2020届二轮复习 10水溶液中的离子平衡 作业（天津专用） 练习

专题能力训练十　水溶液中的离子平衡
(时间:45分钟　满分:100分)
　专题能力训练第18页　 
一、选择题(本题共7小题,每小题6分,共42分。每小题只有1个选项符合题意)
1.下列有关电解质溶液的说法不正确的是(　　)
A.向Na2CO3溶液中通入NH3,c(Na+)c(CO32-)减小
B.将0.1 mol·L-1的K2C2O4溶液从25 ℃升温至35 ℃,c(K+)c(C2O42-)增大
C.向0.1 mol·L-1的HF溶液中滴加NaOH溶液至中性,c(Na+)c(F-)=1
D.向0.1 mol·L-1的CH3COONa溶液中加入少量水,c(CH3COOH)c(CH3COO-)·c(H+)增大
答案:D
解析:在一定条件下,Na2CO3溶液中存在水解平衡:CO32-+H2OHCO3-+OH-,溶液中通入NH3,抑制CO32-的水解,c(CO32-)增大,c(Na+)不变,所以c(Na+)c(CO32-)减小,A正确;K2C2O4溶液因草酸根离子水解而显示碱性,升高温度,草酸根离子的水解程度增加,草酸根离子浓度减小,钾离子浓度不变,所以c(K+)c(C2O42-)增大,B正确;向0.1mol·L-1的HF溶液中滴加NaOH溶液至中性,此时溶液中的溶质是HF和NaF,根据电荷守恒,当c(H+)=c(OH-)时,c(Na+)=c(F-),两者比值是1,C正确;CH3COONa溶液中加入少量水,不会影响CH3COOH的电离平衡常数,故1Ka=c(CH3COOH)c(CH3COO-)·c(H+)不变,D错误。
2.向20 mL 0.5 mol·L-1的CH3COOH溶液中逐滴加入等物质的量浓度的烧碱溶液,测定混合溶液的温度变化如图所示。下列关于混合溶液的相关说法中错误的是(　　)

A.CH3COOH的电离平衡常数:B点>A点
B.由水电离出的c(OH-):B点>C点
C.从A点到B点,混合溶液中可能存在:c(CH3COO-)=c(Na+)
D.从B点到C点,混合溶液中一直存在:c(Na+)>c(CH3COO-)>c(OH-)>c(H+)
答案:D
解析:中和反应是放热反应,在B点时恰好完全反应,B点为CH3COONa溶液,溶液显碱性,水的电离程度最大,溶液温度最高时CH3COOH的电离平衡常数最大,A、B选项正确;从A点到B点混合溶液可能显中性,依据电荷守恒可知C选项正确;在C点时为等浓度的CH3COONa、NaOH混合溶液,c(OH-)>c(CH3COO-),D选项错误。
3.(2019天津第二十中学高三模拟)下列四种溶液:①pH=2的CH3COOH溶液;②pH=2的HCl溶液;③pH=12的氨水;④pH=12的NaOH溶液。相同条件下,有关上述溶液的比较中,正确的是(　　)
A.由水电离的c(H+):①=②>③=④
B.将②、③两种溶液混合后,若pH=7,则消耗溶液的体积:③>②
C.等体积的①、②溶液分别与足量铝粉反应,生成H2的速率:①>②
D.向等体积的四种溶液中分别加入100 mL水后,溶液的pH:③>④>①>②
答案:C
解析:酸溶液和碱溶液都抑制水的电离,酸溶液中的OH-、碱溶液的H+是水电离的,所以四种溶液中水电离的c(H+)相等,都是10-12mol·L-1,A项错误;②pH=12的HCl溶液中HCl的浓度为0.01mol·L-1,而③pH=12的氨水中氨水浓度大于0.01mol·L-1,等体积的两溶液混合,氨水过量,若溶液显示中性,则盐酸的体积大于氨水的体积,即②>③,B项错误;①pH=2的CH3COOH溶液中CH3COOH浓度大于0.01mol·L-1,而②pH=2的HCl溶液中HCl的浓度为0.01mol·L-1,等体积的两溶液中CH3COOH的物质的量大于HCl的物质的量,与铝反应时,随着反应的进行,CH3COOH不断电离,CH3COOH溶液中H+浓度会大于HCl溶液中H+浓度,所以CH3COOH溶液生成的H2的速率大,C项正确;碱溶液的pH一定大于酸溶液的pH,③、④的pH大于①、②的;③pH=12的氨水为弱碱溶液,稀释过程中弱碱的电离程度增大,溶液中OH-的物质的量大于④,稀释后溶液的pH③>④;而①pH=2的CH3COOH溶液稀释后溶液中c(H+)大于②,溶液的pH①<②,所以分别向等体积的四种溶液中加水稀释至100mL后,溶液的pH:③>④>②>①,故D错误。
4.(2019河北唐山一中第一学期期中)常温下,向20 mL 0.2 mol·L-1 H2A溶液中滴加0.2 mol·L-1 NaOH溶液。微粒的物质的量的变化如图所示。下列说法正确的是(　　)

