1.(2017·江苏高考)常温下,Ka(HCOOH)=1.77×10-4,Ka(CH3COOH)=1.75×10-5,Kb(NH3·H2O)=1.76×10-5,下列说法正确的是( )
A.浓度均为0.1 mol·L-1的HCOONa和NH4Cl溶液中阳离子的物质的量浓度之和:前者大于后者
B.用相同浓度的NaOH溶液分别滴定等体积pH均为3的HCOOH和CH3COOH溶液至终点,消耗NaOH溶液的体积相等
C.0.2 mol·L-1HCOOH与0.1 mol·L-1NaOH等体积混合后的溶液中:c(HCOO-)+c(OH-)=c(HCOOH)+c(H+)
D.0.2 mol·L-1CH3COONa与0.1 mol·L-1盐酸等体积混合后的溶液中(pHc(Cl-)>c(CH3COOH)>c(H+)
pH的CH3COOH溶液的浓度大于HCOOH的,和NaOH反应时,CH3COOH溶液消耗NaOH溶液的体积较大,B项错误;由电荷守恒得:①c(HCOO-)+c(OH-)=c(Na+)+c(H+),由物料守恒得:②2c(Na+)=c(HCOOH)+c(HCOO-),则由①×2+②可得c(HCOO-)+2c(OH-)=c(HCOOH)+2c(H+),又因反应后得到c(HCOOH)与c(HCOONa)相等的混合溶液,溶液呈酸性,则溶液中c(H+)>c(OH-),故c(HCOO-)+c(OH-)>c(HCOOH)+c(H+),C项错误;反应后得到c(CH3COONa)=c(CH3COOH)=c(NaCl)的混合溶液,由物料守恒得:c(CH3COO-)+c(CH3COOH)=2c(Cl-),pHc(Cl-)>c(CH3COOH),电离和水解均很微弱,故c(H+)小于c(CH3COOH),D项正确。
2.(2017·全国卷Ⅰ)常温下将NaOH溶液滴加到己二酸(H2X)溶液中,混合溶液的pH与离子浓度变化的关系如图所示。下列叙述错误的是( )
A.Ka2(H2X)的数量级为10-6
B.曲线N表示pH与lg的变化关系
C.NaHX溶液中c(H+)>c(OH-)
D.当混合溶液呈中性时,c(Na+)>c(HX-)>c(X2-)>c(OH-)=c(H+)
选择曲线M分析,NaHX溶液中c(H+),D项错误。
4.(2017·全国卷Ⅲ)在湿法炼锌的电解循环溶液中,较高浓度的Cl-会腐蚀阳极板而增大电解能耗。可向溶液中同时加入Cu和CuSO4,生成CuCl沉淀从而除去Cl-。根据溶液中平衡时相关离子浓度的关系图,下列说法错误的是( )
A.Ksp(CuCl)的数量级为10-7
B.除Cl-反应为Cu+Cu2++2Cl-===2CuCl
C.加入Cu越多,Cu+浓度越高,除Cl-效果越好
D.2Cu+===Cu2++Cu平衡常数很大,反应趋于完全
解析:选C 由题图可知,当-lg=0时,lg约为-7,即c(Cl-)=1 mol·L-1,c(Cu+)=10-7 mol·L-1,则Ksp(CuCl)=c(Cu+)·c(Cl-)的数量级为10-7,A项正确;根据题目信息可知B项正确;Cu为固体,浓度视为常数,只要满足反应用量即可,过多的铜也不会影响平衡状态的移动,C项错误;由题图可知,交点处c(Cu+)=c(Cu2+)≈10-6mol·L-1,则2Cu+===Cu2++Cu的平衡常数K=≈106,该平衡常数很大,因而反应趋于完全,D项正确。
5.(2016·四川卷)向1 L含0.01 mol NaAlO2和0.02 mol NaOH的溶液中缓慢通入CO2,随n(CO2)增大,先后发生三个不同的反应,当0.01 mol<n(CO2)≤0.015 mol时发生的反应是:2NaAlO2+CO2+3H2O===2Al(OH)3↓+Na2CO3。下列对应关系正确的是( )
选项
n(CO2)/mol
溶液中离子的物质的量浓度
A
0
c(Na+)>c(AlO)+c(OH-)
B
0.01
c(Na+)>c(AlO)>c(OH-)>c(CO)
C
0.015
c(Na+)>c(HCO)>c(CO)>c(OH-)
D
0.03
c(Na+)>c(HCO)>c(OH-)>c(H+)
C.当n(CO2)=0.015 mol时,溶液中溶质为Na2CO3,溶液中离子浓度应为c(Na+)>c(CO)>c(OH-)>c(HCO),错误;D.当n(CO2)=0.03 mol时,溶液中溶质为NaHCO3,溶液中离子浓度应为c(Na+)>c(HCO)>c(OH-)>c(H+),正确。
