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2023届高考化学二轮复习专题五反应变化与规律选择题突破九电解质溶液学案
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这是一份2023届高考化学二轮复习专题五反应变化与规律选择题突破九电解质溶液学案，共75页。
选择题突破九 电解质溶液
文字描述型
1.(2022·全国乙卷,13)常温下,一元酸HA的Ka(HA)=1.0×10-3。在某体系中,H+与A-离子不能穿过隔膜,未电离的HA可自由穿过该膜(如图所示)。
设溶液中c总(HA)=c(HA)+c(A-),当达到平衡时,下列叙述正确的是( B )
A.溶液Ⅰ中c(H+)=c(OH-)+c(A-)
B.溶液Ⅱ中HA的电离度[c(A-)c总(HA)]为1101
C.溶液Ⅰ和Ⅱ的c(HA)不相等
D.溶液Ⅰ和Ⅱ中的c总(HA)之比为10-4
解析:常温下,溶液Ⅰ的pH=7.0,则溶液Ⅰ中c(H+)=c(OH-)=1×10-7mol/L,c(H+)
A.0.001 mol·L-1 GHCl水溶液的pH=3
B.0.001 mol·L-1 GHCl水溶液加水稀释,pH升高
C.GHCl在水中的电离方程式为GHClG+HCl
D.GHCl水溶液中:c(OH-)+c(Cl-)=c(GH+)+c(G)
解析:0.001 mol·L-1 GHCl水溶液中GH+少量水解生成H+,所以c(H+)小于0.001 mol·L-1,pH>3,A错误;0.001 mol·L-1 GHCl水溶液加水稀释,GH+水解平衡正向移动,但是溶液体积增大使c(H+)减小,则pH升高,B正确;GHCl在水中的电离方程式为GHClGH++Cl-,C错误;GHCl水溶液中存在电荷守恒c(H+)+c(GH+)=c(OH-)+c(Cl-),D错误。
滴定图像分析
1.(2022·湖南卷,10)室温时,用0.100 mol·L-1的标准AgNO3溶液滴定15.00 mL浓度相等的Cl-、Br-和I-混合溶液,通过电位滴定法获得lg c(Ag+)与V(AgNO3)的关系曲线如图所示(忽略沉淀对离子的吸附作用。若溶液中离子浓度小于1.0×10-5 mol·L-1时,认为该离子沉淀完全。Ksp(AgCl)=1.8×10-10,Ksp(AgBr)=5.4×10-13,Ksp(AgI)=8.5×10-17)。下列说法正确的是( C )
A.a点:有白色沉淀生成
B.原溶液中I-的浓度为0.100 mol·L-1
C.当Br-沉淀完全时,已经有部分Cl-沉淀
D.b点:c(Cl-)>c(Br-)>c(I-)>c(Ag+)
解析:向含浓度相等的Cl-、Br-和I-混合溶液中滴加硝酸银溶液,根据三种沉淀的溶度积常数知,三种离子沉淀的先后顺序为I-、Br-、Cl-,根据滴定图示知,当滴入4.50 mL硝酸银溶液时,Cl-恰好沉淀完全,此时共消耗硝酸银的物质的量为4.50 mL×10-3 L·mL-1×0.100 mol·L-1=4.5×10-4 mol,所以Cl-、Br-和I-均为1.5×10-4 mol。I-先沉淀,AgI是黄色的,所以a点有黄色沉淀AgI生成,故A错误;I-的浓度为1.5×10-4mol0.015 00 L=0.010 mol·L-1,故B错误;当Br-沉淀完全时(Br-浓度为1.0×10-5 mol·L-1),溶液中的c(Ag+)=Ksp(AgBr)c(Br-)=5.4×10-131.0×10-5 mol·L-1=5.4×10-8 mol·L-1,若Cl-已经开始沉淀,则此时溶液中的 c(Cl-)=Ksp(AgCl)c(Ag+)=1.8×10-105.4×10-8mol·L-1≈3.3×10-3 mol·L-1,原溶液中的c(Cl-)=c(I-)=0.010 mol·L-1,则已经有部分Cl-沉淀,故C正确;b点加入了过量的硝酸银溶液,Ag+浓度最大,则b点各离子浓度为c(Ag+)>c(Cl-)>c(Br-)>c(I-),故D错误。
2.(2021·湖南卷,9)常温下,用0.100 0 mol·L-1的盐酸分别滴定20.00 mL浓度均为0.100 0 mol·L-1的三种一元弱酸的钠盐(NaX、NaY、NaZ)溶液,滴定曲线如图所示。下列判断错误的是( C )
A.该NaX溶液中:c(Na+)>c(X-)>c(OH-)>c(H+)
B.三种一元弱酸的电离常数:Ka(HX)>Ka(HY)>Ka(HZ)
C.当pH=7时,三种溶液中:c(X-)=c(Y-)=c(Z-)
D.分别滴加20.00 mL盐酸后,再将三种溶液混合:c(X-)+c(Y-)+
c(Z-)=c(H+)-c(OH-)
解析:在NaX溶液中,X-发生水解反应X-+H2OHX+OH-,溶液中存在c(Na+)>c(X-)>c(OH-)>c(H+),A正确;等浓度的NaX、NaY、NaZ三种溶液的pH大小关系为NaZ>NaY>NaX,根据“越弱越水解”可知,酸性HX>HY>HZ,则电离常数Ka(HX)>Ka(HY)>Ka(HZ),B正确;pH=7时,根据电荷守恒,三种溶液滴定后分别存在c(Cl-)+c(X-)=c(Na+)、c(Cl-)+c(Y-)=c(Na+)、c(Cl-)+c(Z-)=c(Na+),由于三种一元酸的酸性强弱不同,则向其盐溶液中加入HCl的物质的量不同,c(X-)、c(Y-)、c(Z-)三者不相等,C错误;分别加入 20.00 mL 盐酸后,均恰好完全反应,三种溶液的溶质分别为HX与NaCl、HY与NaCl、HZ与NaCl,三种溶液混合后的溶液中存在电荷守恒 c(Na+)+c(H+)=c(X-)+c(Y-)+c(Z-)+c(Cl-)+c(OH-),由 c(Na+)=c(Cl-)可得 c(X-)+c(Y-)+c(Z-)=c(H+)-c(OH-),D正确。
对数图像分析
1.(2022·山东卷,14)工业上以SrSO4(s)为原料生产SrCO3(s),对其工艺条件进行研究。现有含SrCO3(s)的0.1 mol·L-1、1.0 mol·L-1 Na2CO3溶液,含SrSO4(s)的0.1 mol·L-1、1.0 mol·L-1Na2SO4溶液。在一定pH范围内,四种溶液中lg[c(Sr2+)/mol·L-1]随pH的变化关系如图所示。下列说法错误的是( D )
A.反应SrSO4(s)+CO32-SrCO3(s)+SO42-的平衡常数K=Ksp(SrSO4)Ksp(SrCO3)
B.a=-6.5
C.曲线④代表含SrCO3(s)的1.0 mol·L-1Na2CO3溶液的变化曲线
D.对含SrSO4(s)且Na2SO4和Na2CO3初始浓度均为1.0 mol·L-1的混合溶液,pH≥7.7时才发生沉淀转化
解析:SO42-与H+不反应,溶液pH变化时,溶液中硫酸根离子浓度几乎不变,则含硫酸锶固体的硫酸钠溶液中锶离子的浓度几乎不变,pH相同时,溶液中硫酸根离子浓度越大,锶离子浓度越小,所以曲线①代表含硫酸锶固体的0.1 mol·L-1硫酸钠溶液的变化曲线,曲线②代表含硫酸锶固体的1 mol·L-1硫酸钠溶液的变化曲线;CO32-与H+反应,溶液pH减小,溶液中CO32-浓度减小,锶离子浓度增大,pH相同时,1 mol·L-1碳酸钠溶液中碳酸根离子浓度大于0.1 mol·L-1碳酸钠溶液中碳酸根离子浓度,则曲线③表示含碳酸锶固体的0.1 mol·L-1碳酸钠溶液的变化曲线,曲线④表示含碳酸锶固体的1 mol·L-1碳酸钠溶液的变化曲线。反应SrSO4(s)+CO32-SrCO3(s)+SO42-的平衡常数K=c(SO42-)c(CO32-)=
c(SO42-)c(Sr2+)c(CO32-)c(Sr2+)=Ksp(SrSO4)Ksp(SrCO3),故A正确;由分析可知,曲线①代表含硫酸锶固体的 0.1 mol·L-1硫酸钠溶液的变化曲线,则硫酸锶的溶度积Ksp(SrSO4)=10-5.5×0.1=10-6.5,温度不变,溶度积不变,则溶液pH为7.7时,锶离子的浓度为10-6.51 mol·L-1=10-6.5 mol·L-1,则a=-6.5,故B正确;由分析可知,曲线④表示含碳酸锶固体的1 mol·L-1碳酸钠溶液的变化曲线,故C正确;由分析可知,硫酸是强酸,溶液pH变化,溶液中硫酸根离子浓度几乎不变,则含硫酸锶固体的硫酸钠溶液中锶离子的浓度几乎不变,所以硫酸锶的生成与溶液pH无关,故D错误。
2.(2021·湖北卷,14)常温下,已知H3PO3溶液中含磷物种的浓度之和为0.1 mol·L-1,溶液中各含磷物种的pc-pOH关系如图所示。图中pc表示各含磷物种的浓度负对数(pc=-lg c),pOH表示OH-的浓度负对数[pOH=-lg c(OH-)];x、y、z三点的坐标:x(7.3,1.3),y(10.0,3.6),z(12.6,1.3)。下列说法正确的是( D )
A.曲线①表示pc(H3PO3)随pOH的变化
B.H3PO3的结构简式为
C.pH=4的溶液中:c(H2PO3-)<0.1 mol·L-1-2c(HPO32-)
D.H3PO3+HPO32-2H2PO3-的平衡常数 K>1.0×105
解析:图中含磷物种只有3种,说明H3PO3为二元弱酸,随着c(OH-)逐渐增大,pOH减小,根据H3PO3+OH-H2PO3-+H2O 、H2PO3-+OH-HPO32-+H2O ,知c(H3PO3)逐渐减小,c(H2PO3-)先增大后减小,c(HPO32-)逐渐增大,pc=-lg c,则pc(H3PO3)逐渐增大,pc(H2PO3-)先减小后增大,pc(HPO32-)逐渐减小,故曲线③表示 pc(H3PO3) 随pOH的变化,曲线②表示pc(H2PO3-)随pOH的变化,曲线①表示 pc(HPO32-) 随pOH的变化;根据x点知,c(HPO32-)=c(H2PO3-)时,pOH=7.3,c(OH-)=10-7.3 mol·L-1,c(H+)=10-6.7 mol·L-1,则H3PO3的Ka2=c(H+)·c(HPO32-)c(H2PO3-)=c(H+)=10-6.7,根据z点知,c(H2PO3-)=c(H3PO3),pOH=12.6,c(OH-)=10-12.6 mol·L-1,c(H+)=10-1.4 mol·L-1,则H3PO3的Ka1=c(H+)·c(H2PO3-)c(H3PO3)=c(H+)=10-1.4。由上述分析可知,曲线①表示pc(HPO32-)随pOH的变化,故A错误;H3PO3为二元弱酸,其结构简式为,故B错误;pH=4即pOH=10,由图可知,此时,pc(HPO32-)=pc(H3PO3),即c(H3PO3)=c(HPO32-),而c(H3PO3)+c(H2PO3-)+c(HPO32-)=0.1 mol·L-1,故c(H2PO3-)=0.1 mol·L-1-2c(HPO32-),故C错误;由H3PO3H2PO3-+H+减去H2PO3-HPO32-+H+,可得H3PO3+HPO32-2H2PO3-,则平衡常数K=Ka1Ka2=10-1.410-6.7=105.3>1×105,故D正确。
分布率图像分析
1.(2021·辽宁卷,15)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( C )
[如A2-分布分数:δ(A2-)=c(A2-)c(H2A)+c(HA-)+c(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
解析: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的曲线如图所示,
,
H2A的Ka1=c(H+)·c(HA-)c(H2A),根据如图交点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,第一次滴定突跃溶液呈碱性,所以可以选择酚酞作指示剂,C正确;根据图像e点可知,当加入盐酸40 mL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。
2.(2020·全国Ⅰ卷,13)以酚酞为指示剂,用0.100 0 mol·L-1的NaOH溶液滴定20.00 mL未知浓度的二元酸H2A溶液。溶液中,pH、分布系数δ 随滴加NaOH溶液体积VNaOH 的变化关系如图所示。
[比如A2-的分布系数:δ(A2-)=c(A2-)c(H2A)+c(HA-)+c(A2-)]
下列叙述正确的是( C )
A.曲线①代表δ(H2A),曲线②代表δ(HA-)
B.H2A溶液的浓度为0.200 0 mol·L-1
C.HA-的电离常数Ka=1.0×10-2
D.滴定终点时,溶液中c(Na+)<2c(A2-)+c(HA-)
解析:由题图可知,加入40 mL NaOH溶液时达到滴定终点,又H2A为二元酸,则H2A溶液的浓度为0.100 0 mol·L-1,由题图可知,没有加入NaOH溶液时,H2A溶液的pH约为1.0,分析可知H2A第一步完全电离,曲线①代表δ(HA-),曲线②代表δ(A2-),A项错误,B项错误;由题图可知δ(HA-)=δ(A2-)时,溶液pH=2.0,即c(HA-)=c(A2-) 时,溶液pH=2.0,则Ka(HA-)=c(H+)·c(A2-)c(HA-)=1.0×10-2,C项正确;滴定终点时,溶液中存在的离子有Na+、H+、A2-、HA-、OH-,根据电荷守恒有c(Na+)+c(H+)=2c(A2-)+c(HA-)+c(OH-),此时c(H+)2c(A2-)+c(HA-),D项错误。
特殊图像分析
1.(2021·福建卷,10)如图为某实验测得0.1 mol·L-1 NaHCO3溶液在升温过程中(不考虑水挥发)的pH变化曲线。下列说法正确的是( A )
A.a点溶液的c(OH-)比c点溶液的小
B.a点时,Kw
D.ab段,pH减小说明升温抑制了HCO3-的水解
解析:Kw=c(H+)·c(OH-),随着温度的升高,Kw增大,a点、c点的pH相同,即氢离子浓度相同,但是c(OH-)不同,c点的Kw大,所以a点溶液的c(OH-)比c点溶液的小,故A正确;碳酸氢钠溶液中存在电离平衡和水解平衡,根据图示可知,碳酸氢钠溶液显碱性,说明HCO3-的水解程度大于电离程度,Kh=KwKa1(H2CO3)>Ka2(H2CO3),所以Kw>Ka1(H2CO3)·Ka2(H2CO3),故B错误;b点溶液显碱性,溶液中存在电荷守恒 c(Na+)+c(H+)=c(HCO3-)+2c(CO32-)+c(OH-),由于c(H+)c(HCO3-)+2c(CO32-),故C错误;碳酸氢钠溶液中存在电离和水解两个过程,而电离和水解均为吸热过程,升高温度,促进了电离和水解,故D错误。
2.(2021·浙江1月选考,23)实验测得10 mL 0.50 mol·L-1 NH4Cl溶液、10 mL 0.50 mol·L-1 CH3COONa 溶液的pH分别随温度与稀释加水量的变化如图所示。已知25 ℃时CH3COOH和NH3·H2O的电离常数均为1.8×10-5。下列说法不正确的是( C )
A.图中实线表示pH随加水量的变化,虚线表示pH随温度的变化
B.将NH4Cl溶液加水稀释至浓度为0.50x mol·L-1,溶液pH变化值小于lg x
C.随温度升高,Kw增大,CH3COONa溶液中c(OH-)减小,c(H+)增大,pH减小
D.25 ℃时稀释相同倍数的NH4Cl溶液与CH3COONa溶液中:c(Na+)-c(CH3COO-)=c(Cl-)-c(NH4+)
解析:由题中信息可知,图中两条曲线为10 mL 0.50 mol·L-1 NH4Cl溶液、10 mL 0.50 mol·L-1 CH3COONa溶液的pH分别随温度与稀释加水量的变化曲线,由于两种盐均能水解,水解反应为吸热过程,且温度越高、浓度越小其水解程度越大。氯化铵水解能使溶液呈酸性,浓度越小,虽然水解程度越大,但其溶液的酸性越弱,故其pH越大;醋酸钠水解能使溶液呈碱性,浓度越小,其水溶液的碱性越弱,故其pH越小。温度越高,水的电离度越大。因此,图中的实线为pH随加水量的变化,虚线表示pH随温度的变化。由分析可知,图中实线表示pH随加水量的变化,虚线表示pH随温度的变化,A正确;将NH4Cl溶液加水稀释至浓度为0.50x mol·L-1时,若氯化铵的水解平衡不发生移动,则其中的c(H+)变为原来的1x,则溶液的pH将增大lg x,但是,加水稀释时,氯化铵的水解平衡向正反应方向移动,c(H+)大于原来的1x,因此,溶液pH的变化值小于lg x,B正确;随温度升高,水的电离程度变大,因此水的离子积变大,即Kw增大,随温度升高,CH3COONa的水解程度变大,溶液中c(OH-)增大,pH增大,C不正确;25 ℃时稀释相同倍数的NH4Cl溶液与CH3COONa溶液,分别存在电荷守恒,c(NH4+)+c(H+)=c(Cl-)+c(OH-),c(Na+)+c(H+)=c(OH-)+c(CH3COO-),氯化铵溶液中,c(Cl-)-c(NH4+)=c(H+)-c(OH-),醋酸钠溶液中,c(Na+)-c(CH3COO-)=c(OH-)-c(H+),由于25 ℃时CH3COOH和NH3·H2O的电离常数均为1.8×10-5,因此,由于原溶液的物质的量浓度相同,稀释相同倍数后的NH4Cl溶液与CH3COONa溶液,溶质的物质的量浓度仍相等,由于电离常数相同,其中盐的水解程度是相同的,因此,两溶液中 |c(OH-)-c(H+)|(两者差的绝对值)相等,故 c(Na+)-c(CH3COO-)=c(Cl-)-c(NH4+),D正确。
电解质溶液相关知识点的命题一直是高考中一卷的压轴题,在新高考各省份的试卷命制中依然保持了这一特点。试题在选项的设置上着重于溶液中微粒浓度的计算与比较(电荷守恒、物料守恒、质子守恒的应用)、盐类水解影响因素及水解程度的判断、pH的相关计算、弱电解质电离平衡常数的计算与比较等。试题涉及知识点多,试题的综合性强,对考生综合分析能力、图像信息的提取解析能力以及数据处理能力都提出了较高的要求。整个试题的分析、判断过程则体现了一个考生是否具备“宏观辨识与微观探析”“变化观念与平衡思想”“证据推理与模型认知”的学科素养。
水溶液中的三大平衡及四大常数
1.弱电解质电离平衡、盐类水解平衡、沉淀溶解平衡的影响因素
(1)内因:建立平衡的弱电解质、盐、难溶物的本性。
(2)外因。
①温度:三个平衡体系的正向过程都是吸热过程,所以温度升高,一般电离程度、水解程度、溶解程度增大(极个别例外,比如氢氧化钙溶解平衡,温度升高溶解度降低,向沉淀方向移动,其他特殊物质题目一般会给出信息)。
②浓度:单一微粒浓度改变,平衡移动遵循勒夏特列原理,会向着减弱微粒浓度改变的方向移动;加水稀释会造成平衡体系的所有微粒浓度减小(由于水电离平衡永远存在,稀释时溶液中H+、OH-浓度变化相反)。
③外加酸、碱、盐以及能反应的物质均可转化为对平衡体系中“单一微粒浓度改变”来理解。如醋酸溶液中加CH3COONa固体,实质是增大了CH3COO-的浓度,所以平衡逆向移动;在AgCl的饱和溶液中加入Na2S,相当于减小了Ag+的浓度,平衡向溶解方向移动。
2.溶液中平衡的应用——弱电解质的确定
(1)弱电解质的定义,即弱电解质不能完全电离,如0.01 mol·L-1的CH3COOH溶液的pH>2。
(2)弱电解质溶液中存在电离平衡,如加有酚酞的0.01 mol·L-1的氨水,加热红色变深。
(3)弱电解质的盐溶液存在水解,如醋酸钠溶液中加入几滴酚酞溶液,溶液变为浅红色;NH4Cl溶液中加入镁粉产生气泡。
3.溶液中的四大常数
(1)四大常数的比较。
项目
水的离子积常数
电离平衡常数
水解平衡常数
溶度积常数
符号
Kw
Ka、Kb
Kh
Ksp
表达的
平衡示例
H2OH++OH-
HAH++A-、
BOHB++OH-
A-+H2O
HA+OH-
AmBn(s)mAn+(aq)+
nBm-(aq)
表达式
Kw=c(H+)·c(OH-)
Ka=c(H+)·c(A-)c(HA)、
Kb=c(B+)·c(OH-)c(BOH)
Kh=c(OH-)·c(HA)c(A-)
Ksp=cm(An+)·cn(Bm-)
影响
因素
本性
弱酸、弱碱的强弱
形成盐的弱酸、
弱碱的强弱
难溶物的溶解性
温度
温度升高,Kw增大
温度升高,
Ka、Kb增大
温度升高,Kh增大
若难溶物的溶解度与温
度成正比,则Ksp增大,
反之,则Ksp减小
意义
水的电离程度
弱酸、弱碱的强弱
弱酸、弱碱的强弱
难溶物的溶解能力
(2)Kw、Ka、Kb、Ksp、Kh之间的关系。
①一元弱酸强碱盐溶液(如CH3COONa溶液):Kh=KwKa;多元弱酸盐溶液:Kh1=KwKa2,Kh2=KwKa1。
②一元弱碱强酸盐溶液(如NH4Cl溶液):NH4++H2ONH3·H2O+H+,Kh=KwKb。
