弱电解质的电离平衡
突破训练(一)
1.现有室温下四种溶液,有关叙述不正确的是( )
序号
①
②
③
④
pH
11
11
3
3
溶液
氨水
氢氧化钠溶液
醋酸
盐酸
A.③④中分别加入适量的醋酸钠晶体后,两溶液的pH均增大
B.②③两溶液等体积混合,所得溶液中c(H+)>c(OH-)
C.分别加水稀释10倍,四种溶液的pH:①>②>④>③
D.V1 L ④与V2 L ①混合,若混合后溶液pH=7,则V1< V2
解析:选D 从平衡移动角度分析,CH3COONa电离出的CH3COO-:a.与盐酸中的H+结合生成CH3COOH;b.使醋酸中平衡CH3COOHCH3COO-+H+左移,两溶液中H+浓度均减小,所以pH均增大,A项正确;假设均是强酸强碱,则物质的量浓度相同,等体积混合后溶液呈中性,但③醋酸是弱酸,其浓度远远大于②,即混合后醋酸过量,溶液显酸性,c(H+)>c(OH-),B项正确;分别加水稀释10倍,假设平衡不移动,那么①②溶液的pH均为10,但稀释氨水使平衡NH3·H2ONH+OH-右移,使①pH>10,同理醋酸稀释后pH<4,C项正确;假设均是强酸强碱,混合后溶液呈中性,则V1=V2,但①氨水是弱碱,其浓度远远大于④盐酸,所以需要的①氨水少,即V1>V2,D项错误。
2.25 ℃时,H2SO3及其钠盐的溶液中,H2SO3、HSO、SO的物质的量分数(α)随溶液pH变化关系如图所示,下列叙述错误的是( )
A.溶液的pH=5时,硫元素的主要存在形式为HSO
B.当溶液恰好呈中性时:c(Na+)>c(SO)+c(HSO)
C.向pH=8的上述溶液中滴加少量澄清石灰水,的值增大
D.向pH=3的上述溶液中滴加少量稀硫酸,α(HSO)减小
解析:选C 分析题给图像可知溶液的pH=5时,硫元素的主要存在形式为HSO,A项正确;根据电荷守恒知c(Na+)+c(H+)=2c(SO)+c(HSO)+c(OH-),当溶液恰好呈中性时c(H+)=c(OH-),则c(Na+)>c(SO)+c(HSO),B项正确;向pH=8的溶液中滴加少量澄清石灰水发生反应HSO+OH-===SO+H2O,Ca2++SO===CaSO3,参加反应的HSO比SO多,的值减小,C项错误;向pH=3的溶液中滴加少量稀硫酸发生反应H++HSOH2SO3,α(HSO)减小,D项正确。
3.100 ℃时,NaCl稀溶液中c(H+)为1.0×10-6 mol·L-1。下列说法中正确的是( )
①该NaCl溶液显酸性;②该NaCl溶液显中性;③该NaCl溶液中KW=1×10-14;
④该NaCl溶液中KW=1×10-12;⑤该NaCl溶液的pH=7。
A.②④ B.①③
C.①④ D.②⑤
解析:选A 100 ℃时,NaCl稀溶液中c(H+)为1.0×10-6 mol·L-1,则水的离子积常数为KW=c(H+)·c(OH-)=1.0×10-6×1.0×10-6=1×10-12。该NaCl稀溶液呈中性,其pH=6。
4.25 ℃时,某溶液中由水电离产生的c(H+)和c(OH-)的乘积为1×10-18,下列说法正确的是( )
A.该溶液的pH可能是5 B.此溶液不存在
C.该溶液的pH一定是9 D.该溶液的pH可能为7
解析:选A 由题意可知该溶液中由水电离产生的c(H+)=c(OH-)=1×10-9 mol·L-1,该溶液中水的电离受到抑制,可能是酸溶液,也可能是碱溶液。若为酸溶液,则pH=5;若为碱溶液,则pH=9,故A项正确。
5.常温下,关于pH=2的盐酸,下列说法不正确的是( )
A.溶液中c(H+)=1.0×10-2 mol·L-1
B.溶液中由水电离出的c(OH-)=1.0×10-12 mol·L-1
