统考版2021届高考化学二轮复习备考提升指导与精练13弱电解质电离平衡及电离平衡常数含解析
展开1.应用① 影响电离平衡的因素
例1.氨水中存在电离平衡:NH3·H2ONHeq \\al(+,4)+OH−。下列叙述正确的是( )
A.加水后,溶液中n(OH−)增大
B.加入少量浓盐酸,溶液中c(OH−)增大
C.加入少量浓NaOH溶液,电离平衡正向移动
D.加入少量NH4Cl固体,溶液中c(NHeq \\al(+,4))减小
【解析】向氨水中加入水,促进一水合氨电离,所以溶液中n(OH−)增大,A正确;向氨水中加入少量浓盐酸,氢离子和氢氧根离子反应,导致溶液中c(OH−)减小,B错误;向氨水中加入少量浓NaOH溶液,氢氧根离子浓度增大,则一水合氨的电离平衡逆向移动,C错误;向氨水中加入少量NH4Cl固体,溶液中c(NHeq \\al(+,4))增大,D错误;故答案为:A。
【答案】A
2.应用② 电离平衡常数的应用
例2.分析下表,下列选项错误的是( )
A.CH3COO-、HCOeq \\al(-,3)、CN-在溶液中可以大量共存
B.向食醋中加入水可使CH3COOH的电离平衡向电离方向移动
C.相同物质的量浓度的Na2CO3和NaCN溶液,后者pH较大
D.pH=a的上述3种酸溶液,加水后溶液的pH仍相同,则醋酸中加入水的体积最小
【解析】根据电离常数可知HCOeq \\al(-,3)和CH3COO-、HCOeq \\al(-,3)和CN-均不发生反应,A正确;向食醋中加入水,CH3COOH的电离平衡正向移动,B正确;由于电离常数HCN>HCOeq \\al(-,3),根据“越弱越易水解”可知C错误;pH相同的CH3COOH、HCN、H2CO3 3种酸溶液,加入
相同体积的水,CH3COOH溶液pH变化最大,则pH变化相同的情况下,CH3COOH溶液中加入水的体积最小,D正确。
【答案】C
3.应用③ 强弱电解质的比较
例3.25℃时有三瓶溶液:pH=3的盐酸、pH=3的醋酸溶液和pH=11的氢氧化钠溶液,下列说法正确的是( )
A.中和等体积的pH=11的氢氧化钠溶液,所需pH=3的醋酸溶液的体积大于pH=3的盐酸的体积
B.往上述盐酸、醋酸溶液中分别加入少量相同的锌粒,盐酸中的锌粒先反应完全
C.将上述醋酸溶液、氢氧化钠溶液混合得到pH=7的溶液,该溶液中c(Na+)大于c(CH3COO−)
D.25℃时pH=3的盐酸、pH=11的NaOH溶液中水电离出的c(H+)均为10−11ml/L
【解析】醋酸是一元弱酸,存在电离平衡,当溶液pH相等时,醋酸浓度大于盐酸的浓度,所以中和等体积、等pH的NaOH溶液,消耗醋酸溶液的体积小于盐酸的体积,A错误;向上述两种溶液中分别加入相同的锌粒,醋酸电离平衡正向移动,反应过程中醋酸的浓度大于盐酸的浓度,所以醋酸中的锌粒先反应完全,B错误;C.在醋酸与NaOH反应得到的溶液pH=7,c(H+)=c(OH−),由于反应后混合溶液中存在电荷守恒:c(Na+)+c(H+)=c(CH3COO−)+
c(OH−),则c(Na+)=c(CH3COO−),C错误;D.25℃时pH=3的盐酸c(H+)=10−3ml/L,水电离出的c(H+)水=c(OH−)水=ml/L=ml/L=10−11ml/L;pH=11的NaOH溶液中c(OH−)=ml/L=ml/L=10−3ml/L,溶液中H+就是水电离产生的,所以水电离出的c(H+)水=10−11ml/L,故两种溶液中水电离出的c(H+)均为10−11ml/L,D正确。
【答案】D
4.应用④ 实验探究
例4.25℃时,0.1ml·L−1 HA溶液中=108,0.01ml·L−1 BOH溶液pH=12。
请回答下列问题:
(1)0.1ml·L−1 HA溶液pH= ,HA的电离常数Ka为 ,BOH是
(填“强电解质”或“弱电解质”)。
(2)在加水稀释HA的过程中,随着水量的增加而减小的是 (填字母)。
