1、1第 8讲 水溶液中的离子平衡一、选择题(本题包括 8个小题,每小题 6分,共 48分)1.将 n molL-1氨水滴入 10 mL 1.0 molL-1盐酸中,溶液 pH和温度随加入氨水体积变化曲线如图所示。下列有关说法正确的是( )A.n=1.0B.水的电离程度: BCADC.C点: c(N )=c(Cl-)=1.0 molL-1+4D.25 时,NH 4Cl的水解常数( Kh)=(n-1)10-7答案 D解析根据图知,二者完全反应时氨水体积小于 10 mL,则氨水浓度大于 1.0 molL-1,即 n1.0,A错误。 A点溶液中没有滴加氨水,溶质为 HCl,B点溶液温度最高,说明二者恰好
2、完全反应生成氯化铵,所以溶质为 NH4Cl,C点溶液中溶质为 NH4Cl和 NH3H2O,D点溶液中溶质为 NH4Cl和 NH3H2O,且c(NH4Cl)CDA,B错误。 C点溶液呈中性,则c(N )=c(Cl-),因为溶液体积是盐酸的二倍,所以 c(Cl-)是原来的一半,为 0.5 molL-1,C错误。+4C点溶液呈中性, c(H+)=c(OH-)=1.010-7 molL-1,则 c(N )=c(Cl-),c(Cl-)是原来的一半,则 C+4点 c(N )=c(Cl-)=0.5 molL-1,C点溶液中 c(NH3H2O)=0.5n molL-1-0.5 molL-1,水解平衡+4常数
3、Kh= =(n-1)10-7,D正确。=1.010-140.510-70.5-0.52.在 25 时,关于 0.1 molL-1 CH3COONa溶液的说法正确的是( )A.加水稀释后,溶液中 不变(3-)(3)(-)B.加入少量 NaOH固体, c(CH3COO-)减小C.该溶液中 c(Na+)c(CH3COO-)c(H+)c(OH-)D.与 0.1 molL-1硝酸等体积混合后: c(Na+)=c(N )c(CH3COO-)c(H+)c(OH-)-3答案 A2解析 ,故其值不变,A 正确。加入少量 NaOH固体抑制了(3-)(+)(3)(-)(+)=CH3COO-的水解,因此 c(CH3C
4、OO-)增大,B 错误。CH 3COO-水解,溶液显碱性,故 c(H+)c(H+)c(CH3COO-)c(OH-),D-3错误。3.某些盐能溶解沉淀,利用下表三种试剂进行实验,相关分析不正确的是( )编号 分散质 Mg(OH)2 HCl NH4Cl备注 悬浊液 1 molL-1 1 molL-1A.向中加入酚酞,溶液显红色说明物质的“不溶性”是相对的B.分别向少量 Mg(OH)2沉淀中加入适量等体积的,沉淀均能快速彻底溶解C.混合后发生反应:Mg(OH) 2(s)+2N Mg2+2NH3H2O+4D.向中加入, c(OH-)减小,Mg(OH) 2溶解平衡正向移动答案 B解析使酚酞显红色的溶液呈
5、碱性,说明 Mg(OH)2在水中有一定的溶解,电离使溶液呈碱性,A 正确。Mg(OH)2与 NH4Cl溶液反应速率较小,沉淀不能快速彻底溶解,B 错误。N 结合 Mg(OH)2悬浊液中的+4OH-,促进 Mg(OH)2的沉淀溶解平衡正向移动,促使 Mg(OH)2沉淀溶解,C 正确。盐酸能够与 Mg(OH)2发生中和反应,促使 Mg(OH)2的沉淀溶解平衡正向移动,D 正确。4.(2017江苏化学,14)(双选)常温下, Ka(HCOOH)=1.7710-4,Ka(CH3COOH)=1.7510-5,Kb(NH3H2O)=1.7610-5,下列说法正确的是( )A.浓度均为 0.1 molL-1
6、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 molL-1 HCOOH与 0.1 molL-1 NaOH等体积混合后的溶液中: c(HCOO-)+c(OH-)=c(HCOOH)+c(H+)D.0.2 molL-1 CH3COONa与 0.1 molL-1盐酸等体积混合后的溶液中(pHc(Cl-)c(CH3COOH)c(H+)答案 AD解析 A项,HCOONa 完全电离出 Na+,NH4Cl电离出的 N 要发生水解,正确;B 项