③多元弱碱强酸盐溶液,(如氯化铁溶液):Fe3+(aq)+3H2O(l)Fe(OH)3(s)+3H+(aq) Kh=c3(H+)c(Fe3+),将(Kw)3=c3(H+)×c3(OH-)与Ksp=c(Fe3+)×c3(OH-)两式相除,消去 c3(OH-)可得Kh=(Kw)3Ksp。
④M(OH)n悬浊液中Ksp、Kw、pH间关系:M(OH)n(s)Mn+(aq)+nOH-(aq) Ksp=c(Mn+)·cn(OH-)=c(OH-)n·cn(OH-)=cn+1(OH-)n=1n(Kw10-pH)n+1。
(3)Kw、Ka、Kb、Ksp、Kh的应用。
①Ka、Kb、Ksp用于弱酸酸性、弱碱碱性、难溶物溶解度的比较判断。
②Kw、Ka、Kb用于微粒浓度比值的变化。
③运用Q与Ka、Kb、Ksp的关系定量判断各种平衡的移动方向:Q>K,平衡逆向移动;Q
溶液中离子浓度关系判断
1.微粒浓度大小比较的理论基础
(1)弱酸、弱碱的电离。
①电解质越弱,电离出的离子浓度越低。
②Ka1≫Ka2,所以一级电离出的离子浓度远大于二级电离出的离子浓度。
例如,H2CO3溶液中:c(H2CO3)>c(HCO3-)≫c(CO32-)。
(2)弱酸盐、弱碱盐的水解。
①弱酸、弱碱离子对应的弱酸酸性、弱碱碱性越弱,则离子水解程度就越大,水解后弱酸、弱碱离子的浓度越小,水解出来的微粒(分子或离子)浓度则越大。
②Kh1≫Kh2,所以一级水解出的粒子浓度远大于二级水解出的粒子浓度。
例如,Na2CO3溶液中:c(CO32-)>c(HCO3-)≫c(H2CO3)。
2.三个守恒关系
(1)电荷守恒:即溶液中所有阳离子的正电荷总浓度等于所有阴离子的负电荷总浓度。
注意要把多电荷的离子浓度转化为电荷浓度。
例如,NaHCO3溶液中:c(Na+)+c(H+)=c(HCO3-)+2c(CO32-)+c(OH-)。
(2)物料守恒:物料守恒也就是原子守恒,溶液中的微粒不管是发生电离还是水解,变成其他微粒,但某种元素的原子个数守恒。
例如,0.1 mol·L-1NaHCO3溶液中:c(Na+)=c(HCO3-)+c(CO32-)+c(H2CO3)=0.1 mol·L-1。
(3)质子守恒:基本原理是根据H2OH++OH-,知道c水(H+)=c水(OH-),此关系称为质子守恒。比如在碳酸钠溶液中质子守恒关系为c(OH-)=c(H+)+c(HCO3-)+2c(H2CO3)。此守恒比较难理解,一般可以通过电荷守恒与物料守恒推导出来。比如碳酸钠溶液中电荷守恒关系为 c(H+)+c(Na+)=c(OH-)+c(HCO3-)+2c(CO32-),物料守恒关系为c(Na+)=2[c(CO32-)+c(HCO3-)+c(H2CO3)],电荷守恒减去物料守恒即得质子守恒。
电解质溶液中图像题的分析
1.电解质溶液的稀释图像
(1)25 ℃时相同体积、相同浓度的盐酸、醋酸溶液稀释。
稀释相同的倍数,
醋酸溶液的pH大
稀释到相同的pH,
盐酸加入的水多
(2)25 ℃时相同体积、相同pH的盐酸、醋酸溶液稀释。
稀释相同的倍数,
盐酸的pH大
稀释到相同的pH,
醋酸溶液加入的水多
(3)pH与稀释倍数的线性关系。
①HY为强酸、HX为弱酸;
②a、b两点的溶液中:c(X-)=c(Y-);
③水的电离程度:
d>c>a=b
①MOH为强碱、ROH为弱碱;
②c(ROH)>c(MOH)
③水的电离程度:
a>b
2.两种离子积图像[K=c(X+)·c(Y-)]
(1)双曲线型。
不同温度下水的离子积曲线
常温下,CaSO4的离子积曲线
曲线上的点都满足该温度下的Kw
曲线上的点都满足该温度下的Ksp
①A、C、B三点均为中性,温度依次升高,Kw依次增大;
②D点为酸性溶液,E点为碱性溶液,Kw=1×10-14;
③AB直线的左上方均为碱性溶液,任意一点:c(H+)
②b点在曲线的上方,Q>Ksp,将会有沉淀生成;
③d点在曲线的下方,Q
图像
特点
把离子浓度取负对数,曲线变为直线
坐标
含义
pM为阳离子浓度的负对数,pR为阴离子浓度的负对数
图像
信息
①直线AB上的点:c(M2+)=c(R2-);
②溶度积:CaSO4>CaCO3>MnCO3;
③X点对CaCO3要析出沉淀,对CaSO4是不饱和溶液,能继续溶解CaSO4;
④Y点:c(SO42-)>c(Ca2+),两者的浓度积等于10-5;
⑤Z点:c(CO32-)
(1)滴定曲线特点。
滴定
反应
0.1 mol·L-1 NaOH
溶液滴定 20.0 mL 0.1 mol·L-1 的盐酸、醋酸溶液
0.1 mol·L-1盐酸滴定20.0 mL
0.1 mol·L-1 的氢氧化钠溶液、氨水
滴定
曲线
曲线
起点
强碱滴定强酸的曲线起点低于强碱滴定弱酸的曲线起点
强酸滴定强碱的曲线起点高于强酸滴定弱碱的曲线起点
pH
突跃
点
强碱与强酸反应的突跃点变化范围大于强碱与弱酸反应(强酸与弱碱反应)的
滴定
终点
的
pH
强碱与强酸反应时,终点pH=7;
强碱与弱酸反应时,终点pH>7
强酸与强碱反应时,终点pH=7;
强酸与弱碱反应时,终点pH<7
(2)滴定曲线上的特殊点的分析与应用。
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:
②各点的特点及意义。
(3)滴定曲线图中各特殊点对水电离程度的影响。
室温下,向20 mL 0.1 mol·L-1醋酸溶液中逐滴加入0.1 mol·L-1 NaOH溶液,溶液PH及水电离程度的变化图像:
点
溶质
水的电离情况
A
CH3COOH
抑制
B
CH3COOH、CH3COONa
抑制
C
CH3COOH、CH3COONa
正常电离
D
CH3COONa
只促进
E
CH3COONa、NaOH
抑制
F
CH3COONa、NaOH
抑制
4.分布率曲线分析
分布率曲线图是指以pH[或c(OH-)、c(H+)]为横坐标、各组分的分布系数为纵坐标的关系曲线。
一元弱酸(以CH3COOH为例)
二元弱酸[以草酸(H2C2O4)为例]
(1)随着pH增大,溶质分子减少、离子逐渐增多;
(2)不同pH时溶质的不同存在形式以及比例;
(3)同pH时各种溶质微粒的分布系数之和等于1
(1)曲线交点表示两种微粒的浓度相等,可用来计算溶质的Ka;
(2)根据某点pH、该点的微粒分布系数及酸的浓度,可计算在该pH时各成分的平衡浓度
Ka=c(CH3COO-)·c(H+)c(CH3COOH)=c(H+)=10-4.76
A点:Ka1=c(HC2O4-)·c(H+)c(H2C2O4)=c(H+)=10-1.2
B点:Ka2=c(C2O42-)·c(H+)c(HC2O4-)=c(H+)=10-4.2
5.对数图像及对数曲线
(1)对数图像的特点:由于离子浓度、平衡常数等数值很小,经对数换算后转化为常用的数值范围。
(2)常考对数类型。
①直接取对数:特点是换算后数值的变化趋势不变,本身数值越大,取对数后数值也越大。
如lg c,即离子浓度的对数,lg c越大,离子浓度越大。
离子浓度比值取对数,lg c(A2-)c(HA-),取值为0时,表示离子浓度相等;数值越大,离子浓度比值越大。
②取负对数:特点是数值的变化趋势换算后相反,本身数值越大,取负对数后数值越小。
如pc,即离子浓度的负对数,pc越大,离子浓度越小;pK,平衡常数的负对数,pK越大,平衡常数越小。
(3)常考图像举例。
pOH-pH曲线
KOH溶液与二元弱酸(H2X)反应,溶液pH与离子浓度曲线
Pc-pOH曲线
lg c(x)-pH曲线
表示一元酸与一元碱中和过程中H+与OH-浓度的关系
同pH时,各离子浓度的大小
0.1 mol· L-1 H3PO3溶液含磷微粒的pc-pOH关系
0.1 mol· L-1 CH3COOH溶液中各微粒浓度与pH关系
续 表
a.Q点代表中性;
b.M点显酸性,N点显碱性,这两点水的电离程度相同
a.二元弱酸(H2X)一级电离程度远大于二级电离程度;
b.N代表一级电离的曲线,M代表二级电离的曲线;
c.根据n点的坐标计算Ka1=10-4.4;据m点的坐标计算Ka2=10-5.4
a.三条曲线,三种微粒,是二元弱酸;
①是HPO32-,②是H2PO3-,③是H3PO3;
b.x点c(HPO32-)=
c(H2PO3-),根据横坐标可计算Ka2;
c.z点c(H2PO3-)=c(H3PO3),根据横坐标可计算Ka1
a.根据各微粒与pH关系可确定:
①是lg c(CH3COO-),②是lg c(H+),
③是lg c(CH3COOH),④是lg c(OH-);
b.N点c(CH3COOH)=c(CH3COO-),可计算其Ka;
c.O点c(H+)=c(OH-),
溶液为中性
文字描述型
1.(2022·广东肇庆二模)醋酸(CH3COOH)是一种常见的弱酸。下列叙述正确的是( B )
A.pH=3的CH3COOH溶液中,c(H+)=c(CH3COO-)
B.pH=8的CH3COOH和CH3COONa混合溶液中,c(CH3COO-)
D.0.1 mol∙L-1CH3COONa溶液中,c(Na+)=c(CH3COO-)+c(OH-)
解析:除CH3COOH电离出的H+外,水也会电离出少量H+,c(H+)>c(CH3COO-),A项错误;由电荷守恒可知,混合溶液中c(Na+)+c(H+)=c(OH-)+c(CH3COO-),此时溶液pH=8,溶液中c(H+)c(CH3COO-)>c(OH-)>c(H+),C项错误;由电荷守恒可知,CH3COONa溶液中,c(Na+)+c(H+)=c(CH3COO-)+c(OH-),D项错误。
2.(2022·江苏如皋一模)室温下,通过下列实验探究NaHSO3溶液的性质。
实验1:用pH试纸测量0.1 mol·L-1 NaHSO3溶液的pH,测得pH约为5。
实验2:向10 mL 0.1 mol·L-1 NaHSO3溶液中加入等体积0.1 mol·L-1氨水,充分混合,溶液pH约为9。
实验3:向10 mL 0.1 mol·L-1 Na2CO3溶液中滴加几滴0.1 mol·L-1 NaHSO3溶液,无明显现象。
实验4:向10 mL 0.1 mol·L-1 NaHSO3溶液中加入10 mL 0.05 mol·L-1 Ba(ClO)2溶液,产生白色沉淀。
下列有关说法正确的是( B )
A.实验1可得出:Ka1(H2SO3)·Ka2(H2SO3)
C.实验3可得出:Ka2(H2SO3)
解析:NaHSO3溶液的pH约为5,说明HSO3-电离大于水解,c(SO32-)>c(H2SO3),Ka1(H2SO3)·Ka2(H2SO3)=c(HSO3-)·c(H+)c(H2SO3)×
c(SO32-)·c(H+)c(HSO3-)=c(SO32-)·c2(H+)c(H2SO3)>c2(H+)=10-10>Kw,故A错误;实验2所得溶液为等浓度的Na2SO3、(NH4)2SO3混合溶液,根据质子守恒 c(H+)+2c(H2SO3)+c(HSO3-)=c(OH-)+c(NH3·H2O),故B正确;实验3中NaHSO3量不足,无明显现象,不能得出Ka2(H2SO3)
1.(2022·福建厦门二模)室温下,向20 mL浓度均为0.1 mol·L-1的HNO3和HNO2混合液中逐滴加入0.1 mol·L-1 NaOH溶液,溶液pH变化曲线如图。下列说法错误的是( C )
A.a点:c(H+)>c(NO3-)>c(NO2-)
B.导电能力:b
D.由d点可得Ka(HNO2)≈10-2.683
解析:a点发生电离HNO3H++NO3-,HNO2H++NO2-,所以c(H+)>c(NO3-)>c(NO2-),A正确;b点,HNO3与NaOH刚好完全反应,所得溶液为0.05 mol·L-1 NaNO3、0.05 mol·L-1 HNO2混合溶液,c点,溶液为0.04 mol·L-1 NaNO3、0.02 mol·L-1 NaNO2、0.02 mol·L-1 HNO2混合溶液,离子浓度b
A.a点溶液中离子浓度的大小顺序是c(Na+)>c(CO32-)>c(OH-)>c(HCO3-)>c(H+)
B.b点溶液中存在c(Na+)=c(HCO3-)+c(CO32-)+c(H2CO3)
C.c点处的溶液中存在c(Na+)-c(Cl-)=c(HCO3-)+2c(CO32-)
D.第二次突变点d可以选甲基橙作指示剂,溶液中水电离出的c(H+):d点
1.(2022·广东江门一模)25 ℃时,向Na2CO3溶液中滴入盐酸,混合溶液的pH与离子浓度变化的关系如图所示。
已知:lgX=lgc(CO32-)c(HCO3-)或lgc(HCO3-)c(H2CO3),下列叙述错误的是( D )
A.曲线m表示pH与lgc(CO32-)c(HCO3-)的变化关系
B.当溶液呈中性时,c(Na+)=c(HCO3-)+2c(CO32-)+c(Cl-)
C.Ka1(H2CO3)=1.0×10-6.4
D.25 ℃时,CO32-+H2OHCO3-+OH-的平衡常数为1.0×10-7.6
解析:电离平衡常数只受温度的影响,碳酸的一级电离平衡常数Ka1=c(HCO3-)·c(H+)c(H2CO3),二级电离平衡常数Ka2=c(CO32-)·c(H+)c(HCO3-),碳酸属于二元弱酸,Ka1>Ka2,pH相同时,c(HCO3-)c(H2CO3)>c(CO32-)c(HCO3-),根据图像可知,曲线m表示pH与lgc(CO32-)c(HCO3-)的变化关系,曲线n表示pH与lgc(HCO3-)c(H2CO3)的变化关系,故A正确;根据电荷守恒,c(Na+)+c(H+)=c(OH-)+c(Cl-)+c(HCO3-)+
2c(CO32-),当溶液呈中性时,c(H+)=c(OH-),即有c(Na+)= c(Cl-)+
c(HCO3-)+2c(CO32-),故B正确;根据A选项分析,Ka1(H2CO3)=
c(HCO3-)·c(H+)c(H2CO3),取N点坐标,代入表达式,Ka1(H2CO3)= c(HCO3-)·c(H+)c(H2CO3)=
10×10-7.4=10-6.4,故C正确;该反应的平衡常数K=c(HCO3-)·c(OH-)c(CO32-)=
KwKa2(H2CO3),25 ℃时Kw=1.0×10-14,根据C选项分析,取M点的坐标,代入Ka2(H2CO3)的表达式,计算出Ka2(H2CO3)=1.0×10-10.3,则K=1.0×10-3.7,故D错误。
2.(2022·山东泰安一模)已知相同温度下,Ksp(BaSO4)
下列说法正确的是( B )
A.曲线①代表BaCO3的沉淀溶解曲线
B.该温度下BaSO4的Ksp(BaSO4)值为1.0×10-10
C.加适量BaCl2固体可使溶液由a点变到b点
D.c(Ba2+)=10-5.1时两溶液中c(SO42-)c(CO32-)=10y2-y1
解析:由题可知,曲线上的点均为饱和溶液中微粒浓度关系,因Ksp(BaSO4)
A.曲线①表示-lg c(H+)随溶液pH的变化情况
B.曲线①和曲线②的交点对应的溶液中存在 c(Na+)=c(A-)
C.常温下,将A点对应溶液加水稀释,c(A-)c(HA)·c(OH-)不变
D.等物质的量浓度、等体积的NaA溶液与HA溶液混合后:c(A-)>c(Na+)>c(HA)
解析:曲线①与pH成正比例关系,代表了c(H+)的负对数,故表示-lg c(H+)随溶液pH的变化情况,A正确;曲线②和曲线①恰好相反,②表示的纵坐标的数值与对应的pH之和始终等于14,故曲线②表示c(OH-)的负对数,曲线①和曲线②的交点对应的溶液为中性,由电荷守恒可知,存在c(Na+)+c(H+)=c(A-)+c(OH-),题中不断加入强碱,强碱可以是氢氧化钠,也可以是氢氧化钾,故c(Na+)≠c(A-),B错误;c(A-)c(HA)·c(OH-)=
c(A-)·c(H+)c(HA)·c(OH-)·c(H+)=K(HA)Kw,故常温下,将A点对应溶液加水稀释,比值不变,C正确;由图可知,当pH变大,c(A-)变大,c(HA)变小,故③④分别表示-lg c(HA)、-lg c(A-)随溶液pH的变化情况,③④交点代表c(HA)、c(A-)相等,此时pH=4.35,溶液显酸性,说明此时HA电离程度大于A-水解程度,则c(A-)>c(Na+)>c(HA),D正确。
分布率图像分析
1.(2022·福建龙岩一模)K2FeO4溶液中含铁微粒的分布系数与pH的关系如图所示。下列说法错误的是( C )
A.Ka2(H2FeO4)的数量级为10-4
B.当c(H3FeO4+)+c(K+)=c(HFeO4-)+2c(FeO42-) 时,溶液一定呈中性
C.向pH=2的这种溶液中加氢氧化钠至pH=10,HFeO4-的分布系数逐渐增大
D.H2FeO4既能与强酸又能与强碱反应
解析:根据图像可知pH=3.5时c(H2FeO4)=c(HFeO4-),所以Ka2(H2FeO4)=c(HFeO4-)·c(H+)c(H2FeO4)
=10-3.5,因此其数量级为10-4,A正确;溶液中存在电荷守恒c(H3FeO4+)+c(K+)+c(H+)=c(HFeO4-)+2c(FeO42-)+c(OH-),所以当 c(H3FeO4+)+c(K+)=c(HFeO4-)+2c(FeO42-)时有c(H+)=c(OH-),则溶液一定呈中性,B正确;根据图像可知向 pH=2 的这种溶液中加氢氧化钠至pH=10,HFeO4-的分布系数先增大后减小,C错误;H2FeO4结合氢离子转化为H3FeO4+,结合氢氧根离子转化为HFeO4-、FeO42-,因此既能与强酸反应又能与强碱反应,D正确。
2.常温下,将0.1 mol/L NaOH溶液滴到 20 mL 0.1 mol/L HX溶液中,滴定曲线如图甲所示,含X-微粒的物质的量分数(δ)随pH变化关系如图乙所示。下列说法正确的是( B )
A.b点时,c(HX)>c(X-)>c(H+)>c(OH-)
B.在A点时,溶液中由水电离出的c(H+)≈1×10-9 mol/L
C.c点对应溶液中离子浓度大小关系:c(Na+)=c(X-)=c(OH-)=c(H+)
D.d点时,溶液中c(Na+)c(X-)=1
解析:b点溶质为等浓度的NaX、HX,存在电离平衡 HXH++X-,水解平衡X-+H2OHX+OH-,此时溶液显酸性,故HX的电离程度大于X-的水解程度,所以c(X-)>c(HX),A项错误;0.1 mol/L HX溶液的pH=3,根据HXH++X-可知,HX的电离常数Ka=c(H+)·c(X-)c(HX)≈1×10-5,由于A点时,
c(X-)=c(HX),所以c(H+)≈1×10-5 mol/L,则由水电离出的 c(H+)=
c(OH-)≈10-141×10-5 mol/L=1×10-9 mol/L,B项正确;c点对应溶液中,pH=7,
c(OH-)=c(H+),根据电荷守恒可知c(Na+)=c(X-),则 c(Na+)=c(X-)>
c(OH-)=c(H+),C项错误;d点时,由物料守恒得 c(Na+)=c(X-)+c(HX),所以c(Na+)c(X-)>1,D项错误。
特殊图像分析
1.(2022·山东济南一模)已知:联氨(N2H4)是二元弱碱(pKb1=6,pKb2=15;pK=-lg K),在水中的电离方式类似于氨气,常温下,向0.1 mol·L-1 N2H5Cl溶液中通入HCl或加入NaOH固体(假设溶液总体积不变),溶液中c(N2H5+)随pOH变化的曲线如图所示,下列说法错误的是( B )
A.N2H5Cl溶液c(N2H5+)>c(N2H4)>c(N2H62+)
B.b点加入NaOH(或HCl)的物质的量与d点加入HCl(或NaOH)的物质的量相等
C.水的电离程度:b>a
D.若c(N2H62+)>c(N2H4),则pH小于3.5
解析:由题干信息可知,联氨(N2H4)是二元弱碱(pKb1=6,pKb2=15;pK=-lg K),即N2H4的Kb1=10-6,Kb2=10-15,则N2H5+的水解平衡常数为KwKb1=10-1410-6=10-8>Kb2,即N2H5+的水解程度大于其电离程度,则N2H5Cl溶液有c(N2H5+)> c(N2H4)>c(N2H62+),A正确;pOH越大,溶液中的OH-浓度越小,故此图像是向0.1 mol·L-1 N2H5Cl溶液中通入HCl的变化曲线,b点是加入HCl抑制了N2H5+的水解,到c点时抑制作用最强,此时N2H5+浓度最大,继续加入HCl对N2H5+的电离起促进作用,则N2H5+浓度又减小,故d点加入HCl的物质的量大于b点加入HCl的物质的量,B错误;由图示可知,c(N2H5+)b>a,而N2H5+的水解程度大于其电离程度,水解对水的电离起促进作用,电离对水的电离起抑制作用,故水的电离程度b>a,C正确;由题干信息可知,N2H4+H2ON2H5++OH-,N2H5++H2ON2H62++OH-,则Kb1×Kb2=c(N2H5+)·c(OH-)c(N2H4)×c(N2H62+)·c(OH-)c(N2H5+)=c(N2H62+)·c2(OH-)c(N2H4)=10-21,若 c(N2H62+)>c(N2H4),c(OH-)=10-21×c(N2H4)c(N2H62+)<10-21=10-10.5,c(H+)>10-3.5,则pH小于3.5,D正确。
