3和NaHSO3溶液,均可提高氯水中HClO的濃度 5.(2019廣東高三百校聯(lián)考)電導滴定是利用溶液的電導改變以確定滴定終點的滴定方法。常溫下,將0.10 mol·L-1 CH3COOH溶液與0.10 mol·L-1 HCl溶液以一定體積比混合,用0.10 mol·L-1 NaOH溶液滴定,滴定曲線如圖所示。下列說法正確的是(　　) A.a點溶液的pH=1 B.b點溶液中:c(Na+)=c(Cl-)+c(CH3COO-) C.圖中四點,c點處溶液中水的電

5、離度最大 D.d點溶液中:c(Na+)>c(Cl-)>c(CH3COO-)>c(OH-)>c(H+) 6.(2019福建福州高三質(zhì)量檢測)室溫下向20 mL含0.10 mol·L-1 Cr2+和0.10 mol·L-1 Fe2+的混合溶液中滴加0.10 mol·L-1 NaOH溶液,金屬陽離子的濃度與滴入NaOH溶液體積的關(guān)系曲線如圖所示。若溶液中金屬離子濃度小于10-5 mol·L-1視為完全沉淀,則下列說法錯誤的是(　　) [Cr(OH)2的Ksp為2×10-16,Fe(OH)2的Ksp為8×10-16] A.曲線A表示c(Fe2+) B.當V(NaOH溶液)=30 mL時,

6、Fe2+開始沉淀 C.當pH=7時溶液中Fe2+、Cr2+均完全沉淀 D.V(NaOH溶液)>30 mL時,溶液中c(Fe2+)∶c(Cr2+)=4.0 7.下圖三條曲線表示不同溫度下水的離子積常數(shù),下列說法不正確的是(　　) A.圖中溫度:T3>T2>T1 B.圖中pH關(guān)系是:pH(B)=pH(D)=pH(E) C.圖中五點KW間的關(guān)系:E>D>A=B=C D.C點可能是顯酸性的鹽溶液 8.常溫下,已知:Ksp(AgCl)=1.8×10-10,Ksp(Ag2CrO4)=1.1×10-12,Ksp[Cu(OH)2]=2×10-20。下列說法錯誤的是(　　) A.常溫下Ag

7、Cl飽和溶液和Ag2CrO4飽和溶液的物質(zhì)的量濃度比較:c(AgCl)

8、酸H2X溶液中含X微粒的分布分數(shù)如圖所示。下列敘述正確的是(　　) A.溶液呈中性時:c(Na+)=2c(X2-) B.Ka2(H2X)為10-7 C.NaHX溶液c(H+)

9、r D.r點:c(H+)=c(A-)+c(OH-)-c(Na+) 二、非選擇題(本題包括2個小題,共30分) 11.(2019甘肅天水一中高三質(zhì)檢)(15分)請回答下列問題。 (1)已知:N2、O2分子中化學鍵的鍵能分別是946 kJ·mol-1、497 kJ·mol-1,N2(g)+O2(g)2NO(g)　ΔH=+180.0 kJ·mol-1。則相同條件下破壞1 mol NO分子中的化學鍵需要吸收的能量為　　　　 kJ。? (2)25 ℃時,pH=5的CH3COOH溶液中由水電離出的氫離子濃度c(H+)=　　　　　 kJ·mol-1。往溶液中加入少量NaOH固體,則溶液中c(CH3

10、COOH)c(CH3COO-)·c(H+)　　　　　　　(填“增大”“減小”或“不變”),寫出表示該混合溶液中所有離子濃度之間的一個等式:　。? (3)25 ℃下,向某Na2CO3溶液中加入稀鹽酸,其中含碳元素的各種微粒物質(zhì)的量分數(shù)(φ)隨溶液pH變化的部分情況如圖所示。 ①在同一溶液中,H2CO3、HCO3-、CO32-　　　　　(填“能”或“不能”)大量共存。? ②當pH=7時,溶液中含碳元素的微粒主要為　　　　　。溶液中各種離子的物質(zhì)的量濃度大小關(guān)系為　　　　　　　　　　。? ③反應的CO32-+H2OHCO3-+OH-的平衡常數(shù)Kh=　　　　　　　　　　　　　　　。? 1