A.当V(NaOH溶液)=20 mL时,溶液中离子浓度关系:c(Na+)>c(HA-)>c(A2-)>c(H+)>c(OH-)
B.当V(NaOH溶液)=30 mL时,则有:2c(H+)+c(HA-)+2c(H2A)=c(A2-)+2c(OH-)
C.向上述加入20 mL NaOH溶液后所得溶液中再加入水的过程中,pH减小
D.若A、B两点对应溶液的pH分别为a、b,则H2A2H++A2-的K=10-a-b
答案:D
解析:当V(NaOH溶液)=20mL时,发生反应为NaOH+H2ANaHA+H2O,溶液中溶质主要为NaHA,HA-的电离程度大于水解程度,溶液显酸性,结合水的电离平衡可知,c(Na+)>c(HA-)>c(H+)>c(A2-)>c(OH-),A项错误;当V(NaOH溶液)=30mL时,溶液中溶质为Na2A和NaHA且物质的量之比为1∶1;根据溶液中电荷守恒可得:c(Na+)+c(H+)=2c(A2-)+c(OH-)+c(HA-),根据物料守恒可得:2c(Na+)=3c(A2-)+3c(HA-)+3c(H2A),所以溶液中存在以下关系:2c(H+)+c(HA-)+3c(H2A)=c(A2-)+2c(OH-),B项错误;两者恰好反应生成NaHA,加水稀释促进HA-电离和水解,因为HA-的电离程度大于水解程度,溶液呈酸性,加水稀释导致H+个数增大,但H+物质的量的增大程度小于溶液体积的增大程度,所以溶液中c(H+)减小,溶液的pH增大,C项错误;A点时,溶液中c(H2A)=c(HA-),H2A第一步电离的电离常数为K1=c(HA-)×c(H+)c(H2A)=10-a;B点时,溶液中c(A2-)=c(HA-),H2A第二步电离的电离常数为K2=c(A2-)×c(H+)c(HA-)=10-b;H2A2H++A2-的K=c(A2-)×c2(H+)c(H2A)=K2·K1=10-b×10-a=10-a-b,D项正确。
5.(2019河北武邑中学期中)已知:H2SO3的Ka1=1.3×10-2,Ka2=6.3×10-8;H2CO3的Ka1=4.2×10-7,Ka2=5.6×10-11。现将标准状况下2.24 L的CO2和2.24 L的SO2分别通入两份150 mL 1 mol·L-1 NaOH溶液中,下列关于两溶液的比较的说法中正确的是(　　)
A.c(HCO3-) B.两溶液都能使酸性高锰酸钾溶液褪色
C.c(HCO3-)>c(HSO3-)
D.c(CO32-)+c(HCO3-)=c(SO32-)+c(HSO3-)
答案:C
解析:根据题给信息可知n(CO2)=n(SO2)=0.1mol,n(NaOH)=0.15mol,则发生的反应分别为2CO2+3NaOHNa2CO3+NaHCO3+H2O,2SO2+3NaOHNa2SO3+NaHSO3+H2O。由Ka1(H2CO3)>Ka2(H2CO3)可知,等温等浓度下Na2CO3的水解程度大于NaHCO3的水解程度,则溶液中c(HCO3-)>c(CO32-),A项错误;Na2SO3和NaHSO3均有还原性,能使酸性高锰酸钾溶液褪色,而Na2CO3和NaHCO3则不能使酸性高锰酸钾溶液褪色,B项错误;由Ka2(H2SO3)>Ka2(H2CO3)可知,等温等浓度下HSO3-的电离程度大于HCO3-的电离程度,则溶液中c(HCO3-)>c(HSO3-),C项正确;由物料守恒可知,c(CO32-)+c(HCO3-)+c(H2CO3)=c(SO32-)+c(HSO3-)+c(H2SO3),由Ka1(H2SO3)>Ka1(H2CO3)可知,等温等浓度下HSO3-的水解程度小于HCO3-的水解程度,则溶液中c(H2CO3)>c(H2SO3),故c(CO32-)+c(HCO3-) 6.(2019天津耀华中学高三模拟)常温下,向20 mL 0.1 mol·L-1 CH3COOH溶液中滴加0.1 mol·L-1的NaOH溶液,其pH变化曲线如图所示(忽视温度变化)。下列说法中错误的是(　　)