C.加水稀释100倍后,溶液的pH=4
D.加入等体积pH=12的氨水,溶液呈中性
解析:选D 常温下pH=2的盐酸中,c(H+)=10-pH mol·L-1=1.0×10-2 mol·L-1,A正确;盐酸中OH-全部来源于水的电离,则由水电离出的c(OH-)=1.0×10-12 mol·L-1,B正确;加水稀释100倍后,溶液中c(H+)=1.0×10-4 mol·L-1,则溶液的pH=4,C正确;NH3·H2O是弱碱,pH=12的氨水中c(NH3·H2O)>1.0×10-2 mol·L-1,与pH=2的盐酸等体积混合后,氨水过量较多,溶液呈碱性,D错误。
6.25 ℃时,1 mol·L-1的醋酸加水稀释至浓度为0.01 mol·L-1,关于稀释前后下列变化正确的是( )
A.溶液中c(OH-)减小
B.pH的变化值等于2
C.溶液中的值增大
D.KW的值减小
解析:选C KW只受温度的影响,温度不变,KW的值不变,故加水稀释对KW的值无影响,D项错误;醋酸加水稀释,溶液中的氢离子浓度减小,而KW不变,则c(OH-)增大,A项错误;加水稀释,促进醋酸的电离,故pH的变化小于2,B项错误;加水稀释,溶液中的c(CH3COO-)减小,但醋酸的Ka=不变,故溶液中的值增大,C项正确。
7.已知温度T时水的离子积常数为KW,该温度下,将浓度为a mol·L-1的一元酸HA与b mol·L-1的一元碱BOH等体积混合,可判定该溶液呈中性的依据是( )
A.a=b
B.混合溶液的pH=7
C.混合溶液中,c(H+)= mol·L-1
D.混合溶液中,c(H+)+c(B+)=c(OH-)+c(A-)
解析:选C 判断溶液呈中性的依据是c(H+)=c(OH-)。A项,a=b,酸碱恰好完全反应生成正盐和水,由于酸碱强弱未知,不能确定溶液的酸碱性;B项,未说明温度为25 ℃,故混合溶液的pH=7时不一定呈中性;C项,混合溶液中,c(H+)·c(OH-)=KW,因为c(H+)= mol·L-1,则c(OH-)= mol·L-1,c(H+)=c(OH-),故溶液呈中性;D项,c(H+)+c(B+)=c(OH-)+c(A-),只能说明溶液中电荷守恒,无法判断溶液的酸碱性。
8.已知NaHSO4在水中的电离方程式为NaHSO4===Na++H++SO。某温度下,向c(H+)=1×10-6 mol·L-1的蒸馏水中加入NaHSO4晶体,保持温度不变,测得溶液的c(H+)=1×10-2 mol·L-1。下列对该溶液的叙述不正确的是( )
A.该温度高于25 ℃
B.由水电离出来的H+的浓度为1×10-10 mol·L-1
C.加入NaHSO4晶体抑制水的电离
D.取该溶液加水稀释100倍,溶液中的c(OH-)减小
解析:选D KW=1×10-6×1×10-6=1×10-12>10-14,温度高于25 ℃,A项正确;NaHSO4电离出的H+抑制H2O电离,cH2O(H+)=c(OH-)=1×10-10 mol·L-1,B、C两项正确;加H2O稀释,c(H+)减小,而c(OH-)增大,D项错误。
9.在T ℃时,某NaOH稀溶液中c(H+)=10-a mol·L-1,c(OH-)=10-b mol·L-1,已知a+b=12。向该溶液中逐滴加入pH=c的盐酸(T ℃),测得混合溶液的部分pH如下表所示:
序号
NaOH溶液体积
盐酸体积
溶液pH
①
20.00
0.00
8
②
20.00
20.00
6
假设溶液混合前后的体积变化忽略不计,则c为( )
A.1 B.4
C.5 D.6
