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高考化学二轮复习讲义+分层训练(新高考专用) 高考解密08 水溶液中的离子反应与平衡(讲义)-【高频考点解密】(原卷版+解析)
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这是一份高考化学二轮复习讲义+分层训练(新高考专用) 高考解密08 水溶液中的离子反应与平衡(讲义)-【高频考点解密】(原卷版+解析),共52页。试卷主要包含了弱电解质的电离平衡,溶液的酸碱性和中和滴定及其应用,溶液中离子浓度的大小比较,沉淀溶解平衡及其应用等内容,欢迎下载使用。
考点1、弱电解质(包括水)的电离平衡
1.(2023·浙江·高考真题)甲酸是重要的化工原料。工业废水中的甲酸及其盐,通过离子交换树脂(含固体活性成分,R为烷基)因静电作用被吸附回收,其回收率(被吸附在树脂上甲酸根的物质的量分数)与废水初始关系如图(已知甲酸),下列说法不正确的是
A.活性成分在水中存在平衡:
B.的废水中
C.废水初始,随下降,甲酸的电离被抑制,与作用的数目减少
D.废水初始,离子交换树脂活性成分主要以形态存在
考点2、溶液的酸碱性和中和滴定及其应用
2.(2023·全国·统考高考真题)常温下,一元酸的。在某体系中,与离子不能穿过隔膜,未电离的可自由穿过该膜(如图所示)。
设溶液中,当达到平衡时,下列叙述正确的是
A.溶液Ⅰ中
B.溶液Ⅱ中的HA的电离度为
C.溶液Ⅰ和Ⅱ中的不相等
D.溶液Ⅰ和Ⅱ中的之比为
考点3、溶液中离子浓度的大小比较
3.(2023·河北·高考真题)某水样中含一定浓度的CO、HCO和其他不与酸碱反应的离子。取10.00mL水样,用0.01000ml•L-1的HCl溶液进行滴定,溶液pH随滴加HCl溶液体积V(HCl)的变化关系如图(混合后溶液体积变化忽略不计)。
下列说法正确的是
A.该水样中c(CO)=0.01ml•L-1
B.a点处c(H2CO3)+c(H+)=c(OH—)
C.当V(HCl)≤20.00mL时,溶液中c(HCO)基本保持不变
D.曲线上任意一点存在c(CO)+c(HCO)+c(H2CO3)=0.03ml•L-1
考点4、沉淀溶解平衡及其应用
4.(2023·浙江·高考真题)碳酸钙是常见难溶物,将过量碳酸钙粉末置于水中达到溶解平衡:
[已知,,的电离常数],下列有关说法正确的是
A.上层清液中存在
B.上层清液中含碳微粒最主要以形式存在
C.向体系中通入气体,溶液中保持不变
D.通过加溶液可实现向的有效转化
1、对点核心素养
(1)变化观念和平衡思想:能以变化观念和平衡思想认识电解质在水溶液中的离子平衡,能运用电离度、电离平衡常数、水解常数、溶度积常数等,多角度、动态地分析弱电解质的电离平衡、盐类水解平衡和沉淀溶解平衡,并会用相关原理解决实际问题。
(2)证据推理与模型认知:能运用电离平衡模型、水解平衡、沉淀溶解平衡模型解释化学现象,揭示现象的本质与规律,培养证据推理与模型认知的核心素养。
(3)科学态度与社会责任感:培养严谨求实的科学态度和探索未知、崇尚真理的意识,能对与盐类水解的应用,沉淀溶解平衡的应用有关的社会热点问题做出正确的解释和判断,培养科学态度与社会责任感。
2、对点命题分析
水溶液中的离子平衡是历年高考考查的重点和热点,考查方式常以选择题形式呈现。从高考命题的变化趋势来看,溶液中离子浓度的大小比较及沉淀的溶解平衡和转化是主流试题。试题注重知识的应用,多以图象、图表的形式,利用平衡移动原理分析外界条件改变对溶液中电离平衡、水解平衡、难溶电解质的溶解平衡的分析考查,偏重考查粒子浓度大小顺序和溶液中各种守恒关系,使题目具有一定的综合性、灵活性和技巧性。能较好地考查对知识的迁移能力、灵活应用能力和运用化学用语的能力。溶液中离子浓度的比较涉及的问题很复杂,其中主要涉及溶液的酸碱性、弱电解质的电离平衡、盐的水解、电离平衡和水解平衡的移动等。沉淀溶解平衡主要考查沉淀溶解平衡的移动、浓度积的表达式及计算、沉淀的生成与转化等。
核心考点一、弱电解质的电离平衡
1.正确理解弱酸、弱碱的稀释规律
2.一元强酸和一元弱酸的比较
3.弱电解质平衡移动的“三个不一定”
(1)稀醋酸加水稀释时,溶液中不一定所有的离子浓度都减小。因为温度不变,Kw=c(H+)·c(OH-)是定值,稀醋酸加水稀释时,溶液中的c(H+)减小,故c(OH-)增大。