A.C点表示CH3COOH与NaOH恰好反应完全
B.A点表示的溶液中由水电离出的c(H+)为1.0×10-11 mol·L-1
C.B点表示的溶液中c(CH3COO-)>c(Na+)
D.B、D点表示的溶液中c(CH3COO-)·c(H+)c(CH3COOH)相等
答案:A
解析:由中和反应CH3COOH+NaOHCH3COONa+H2O可知,CH3COOH和NaOH恰好反应完全时所得溶液为CH3COONa溶液,而该强碱弱酸盐溶液中存在水解平衡CH3COO-+H2OCH3COOH+OH-,溶液显碱性,而C点溶液显中性,所以C点不能表示CH3COOH与NaOH恰好反应完全,A项错误;A点表示滴定前的CH3COOH溶液,根据pH=3知溶液中c(H+)为10-3mol·L-1,则溶液中c(OH-)=KWc(H+)=1×10-1410-3mol·L-1=10-11mol·L-1,CH3COOH溶液中存在水的电离H2OH++OH-,该电离平衡受到CH3COOH的抑制作用,该溶液中的OH-全部由水电离产生,所以水电离出的H+浓度=水电离出的OH-浓度=10-11mol·L-1,B项正确;由图像可知B点对应的是CH3COONa和CH3COOH的混合溶液,溶液显酸性,即c(H+)>c(OH-),根据电荷守恒:c(CH3COO-)+c(OH-)=c(Na+)+c(H+),可得c(CH3COO-)>c(Na+),C项正确;c(CH3COO-)·c(H+)c(CH3COOH)为CH3COOH的电离平衡常数,而电离平衡常数只与温度有关,与CH3COOH的浓度无关,所以B、D点表示的溶液中c(CH3COO-)·c(H+)c(CH3COOH)相等,D项正确。
7.25 ℃时,用Na2S沉淀Cu2+、Mn2+、Fe2+、Zn2+四种金属离子(M2+),所需S2-最低浓度的对数值lg c(S2-)与lg c(M2+)的关系如图所示。下列说法正确的是(　　)

A.Ksp(CuS)约为1×10-20
B.向Cu2+浓度为10-5 mol·L-1的废水中加入ZnS粉末,会有CuS沉淀析出
C.向100 mL浓度均为10-5 mol·L-1 Zn2+、Fe2+、Mn2+的混合溶液中逐滴加入10-4 mol·L-1 Na2S溶液,Zn2+先沉淀
D.Na2S溶液中:c(S2-)+c(HS-)+c(H2S)=2c(Na+)
答案:B
解析:由图示可知,Ksp(CuS)=c(Cu2+)·c(S2-)=1×10-10×1×10-25=1×10-35,A错误;由图像知,Ksp(CuS) 二、非选择题(共3小题,共58分)
8.(18分)(1)一定温度下,草酸(H2C2O4)在水溶液中存在形式的分布与pH的关系如图1所示,写出pH从3升至5的过程中发生反应的离子方程式:　　　　　　　　　　　　　　　　　。该温度时草酸的一级电离常数Ka1=　　　　　　　。(已知lg 5.0≈0.7) 