解析:选B 据题意可知在该温度下水的离子积常数是1×10-12,而不是1×10-14。通过①可知,此NaOH溶液中c(OH-)=10-4 mol·L-1。由②可知,加入20 mL盐酸后溶液的pH=6,此时恰好完全中和。则c(H+)==1×10-4 mol·L-1,则c=4。
10.一定温度下,水溶液中H+和OH-的浓度变化曲线如图。下列说法正确的是( )
A.升高温度,可能引起由c向b的变化
B.该温度下,水的离子积常数为1.0×10-13
C.该温度下,加入FeCl3溶液可能引起由b向a的变化
D.该温度下,稀释溶液可能引起由c向d的变化
解析:选C A.c点溶液中c(OH-)>c(H+),溶液呈碱性,升温,溶液中c(OH-)不可能减小,错误;B.由b点对应c(H+)与c(OH-)可知,KW=c(H+)·c(OH-)=1.0×10-7×1.0×10-7=1.0×10-14,错误;C.FeCl3溶液水解显酸性,溶液中c(H+)增大,因一定温度下水的离子积是常数,故溶液中c(OH-)减小,因此加入FeCl3溶液可能引起由b向a的变化,正确;D.c点溶液呈碱性,稀释时c(OH-)减小,同时c(H+)应增大,故稀释溶液时不可能引起由c向d的变化,错误。
11.水的电离常数如图两条曲线所示,曲线中的点都符合c(H+)·
c(OH-)=常数,下列说法错误的是( )
A.图中温度T1 >T2
B.图中五点KW间的关系:
B>C>A=D=E
C.曲线a、b均代表纯水的电离情况
D.若处在B点时,将pH=2的硫酸溶液与pH=12的KOH溶液等体积混合后,溶液显碱性
解析:选C D项,B点KW=10-12,H2SO4中c(H+)=10-2 mol·L-1,KOH中c(OH-)= mol·L-1=1 mol·L-1,等体积混合后,KOH过量,溶液呈碱性,正确。
12.下列关于电离常数的说法正确的是( )
A.电离常数随着弱电解质浓度的增大而增大
B.CH3COOH的电离常数表达式为Ka=
C.电离常数只受温度影响,与浓度无关
D.CH3COOH溶液中加入少量CH3COONa固体,电离常数减小
解析:选C 电离常数是温度函数只与温度有关,故A、D错误,C正确;电离常数是弱电解质达到电离平衡时,电离产生的离子浓度的乘积与未电离的电解质分子的浓度的比,因此CH3COOH的电离常数表达式为Ka=,B错误。
13.已知下面三个数据:7.2×10-4、4.6×10-4、4.9×10-10分别是下列有关的三种酸的电离常数(25 ℃),若已知下列反应可以发生:NaCN+HNO2===HCN+NaNO2、NaCN+HF===HCN+NaF、NaNO2+HF===HNO2+NaF。由此可判断下列叙述中不正确的是( )
A.K(HF)=7.2×10-4
B.K(HNO2)=4.9×10-10
C.根据两个反应即可得出一元弱酸的强弱顺序为
HF>HNO2>HCN
D.K(HCN)<K(HNO2)<K(HF)
解析:选B 相同温度下,酸的电离常数越大,该酸的酸性越强,结合强酸制取弱酸分析可知,亚硝酸的酸性大于氢氰酸而小于氢氟酸,所以亚硝酸的电离常数为4.6×10-4,故B错误。
14.下列曲线中,可以描述乙酸(甲,K=1.8×10-5)和一氯乙酸(乙,K=1.4×10
-3)在水中的电离度与浓度关系的是( )
解析:选B 这两种物质都是弱电解质,在温度不变、浓度相等时,电离程度:CH3COOHH2CO3>HClO
(2)CO>ClO->HCO>CH3COO-
(3)a>b>d>c (4)A ABCE
18.(1)已知:25 ℃时NH3·H2O的Kb=2.0×10-5。
①求0.10 mol·L-1的NH3·H2O溶液中c(OH-)=________ mol·L-1。