A. B. C.c(H+)与c(OH−)的乘积 D.c(OH−)
(3)在体积相等、pH相等的HA溶液与HCl溶液中加入足量Zn,HA溶液中产生的气体比HCl溶液中产生的气体 (填“多”“少”或“相等”)。
(4)pH相等的BOH溶液与BA溶液,分别加热到相同的温度后BOH溶液的pH (填“>”“=”或“<”)BA溶液的pH。
(5)已知碳酸的Ka1=4.3×10−7,Ka2=5.6×10−11,向等浓度的Na2CO3和NaA的溶液中滴加盐酸直至过量,则与H+作用的粒子依次为 。
【解析】(1)由题意知,25℃时,0.1ml·L−1的HA溶液中=108,结合KW=c(H+)·c(OH−)
=1×10−14,可得c(H+)=1×10−3ml·L−1,所以pH=3。HA的电离常数Ka===10−5。0.01ml·L−1 BOH溶液pH=12,c(OH−)=1×10−2ml·L−1,所以BOH是强电解质。(2)稀释过程中,温度不变,Ka=不变,c(A−)减小,所以增大,A项不符合题意;稀释过程中Ka=不变,c(H+)减小,增大,因此减小,B项符合题意;由于温度不变,故KW=c(H+)·c(OH−)不变,C项不符合题意;KW=c(H+)·c(OH−)不变,c(H+)减小,所以c(OH−)增大,D项不符合题意。(3)由(1)知HA是弱电解质,体积、pH均相等的HA与HCl溶液,HA溶液的物质的量浓度较大,所以HA溶液中产生的氢气较多。(4)由(1)知BOH为强电解质,在水溶液中完全电离出OH−,BA为强碱弱酸盐,A−水解使溶液显碱性,pH相等的BOH溶液与BA溶液,分别加热到相同的温度后,A−的水解程度增大,BA溶液碱性增强,所以BOH溶液的pH
【答案】(1)3 10−5 强电解质
(2)B
(3)多
(4)<
(5)COeq \\al(2−,3)、HCOeq \\al(−,3)、A−
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1.已知人体体液中存在如下平衡:CO2+H2OH2CO3H++HCOeq \\al(−,3),以维持体液pH的相对稳定。下列说法不合理的是( )
A.静脉滴注大量生理盐水,体液的pH减小
B.如果CO2进入血液,会使体液的pH减小
C.当强酸性物质进入体液后,平衡向左移动
D.当强碱性物质进入体液后,平衡向右移动
【解析】静脉滴注大量生理盐水,则体液被稀释,虽然平衡正常移动,但氢离子浓度减小,pH增大,A错误;如果CO2进入血液,使平衡正向移动,体液的pH减小,B正确;当强酸性物质进入体液后,氢离子浓度增大,平衡向左移动,C正确;当强碱性物质进入体液后,消耗了氢离子,降低氢离子浓度,平衡向右移动,D正确;故选A。
【答案】A
2.下列叙述正确的是( )
A.95℃纯水的pH<7,说明加热可导致水呈酸性
B.pH=3的醋酸溶液,稀释至10倍后pH=4
C.pH=3的醋酸溶液与pH=11的氢氧化钠溶液等体积混合后pH=7
D.0.2ml·L-1的盐酸与等体积水混合后pH=1
【解析】A.水是弱电解质,电离吸热,加热促进电离,所以95 ℃纯水的pH<7。但任何纯水都是显中性的,选项A不正确;B.醋酸是弱酸,存在电离平衡。稀释促进电离,氢离子的物质的量增加,所以pH=3的醋酸溶液,稀释至10倍后3<pH<4,选项B不正确;C.醋酸是弱酸,则pH=3的醋酸溶液中醋酸的浓度大于10−3ml/L。而pH=11的氢氧化钠溶液中氢氧化钠的浓度=10−3ml/L,所以二者等体积混合后醋酸过量,溶液显酸性,即pH<7,选项C不正确;D.0.2ml·L−1的盐酸,与等体积水混合后溶液的浓度=0.1ml/L,所以溶液的pH=1,选项D正确;答案选D。
【答案】D
3.现有体积相等且等pH或等物质的量浓度的盐酸和醋酸溶液,分别加入足量镁粉,产生H2的体积(同温同压下测定)随时间的变化示意图如下:
其中正确的是( )
A.①③ B. ①②③④ C. ②④ D.都不对