图1
(2)常温下,向10 mL 0.1 mol·L-1 H2C2O4溶液中逐滴加入0.1 mol·L-1 KOH溶液,所得滴定曲线如图2所示。

图2
①B点对应的溶液中存在的平衡有:H2OH++OH-、　　　　　　　　和　　　　　　　　。 
②C点对应的溶液中的溶质是　　　　　　　　　　(填化学式)。 
③D点对应的溶液中粒子浓度关系正确的是　　　　　　(填字母)。 
A.c(OH-)=c(HC2O4-)+2c(H2C2O4)+c(H+)
B.c(C2O42-)+c(HC2O4-)+c(OH-)=c(K+)+c(H+)
C.c(K+)=c(C2O42-)+c(HC2O4-)+c(H2C2O4)
D.c(K+)>c(C2O42-)>c(OH-)>c(HC2O4-)>c(H+)
答案:(1)HC2O4-+OH-C2O42-+H2O　5.0×10-2
(2)①HC2O4-H++C2O42-　HC2O4-+H2OH2C2O4+OH-　②KHC2O4、K2C2O4　③AD
解析:(1)根据图1可知,pH从3升至5的过程中,HC2O4-减少,C2O42-增多,所以发生的反应为HC2O4-+OH-C2O42-+H2O。由H2C2O4H++HC2O4-知Ka1=c(H+)·c(HC2O4-)c(H2C2O4),A点时,c(HC2O4-)=c(H2C2O4),pH=1.3,则Ka1=c(H+)=10-1.3=100.7×10-2≈5.0×10-2。
(2)①B点对应的生成物是KHC2O4,既能水解也能电离。②加入KOH溶液10mL时(B点)生成KHC2O4,加入KOH溶液20mL时(D点)生成K2C2O4,C点对应的产物是KHC2O4和K2C2O4的混合物。③D点对应的生成物是K2C2O4,此时溶液显碱性。在D点对应的溶液中,电荷守恒关系式是2c(C2O42-)+c(HC2O4-)+c(OH-)=c(K+)+c(H+),B错误;物料守恒关系式是c(K+)=2[c(C2O42-)+c(HC2O4-)+c(H2C2O4)],C错误;质子守恒关系式是c(OH-)=c(HC2O4-)+2c(H2C2O4)+c(H+),A正确;离子浓度大小关系是c(K+)>c(C2O42-)>c(OH-)>c(HC2O4-)>c(H+),D正确。
9.(20分)下表是25 ℃时某些弱酸的电离平衡常数。
化学式
CH3COOH
HClO
H2CO3
H2C2O4
Ka
Ka=1.8×10-5
Ka=3.0×10-8
Ka1=4.1×10-7
Ka2=5.6×10-11
Ka1=5.9×10-2
Ka2=6.4×10-5

(1)H2C2O4与含等物质的量的KOH溶液反应后所得溶液呈酸性,该溶液中各离子浓度由大到小的顺序为　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 
(2)向0.1 mol·L-1 CH3COOH溶液中滴加NaOH溶液至c(CH3COOH)∶c(CH3COO-)=5∶9,此时溶液pH=　　　　。 
(3)向碳酸钠溶液中滴加少量氯水的离子方程式为　　　　　　　　　　　　　　　　　。 
(4)若0.1 mol·L-1 CH3COOH溶液与0.1 mol·L-1 NaOH溶液等体积混合(忽略混合后溶液体积的变化),测得混合溶液的pH=8,则c(Na+)-c(CH3COO-)=　　　　　　 mol·L-1(填精确计算结果)。 
(5)将CH3COOH溶液与大理石反应所产生的标准状况下44.8 L气体全部通入2 L 1.5 mol·L-1的NaOH溶液中充分反应,则溶液中所有离子的物质的量浓度由大到小的顺序为　　　　　　　　。
答案:(1)c(K+)>c(HC2O4-)>c(H+)>c(C2O42-)>c(OH-)
(2)5　(3)2CO32-+Cl2+H2OCl-+ClO-+2HCO3-
(4)9.9×10-7　(5)c(Na+)>c(HCO3-)>c(CO32-)>c(OH-)>c(H+)
解析:(1)H2C2O4与含等物质的量的KOH的溶液反应后所得溶液中溶质是KHC2O4,溶液呈酸性说明HC2O4-的电离程度大于水解程度,再结合氢离子来自HC2O4-的电离和水的电离,所以c(H+)>c(C2O42-)>c(OH-),各离子浓度由大到小的顺序为c(K+)>c(HC2O4-)>c(H+)>c(C2O42-)>c(OH-)。
(2)根据CH3COOH的电离平衡常数c(H+)·c(CH3COO-)c(CH3COOH)=1.8×10-5,把c(CH3COOH)∶c(CH3COO-)=5∶9代入,得c(H+)=1×10-5,所以溶液的pH=5。
(3)盐酸、次氯酸的酸性都比HCO3-的强,根据强酸制弱酸的规律,向碳酸钠溶液中滴加少量氯水生成氯化钠、次氯酸钠、碳酸氢钠,反应的离子方程式是2CO32-+Cl2+H2OCl-+ClO-+2HCO3-。
(4)溶液的pH=8,则c(H+)=1×10-8mol·L-1,c(OH-)=10-1410-8mol·L-1=10-6mol·L-1,根据电荷守恒c(Na+)+c(H+)=c(CH3COO-)+c(OH-),则c(Na+)-c(CH3COO-)=c(OH-)-c(H+)=9.9×10-7mol·L-1。
(5)标准状况下44.8L二氧化碳气体全部通入到2L1.5mol·L-1的NaOH溶液中充分反应,生成物质的量浓度相等的碳酸钠、碳酸氢钠的混合溶液,CO32-的水解程度大于HCO3-的水解程度,所以c(HCO3-)>c(CO32-),溶液呈碱性,c(OH-)>c(H+),故离子的物质的量浓度大小顺序为c(Na+)>c(HCO3-)>c(CO32-)>c(OH-)>c(H+)。
10.(20分)Ⅰ.已知:H2A的A2-可表示S2-、SO42-、SO32-、SiO32-或CO32-等离子。
(1)常温下,向20 mL 0.2 mol·L-1 H2A溶液中滴加0.2 mol·L-1 NaOH溶液。有关微粒物质的量变化如图(其中Ⅰ代表H2A,Ⅱ代表HA-,Ⅲ代表A2-)。请根据图示填空:

①当V(NaOH溶液)=20 mL时,溶液中离子浓度大小关系:　。 
②等体积等浓度的NaOH溶液与H2A溶液混合后,其溶液中水的电离程度比纯水　　　　(填“大”“小”或“相等”),欲使NaHA溶液呈中性,可以向其中加入　　　　。 
(2)若H2A为硫酸:t℃时,有pH=2的稀硫酸和pH=11的NaOH溶液等体积混合后溶液呈中性,则该温度下水的离子积常数KW=　　　。 
Ⅱ.已知:在25 ℃时　H2OH++OH-　KW=10-14;
CH3COOHH++CH3COO-　Ka=1.8×10-5。
(3)醋酸钠水解的平衡常数Kh的表达式为　　　　　　　　,具体数值=　　　　,当升高温度时,Kh将　　　　(填“增大”“减小”或“不变”)。 
(4)0.5 mol·L-1醋酸钠溶液pH为m,其水解的程度(已水解的醋酸钠与原有醋酸钠的比值)为a;1 mol·L-1醋酸钠溶液pH为n,水解的程度为b,则m　　　　(填“大于”“小于”或“等于”,下同)n,a　　　　b。 
Ⅲ.(5)25 ℃时,将a mol·L-1的氨水与b mol·L-1盐酸等体积混合,反应后溶液恰好显中性,则a　　　　(填“大于”“小于”或“等于”)b。用a、b表示NH3·H2O的电离平衡常数为　　　　　　　。 
答案:Ⅰ.(1)①c(Na+)>c(HA-)>c(H+)>c(A2-)>c(OH-)　②小　碱　(2)10-13
Ⅱ.(3)Kh=c(CH3COOH)·c(OH-)c(CH3COO-)　5.6×10-10　增大　(4)小于　大于
Ⅲ.(5)大于　b·10-7a-b mol·L-1
解析:Ⅰ.(1)当V(NaOH溶液)=20mL时,所得溶液为NaHA溶液,由图像可知c(H2A) Ⅱ.(4)水解程度随浓度的增大而减小,所以a大于b。Ⅲ.(5)首先写出NH3·H2O的电离平衡常数表达式c(NH4+)·c(OH-)c(NH3·H2O),然后依据电荷守恒可知溶液中c(NH4+)=c(Cl-)=b2mol·L-1,依据物料守恒可知溶液中c(NH3·H2O)=a2mol·L-1-c(NH4+)=a-b2mol·L-1,c(OH-)=10-7mol·L-1,代入即可。