2.常温下,Cu(OH)2 和 Fe(OH)3饱和溶液的浓度随pH的变化如图所示,已知:Ksp[Cu(OH)2]=1×10-20,Ksp[Fe(OH)3]=1×10-38。下列说法正确的是( C )
A.曲线b对应的是Fe(OH)3饱和溶液
B.调节pH为4.5可除去FeCl3中的CuCl2
C.酸性溶液中Cu的存在形式可能为Cu2+或 Cu(OH)2
D.滴加NaOH溶液,可实现X到Y的转化
解析:A项,Cu(OH)2和Fe(OH)3为饱和溶液,当c(Cu2+)=c(Fe3+)=10-5 mol·L-1时,Cu(OH)2 溶液中 c(OH-)=1×10-2010-5 mol·L-1=10-7.5 mol·L-1,此时溶液pH=6.5,Fe(OH)3溶液中 c(OH-)=31×10-3810-5 mol·L-1=10-11 mol·L-1,此时溶液pH=3,所以曲线a对应的是Fe(OH)3饱和溶液,错误;B项,据图可知,pH为4.5时Fe3+完全沉淀,而c(Cu2+)=1×10-20(10-9.5)2 mol·L-1=0.1 mol·L-1,错误;C项,根据A项计算可知,当c(Cu2+)≤10-5 mol·L-1时,pH≥6.5,所以酸性溶液中Cu既可能是Cu2+也可能是Cu(OH)2,正确;D项,X和Y的pH相同,而滴加NaOH溶液会使溶液碱性增强,pH变大,溶解的c[Cu(OH)2]变小,X点会向右下方移动,错误。
3.常温下,向10 mL 0.1 mol·L-1的HR溶液中逐滴滴入0.1 mol·L-1的NH3·H2O溶液,所得溶液电导率及pH变化如图所示,已知Kb(NH3·H2O)=1.8×10-5。下列分析错误的是( B )
A.曲线Ⅰ表示溶液的pH变化情况
B.HR为弱酸,其电离常数Ka<1.8×10-5
C.开始阶段溶液电导率增大是因为生成了强电解质NH4R
D.溶液中水的电离程度变化趋势与曲线Ⅱ相似
解析:向10 mL 0.1 mol·L-1的HR溶液中逐滴滴入0.1 mol·L-1的 NH3·H2O溶液,溶液的pH逐渐增大,曲线Ⅰ表示溶液的pH变化情况,则曲线Ⅱ表示溶液的电导率的变化情况。电导率在恰好反应时最大,此时pH=5,说明原溶液的溶质HR为弱酸。A项,根据上述分析可知曲线Ⅰ表示溶液的pH变化情况,正确;B项,根据上述分析可知HR为弱酸,恰好反应时pH为5,此时溶质为NH4R,R-水解使溶液呈碱性,NH4+水解使溶液呈酸性,而NH4R溶液呈酸性,说明R-的水解程度小于相同条件下NH4+的水解程度,根据越弱越水解原则可知此时HR的电离能力强于NH3·H2O的,而此时Kb(NH3·H2O)=1.8×10-5,故HR的电离常数Ka>1.8×10-5,错误;C项,开始阶段发生反应HR+NH3·H2ONH4R+H2O,HR为弱酸,反应生成了强电解质NH4R,所以溶液电导率增大,正确;D项,溶液中初始有HR,抑制水的电离,加入NH3·H2O溶液后至恰好生成NH4R的过程,水的电离程度增大,而后再加入NH3·H2O溶液,碱过量,抑制水的电离,水的电离程度又减小,所以水的电离程度变化趋势与曲线Ⅱ相似,正确。
专项训练1 文字描述型及特殊图像分析
1.(2022·广东佛山二模)葡萄酒中含有的酒石酸(H2T)常用作食品添加剂。已知Na2T溶液呈碱性,NaHT溶液呈酸性。下列说法正确的是( B )
A.0.05 mol·L-1H2T溶液的pH=1
B.H2T溶液的pH随温度升高而减小
C.NaHT在水中的电离方程式:NaHTNa++H++T2-
D.0.01 mol·L-1Na2T溶液中:c(OH-)=c(H+)+c(HT-)+c(H2T)
解析:已知Na2T溶液呈碱性,则T2-发生水解反应,H2T的二级电离不完全,0.05 mol·L-1H2T溶液的氢离子的浓度小于0.1 mol·L-1,pH大于1,A错误;电离为吸热反应,H2T的二级电离程度随温度升高而增大,氢离子浓度变大,pH减小,B正确;由A项分析可知,H2T的二级电离不完全,故NaHT在水中的电离方程式为NaHTNa++HT-,C错误;
0.01 mol·L-1Na2T溶液中由电荷守恒可知c(OH-)+c(HT-)+2c(T2-)=
c(H+)+c(Na+)①,由物料守恒可知,c(Na+)=2c(H2T)+2c(HT-)+2c(T2-)②,②代入①中得c(OH-)=c(H+)+c(HT-)+2c(H2T),D错误。
2.(2022·江苏扬州模拟)室温下,通过下列实验探究NaHCO3、Na2CO3溶液的性质。
实验
实验操作和现象
1
用pH计测量0.10 mol·L-1NaHCO3溶液的pH,测得pH约为8.3
2
将0.10 mol·L-1NaHCO3溶液与0.10 mol·L-1NaOH溶液等体积混合
3
向10 mL 0.50 mol·L-1Na2CO3溶液逐滴加入等体积等浓度盐酸
4
向0.50 mol·L-1Na2CO3溶液中通入过量CO2,溶液pH从约12下降到约9
下列有关说法正确的是( D )
A.实验1可得HCO3-的电离程度大于水解程度
B.实验2所得溶液中:2c(Na+)=c(CO32-)+c(HCO3-)+c(H2CO3)
C.实验3所得溶液中:c(H+)+c(Na+)=2c(CO32-)+c(HCO3-)+c(OH-)
D.实验4反应过程中:c(HCO3-)+2c(CO32-)逐渐增大
解析:实验1溶液显碱性,故HCO3-的水解程度大于其电离程度,A错误;实验2所得溶液为碳酸钠混合溶液,根据物料守恒可知,c(Na+)=
2c(CO32-)+2c(HCO3-)+2c(H2CO3),B错误;实验3所得溶液为等浓度的碳酸氢钠和氯化钠混合溶液,根据电荷守恒可知,c(H+)+c(Na+)=
2c(CO32-)+c(HCO3-)+c(OH-)+c(Cl-),C错误;通入二氧化碳的过程中存在电荷守恒,c(H+)+c(Na+)=2c(CO32-)+c(HCO3-)+c(OH-),则2c(CO32-)+
c(HCO3-)=c(H+)+c(Na+)-c(OH-),由实验4可知随着二氧化碳的通入,溶液pH从约12下降到约9,则氢离子浓度增大,氢氧根离子浓度减小,钠离子浓度不变,故2c(CO32-)+c(HCO3-)=c(H+)+c(Na+)-c(OH-)逐渐增大,D正确。
3.常温下,将10 mL 0.1 mol·L-1 NaA溶液逐滴加入10 mL 0.1 mol·L-1 HA溶液中,已知HA的电离平衡常数Ka= 1.8×10-4。下列说法正确的是( B )
A.滴加过程中,混合溶液中c(A-)c(HA)始终变小
B.滴加过程中,混合溶液中c(H+)+c(OH-)>2.0×10-7 mol·L-1
C.充分混合后,溶液中A-的水解程度比原NaA溶液中A-的水解程度大
D.充分混合后,溶液中 c(Na+)>c(A-)>c(HA)>c(H+)>c(OH-)
解析:Ka=c(A-)×c(H+)c(HA)=1.8×10-4,滴加过程中,氢离子浓度减小,则混合溶液中c(A-)c(HA)始终变大,故A错误;Ka=1.8×10-4,则HA的电离大于A-的水解,滴加过程中,混合溶液呈酸性,且水的离子积Kw=10-14,则c(H+)+
c(OH-)>2c(H+)×c(OH-)=2.0×10-7mol·L-1,故B正确;充分混合后,溶液为NaA和HA的混合液,HA溶液抑制A-的水解,故C错误;充分混合后,溶液为NaA和HA的混合液,且HA的电离大于A-的水解,则溶液中c(A-)>c(Na+)>c(HA)>c(H+)>c(OH-),故D错误。
4.(2022·福建福州二模)电导率是衡量电解质溶液导电能力大小的物理量。室温下,用0.100 mol·L-1的CH3COOH滴定10.00 mL浓度均为0.100 mol·L-1的NaOH和NH3·H2O的混合溶液,所得电导率曲线如图所示。已知Ka(CH3COOH)=1.7×10-5,Kb(NH3·H2O)=1.7×10-5,下列说法错误的是( B )
A.a点的混合溶液中:c(NH4+)约为1.7×10-5 mol·L-1
B.b点的混合溶液中:c(NH3·H2O)>c(CH3COO-)
C.c点的混合溶液中:c(CH3COO-)+c(CH3COOH)=c(Na+)+c(NH4+)+
c(NH3·H2O)
D.a点→c点过程中,溶液中水的电离程度一直增大
解析:a点为等浓度的氢氧化钠和一水合氨的混合溶液,溶液中氢氧根离子和一水合氨的浓度都约为0.100 mol·L-1,由电离常数可知,溶液中铵根离子浓度c(NH4+)=c(NH3·H2O)·Kb(NH3·H2O)c(OH-)≈
0.100×1.7×10-50.100 mol·L-1=1.7×10-5 mol·L-1,故A正确;b点为等浓度的醋酸钠和一水合氨的混合溶液,Kh(CH3COONa)=KwKa=10-141.7×10-5=5.9×
10-10c(NH3·H2O),故B错误;c点为等浓度的醋酸钠和醋酸铵混合溶液,溶液中存在物料守恒c(CH3COO-)+c(CH3COOH)=c(Na+)+
c(NH4+)+c(NH3·H2O),故C正确;由图可知,a点、b点均抑制水的电离,b点抑制水的电离程度小于a点的,c点铵根离子和醋酸根离子在溶液中水解促进水的电离,则a点→c点过程中,溶液中水的电离程度一直增大,故D正确。
5.(2022·山东潍坊一模)ROH是一元弱碱,难溶盐RA、RB的两饱和溶液中c(A-)或c(B-)随c(OH-)而变化,A-和B-不发生水解。实验发现,
298 K时c2(A-)与c(OH-)、c2(B-)与c(OH-)的关系如图所示,甲表示c2(A-)与c(OH-)关系。下列叙述错误的是( C )
A.RA饱和溶液pH=6时,c(A-)<2×10-5 mol·L-1
B.RB的溶度积Ksp(RB)的数值为5×10-11
C.ROH的电离平衡常数Kb(ROH)的数值为2×10-6
D.RB饱和溶液中pH=7时,c(R+)+c(H+)≠c(B-)+c(OH-)
解析:RA饱和溶液pH=6时,c(H+)=1×10-6 mol·L-1,c(OH-)=1×
10-8 mol·L-1,据图可知此时c2(A-)=30×10-11( mol·L-1)2,所以 c(A-)=
3×10-5 mol·L-1<2×10-5 mol·L-1,A正确;RB的饱和溶液中存在平衡RBR++B-、R++H2OROH+H+,当溶液酸性越强,R+的水解程度越弱,
c(R+)和c(B-)的大小越接近,据图可知当c(OH-)接近0(酸性强)时,
c2(B-)=5×10-11(mol·L-1)2,此时c(R+)=c(B-),Ksp(RB)=c(R+)·c(B-)=
c2(B-)=5×10-11,B正确;RB溶液中存在物料守恒 c(R+)+c(ROH)=c(B-),
Kb(ROH)=c(OH-)·c(R+)c(ROH),若调节pH使碱性增强时加入其他碱(非ROH),当c(R+)=c(ROH)时,有c(R+)=c(ROH)=12c(B-),Ksp(RB)=c(R+)·c(B-)=
12c(B-)·c(B-)=5×10-11,所以此时c2(B-)=10×10-11(mol·L-1)2,据图可知此时c(OH-)=2×10-8 mol·L-1,即Kb(ROH)= c(OH-)=2×10-8,C错误;RB饱和溶液若不加入其他物质,由于R+的水解,溶液会显酸性,所以pH=7时需要加入碱,若加入的碱不是ROH,则还有其他阳离子,此时根据电荷守恒可知c(R+)+c(H+)≠c(B-)+c(OH-),D正确。
6.25 ℃时,将浓度均为0.1 mol/L 的HA溶液和BOH溶液按体积分别为Va和Vb混合,保持Va+Vb=100 mL,且生成的BA可溶于水。已知Va、Vb与混合液的pH关系如图。下列说法错误的是( C )
A.曲线Ⅱ表示HA溶液的体积
B.x点存在:c(A-)+c(OH-)=c(B+)+c(H+)
C.电离平衡常数:K(HA)>K(BOH)
D.向z点溶液加入NaOH,水的电离程度减小
解析:由图可知,当HA溶液与BOH溶液等体积混合时,溶液的pH>7,随着曲线Ⅰ体积的增大,溶液的pH逐渐增大,说明曲线Ⅰ表示BOH溶液的体积,则曲线Ⅱ表示HA溶液的体积,故A正确;根据图像,x点HA溶液的体积大于BOH溶液的体积,溶液为HA和BA的混合溶液,根据电荷守恒,有c(A-)+c(OH-)=c(B+)+c(H+),故B正确;由图可知,当HA溶液与BOH溶液等体积混合时,溶液的pH>7,溶液显碱性,说明K(HA)
1.(2022·重庆二模)我国硒含量居世界首位,H2SeO3为二元弱酸,25 ℃时,用 0.1 mol·L-1 NaOH溶液滴定20 mL 0.1 mol·L-1 H2SeO3溶液的滴定曲线如图所示(已知:25 ℃时,pKa=-lg Ka,H2SeO3的pKa1=1.34,
pKa2=7.34)
下列说法正确的是( C )
A.a点对应消耗NaOH溶液的体积为10 mL
B.b点溶液中:c(H2SeO3)>c(SeO32-)
C.c点溶液中:c(Na+)+c(H+)=3c(HSeO3-)+c(OH-)
D.水的电离程度:a>b>c>d
解析:由图可知,a点溶液中溶质为H2SeO3和NaHSeO3,pH=1.34=pKa1,由电离平衡常数表达式得到此时c(H2SeO3)=c(HSeO3-),由电离平衡常数可知,H2SeO3的电离程度相对较大,而HSeO3-的电离和水解程度都相对较小,则对应消耗NaOH溶液的体积小于10 mL,故A错误;b点表示恰好完全反应生成NaHSeO3,溶液显酸性,说明HSeO3-电离程度大于其水解程度,则 c(H2SeO3)
c(OH-)+2c(SeO32-),则c(Na+)+c(H+)=3c(HSeO3-)+c(OH-),故C正确;
Na2SeO3促进水的电离,H2SeO3抑制水的电离,则水的电离程度a
pCl=-lg c(Cl-),pCrO4=-lg c(CrO42-)。下列说法不正确的是( B )
A.曲线Ⅰ表示pCl与V(AgNO3溶液)的变化关系
B.若仅增大KCl的浓度,平衡点由R点沿虚线移向S点
C.M点溶液中:c(NO3-)>c(Ag+)>c(H+)>c(OH-)
D.该温度下,Ksp(Ag2CrO4)=4.0×10-12
解析:KCl和AgNO3反应的化学方程式为KCl+AgNO3AgCl↓+KNO3,铬酸钾和硝酸银反应的化学方程式为K2CrO4+2AgNO3Ag2CrO4↓+2KNO3,根据化学方程式可知,在相同浓度的KCl和K2CrO4溶液中加入相同浓度的硝酸银溶液,Cl-浓度减小更快,所以曲线Ⅰ代表的是pCl与V(AgNO3溶液)的变化关系,A正确;由A项可知曲线Ⅰ表示pCl与V(AgNO3溶液)的变化关系,温度不变,Ksp不变,仅增大KCl的浓度,平衡点由R点向右平移,B不正确;M点加入AgNO3溶液的体积是15 mL,故生成0.001 mol硝酸钾和0.001 mol氯化银,剩余0.000 5 mol AgNO3,则c(NO3-)>c(K+)>c(Ag+),Ag+水解使溶液呈酸性,则c(H+)>c(OH-),所以M点溶液中,c(NO3-)>c(Ag+)>c(H+)>c(OH-),C正确;N点纵坐标的数值是4,则Ag2CrO4在沉淀溶解平衡中c(CrO42-)=10-4 mol·L-1,c(Ag+)=
2×10-4 mol·L-1,Ksp(Ag2CrO4)=c(CrO42-)·c2(Ag+)=4.0×10-12,D正确。
3.(2022·上海交大附中模拟)用0.100 0 mol/L的NaOH溶液滴定20.00 mL浓度分别为c1、c2的醋酸、草酸(H2C2O4)溶液,得到如图滴定曲线,其中c、d为两种酸恰好完全中和的化学计量点,下列叙述不正确的是( D )
A.X曲线代表草酸,Y曲线代表醋酸,c1>c2
B.滴定过程中始终有n(CH3COOH)=0.02c1+n(OH-)-n(H+)-n(Na+)
C.若a点V(NaOH)=7.95 mL,则a点有3c(H2C2O4)+c(HC2O4-)+2c(H+)=c(C2O42-)+2c(OH-)
D.若b点时c(CH3COO-)=c(CH3COOH),则b点消耗了8.60 mL的NaOH
溶液
解析:草酸是二元弱酸,滴定过程中有两次滴定突变;醋酸是一元弱酸,滴定时只有一次滴定突变,所以根据图示可知X曲线代表草酸,Y曲线代表醋酸。其中c、d为两种酸恰好完全中和的化学计量点,根据恰好反应时消耗NaOH溶液的体积可知c2=0.100 0mol/L×10.60 mL2×20.00 mL=
0.026 5 mol/L,c1=0.100 0mol/L×17.20 mL20.00 mL=0.086 0 mol/L,c1>c2,A正确;对于醋酸溶液,在滴定过程中始终存在电荷守恒,n(H+)+n(Na+)=
n(OH-)+n(CH3COO-),根据物料守恒可知,n(CH3COOH)+n(CH3COO-)=
0.02c1,故n(H+)+n(Na+)=n(OH-)+0.02c1- n(CH3COOH),所以有 n(CH3COOH)=0.02c1+n(OH-)-n(H+)-n(Na+),B正确;完全中和时需消耗V(NaOH)=10.60 mL,a点V(NaOH)=7.95 mL,则有7.95 mL10.6 mL=34,即此时溶液为NaHC2O4、Na2C2O4按1∶1形成的混合溶液,则a点根据电荷守恒有 c(Na+)+c(H+)=c(OH-)+c(HC2O4-)+2c(C2O42-),根据物料守恒可得2c(Na+)=3c(HC2O4-)+3c(C2O42-)+3c(H2C2O4),将两个式子整理可得3c(H2C2O4)+c(HC2O4-)+2c(H+)=c(C2O42-)+2c(OH-),C正确;若b点时加入氢氧化钠溶液体积为8.60 mL,则此时溶液中n(CH3COOH)和n(CH3COONa)相等,由图可知此时溶液显酸性,说明醋酸的电离程度大于醋酸根离子的水解程度,则c(CH3COO-)>c(CH3COOH),如果要求c(CH3COO-)=
c(CH3COOH),则此时加入氢氧化钠溶液的体积V<17.202 mL=8.60 mL,D错误。
4.(2022·福建莆田二模)某研究性学习小组用0.1 mol·L-1 AgNO3溶液分别滴定15 mL 0.01 mol·L-1的NaCl、NaBr、NaI溶液,用Ag2S电极监测滴定过程Ag+浓度的变化。测得Ag2S电极的电动势(E)与消耗的AgNO3溶液体积(V)的关系如图所示。已知Ag2S电极的电动势随c(Ag+)的增大而增大,滴定生成的卤化银以胶体形式存在且胶体粒子显正电。下列说法正确的是( C )
A.a点c(Ag+)为0.1 mol·L-1
B.据图可知卤化银胶粒主要吸附Ag+
C.滴定NaCl溶液的是曲线①
D.该方法可用于溶液中卤离子浓度的测定
解析:因为用0.1 mol·L-1AgNO3溶液滴定NaCl、NaBr和NaI三种溶液会发生反应Ag++Cl-AgCl↓、Ag++Br-AgBr↓、Ag++I-AgI↓可知,Ag+被消耗之后,无论加入多少0.1 mol·L-1 AgNO3溶液,a点c(Ag+)都会小于0.1 mol·L-1,A错误;由于卤化银胶体中胶体粒子是带正电荷的,同种电荷相互排斥,故卤化银胶粒不可能吸附Ag+,B错误;由图像可知,①②③在未完全反应时①中c(Ag+)最大,③中c(Ag+)最小,由反应生成的AgCl、AgBr和AgI的Ksp是AgCl>AgBr>AgI,故滴定NaCl溶液的是曲线①,C正确;由于不知道具体电动势与卤素离子浓度、银离子浓度的具体关系,所以该方法不可用于溶液中卤离子浓度的测定,D错误。
5.(2022·广东佛山二模)NH4Cl溶液可发生反应4NH4++6HCHO(CH2)6N4H+(一元弱酸)+3H++6H2O;以0.100 0 mol·L-1的NaOH溶液滴定20.00 mL经HCHO处理后的NH4Cl溶液,滴定曲线如图所示。关于该过程下列说法错误的是( C )
A.应选择酚酞作为指示剂
B.NH4Cl溶液的浓度为0.100 0 mol·L-1
C.(CH2)6N4H+有Ka=4×10-1.1×10-1.10.100 0
D.溶液pH=7时,c[(CH2)6N4H+]+c(Na+)=c(Cl-)