7、,CH 3COOH的电离平衡+4常数小,即酸性弱,故等体积 pH均为 3的 HCOOH与 CH3COOH溶液分别与等浓度的 NaOH溶液反应时,CH3COOH消耗 NaOH的量较大,错误;C 项,混合后所得溶液为 HCOOH与 HCOONa物质的量之比为 11的混合溶液,且溶液中 c(H+)c(OH-),根据电荷守恒: c(HCOO-)+c(OH-)=c(Na+)+c(H+),物料守恒:2c(Na+)=c(HCOOH)+c(HCOO-),则 c(HCOO-)c(Na+)c(HCOOH),所以 c(HCOO-)+c(OH-)c(HCOOH)+c(H+),错误;D 项,反应后溶液为 CH3COON
8、a、CH 3COOH和 NaCl物质的量之比为 111 的混合溶液,物料守恒有: c(CH3COO-)+c(CH3COOH)=2c(Cl-),又因溶液 pHc(Cl-)c(CH3COOH),因 CH3COOH的电离和 CH3COO-的水解均很微弱,故 c(H+)c(N )2-4 +4c(H+)c(OH-)B.在 Na2SO3溶液中: c(Na+)=2c(S )+c(HS )+c(OH-)2-3 -3C.pH=6的 CH3COOH溶液和 pH=6的 NH4Cl溶液,由水电离出的 c(H+)均为 110-8 molL-1D.在 0.1 molL-1 Na2C2O4溶液中:2 c(Na+)=c(C2
9、 )+c(HC2 )+c(H2C2O4)2-4 -4答案 A解析浓度均为 0.1 molL-1的硫酸氢铵溶液与氢氧化钠溶液等体积混合,二者恰好反应生成硫酸钠、硫酸铵和水,硫酸铵水解导致溶液呈酸性,铵根离子水解,但程度较小,结合物料守恒得 c(S )2-4=c(Na+)c(N )c(H+)c(OH-),A正确。在 Na2SO3溶液中,根据电荷守恒可知: c(Na+)+c(H+)=2c(S+4)+c(HS )+c(OH-),B错误。pH=6 的 CH3COOH溶液中由水电离出的 c(H+)水 =c(OH-)水 = 2-3 -3 10-1410-6molL-1=110-8 molL-1,pH=6的
10、NH4Cl溶液中由水电离出的 c(H+)=110-6 molL-1,C错误。根据物料守恒得 c(Na+)=2c(C2 )+2c(HC2 )+2c(H2C2O4),D错误。2-4 -47.(2018天津理综,4)由下列实验及现象推出的相应结论正确的是( )选项 实验 现象 结论A 某溶液中滴加K3Fe(CN)6溶液产生蓝色沉淀原溶液中有Fe2+,无 Fe3+B 向 C6H5ONa溶液中通入 CO2 溶液变浑浊 酸性:H 2CO3C6H5OHC 向含有 ZnS和 Na2S的悬浊液中滴加 CuSO4溶液 生成黑色沉淀 Ksp(CuS)HClOH2CO3(一级电离平衡常数)B.加热 0.1 molL-
11、1 NaClO溶液,其 pH小于 9.7C.pH=2的 HF溶液与 pH=12的 NaOH溶液以等体积混合,则有 c(Na+)=c(F-)c(H+)=c(OH-)D.0.1 molL-1Na2CO3溶液中,存在的关系: c(OH-)-c(H+)=c(HC )+2c(H2CO3)-3答案 D解析 pH=11.6是 Na2CO3第一步水解,根据越弱越水解,同温同浓度下,HFHClOHC ,A错误。盐类-3的水解是吸热反应,加热促进水解,pH 大于 9.7,B错误。NaF 是强碱弱酸盐,则 HF是弱酸;pH=2 的HF浓度大于 pH=12的 NaOH溶液浓度,二者等体积混合 HF有剩余,溶液呈酸性,
12、则 c(H+)c(OH-),结合电荷守恒得 c(Na+)c(Na+)c(H+)c(OH-),C错误。根据物料守恒:2 c(HC )+2c(H2CO3)+2c(C )=c(Na+),根据电荷守恒得 c(H+)-3 2-3+c(Na+)=c(OH-)+c(HC )+2c(C ),所以得 c(OH-)-c(H+)=c(HC )+2c(H2CO3),D正确。-3 2-3 -3二、非选择题(包括 4个小题,共 52分)9.(12分)连二次硝酸(H 2N2O2)是一种二元酸,可用于制 N2O气体。(1)连二次硝酸中氮元素的化合价为 。 (2)常温下,用 0.01 molL-1的 NaOH溶液滴定 10 m