答案:D
6.(2016·浙江卷)苯甲酸钠(缩写为NaA)可用作饮料的防腐剂。研究表明苯甲酸 (HA)的抑菌能力显著高于A-。已知25 ℃时,HA的Ka=6.25×10–5,H2CO3的Ka1=4.17×10–7,Ka2=4.90×
10–11。在生产碳酸饮料的过程中,除了添加NaA外,还需加压充入CO2气体。下列说法正确的是(温度为25 ℃,不考虑饮料中其他成分)( )
A.相比于未充CO2的饮料,碳酸饮料的抑菌能力较低
B.提高CO2充气压力,饮料中c(A–)不变
C.当pH为5.0时,饮料中=0.16
D.碳酸饮料中各种粒子的浓度关系为:
c(H+)=c(HCO)+c(CO)+c(OH–)-c(HA)
解析:A.根据题意,苯甲酸(HA)的抑菌能力显著高于A-,相比于未充CO2的饮料,碳酸饮料的抑菌能力较高,A项错误;B.提高CO2充气压力,根据强酸制弱酸原理CO2+H2O+A-===HA+HCO,饮料中c(A–)减小,B项错误;C.当pH为5.0时,饮料中===0.16,C项正确;D.碳酸饮料中加入的各成分的含量未知,无法比较各种粒子的浓度关系,D项错误。
答案:C
7.(2016·天津卷)室温下,用相同浓度的NaOH溶液,分别滴定浓度均为0.1 mol·L-1的三种酸(HA、HB和HD)溶液,滴定曲线如图所示,下列判断错误的是( )
A.三种酸的电离常数关系:KHA>KHB>KHD
B.滴定至P点时,溶液中:c(B-)>c(Na+)>c(HB)>c(H+)>c(OH-)
C.pH=7时,三种溶液中:c(A-)=c(B-)=c(D-)
D.当中和百分数达100%时,将三种溶液混合后:
c(HA)+c(HB)+c(HD)=c(OH-)-c(H+)
溶液为NaA、NaB、NaD的混合溶液,则c(OH-)=c(HA)+c(HB)+c(HD)+c(H+),即c(HA)+c(HB)+c(HD)=c(OH-)-c(H+),D项正确。
答案:C
8.弱电解质的电离平衡、盐类的水解平衡和难溶物的溶解平衡均属于化学平衡。
Ⅰ.已知H2A在水中存在以下平衡:
H2A===H++HA-,HA-H++A2-。
(1)常温下NaHA溶液的pH________(填序号),原因是
_____________________________________________________。
A.大于7 B.小于7
C.等于7 D.无法确定
(2)某温度下,若向0.1 mol/L的NaHA溶液中逐滴滴加0.1 mol/L KOH溶液至溶液呈中性(忽略混合后溶液的体积变化)。此时该混合溶液中的下列关系一定正确的是________。
A.c(H+)·c(OH-)=1.0×10-14
B.c(Na+)+c(K+)=c(HA-)+2c(A2-)
C.c(Na+)>c(K+)
D.c(Na+)+c(K+)=0.05 mol/L
(3)已知常温下H2A的钙盐(CaA)的饱和溶液中存在以下平衡:CaA(s)Ca2+(aq)+A2-(aq) ΔH>0。若要使该溶液中Ca2+浓度变小,可采取的措施有________。
A.升高温度
B.降低温度
C.加入NH4Cl晶体
D.加入Na2A固体
Ⅱ.含有Cr2O的废水毒性较大,某工厂废水中含5.0×10-3 mol/L的Cr2O。为了使废水的排放达标,进行如下处理:
Cr2OCr3+、Fe3+Cr(OH3)、Fe(OH)3
(1)该废水中加入绿矾和H+,发生反应的离子方程式为________________________。
(2)若处理后的废水中残留的c(Fe3+)=2.0×10-13 mol/L,则残留的Cr3+的浓度为____________________________________________。
(已知:Ksp[Fe(OH)3]=4.0×10-38,Ksp[Cr(OH)3]=6.0×10-31)