解析:强碱滴定酸,根据题图可知终点时溶液显碱性,因此应选择酚酞作为指示剂,A正确;所得溶液的溶质是(CH2)6N4HCl和HCl,滴加氢氧化钠溶液恰好反应时生成Na(CH2)6N4Cl和NaCl,根据原子守恒可知氯化铵的物质的量和氢氧化钠的物质的量相等,所以NH4Cl溶液的浓度为0.100 0 mol·L-1,B正确;(CH2)6N4H+的电离方程式为(CH2)6N4H+(CH2)6N4+H+,根据图像可知起始时氢离子浓度是10-1.1 mol·L-1 ,但溶液中(CH2)6N4的浓度不是10-1.1 mol·L-1 ,所以(CH2)6N4H+的电离常数不是4×10-1.1×10-1.10.100 0,C错误;溶液pH=7时c(H+)=c(OH-),所以根据电荷守恒可知c[(CH2)6N4H+]+c(Na+)=c(Cl-),D正确。
6.(2022·河北秦皇岛二模)电位滴定法是根据滴定过程中指示电极电位的变化来确定滴定终点的一种滴定分析方法。在化学计量点附近,被测离子浓度发生突跃,指示电极电位也发生了突跃,进而确定滴定终点。常温下,利用盐酸滴定某溶液中亚磷酸钠(Na2HPO3)的含量,其电位滴定曲线与pH曲线如图所示。下列说法正确的是( D )
已知:亚磷酸(H3PO3)是二元弱酸,电离常数Ka1=10-1.4,Ka2=10-6.7。
A.a点对应的溶液呈弱碱性
B.水的电离程度:a点小于b点
C.a点对应的溶液中存在:c(H+)+3c(H3PO3)=c(OH-)+c(HPO32-)
D.b点对应的溶液中存在:c(H+)=c(OH-)+c(H2PO3-)+2c(HPO32-)
解析:H3PO3是二元弱酸,a点对应的溶质是NaH2PO3、NaCl,NaH2PO3水解常数Kh2=KwKa1=1×10-1410-1.4
c(Cl-),溶液中存在电荷守恒 c(H+)=c(OH-)+c(H2PO3-)+2c(HPO32-),D项正确。
专项训练3 对数图像分析
1.(2022·重庆西南大学附中模拟)室温下,向10 mL 0.100 0 mol∙L-1二元酸H2B溶液中滴加0.100 0 mol∙L-1 KOH溶液,测得溶液的pH与lgY [Y代表c(HB-)c(H2B)或c(HB-)c(B2-)]的关系如图所示。下列相关结论不正确的是( B )
A.曲线N表示的是c(HB-)c(H2B)与pH的变化关系
B.当滴加10 mL KOH溶液时,溶液中c(H2B)>c(B2-)
C.X点对应的pH为6.5
D.若用酚酞作指示剂,则滴定终点颜色变化为无色变粉红色
解析:随着KOH溶液的不断加入,溶液的pH不断增大,c(HB-)c(H2B)不断增大,
c(HB-)c(B2-)不断减小,则曲线N为c(HB-)c(H2B)与pH的变化关系、曲线M为c(HB-)c(B2-)与pH的变化关系。lgY=0时,c(HB-)c(H2B)=1,c(HB-)c(B2-)=1,则Ka1=c(HB-)·c(H+)c(H2B)=
c(H+)=10-4,Ka2=c(B2-)·c(H+)c(HB-)=c(H+)=10-9。由分析可知,曲线N表示的是c(HB-)c(H2B)与pH的变化关系,A正确;当滴加10 mL KOH溶液时,此时溶液为KHB溶液,Ka2=10-9,Kh2=KwKa1=10-1410-4=10-10,Ka2>Kh2,则溶液中c(H2B)<
c(B2-),B不正确;X点时,c(HB-)c(H2B)=c(HB-)c(B2-),则c(H2B)=c(B2-),Ka1∙ Ka2=
c(B2-)·c2(H+)c(H2B)=10-4×10-9=10-13,则c(H+)=10-6.5mol·L-1,对应的pH为6.5,C正确;滴定终点时,溶质为K2B,B2-发生水解而使溶液显碱性,若用酚酞作指示剂,则滴定终点颜色变化为无色变粉红色,D正确。
2.(2022·广东韶关二模)室温下,向20.00 mL0.100 0 mol·L-1的某一元碱MOH溶液中滴加未知浓度的稀硫酸,混合溶液的温度、酸度AG[AG=lgc(H+)c(OH-)]随加入稀硫酸体积的变化如图所示。下列说法正确的是( B )
A.硫酸的浓度为0.100 0 mol·L-1
B.b点对应的溶液中:c(M+)+2c(H+)=2c(OH-)+c(MOH)
C.当AG=0时,溶液中存在:c(SO42-)>c(M+)>c(H+)=c(OH-)
D.b、c、d三点对应的溶液中,水的电离程度的大小关系是b>c>d
解析:c点温度最高,为酸、碱恰好反应的点,则n(MOH)=2n(H2SO4),即0.02 L×0.100 0 mol·L-1=2×c(H2SO4)×0.02 L,解得c(H2SO4)=
0.050 0 mol·L-1,故A错误;根据A项分析可知,硫酸的浓度为
0.050 0 mol·L-1,b点加入 10 mL 稀硫酸,生成M2SO4的物质的量为 0.01 L×0.05 mol·L-1 =5.0×10-4 mol,剩余MOH的物质的量为
0.02 L×0.1 mol·L-1 -2×5.0×10-4 mol=1.0×10-3 mol,可知b点溶液中MOH与M2SO4物质的量之比为2∶1,根据电荷守恒有c(H+)+
c(M+)=2c(SO42-)+c(OH-),根据物料守恒有c(M+)+c(MOH)=4c(SO42-),联立可得2c(OH-)+c(MOH)=c(M+)+2c(H+),故B正确;当AG=0时,溶液中c(H+)=c(OH-),根据电荷守恒有c(H+)+c(M+)=2c(SO42-)+c(OH-),联立可得 c(M+)=2c(SO42-),则溶液中存在c(H+)=c(OH-)
A.图中a=2.7,b=7
B.该过程中,c(OH-)c(CH3NH2)增大
C.Q点溶液中溶质为CH3NH3Cl和CH3NH2
D.N点溶液中:c(CH3NH3+)=c(Cl-)
解析:M点pH=11.3,c(H+)=10-11.3 mol·L-1,c(OH-)=Kwc(H+)=10-2.7 mol·L-1,
pOH=-lg c(OH-)=2.7=a,N点pH=7,c(H+)=10-7 mol·L-1,c(OH-)=
10-7 mol·L-1,pOH=-lg c(OH-)=7=b,A正确;甲胺可看作一元弱碱,
CH3NH2+H2OCH3NH3++OH-,Kb=c(CH3NH3+)·c(OH-)c(CH3NH2),c(OH-)c(CH3NH2)=
c(CH3NH3+)·c(OH-)c(CH3NH2)·c(CH3NH3+)=Kbc(CH3NH3+),
CH3NH2水溶液(对应图中M点)中缓慢通入HCl气体,c(CH3NH3+)逐渐增大,Kb只与温度有关,所以c(OH-)c(CH3NH2)减小,B不正确;CH3NH2+HCl CH3NH3Cl,所以Q点显碱性,溶液中有CH3NH3Cl,同时还有CH3NH2剩余,C正确;溶液中存在电荷守恒 c(H+)+ c(CH3NH3+)= c(OH-)+ c(Cl-),N点pH=7,c(H+)=c(OH-),故c(CH3NH3+)=c(Cl-),D正确。
4.(2022·河北唐山二模)常温下向0.1 mol·L-1的二元酸H2R中滴加等浓度的NaOH溶液,溶液的pH随相关离子浓度变化关系如图所示:
[Y=c(R2-)c(HR-)或c(HR-)c(H2R)]
下列有关说法错误的是( C )
A.线N代表pH与lgc(HR-)c(H2R)的变化关系
B.该溶液Ka2(H2R)=1.0×10-5.6
C.NaHR溶液中,c(Na+)>c(H2R)>c(R2-)
D.pH=7时,c(Na+)+c(H2R)<0.05 mol·L-1+c(R2-)
解析:电离常数Ka1(H2R)=c(HR-)·c(H+)c(H2R)>Ka2(H2A)=c(R2-)·c(H+)c(HR-),当lgY=0时,电离常数与溶液中氢离子浓度相等,由图可知,lgY=0时,曲线N的pH小于曲线M的,则曲线N代表pH与lgc(HR-)c(H2R)的变化关系,Ka1(H2R)=
c(H+)=1.0×10—1.3,曲线M代表pH与lgc(R2-)c(HR-)的变化关系,Ka2(H2R)=
c(H+)=1.0×10-5.6,故A、B正确;HR-的水解常数Kh=KwKa1=1.0×10-141.0×10-1.3
c(HR-)-c(R2-),由电荷守恒可得c(Na+)=c(HR-)+2c(R2-) ,两式相加可得c(Na+)+c(H2R)<0.05 mol·L-1+ c(R2—),故D正确。
5.(2022·重庆二模)25 ℃时,用AgNO3溶液分别滴定浓度均为
0.01 mol/L的Na2Y、NaCl溶液,所得的沉淀溶解平衡图像分别是如图中的N和M。下列叙述不正确的是( B )
A.a点对AgCl或Ag2Y都是过饱和溶液
B.向b点的溶液中加入少量Na2Y固体,b点可变到c点
C.25 ℃时,Ksp(Ag2Y)=1×10-10.46
D.向c(Cl-)=c(Y2-)的混合液中滴入AgNO3溶液时,Cl-先沉淀
解析:a点银离子的浓度大于平衡浓度,故对AgCl或Ag2Y都是过饱和溶液,A正确;向b点的溶液中加入少量Na2Y固体,Y2-浓度变大,Ag+浓度变小,b点不会变到c点,B错误;N为Ag2Y的沉淀溶解平衡图像,25 ℃时,Y2-浓度为10-2.46 mol/L时,Ag+浓度为10-4 mol/L,Ksp(Ag2Y)=c2(Ag+)·
c(Y2-)=1×10-10.46,C正确;由图可知,c(Cl-)=c(Y2-)时,AgCl的沉淀溶解平衡中银离子浓度更小,故混合液中滴入AgNO3溶液时,Cl-先沉淀,D正确。
6.常温下,将NaOH溶液滴入二元弱酸H2X溶液中,混合溶液中的粒子浓度与溶液pH的变化关系如图所示。下列叙述正确的是( C )
A.曲线M表示lgc(X2-)c(HX-)与pH的变化关系
B.NaHX溶液显碱性
C.当混合溶液呈中性时,c(Na+)>c(X2-)>c(HX-)>c(H+)=c(OH-)
D.Ka2(H2X)的数量级为10-9
解析:H2X为二元酸,以第一步电离为主,则Ka1(H2X)>Ka2(H2X),在酸性条件下,pH相同时,c(HX-)c(H2X)>c(X2-)c(HX-),由图像可知,曲线N表示pH与lgc(X2-)c(HX-)的变化关系,曲线M表示pH与lgc(HX-)c(H2X)的变化曲线,A项错误;由图像可知,lgc(X2-)c(HX-)=0时,即c(X2-)c(HX-)=1,此时pH≈5.4,可知HX-的电离程度大于X2-的水解程度,则NaHX溶液显酸性,B项错误;由图像可知,当混合溶液呈中性时,lgc(X2-)c(HX-)>0,即c(X2-)>c(HX-),混合溶液的离子浓度大小关系为c(Na+)>c(X2-)>c(HX-)>c(H+)=c(OH-),C项正确;lgc(X2-)c(HX-)=0时,c(X2-)c(HX-)=1,此时pH≈5.4,则Ka2(H2X)≈10-5.4,可知Ka2(H2X)的数量级为10-6,D项错误。
专项训练4 分布率图像分析
1.(2022·山东青岛一模)常温下,向0.2 mol·L-1NH4HCO3溶液中逐滴滴入NaOH溶液并恢复至常温,溶液中NH4+、NH3·H2O、HCO3-、CO32-的分布比例如图(忽略溶液体积的变化)。已知常温下Kb(NH3·H2O)=
1.8×10-5,Ka1(H2CO3)=4.2×10-7,Ka2(H2CO3)=5.6×10-11。下列说法错误的是( B )
A.曲线m表示的是HCO3-的变化
B.HCO3-比NH4+更容易与OH-反应
C.溶液中任意一点存在:c(NH4+)·c(HCO3-)c(NH3·H2O)·c(H2CO3)=756
D.X点溶液中:c(NH4+)+c(H+)<3c(HCO3-)+c(OH-)
解析:向0.2 mol·L-1NH4HCO3溶液中逐滴滴入NaOH溶液,NH4++OH-NH3·H2O,K1=c(NH3·H2O)c(NH4+)·c(OH-)=1Kb(NH3·H2O)≈5.6×104;HCO3-+OH-H2O+
CO32-,K2=c(CO32-)c(HCO3-)·c(OH-)=c(CO32-)·c(H+)c(HCO3-)·c(OH-)·c(H+)=Ka2Kw≈5.6×103,K1 >K2,所以铵根离子首先反应,浓度首先减小,故曲线m表示的是 HCO3-的变化,A正确;由A项分析可知,NH4+比HCO3-更容易与OH-反应,B错误;
c(NH4+)·c(HCO3-)c(NH3·H2O)·c(H2CO3)=c(NH4+)·c(OH-)c(NH3·H2O)×c(HCO3-)·c(H+)c(H2CO3)×1c(H+)·c(OH-)=
Kb·Ka1·1Kw=1.8×10-5×4.2×10-7×110-14=756,C正确;由电荷守恒可知,c(NH4+)+c(Na+)+c(H+)=c(OH-)+c(HCO3-)+2c(CO32-),由A项分析可知,m为HCO3-,则n为NH4+、p为NH3·H2O、q为CO32-,X点时c(HCO3-)=
c(CO32-),代入电荷守恒得c(NH4+)+c(Na+)+c(H+)=c(OH-)+3c(HCO3-),故c(NH4+)+c(H+)<3c(HCO3-)+c(OH-),D正确。
2.(2022·山东菏泽一模)乙二胺[H2N(CH2)2NH2]对恶性淋巴瘤等有抑制作用,其化学性质与氨类似。25 ℃时,乙二胺水溶液中各含氮微粒有H2N(CH2)2NH2、H2N(CH2)2NH3+、(H3NCH2CH2NH3) 2+,它们的分布系数δ(某含氮微粒的浓度占各含氮微粒浓度之和的分数)随溶液pH的变化曲线如图所示。Kb2为乙二胺的第二步电离平衡常数,下列说法错误的是( D )
A.曲线Ⅰ代表的微粒为(H3NCH2CH2NH3) 2+
B.Kb2的数量级为10-6
C.m、n、p三点对应的水溶液中,m点水的电离程度最大
D.0.1 mol·L-1 H2N(CH2)2NH3Cl溶液中:c(Cl-)>c[H2N(CH2)2NH2]>
c[(H3NCH2CH2NH3) 2+]>c(OH-)>c(H+)
解析:乙二胺化学性质与氨类似,溶液的pH越小,溶液酸性越强,则溶液中c[(H3NCH2CH2NH3)2+]越大,溶液的pH越大,溶液中c[H2N(CH2)2NH2]越大,根据图知,曲线Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ代表微粒分别为(H3NCH2CH2NH3)2+、H2N(CH2)2NH3+、H2N(CH2)2NH2,A正确;H2N(CH2)2NH2在水溶液中和水反应后部分电离且分步电离,其第二步电离生成(H3NCH2CH2NH3)2+、OH-,所以H2N(CH2)2NH2在水溶液中第二步电离为H2N(CH2)2NH3++H2O(H3NCN2CH2NH3)2++OH-,则Kb2=c[(H3NCH2CH2NH3)2+]·c(OH-)c[H2N(CH2)2NH3+],
由图中n点可知,c[(H3NCH2CH2NH3)2+]=c[H2N(CH2)2NH3+],则有Kb2=
10-5.5,Kb2的数量级为10-6,B正确;由A项分析可知,m点所含微粒主要是(H3NCH2CH2NH3)2+,能够发生一级水解,水解程度最大,促进水的电离,即m点水的电离程度最大,C正确;由B项分析可知,Kb2=10-5.5 ,同理可得Kb1=10-3.5,H2N(CH2)2NH3+水解平衡常数Kh=KwKb1=10-1410-3.5=10-10.5c[H2N(CH2)2NH2],D错误。
3.(2022·广东肇庆二模)常温下,弱酸HA与弱碱MOH分别用强碱或强酸调节pH时,HA、A-、MOH和M+的分布分数δ(X)与溶液pH的关系如图所示。
已知:以HA分子为例,存在δ(HA)= c(HA)c(HA)+c(A-)。下列说法正确的是( A )
A.MA溶液中水的电离程度高于纯水的
B.MOH的电离常数Kb(MOH)=10-9.25
C.等物质的量浓度的HA和NaA的混合溶液中pH>7
D.pH=7的HA与NaOH的混合溶液及HA与MOH的混合溶液中δ(HA)后者大于前者
解析:由图可知,当c(HA)= c(A-)时,溶液pH为4.75,则Ka(HA)= c(H+)·c(A-)c(HA)=c(H+)=10-4.75;当c(MOH)= c(M+)时,溶液pH为9.25,
Kb(MOH)=c(M+)·c(OH-)c(MOH)= c(OH-)=10-4.75,MA属于弱酸弱碱盐,M+和A-在溶液中都发生水解反应,促进水的电离,则MA溶液中水的电离程度高于纯水,故A正确,B错误;A-的水解常数Kh=c(HA)·c(OH-)c(A-)= c(HA)c(H+)·c(A-)×
c(H+)·c(OH-)1=KwKa=10-1410-4.75=10-9.25
0.2 mol·L-1NaHCO3溶液等体积混合后(忽略体积变化),所得混合溶液的pH为7.8。溶液中的含碳粒子和含氮粒子的分布系数(δ)随溶液pH的变化如图所示:
下列有关描述中正确的是( B )
A.常温下,Kh(NH4+)>Kh(HCO3-)
B.混合溶液中存在:c(H+)-c(OH-)>
c(NH3·H2O)-c(H2CO3)
C.当向该混合溶液中逐滴加入NaOH溶液时,c(NH4+)、c(HCO3-)均逐渐减小
D.当溶液pH=11时,溶液中粒子浓度的大小关系:c(CO32-)>c(NH3·
H2O)>c(HCO3-)>c(NH4+)
解析:由图示可知,常温下,pH=7.8时,c(NH4+)>c(HCO3-),说明HCO3-的水解程度更大,故Kh(HCO3-)>Kh(NH4+),A项错误;根据质子守恒可得c(H+)=c(OH-)+c(CO32-)+c(NH3·H2O)-c(H2CO3),有c(H+)-c(OH-)=
c(CO32-)+c(NH3·H2O)-c(H2CO3),且 c(CO32-)>0,B项正确;当向该混合溶液中逐滴加入NaOH溶液时,c(NH4+)逐渐减小,c(HCO3-)先增大后减小,C项错误;观察图像可知,当溶液pH=11时,溶液中粒子浓度的大小关系为 c(NH3·H2O)>c(CO32-)>c(HCO3-)>c(NH4+),D项错误。
5.常温时,0.1 mol·L-1的H3AsO4溶液用NaOH调节pH得到一组c(H3AsO4)+c(H2AsO4-)+c(HAsO42-)+c(AsO43-)=0.1 mol·L-1的溶液,各含砷微粒的物质的量的分布分数如图所示。下列说法错误的是( C )
A.M点时,pH=-lg Ka1
B.0.1 mol·L-1的NaH2AsO4溶液中:c(H2AsO4-)>c(HAsO42-)>c(H3AsO4)
C.N点时,c(Na+)>0.3 mol·L-1-3c(HAsO42-)-3c(H3AsO4)
D.P点时,c(Na+)>c(H2AsO4-)+5c(AsO43-)
解析:M点时,c(H3AsO4)=c(H2AsO4-),Ka1等于M点的c(H+),A项正确;
0.1 mol·L-1 NaH2AsO4溶液的pH约为4.5,H2AsO4-主要发生电离,B项正确;N点时,c(H2AsO4-)=c(HAsO42-),根据电荷守恒,c(Na+)+c(H+)=
c(H2AsO4-)+2c(HAsO42-)+3c(AsO43-)+c(OH-),则c(Na+)+c(H+)=
3c(H2AsO4-)+3c(HAsO42-)+3c(AsO43-)+3c(H3AsO4)+c(OH-)-3c(HAsO42-)-3c(H3AsO4),可以转化为c(Na+)=0.3 mol·L-1-3c(HAsO42-)-3c(H3AsO4)+
[c(OH-)-c(H+)],此时 c(H+)>c(OH-),C项错误;P点时,c(AsO43-)=
c(HAsO42-),根据电荷守恒,c(Na+)+c(H+)=c(H2AsO4-)+5c(AsO43-)+
c(OH-),此时溶液显碱性,则有c(Na+)>c(H2AsO4-)+5c(AsO43-),D项正确。
6.(2022·湖南衡阳二模)酒石酸(H2B)及其与OH-形成的微粒的浓度分数随溶液pH变化曲线如图[已知:20 ℃时,Ksp(KHB)=3.8× 10-4,
S(K2B)=100 g/L]。向25 mL 0.1 mol/L酒石酸溶液中,逐滴加入
0.2 mol/L KOH溶液,下列相关说法不正确的是( C )
A.酒石酸的Ka2的数量级为10-5
B.pH=3,c(H2B)> c(HB- )>c(B2- )
C.pH越高,越有利于用酒石酸检验K+
D.V(KOH)=12.5 mL时,c(H2B)+c(HB- )+c(B2- )≈0.019 5 mol/L
解析:随着pH的增大H2B的浓度越来越小,HB-的浓度先增大后减小,B2-的浓度逐渐增大。由图可知,当B2-的浓度分数为0.48时,溶液的pH为4.37,则H2B的电离常数Ka2=c(B2-)·c(H+)c(HB-)=c(H+)=1 ×10-4.37,则Ka2的数量级为10-5,A正确;由图可知,溶液pH为3时,溶液中三种微粒浓度大小关系为c(H2B)> c(HB-)>c(B2-),B正确;由题干信息可知,HB-的浓度越大,越有利于酒石酸氢钾的生成,由图可知,溶液pH在3.04～4.37范围内,溶液中HB-浓度较大,有利于钾离子转化为酒石酸氢钾沉淀,当pH>4.37时,酒石酸氢钾将会溶解,pH并不是越高越好,C不正确;当氢氧化钾溶液的体积为12.5 mL 时,酒石酸溶液与氢氧化钾溶液恰好反应生成酒石酸氢钾,由酒石酸氢钾的溶度积可知,溶液中c(K+ )=