(2)电离平衡右移,电解质分子的浓度不一定减小,离子的浓度不一定增大,电离程度也不一定增大。
(3)对于浓的弱电解质溶液加H2O稀释的过程,弱电解质的电离程度逐渐增大,但离子浓度不一定减小,可能先增大后减小。
4.一元强酸(HCl)与一元弱酸(CH3COOH)稀释图像比较
(1)相同体积、相同浓度的盐酸、醋酸
(2)相同体积、相同pH值的盐酸、醋酸
5.电离平衡常数
(1)①填写下表(25 ℃)
②CH3COOH酸性大于(填“大于”“小于”或“等于”)HClO酸性,判断的依据:相同条件下,电离常数越大,电离程度越大,c(H+)越大,酸性越强。
③电离平衡常数的意义:弱酸、弱碱的电离平衡常数能够反映酸碱性的相对强弱。电离平衡常数越大,电离程度越大。多元弱酸的电离以第一步电离为主,各级电离平衡常数的大小差距较大。
④外因对电离平衡常数的影响:电离平衡常数与其他化学平衡常数一样只与温度有关,与电解质的浓度无关,升高温度,K值增大,原因是电离是吸热过程。
(2)多元弱酸的分步电离,以碳酸为例,碳酸是二元弱酸,在水溶液中的电离是分步进行。
①电离方程式是H2CO3H++HCOeq \\al(-,3),HCOeq \\al(-,3)H++COeq \\al(2-,3)。
②电离平衡常数表达式:,。
③比较大小:Ka1>Ka2。
6.水的电离
(1)水的电离:H2O+H2OH3O++OH-,可简写为H2OH++OH-。
(2)水的离子积常数:Kw=c(H+)·c(OH-)。
①室温下:Kw=1×10-14。
②影响因素:只与温度有关,升高温度,Kw增大。
③适用范围:Kw不仅适用于纯水,也适用于稀的电解质水溶液。
④Kw揭示了在任何水溶液中均存在H+和OH-,只要温度不变,Kw不变。
核心考点二、溶液的酸碱性和中和滴定
1.溶液中H+或OH-的来源分析
(1)溶液为酸的溶液。
溶液中的OH-全部来自水的电离,水电离产生的c(H+)=c(OH-)。如pH=2的盐酸中,溶液中的c(OH-)=(Kw/10-2) ml·L-1=10-12 ml·L-1,即由水电离出的c(H+)=c(OH-)=10-12 ml·L-1。
(2)溶质为碱的溶液。
溶液中的H+全部来自水的电离,水电离产生的c(OH-)=c(H+)。如pH=12的NaOH溶液中,溶液中的c(H+)=10-12 ml·L-1,即由水电离出的c(OH-)=c(H+)=10-12 ml·L-1。
(3)水解呈酸性或碱性的盐溶液。
①pH=5的NH4Cl溶液中,H+全部来自水的电离,由水电离的c(H+)=10-5 ml·L-1,因为部分OH-与部分NHeq \\al(+,4)结合,溶液中c(OH-)=10-9 ml·L-1。
②pH=12的Na2CO3溶液中,OH-全部来自水的电离,由水电离出的c(OH-)=10-2 ml·L-1。
2.突破溶液酸、碱性判断的四条规律
(1)正盐溶液。
强酸强碱盐溶液显中性,强酸弱碱盐(如NH4Cl)溶液显酸性,强碱弱酸盐(如CH3COONa)溶液显碱性。
(2)酸式盐溶液。
NaHSO4(NaHSO4=Na++H++SO42-)NaHSO3、NaHC2O4、NaH2PO4水溶液显酸性(酸式酸根离子的电离程度大于水解程度),NaHCO3、NaHS、Na2HPO4水溶液显碱性(酸式酸根离子的水解程度大于电离程度)。
注意:因为浓度相同的CH3COO-与NH4+的水解程度相同,所以CH3COONH4溶液显中性,而NH4HCO3溶液略显碱性。
(3)弱酸(或弱碱)及其盐1∶1混合的溶液。
①CH3COOH和CH3COONa混合液呈酸性(等浓度的CH3COOH与CH3COO-,CH3COOH的电离程度大于CH3COO-的水解程度)。
②NH3·H2O和NH4Cl混合溶液呈碱性。
(4)酸碱pH之和等于14等体积混合溶液。
pH之和等于14的意义:酸溶液中的氢离子浓度等于碱溶液中的氢氧根离子的浓度。
已知酸、碱溶液的pH之和为14,则等体积混合时:
强酸、强碱,混合后溶液pH=7,
强酸、弱碱,混合后溶液pH>7,
弱酸、强碱,混合后溶液pHc(水解离子)>c(显性离子),当水解离子浓度是不水解离子浓度的数倍时,顺序提前。例如在浓度为c ml·L-1的醋酸钠溶液中,有c(Na+)>c(CH3COO-)>c(OH-)>c(H+);在浓度为c ml·L-1的硫酸铵溶液中,有c(NHeq \\al(+,4))>c(SOeq \\al(2-,4))>c(H+)>c(OH-)。