【解析】①随着反应的进行,氢气的体积应逐渐增大,故①错误;②等pH时,醋酸浓度较大,加入足量镁,不仅产生的氢气的体积更大,反应更快,而且反应时间更长,不可能比盐酸更早结束,故②错误;③随着反应的进行,氢气的体积应逐渐增大,不可能逐渐减小,故③错误;④等物质的量浓度时,醋酸溶液中氢离子浓度较小,反应速率较小,不可能比盐酸反应的快,故④错误。故选B。
【答案】B
4.室温下,pH=2的X、Y、Z三种酸的溶液各1mL,分别加水稀释到1L,其pH与溶液体积关系如右图所示,下列说法错误的是( )
A.X是强酸,Y和Z是弱酸
B.稀释前的浓度大小为c(Z)>c(Y)>c(X)
C.稀释前的电离程度大小为X>Y>Z
D.pH=2时,X、Y、Z都是稀溶液
【解析】A.加水稀释促进弱电解质电离,pH=2的三种酸,稀释1000倍后,如果该酸是强酸,则稀释后溶液pH=5,如果是弱酸,稀释后溶液的pH<5,根据图象知,X溶液的pH=5、Y和Z溶液pH小于5,所以X是强酸、Y和Z属于弱酸,A项正确;B.pH相等时,弱酸浓度大于强酸,所以Y和Z浓度大于X,根据图象知,刚开始稀释时,Z的pH减小、Y的pH增大,说明Z是浓溶液、Y是稀溶液,则三种酸浓度大小顺序是c(Z)>c(Y)>c(X),B项正确;C.强电解质X完全电离,Y和Z部分电离,溶液浓度越大其电离程度越小,所以稀释前电离程度大小为X>Y>Z,C项正确;D.根据B知,pH=2时,X和Y属于稀溶液,Z属于浓溶液,D项错误;答案选D。
【答案】D
5.下列说法正确的是( )
A.将0.10ml·L−1氨水加水稀释后,溶液中c(NHeq \\al(+,4))·c(OH−)变大
B.为确定某酸H2A是强酸还是弱酸,可测NaHA溶液的pH。若pH>7,则H2A是弱酸;若pH<7,则H2A是强酸
C.将CH3COOH溶液加水稀释后,溶液中eq \f(c(CH3COOH),c(CH3COO-))变小
D.用0.2000ml·L−1NaOH标准溶液滴定HCl与CH3COOH的混合溶液(混合溶液中两种酸的浓度均为0.1ml·L−1),至中性时,溶液中的酸恰好被完全中和
【解析】氨水中存在电离平衡:NH3·H2ONHeq \\al(+,4)+OH−,加水稀释,促进NH3·H2O的电离,NH3·H2O的电离平衡正向移动,但c(NHeq \\al(+,4))和c(OH−)都变小,故两者的乘积变小,A项错误;若NaHA溶液呈碱性,说明HA−的水解程度大于其电离程度,则H2A是弱酸,若NaHA溶液呈酸性,可能是HA−的电离程度比HA−的水解程度大,但不能说明H2A是强酸,B项错误;CH3COOH溶液中存在的电离平衡:CH3COOHCH3COO−+H+,加水稀释时,平衡正向移动,溶液中eq \f(c(CH3COOH),c(CH3COO-))变小,C项正确;强酸与强碱溶液恰好完全中和时,所得溶液pH=7,而弱酸与强碱溶液恰好完全中和时,所得溶液pH>7,若所得溶液pH=7,说明碱不足,酸未被完全中和,D项错误。
【答案】C
6.已知:pKa=-lgKa。25℃时,几种弱酸的pKa值如下表所示。下列说法正确的是( )
A.向Na2SO3溶液中加入过量乙酸,反应生成SO2
B.25℃时,pH=8的甲酸钠溶液中,c(HCOOH)=9.9×10-7ml·L−1
C.25℃时,某乙酸溶液pH=a,则等浓度的甲酸pH=a-1
D.相同温度下,等浓度的HCOONa溶液比Na2SO3溶液的pH大
【解析】根据表格数据分析,酸性顺序为:H2SO3>HCOOH>CH3COOH>HSOeq \\al(−,3)。A.因为乙酸的酸性大于亚硫酸氢根离子,所以亚硫酸钠和乙酸反应生成亚硫酸氢钠和乙酸钠,故A错误;B.甲酸钠溶液因为甲酸根离子水解溶液显碱性,且存在质子守恒,c(OH−)=c(H+) +c(HCOOH),因为溶液的pH=8,所以c(OH−)=10−6ml·L−1,c(H+)=10−8ml·L−1,所以c(HCOOH)=9.9×10-7ml·L-1,故B正确;C.等浓度的乙酸和甲酸溶液中存在电离平衡,假设甲酸溶液的pH=b,,,计算b=a-0.5,故C错误;D.因为甲酸的酸性比亚硫酸氢根离子酸性强,所以同温度下,等浓度的溶液中甲酸根离子水