11、2.(2019山東濟南歷城第二中學高三月考)(15分)以硼鎂礦(2MgO·B2O3·H2O、SiO2及少量Fe3O4、CaCO3、Al2O3)為原料生產(chǎn)硼酸的工藝流程如下: 表一　不同溫度下H3BO3的溶解度 溫度/℃ 20 40 60 100 溶解度/g 5.0 8.7 14.8 40.2 表二　不同物質(zhì)沉淀完全時的pH 物質(zhì) Fe(OH)3 Al(OH)3 Fe(OH)2 Mg(OH)2 pH 3.2 5.2 9.7 12.4 (1)由于礦粉中含CaCO3,“浸取”時容易產(chǎn)生大量泡沫使物料從反應器中溢出,應采取的措施為　　　　　　　

12、　　　　　。? (2)“浸出液”顯酸性,含有H3BO3、Mg2+和SO42-,還含有Fe2+、Fe3+、Ca2+、Al3+等雜質(zhì)。“除雜”時,向浸出液中依次加入適量H2O2和MgO,可以除去的雜質(zhì)離子為　　　　　　　　　　,H2O2的作用為　　　　　　　　　　　　　　(用離子方程式表示)。? (3)“浸取”后,采用“熱過濾”的目的為　　　　　　　　　　　　　　　　　　。? (4)“母液”可用于回收硫酸鎂,已知硫酸鎂的溶解度隨溫度變化的曲線如圖所示,且溶液的沸點隨壓強增大而升高。為了從“母液”中充分回收MgSO4·H2O,應采取的措施是將“母液”蒸發(fā)濃縮,　　　　　　　　　　　　　　　　　

13、　　　　　　　。? (5)已知25 ℃時,硼酸(H3BO3)溶液中存在如下平衡:H3BO3(aq)+H2O(l)[B(OH)4]-(aq)+H+(aq),其電離常數(shù)K=5.7×10-10。25 ℃時,0.7 mol·L-1硼酸溶液中c(H+)=　　　　　　　 mol·L-1。? (6)已知25 ℃時: 化學式 H2CO3 CH3COOH 電離常數(shù) K1=4.4×10-7 K2=4.7×10-11 K=1.75×10-5 下列說法正確的是　　　　　(填選項字母)。? a.碳酸鈉溶液滴入硼酸溶液中能觀察到有氣泡產(chǎn)生 b.碳酸鈉溶液滴入醋酸溶液中能觀察到有氣泡產(chǎn)生

14、c.等濃度碳酸溶液和硼酸溶液的pH:前者>后者 d.等濃度碳酸鈉溶液和醋酸鈉溶液的pH:前者>后者 參考答案 專題突破練9　水溶液中的離子平衡 1.A　解析 因為CaCO3的溶度積小于CaSO4的溶度積,容易發(fā)生沉淀的轉(zhuǎn)化CaSO4(s)+Na2CO3CaCO3(s)+Na2SO4,生成了易溶于酸的CaCO3,可利用此原理除去水垢中的CaSO4,選項A正確;氯化鈹水解顯酸性,且水解生成的鹽酸易揮發(fā),可知BeCl2溶液的pH<7,將其蒸干并灼燒后得到的殘留物為BeO,選項B錯誤;加入鹽酸,溫度不變,所以水的離子積不變,選項C錯誤;反應的ΔS<0,在一定條件下能自發(fā)進行,根據(jù)Δ

15、G=ΔH-TΔS<0,ΔH應小于0,選項D錯誤。 2.A　解析 氫氟酸為一元弱酸,鹽酸為一元強酸。pH相同時,氫氟酸濃度大于鹽酸,則中和等體積等濃度的NaOH溶液,鹽酸消耗的體積大,故A正確;相同溫度下,pH相等的氨水和NaOH溶液,c(OH-)相等,故B錯誤;醋酸為一元弱酸,鹽酸為一元強酸。物質(zhì)的量濃度相同的醋酸溶液和鹽酸,醋酸中的氫離子濃度小于鹽酸中氫離子濃度,則與鎂反應時,開始瞬間鹽酸產(chǎn)生H2快,故C錯誤;c(H+)=c(OH-)的溶液一定呈中性,故D錯誤。 3.D　解析 Ka=c(H+)×c(CH3COO-)c(CH3COOH),所以c(H+)c(CH3COOH)=Kac(CH3C