(2)酸式盐溶液:对于电离为主的,如NaHSO3,遵循c(自身)>c(电离产物)>c(水解产物),即c(Na+)>c(HSOeq \\al(-,3))>c(H+)>c(SOeq \\al(2-,3))>c(OH-)>c(H2SO3);对于水解为主的,如NaHCO3,遵循c(自身)>c(水解产物)>c(电离产物),即c(Na+)>c(HCOeq \\al(-,3))>c(OH-)>c(H2CO3)>c(H+)>c(COeq \\al(2-,3))。
(3)缓冲溶液:例如0.2 ml·L-1氨水与0.2 ml·L-1氯化铵溶液等体积混合后,溶液以电离为主,显碱性(常见物质中除了氢氰酸和氰化物,都以电离为主),所以氢氧根离子浓度大于氢离子浓度,再根据电荷守恒可知,铵根离子浓度大于氯离子浓度,即c(NHeq \\al(+,4))>c(Cl-)>c(OH-)>c(H+)。
2.弱酸弱碱盐溶液的酸碱性
弱酸弱碱盐双水解,其溶液的酸碱性取决于弱酸和弱碱的相对强弱。当Ka=Kb时,溶液显中性,如CH3COONH4;当Ka>Kb时,溶液显酸性,如HCOONH4;当KaKsp。
(3)曲线下方区域的点均为不饱和溶液,此时QcCaCO3>MnCO3。
③X点对CaSO4要析出沉淀,对CaCO3是不饱和溶液,能继续溶解CaCO3。
④Y点:c(SO42−)>c(Ca2+),二者的浓度积等于10-5;Z点:c(CO32−)>K2,Fe3+是滴定终点的指示剂
C.若不过滤,直接用浊液做滴定实验测定c(Ag+),则所测K值偏大
D.若改为测定滤液中c(Fe3+),选择合适的滴定方法直接滴定滤液,也能达到目的
【变式训练5】(考查中和滴定曲线分析)(2023·湖北·统考一模)常温下,向溶液中逐滴加入溶液,所得溶液中、、三种微粒的物质的量分数()与溶液pH的关系如图所示。下列分析错误的是
A.曲线1表示的物质的量分数随溶液pH的变化
B.时,溶液中:
C.溶液中:
D.反应的平衡常数
考点三、电解质溶液里离子浓度的比较
【高考解密】本考点主要考查电解质溶液中离子浓度大小比较,类型主要有1、弱电解质溶液中离子浓度大小比较,2、结合中和滴定的离子浓度大小比较,3、结合图像的离子浓度大小比较。一般以选择题的形式出现。解题的关键是明确电解质溶液中三大守恒及弱电解质的电离平衡、盐类水解平衡。
例3.(2023·上海金山·统考一模)室温下,向100mL中分别加(通)入不同试剂,现象见下表:
下列说法错误的是A.中存在:
B.实验1中随着水的不断加入,溶液中的值逐渐增大
C.实验2反应后溶液中存在:
D.实验3反应后溶液中存在:
【变式训练1】(考查弱电解质溶液中离子浓度大小比较)(2023·广东广州·广州六中校考三模)常温下,0.1ml·L-1氨水pH=11,0.1ml·L-1醋酸pH=3,下列说法正确的是
A.将0.1ml·L-1氨水稀释10倍,pHc(CH3COO-)>c(H+)>c(OH-)
D.CH3COONH4溶液因水解呈酸性
【变式训练2】(考查结合中和滴定的离子浓度大小比较)(2023·浙江·模拟预测)室温下,用NaOH溶液分别滴定体积均为20mL、浓度均为的HCl和HX溶液,溶液pH随加入NaOH溶液体积的变化如图所示,下列说法不正确的是
A.HX的电离平衡常数
B.M点存在:
C.将P点和N点的溶液混合,溶液呈酸性
D.向N点的溶液中通入HCl气体至pH=7:
【变式训练3】(考查结合图像的离子浓度大小比较)(2023·河北衡水·河北衡水中学校考模拟预测)t ℃时,向蒸馏水中不断加入NaA溶液,溶液中c2()与c()的变化关系如图所示。下列叙述错误的是
A.当溶液中c()=2× ml/L时,有c() > 5× ml/L
B.该温度下,的水解常数Kh的数量级为
C.溶液中:c(HA)+c() = c()
D.x点溶液中:c() > c() > c(HA) > c()
考点四、沉淀的溶解平衡
【高考解密】本考点主要考查高考考查的重点与热点,沉淀溶解平衡主要考点有三个:一是考查溶解平衡的移动及平衡的建立;二是结合图象,考查溶度积的应用及影响因素;三是沉淀反应在生产、科研、环保中的应用。难溶电解质的溶解平衡在近几年来一直是考查的重点,预计今后这部分知识可能和元素化合物、工艺流程、实验等相关知识点组成综合性比较强的题目。解题的关键是理解难溶电解质的溶解平衡及影响因素、溶度积及其应用。