Ksp(KHB)=3.8×10-4≈0.019 5 mol/L,由物料守恒可知,溶液中c(K+ )=c(H2B)+c(HB- )+c(B2- )≈0.019 5 mol/L,D正确。
选择题突破九 电解质溶液
文字描述型
1.(2022·全国乙卷,13)常温下,一元酸HA的Ka(HA)=1.0×10-3。在某体系中,H+与A-离子不能穿过隔膜,未电离的HA可自由穿过该膜(如图所示)。
设溶液中c总(HA)=c(HA)+c(A-),当达到平衡时,下列叙述正确的是( B )
A.溶液Ⅰ中c(H+)=c(OH-)+c(A-)
B.溶液Ⅱ中HA的电离度[c(A-)c总(HA)]为1101
C.溶液Ⅰ和Ⅱ的c(HA)不相等
D.溶液Ⅰ和Ⅱ中的c总(HA)之比为10-4
解析:常温下,溶液Ⅰ的pH=7.0,则溶液Ⅰ中c(H+)=c(OH-)=1×10-7mol/L,c(H+)
A.0.001 mol·L-1 GHCl水溶液的pH=3
B.0.001 mol·L-1 GHCl水溶液加水稀释,pH升高
C.GHCl在水中的电离方程式为GHClG+HCl
D.GHCl水溶液中:c(OH-)+c(Cl-)=c(GH+)+c(G)
解析:0.001 mol·L-1 GHCl水溶液中GH+少量水解生成H+,所以c(H+)小于0.001 mol·L-1,pH>3,A错误;0.001 mol·L-1 GHCl水溶液加水稀释,GH+水解平衡正向移动,但是溶液体积增大使c(H+)减小,则pH升高,B正确;GHCl在水中的电离方程式为GHClGH++Cl-,C错误;GHCl水溶液中存在电荷守恒c(H+)+c(GH+)=c(OH-)+c(Cl-),D错误。
滴定图像分析
1.(2022·湖南卷,10)室温时,用0.100 mol·L-1的标准AgNO3溶液滴定15.00 mL浓度相等的Cl-、Br-和I-混合溶液,通过电位滴定法获得lg c(Ag+)与V(AgNO3)的关系曲线如图所示(忽略沉淀对离子的吸附作用。若溶液中离子浓度小于1.0×10-5 mol·L-1时,认为该离子沉淀完全。Ksp(AgCl)=1.8×10-10,Ksp(AgBr)=5.4×10-13,Ksp(AgI)=8.5×10-17)。下列说法正确的是( C )
A.a点:有白色沉淀生成
B.原溶液中I-的浓度为0.100 mol·L-1
C.当Br-沉淀完全时,已经有部分Cl-沉淀
D.b点:c(Cl-)>c(Br-)>c(I-)>c(Ag+)
解析:向含浓度相等的Cl-、Br-和I-混合溶液中滴加硝酸银溶液,根据三种沉淀的溶度积常数知,三种离子沉淀的先后顺序为I-、Br-、Cl-,根据滴定图示知,当滴入4.50 mL硝酸银溶液时,Cl-恰好沉淀完全,此时共消耗硝酸银的物质的量为4.50 mL×10-3 L·mL-1×0.100 mol·L-1=4.5×10-4 mol,所以Cl-、Br-和I-均为1.5×10-4 mol。I-先沉淀,AgI是黄色的,所以a点有黄色沉淀AgI生成,故A错误;I-的浓度为1.5×10-4mol0.015 00 L=0.010 mol·L-1,故B错误;当Br-沉淀完全时(Br-浓度为1.0×10-5 mol·L-1),溶液中的c(Ag+)=Ksp(AgBr)c(Br-)=5.4×10-131.0×10-5 mol·L-1=5.4×10-8 mol·L-1,若Cl-已经开始沉淀,则此时溶液中的 c(Cl-)=Ksp(AgCl)c(Ag+)=1.8×10-105.4×10-8mol·L-1≈3.3×10-3 mol·L-1,原溶液中的c(Cl-)=c(I-)=0.010 mol·L-1,则已经有部分Cl-沉淀,故C正确;b点加入了过量的硝酸银溶液,Ag+浓度最大,则b点各离子浓度为c(Ag+)>c(Cl-)>c(Br-)>c(I-),故D错误。
2.(2021·湖南卷,9)常温下,用0.100 0 mol·L-1的盐酸分别滴定20.00 mL浓度均为0.100 0 mol·L-1的三种一元弱酸的钠盐(NaX、NaY、NaZ)溶液,滴定曲线如图所示。下列判断错误的是( C )
A.该NaX溶液中:c(Na+)>c(X-)>c(OH-)>c(H+)
B.三种一元弱酸的电离常数:Ka(HX)>Ka(HY)>Ka(HZ)
C.当pH=7时,三种溶液中:c(X-)=c(Y-)=c(Z-)
D.分别滴加20.00 mL盐酸后,再将三种溶液混合:c(X-)+c(Y-)+
c(Z-)=c(H+)-c(OH-)
解析:在NaX溶液中,X-发生水解反应X-+H2OHX+OH-,溶液中存在c(Na+)>c(X-)>c(OH-)>c(H+),A正确;等浓度的NaX、NaY、NaZ三种溶液的pH大小关系为NaZ>NaY>NaX,根据“越弱越水解”可知,酸性HX>HY>HZ,则电离常数Ka(HX)>Ka(HY)>Ka(HZ),B正确;pH=7时,根据电荷守恒,三种溶液滴定后分别存在c(Cl-)+c(X-)=c(Na+)、c(Cl-)+c(Y-)=c(Na+)、c(Cl-)+c(Z-)=c(Na+),由于三种一元酸的酸性强弱不同,则向其盐溶液中加入HCl的物质的量不同,c(X-)、c(Y-)、c(Z-)三者不相等,C错误;分别加入 20.00 mL 盐酸后,均恰好完全反应,三种溶液的溶质分别为HX与NaCl、HY与NaCl、HZ与NaCl,三种溶液混合后的溶液中存在电荷守恒 c(Na+)+c(H+)=c(X-)+c(Y-)+c(Z-)+c(Cl-)+c(OH-),由 c(Na+)=c(Cl-)可得 c(X-)+c(Y-)+c(Z-)=c(H+)-c(OH-),D正确。
对数图像分析
1.(2022·山东卷,14)工业上以SrSO4(s)为原料生产SrCO3(s),对其工艺条件进行研究。现有含SrCO3(s)的0.1 mol·L-1、1.0 mol·L-1 Na2CO3溶液,含SrSO4(s)的0.1 mol·L-1、1.0 mol·L-1Na2SO4溶液。在一定pH范围内,四种溶液中lg[c(Sr2+)/mol·L-1]随pH的变化关系如图所示。下列说法错误的是( D )
A.反应SrSO4(s)+CO32-SrCO3(s)+SO42-的平衡常数K=Ksp(SrSO4)Ksp(SrCO3)
B.a=-6.5
C.曲线④代表含SrCO3(s)的1.0 mol·L-1Na2CO3溶液的变化曲线
D.对含SrSO4(s)且Na2SO4和Na2CO3初始浓度均为1.0 mol·L-1的混合溶液,pH≥7.7时才发生沉淀转化
解析:SO42-与H+不反应,溶液pH变化时,溶液中硫酸根离子浓度几乎不变,则含硫酸锶固体的硫酸钠溶液中锶离子的浓度几乎不变,pH相同时,溶液中硫酸根离子浓度越大,锶离子浓度越小,所以曲线①代表含硫酸锶固体的0.1 mol·L-1硫酸钠溶液的变化曲线,曲线②代表含硫酸锶固体的1 mol·L-1硫酸钠溶液的变化曲线;CO32-与H+反应,溶液pH减小,溶液中CO32-浓度减小,锶离子浓度增大,pH相同时,1 mol·L-1碳酸钠溶液中碳酸根离子浓度大于0.1 mol·L-1碳酸钠溶液中碳酸根离子浓度,则曲线③表示含碳酸锶固体的0.1 mol·L-1碳酸钠溶液的变化曲线,曲线④表示含碳酸锶固体的1 mol·L-1碳酸钠溶液的变化曲线。反应SrSO4(s)+CO32-SrCO3(s)+SO42-的平衡常数K=c(SO42-)c(CO32-)=
c(SO42-)c(Sr2+)c(CO32-)c(Sr2+)=Ksp(SrSO4)Ksp(SrCO3),故A正确;由分析可知,曲线①代表含硫酸锶固体的 0.1 mol·L-1硫酸钠溶液的变化曲线,则硫酸锶的溶度积Ksp(SrSO4)=10-5.5×0.1=10-6.5,温度不变,溶度积不变,则溶液pH为7.7时,锶离子的浓度为10-6.51 mol·L-1=10-6.5 mol·L-1,则a=-6.5,故B正确;由分析可知,曲线④表示含碳酸锶固体的1 mol·L-1碳酸钠溶液的变化曲线,故C正确;由分析可知,硫酸是强酸,溶液pH变化,溶液中硫酸根离子浓度几乎不变,则含硫酸锶固体的硫酸钠溶液中锶离子的浓度几乎不变,所以硫酸锶的生成与溶液pH无关,故D错误。
2.(2021·湖北卷,14)常温下,已知H3PO3溶液中含磷物种的浓度之和为0.1 mol·L-1,溶液中各含磷物种的pc-pOH关系如图所示。图中pc表示各含磷物种的浓度负对数(pc=-lg c),pOH表示OH-的浓度负对数[pOH=-lg c(OH-)];x、y、z三点的坐标:x(7.3,1.3),y(10.0,3.6),z(12.6,1.3)。下列说法正确的是( D )
A.曲线①表示pc(H3PO3)随pOH的变化
B.H3PO3的结构简式为
C.pH=4的溶液中:c(H2PO3-)<0.1 mol·L-1-2c(HPO32-)
D.H3PO3+HPO32-2H2PO3-的平衡常数 K>1.0×105
解析:图中含磷物种只有3种,说明H3PO3为二元弱酸,随着c(OH-)逐渐增大,pOH减小,根据H3PO3+OH-H2PO3-+H2O 、H2PO3-+OH-HPO32-+H2O ,知c(H3PO3)逐渐减小,c(H2PO3-)先增大后减小,c(HPO32-)逐渐增大,pc=-lg c,则pc(H3PO3)逐渐增大,pc(H2PO3-)先减小后增大,pc(HPO32-)逐渐减小,故曲线③表示 pc(H3PO3) 随pOH的变化,曲线②表示pc(H2PO3-)随pOH的变化,曲线①表示 pc(HPO32-) 随pOH的变化;根据x点知,c(HPO32-)=c(H2PO3-)时,pOH=7.3,c(OH-)=10-7.3 mol·L-1,c(H+)=10-6.7 mol·L-1,则H3PO3的Ka2=c(H+)·c(HPO32-)c(H2PO3-)=c(H+)=10-6.7,根据z点知,c(H2PO3-)=c(H3PO3),pOH=12.6,c(OH-)=10-12.6 mol·L-1,c(H+)=10-1.4 mol·L-1,则H3PO3的Ka1=c(H+)·c(H2PO3-)c(H3PO3)=c(H+)=10-1.4。由上述分析可知,曲线①表示pc(HPO32-)随pOH的变化,故A错误;H3PO3为二元弱酸,其结构简式为,故B错误;pH=4即pOH=10,由图可知,此时,pc(HPO32-)=pc(H3PO3),即c(H3PO3)=c(HPO32-),而c(H3PO3)+c(H2PO3-)+c(HPO32-)=0.1 mol·L-1,故c(H2PO3-)=0.1 mol·L-1-2c(HPO32-),故C错误;由H3PO3H2PO3-+H+减去H2PO3-HPO32-+H+,可得H3PO3+HPO32-2H2PO3-,则平衡常数K=Ka1Ka2=10-1.410-6.7=105.3>1×105,故D正确。
分布率图像分析
1.(2021·辽宁卷,15)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( C )
[如A2-分布分数:δ(A2-)=c(A2-)c(H2A)+c(HA-)+c(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
解析: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的曲线如图所示,
,
H2A的Ka1=c(H+)·c(HA-)c(H2A),根据如图交点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,第一次滴定突跃溶液呈碱性,所以可以选择酚酞作指示剂,C正确;根据图像e点可知,当加入盐酸40 mL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。
2.(2020·全国Ⅰ卷,13)以酚酞为指示剂,用0.100 0 mol·L-1的NaOH溶液滴定20.00 mL未知浓度的二元酸H2A溶液。溶液中,pH、分布系数δ 随滴加NaOH溶液体积VNaOH 的变化关系如图所示。
[比如A2-的分布系数:δ(A2-)=c(A2-)c(H2A)+c(HA-)+c(A2-)]
下列叙述正确的是( C )
A.曲线①代表δ(H2A),曲线②代表δ(HA-)
B.H2A溶液的浓度为0.200 0 mol·L-1
C.HA-的电离常数Ka=1.0×10-2
D.滴定终点时,溶液中c(Na+)<2c(A2-)+c(HA-)
解析:由题图可知,加入40 mL NaOH溶液时达到滴定终点,又H2A为二元酸,则H2A溶液的浓度为0.100 0 mol·L-1,由题图可知,没有加入NaOH溶液时,H2A溶液的pH约为1.0,分析可知H2A第一步完全电离,曲线①代表δ(HA-),曲线②代表δ(A2-),A项错误,B项错误;由题图可知δ(HA-)=δ(A2-)时,溶液pH=2.0,即c(HA-)=c(A2-) 时,溶液pH=2.0,则Ka(HA-)=c(H+)·c(A2-)c(HA-)=1.0×10-2,C项正确;滴定终点时,溶液中存在的离子有Na+、H+、A2-、HA-、OH-,根据电荷守恒有c(Na+)+c(H+)=2c(A2-)+c(HA-)+c(OH-),此时c(H+)
特殊图像分析
1.(2021·福建卷,10)如图为某实验测得0.1 mol·L-1 NaHCO3溶液在升温过程中(不考虑水挥发)的pH变化曲线。下列说法正确的是( A )
A.a点溶液的c(OH-)比c点溶液的小
B.a点时,Kw
D.ab段,pH减小说明升温抑制了HCO3-的水解
解析:Kw=c(H+)·c(OH-),随着温度的升高,Kw增大,a点、c点的pH相同,即氢离子浓度相同,但是c(OH-)不同,c点的Kw大,所以a点溶液的c(OH-)比c点溶液的小,故A正确;碳酸氢钠溶液中存在电离平衡和水解平衡,根据图示可知,碳酸氢钠溶液显碱性,说明HCO3-的水解程度大于电离程度,Kh=KwKa1(H2CO3)>Ka2(H2CO3),所以Kw>Ka1(H2CO3)·Ka2(H2CO3),故B错误;b点溶液显碱性,溶液中存在电荷守恒 c(Na+)+c(H+)=c(HCO3-)+2c(CO32-)+c(OH-),由于c(H+)
2.(2021·浙江1月选考,23)实验测得10 mL 0.50 mol·L-1 NH4Cl溶液、10 mL 0.50 mol·L-1 CH3COONa 溶液的pH分别随温度与稀释加水量的变化如图所示。已知25 ℃时CH3COOH和NH3·H2O的电离常数均为1.8×10-5。下列说法不正确的是( C )
A.图中实线表示pH随加水量的变化,虚线表示pH随温度的变化
B.将NH4Cl溶液加水稀释至浓度为0.50x mol·L-1,溶液pH变化值小于lg x
C.随温度升高,Kw增大,CH3COONa溶液中c(OH-)减小,c(H+)增大,pH减小
D.25 ℃时稀释相同倍数的NH4Cl溶液与CH3COONa溶液中:c(Na+)-c(CH3COO-)=c(Cl-)-c(NH4+)
解析:由题中信息可知,图中两条曲线为10 mL 0.50 mol·L-1 NH4Cl溶液、10 mL 0.50 mol·L-1 CH3COONa溶液的pH分别随温度与稀释加水量的变化曲线,由于两种盐均能水解,水解反应为吸热过程,且温度越高、浓度越小其水解程度越大。氯化铵水解能使溶液呈酸性,浓度越小,虽然水解程度越大,但其溶液的酸性越弱,故其pH越大;醋酸钠水解能使溶液呈碱性,浓度越小,其水溶液的碱性越弱,故其pH越小。温度越高,水的电离度越大。因此,图中的实线为pH随加水量的变化,虚线表示pH随温度的变化。由分析可知,图中实线表示pH随加水量的变化,虚线表示pH随温度的变化,A正确;将NH4Cl溶液加水稀释至浓度为0.50x mol·L-1时,若氯化铵的水解平衡不发生移动,则其中的c(H+)变为原来的1x,则溶液的pH将增大lg x,但是,加水稀释时,氯化铵的水解平衡向正反应方向移动,c(H+)大于原来的1x,因此,溶液pH的变化值小于lg x,B正确;随温度升高,水的电离程度变大,因此水的离子积变大,即Kw增大,随温度升高,CH3COONa的水解程度变大,溶液中c(OH-)增大,pH增大,C不正确;25 ℃时稀释相同倍数的NH4Cl溶液与CH3COONa溶液,分别存在电荷守恒,c(NH4+)+c(H+)=c(Cl-)+c(OH-),c(Na+)+c(H+)=c(OH-)+c(CH3COO-),氯化铵溶液中,c(Cl-)-c(NH4+)=c(H+)-c(OH-),醋酸钠溶液中,c(Na+)-c(CH3COO-)=c(OH-)-c(H+),由于25 ℃时CH3COOH和NH3·H2O的电离常数均为1.8×10-5,因此,由于原溶液的物质的量浓度相同,稀释相同倍数后的NH4Cl溶液与CH3COONa溶液,溶质的物质的量浓度仍相等,由于电离常数相同,其中盐的水解程度是相同的,因此,两溶液中 |c(OH-)-c(H+)|(两者差的绝对值)相等,故 c(Na+)-c(CH3COO-)=c(Cl-)-c(NH4+),D正确。
电解质溶液相关知识点的命题一直是高考中一卷的压轴题,在新高考各省份的试卷命制中依然保持了这一特点。试题在选项的设置上着重于溶液中微粒浓度的计算与比较(电荷守恒、物料守恒、质子守恒的应用)、盐类水解影响因素及水解程度的判断、pH的相关计算、弱电解质电离平衡常数的计算与比较等。试题涉及知识点多,试题的综合性强,对考生综合分析能力、图像信息的提取解析能力以及数据处理能力都提出了较高的要求。整个试题的分析、判断过程则体现了一个考生是否具备“宏观辨识与微观探析”“变化观念与平衡思想”“证据推理与模型认知”的学科素养。
水溶液中的三大平衡及四大常数
1.弱电解质电离平衡、盐类水解平衡、沉淀溶解平衡的影响因素
(1)内因:建立平衡的弱电解质、盐、难溶物的本性。
(2)外因。
①温度:三个平衡体系的正向过程都是吸热过程,所以温度升高,一般电离程度、水解程度、溶解程度增大(极个别例外,比如氢氧化钙溶解平衡,温度升高溶解度降低,向沉淀方向移动,其他特殊物质题目一般会给出信息)。
②浓度:单一微粒浓度改变,平衡移动遵循勒夏特列原理,会向着减弱微粒浓度改变的方向移动;加水稀释会造成平衡体系的所有微粒浓度减小(由于水电离平衡永远存在,稀释时溶液中H+、OH-浓度变化相反)。
③外加酸、碱、盐以及能反应的物质均可转化为对平衡体系中“单一微粒浓度改变”来理解。如醋酸溶液中加CH3COONa固体,实质是增大了CH3COO-的浓度,所以平衡逆向移动;在AgCl的饱和溶液中加入Na2S,相当于减小了Ag+的浓度,平衡向溶解方向移动。
2.溶液中平衡的应用——弱电解质的确定
(1)弱电解质的定义,即弱电解质不能完全电离,如0.01 mol·L-1的CH3COOH溶液的pH>2。
(2)弱电解质溶液中存在电离平衡,如加有酚酞的0.01 mol·L-1的氨水,加热红色变深。
(3)弱电解质的盐溶液存在水解,如醋酸钠溶液中加入几滴酚酞溶液,溶液变为浅红色;NH4Cl溶液中加入镁粉产生气泡。
3.溶液中的四大常数
(1)四大常数的比较。
项目
水的离子积常数
电离平衡常数
水解平衡常数
溶度积常数
符号
Kw
Ka、Kb
Kh
Ksp
表达的
平衡示例
H2OH++OH-
HAH++A-、
BOHB++OH-
A-+H2O
HA+OH-
AmBn(s)mAn+(aq)+
nBm-(aq)
表达式
Kw=c(H+)·c(OH-)
Ka=c(H+)·c(A-)c(HA)、
Kb=c(B+)·c(OH-)c(BOH)
Kh=c(OH-)·c(HA)c(A-)
Ksp=cm(An+)·cn(Bm-)
影响
因素
本性
弱酸、弱碱的强弱
形成盐的弱酸、
弱碱的强弱
难溶物的溶解性
温度
温度升高,Kw增大
温度升高,
Ka、Kb增大
温度升高,Kh增大
若难溶物的溶解度与温
度成正比,则Ksp增大,
反之,则Ksp减小
意义
水的电离程度
弱酸、弱碱的强弱
弱酸、弱碱的强弱
难溶物的溶解能力
(2)Kw、Ka、Kb、Ksp、Kh之间的关系。
①一元弱酸强碱盐溶液(如CH3COONa溶液):Kh=KwKa;多元弱酸盐溶液:Kh1=KwKa2,Kh2=KwKa1。
②一元弱碱强酸盐溶液(如NH4Cl溶液):NH4++H2ONH3·H2O+H+,Kh=KwKb。
③多元弱碱强酸盐溶液,(如氯化铁溶液):Fe3+(aq)+3H2O(l)Fe(OH)3(s)+3H+(aq) Kh=c3(H+)c(Fe3+),将(Kw)3=c3(H+)×c3(OH-)与Ksp=c(Fe3+)×c3(OH-)两式相除,消去 c3(OH-)可得Kh=(Kw)3Ksp。