16、OO-),加水雖然促進電離,n(CH3COO-)增大,但c(CH3COO-)減小,Ka保持不變,則溶液中c(H+)c(CH3COOH)增大,故A項正確;20℃升溫至30℃,促進CH3COO-水解,且Kh增大,則溶液中c(CH3COO-)c(CH3COOH)×c(OH-)=1Kh減小,故B項正確;向鹽酸中加入氨水至中性,則c(H+)=c(OH-),由電荷守恒可知,溶液中c(NH4+)=c(Cl-),即c(NH4+)c(Cl-)=1,故C項正確;向AgCl、AgBr的飽和溶液中加入少量AgNO3,c(Ag+)相同,則c(Cl-)c(Br-)=Ksp(AgCl)Ksp(AgBr),Ksp只與溫度有關(guān)

17、,而溫度不變,則溶液中c(Cl-)c(Br-)不變,故D項錯誤。 4.B　解析 弱電解質(zhì)的電離平衡常數(shù)越大,則電離程度越大,說明弱酸的酸性越強或者弱堿的堿性越強,H2SO3的K1=1.54×10-2,而H2CO3的K1=4.30×10-7,所以同濃度時H2SO3的酸性強于H2CO3的,故A錯誤;由于H2SO3的K2小于H2CO3的K1,但大于H2CO3的K2,所以Na2CO3溶液中通入少量SO2,考慮Na2CO3與酸的分步反應,所以反應的離子方程式為2CO32-+SO2+H2O2HCO3-+SO32-,當SO2足量時生成CO2和HSO3-,所以B正確;已知HClO的K=2.95×10-8大于

18、H2CO3的K2,但小于其K1,所以NaClO溶液中通入少量CO2,反應的離子方程式為ClO-+CO2+H2OHClO+HCO3-,故C錯誤;由于HClO的K=2.95×10-8小于H2CO3的K1,但大于其K2,因此HClO不能與NaHCO3反應,但HCl是強酸,能與NaHCO3反應,使c(HCl)減小,促進化學平衡Cl2+H2OHCl+HClO正向移動,從而提高HClO的濃度;盡管HClO的K=2.95×10-8小于H2SO3的K1=1.54×10-2,也小于H2SO3的K2=1.02×10-7,只是說明NaHSO3不能與HClO發(fā)生復分解反應,但HClO具有氧化性,NaHSO3具有還原性

19、,二者能夠發(fā)生氧化還原反應,所以加入NaHSO3溶液不能提高HClO的濃度,故D錯誤。 5.C　解析 含等物質(zhì)的量溶質(zhì)的鹽酸和醋酸混合時,兩者同時被稀釋,因醋酸是弱酸,只有部分電離,溶液中的氫離子濃度小于0.10mol·L-1,故溶液的pH大于1,故A錯誤;b點溶液中的溶質(zhì)為NaCl和CH3COOH,溶液顯酸性,依據(jù)電荷守恒可知,c(Na+)V1,故溶液中c(OH

20、-)>c(Cl-),故D錯誤。 6.C　解析 根據(jù)Cr(OH)2的Ksp為2×10-16,若使Cr2+沉淀完全,c(OH-)=2×10-161×10-5mol·L-1=25×10-6mol·L-1,同理根據(jù)Fe(OH)2的Ksp為8×10-16,若使Fe2+沉淀完全,c(OH-)=8×10-161×10-5mol·L-1=45×10-6mol·L-1,故Cr2+先沉淀完全,由圖可知曲線A表示c(Fe2+),曲線B表示c(Cr2+),故A正確;由于Cr(OH)2的Ksp小于Fe(OH)2的Ksp,Cr(OH)2先沉淀,當V(NaOH溶液)=30mL時,A曲線出現(xiàn)拐點,此時c(Fe2+)=0.1

21、mol·L-1×2050=0.04mol·L-1,開始沉淀,故B正確;根據(jù)前面分析中的計算結(jié)果可知,Fe2+、Cr2+完全沉淀時的溶液c(OH-)均大于10-7mol·L-1,所以當pH=7時溶液中Fe2+、Cr2+均未完全沉淀,故C錯誤;V(NaOH溶液)>30mL時,Fe2+、Cr2+都處于沉淀溶解平衡,所以溶液中c(Fe2+)∶c(Cr2+)=Ksp[Fe(OH)2]Ksp[Cr(OH)2]=8×10-162×10-16=4.0,故D正確。 7.D　解析 水的電離是吸熱過程,升高溫度促進水電離,則水中c(H+)、c(OH-)及離子積常數(shù)都增大,根據(jù)圖知,對應的離子積常數(shù)T3>T2>T1