例4.(2023·浙江·模拟预测)T℃时,和的沉淀溶解平衡曲线如图所示。已知为浓度的负对数,pN为阴离子浓度的负对数。下列说法不正确的是
A.曲线Ⅰ是,的沉淀溶解平衡曲线
B.加热可使溶液由X点变到Z点
C.Y点对应的可能为的过饱和溶液
D.T℃时,的平衡常数
【变式训练1】(考查沉淀溶解平衡及其影响因素)(2023·重庆·统考二模)时,用溶液分别滴定浓度均为的溶液,所得的沉淀溶解平衡图象分别是下图中的N和M。下列叙述不正确的是
A.a点对或都是过饱和溶液
B.向b点的溶液中加入少量固体,b点可变到c点
C.时,
D.向的混合液中滴入溶液时,先沉淀
【变式训练2】(考查沉淀的生成、溶解与转化)(2023·云南曲靖·校考二模)在T°C时,Ag2CrO4(橘红色)在水溶液中的沉淀溶解平衡曲线如图所示。已知该温度下AgCl的Ksp=1.8x10-10。下列说法正确的是
A.T°C时,Ag2CrO4的Ksp为1.0x10-8
B.T°C时,Y点和Z点时Ag2CrO4的Ksp不相等
C.向Ag2CrO4饱和溶液中加入K2CrO4,可使溶液由Y点最终变为X点
D.T°C时,将0.01ml·L-1AgNO3,溶液滴入20mI0.01ml·L-1KCl和0.01ml·L-1K2CrO4的混合溶液中,Cl-先沉淀
【变式训练3】(考查溶度积概念理解及其定量计算)(2023·吉林长春·长春十一高校考模拟预测)已知298K时,Ksp(NiS)=1.0×10-21,Ksp(FeS)=6.0×10-18,其沉淀溶解平衡曲线如图所示(图中R表示Ni或Fe),下列说法正确的是
(已知:≈2.4,≈3.2)
A.曲线I代表NiS
B.FeS+Ni2+⇌NiS+Fe2+的平衡常数K=60000
C.与P点相对应的FeS的分散系是均一稳定的
D.M点对应的溶液中,c(S2-)≈3.2×10-11 ml•L-1
加水稀释相同的倍数,醋酸的pH大
加水稀释到相同的pH,盐酸加入的水多
加水稀释相同的倍数,
盐酸的pH大
加水稀释到相同的pH,
醋酸加入的水多
弱电解质
电离方程式
电离常数
NH3·H2O
NH3·H2ONHeq \\al(+,4)+OH-
Kb=1.8×10-5
CH3COOH
CH3COOHCH3COO-+H+
Ka=1.8×10-5
HClO
HClOH++ClO-
Ka=3.0×10-8
指示剂
变色范围的pH
甲基橙
4.4黄色
酚酞
10.0红色
加水稀释到相同的体积,醋酸的pH大
加水稀释到相同的pH,盐酸加入的水多
加水稀释到相同的体积,盐酸的pH大
加水稀释到相同的pH,醋酸加入的水多
(1)HY为强酸、HX为弱酸
(2)a、b两点的溶液中:c(X-)=c(Y-)
(3)水的电离程度:d>c>a=b
(1)MOH为强碱、ROH为弱碱
(2)c(ROH)>c(MOH)
(3)水的电离程度:a>b
不同温度下水溶液中c(H+)与c(OH-)的变化曲线
常温下,CaSO4在水中的沉淀溶解平衡曲线[Ksp=9×10-6]
(1)A、C、B三点均为中性,温度依次升高,KW依次增大
(2)D点为酸性溶液,E点为碱性溶液,KW=1×10-14
(3)AB直线的左上方均为碱性溶液,任意一点都有c(H+)Ksp,将会有沉淀生成
(3)d点在曲线的下方,Qc7,强酸与弱碱反应终点是pHKa2。
6.水的电离
(1)水的电离:H2O+H2OH3O++OH-,可简写为H2OH++OH-。
(2)水的离子积常数:Kw=c(H+)·c(OH-)。
①室温下:Kw=1×10-14。
②影响因素:只与温度有关,升高温度,Kw增大。
③适用范围:Kw不仅适用于纯水,也适用于稀的电解质水溶液。
④Kw揭示了在任何水溶液中均存在H+和OH-,只要温度不变,Kw不变。
核心考点二、溶液的酸碱性和中和滴定
1.溶液中H+或OH-的来源分析
(1)溶液为酸的溶液。
溶液中的OH-全部来自水的电离,水电离产生的c(H+)=c(OH-)。如pH=2的盐酸中,溶液中的c(OH-)=(Kw/10-2) ml·L-1=10-12 ml·L-1,即由水电离出的c(H+)=c(OH-)=10-12 ml·L-1。
(2)溶质为碱的溶液。
溶液中的H+全部来自水的电离,水电离产生的c(OH-)=c(H+)。如pH=12的NaOH溶液中,溶液中的c(H+)=10-12 ml·L-1,即由水电离出的c(OH-)=c(H+)=10-12 ml·L-1。