13、L 0.01 molL-1的 H2N2O2溶液,测得溶液 pH与NaOH溶液体积的关系如图所示。写出 H2N2O2在水溶液中的电离方程式: 。 b点时溶液中 c(H2N2O2) c(N2 )。(填“”“ -2(3)3.010-4解析(1)根据化合物中各元素化合价的代数和为 0可求出 H2N2O2中氮元素的化合价为+1 价。(2)由题图可以看出,未加入 NaOH溶液时,0.01 molL -1 H2N2O2溶液的 pH=4.3,这说明 H2N2O2为弱酸,则其电离方程式为 H2N2O2 H+HN2 。 b点时溶液中的溶质为 NaHN2O2,溶液呈碱性,说明 HN2-2的水解程度大于其电离程度,H
14、 2N2O2为水解产物,N 2 为电离产物,故 c(H2N2O2)c(N2 )。-2 2-2 2-2 a点时溶液中,根据电荷守恒可得: c(Na+)+c(H+)=2c(N2 )+c(HN2 )+c(OH-),而 a点时溶液的2-2 -2pH=7,则 c(H+)=c(OH-),故 c(Na+)=2c(N2 )+c(HN2 ),所以 c(Na+)c(N2 )+c(HN2 )。(3)2-2 -2 2-2 -2当白色沉淀和黄色沉淀共存时,溶液中连二次硝酸银和硫酸银均达到饱和,溶液中存在两个溶解平衡:Ag 2N2O2(s) 2Ag+(aq)+N2 (aq)、Ag 2SO4(s) 2Ag+(aq)+S (
15、aq),溶液中2-2 2-4=3.010-4。(22-2)(2-4)=2(+)(22-2)2(+)(2-4)=(222)(24)=4.210-91.410-510.(14分)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。.已知 H2A在水中存在以下平衡:H 2A H+HA-,HA- H+A2-。(1)常温下 NaHA溶液的 pH (填序号),原因是 。 A.大于 7B.小于 7C.等于 7D.无法确定(2)某温度下,若向 0.1 molL-1的 NaHA溶液中逐滴滴加 0.1 molL-1 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
16、正确的是 。 A.c(H+)c(OH-)=1.010-14B.c(Na+)+c(K+)=c(HA-)+2c(A2-)C.c(Na+)c(K+)D.c(Na+)+c(K+)=0.05 molL-1(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) H0。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6.含有 Cr2 的废水毒性较大,某工厂废水中含 5.010-3 molL-1的 Cr2 。为了使废水的2-7 2-7排放达标,进行如下处理:Cr2 Cr3+
17、、Fe 3+ Cr(OH)3、Fe(OH) 32-7(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+)=2.010-13 molL-1,则残留的 Cr3+的浓度为 。(已知: KspFe(OH)3=4.010-38,KspCr(OH)3=6.010-31) 答案.(1)B NaHA 只能发生电离,不能发生水解(2)BC(3)BD.(1)Cr 2 +6Fe2+14H+ 2Cr3+6Fe3+7H2O2-7(2)3.010-6 molL-1解析.(1)H 2A在水中的一级电离进行完全,则 HA-不水解只电离,故 NaHA溶液呈酸性。(2)HA -在
18、水中部分电离,0.1 molL -1的 NaHA溶液中 c(H+)小于 0.1 molL-1,加入 0.1 molL-1 KOH溶液至溶液呈中性时消耗的 KOH溶液体积小于 NaHA溶液体积,则混合溶液中 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 molL-1。(3)降温、增大 c(A2-)都能使平衡 CaA(s)Ca2+(aq)+A2-(aq)左移。.(1)废水中加入绿矾和