④M(OH)n悬浊液中Ksp、Kw、pH间关系:M(OH)n(s)Mn+(aq)+nOH-(aq) Ksp=c(Mn+)·cn(OH-)=c(OH-)n·cn(OH-)=cn+1(OH-)n=1n(Kw10-pH)n+1。
(3)Kw、Ka、Kb、Ksp、Kh的应用。
①Ka、Kb、Ksp用于弱酸酸性、弱碱碱性、难溶物溶解度的比较判断。
②Kw、Ka、Kb用于微粒浓度比值的变化。
③运用Q与Ka、Kb、Ksp的关系定量判断各种平衡的移动方向:Q>K,平衡逆向移动;Q
溶液中离子浓度关系判断
1.微粒浓度大小比较的理论基础
(1)弱酸、弱碱的电离。
①电解质越弱,电离出的离子浓度越低。
②Ka1≫Ka2,所以一级电离出的离子浓度远大于二级电离出的离子浓度。
例如,H2CO3溶液中:c(H2CO3)>c(HCO3-)≫c(CO32-)。
(2)弱酸盐、弱碱盐的水解。
①弱酸、弱碱离子对应的弱酸酸性、弱碱碱性越弱,则离子水解程度就越大,水解后弱酸、弱碱离子的浓度越小,水解出来的微粒(分子或离子)浓度则越大。
②Kh1≫Kh2,所以一级水解出的粒子浓度远大于二级水解出的粒子浓度。
例如,Na2CO3溶液中:c(CO32-)>c(HCO3-)≫c(H2CO3)。
2.三个守恒关系
(1)电荷守恒:即溶液中所有阳离子的正电荷总浓度等于所有阴离子的负电荷总浓度。
注意要把多电荷的离子浓度转化为电荷浓度。
例如,NaHCO3溶液中:c(Na+)+c(H+)=c(HCO3-)+2c(CO32-)+c(OH-)。
(2)物料守恒:物料守恒也就是原子守恒,溶液中的微粒不管是发生电离还是水解,变成其他微粒,但某种元素的原子个数守恒。
例如,0.1 mol·L-1NaHCO3溶液中:c(Na+)=c(HCO3-)+c(CO32-)+c(H2CO3)=0.1 mol·L-1。
(3)质子守恒:基本原理是根据H2OH++OH-,知道c水(H+)=c水(OH-),此关系称为质子守恒。比如在碳酸钠溶液中质子守恒关系为c(OH-)=c(H+)+c(HCO3-)+2c(H2CO3)。此守恒比较难理解,一般可以通过电荷守恒与物料守恒推导出来。比如碳酸钠溶液中电荷守恒关系为 c(H+)+c(Na+)=c(OH-)+c(HCO3-)+2c(CO32-),物料守恒关系为c(Na+)=2[c(CO32-)+c(HCO3-)+c(H2CO3)],电荷守恒减去物料守恒即得质子守恒。
电解质溶液中图像题的分析
1.电解质溶液的稀释图像
(1)25 ℃时相同体积、相同浓度的盐酸、醋酸溶液稀释。
稀释相同的倍数,
醋酸溶液的pH大
稀释到相同的pH,
盐酸加入的水多
(2)25 ℃时相同体积、相同pH的盐酸、醋酸溶液稀释。
稀释相同的倍数,
盐酸的pH大
稀释到相同的pH,
醋酸溶液加入的水多
(3)pH与稀释倍数的线性关系。
①HY为强酸、HX为弱酸;
②a、b两点的溶液中:c(X-)=c(Y-);
③水的电离程度:
d>c>a=b
①MOH为强碱、ROH为弱碱;
②c(ROH)>c(MOH)
③水的电离程度:
a>b
2.两种离子积图像[K=c(X+)·c(Y-)]
(1)双曲线型。
不同温度下水的离子积曲线
常温下,CaSO4的离子积曲线
曲线上的点都满足该温度下的Kw
曲线上的点都满足该温度下的Ksp
①A、C、B三点均为中性,温度依次升高,Kw依次增大;
②D点为酸性溶液,E点为碱性溶液,Kw=1×10-14;
③AB直线的左上方均为碱性溶液,任意一点:c(H+)
②b点在曲线的上方,Q>Ksp,将会有沉淀生成;
③d点在曲线的下方,Q
图像
特点
把离子浓度取负对数,曲线变为直线
坐标
含义
pM为阳离子浓度的负对数,pR为阴离子浓度的负对数
图像
信息
①直线AB上的点:c(M2+)=c(R2-);
②溶度积:CaSO4>CaCO3>MnCO3;
③X点对CaCO3要析出沉淀,对CaSO4是不饱和溶液,能继续溶解CaSO4;
④Y点:c(SO42-)>c(Ca2+),两者的浓度积等于10-5;
⑤Z点:c(CO32-)
(1)滴定曲线特点。
滴定
反应
0.1 mol·L-1 NaOH
溶液滴定 20.0 mL 0.1 mol·L-1 的盐酸、醋酸溶液
0.1 mol·L-1盐酸滴定20.0 mL
0.1 mol·L-1 的氢氧化钠溶液、氨水
滴定
曲线
曲线
起点
强碱滴定强酸的曲线起点低于强碱滴定弱酸的曲线起点
强酸滴定强碱的曲线起点高于强酸滴定弱碱的曲线起点
pH
突跃
点
强碱与强酸反应的突跃点变化范围大于强碱与弱酸反应(强酸与弱碱反应)的
滴定
终点
的
pH
强碱与强酸反应时,终点pH=7;
强碱与弱酸反应时,终点pH>7
强酸与强碱反应时,终点pH=7;
强酸与弱碱反应时,终点pH<7
(2)滴定曲线上的特殊点的分析与应用。
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:
②各点的特点及意义。
(3)滴定曲线图中各特殊点对水电离程度的影响。
室温下,向20 mL 0.1 mol·L-1醋酸溶液中逐滴加入0.1 mol·L-1 NaOH溶液,溶液PH及水电离程度的变化图像:
点
溶质
水的电离情况
A
CH3COOH
抑制
B
CH3COOH、CH3COONa
抑制
C
CH3COOH、CH3COONa
正常电离
D
CH3COONa
只促进
E
CH3COONa、NaOH
抑制
F
CH3COONa、NaOH
抑制
4.分布率曲线分析
分布率曲线图是指以pH[或c(OH-)、c(H+)]为横坐标、各组分的分布系数为纵坐标的关系曲线。
一元弱酸(以CH3COOH为例)
二元弱酸[以草酸(H2C2O4)为例]
(1)随着pH增大,溶质分子减少、离子逐渐增多;
(2)不同pH时溶质的不同存在形式以及比例;
(3)同pH时各种溶质微粒的分布系数之和等于1
(1)曲线交点表示两种微粒的浓度相等,可用来计算溶质的Ka;
(2)根据某点pH、该点的微粒分布系数及酸的浓度,可计算在该pH时各成分的平衡浓度
Ka=c(CH3COO-)·c(H+)c(CH3COOH)=c(H+)=10-4.76
A点:Ka1=c(HC2O4-)·c(H+)c(H2C2O4)=c(H+)=10-1.2
B点:Ka2=c(C2O42-)·c(H+)c(HC2O4-)=c(H+)=10-4.2
5.对数图像及对数曲线
(1)对数图像的特点:由于离子浓度、平衡常数等数值很小,经对数换算后转化为常用的数值范围。
(2)常考对数类型。
①直接取对数:特点是换算后数值的变化趋势不变,本身数值越大,取对数后数值也越大。
如lg c,即离子浓度的对数,lg c越大,离子浓度越大。
离子浓度比值取对数,lg c(A2-)c(HA-),取值为0时,表示离子浓度相等;数值越大,离子浓度比值越大。
②取负对数:特点是数值的变化趋势换算后相反,本身数值越大,取负对数后数值越小。
如pc,即离子浓度的负对数,pc越大,离子浓度越小;pK,平衡常数的负对数,pK越大,平衡常数越小。
(3)常考图像举例。
pOH-pH曲线
KOH溶液与二元弱酸(H2X)反应,溶液pH与离子浓度曲线
Pc-pOH曲线
lg c(x)-pH曲线
表示一元酸与一元碱中和过程中H+与OH-浓度的关系
同pH时,各离子浓度的大小
0.1 mol· L-1 H3PO3溶液含磷微粒的pc-pOH关系
0.1 mol· L-1 CH3COOH溶液中各微粒浓度与pH关系
续 表
a.Q点代表中性;
b.M点显酸性,N点显碱性,这两点水的电离程度相同
a.二元弱酸(H2X)一级电离程度远大于二级电离程度;
b.N代表一级电离的曲线,M代表二级电离的曲线;
c.根据n点的坐标计算Ka1=10-4.4;据m点的坐标计算Ka2=10-5.4
a.三条曲线,三种微粒,是二元弱酸;
①是HPO32-,②是H2PO3-,③是H3PO3;
b.x点c(HPO32-)=
c(H2PO3-),根据横坐标可计算Ka2;
c.z点c(H2PO3-)=c(H3PO3),根据横坐标可计算Ka1
a.根据各微粒与pH关系可确定:
①是lg c(CH3COO-),②是lg c(H+),
③是lg c(CH3COOH),④是lg c(OH-);
b.N点c(CH3COOH)=c(CH3COO-),可计算其Ka;
c.O点c(H+)=c(OH-),
溶液为中性
文字描述型
1.(2022·广东肇庆二模)醋酸(CH3COOH)是一种常见的弱酸。下列叙述正确的是( B )
A.pH=3的CH3COOH溶液中,c(H+)=c(CH3COO-)
B.pH=8的CH3COOH和CH3COONa混合溶液中,c(CH3COO-)
D.0.1 mol∙L-1CH3COONa溶液中,c(Na+)=c(CH3COO-)+c(OH-)
解析:除CH3COOH电离出的H+外,水也会电离出少量H+,c(H+)>c(CH3COO-),A项错误;由电荷守恒可知,混合溶液中c(Na+)+c(H+)=c(OH-)+c(CH3COO-),此时溶液pH=8,溶液中c(H+)
2.(2022·江苏如皋一模)室温下,通过下列实验探究NaHSO3溶液的性质。
实验1:用pH试纸测量0.1 mol·L-1 NaHSO3溶液的pH,测得pH约为5。
实验2:向10 mL 0.1 mol·L-1 NaHSO3溶液中加入等体积0.1 mol·L-1氨水,充分混合,溶液pH约为9。
实验3:向10 mL 0.1 mol·L-1 Na2CO3溶液中滴加几滴0.1 mol·L-1 NaHSO3溶液,无明显现象。
实验4:向10 mL 0.1 mol·L-1 NaHSO3溶液中加入10 mL 0.05 mol·L-1 Ba(ClO)2溶液,产生白色沉淀。
下列有关说法正确的是( B )
A.实验1可得出:Ka1(H2SO3)·Ka2(H2SO3)
C.实验3可得出:Ka2(H2SO3)
解析:NaHSO3溶液的pH约为5,说明HSO3-电离大于水解,c(SO32-)>c(H2SO3),Ka1(H2SO3)·Ka2(H2SO3)=c(HSO3-)·c(H+)c(H2SO3)×
c(SO32-)·c(H+)c(HSO3-)=c(SO32-)·c2(H+)c(H2SO3)>c2(H+)=10-10>Kw,故A错误;实验2所得溶液为等浓度的Na2SO3、(NH4)2SO3混合溶液,根据质子守恒 c(H+)+2c(H2SO3)+c(HSO3-)=c(OH-)+c(NH3·H2O),故B正确;实验3中NaHSO3量不足,无明显现象,不能得出Ka2(H2SO3)
1.(2022·福建厦门二模)室温下,向20 mL浓度均为0.1 mol·L-1的HNO3和HNO2混合液中逐滴加入0.1 mol·L-1 NaOH溶液,溶液pH变化曲线如图。下列说法错误的是( C )
A.a点:c(H+)>c(NO3-)>c(NO2-)
B.导电能力:b
D.由d点可得Ka(HNO2)≈10-2.683
解析:a点发生电离HNO3H++NO3-,HNO2H++NO2-,所以c(H+)>c(NO3-)>c(NO2-),A正确;b点,HNO3与NaOH刚好完全反应,所得溶液为0.05 mol·L-1 NaNO3、0.05 mol·L-1 HNO2混合溶液,c点,溶液为0.04 mol·L-1 NaNO3、0.02 mol·L-1 NaNO2、0.02 mol·L-1 HNO2混合溶液,离子浓度b
A.a点溶液中离子浓度的大小顺序是c(Na+)>c(CO32-)>c(OH-)>c(HCO3-)>c(H+)
B.b点溶液中存在c(Na+)=c(HCO3-)+c(CO32-)+c(H2CO3)
C.c点处的溶液中存在c(Na+)-c(Cl-)=c(HCO3-)+2c(CO32-)
D.第二次突变点d可以选甲基橙作指示剂,溶液中水电离出的c(H+):d点
1.(2022·广东江门一模)25 ℃时,向Na2CO3溶液中滴入盐酸,混合溶液的pH与离子浓度变化的关系如图所示。
已知:lgX=lgc(CO32-)c(HCO3-)或lgc(HCO3-)c(H2CO3),下列叙述错误的是( D )
A.曲线m表示pH与lgc(CO32-)c(HCO3-)的变化关系
B.当溶液呈中性时,c(Na+)=c(HCO3-)+2c(CO32-)+c(Cl-)
C.Ka1(H2CO3)=1.0×10-6.4
D.25 ℃时,CO32-+H2OHCO3-+OH-的平衡常数为1.0×10-7.6
解析:电离平衡常数只受温度的影响,碳酸的一级电离平衡常数Ka1=c(HCO3-)·c(H+)c(H2CO3),二级电离平衡常数Ka2=c(CO32-)·c(H+)c(HCO3-),碳酸属于二元弱酸,Ka1>Ka2,pH相同时,c(HCO3-)c(H2CO3)>c(CO32-)c(HCO3-),根据图像可知,曲线m表示pH与lgc(CO32-)c(HCO3-)的变化关系,曲线n表示pH与lgc(HCO3-)c(H2CO3)的变化关系,故A正确;根据电荷守恒,c(Na+)+c(H+)=c(OH-)+c(Cl-)+c(HCO3-)+
2c(CO32-),当溶液呈中性时,c(H+)=c(OH-),即有c(Na+)= c(Cl-)+
c(HCO3-)+2c(CO32-),故B正确;根据A选项分析,Ka1(H2CO3)=
c(HCO3-)·c(H+)c(H2CO3),取N点坐标,代入表达式,Ka1(H2CO3)= c(HCO3-)·c(H+)c(H2CO3)=
10×10-7.4=10-6.4,故C正确;该反应的平衡常数K=c(HCO3-)·c(OH-)c(CO32-)=
KwKa2(H2CO3),25 ℃时Kw=1.0×10-14,根据C选项分析,取M点的坐标,代入Ka2(H2CO3)的表达式,计算出Ka2(H2CO3)=1.0×10-10.3,则K=1.0×10-3.7,故D错误。
2.(2022·山东泰安一模)已知相同温度下,Ksp(BaSO4)
下列说法正确的是( B )
A.曲线①代表BaCO3的沉淀溶解曲线
B.该温度下BaSO4的Ksp(BaSO4)值为1.0×10-10
C.加适量BaCl2固体可使溶液由a点变到b点
D.c(Ba2+)=10-5.1时两溶液中c(SO42-)c(CO32-)=10y2-y1
解析:由题可知,曲线上的点均为饱和溶液中微粒浓度关系,因Ksp(BaSO4)
A.曲线①表示-lg c(H+)随溶液pH的变化情况
B.曲线①和曲线②的交点对应的溶液中存在 c(Na+)=c(A-)
C.常温下,将A点对应溶液加水稀释,c(A-)c(HA)·c(OH-)不变
D.等物质的量浓度、等体积的NaA溶液与HA溶液混合后:c(A-)>c(Na+)>c(HA)
解析:曲线①与pH成正比例关系,代表了c(H+)的负对数,故表示-lg c(H+)随溶液pH的变化情况,A正确;曲线②和曲线①恰好相反,②表示的纵坐标的数值与对应的pH之和始终等于14,故曲线②表示c(OH-)的负对数,曲线①和曲线②的交点对应的溶液为中性,由电荷守恒可知,存在c(Na+)+c(H+)=c(A-)+c(OH-),题中不断加入强碱,强碱可以是氢氧化钠,也可以是氢氧化钾,故c(Na+)≠c(A-),B错误;c(A-)c(HA)·c(OH-)=
c(A-)·c(H+)c(HA)·c(OH-)·c(H+)=K(HA)Kw,故常温下,将A点对应溶液加水稀释,比值不变,C正确;由图可知,当pH变大,c(A-)变大,c(HA)变小,故③④分别表示-lg c(HA)、-lg c(A-)随溶液pH的变化情况,③④交点代表c(HA)、c(A-)相等,此时pH=4.35,溶液显酸性,说明此时HA电离程度大于A-水解程度,则c(A-)>c(Na+)>c(HA),D正确。
分布率图像分析
1.(2022·福建龙岩一模)K2FeO4溶液中含铁微粒的分布系数与pH的关系如图所示。下列说法错误的是( C )
A.Ka2(H2FeO4)的数量级为10-4
B.当c(H3FeO4+)+c(K+)=c(HFeO4-)+2c(FeO42-) 时,溶液一定呈中性
C.向pH=2的这种溶液中加氢氧化钠至pH=10,HFeO4-的分布系数逐渐增大
D.H2FeO4既能与强酸又能与强碱反应
解析:根据图像可知pH=3.5时c(H2FeO4)=c(HFeO4-),所以Ka2(H2FeO4)=c(HFeO4-)·c(H+)c(H2FeO4)
=10-3.5,因此其数量级为10-4,A正确;溶液中存在电荷守恒c(H3FeO4+)+c(K+)+c(H+)=c(HFeO4-)+2c(FeO42-)+c(OH-),所以当 c(H3FeO4+)+c(K+)=c(HFeO4-)+2c(FeO42-)时有c(H+)=c(OH-),则溶液一定呈中性,B正确;根据图像可知向 pH=2 的这种溶液中加氢氧化钠至pH=10,HFeO4-的分布系数先增大后减小,C错误;H2FeO4结合氢离子转化为H3FeO4+,结合氢氧根离子转化为HFeO4-、FeO42-,因此既能与强酸反应又能与强碱反应,D正确。
2.常温下,将0.1 mol/L NaOH溶液滴到 20 mL 0.1 mol/L HX溶液中,滴定曲线如图甲所示,含X-微粒的物质的量分数(δ)随pH变化关系如图乙所示。下列说法正确的是( B )
A.b点时,c(HX)>c(X-)>c(H+)>c(OH-)
B.在A点时,溶液中由水电离出的c(H+)≈1×10-9 mol/L
C.c点对应溶液中离子浓度大小关系:c(Na+)=c(X-)=c(OH-)=c(H+)
D.d点时,溶液中c(Na+)c(X-)=1
解析:b点溶质为等浓度的NaX、HX,存在电离平衡 HXH++X-,水解平衡X-+H2OHX+OH-,此时溶液显酸性,故HX的电离程度大于X-的水解程度,所以c(X-)>c(HX),A项错误;0.1 mol/L HX溶液的pH=3,根据HXH++X-可知,HX的电离常数Ka=c(H+)·c(X-)c(HX)≈1×10-5,由于A点时,
c(X-)=c(HX),所以c(H+)≈1×10-5 mol/L,则由水电离出的 c(H+)=
c(OH-)≈10-141×10-5 mol/L=1×10-9 mol/L,B项正确;c点对应溶液中,pH=7,
c(OH-)=c(H+),根据电荷守恒可知c(Na+)=c(X-),则 c(Na+)=c(X-)>
c(OH-)=c(H+),C项错误;d点时,由物料守恒得 c(Na+)=c(X-)+c(HX),所以c(Na+)c(X-)>1,D项错误。
特殊图像分析
1.(2022·山东济南一模)已知:联氨(N2H4)是二元弱碱(pKb1=6,pKb2=15;pK=-lg K),在水中的电离方式类似于氨气,常温下,向0.1 mol·L-1 N2H5Cl溶液中通入HCl或加入NaOH固体(假设溶液总体积不变),溶液中c(N2H5+)随pOH变化的曲线如图所示,下列说法错误的是( B )
A.N2H5Cl溶液c(N2H5+)>c(N2H4)>c(N2H62+)
B.b点加入NaOH(或HCl)的物质的量与d点加入HCl(或NaOH)的物质的量相等
C.水的电离程度:b>a
D.若c(N2H62+)>c(N2H4),则pH小于3.5
解析:由题干信息可知,联氨(N2H4)是二元弱碱(pKb1=6,pKb2=15;pK=-lg K),即N2H4的Kb1=10-6,Kb2=10-15,则N2H5+的水解平衡常数为KwKb1=10-1410-6=10-8>Kb2,即N2H5+的水解程度大于其电离程度,则N2H5Cl溶液有c(N2H5+)> c(N2H4)>c(N2H62+),A正确;pOH越大,溶液中的OH-浓度越小,故此图像是向0.1 mol·L-1 N2H5Cl溶液中通入HCl的变化曲线,b点是加入HCl抑制了N2H5+的水解,到c点时抑制作用最强,此时N2H5+浓度最大,继续加入HCl对N2H5+的电离起促进作用,则N2H5+浓度又减小,故d点加入HCl的物质的量大于b点加入HCl的物质的量,B错误;由图示可知,c(N2H5+)b>a,而N2H5+的水解程度大于其电离程度,水解对水的电离起促进作用,电离对水的电离起抑制作用,故水的电离程度b>a,C正确;由题干信息可知,N2H4+H2ON2H5++OH-,N2H5++H2ON2H62++OH-,则Kb1×Kb2=c(N2H5+)·c(OH-)c(N2H4)×c(N2H62+)·c(OH-)c(N2H5+)=c(N2H62+)·c2(OH-)c(N2H4)=10-21,若 c(N2H62+)>c(N2H4),c(OH-)=10-21×c(N2H4)c(N2H62+)<10-21=10-10.5,c(H+)>10-3.5,则pH小于3.5,D正确。
2.常温下,Cu(OH)2 和 Fe(OH)3饱和溶液的浓度随pH的变化如图所示,已知:Ksp[Cu(OH)2]=1×10-20,Ksp[Fe(OH)3]=1×10-38。下列说法正确的是( C )