(3)水解呈酸性或碱性的盐溶液。
①pH=5的NH4Cl溶液中,H+全部来自水的电离,由水电离的c(H+)=10-5 ml·L-1,因为部分OH-与部分NHeq \\al(+,4)结合,溶液中c(OH-)=10-9 ml·L-1。
②pH=12的Na2CO3溶液中,OH-全部来自水的电离,由水电离出的c(OH-)=10-2 ml·L-1。
2.突破溶液酸、碱性判断的四条规律
(1)正盐溶液。
强酸强碱盐溶液显中性,强酸弱碱盐(如NH4Cl)溶液显酸性,强碱弱酸盐(如CH3COONa)溶液显碱性。
(2)酸式盐溶液。
NaHSO4(NaHSO4=Na++H++SO42-)NaHSO3、NaHC2O4、NaH2PO4水溶液显酸性(酸式酸根离子的电离程度大于水解程度),NaHCO3、NaHS、Na2HPO4水溶液显碱性(酸式酸根离子的水解程度大于电离程度)。
注意:因为浓度相同的CH3COO-与NH4+的水解程度相同,所以CH3COONH4溶液显中性,而NH4HCO3溶液略显碱性。
(3)弱酸(或弱碱)及其盐1∶1混合的溶液。
①CH3COOH和CH3COONa混合液呈酸性(等浓度的CH3COOH与CH3COO-,CH3COOH的电离程度大于CH3COO-的水解程度)。
②NH3·H2O和NH4Cl混合溶液呈碱性。
(4)酸碱pH之和等于14等体积混合溶液。
pH之和等于14的意义:酸溶液中的氢离子浓度等于碱溶液中的氢氧根离子的浓度。
已知酸、碱溶液的pH之和为14,则等体积混合时:
强酸、强碱,混合后溶液pH=7,
强酸、弱碱,混合后溶液pH>7,
弱酸、强碱,混合后溶液pHc(水解离子)>c(显性离子),当水解离子浓度是不水解离子浓度的数倍时,顺序提前。例如在浓度为c ml·L-1的醋酸钠溶液中,有c(Na+)>c(CH3COO-)>c(OH-)>c(H+);在浓度为c ml·L-1的硫酸铵溶液中,有c(NHeq \\al(+,4))>c(SOeq \\al(2-,4))>c(H+)>c(OH-)。
(2)酸式盐溶液:对于电离为主的,如NaHSO3,遵循c(自身)>c(电离产物)>c(水解产物),即c(Na+)>c(HSOeq \\al(-,3))>c(H+)>c(SOeq \\al(2-,3))>c(OH-)>c(H2SO3);对于水解为主的,如NaHCO3,遵循c(自身)>c(水解产物)>c(电离产物),即c(Na+)>c(HCOeq \\al(-,3))>c(OH-)>c(H2CO3)>c(H+)>c(COeq \\al(2-,3))。
(3)缓冲溶液:例如0.2 ml·L-1氨水与0.2 ml·L-1氯化铵溶液等体积混合后,溶液以电离为主,显碱性(常见物质中除了氢氰酸和氰化物,都以电离为主),所以氢氧根离子浓度大于氢离子浓度,再根据电荷守恒可知,铵根离子浓度大于氯离子浓度,即c(NHeq \\al(+,4))>c(Cl-)>c(OH-)>c(H+)。
2.弱酸弱碱盐溶液的酸碱性
弱酸弱碱盐双水解,其溶液的酸碱性取决于弱酸和弱碱的相对强弱。当Ka=Kb时,溶液显中性,如CH3COONH4;当Ka>Kb时,溶液显酸性,如HCOONH4;当KaKsp。
(3)曲线下方区域的点均为不饱和溶液,此时QcCaCO3>MnCO3。
③X点对CaSO4要析出沉淀,对CaCO3是不饱和溶液,能继续溶解CaCO3。
④Y点:c(SO42−)>c(Ca2+),二者的浓度积等于10-5;Z点:c(CO32−)>K2,Fe3+是滴定终点的指示剂
C.若不过滤,直接用浊液做滴定实验测定c(Ag+),则所测K值偏大
D.若改为测定滤液中c(Fe3+),选择合适的滴定方法直接滴定滤液,也能达到目的
【答案】B
【解析】Ag++Fe2+Fe3++Ag↓为可逆反应,要计算平衡常数,需要知道平衡时各离子的浓度。反应完全时,过滤,滤液用KSCN溶液滴定,可计算出平衡时的银离子浓度,从而可知平衡时各离子浓度,K值也可计算。A.由于硝酸根在酸性环境下具有强氧化性,能将亚铁离子氧化为铁离子,会干扰实验,故不可用AgNO3溶液和Fe(NO3)2溶液(pH=1) 替换原试剂,A错误;B.用标准KSCN标准溶液滴定Ag+,至出现稳定的浅红色时实验达到终点,说明SCN-先与Ag+反应完全后再与Fe3+反应,故K1>>K2;出现稳定的浅红色时实验达到终点,说明Fe3+是滴定终点的指示剂,B正确;C.若不过滤,直接用浊液做滴定实验测定c(Ag+),滴入KSCN溶液时发生反应Ag++SCN-AgSCN↓,使Ag++Fe2+Fe3++Ag↓逆向移动,使银离子浓度增大,,K值偏小,C错误;D.若改为测定滤液中c(Fe3+),Fe2+容易被空气中的氧气氧化为Fe3+,滴定结果不准确,D错误;故选B。