②若向0.10 mol·L-1的NH3·H2O中加入固体NH4Cl,使c(NH)达到0.20 mol·L-1,则c(OH-)=________mol·L-1。
③25 ℃时,将a mol·L-1的氨水与0.01 mol·L-1的盐酸等体积混合,若混合后所得溶液的pH=7,用含a的代数式表示的电离常数Kb=________。
(2)25 ℃时,0.10 mol·L-1的HA溶液中=1010。
①该HA溶液的pH=________。
②25 ℃时,将等浓度、等体积的氨水与HA溶液相混合,所得混合溶液的pH________7(填“>”“=”或“<”)。
解析:(1)①NH3·H2O溶液中存在电离平衡:NH3·H2ONH+OH-,则有Kb==2.0×10-5;0.10 mol·L-1 NH3·H2O的电离程度较小,此时c(NH3·H2O)≈0.10 mol·L-1,c(NH)≈c(OH-),则有Kb==2.0×10-5,解得
c(OH-)≈1.4×10-3 mol·L-1。②加入固体NH4Cl,使c(NH)=0.20 mol·L-1,则有Kb==2.0×10-5,可得c(OH-)=1×10-5 mol·L-1。③25 ℃时将a mol·L-1的氨水与0.01 mol·L-1的盐酸等体积混合,混合后溶液的pH=7,则溶液呈中性,结合电荷守恒可得c(Cl-)=c(NH)=0.005 mol
·L-1;据N原子守恒可得c(NH3·H2O)=
(0.5a-0.005)mol·L-1,此时c(H+)=c(OH-)=1×10-7 mol·L-1,则有NH3·H2O的电离常数为Kb===。
(2)①25 ℃时KW=c(H+)·c(OH-)=1×10-14,0.10 mol·L-1的HA溶液中=1010,则有c(H+)=1×10-2 mol·L-1,故HA溶液的pH=2。②等浓度、等体积的氨水与HA溶液混合,二者恰好完全反应生成NH4A溶液;0.10 mol·L-1的HA溶液中c(H+)=1×10-2 mol·L-1,则Ka(HA)==1×10-3,又知Kb(NH3·H2O)=2.0×10-5,则有Ka(HA)>Kb(NH3·H2O),因Kh(NH)==,Kh(A-)==,故NH4A溶液中NH的水解程度大于A-,所得混合溶液呈酸性,溶液的pH<7。
答案:(1)①1.4×10-3 ②1×10-5 ③
(2)①2 ②<
19.(1)常温下,①溶液的浓度为a mol·L-1与③溶液等体积混合,当溶液中c(N)=
c(Cl-)时,用含a的代数式表示NH3·H2O的电离常数Kb=________mol·L-1。
提示:。根据溶液的电中性原则,有关系式:c(N)+c(H+)=c(Cl-)+c(OH-),因为c(N)=c(Cl-),所以c(H+)=c(OH-),则溶液显中性。③溶液的浓度为
0.001 mol·L-1,等体积混合溶液中c(N)=c(Cl-)=×0.001 mol·L-1=
0.000 5 mol·L-1,c(H+)=c(OH-)=1×10-7 mol·L-1(因为是25 ℃下且为中性),
故混合后溶液中c(NH3·H2O)=×a mol·L-1-0.000 5 mol·L-1=(0.5a-
0.000 5) mol·L-1,NH3·H2O的电离常数Kb= mol·L-1= mol·L-1。
(2)将③、④分别用蒸馏水稀释至原来体积的m倍和n倍(m,n均不为0),稀释后两溶液的c(H+)仍相同,则m________n。
提示:c(OH-)>
c(H+)>c(C)。
(3)依据N+H2ONH3·H2O+H+,通入氨气使c(NH3·H2O)增大平衡左移,使c(N)
增大,但c(NH3·H2O)增大的多。