22、,所以溫度T3>T2>T1,故A項正確;根據(jù)圖知,B、D、E三點溶液的氫離子濃度相等,則pH相等,故B項正確;溫度由低到高的順序是A=B=CD>A=B=C,故C項正確;C點時KW=1×10-14,c(OH-)=1×10-6,則溶液的pH=8,顯堿性,故D項錯誤。 8.B　解析 AgCl(s)Ag+(aq)+Cl-(aq),溶解的c(AgCl)=Ksp(AgCl)=1.8×10-10≈1.3×10-5mol·L-1;Ag2CrO4(s)2Ag+(aq)+CrO42-(aq),設(shè)溶解的Ag2CrO4濃度為x,則K

23、sp(Ag2CrO4)=x·(2x)2=4x3,則溶解的c(Ag2CrO4)=3Ksp(Ag2CrO4)4=31.1×10-124≈6.5×10-5mol·L-1,所以c(AgCl)

24、Ag2CrO4的濃度為ymol·L-1,則(0.010+2y)2·y=1.1×10-12,因為y很小,所以0.010+2y≈0.010,則y=1.1×10-8,所以c(Ag2CrO4)=1.1×10-8mol·L-1,所以c(AgCl)>c(Ag2CrO4),故B項錯誤;C選項,c(Cu2+)=0.02mol·L-1,如果生成Cu(OH)2沉淀,則c(Cu2+)·c2(OH-)>Ksp,所以應有c(OH-)>2×10-200.02mol·L-1=1×10-9mol·L-1,則c(H+)<1×10-5mol·L-1,即pH>5,故C項正確;使Cu2+濃度降至原來的千分之一,即要求Cu2+的濃度為

25、2×10-4mol·L-1,根據(jù)Ksp=c(Cu2+)·c2(OH-),可得c(OH-)=2×10-202×10-4mol·L-1=1×10-8mol·L-1,則c(H+)=1×10-6mol·L-1,即pH=6,故D項正確。 9.B　解析 溶液顯中性,pH=7的時候,溶液中的HX-和X2-相等,存在的電荷守恒為c(Na+)+c(H+)=2c(X2-)+c(HX-)+c(OH-),因為溶液顯中性有c(H+)=c(OH-),所以得到c(Na+)=2c(X2-)+c(HX-)=3c(X2-),A項錯誤;溶液顯中性,pH=7時,溶液中的HX-和X2-相等,所以Ka2=c(A2-)×c(H+)c(H

26、A-)=c(H+)=1×10-7mol·L-1,B項正確;從圖可得當HA-占主導的時候,溶液顯酸性,所以NaHX溶液顯酸性,即溶液中c(H+)>c(OH-),C項錯誤;溶液pH由1至2.6時,由圖可以看出主要是將H3X+轉(zhuǎn)化為H2X,D項錯誤。 10.B　解析 由圖可知,m點所示溶液中pc(A-)c(HA)=-lgc(A-)c(HA)=0,則m點時c(A-)=c(HA),故A項正確;HAH++A-,Ka(HA)=c(H+)c(A-)c(HA),m點pc(A-)c(HA)=-lgc(A-)c(HA)=0時,對應溶液的pH=4.76,則Ka(HA)=10-4.76,Ka(HA)的數(shù)量級為10-5

27、,故B項錯誤;根據(jù)A項分析,m點時,c(A-)=c(HA),同樣方法分析,r點時,c(A-)>c(HA),則r點加入的NaOH溶液大于m點,r點溶液中剩余HA少于m點,r點溶液中NaA大于m點,則水的電離程度mc(Cl-)>c(HCO3-)>c(H+)=c(OH-)?、?0-

28、4 解析 (1)根據(jù)N2、O2分子中化學鍵的鍵能分別是946kJ·mol-1、497kJ·mol-1以及熱化學方程式N2(g)+O2(g)2NO(g)　ΔH=+180kJ·mol-1,可設(shè)NO分子中化學鍵的鍵能為x,則有946kJ·mol-1+497kJ·mol-1-2x=180kJ·mol-1,解得x=631.5kJ·mol-1。 (2)25℃時,pH等于5的CH3COOH溶液中c(H+)=1.0×10-5mol·L-1,KW=10-14,溶液中的c(OH-)=KWc(H+)=1.0×10-9mol·L-1,pH等于5的CH3COOH溶液中氫離子來源為乙酸的電離和水的電離,但乙酸溶液中水

