專題能力訓(xùn)練5水溶液中的離子平衡(時(shí)間:45分鐘滿分:100分)一、選擇題(共7小題,每小題6分,共42分。每小題只有1個(gè)選項(xiàng)符合題意)1.下列有關(guān)電解質(zhì)溶液的說(shuō)法不正確的是()A.向Na2CO3溶液中通入NH3,c(Na+)c(CO32-)減小B.將0.1 mol·L-1的K2C2O4溶液從25 升溫至35 ,c(K+)c(C2O42-)增大C.向0.1 mol·L-1的HF溶液中滴加NaOH溶液至中性,c(Na+)c(F-)=1D.向0.1 mol·L-1的CH3COONa溶液中加入少量水,c(CH3COOH)c(CH3COO-)·c(H+)增大答案:D解析:在一定條件下,Na2CO3溶液中存在水解平衡:CO32-+H2OHCO3-+OH-,溶液中通入NH3,抑制水解,c(CO32-)增大,c(Na+)不變,所以c(Na+)c(CO32-)減小,A正確;K2C2O4溶液中草酸根離子水解顯示堿性,升高溫度,水解程度增加,草酸根離子濃度減小,鉀離子濃度不變,所以c(K+)c(C2O42-)增大,B正確;向0.1 mol·L-1的HF溶液中滴加NaOH溶液至中性,此時(shí)溶液中的溶質(zhì)是HF和NaF,根據(jù)電荷守恒,當(dāng)c(H+)=c(OH-)時(shí),c(Na+)=c(F-),二者比值是1,C正確;CH3COONa溶液中加入少量水,不會(huì)影響醋酸的電離平衡常數(shù),故1Ka=c(CH3COOH)c(CH3COO-)·c(H+)不變,D錯(cuò)誤。2.向20 mL 0.5 mol·L-1的醋酸溶液中逐滴加入等物質(zhì)的量濃度的燒堿溶液,測(cè)定混合溶液的溫度變化如圖所示。下列關(guān)于混合溶液的相關(guān)說(shuō)法中錯(cuò)誤的是()A.醋酸的電離平衡常數(shù):B點(diǎn)>A點(diǎn)B.由水電離出的c(OH-):B點(diǎn)>C點(diǎn)C.從A點(diǎn)到B點(diǎn),混合溶液中可能存在:c(CH3COO-)=c(Na+)D.從B點(diǎn)到C點(diǎn),混合溶液中一直存在:c(Na+)>c(CH3COO-)>c(OH-)>c(H+)答案:D解析:中和反應(yīng)是放熱反應(yīng),在B點(diǎn)時(shí)恰好完全反應(yīng),B點(diǎn)為CH3COONa溶液,溶液顯堿性,水的電離程度最大,溶液溫度最高時(shí)醋酸的電離平衡常數(shù)最大,A、B選項(xiàng)正確;從A點(diǎn)到B點(diǎn)混合溶液可能顯中性,依據(jù)電荷守恒可知C選項(xiàng)正確;在C點(diǎn)時(shí)為等濃度的CH3COONa、NaOH混合溶液,c(OH-)>c(CH3COO-),D選項(xiàng)錯(cuò)誤。3.(2019北京通州高三模擬)25 時(shí),CH3COOH、HCN、H2CO3的電離平衡常數(shù)如下:化學(xué)式CH3COOHHCNH2CO3K1.75×10-54.9×10-10K1=4.4×10-7K2=5.6×10-11下列說(shuō)法正確的是()A.稀釋CH3COOH溶液的過(guò)程中,n(CH3COO-)逐漸減小B.NaHCO3溶液中:c(H2CO3)<c(CO32-)<c(HCO3-)C.25 時(shí),相同物質(zhì)的量濃度的NaCN溶液的堿性強(qiáng)于CH3COONa溶液D.向CH3COOH溶液或HCN溶液中加入Na2CO3溶液,均產(chǎn)生CO2答案:C4.室溫下,將0.05 mol Na2CO3固體溶于水配成100 mL溶液,向溶液中加入下列物質(zhì),有關(guān)結(jié)論正確的是()選項(xiàng)加入的物質(zhì)結(jié)論A50 mL 1 mol·L-1H2SO4反應(yīng)結(jié)束后,c(Na+)=c(SO42-)B0.05 mol CaO溶液中c(OH-)c(HCO3-)增大C50 mL H2O由水電離出的c(H+)·c(OH-)不變D0.1 mol NaHSO4固體反應(yīng)完全后,溶液pH減小,c(Na+)不變答案:B解析:0.05 mol Na2CO3中n(Na+)=0.1 mol,50 mL 1 mol·L-1 H2SO4中含n(SO42-)=0.05 mol,故反應(yīng)后c(Na+)=2c(SO42-),A項(xiàng)錯(cuò)誤;0.05 mol CaO與H2O反應(yīng)生成0.05 mol Ca(OH)2,Ca(OH)2+Na2CO3CaCO3+2NaOH,則溶液中c(OH-)c(HCO3-)增大,B項(xiàng)正確;向Na2CO3溶液中加水,c(OH-)水減小,則c(H+)水也減小,則由水電離出的c(H+)水·c(OH-)水減小,C項(xiàng)錯(cuò)誤;由于NaHSO4Na+H+SO42-,故向Na2CO3溶液中加入NaHSO4,c(Na+)變大,D項(xiàng)錯(cuò)誤。5.常溫下,將某一元酸HA和NaOH溶液等體積混合,兩種溶液的濃度和混合后所得溶液的pH如下表:實(shí)驗(yàn)編號(hào)HA溶液物質(zhì)的量濃度/(mol·L-1)NaOH溶液物質(zhì)的量濃度/(mol·L-1)混合溶液的pH0.10.1pH=9c0.2pH=70.20.1pH<7下列判斷不正確的是()A.HA的電離方程式為HAH+A-B.不考慮其他組的實(shí)驗(yàn)結(jié)果,c0.2C.組實(shí)驗(yàn)中,混合溶液中c(A-)>c(Na+)>c(HA)>c(H+)>c(OH-)D.組實(shí)驗(yàn)中,混合溶液中c(A-)=(0.1+10-9-10-5) mol·L-1答案:D解析:A項(xiàng),由一元酸與一元強(qiáng)堿等體積混合,溶液呈堿性,說(shuō)明該酸為弱酸,所以HA的電離方程式正確;B項(xiàng),不考慮其他組的實(shí)驗(yàn)結(jié)果,與氫氧化鈉溶液等體積混合,溶液呈中性時(shí),若酸為強(qiáng)酸則c=0.2,若酸為弱酸則酸應(yīng)過(guò)量,c>0.2,所以c0.2,正確;C項(xiàng),組中,溶液呈酸性,所得溶液為NaA和HA的混合液,酸的電離程度大于酸根離子的水解程度,所以離子濃度的大小關(guān)系是c(A-)>c(Na+)>c(HA)>c(H+)>c(OH-),正確;D項(xiàng),根據(jù)物料守恒和質(zhì)子守恒得c(A-)=(0.05+10-9-10-5) mol·L-1,錯(cuò)誤,答案選D。6.已知:25 時(shí),苯酚的電離常數(shù)Ka=1.0×10-10,在水中的電離方程式為+H+。25 時(shí),用0.010 0 mol·L-1的NaOH溶液滴定20.00 mL 0.010 0 mol·L-1的苯酚溶液,溶液的pH與所加NaOH溶液的體積(V)的關(guān)系如圖所示。下列說(shuō)法正確的是()A.A點(diǎn)溶液中,苯酚的電離度約為0.01%B.B點(diǎn)溶液的pH<7C.C點(diǎn)溶液中存在c()>c(OH-)>c(H+)D.A點(diǎn)溶液加少量水稀釋,溶液中減小答案:A7.25 時(shí),用Na2S沉淀Cu2+、Mn2+、Fe2+、Zn2+四種金屬離子(M2+),所需S2-最低濃度的對(duì)數(shù)值lgc(S2-)與lgc(M2+)關(guān)系如圖所示。下列說(shuō)法正確的是()A.Ksp(CuS)約為1×10-20B.向Cu2+濃度為10-5 mol·L-1的廢水中加入ZnS粉末,會(huì)有CuS沉淀析出C.向100 mL濃度均為10-5 mol·L-1 Zn2+、Fe2+、Mn2+的混合溶液中逐滴加入10-4 mol·L-1 Na2S溶液,Zn2+先沉淀D.Na2S溶液中:c(S2-)+c(HS-)+c(H2S)=2c(Na+)答案:B解析:由圖示可知,Ksp(CuS)=c(Cu2+)·c(S2-)=1×10-10×1×10-25=1×10-35,A錯(cuò)誤;由圖像知,Ksp(CuS)< Ksp(MnS)<Ksp(FeS)<Ksp(ZnS),B正確,C錯(cuò)誤;根據(jù)物料守恒:c(Na+)=2c(S2-)+c(HS-)+c(H2S),D錯(cuò)誤。二、非選擇題(共3小題,共58分)8.(20分)(1)一定溫度下,草酸(H2C2O4)在水溶液中存在形式的分布與pH的關(guān)系如圖1所示,寫(xiě)出pH從3升至5的過(guò)程中發(fā)生反應(yīng)的離子方程式:。該溫度時(shí)草酸的一級(jí)電離常數(shù)Ka1=。(已知lg 5.00.7) 圖1(2)常溫下,向10 mL 0.1 mol·L-1 H2C2O4溶液中逐滴加入0.1 mol·L-1 KOH溶液,所得滴定曲線如圖2所示。圖2B點(diǎn)對(duì)應(yīng)的溶液中存在的平衡有:H2OH+OH-、和。 C點(diǎn)對(duì)應(yīng)的溶液中的溶質(zhì)是(填化學(xué)式)。 D點(diǎn)對(duì)應(yīng)的溶液中粒子濃度關(guān)系正確的是(填字母)。 A.c(OH-)=c(HC2O4-)+2c(H2C2O4)+c(H+)B.c(C2O42-)+c(HC2O4-)+c(OH-)=c(K+)+c(H+)C.c(K+)=c(C2O42-)+c(HC2O4-)+c(H2C2O4)D.c(K+)>c(C2O42-)>c(OH-)>c(HC2O4-)>c(H+)答案:(1)HC2O4-+OH-C2O42-+H2O5.0×10-2(2)HC2O4-H+C2O42-HC2O4-+H2OH2C2O4+OH-KHC2O4、K2C2O4AD解析:(1)根據(jù)圖1可知,pH從3升至5的過(guò)程中,HC2O4-減少,C2O42-增多,所以發(fā)生的反應(yīng)為HC2O4-+OH-C2O42-+H2O。由H2C2O4H+HC2O4-知Ka1=c(H+)·c(HC2O4-)c(H2C2O4),A點(diǎn)時(shí),c(HC2O4-)=c(H2C2O4),pH=1.3,則Ka1=c(H+)=10-1.3=100.7×10-25.0×10-2。(2)B點(diǎn)對(duì)應(yīng)的生成物是KHC2O4,既能水解也能電離。加入KOH溶液10 mL時(shí)(B點(diǎn))生成KHC2O4,加入KOH溶液20 mL時(shí)(D點(diǎn))生成K2C2O4,C點(diǎn)對(duì)應(yīng)的產(chǎn)物是KHC2O4和K2C2O4的混合物。D點(diǎn)對(duì)應(yīng)的生成物是K2C2O4,此時(shí)溶液顯堿性。溶液中電荷守恒關(guān)系式是2c(C2O42-)+c(HC2O4-)+c(OH-)=c(K+)+c(H+),B錯(cuò)誤;物料守恒關(guān)系式是c(K+)=2c(C2O42-)+c(HC2O4-)+c(H2C2O4),C錯(cuò)誤;質(zhì)子守恒關(guān)系式是c(OH-)=c(HC2O4-)+2c(H2C2O4)+c(H+),A正確;離子濃度大小關(guān)系是c(K+)>c(C2O42-)>c(OH-)>c(HC2O4-)>c(H+),D正確。9.(16分)工業(yè)上從含有Cr2O72-和CrO42-的廢水中回收鉻的工藝流程如圖所示:已知:2CrO42-(黃色)+2H+Cr2O72-(橙色)+H2O;常溫下,KspFe(OH)3=4.0×10-38;KspCr(OH)3=1.0×10-32;當(dāng)離子濃度小于1.0×10-5 mol·L-1時(shí),認(rèn)為沉淀完全。請(qǐng)回答下列問(wèn)題:(1)酸化后的溶液A顯色。 (2)配制FeSO4溶液時(shí),除了加水外還需要加入的試劑是(填試劑名稱)。 (3)向溶液A中加入FeSO4溶液發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為。 (4)沉淀C的化學(xué)式為,pH2的范圍為。 