解程度小于亚硫酸根离子水解程度,即等浓度的甲酸钠的pH小于亚硫酸钠,故D错误。
【答案】B
7.室温下,将10.00mL 5.0000ml·L-1醋酸滴入100.00mL蒸馏水中,溶液中c(H+)和温度随着加入醋酸体积的变化曲线如图所示,下列有关说法正确的是( )
A.a~b段,醋酸电离过程为放热过程
B.c~d段,c(H+)增加,醋酸电离程度增大
C.c点时,加入等体积等浓度的NaOH溶液,则:c(Na+)=c(CH3COO-)+c(CH3COOH)
D.d点时,c(H+)>c(CH3COOH)
【解析】a~b段,醋酸电离过程为吸热过程,电解质溶于水,扩散过程(电离)吸热,水合过程(形成水合离子)放热,故A错误;c~d段,醋酸浓度增大,c(H+)增加,醋酸电离程度减小,故B错误;c点时,加入等体积等浓度的NaOH溶液,根据物料守恒,有c(Na+)=c(CH3COO−)+c(CH3COOH),故C正确;d点时,c(H+)
8.下表是几种弱酸在常温下的电离平衡常数:
则下列说法中不正确的是( )
A.碳酸的酸性强于氢硫酸
B.多元弱酸的酸性主要由第一步电离决定
C.常温下,加水稀释醋酸,增大
D.向弱酸溶液中加少量NaOH溶液,电离平衡常数不变
【解析】A.由表格数据可知,Ka1(H2CO3)>Ka1(H2S),则碳酸的酸性强于氢硫酸,A正确;B.多元弱酸分步电离,以第一步电离为主,则多元弱酸的酸性主要由第一步电离决定,B正确;C.由溶液呈电中性可知,c(H+)=c(CH3COO−)+c(OH−),稀释过程中,c(H+)和c(CH3COO−)减小,c(OH−)增大,则的值会减小,C错误;D.电离平衡常数是温度的函数,向弱酸溶液中加少量NaOH溶液,电离平衡常数不变,D正确。答案为C。
【答案】C
9.某温度下,和的电离常数分别为和。将pH和体积均相同的两种酸溶液分别稀释,其pH随加水体积的变化如图所示。下列叙述正确的是( )
A.曲线Ⅰ代表溶液
B.溶液中水的电离程度:b点>c点
C.从c点到d点,溶液中保持不变(其中、分别代表相应的酸和酸根离子)
D.相同体积a点的两溶液分别与恰好中和后,溶液中相同
【解析】A.由图可知,稀释相同的倍数,Ⅱ的变化大,则Ⅱ的酸性比I的酸性强,Ⅱ代表HNO2,I代表CH3COOH,故A错误;B.酸抑制水电离,b点pH小,酸性强,对水电离抑制程度大,故B错误;C.Ⅱ代表HNO2,c(HNO2)·c(OH−)/c(NOeq \\al(−,2))=c(H+)·c(HNO2)·c(OH−)/[
c(H+)·c(NOeq \\al(−,2))]=kw/k(HNO2),kw为水的离子积常数,k(HNO2)为HNO2的电离常数,这些常数只与温度有关,温度不变,则不变,故C正确;D、体积和pH均相同的HNO2和CH3COOH溶液,c(CH3COOH)>c(HNO2),分别滴加同浓度的NaOH溶液至恰好中和,CH3COOH消耗的氢氧化钠溶液体积多,HNO2消耗的NaOH少,故D错误。
【答案】C
10.回答下列问题
(1)等pH、等体积的两份溶液A(盐酸)和B(CH3COOH)分別与锌粉反应,若最
后仅有一份溶液中存在锌,放出氢气的质量相同,则下列说法正确的是_____(填写序号)。
①开始反应时的速率A>B ②参加反应的锌的物质的量A=B
③反应所需要的时间B>A ④A中有锌剩余
(2)已知,CH3COOH是常见的弱酸,现有常温下0.1ml·L−1的CH3COOH溶液。
①温度不变,加水稀释过程中,下列表达式的数据一定变小的是_____(填字母序号,下同),②若该溶液升高温度,下列表达式的数据增大的是_____。
A.c(H+) B.c(H+)·c(OH−)