29、電離出的氫離子濃度等于氫氧根離子濃度,所以由水電離出的c(H+)是1.0×10-9mol·L-1。往溶液中加入少量NaOH固體,反應生成醋酸鈉,溶液中c(CH3COOH)c(CH3COO-)·c(H+)=1Ka,溫度不變電離平衡常數(shù)不變。溶液中存在電荷守恒,離子濃度關(guān)系為c(CH3COO-)+c(OH-)=c(Na+)+c(H+)。(3)常溫下向Na2CO3溶液中逐滴加入HCl溶液,先反應生成碳酸氫鈉和氯化鈉,碳酸氫鈉再與鹽酸反應生成氯化鈉、二氧化碳和水。①由反應及圖像可知,在同一溶液中,H2CO3、HCO3-、CO32-不能大量共存。②由圖像可知,pH=7時,c(OH-)=c(H+),溶液中

30、含碳元素的主要微粒為HCO3-;由電荷守恒可知c(Na+)+c(H+)=c(Cl-)+c(HCO3-)+c(OH-),則c(Na+)>c(Cl-),因HCO3-水解,則離子濃度大小關(guān)系為c(Na+)>c(Cl-)>c(HCO3-)>c(OH-)=c(H+)。③CO32-的水解常數(shù)Kh=c(HCO3-)·c(OH-)c(CO32-),當溶液中c(HCO3-)∶c(CO32-)=1∶1時,由圖像可知pH=10,溶液中c(H+)=10-10mol·L-1,由KW可知c(OH-)=10-4mol·L-1,則Kh=10-4。 12.答案 (1)分批慢慢加入硫酸(或邊加入邊攪拌) (2)Fe3+、Fe

31、2+、Al3+　H2O2+2H++2Fe2+2Fe3++2H2O (3)防止因溫度下降使H3BO3從溶液中析出 (4)加壓升溫結(jié)晶(或加壓升溫結(jié)晶并過濾) (5)2×10-5　(6)bd 解析 (1)CaCO3與硫酸反應生成二氧化碳、硫酸鈣和水,該反應的化學方程式為CaCO3(粉末)+H2SO4CaSO4+H2O+CO2↑,由于礦粉中含CaCO3,“浸取”時容易產(chǎn)生大量泡沫從而使物料從反應器中溢出,故應分批慢慢加入H2SO4。 (2)加適量H2O2把Fe2+氧化為Fe3+,所以H2O2的作用是:H2O2+2H++2Fe2+2Fe3++2H2O。加MgO調(diào)節(jié)pH,使Fe3+、Al3+轉(zhuǎn)

32、化為沉淀而除去,所以除去的離子有Fe3+、Fe2+、Al3+。 (3)由題目信息可知,H3BO3的溶解度隨溫度的升高而增大,所以要采用“熱過濾”,以防溫度下降時H3BO3從溶液中析出。 (4)根據(jù)圖像可知溫度越高MgSO4·H2O的溶解度越小,由于溶液的沸點隨壓強增大而升高,為了防止溶液沸騰,應該在較高的壓強條件下加熱,使MgSO4·H2O結(jié)晶析出。 (5)25℃時0.7mol·L-1硼酸溶液中c(H+)=K·c(H3BO3)=5.7×10-10×0.7mol·L-1≈2×10-5mol·L-1。 (6)相同溫度、濃度下,酸的電離平衡常數(shù)越大,酸的酸性越強,其酸根離子的水解能力越小,根

33、據(jù)電離平衡常數(shù)知,酸性強弱順序是CH3COOH>H2CO3>H3BO3>HCO3-,所以離子水解能力碳酸根離子>碳酸氫根離子>醋酸根離子。酸性H2CO3>H3BO3>HCO3-,所以碳酸鈉溶液滴入硼酸中生成碳酸氫鈉和硼酸鈉,沒有氣體生成,故a錯誤;酸性CH3COOH>H2CO3,所以碳酸鈉溶液滴入醋酸中生成醋酸鈉、水和二氧化碳,所以能看到有氣泡生成,故b正確;酸性H2CO3>H3BO3,所以碳酸的電離程度大于硼酸,則等濃度的碳酸和硼酸溶液比較,碳酸的酸性大于硼酸,所以pH前者<后者,故c錯誤;酸性CH3COOH>H2CO3,所以碳酸根離子水解能力大于醋酸根離子,則等濃度的碳酸鈉和醋酸鈉溶液比較,pH前者>后者,故d正確。