(4)如果等体积混合,恰好完全反应生成NaCl、NH3·H2O,溶液显碱性,所以NH4Cl过量。
答案:(1)④②③① ①
(2)c(Na+)>c(HC)>c(OH-)>c(H+)>c(C)
(3)减小
(4)大于
21.用沉淀滴定法快速测定NaI等碘化物溶液中c(I-),实验过程包括准备标准溶液和滴定待测溶液。
Ⅰ.准备标准溶液
a.准确称取AgNO3基准物4.246 8 g(0.025 mol)后,配制成250 mL标准溶液,放在棕色试剂瓶中避光保存,备用。
b.配制并标定100 mL 0.100 0 mol·L-1NH4SCN标准溶液,备用。
Ⅱ.滴定的主要步骤
a.取待测NaI溶液25.00 mL于锥形瓶中。
b.加入25.00 mL 0.100 0 mol·L-1AgNO3溶液(过量),使I-完全转化为AgI沉淀。
c.加入NH4Fe(SO4)2溶液作指示剂。
d.用0.100 0 mol·L-1NH4SCN溶液滴定过量的Ag+,使其恰好完全转化为AgSCN沉淀后,溶液出现淡红色,停止滴定。
e.重复上述操作两次,三次测定数据如下表:
实验序号
1
2
3
消耗NH4SCN标准溶液体积/mL
10.24
10.02
9.98
f.数据处理。
回答下列问题:
(1)将称取的AgNO3配制成标准溶液,所使用的仪器除烧杯和玻璃棒外还有___
_____________________。
(2)AgNO3标准溶液放在棕色试剂瓶中避光保存的原因是__________。
(3)滴定应在pHn
15.已知水在25 ℃和95 ℃时,其电离平衡曲线如图所示:
(1)95 ℃时,水的电离平衡曲线应为B,请说明理由:______________________________。25 ℃时,将pH=9的NaOH溶液与pH=4的硫酸溶液混合,所得混合溶液的pH=7,则NaOH溶液与硫酸溶液的体积比为_________。
(2)95 ℃时,若100体积pH=a的某强酸溶液与1体积pH=b的某强碱溶液混合后溶液呈中性,则a与b之间应满足的关系是________。
(3)曲线A所对应的温度下,pH=2的HCl溶液和pH=11的某BOH溶液中,若水的电离程度分别用α1、α2表示,则α1________α2(填“大于”“小于”“等于”或“无法确定”)。
(4)曲线B对应温度下,将0.02 mol·L-1 Ba(OH)2溶液与等物质的量浓度的NaHSO4溶液等体积混合后,混合溶液的pH=________。
解析:(1)水的电离是吸热过程,温度高时,电离程度大,c(H+)、c(OH-)均增大,95 ℃时,水的电离平衡曲线应为B;25 ℃时,pH=9的NaOH溶液,c(OH-)=10-5 mol·L-1;pH=4的H2SO4溶液,c(H+)=10-4 mol·L-1
;若所得混合溶液的pH=7,n(OH-)=n(H+)。则c(OH-)·V(NaOH)=c(H+)·V(H2SO4)。故NaOH溶液与H2SO4溶液的体积比为V(NaOH)∶V(H2SO4)=c(H+)∶c(OH-)=10∶1。(2)95 ℃时,水的离子积常数是KW=10-12。设强酸溶液为100 L,强碱溶液为1 L,强酸溶液中n(H+)=100×10-a mol=102-a mol,强碱溶液n(OH-)=10b-12 mol。混合后溶液呈中性,102-a mol=10b-12 mol,2-a=b-12,所以a+b=14。(3)曲线A所对应的温度是室温。在室温下,pH=2的HCl溶液,c水(H+)=10-12 mol·L-1;pH=11的某BOH溶液中,c水(H+)=10-11 mol·L-1;水电离产生的H+的浓度越大,水的电离程度就越大。若水的电离程度分别用α1、α2表示,则α1