A.曲线b对应的是Fe(OH)3饱和溶液
B.调节pH为4.5可除去FeCl3中的CuCl2
C.酸性溶液中Cu的存在形式可能为Cu2+或 Cu(OH)2
D.滴加NaOH溶液,可实现X到Y的转化
解析:A项,Cu(OH)2和Fe(OH)3为饱和溶液,当c(Cu2+)=c(Fe3+)=10-5 mol·L-1时,Cu(OH)2 溶液中 c(OH-)=1×10-2010-5 mol·L-1=10-7.5 mol·L-1,此时溶液pH=6.5,Fe(OH)3溶液中 c(OH-)=31×10-3810-5 mol·L-1=10-11 mol·L-1,此时溶液pH=3,所以曲线a对应的是Fe(OH)3饱和溶液,错误;B项,据图可知,pH为4.5时Fe3+完全沉淀,而c(Cu2+)=1×10-20(10-9.5)2 mol·L-1=0.1 mol·L-1,错误;C项,根据A项计算可知,当c(Cu2+)≤10-5 mol·L-1时,pH≥6.5,所以酸性溶液中Cu既可能是Cu2+也可能是Cu(OH)2,正确;D项,X和Y的pH相同,而滴加NaOH溶液会使溶液碱性增强,pH变大,溶解的c[Cu(OH)2]变小,X点会向右下方移动,错误。
3.常温下,向10 mL 0.1 mol·L-1的HR溶液中逐滴滴入0.1 mol·L-1的NH3·H2O溶液,所得溶液电导率及pH变化如图所示,已知Kb(NH3·H2O)=1.8×10-5。下列分析错误的是( B )
A.曲线Ⅰ表示溶液的pH变化情况
B.HR为弱酸,其电离常数Ka<1.8×10-5
C.开始阶段溶液电导率增大是因为生成了强电解质NH4R
D.溶液中水的电离程度变化趋势与曲线Ⅱ相似
解析:向10 mL 0.1 mol·L-1的HR溶液中逐滴滴入0.1 mol·L-1的 NH3·H2O溶液,溶液的pH逐渐增大,曲线Ⅰ表示溶液的pH变化情况,则曲线Ⅱ表示溶液的电导率的变化情况。电导率在恰好反应时最大,此时pH=5,说明原溶液的溶质HR为弱酸。A项,根据上述分析可知曲线Ⅰ表示溶液的pH变化情况,正确;B项,根据上述分析可知HR为弱酸,恰好反应时pH为5,此时溶质为NH4R,R-水解使溶液呈碱性,NH4+水解使溶液呈酸性,而NH4R溶液呈酸性,说明R-的水解程度小于相同条件下NH4+的水解程度,根据越弱越水解原则可知此时HR的电离能力强于NH3·H2O的,而此时Kb(NH3·H2O)=1.8×10-5,故HR的电离常数Ka>1.8×10-5,错误;C项,开始阶段发生反应HR+NH3·H2ONH4R+H2O,HR为弱酸,反应生成了强电解质NH4R,所以溶液电导率增大,正确;D项,溶液中初始有HR,抑制水的电离,加入NH3·H2O溶液后至恰好生成NH4R的过程,水的电离程度增大,而后再加入NH3·H2O溶液,碱过量,抑制水的电离,水的电离程度又减小,所以水的电离程度变化趋势与曲线Ⅱ相似,正确。
专项训练1 文字描述型及特殊图像分析
1.(2022·广东佛山二模)葡萄酒中含有的酒石酸(H2T)常用作食品添加剂。已知Na2T溶液呈碱性,NaHT溶液呈酸性。下列说法正确的是( B )
A.0.05 mol·L-1H2T溶液的pH=1
B.H2T溶液的pH随温度升高而减小
C.NaHT在水中的电离方程式:NaHTNa++H++T2-
D.0.01 mol·L-1Na2T溶液中:c(OH-)=c(H+)+c(HT-)+c(H2T)
解析:已知Na2T溶液呈碱性,则T2-发生水解反应,H2T的二级电离不完全,0.05 mol·L-1H2T溶液的氢离子的浓度小于0.1 mol·L-1,pH大于1,A错误;电离为吸热反应,H2T的二级电离程度随温度升高而增大,氢离子浓度变大,pH减小,B正确;由A项分析可知,H2T的二级电离不完全,故NaHT在水中的电离方程式为NaHTNa++HT-,C错误;
0.01 mol·L-1Na2T溶液中由电荷守恒可知c(OH-)+c(HT-)+2c(T2-)=
c(H+)+c(Na+)①,由物料守恒可知,c(Na+)=2c(H2T)+2c(HT-)+2c(T2-)②,②代入①中得c(OH-)=c(H+)+c(HT-)+2c(H2T),D错误。
2.(2022·江苏扬州模拟)室温下,通过下列实验探究NaHCO3、Na2CO3溶液的性质。
实验
实验操作和现象
1
用pH计测量0.10 mol·L-1NaHCO3溶液的pH,测得pH约为8.3
2
将0.10 mol·L-1NaHCO3溶液与0.10 mol·L-1NaOH溶液等体积混合
3
向10 mL 0.50 mol·L-1Na2CO3溶液逐滴加入等体积等浓度盐酸
4
向0.50 mol·L-1Na2CO3溶液中通入过量CO2,溶液pH从约12下降到约9
下列有关说法正确的是( D )
A.实验1可得HCO3-的电离程度大于水解程度
B.实验2所得溶液中:2c(Na+)=c(CO32-)+c(HCO3-)+c(H2CO3)
C.实验3所得溶液中:c(H+)+c(Na+)=2c(CO32-)+c(HCO3-)+c(OH-)
D.实验4反应过程中:c(HCO3-)+2c(CO32-)逐渐增大
解析:实验1溶液显碱性,故HCO3-的水解程度大于其电离程度,A错误;实验2所得溶液为碳酸钠混合溶液,根据物料守恒可知,c(Na+)=
2c(CO32-)+2c(HCO3-)+2c(H2CO3),B错误;实验3所得溶液为等浓度的碳酸氢钠和氯化钠混合溶液,根据电荷守恒可知,c(H+)+c(Na+)=
2c(CO32-)+c(HCO3-)+c(OH-)+c(Cl-),C错误;通入二氧化碳的过程中存在电荷守恒,c(H+)+c(Na+)=2c(CO32-)+c(HCO3-)+c(OH-),则2c(CO32-)+
c(HCO3-)=c(H+)+c(Na+)-c(OH-),由实验4可知随着二氧化碳的通入,溶液pH从约12下降到约9,则氢离子浓度增大,氢氧根离子浓度减小,钠离子浓度不变,故2c(CO32-)+c(HCO3-)=c(H+)+c(Na+)-c(OH-)逐渐增大,D正确。
3.常温下,将10 mL 0.1 mol·L-1 NaA溶液逐滴加入10 mL 0.1 mol·L-1 HA溶液中,已知HA的电离平衡常数Ka= 1.8×10-4。下列说法正确的是( B )
A.滴加过程中,混合溶液中c(A-)c(HA)始终变小
B.滴加过程中,混合溶液中c(H+)+c(OH-)>2.0×10-7 mol·L-1
C.充分混合后,溶液中A-的水解程度比原NaA溶液中A-的水解程度大
D.充分混合后,溶液中 c(Na+)>c(A-)>c(HA)>c(H+)>c(OH-)
解析:Ka=c(A-)×c(H+)c(HA)=1.8×10-4,滴加过程中,氢离子浓度减小,则混合溶液中c(A-)c(HA)始终变大,故A错误;Ka=1.8×10-4,则HA的电离大于A-的水解,滴加过程中,混合溶液呈酸性,且水的离子积Kw=10-14,则c(H+)+
c(OH-)>2c(H+)×c(OH-)=2.0×10-7mol·L-1,故B正确;充分混合后,溶液为NaA和HA的混合液,HA溶液抑制A-的水解,故C错误;充分混合后,溶液为NaA和HA的混合液,且HA的电离大于A-的水解,则溶液中c(A-)>c(Na+)>c(HA)>c(H+)>c(OH-),故D错误。
4.(2022·福建福州二模)电导率是衡量电解质溶液导电能力大小的物理量。室温下,用0.100 mol·L-1的CH3COOH滴定10.00 mL浓度均为0.100 mol·L-1的NaOH和NH3·H2O的混合溶液,所得电导率曲线如图所示。已知Ka(CH3COOH)=1.7×10-5,Kb(NH3·H2O)=1.7×10-5,下列说法错误的是( B )
A.a点的混合溶液中:c(NH4+)约为1.7×10-5 mol·L-1
B.b点的混合溶液中:c(NH3·H2O)>c(CH3COO-)
C.c点的混合溶液中:c(CH3COO-)+c(CH3COOH)=c(Na+)+c(NH4+)+
c(NH3·H2O)
D.a点→c点过程中,溶液中水的电离程度一直增大
解析:a点为等浓度的氢氧化钠和一水合氨的混合溶液,溶液中氢氧根离子和一水合氨的浓度都约为0.100 mol·L-1,由电离常数可知,溶液中铵根离子浓度c(NH4+)=c(NH3·H2O)·Kb(NH3·H2O)c(OH-)≈
0.100×1.7×10-50.100 mol·L-1=1.7×10-5 mol·L-1,故A正确;b点为等浓度的醋酸钠和一水合氨的混合溶液,Kh(CH3COONa)=KwKa=10-141.7×10-5=5.9×
10-10
c(NH4+)+c(NH3·H2O),故C正确;由图可知,a点、b点均抑制水的电离,b点抑制水的电离程度小于a点的,c点铵根离子和醋酸根离子在溶液中水解促进水的电离,则a点→c点过程中,溶液中水的电离程度一直增大,故D正确。
5.(2022·山东潍坊一模)ROH是一元弱碱,难溶盐RA、RB的两饱和溶液中c(A-)或c(B-)随c(OH-)而变化,A-和B-不发生水解。实验发现,
298 K时c2(A-)与c(OH-)、c2(B-)与c(OH-)的关系如图所示,甲表示c2(A-)与c(OH-)关系。下列叙述错误的是( C )
A.RA饱和溶液pH=6时,c(A-)<2×10-5 mol·L-1
B.RB的溶度积Ksp(RB)的数值为5×10-11
C.ROH的电离平衡常数Kb(ROH)的数值为2×10-6
D.RB饱和溶液中pH=7时,c(R+)+c(H+)≠c(B-)+c(OH-)
解析:RA饱和溶液pH=6时,c(H+)=1×10-6 mol·L-1,c(OH-)=1×
10-8 mol·L-1,据图可知此时c2(A-)=30×10-11( mol·L-1)2,所以 c(A-)=
3×10-5 mol·L-1<2×10-5 mol·L-1,A正确;RB的饱和溶液中存在平衡RBR++B-、R++H2OROH+H+,当溶液酸性越强,R+的水解程度越弱,
c(R+)和c(B-)的大小越接近,据图可知当c(OH-)接近0(酸性强)时,
c2(B-)=5×10-11(mol·L-1)2,此时c(R+)=c(B-),Ksp(RB)=c(R+)·c(B-)=
c2(B-)=5×10-11,B正确;RB溶液中存在物料守恒 c(R+)+c(ROH)=c(B-),
Kb(ROH)=c(OH-)·c(R+)c(ROH),若调节pH使碱性增强时加入其他碱(非ROH),当c(R+)=c(ROH)时,有c(R+)=c(ROH)=12c(B-),Ksp(RB)=c(R+)·c(B-)=
12c(B-)·c(B-)=5×10-11,所以此时c2(B-)=10×10-11(mol·L-1)2,据图可知此时c(OH-)=2×10-8 mol·L-1,即Kb(ROH)= c(OH-)=2×10-8,C错误;RB饱和溶液若不加入其他物质,由于R+的水解,溶液会显酸性,所以pH=7时需要加入碱,若加入的碱不是ROH,则还有其他阳离子,此时根据电荷守恒可知c(R+)+c(H+)≠c(B-)+c(OH-),D正确。
6.25 ℃时,将浓度均为0.1 mol/L 的HA溶液和BOH溶液按体积分别为Va和Vb混合,保持Va+Vb=100 mL,且生成的BA可溶于水。已知Va、Vb与混合液的pH关系如图。下列说法错误的是( C )
A.曲线Ⅱ表示HA溶液的体积
B.x点存在:c(A-)+c(OH-)=c(B+)+c(H+)
C.电离平衡常数:K(HA)>K(BOH)
D.向z点溶液加入NaOH,水的电离程度减小
解析:由图可知,当HA溶液与BOH溶液等体积混合时,溶液的pH>7,随着曲线Ⅰ体积的增大,溶液的pH逐渐增大,说明曲线Ⅰ表示BOH溶液的体积,则曲线Ⅱ表示HA溶液的体积,故A正确;根据图像,x点HA溶液的体积大于BOH溶液的体积,溶液为HA和BA的混合溶液,根据电荷守恒,有c(A-)+c(OH-)=c(B+)+c(H+),故B正确;由图可知,当HA溶液与BOH溶液等体积混合时,溶液的pH>7,溶液显碱性,说明K(HA)
1.(2022·重庆二模)我国硒含量居世界首位,H2SeO3为二元弱酸,25 ℃时,用 0.1 mol·L-1 NaOH溶液滴定20 mL 0.1 mol·L-1 H2SeO3溶液的滴定曲线如图所示(已知:25 ℃时,pKa=-lg Ka,H2SeO3的pKa1=1.34,
pKa2=7.34)
下列说法正确的是( C )
A.a点对应消耗NaOH溶液的体积为10 mL
B.b点溶液中:c(H2SeO3)>c(SeO32-)
C.c点溶液中:c(Na+)+c(H+)=3c(HSeO3-)+c(OH-)
D.水的电离程度:a>b>c>d
解析:由图可知,a点溶液中溶质为H2SeO3和NaHSeO3,pH=1.34=pKa1,由电离平衡常数表达式得到此时c(H2SeO3)=c(HSeO3-),由电离平衡常数可知,H2SeO3的电离程度相对较大,而HSeO3-的电离和水解程度都相对较小,则对应消耗NaOH溶液的体积小于10 mL,故A错误;b点表示恰好完全反应生成NaHSeO3,溶液显酸性,说明HSeO3-电离程度大于其水解程度,则 c(H2SeO3)
c(OH-)+2c(SeO32-),则c(Na+)+c(H+)=3c(HSeO3-)+c(OH-),故C正确;
Na2SeO3促进水的电离,H2SeO3抑制水的电离,则水的电离程度a
pCl=-lg c(Cl-),pCrO4=-lg c(CrO42-)。下列说法不正确的是( B )
A.曲线Ⅰ表示pCl与V(AgNO3溶液)的变化关系
B.若仅增大KCl的浓度,平衡点由R点沿虚线移向S点
C.M点溶液中:c(NO3-)>c(Ag+)>c(H+)>c(OH-)
D.该温度下,Ksp(Ag2CrO4)=4.0×10-12
解析:KCl和AgNO3反应的化学方程式为KCl+AgNO3AgCl↓+KNO3,铬酸钾和硝酸银反应的化学方程式为K2CrO4+2AgNO3Ag2CrO4↓+2KNO3,根据化学方程式可知,在相同浓度的KCl和K2CrO4溶液中加入相同浓度的硝酸银溶液,Cl-浓度减小更快,所以曲线Ⅰ代表的是pCl与V(AgNO3溶液)的变化关系,A正确;由A项可知曲线Ⅰ表示pCl与V(AgNO3溶液)的变化关系,温度不变,Ksp不变,仅增大KCl的浓度,平衡点由R点向右平移,B不正确;M点加入AgNO3溶液的体积是15 mL,故生成0.001 mol硝酸钾和0.001 mol氯化银,剩余0.000 5 mol AgNO3,则c(NO3-)>c(K+)>c(Ag+),Ag+水解使溶液呈酸性,则c(H+)>c(OH-),所以M点溶液中,c(NO3-)>c(Ag+)>c(H+)>c(OH-),C正确;N点纵坐标的数值是4,则Ag2CrO4在沉淀溶解平衡中c(CrO42-)=10-4 mol·L-1,c(Ag+)=
2×10-4 mol·L-1,Ksp(Ag2CrO4)=c(CrO42-)·c2(Ag+)=4.0×10-12,D正确。
3.(2022·上海交大附中模拟)用0.100 0 mol/L的NaOH溶液滴定20.00 mL浓度分别为c1、c2的醋酸、草酸(H2C2O4)溶液,得到如图滴定曲线,其中c、d为两种酸恰好完全中和的化学计量点,下列叙述不正确的是( D )
A.X曲线代表草酸,Y曲线代表醋酸,c1>c2
B.滴定过程中始终有n(CH3COOH)=0.02c1+n(OH-)-n(H+)-n(Na+)
C.若a点V(NaOH)=7.95 mL,则a点有3c(H2C2O4)+c(HC2O4-)+2c(H+)=c(C2O42-)+2c(OH-)
D.若b点时c(CH3COO-)=c(CH3COOH),则b点消耗了8.60 mL的NaOH
溶液
解析:草酸是二元弱酸,滴定过程中有两次滴定突变;醋酸是一元弱酸,滴定时只有一次滴定突变,所以根据图示可知X曲线代表草酸,Y曲线代表醋酸。其中c、d为两种酸恰好完全中和的化学计量点,根据恰好反应时消耗NaOH溶液的体积可知c2=0.100 0mol/L×10.60 mL2×20.00 mL=
0.026 5 mol/L,c1=0.100 0mol/L×17.20 mL20.00 mL=0.086 0 mol/L,c1>c2,A正确;对于醋酸溶液,在滴定过程中始终存在电荷守恒,n(H+)+n(Na+)=
n(OH-)+n(CH3COO-),根据物料守恒可知,n(CH3COOH)+n(CH3COO-)=
0.02c1,故n(H+)+n(Na+)=n(OH-)+0.02c1- n(CH3COOH),所以有 n(CH3COOH)=0.02c1+n(OH-)-n(H+)-n(Na+),B正确;完全中和时需消耗V(NaOH)=10.60 mL,a点V(NaOH)=7.95 mL,则有7.95 mL10.6 mL=34,即此时溶液为NaHC2O4、Na2C2O4按1∶1形成的混合溶液,则a点根据电荷守恒有 c(Na+)+c(H+)=c(OH-)+c(HC2O4-)+2c(C2O42-),根据物料守恒可得2c(Na+)=3c(HC2O4-)+3c(C2O42-)+3c(H2C2O4),将两个式子整理可得3c(H2C2O4)+c(HC2O4-)+2c(H+)=c(C2O42-)+2c(OH-),C正确;若b点时加入氢氧化钠溶液体积为8.60 mL,则此时溶液中n(CH3COOH)和n(CH3COONa)相等,由图可知此时溶液显酸性,说明醋酸的电离程度大于醋酸根离子的水解程度,则c(CH3COO-)>c(CH3COOH),如果要求c(CH3COO-)=
c(CH3COOH),则此时加入氢氧化钠溶液的体积V<17.202 mL=8.60 mL,D错误。
4.(2022·福建莆田二模)某研究性学习小组用0.1 mol·L-1 AgNO3溶液分别滴定15 mL 0.01 mol·L-1的NaCl、NaBr、NaI溶液,用Ag2S电极监测滴定过程Ag+浓度的变化。测得Ag2S电极的电动势(E)与消耗的AgNO3溶液体积(V)的关系如图所示。已知Ag2S电极的电动势随c(Ag+)的增大而增大,滴定生成的卤化银以胶体形式存在且胶体粒子显正电。下列说法正确的是( C )
A.a点c(Ag+)为0.1 mol·L-1
B.据图可知卤化银胶粒主要吸附Ag+
C.滴定NaCl溶液的是曲线①
D.该方法可用于溶液中卤离子浓度的测定
解析:因为用0.1 mol·L-1AgNO3溶液滴定NaCl、NaBr和NaI三种溶液会发生反应Ag++Cl-AgCl↓、Ag++Br-AgBr↓、Ag++I-AgI↓可知,Ag+被消耗之后,无论加入多少0.1 mol·L-1 AgNO3溶液,a点c(Ag+)都会小于0.1 mol·L-1,A错误;由于卤化银胶体中胶体粒子是带正电荷的,同种电荷相互排斥,故卤化银胶粒不可能吸附Ag+,B错误;由图像可知,①②③在未完全反应时①中c(Ag+)最大,③中c(Ag+)最小,由反应生成的AgCl、AgBr和AgI的Ksp是AgCl>AgBr>AgI,故滴定NaCl溶液的是曲线①,C正确;由于不知道具体电动势与卤素离子浓度、银离子浓度的具体关系,所以该方法不可用于溶液中卤离子浓度的测定,D错误。
5.(2022·广东佛山二模)NH4Cl溶液可发生反应4NH4++6HCHO(CH2)6N4H+(一元弱酸)+3H++6H2O;以0.100 0 mol·L-1的NaOH溶液滴定20.00 mL经HCHO处理后的NH4Cl溶液,滴定曲线如图所示。关于该过程下列说法错误的是( C )
A.应选择酚酞作为指示剂
B.NH4Cl溶液的浓度为0.100 0 mol·L-1
C.(CH2)6N4H+有Ka=4×10-1.1×10-1.10.100 0
D.溶液pH=7时,c[(CH2)6N4H+]+c(Na+)=c(Cl-)
解析:强碱滴定酸,根据题图可知终点时溶液显碱性,因此应选择酚酞作为指示剂,A正确;所得溶液的溶质是(CH2)6N4HCl和HCl,滴加氢氧化钠溶液恰好反应时生成Na(CH2)6N4Cl和NaCl,根据原子守恒可知氯化铵的物质的量和氢氧化钠的物质的量相等,所以NH4Cl溶液的浓度为0.100 0 mol·L-1,B正确;(CH2)6N4H+的电离方程式为(CH2)6N4H+(CH2)6N4+H+,根据图像可知起始时氢离子浓度是10-1.1 mol·L-1 ,但溶液中(CH2)6N4的浓度不是10-1.1 mol·L-1 ,所以(CH2)6N4H+的电离常数不是4×10-1.1×10-1.10.100 0,C错误;溶液pH=7时c(H+)=c(OH-),所以根据电荷守恒可知c[(CH2)6N4H+]+c(Na+)=c(Cl-),D正确。