答案:(1)橙(2)硫酸和鐵粉(3)Cr2O72-+6Fe2+14H+2Cr3+6Fe3+7H2O(4)Fe(OH)3>5解析:(1)加入酸,平衡2CrO42-(黃色)+2H+Cr2O72-(橙色)+H2O向正反應(yīng)方向移動(dòng),CrO42-轉(zhuǎn)化為Cr2O72-,溶液顯橙色。(2)FeSO4為強(qiáng)酸弱堿鹽,在溶液中容易水解,加入硫酸抑制其水解,同時(shí)Fe2+容易被氧化,加入鐵粉防止生成Fe3+。(3)Cr2O72-具有氧化性,Fe2+具有還原性,在酸性條件下,兩者之間發(fā)生氧化還原反應(yīng),生成Cr3+和Fe3+。(4)因?yàn)镵spFe(OH)3=4.0×10-38,KspCr(OH)3=1.0×10-32,Fe3+先沉淀,沉淀C為Fe(OH)3。離子濃度小于1.0×10-5 mol·L-1時(shí),認(rèn)為沉淀完全,要使Cr3+完全轉(zhuǎn)化為Cr(OH)3沉淀,由KspCr(OH)3=c3(OH-)·c(Cr3+)=1.0×10-32,c(Cr3+)=1.0×10-5 mol·L-1,則c3(OH-)=1.0×10-321.0×10-5=1.0×10-27,c(OH-)=1.0×10-9 mol·L-1,c(H+)=KWc(OH-)=1.0×10-141.0×10-9=1.0×10-5(mol·L-1),pH=5,即pH>5時(shí),能使Cr3+完全沉淀。10.(22分).已知:H2A的A2-可表示S2-、SO42-、SO32-、SiO32-或CO32-等離子。(1)常溫下,向20 mL 0.2 mol·L-1 H2A溶液中滴加0.2 mol·L-1 NaOH溶液。有關(guān)微粒物質(zhì)的量變化如圖(其中代表H2A,代表HA-,代表A2-)。請(qǐng)根據(jù)圖示填空:當(dāng)V(NaOH)=20 mL時(shí),溶液中離子濃度大小關(guān)系:。 等體積等濃度的NaOH溶液與H2A溶液混合后,其溶液中水的電離程度比純水(填“大”“小”或“相等”),欲使NaHA溶液呈中性,可以向其中加入。 (2)若H2A為硫酸:t 時(shí),有pH=2的稀硫酸和pH=11的NaOH溶液等體積混合后溶液呈中性,則該溫度下水的離子積常數(shù)KW=。 .已知:在25 時(shí)H2OH+OH-KW=10-14CH3COOHH+CH3COO-Ka=1.8×10-5(3)醋酸鈉水解的平衡常數(shù)Kh的表達(dá)式為,具體數(shù)值=,當(dāng)升高溫度時(shí),Kh將(填“增大”“減小”或“不變”)。 (4)0.5 mol·L-1醋酸鈉溶液pH為m,其水解的程度(已水解的醋酸鈉與原有醋酸鈉的比值)為a;1 mol·L-1醋酸鈉溶液pH為n,水解的程度為b,則m(填“大于”“小于”或“等于”,下同)n,ab。 .(5)25 時(shí),將a mol·L-1的氨水與b mol·L-1鹽酸等體積混合,反應(yīng)后溶液恰好顯中性,則a(填“大于”“小于”或“等于”)b。用a、b表示NH3·H2O的電離平衡常數(shù)為。 答案:.(1)c(Na+)>c(HA-)>c(H+)>c(A2-)>c(OH-)小堿(2)10-13.(3)Kh=c(CH3COOH)·c(OH-)c(CH3COO-)5.6×10-10增大 (4)小于大于.(5)大于b·10-7a-b mol·L-1解析:.(1)混合溶液為NaHA,由圖像可知c(H2A)<c(A2-),所以HA-電離程度大于水解程度,溶液顯酸性,所以抑制水的電離;(2)1×10-2=KW10-11。.(4)水解程度隨濃度的增大而減小,所以a大于b。.(5)首先寫(xiě)出電離平衡常數(shù)表達(dá)式c(NH4+)·c(OH-)c(NH3·H2O),然后依據(jù)電荷守恒可知溶液中c(NH4+)=c(Cl-)=b2 mol·L-1,依據(jù)物料守恒可知溶液中c(NH3·H2O)=a2 mol·L-1-c(NH4+)=a-b2 mol·L-1,c(OH-)=10-7 mol·L-1,代入即可。