C. D.
(3)取0.10ml CH3COOH(冰醋酸)作导电性实验,测得其导电率随加入的水量变化如图所示:比较a、b点的相关性质(填“>”“<”或“=”):
①n(H+)∶a_____b;
②c(CH3COO−)∶a_____b;
③完全中和时消耗NaOH的物质的量:a_____b;
(4)25℃时,部分物质的电离平衡常数如下表所示:
请回答下列问题:
①CH3COOH、H2CO3、HCN的酸性由强到弱的顺序为_________。
②焦炉煤气中一般含有H2S和HCN气体,有的工厂在真空条件下,使用K2CO3溶液吸收煤气中的H2S和HCN气体,实现脱硫脱氰。请根据上述数据,尝试从理论上推测同为0.lml·L−1的K2CO3溶液和HCN混合后,最可能发生的反应的离子方程式_____。
【解析】(1)①等pH的盐酸和醋酸溶液中氢离子浓度相同,开始反应时的速率相等,故①错误;②放出氢气的质量相同,由得失电子数目守恒可知参加反应的锌的物质的量相等,故②正确;③因醋酸溶液中存在电离平衡,等pH的盐酸和醋酸溶液与锌反应时,醋酸溶液中氢离子浓度变化小,氢离子浓度越大,反应速率越快,生成等量氢气所需时间越少,故③错误;④等pH的盐酸和醋酸溶液,盐酸的浓度小于CH3COOH的浓度,而体积相等,即醋酸的物质的量比盐酸的物质的量多,由与锌粉反应,若最后仅有一份溶液中存在锌粉,且放出氢气的量相同,得到锌与盐酸反应盐酸不足,锌与醋酸反应锌不足,故④正确;故答案为②④;(2)①温度不变,加水稀释过程中,平衡向电离方向移动,CH3COOH溶液中c(H+)、c(CH3COO−)、c(CH3COOH)均减小,温度不变,水的离子积常数和醋酸电离常数不变。A.加水稀释过程中,c(H+)减小,故A正确;B.加水稀释过程中,水的离子积常数Kw=c(H+)·c(OH−)不变,故B错误;C.醋酸电离常数K=,溶液中=,加水稀释过程中,K不变,c(CH3COO−)减小,则增大,故C错误;D.加水稀释过程中,醋酸电离常数K=不变,故D错误;②醋酸和水的电离过程为吸热过程,升高温度,电离平衡向电离方向移动,c(H+)、c(CH3COO−)增大,c(CH3COOH)减小,水的离子积常数和醋酸电离常数增大。A.电离是吸热过程,升高温度,电离平衡向电离方向移动,c(H+)增大,故A正确;B.电离是吸热过程,升高温度,电离平衡向电离方向移动,水的离子积常数Kw=c(H+)·c(OH−)增大,故B正确;C.电离是吸热过程,升高温度,电离平衡向电离方向移动,c(H+)增大,c(CH3COOH)减小,则增大,故C正确;D.电离是吸热过程,升高温度,电离平衡向电离方向移动,醋酸电离常数K=增大,故D正确;故答案为ABCD;(3)①醋酸为弱酸,加水稀释,平衡向电离方向移动,n(H+)增大,则a<b,故答案为<;②醋酸为弱酸,加水稀释,平衡向电离方向移动,n(CH3COO−)增大,但c(CH3COO−)先增大后减小,由图可知a>b,故答案为>;③溶液稀释前后溶质的物质的量不变,则完全中和时消耗NaOH的物质的量相等,故答案为=;(4)①根据表中数据可知,酸的电离出平衡常数大小为CH3COOH>H2CO3>HCN>HCOeq \\al(−,3),电离平衡常数越大,酸性越强,则酸性由强到弱的顺序为CH3COOH>H2CO3>HCN,故答案为CH3COOH>H2CO3>HCN;②根据表中数据可知,酸性由强到弱的顺序为CH3COOH>H2CO3>HCN>HCOeq \\al(−,3),由强酸制弱酸的原理可知,K2CO3溶液和HCN反应生成KCN和KHCO3,反应的离子方程式为COeq \\al(2−,3)+HCNHCOeq \\al(−,3)+CN−,故答案为COeq \\al(2−,3)+HCNHCOeq \\al(−,3)+CN−。