【变式训练5】(考查中和滴定曲线分析)(2023·湖北·统考一模)常温下,向溶液中逐滴加入溶液,所得溶液中、、三种微粒的物质的量分数()与溶液pH的关系如图所示。下列分析错误的是
A.曲线1表示的物质的量分数随溶液pH的变化
B.时,溶液中:
C.溶液中:
D.反应的平衡常数
【解析】向溶液中逐滴加入溶液,发生反应分别为H2C2O4+NaOH=NaHC2O4+H2O、NaHC2O4+NaOH=Na2C2O4+H2O,所得溶液中物质的量逐渐减少,物质的量先逐渐增多,然后逐渐减少,物质的量逐渐增多,直至最大,则结合图像,曲线1表示的物质的量分数随溶液pH的变化,曲线2表示物质的量分数随溶液pH的变化,曲线3表示物质的量分数随溶液pH的变化。A.根据分析,曲线1表示的物质的量分数随溶液pH的变化,A正确;B.时,物质的量等于物质的量,结合电荷守恒,溶液中:,B错误;C.属于盐,完全电离为Na+和,溶液显酸性,少部分电离出氢离子,溶液中:,C正确;D.根据反应,该反应对应图像pH=1.2时,此时c()=c(H2C2O4),则Ka1=c(H+)=10-1.2,pH=4.2时,c()=c(),Ka2=c(H+)=10-4.2,由电离常数可知K===,D正确;故选B。
【答案】B
考点三、电解质溶液里离子浓度的比较
【高考解密】本考点主要考查电解质溶液中离子浓度大小比较,类型主要有1、弱电解质溶液中离子浓度大小比较,2、结合中和滴定的离子浓度大小比较,3、结合图像的离子浓度大小比较。一般以选择题的形式出现。解题的关键是明确电解质溶液中三大守恒及弱电解质的电离平衡、盐类水解平衡。
例3.(2023·上海金山·统考一模)室温下,向100mL中分别加(通)入不同试剂,现象见下表:
下列说法错误的是A.中存在:
B.实验1中随着水的不断加入,溶液中的值逐渐增大
C.实验2反应后溶液中存在:
D.实验3反应后溶液中存在:
【解析】A.中根据质子守恒可知,,A正确; B.,实验1中随着水的不断加入,溶液中碱性变弱,氢离子浓度增大,故比值逐渐增大,B正确;C.实验2反应后溶液根据电荷守恒可知,,溶液,溶液显碱性,则,故存在:,C正确;D.通入少量,发生反应,故,D错误;故选D。
【答案】D
【名师点睛】本题考查了弱电解质的电离、离子浓度大小比较,侧重于学生实验分析能力的考查,注意把握物料守恒、电荷守恒的运用。
【变式训练1】(考查弱电解质溶液中离子浓度大小比较)(2023·广东广州·广州六中校考三模)常温下,0.1ml·L-1氨水pH=11,0.1ml·L-1醋酸pH=3,下列说法正确的是
A.将0.1ml·L-1氨水稀释10倍,pHc(CH3COO-)>c(H+)>c(OH-)
D.CH3COONH4溶液因水解呈酸性
【解析】A.氨水为弱碱,将0.1ml·L-1氨水稀释10倍,电离平衡NH3·H2O⇌NH+OH-正向移动,c(OH-)大于原来的,pH>10,A错误;B.常温下,0.1ml·L-1氨水pH=11,c(OH-)=10-3ml/L,0.1ml·L-1醋酸pH=3,c(H+)=10-3ml/L,则CH3COOH的电离平衡常数与NH3·H2O的相等,B正确;C.常温下,0.1ml·L-1醋酸pH=3,c(H+)=10-3ml/L,醋酸发生电离,但电离程度小,则c(CH3COOH)>c(H+),溶液中还存在水的微弱电离:H2O⇌H++OH-,则c(CH3COOH)>c(H+)>c(CH3COO-)>c(OH-),C错误;D.CH3COOH的电离平衡常数与NH3·H2O的相等,CH3COONH4溶液中NH与CH3COO-的水解程度相等,则溶液呈中性,D错误;答案选B。
【答案】B
【变式训练2】(考查结合中和滴定的离子浓度大小比较)(2023·浙江·模拟预测)室温下,用NaOH溶液分别滴定体积均为20mL、浓度均为的HCl和HX溶液,溶液pH随加入NaOH溶液体积的变化如图所示,下列说法不正确的是
A.HX的电离平衡常数
B.M点存在:
C.将P点和N点的溶液混合,溶液呈酸性
D.向N点的溶液中通入HCl气体至pH=7:
【解析】A.M点时HX溶液中加入了10mLNaOH溶液,,且混合溶液呈碱性,说明HX的电离常数小于的水解常数,即,解得,A正确;B.M点,溶液中存在电荷守恒……①,物料守恒……②,①×2―②得,移项得,且M点:,所以,B正确;C.P点,N点,二者混合后HCl和NaX发生反应得到NaCl和HX,此时溶液中:,由A选项可知,溶液呈碱性,C错误;D.N点溶质为NaX,通入HCl气体至pH=7,由电荷守恒推知……①,物料守恒为……②,所以,又由A选项知,时,即,D正确;故选C。
【答案】C
【变式训练3】(考查结合图像的离子浓度大小比较)(2023·河北衡水·河北衡水中学校考模拟预测)t ℃时,向蒸馏水中不断加入NaA溶液,溶液中c2()与c()的变化关系如图所示。下列叙述错误的是
A.当溶液中c()=2× ml/L时,有c() > 5× ml/L
B.该温度下,的水解常数Kh的数量级为
C.溶液中:c(HA)+c() = c()
D.x点溶液中:c() > c() > c(HA) > c()
【解析】A.由图可知,t℃时,没有加入NaA的水中c2()为1× ml2 · ,蒸馏水中氢离子浓度等于氢氧根离子浓度,都为1× ml· ,则水的离子积常数Kw=1×。由图可知,溶液中浓度为2× ml· 时,溶液中c2()为3×ml2 ·,溶液中氢氧根离子浓度为×ml·,则溶液中的氢离子浓度为ml·L-1≈ 5.8×10-8ml·L-1 > 5×10-8ml·L-1,A项正确;B.NaA溶液中存在的水解平衡和水的电离平衡,溶液中浓度越大,溶液中与HA的浓度越接近,的水解常数Kh ≈,由图可知,浓度较大时Kh ≈ 1×10-10,数量级为10-10,B项错误;C.NaA溶液中存在质子守恒关系c(HA)+c() = c(),C项正确;D.由图可知,x点溶液中浓度为3× ml·,溶液中氢氧根离子浓度为2× ml·L-1,由C项分析可知NaA溶液中c(HA)+c() = c(),溶液中HA的浓度小于氢氧根离子浓度,氢离子浓度为5× ml·L-1,则溶液中各微粒浓度的大小顺序为c() > c() > c(HA) > c(),D项正确;答案选B。
【答案】B
考点四、沉淀的溶解平衡
【高考解密】本考点主要考查高考考查的重点与热点,沉淀溶解平衡主要考点有三个:一是考查溶解平衡的移动及平衡的建立;二是结合图象,考查溶度积的应用及影响因素;三是沉淀反应在生产、科研、环保中的应用。难溶电解质的溶解平衡在近几年来一直是考查的重点,预计今后这部分知识可能和元素化合物、工艺流程、实验等相关知识点组成综合性比较强的题目。解题的关键是理解难溶电解质的溶解平衡及影响因素、溶度积及其应用。
例4.(2023·浙江·模拟预测)T℃时,和的沉淀溶解平衡曲线如图所示。已知为浓度的负对数,pN为阴离子浓度的负对数。下列说法不正确的是
A.曲线Ⅰ是,的沉淀溶解平衡曲线
B.加热可使溶液由X点变到Z点
C.Y点对应的可能为的过饱和溶液
D.T℃时,的平衡常数
【解析】的沉淀溶解平衡为,即,则;的沉淀溶解平衡为,即,则,结合题图中曲线Ⅰ、Ⅱ的斜率可知,曲线I为的沉淀溶解平衡曲线,曲线Ⅱ为的沉淀溶解平衡曲线, ,即;而,即。A.根据分析,A正确;B.曲线Ⅰ为的沉淀溶解平衡曲线,若加热,的沉淀溶解平衡正向移动,溶液中的和浓度会同时增大,阴、阳离子浓度的负对数均会减小,B错误;C.Y点在的沉淀溶解平衡曲线的下方,该点为4,即,为6,即,则,故Y点对应的为的过饱和溶液,C正确;D.由反应可知,,D正确;故答案为:B。
【答案】B
【名师点睛】本题考查沉淀溶解平衡的知识,根据图象所提供的信息计算出CdCO3、Cd(OH)2的Ksp数值是解题关键,注意掌握溶度积常数的含义及应用方法,该题培养了学生的分析能力及化学计算能力。
【变式训练1】(考查沉淀溶解平衡及其影响因素)(2023·重庆·统考二模)时,用溶液分别滴定浓度均为的溶液,所得的沉淀溶解平衡图象分别是下图中的N和M。下列叙述不正确的是
A.a点对或都是过饱和溶液
B.向b点的溶液中加入少量固体,b点可变到c点
C.时,
D.向的混合液中滴入溶液时,先沉淀
【解析】A.a点银离子的浓度大于平衡浓度,故对或都是过饱和溶液,A正确;B.向b点的溶液中加入少量固体,Y2-浓度变大,Ag+浓度变小,b点不会变到c点,B错误;C.曲线上任意一点Ksp都相等,任取两点带入AgCl和Ag2Y的溶度积常数的公式可知,N为的沉淀溶解平衡图象,时,Y2-浓度为10-2.46ml/L时,Ag+浓度为10-4ml/L,,C正确;D.由图可知,时,的沉淀溶解平衡中银离子浓度更小,故混合液中滴入溶液时,先沉淀,D正确;故选B。