c(Na+)>c(K+);由电荷守恒知,c (Na+)+c(K+)+c(H+)=c(HA-)+2c(A2-)+c(OH-),且c(H+)=c(OH-),则c(Na+)+c(K+)=c(HA-)+2c(A2-);水的离子积与温度有关;混合液中c(Na+)>0.05 mol/L;降温、增大c(A2-)都能使平衡CaA(s) Ca2+(aq)+A2-(aq)左移。Ⅱ.废水中加入绿矾和H+,根据流程图,可知发生的是氧化还原反应,配平即可。c(Cr3+)/c(Fe3+)=[c(Cr3+)·c3(OH-)]/[c(Fe3+)·c3(OH)-]=Ksp[Cr(OH)3]/Ksp[Fe(OH)3]=1.5×107,故c(Cr3+)=3.0×10-6 mol/L。
答案:Ⅰ.(1)B NaHA只能发生电离,不能发生水解 (2)BC (3)BD
Ⅱ.(1)Cr2O+6Fe2++14H+===2Cr3++6Fe3++7H2O (2)3.0×10-6mol/L
9.(2015·天津卷)FeCl3在溶液中分三步水解:
Fe3++H2OFe(OH)2++H+ K1
Fe(OH)2++H2OFe(OH)+H+ K2
Fe(OH)+H2OFe(OH)3+H+ K3
(1)以上水解反应的平衡常数K1、K2、K3由大到小的顺序是
______________________________________________________。
(2)通过控制条件,以上水解产物聚合,生成聚合氯化铁,离子方程式为:xFe3++yH2OFex(OH)+yH+
欲使平衡正向移动可采用的方法是(填序号)________。
a.降温 b.加水稀释
c.加入NH4Cl d.加入NaHCO3
(3)室温下,使氯化铁溶液转化为高浓度聚合氯化铁的关键条件是
________________________________________________________。
(4)天津某污水处理厂用聚合氯化铁净化污水的结果如图所示。由图中数据得出每升污水中投放聚合氯化铁[以Fe(mg/L)表示]的最佳范围约为________mg/L。
解析:(1)铁离子的水解分为三步,且水解程度逐渐减弱,所以水解平衡常数逐渐减小,则K1>K2>K3;
(3)从反应的离子方程式中可知,氢离子的浓度影响高浓度聚合氯化铁的生成,所以关键步骤是调节溶液的pH。
(4)由图象可知,聚合氯化铁的浓度在18~20 mg/L时,去除率达到最大值,污水的浑浊度减小。
答案:(1) K1>K2>K3 (2)bd (3)调节溶液的pH (4)18~20
10.在含有弱电解质的溶液中,往往有多个化学平衡共存。
(1)一定温度下,向1 L 0.1 mol/L CH3COOH溶液中加入0.1 mol CH3COONa固体,则溶液中__________(填“增大”“不变”或“减小”);写出表示该混合溶液中所有离子浓度之间的一个等式_________________________________________。
(2)土壤的pH一般在4~9之间。土壤中Na2CO3含量较高时,pH可高达10.5,试用离子方程式解释土壤呈碱性的原因_____________________________________________________。
加入石膏(CaSO4·2H2O)可以使土壤碱性降低,有关反应的化学方程式为
___________________________________________________________________________________。
(3)常温下在20 mL 0.1 mol/L Na2CO3溶液中逐滴加入0.1 mol/L HCl溶液40 mL,溶液中含碳元素的各种微粒(CO2因逸出未画出)物质的量分数(纵轴)随溶液pH变化的部分情况如图所示。
回答下列问题:
①在同一溶液中,H2CO3、HCO、CO________(填“能”或“不能”)大量共存;
②当pH=7时,溶液中含碳元素的主要微粒为____________,溶液中各种离子的物质的量浓度的大小关系为_______________________________________________________;
③已知在25℃时,CO水解反应的平衡常数即水解常数Kh==2.0×10-4mol/L,当溶液中c(HCO)∶c(CO)=2∶1时,溶液的pH=________。
(3)通过观察图象求解①②问。③中c(OH-)=1.0×10-4mol/L,则c(H+)=1.0×10-10mol/L,pH=10。