【答案】(1)②④
(2)A ABCD
(3)< > =
(4)CH3COOH>H2CO3>HCN COeq \\al(2−,3)+HCNHCOeq \\al(−,3)+CN−
11.25℃时,三种酸的电离常数如下:
回答下列问题:
(1)一般情况下,当温度升高时,Ka (填“增大”“减小”或“不变”)。
(2)下列四种离子结合质子能力由大到小的顺序是 (用字母表示)。
A.COeq \\al(2−,3) B.ClO− C.CH3COO− D.HCOeq \\al(−,3)
(3)用蒸馏水稀释0.10ml·L−1的醋酸溶液,下列各式表示的数值随水量的增加而增大的是
(填字母)。
A. B. C. D.
(4)体积均为10mL、pH均为2的醋酸溶液与HX溶液分别加水稀释至1000mL,稀释过程中pH变化如图所示。则HX的电离常数 (填“大于”“等于”或“小于”,下同)醋酸的电离常数;稀释后,HX溶液中水电离出来的c(H+) 醋酸溶液中水电离出来的c(H+),理由是 。
【解析】(1)弱电解质的电离属于吸热过程,所以温度升高,Ka增大。(2)电离常数越大,离子结合质子的能力越弱,所以结合质子的能力由大到小的顺序为A>B>D>C。(3)用蒸馏水稀释0.10 ml·L-1的醋酸溶液,醋酸的电离平衡正向移动,=,Ka只与温度有关,温度不变,Ka不变,c(CH3COO−)减小,故减小,A错误;=,Ka不变,c(H+)减小,所以增大,B正确;中,KW不变,c(H+)减小,所以减小,C错误;=,KW不变,c(OH−)增大,故减小,D错误。(4)HX和醋酸加水稀释同样的倍数,HX的pH变化较大,说明HX的电离常数大于醋酸的,稀释后HX的pH大于醋酸的pH,说明HX电离出来的c(H+)小于醋酸的,则HX溶液中水电离出来的c(H+)大于醋酸溶液中水电离出来的c(H+)。
【答案】(1)增大
(2)A>B>D>C
(3)B
(4)大于 大于 稀释后HX溶液中的c(H+)小于CH3COOH溶液中的c(H+),对水的电离的抑制能力减弱弱酸
CH3COOH
HCN
H2CO3
电离常数(25℃)
1.8×10-5
4.9×10-10
Ka1=4.3×10-7
Ka2=5.6×10-11
弱酸的化学式
CH3COOH
HCOOH
H2SO3
pKa
4.74
3.74
1.90、7.20
CH3COOH
H2CO3
H2S
H3PO4
1.8×10−5
Ka1=4.3×10−7
Ka2=5.6×10−11
Ka1=9.1×10−8
Ka2=1.1×10−14
K1=7.5×10−3
K2=6.2×10−8
CH3COOH
H2CO3
HCN
1.7×10−5
K1=4.3×10−7 K2=5.6×10−11
4.9×10−10
化学式
CH3COOH
H2CO3
HClO
电离常数
1.8×10−5
K1=4.3×10−7
K2=5.6×10−11
3.0×10−8
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