6.(2022·河北秦皇岛二模)电位滴定法是根据滴定过程中指示电极电位的变化来确定滴定终点的一种滴定分析方法。在化学计量点附近,被测离子浓度发生突跃,指示电极电位也发生了突跃,进而确定滴定终点。常温下,利用盐酸滴定某溶液中亚磷酸钠(Na2HPO3)的含量,其电位滴定曲线与pH曲线如图所示。下列说法正确的是( D )
已知:亚磷酸(H3PO3)是二元弱酸,电离常数Ka1=10-1.4,Ka2=10-6.7。
A.a点对应的溶液呈弱碱性
B.水的电离程度:a点小于b点
C.a点对应的溶液中存在:c(H+)+3c(H3PO3)=c(OH-)+c(HPO32-)
D.b点对应的溶液中存在:c(H+)=c(OH-)+c(H2PO3-)+2c(HPO32-)
解析:H3PO3是二元弱酸,a点对应的溶质是NaH2PO3、NaCl,NaH2PO3水解常数Kh2=KwKa1=1×10-1410-1.4
c(Cl-),溶液中存在电荷守恒 c(H+)=c(OH-)+c(H2PO3-)+2c(HPO32-),D项正确。
专项训练3 对数图像分析
1.(2022·重庆西南大学附中模拟)室温下,向10 mL 0.100 0 mol∙L-1二元酸H2B溶液中滴加0.100 0 mol∙L-1 KOH溶液,测得溶液的pH与lgY [Y代表c(HB-)c(H2B)或c(HB-)c(B2-)]的关系如图所示。下列相关结论不正确的是( B )
A.曲线N表示的是c(HB-)c(H2B)与pH的变化关系
B.当滴加10 mL KOH溶液时,溶液中c(H2B)>c(B2-)
C.X点对应的pH为6.5
D.若用酚酞作指示剂,则滴定终点颜色变化为无色变粉红色
解析:随着KOH溶液的不断加入,溶液的pH不断增大,c(HB-)c(H2B)不断增大,
c(HB-)c(B2-)不断减小,则曲线N为c(HB-)c(H2B)与pH的变化关系、曲线M为c(HB-)c(B2-)与pH的变化关系。lgY=0时,c(HB-)c(H2B)=1,c(HB-)c(B2-)=1,则Ka1=c(HB-)·c(H+)c(H2B)=
c(H+)=10-4,Ka2=c(B2-)·c(H+)c(HB-)=c(H+)=10-9。由分析可知,曲线N表示的是c(HB-)c(H2B)与pH的变化关系,A正确;当滴加10 mL KOH溶液时,此时溶液为KHB溶液,Ka2=10-9,Kh2=KwKa1=10-1410-4=10-10,Ka2>Kh2,则溶液中c(H2B)<
c(B2-),B不正确;X点时,c(HB-)c(H2B)=c(HB-)c(B2-),则c(H2B)=c(B2-),Ka1∙ Ka2=
c(B2-)·c2(H+)c(H2B)=10-4×10-9=10-13,则c(H+)=10-6.5mol·L-1,对应的pH为6.5,C正确;滴定终点时,溶质为K2B,B2-发生水解而使溶液显碱性,若用酚酞作指示剂,则滴定终点颜色变化为无色变粉红色,D正确。
2.(2022·广东韶关二模)室温下,向20.00 mL0.100 0 mol·L-1的某一元碱MOH溶液中滴加未知浓度的稀硫酸,混合溶液的温度、酸度AG[AG=lgc(H+)c(OH-)]随加入稀硫酸体积的变化如图所示。下列说法正确的是( B )
A.硫酸的浓度为0.100 0 mol·L-1
B.b点对应的溶液中:c(M+)+2c(H+)=2c(OH-)+c(MOH)
C.当AG=0时,溶液中存在:c(SO42-)>c(M+)>c(H+)=c(OH-)
D.b、c、d三点对应的溶液中,水的电离程度的大小关系是b>c>d
解析:c点温度最高,为酸、碱恰好反应的点,则n(MOH)=2n(H2SO4),即0.02 L×0.100 0 mol·L-1=2×c(H2SO4)×0.02 L,解得c(H2SO4)=
0.050 0 mol·L-1,故A错误;根据A项分析可知,硫酸的浓度为
0.050 0 mol·L-1,b点加入 10 mL 稀硫酸,生成M2SO4的物质的量为 0.01 L×0.05 mol·L-1 =5.0×10-4 mol,剩余MOH的物质的量为
0.02 L×0.1 mol·L-1 -2×5.0×10-4 mol=1.0×10-3 mol,可知b点溶液中MOH与M2SO4物质的量之比为2∶1,根据电荷守恒有c(H+)+
c(M+)=2c(SO42-)+c(OH-),根据物料守恒有c(M+)+c(MOH)=4c(SO42-),联立可得2c(OH-)+c(MOH)=c(M+)+2c(H+),故B正确;当AG=0时,溶液中c(H+)=c(OH-),根据电荷守恒有c(H+)+c(M+)=2c(SO42-)+c(OH-),联立可得 c(M+)=2c(SO42-),则溶液中存在c(H+)=c(OH-)
A.图中a=2.7,b=7
B.该过程中,c(OH-)c(CH3NH2)增大
C.Q点溶液中溶质为CH3NH3Cl和CH3NH2
D.N点溶液中:c(CH3NH3+)=c(Cl-)
解析:M点pH=11.3,c(H+)=10-11.3 mol·L-1,c(OH-)=Kwc(H+)=10-2.7 mol·L-1,
pOH=-lg c(OH-)=2.7=a,N点pH=7,c(H+)=10-7 mol·L-1,c(OH-)=
10-7 mol·L-1,pOH=-lg c(OH-)=7=b,A正确;甲胺可看作一元弱碱,
CH3NH2+H2OCH3NH3++OH-,Kb=c(CH3NH3+)·c(OH-)c(CH3NH2),c(OH-)c(CH3NH2)=
c(CH3NH3+)·c(OH-)c(CH3NH2)·c(CH3NH3+)=Kbc(CH3NH3+),
CH3NH2水溶液(对应图中M点)中缓慢通入HCl气体,c(CH3NH3+)逐渐增大,Kb只与温度有关,所以c(OH-)c(CH3NH2)减小,B不正确;CH3NH2+HCl CH3NH3Cl,所以Q点显碱性,溶液中有CH3NH3Cl,同时还有CH3NH2剩余,C正确;溶液中存在电荷守恒 c(H+)+ c(CH3NH3+)= c(OH-)+ c(Cl-),N点pH=7,c(H+)=c(OH-),故c(CH3NH3+)=c(Cl-),D正确。
4.(2022·河北唐山二模)常温下向0.1 mol·L-1的二元酸H2R中滴加等浓度的NaOH溶液,溶液的pH随相关离子浓度变化关系如图所示:
[Y=c(R2-)c(HR-)或c(HR-)c(H2R)]
下列有关说法错误的是( C )
A.线N代表pH与lgc(HR-)c(H2R)的变化关系
B.该溶液Ka2(H2R)=1.0×10-5.6
C.NaHR溶液中,c(Na+)>c(H2R)>c(R2-)
D.pH=7时,c(Na+)+c(H2R)<0.05 mol·L-1+c(R2-)
解析:电离常数Ka1(H2R)=c(HR-)·c(H+)c(H2R)>Ka2(H2A)=c(R2-)·c(H+)c(HR-),当lgY=0时,电离常数与溶液中氢离子浓度相等,由图可知,lgY=0时,曲线N的pH小于曲线M的,则曲线N代表pH与lgc(HR-)c(H2R)的变化关系,Ka1(H2R)=
c(H+)=1.0×10—1.3,曲线M代表pH与lgc(R2-)c(HR-)的变化关系,Ka2(H2R)=
c(H+)=1.0×10-5.6,故A、B正确;HR-的水解常数Kh=KwKa1=1.0×10-141.0×10-1.3
c(HR-)-c(R2-),由电荷守恒可得c(Na+)=c(HR-)+2c(R2-) ,两式相加可得c(Na+)+c(H2R)<0.05 mol·L-1+ c(R2—),故D正确。
5.(2022·重庆二模)25 ℃时,用AgNO3溶液分别滴定浓度均为
0.01 mol/L的Na2Y、NaCl溶液,所得的沉淀溶解平衡图像分别是如图中的N和M。下列叙述不正确的是( B )
A.a点对AgCl或Ag2Y都是过饱和溶液
B.向b点的溶液中加入少量Na2Y固体,b点可变到c点
C.25 ℃时,Ksp(Ag2Y)=1×10-10.46
D.向c(Cl-)=c(Y2-)的混合液中滴入AgNO3溶液时,Cl-先沉淀
解析:a点银离子的浓度大于平衡浓度,故对AgCl或Ag2Y都是过饱和溶液,A正确;向b点的溶液中加入少量Na2Y固体,Y2-浓度变大,Ag+浓度变小,b点不会变到c点,B错误;N为Ag2Y的沉淀溶解平衡图像,25 ℃时,Y2-浓度为10-2.46 mol/L时,Ag+浓度为10-4 mol/L,Ksp(Ag2Y)=c2(Ag+)·
c(Y2-)=1×10-10.46,C正确;由图可知,c(Cl-)=c(Y2-)时,AgCl的沉淀溶解平衡中银离子浓度更小,故混合液中滴入AgNO3溶液时,Cl-先沉淀,D正确。
6.常温下,将NaOH溶液滴入二元弱酸H2X溶液中,混合溶液中的粒子浓度与溶液pH的变化关系如图所示。下列叙述正确的是( C )
A.曲线M表示lgc(X2-)c(HX-)与pH的变化关系
B.NaHX溶液显碱性
C.当混合溶液呈中性时,c(Na+)>c(X2-)>c(HX-)>c(H+)=c(OH-)
D.Ka2(H2X)的数量级为10-9
解析:H2X为二元酸,以第一步电离为主,则Ka1(H2X)>Ka2(H2X),在酸性条件下,pH相同时,c(HX-)c(H2X)>c(X2-)c(HX-),由图像可知,曲线N表示pH与lgc(X2-)c(HX-)的变化关系,曲线M表示pH与lgc(HX-)c(H2X)的变化曲线,A项错误;由图像可知,lgc(X2-)c(HX-)=0时,即c(X2-)c(HX-)=1,此时pH≈5.4,可知HX-的电离程度大于X2-的水解程度,则NaHX溶液显酸性,B项错误;由图像可知,当混合溶液呈中性时,lgc(X2-)c(HX-)>0,即c(X2-)>c(HX-),混合溶液的离子浓度大小关系为c(Na+)>c(X2-)>c(HX-)>c(H+)=c(OH-),C项正确;lgc(X2-)c(HX-)=0时,c(X2-)c(HX-)=1,此时pH≈5.4,则Ka2(H2X)≈10-5.4,可知Ka2(H2X)的数量级为10-6,D项错误。
专项训练4 分布率图像分析
1.(2022·山东青岛一模)常温下,向0.2 mol·L-1NH4HCO3溶液中逐滴滴入NaOH溶液并恢复至常温,溶液中NH4+、NH3·H2O、HCO3-、CO32-的分布比例如图(忽略溶液体积的变化)。已知常温下Kb(NH3·H2O)=
1.8×10-5,Ka1(H2CO3)=4.2×10-7,Ka2(H2CO3)=5.6×10-11。下列说法错误的是( B )
A.曲线m表示的是HCO3-的变化
B.HCO3-比NH4+更容易与OH-反应
C.溶液中任意一点存在:c(NH4+)·c(HCO3-)c(NH3·H2O)·c(H2CO3)=756
D.X点溶液中:c(NH4+)+c(H+)<3c(HCO3-)+c(OH-)
解析:向0.2 mol·L-1NH4HCO3溶液中逐滴滴入NaOH溶液,NH4++OH-NH3·H2O,K1=c(NH3·H2O)c(NH4+)·c(OH-)=1Kb(NH3·H2O)≈5.6×104;HCO3-+OH-H2O+
CO32-,K2=c(CO32-)c(HCO3-)·c(OH-)=c(CO32-)·c(H+)c(HCO3-)·c(OH-)·c(H+)=Ka2Kw≈5.6×103,K1 >K2,所以铵根离子首先反应,浓度首先减小,故曲线m表示的是 HCO3-的变化,A正确;由A项分析可知,NH4+比HCO3-更容易与OH-反应,B错误;
c(NH4+)·c(HCO3-)c(NH3·H2O)·c(H2CO3)=c(NH4+)·c(OH-)c(NH3·H2O)×c(HCO3-)·c(H+)c(H2CO3)×1c(H+)·c(OH-)=
Kb·Ka1·1Kw=1.8×10-5×4.2×10-7×110-14=756,C正确;由电荷守恒可知,c(NH4+)+c(Na+)+c(H+)=c(OH-)+c(HCO3-)+2c(CO32-),由A项分析可知,m为HCO3-,则n为NH4+、p为NH3·H2O、q为CO32-,X点时c(HCO3-)=
c(CO32-),代入电荷守恒得c(NH4+)+c(Na+)+c(H+)=c(OH-)+3c(HCO3-),故c(NH4+)+c(H+)<3c(HCO3-)+c(OH-),D正确。
2.(2022·山东菏泽一模)乙二胺[H2N(CH2)2NH2]对恶性淋巴瘤等有抑制作用,其化学性质与氨类似。25 ℃时,乙二胺水溶液中各含氮微粒有H2N(CH2)2NH2、H2N(CH2)2NH3+、(H3NCH2CH2NH3) 2+,它们的分布系数δ(某含氮微粒的浓度占各含氮微粒浓度之和的分数)随溶液pH的变化曲线如图所示。Kb2为乙二胺的第二步电离平衡常数,下列说法错误的是( D )
A.曲线Ⅰ代表的微粒为(H3NCH2CH2NH3) 2+
B.Kb2的数量级为10-6
C.m、n、p三点对应的水溶液中,m点水的电离程度最大
D.0.1 mol·L-1 H2N(CH2)2NH3Cl溶液中:c(Cl-)>c[H2N(CH2)2NH2]>
c[(H3NCH2CH2NH3) 2+]>c(OH-)>c(H+)
解析:乙二胺化学性质与氨类似,溶液的pH越小,溶液酸性越强,则溶液中c[(H3NCH2CH2NH3)2+]越大,溶液的pH越大,溶液中c[H2N(CH2)2NH2]越大,根据图知,曲线Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ代表微粒分别为(H3NCH2CH2NH3)2+、H2N(CH2)2NH3+、H2N(CH2)2NH2,A正确;H2N(CH2)2NH2在水溶液中和水反应后部分电离且分步电离,其第二步电离生成(H3NCH2CH2NH3)2+、OH-,所以H2N(CH2)2NH2在水溶液中第二步电离为H2N(CH2)2NH3++H2O(H3NCN2CH2NH3)2++OH-,则Kb2=c[(H3NCH2CH2NH3)2+]·c(OH-)c[H2N(CH2)2NH3+],
由图中n点可知,c[(H3NCH2CH2NH3)2+]=c[H2N(CH2)2NH3+],则有Kb2=
10-5.5,Kb2的数量级为10-6,B正确;由A项分析可知,m点所含微粒主要是(H3NCH2CH2NH3)2+,能够发生一级水解,水解程度最大,促进水的电离,即m点水的电离程度最大,C正确;由B项分析可知,Kb2=10-5.5 ,同理可得Kb1=10-3.5,H2N(CH2)2NH3+水解平衡常数Kh=KwKb1=10-1410-3.5=10-10.5
3.(2022·广东肇庆二模)常温下,弱酸HA与弱碱MOH分别用强碱或强酸调节pH时,HA、A-、MOH和M+的分布分数δ(X)与溶液pH的关系如图所示。
已知:以HA分子为例,存在δ(HA)= c(HA)c(HA)+c(A-)。下列说法正确的是( A )
A.MA溶液中水的电离程度高于纯水的
B.MOH的电离常数Kb(MOH)=10-9.25
C.等物质的量浓度的HA和NaA的混合溶液中pH>7
D.pH=7的HA与NaOH的混合溶液及HA与MOH的混合溶液中δ(HA)后者大于前者
解析:由图可知,当c(HA)= c(A-)时,溶液pH为4.75,则Ka(HA)= c(H+)·c(A-)c(HA)=c(H+)=10-4.75;当c(MOH)= c(M+)时,溶液pH为9.25,
Kb(MOH)=c(M+)·c(OH-)c(MOH)= c(OH-)=10-4.75,MA属于弱酸弱碱盐,M+和A-在溶液中都发生水解反应,促进水的电离,则MA溶液中水的电离程度高于纯水,故A正确,B错误;A-的水解常数Kh=c(HA)·c(OH-)c(A-)= c(HA)c(H+)·c(A-)×
c(H+)·c(OH-)1=KwKa=10-1410-4.75=10-9.25
0.2 mol·L-1NaHCO3溶液等体积混合后(忽略体积变化),所得混合溶液的pH为7.8。溶液中的含碳粒子和含氮粒子的分布系数(δ)随溶液pH的变化如图所示:
下列有关描述中正确的是( B )
A.常温下,Kh(NH4+)>Kh(HCO3-)
B.混合溶液中存在:c(H+)-c(OH-)>
c(NH3·H2O)-c(H2CO3)
C.当向该混合溶液中逐滴加入NaOH溶液时,c(NH4+)、c(HCO3-)均逐渐减小
D.当溶液pH=11时,溶液中粒子浓度的大小关系:c(CO32-)>c(NH3·
H2O)>c(HCO3-)>c(NH4+)
解析:由图示可知,常温下,pH=7.8时,c(NH4+)>c(HCO3-),说明HCO3-的水解程度更大,故Kh(HCO3-)>Kh(NH4+),A项错误;根据质子守恒可得c(H+)=c(OH-)+c(CO32-)+c(NH3·H2O)-c(H2CO3),有c(H+)-c(OH-)=
c(CO32-)+c(NH3·H2O)-c(H2CO3),且 c(CO32-)>0,B项正确;当向该混合溶液中逐滴加入NaOH溶液时,c(NH4+)逐渐减小,c(HCO3-)先增大后减小,C项错误;观察图像可知,当溶液pH=11时,溶液中粒子浓度的大小关系为 c(NH3·H2O)>c(CO32-)>c(HCO3-)>c(NH4+),D项错误。
5.常温时,0.1 mol·L-1的H3AsO4溶液用NaOH调节pH得到一组c(H3AsO4)+c(H2AsO4-)+c(HAsO42-)+c(AsO43-)=0.1 mol·L-1的溶液,各含砷微粒的物质的量的分布分数如图所示。下列说法错误的是( C )
A.M点时,pH=-lg Ka1
B.0.1 mol·L-1的NaH2AsO4溶液中:c(H2AsO4-)>c(HAsO42-)>c(H3AsO4)
C.N点时,c(Na+)>0.3 mol·L-1-3c(HAsO42-)-3c(H3AsO4)
D.P点时,c(Na+)>c(H2AsO4-)+5c(AsO43-)
解析:M点时,c(H3AsO4)=c(H2AsO4-),Ka1等于M点的c(H+),A项正确;
0.1 mol·L-1 NaH2AsO4溶液的pH约为4.5,H2AsO4-主要发生电离,B项正确;N点时,c(H2AsO4-)=c(HAsO42-),根据电荷守恒,c(Na+)+c(H+)=
c(H2AsO4-)+2c(HAsO42-)+3c(AsO43-)+c(OH-),则c(Na+)+c(H+)=
3c(H2AsO4-)+3c(HAsO42-)+3c(AsO43-)+3c(H3AsO4)+c(OH-)-3c(HAsO42-)-3c(H3AsO4),可以转化为c(Na+)=0.3 mol·L-1-3c(HAsO42-)-3c(H3AsO4)+
[c(OH-)-c(H+)],此时 c(H+)>c(OH-),C项错误;P点时,c(AsO43-)=
c(HAsO42-),根据电荷守恒,c(Na+)+c(H+)=c(H2AsO4-)+5c(AsO43-)+
c(OH-),此时溶液显碱性,则有c(Na+)>c(H2AsO4-)+5c(AsO43-),D项正确。
6.(2022·湖南衡阳二模)酒石酸(H2B)及其与OH-形成的微粒的浓度分数随溶液pH变化曲线如图[已知:20 ℃时,Ksp(KHB)=3.8× 10-4,
S(K2B)=100 g/L]。向25 mL 0.1 mol/L酒石酸溶液中,逐滴加入
0.2 mol/L KOH溶液,下列相关说法不正确的是( C )
A.酒石酸的Ka2的数量级为10-5
B.pH=3,c(H2B)> c(HB- )>c(B2- )
C.pH越高,越有利于用酒石酸检验K+
D.V(KOH)=12.5 mL时,c(H2B)+c(HB- )+c(B2- )≈0.019 5 mol/L
解析:随着pH的增大H2B的浓度越来越小,HB-的浓度先增大后减小,B2-的浓度逐渐增大。由图可知,当B2-的浓度分数为0.48时,溶液的pH为4.37,则H2B的电离常数Ka2=c(B2-)·c(H+)c(HB-)=c(H+)=1 ×10-4.37,则Ka2的数量级为10-5,A正确;由图可知,溶液pH为3时,溶液中三种微粒浓度大小关系为c(H2B)> c(HB-)>c(B2-),B正确;由题干信息可知,HB-的浓度越大,越有利于酒石酸氢钾的生成,由图可知,溶液pH在3.04～4.37范围内,溶液中HB-浓度较大,有利于钾离子转化为酒石酸氢钾沉淀,当pH>4.37时,酒石酸氢钾将会溶解,pH并不是越高越好,C不正确;当氢氧化钾溶液的体积为12.5 mL 时,酒石酸溶液与氢氧化钾溶液恰好反应生成酒石酸氢钾,由酒石酸氢钾的溶度积可知,溶液中c(K+ )=
Ksp(KHB)=3.8×10-4≈0.019 5 mol/L,由物料守恒可知,溶液中c(K+ )=c(H2B)+c(HB- )+c(B2- )≈0.019 5 mol/L,D正确。
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