2021年高考化学一轮复习讲义 第8章 专项提能特训17 弱电解质电离常数计算与图像分析
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1．一元弱酸HA溶液中存在下列电离平衡：HAH＋＋A－。将1.0 mol HA分子加入1.0 L水中，如图，表示溶液中HA、H＋、A－的物质的量浓度随时间而变化的曲线正确的是( )
答案 C
解析 将1.0 mol HA分子加入1.0 L水中，先形成的是浓度接近为1.0 mol·L－1的HA溶液，H＋和A－的浓度此时为0；然后酸分子开始电离，分子的浓度逐渐减小，而电离出的各个离子浓度逐渐增大，达电离平衡时，电离出的各个离子浓度最大，但是一定小于1.0 mol·L－1，而且H＋、A－的物质的量浓度相同，显然只有C中图像符合。
2．25 ℃时不断将水滴入0.1 mol·L－1的氨水中，下列图像变化合理的是( )
答案 C
解析 稀释时氢氧根离子浓度下降，pH下降，趋近于7，但不可能小于7，故A项错误；随着水的滴入，电离度始终增大，故B项错误；随着水的滴入，离子浓度下降，导电能力下降，故C项正确。
3．(2019·山东烟台诊断测试)电导率是衡量电解质溶液导电能力大小的物理量。常温下，将相同体积的盐酸和氨水分别加水稀释，溶液的电导率随加入水的体积V(H2O)变化的曲线如下图所示。下列说法正确的是( )
A．曲线Ⅰ表示盐酸加水稀释过程中溶液电导率的变化
B．a、b、c三点溶液的pH：a＞b＞c
C．将a、b两点溶液混合，所得溶液中：c(Cl－)＝c(NH)＋c(NH3·H2O)
D．氨水稀释过程中，不断减小
答案 B
解析 从图像看，曲线Ⅰ的电导率变化幅度比曲线Ⅱ小，即离子浓度在稀释时变化慢，则曲线Ⅰ为氨水对应的曲线，曲线Ⅱ是盐酸所对应的曲线，A项错误；a点溶液呈碱性，b点电导率较小，则酸性较弱，c点到b点加水稀释，pH增大，故溶液的pH：a>b>c，B项正确；a、b两点溶液混合后的溶质为NH4Cl和过量的NH3·H2O，C项错误；稀释过程中，NH3·H2O电离平衡正向移动，增大，D项错误。
4.(2018·马鞍山二模)室温时，1 mol·L－1的HA溶液和1 mol·L－1的HB溶液，起始时的体积均为V0，分别向两溶液中加水进行稀释，所得曲线如图所示。下列说法中错误的是( )
A．M点溶液中c(A－)等于N点溶液中c(B－)
B．HA的电离常数约为10－4
C．浓度均为0.1 mol·L－1的NaA和HA混合溶液的pH＜7
D．M、P两点的溶液分别用等浓度的NaOH溶液中和，消耗的NaOH溶液体积：P＞M
答案 D
解析 由图中信息可知，室温时，1 mol·L－1的HA溶液和1 mol·L－1的HB溶液pH分别为2和0，所以HA是弱酸、HB是强酸，HB已完全电离。因为浓度和体积均相等，故两溶液中所含一元酸的物质的量相等。M点溶液和N点溶液的pH都等于3，由电荷守恒可知，M点溶液中c(A－)等于N点溶液中c(B－)，A项正确；1 mol·L－1的HA溶液的pH为2，c(A－)＝c(H＋)＝0.01 mol·
L－1，c(HA)≈1 mol·L－1，则HA的电离常数约为10－4，B项正确；浓度均为0.1 mol·L－1的NaA和HA混合溶液中，c(HA)≈c(A－)，根据电离常数的表达式可知，c(H＋)＝Ka(HA)＝10－4，所以该溶液的pH＜7，C项正确；M、P两点的溶液所含一元酸的物质的量相等，故分别用等浓度的NaOH溶液中和时，消耗的NaOH溶液体积相等，D项错误。
5.(2019·昆明月考)等体积、浓度均为0.2 mol·L－1的三种溶液：①HA溶液、②HB溶液、③NaHCO3溶液，已知将①②分别与③混合，实验测得所产生的CO2气体体积(V)随时间(t)的变化如图所示。下列说法不正确的是( )
A．酸性：HB＞HA＞H2CO3
B．恰好反应时，所得两溶液中：c(A－)＞c(B－)
C．上述三种溶液中由水电离出的c(OH－)的相对大小：③＞①＞②
D．HA溶液和NaHCO3溶液恰好反应，所得的溶液中：c(A－)＋c(HA)＝0.1 mol·L－1
答案 B
解析 由题图可知，HB溶液与NaHCO3溶液反应的速率较快，说明HB溶液中氢离子浓度较大，所以酸性：HB＞HA＞H2CO3，A项正确；反应结束后所得两溶液分别为NaA溶液、NaB溶液，根据“越弱越水解”，则c(B－)＞c(A－)，B项错误；NaHCO3水解促进水的电离，酸的酸性越强，对水的电离的抑制程度越大，所以HB对水的电离的抑制程度最大，三种溶液中由水电离出的c(OH－)的相对大小：NaHCO3溶液＞HA溶液＞HB溶液，C项正确；根据物料守恒可知，HA溶液和NaHCO3溶液反应所得溶液中c(A－)＋c(HA)＝0.1 mol·L－1，D项正确。
6．(2020·安徽皖南八校第二次联考)298 K时，甲酸(HCOOH)和甲酸钠的混合溶液中HCOOH、HCOO－的浓度存在关系式：c(HCOO－)＋c(HCOOH)＝0.100 mol·L－1，含碳元素的粒子浓度与pH的关系如图所示。下列说法中正确的是( )
A．298 K时，HCOOH的电离常数Ka＝1.0×10－10.25
B．0.1 mol·L－1 HCOONa溶液中有c(HCOO－)＋c(HCOOH)＋c(OH－)＜c(H＋)＋0.1 mol·L－1
C．298 K时，加蒸馏水稀释P点溶液，溶液中n(H＋)·n(OH－)增大
D．0.1 mol·L－1 HCOONa溶液和0.1 mol·L－1 HCOOH溶液等体积混合后，溶液的pH＝3.75(混合后溶液体积变化忽略不计)
答案 C
解析 298 K时，HCOOH的电离常数Ka＝＝＝1.0×10－3.75，A项错误；HCOONa溶液呈碱性，0.1 mol·L－1 HCOONa溶液中有0.1 mol·L－1＋c(OH－)＞c(H＋)＋0.1 mol·L－1，即c(HCOO－)＋c(HCOOH)＋c(OH－)＞c(H＋)＋0.1 mol·L－1，B项错误；298 K时，加蒸馏水稀释P点溶液，溶液中c(H＋)·c(OH－)＝Kw，保持不变，但加水稀释，可同时促进HCOOH的电离和HCOONa的水解，n(H＋)和n(OH－)都增大，故n(H＋)·n(OH－)增大，C项正确；0.1 mol·L－1 HCOONa溶液和0.1 mol·L－1 HCOOH溶液等体积混合后，虽然混合溶液中c(HCOO－)＋c(HCOOH)＝0.100 mol·L－1，但由于HCOOH的电离程度大于HCOONa的水解程度，混合溶液中c(HCOO－)＞c(HCOOH)，故溶液的pH＞3.75，D项错误。
7．(2020·红谷滩新区期中)磷能形成次磷酸(H3PO2)、亚磷酸(H3PO3)等多种含氧酸。
(1)次磷酸(H3PO2)是一种精细化工产品，已知10 mL、1 mol·L－1 H3PO2与20 mL 1 mol·L－1的NaOH溶液充分反应后生成组成为NaH2PO2的盐，回答下列问题：
①NaH2PO2属于________(填“正盐”“酸式盐”或“无法确定”)。
②若25 ℃时，K(H3PO2)＝1×10－2，则0.02 mol·L－1的H3PO2溶液的pH＝________。
③设计两种实验方案，证明次磷酸是弱酸：____________________________________
________________________________________________________________________、
________________________________________________________________________。
(2)亚磷酸(H3PO3)是二元中强酸，某温度下，0.11 mol·L－1的H3PO3溶液的pH为2，该温度下H3PO3的电离平衡常数Ka1约为________________(Ka2＝2×10－7,H3PO3的二级电离和水的电离忽略不计)。
(3)亚磷酸的结构式为(式中P→O表示成键电子对全部由磷原子提供)，含有两个“—OH”，分子中有两个可电离的H＋，因而是二元酸，由此类推次磷酸分子中含有________个“O—H”键。
(4)向H3PO3溶液中滴加NaOH溶液，回答下列问题：
①恰好中和生成Na2HPO3时，所得溶液的pH________(填“＞”“＜”或“＝”，下同)7。
②溶液呈中性时，所得溶液的c(Na＋)________c(H2PO)＋2c(HPO)。
③若用甲基橙作指示剂，用NaOH溶液滴定，达到滴定终点时，所得溶液的c(Na＋)______c(H2PO)＋2c(HPO)。
答案 (1)①正盐 ②2 ③测NaH2PO2溶液的pH，若pH＞7则证明次磷酸为弱酸 向等物质的量浓度的盐酸、次磷酸溶液中各滴入2滴石蕊溶液，若次磷酸溶液中红色浅一些，则说明次磷酸为弱酸
(2) 1×10－3 (3)1 (4) ①＞ ②＝ ③＜
解析 (1)①NaOH过量，只生成NaH2PO2，说明次磷酸中只有一个可电离的氢原子，因而NaH2PO2是正盐。
②设溶液中的H＋浓度为x mol·L－1
H3PO2H＋＋H2PO
初始/mol·L－1 0.02 0 0
平衡/mol·L－1 0.02－x x x
K(H3PO2)＝＝1×10－2[注意由于K(H3PO2)比较大，不能近似计算]
得x＝0.01
故pH＝－lg 0.01＝2。
③可从NaH2PO2溶液存在水解平衡以及H3PO2不能完全电离，存在电离平衡等角度设计实验。
(2)忽略H3PO3的二级电离和水的电离，则溶液中：
c(H2PO)≈c(H＋)＝1×10－2 mol·L－1，
c(H3PO3)＝(0.11－1×10－2)mol·L－1＝0.1 mol·L－1，
电离平衡常数Ka1＝＝＝1×10－3。
(4)①Na2HPO3溶液中，HPO水解，溶液呈碱性。
②溶液呈中性时，c(H＋)＝c(OH－)，根据电荷守恒得c(Na＋)＝c(H2PO)＋2c(HPO)。
③电荷守恒式：c(Na＋)＋c(H＋)＝c(H2PO)＋2c(HPO)＋c(OH－)，用甲基橙作指示剂达滴定终点时，溶液呈酸性c(H＋)>c(OH－)，故c(Na＋)<c(H2PO)＋2c(HPO)。