【答案】B
【变式训练2】(考查沉淀的生成、溶解与转化)(2023·云南曲靖·校考二模)在T°C时,Ag2CrO4(橘红色)在水溶液中的沉淀溶解平衡曲线如图所示。已知该温度下AgCl的Ksp=1.8x10-10。下列说法正确的是
A.T°C时,Ag2CrO4的Ksp为1.0x10-8
B.T°C时,Y点和Z点时Ag2CrO4的Ksp不相等
C.向Ag2CrO4饱和溶液中加入K2CrO4,可使溶液由Y点最终变为X点
D.T°C时,将0.01ml·L-1AgNO3,溶液滴入20mI0.01ml·L-1KCl和0.01ml·L-1K2CrO4的混合溶液中,Cl-先沉淀
【解析】A.Ag2CrO4的溶度积Ksp=c2(Ag+)×c(CrO)=(1×10-3)2×1×10-5=1×10-11,故A错误;B.溶度积只受温度的影响,因此Y点和Z点的溶度积相同,故B错误;C.c2(Ag+)×c(CrO)=Ksp,向Ag2CrO4饱和溶液中加入K2CrO4,溶液中c(Ag+)减小、c(CrO)增大,仍然在曲线上,不可能由Y点移动到X点,故C错误;D.KCl溶液中出现沉淀时,需要的c(Ag+)==1.8×10-8ml·L-1,K2CrO4中出现沉淀,需要消耗c(Ag+)=ml/L,因此先析出氯化银沉淀,故D正确;答案为D。
【答案】D
【变式训练3】(考查溶度积概念理解及其定量计算)(2023·吉林长春·长春十一高校考模拟预测)已知298K时,Ksp(NiS)=1.0×10-21,Ksp(FeS)=6.0×10-18,其沉淀溶解平衡曲线如图所示(图中R表示Ni或Fe),下列说法正确的是
(已知:≈2.4,≈3.2)
A.曲线I代表NiS
B.FeS+Ni2+⇌NiS+Fe2+的平衡常数K=60000
C.与P点相对应的FeS的分散系是均一稳定的
D.M点对应的溶液中,c(S2-)≈3.2×10-11 ml•L-1
【解析】已知298 K时,Ksp(NiS)=1.0×10-21,Ksp(FeS)= 6.0×10-18,可知NiS较难溶于水,其溶度积常数更小,则图中I为FeS、II为NiS,曲线上的点为平衡点。A.由于298 K时,Ksp(NiS)=1.0×10-21,Ksp(FeS)= 6.0×10-18,可知NiS较难溶于水,其溶度积常数更小,则图中I表示为FeS、II表示为NiS,A错误;B.FeS+Ni2+⇌NiS+Fe2+的平衡常数K=,B错误;
C.曲线I表示FeS的沉淀溶解平衡曲线,P点在平衡线以上,为物质的不饱和溶液,因此是均一稳定的,C正确;D.M点对应的溶液为FeS饱和溶液,c(S2-)=≈2.4×10-9 ml•L-1,D错误;故合理选项是C。
【答案】C
加水稀释相同的倍数,醋酸的pH大
加水稀释到相同的pH,盐酸加入的水多
加水稀释相同的倍数,
盐酸的pH大
加水稀释到相同的pH,
醋酸加入的水多
弱电解质
电离方程式
电离常数
NH3·H2O
NH3·H2ONHeq \\al(+,4)+OH-
Kb=1.8×10-5
CH3COOH
CH3COOHCH3COO-+H+
Ka=1.8×10-5
HClO
HClOH++ClO-
Ka=3.0×10-8
指示剂
变色范围的pH
甲基橙
4.4黄色
酚酞
10.0红色
加水稀释到相同的体积,醋酸的pH大
加水稀释到相同的pH,盐酸加入的水多
加水稀释到相同的体积,盐酸的pH大
加水稀释到相同的pH,醋酸加入的水多
(1)HY为强酸、HX为弱酸
(2)a、b两点的溶液中:c(X-)=c(Y-)
(3)水的电离程度:d>c>a=b
(1)MOH为强碱、ROH为弱碱
(2)c(ROH)>c(MOH)
(3)水的电离程度:a>b
不同温度下水溶液中c(H+)与c(OH-)的变化曲线
常温下,CaSO4在水中的沉淀溶解平衡曲线[Ksp=9×10-6]
(1)A、C、B三点均为中性,温度依次升高,KW依次增大
(2)D点为酸性溶液,E点为碱性溶液,KW=1×10-14
(3)AB直线的左上方均为碱性溶液,任意一点都有c(H+)Ksp,将会有沉淀生成
(3)d点在曲线的下方,Qc7,强酸与弱碱反应终点是pH
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