19、 H+,根据流程图,可知发生的是氧化还原反应,配平即可。(2)=1.5107,故 c(Cr3+)=3.010-6 molL-(3+)(3+)=(3+)3(-)(3+)3(-)=()3()31。11.(13分)FeCl 3在溶液中分三步水解:Fe3+H2O Fe(OH)2+H+ K1Fe(OH)2+H2O Fe(OH +H+ K2)+2Fe(OH +H2O Fe(OH)3+H+ K3)+2(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,生成聚合氧化铁,离子方程式为:xFe3+yH2O Fex(OH +yH+)(3-)+欲使平衡正向移动
20、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氯化铁净化污水的结果如下图所示。由图中数据得出每升污水中投放聚合氯化铁以 Fe/(mgL-1)表示的最佳范围约为 mgL -1。 7答案(1) K1K2K3 (2)BD (3)调节溶液的 pH (4)1820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 K1K2K3。(2)因水解为吸热反应,所以降温,平衡逆向移动;加水稀释,水解平衡正向移动;加入氯化铵,氯化铵溶液为酸性,氢离
21、子浓度增大,平衡逆向移动;加入碳酸氢钠,则消耗氢离子,所以氢离子浓度降低,平衡正向移动,所以答案选 BD。(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)由图像可知,聚合氯化铁的浓度在 1820 mgL-1时,去除率达到最大值,污水的浑浊度减小。12.(13分)常温下,浓度均为 0.1 molL-1的下列六种溶液的 pH如表所示:溶质 CH3COONa NaHCO3 Na2CO3 NaClO NaCN C6H5ONapH 8.8 9.7 11.6 10.3 11.1 11.3(1)上述盐溶液中的阴离子,结合质子能力最强的是 。 (2
22、)根据表中数据,浓度均为 0.01 molL-1的下列五种物质的溶液中,酸性最强的是 (填编号,下同);将各溶液分别稀释 100倍,pH 变化最小的是 。 HCN HClO C 6H5OH CH 3COOH H 2CO3(3)根据表中数据,下列反应不能成立的是 (填字母)。 A.CH3COOH+Na2CO3 NaHCO3+CH3COONaB.CH3COOH+NaCN CH3COONa+HCNC.CO2+H2O+2NaClO Na2CO3+2HClOD.CO2+H2O+2C6H5ONa Na2CO3+2C6H5OH(4)要增大氯水中 HClO的浓度,可向氯水中加入少量的碳酸氢钠溶液,反应的离子方
23、程式为 。 (5)已知 Ksp(AgCl)=c(Ag+)c(Cl-)=1.810-10,Ksp(Ag2CrO4)=c2(Ag+)c(Cr )=1.910-12,现用2-40.001 molL-1 AgNO3溶液滴定 0.001 molL-1 KCl和 0.001 molL-1 K2CrO4的混合溶液,通过计算回答 Cl-和 Cr 中哪种离子先沉淀?2-4答案(1)C 2-3(2) (3)CD(4)Cl2+HC CO2+Cl -+HClO-38(5)AgCl开始沉淀所需 Ag+浓度: c(Ag+)1= molL-1=1.810-7 molL-1;Ag2CrO41.810-100.001开始沉淀所需 Ag+浓度: c(Ag+)2= molL-14.3610 -5 molL-1,c(Ag+)1H2CO3HClOHCNC6H5OHHC ,酸越弱,-3其阴离子结合质子的能力越强。(2)酸性最强的是 CH3COOH;酸性越弱,稀释相同倍数时 pH变化越小,故C6H5OH溶液的 pH变化最小。(3)根据“强酸制弱酸”规律判断。(4)根据酸性强弱顺序知,碳酸氢钠溶液只能与 HCl反应,而不与 HClO反应。