答案:(1)不变 c(CH3COO-)+c(OH-)=c(H+)+c(Na+)
(2)CO+H2OHCO+OH- Na2CO3+CaSO4·2H2OCaCO3+Na2SO4+2H2O
(3)①不能 ②HCO、H2CO3 c(Na+)>c(Cl-)>c(HCO)>c(H+)=c(OH-) ③10
易错起源1、 外界条件对电离平衡的影响
例1.下列曲线中,可以描述乙酸(甲,Ka=1.8×10-5)和一氯乙酸(乙,Kb=1.4×10-3
)在水中的电离度与浓度关系的是( )
解析 根据甲、乙的电离平衡常数得,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CH3COOHc(CO)
B.不同pH的溶液中存在关系:c(NH)+c(H+)=2c(CO)+c(HCO)+
c(NH2COO-)+c(OH-)
C.随着CO2的通入,不断增大
D.在溶液pH不断降低的过程中,有含NH2COO-的中间产物生成
增大,温度不变, K不变,则K/c(NH)不断减小,故不断减小,错误; D项,从图中看出,随着溶液中pH的不断降低,NH2COO-的浓度不断增大,继而又不断减小直到为0,故NH2COO-属于生成的中间产物,正确。
答案 C
【变式探究】常温下,用0.1000 mol·L-1 NaOH溶液滴定20.00 mL 0.1000 mol·L-1 CH3COOH溶液所得滴定曲线如下图。下列说法正确的是( )
A.点①所示溶液中: c(CH3COO-)+c(OH-)=c(CH3COOH)+c(H+)
B.点②所示溶液中: c(Na+)=c(CH3COOH)+c(CH3COO-)
C.点③所示溶液中: c(Na+)>c(OH-)>c(CH3COO-)>c(H+)
D.滴定过程中可能出现:c(CH3COOH)>c(CH3COO-)>c(H+)>c(Na+)>c(OH-)
由电荷守恒知:c(Na+)+c (H+)=c(CH3COO-)+c(OH-),故c(Na+)=c(CH3COO-)。C项,点③时,恰好完全反应生成CH3COONa,因CH3COO-水解,c(Na+)>c(CH3COO-)>c(OH-)>c(H+)。D项,当CH3COOH较多,生成CH3COONa少量时,可能出现此离子浓度关系。
【答案】D
【名师点睛】
1.守恒关系
(1)电荷守恒:电解质溶液中阴、阳离子所带的正、负电荷数相等,即溶液不显电性。如磷酸溶液中:
c(H+)=c(OH-)+c(H2PO4-)+2c(HPO42-)+3c(PO43-)。
(2)物料守恒:就是电解质溶液中某一组分的原始浓度(起始浓度)应该等于它在溶液中各种存在形式的浓度之和。如0.1 mol·L-1的NaHS溶液:c(Na+)=c(HS-)+c(S2-)+c(H2S)。
(3)质子守恒:水电离的特征是c(H+)=c(OH-),据此可以得出下列关系如在K2CO3溶液中:c(OH-)=c(H+)+c(HCO3-)+2c(H2CO3)。
2.微粒浓度大小的比较
(1)多元弱酸溶液,根据多步电离分析,如在H3PO4的溶液中,c(H+)>c(H2PO4-)>c(HPO42-)>c(PO43-)。
(2)多元弱酸的正盐溶液,根据弱酸根的分步水解分析,如Na2CO3的溶液中:c(Na+)>c(CO32-)>c(OH-)>c(HCO3-)。
(3)不同溶液中同一离子浓度的比较,要看溶液中其他离子对其影响的因素。如在相同的物质的量浓度的下列各溶液中a、NH4Cl b、CH3COONH4 c、NH4HSO4。c(NH4+)由大到小的顺序是c>a>b。
(4)混合溶液中各离子浓度的比较,要进行综合分析,如电解因素、水解因素等。如相同浓度的NH4Cl溶液和氨水等体积混合后,由于氨水的电离程度大于NH4+的水解程度,所以溶液中离子浓度顺序为:c(NH4+)>c(Cl-)>c(OH-)>c(H+)。
【锦囊妙计,战胜自我】
离子浓度大小比较,要抓住一个原理、两类平衡、三种守恒进行分析,即化学平衡移动原理,电离平衡和水解平衡,电荷守恒、物料守恒和质子守恒。若是“===”考虑三种守恒,若是“>”或“1.62。
【锦囊妙计,战胜自我】沉淀的转化
沉淀转化的实质就是沉淀溶解平衡的移动。一般说来,溶解度小的沉淀转化成溶解度更小的沉淀容易实现。根据难溶物质溶解度的大小,难溶物质间可以进行转化,例如: