1、专题突破练9水溶液中的离子平衡一、选择题(本题包括10个小题,每小题7分,共70分)1.(2019河南中原名校高三联考)下列叙述中正确的是()A.锅炉中沉积的CaSO4可用Na2CO3溶液浸泡后,再将不溶物用酸溶解去除B.常温下,BeCl2溶液的pH02.(2019浙江台州一模)下列说法正确的是()A.用pH相同的氢氟酸和盐酸中和等体积等浓度的NaOH溶液,消耗盐酸的体积大B.相同温度下,pH相等的氨水和NaOH溶液,n(OH-)相等C.物质的量浓度相同的醋酸溶液和盐酸分别与镁反应,开始瞬间醋酸产生H2快D.c(H+)=c(OH-)的溶液不一定呈中性3.(2019湖南邵东县创新实验学校检测)下
2、列有关电解质溶液的说法不正确的是()A.向0.1 molL-1 CH3COOH溶液中加入少量水,溶液中c(H+)c(CH3COOH)增大B.将CH3COONa溶液从20 升温至30 ,溶液中c(CH3COO-)c(CH3COOH)c(OH-)减小C.向盐酸中加入氨水至中性,溶液中c(NH4+)c(Cl-)=1D.向AgCl、AgBr的饱和溶液中加入少量AgNO3溶液,溶液中c(Cl-)c(Br-)变小4.(2019福建莆田第一中学高三期中)已知常温下碳酸、亚硫酸、次氯酸的电离平衡常数如下表:H2CO3H2SO3HClOK1=4.3010-7K1=1.5410-2K=2.9510-8K2=5.6
3、110-11K2=1.0210-7下列说法正确的是()A.相同条件下,同浓度的H2SO3溶液和H2CO3溶液的酸性,后者更强B.Na2CO3溶液中通入少量SO2:2CO32-+SO2+H2O2HCO3-+SO32-C.NaClO溶液中通入少量CO2:2ClO-+CO2+H2O2HClO+CO32-D.向氯水中分别加入等浓度的NaHCO3和NaHSO3溶液,均可提高氯水中HClO的浓度5.(2019广东高三百校联考)电导滴定是利用溶液的电导改变以确定滴定终点的滴定方法。常温下,将0.10 molL-1 CH3COOH溶液与0.10 molL-1 HCl溶液以一定体积比混合,用0.10 molL-
4、1 NaOH溶液滴定,滴定曲线如图所示。下列说法正确的是()A.a点溶液的pH=1B.b点溶液中:c(Na+)=c(Cl-)+c(CH3COO-)C.图中四点,c点处溶液中水的电离度最大D.d点溶液中:c(Na+)c(Cl-)c(CH3COO-)c(OH-)c(H+)6.(2019福建福州高三质量检测)室温下向20 mL含0.10 molL-1 Cr2+和0.10 molL-1 Fe2+的混合溶液中滴加0.10 molL-1 NaOH溶液,金属阳离子的浓度与滴入NaOH溶液体积的关系曲线如图所示。若溶液中金属离子浓度小于10-5 molL-1视为完全沉淀,则下列说法错误的是()Cr(OH)2的
5、Ksp为210-16,Fe(OH)2的Ksp为810-16A.曲线A表示c(Fe2+)B.当V(NaOH溶液)=30 mL时,Fe2+开始沉淀C.当pH=7时溶液中Fe2+、Cr2+均完全沉淀D.V(NaOH溶液)30 mL时,溶液中c(Fe2+)c(Cr2+)=4.07.下图三条曲线表示不同温度下水的离子积常数,下列说法不正确的是()A.图中温度:T3T2T1B.图中pH关系是:pH(B)=pH(D)=pH(E)C.图中五点KW间的关系:EDA=B=CD.C点可能是显酸性的盐溶液8.常温下,已知:Ksp(AgCl)=1.810-10,Ksp(Ag2CrO4)=1.110-12,KspCu(O
6、H)2=210-20。下列说法错误的是()A.常温下AgCl饱和溶液和Ag2CrO4饱和溶液的物质的量浓度比较:c(AgCl)c(Ag2CrO4)B.常温下,在0.010 molL-1的AgNO3溶液中,AgCl与Ag2CrO4分别能达到的最大物质的量浓度比较:c(AgCl)c(Ag2CrO4)C.某CuSO4溶液里c(Cu2+)=0.02 molL-1,如要生成Cu(OH)2沉淀,应调整溶液的pH使之大于5D.要使0.2 molL-1 CuSO4溶液中Cu2+沉淀较为完全(使Cu2+浓度降至原来的千分之一),则应向溶液里加入NaOH溶液,使溶液pH变为69.(2018广东佛山普通高中高三教学
7、质量检测)298 K时,二元弱酸H2X溶液中含X微粒的分布分数如图所示。下列叙述正确的是()A.溶液呈中性时:c(Na+)=2c(X2-)B.Ka2(H2X)为10-7C.NaHX溶液c(H+)c(OH-)D.溶液pH由1升至2.6时主要存在的反应是:H2X+OH-HX-+H2O10.(2019四川成都外国语学校高三“一诊”模拟)常温下,将NaOH溶液滴加到HA溶液中,测得混合溶液的pH的变化关系如下图所示已知:pc(A-)c(HA)=-lgc(A-)c(HA)。下列叙述错误的是()A.m点:c(A-)=c(HA)B.Ka(HA)的数量级为10-4C.水的电离程度:m后者d.等浓度碳酸钠溶液和
8、醋酸钠溶液的pH:前者后者参考答案专题突破练9水溶液中的离子平衡1.A解析 因为CaCO3的溶度积小于CaSO4的溶度积,容易发生沉淀的转化CaSO4(s)+Na2CO3CaCO3(s)+Na2SO4,生成了易溶于酸的CaCO3,可利用此原理除去水垢中的CaSO4,选项A正确;氯化铍水解显酸性,且水解生成的盐酸易挥发,可知BeCl2溶液的pH7,将其蒸干并灼烧后得到的残留物为BeO,选项B错误;加入盐酸,温度不变,所以水的离子积不变,选项C错误;反应的S0,在一定条件下能自发进行,根据G=H-TS0,H应小于0,选项D错误。2.A解析 氢氟酸为一元弱酸,盐酸为一元强酸。pH相同时,氢氟酸浓度大
9、于盐酸,则中和等体积等浓度的NaOH溶液,盐酸消耗的体积大,故A正确;相同温度下,pH相等的氨水和NaOH溶液,c(OH-)相等,故B错误;醋酸为一元弱酸,盐酸为一元强酸。物质的量浓度相同的醋酸溶液和盐酸,醋酸中的氢离子浓度小于盐酸中氢离子浓度,则与镁反应时,开始瞬间盐酸产生H2快,故C错误;c(H+)=c(OH-)的溶液一定呈中性,故D错误。3.D解析 Ka=c(H+)c(CH3COO-)c(CH3COOH),所以c(H+)c(CH3COOH)=Kac(CH3COO-),加水虽然促进电离,n(CH3COO-)增大,但c(CH3COO-)减小,Ka保持不变,则溶液中c(H+)c(CH3COOH
10、)增大,故A项正确;20升温至30,促进CH3COO-水解,且Kh增大,则溶液中c(CH3COO-)c(CH3COOH)c(OH-)=1Kh减小,故B项正确;向盐酸中加入氨水至中性,则c(H+)=c(OH-),由电荷守恒可知,溶液中c(NH4+)=c(Cl-),即c(NH4+)c(Cl-)=1,故C项正确;向AgCl、AgBr的饱和溶液中加入少量AgNO3,c(Ag+)相同,则c(Cl-)c(Br-)=Ksp(AgCl)Ksp(AgBr),Ksp只与温度有关,而温度不变,则溶液中c(Cl-)c(Br-)不变,故D项错误。4.B解析 弱电解质的电离平衡常数越大,则电离程度越大,说明弱酸的酸性越强
11、或者弱碱的碱性越强,H2SO3的K1=1.5410-2,而H2CO3的K1=4.3010-7,所以同浓度时H2SO3的酸性强于H2CO3的,故A错误;由于H2SO3的K2小于H2CO3的K1,但大于H2CO3的K2,所以Na2CO3溶液中通入少量SO2,考虑Na2CO3与酸的分步反应,所以反应的离子方程式为2CO32-+SO2+H2O2HCO3-+SO32-,当SO2足量时生成CO2和HSO3-,所以B正确;已知HClO的K=2.9510-8大于H2CO3的K2,但小于其K1,所以NaClO溶液中通入少量CO2,反应的离子方程式为ClO-+CO2+H2OHClO+HCO3-,故C错误;由于HC
12、lO的K=2.9510-8小于H2CO3的K1,但大于其K2,因此HClO不能与NaHCO3反应,但HCl是强酸,能与NaHCO3反应,使c(HCl)减小,促进化学平衡Cl2+H2OHCl+HClO正向移动,从而提高HClO的浓度;尽管HClO的K=2.9510-8小于H2SO3的K1=1.5410-2,也小于H2SO3的K2=1.0210-7,只是说明NaHSO3不能与HClO发生复分解反应,但HClO具有氧化性,NaHSO3具有还原性,二者能够发生氧化还原反应,所以加入NaHSO3溶液不能提高HClO的浓度,故D错误。5.C解析 含等物质的量溶质的盐酸和醋酸混合时,两者同时被稀释,因醋酸是
13、弱酸,只有部分电离,溶液中的氢离子浓度小于0.10molL-1,故溶液的pH大于1,故A错误;b点溶液中的溶质为NaCl和CH3COOH,溶液显酸性,依据电荷守恒可知,c(Na+)V1,故溶液中c(OH-)c(Cl-),故D错误。6.C解析 根据Cr(OH)2的Ksp为210-16,若使Cr2+沉淀完全,c(OH-)=210-16110-5molL-1=2510-6molL-1,同理根据Fe(OH)2的Ksp为810-16,若使Fe2+沉淀完全,c(OH-)=810-16110-5molL-1=4510-6molL-1,故Cr2+先沉淀完全,由图可知曲线A表示c(Fe2+),曲线B表示c(Cr
14、2+),故A正确;由于Cr(OH)2的Ksp小于Fe(OH)2的Ksp,Cr(OH)2先沉淀,当V(NaOH溶液)=30mL时,A曲线出现拐点,此时c(Fe2+)=0.1molL-12050=0.04molL-1,开始沉淀,故B正确;根据前面分析中的计算结果可知,Fe2+、Cr2+完全沉淀时的溶液c(OH-)均大于10-7molL-1,所以当pH=7时溶液中Fe2+、Cr2+均未完全沉淀,故C错误;V(NaOH溶液)30mL时,Fe2+、Cr2+都处于沉淀溶解平衡,所以溶液中c(Fe2+)c(Cr2+)=KspFe(OH)2KspCr(OH)2=810-16210-16=4.0,故D正确。7.
15、D解析 水的电离是吸热过程,升高温度促进水电离,则水中c(H+)、c(OH-)及离子积常数都增大,根据图知,对应的离子积常数T3T2T1,所以温度T3T2T1,故A项正确;根据图知,B、D、E三点溶液的氢离子浓度相等,则pH相等,故B项正确;温度由低到高的顺序是A=B=CDDA=B=C,故C项正确;C点时KW=110-14,c(OH-)=110-6,则溶液的pH=8,显碱性,故D项错误。8.B解析 AgCl(s)Ag+(aq)+Cl-(aq),溶解的c(AgCl)=Ksp(AgCl)=1.810-101.310-5molL-1;Ag2CrO4(s)2Ag+(aq)+CrO42-(aq),设溶解
16、的Ag2CrO4浓度为x,则Ksp(Ag2CrO4)=x(2x)2=4x3,则溶解的c(Ag2CrO4)=3Ksp(Ag2CrO4)4=31.110-1246.510-5molL-1,所以c(AgCl)c(Ag2CrO4),故B项错误;C选项,c(Cu2+)=0.02molL-1,如果生成Cu(OH)2沉淀,则c(Cu2+)c2(OH-)Ksp,所以应有c(OH-)210-200.02molL-1=110-9molL-1,则c(H+)5,故C项正确;使Cu2+浓度降至原来的千分之一,即要求Cu2+的浓度为210-4molL-1,根据Ksp=c(Cu2+)c2(OH-),可得c(OH-)=210
17、-20210-4molL-1=110-8molL-1,则c(H+)=110-6molL-1,即pH=6,故D项正确。9.B解析 溶液显中性,pH=7的时候,溶液中的HX-和X2-相等,存在的电荷守恒为c(Na+)+c(H+)=2c(X2-)+c(HX-)+c(OH-),因为溶液显中性有c(H+)=c(OH-),所以得到c(Na+)=2c(X2-)+c(HX-)=3c(X2-),A项错误;溶液显中性,pH=7时,溶液中的HX-和X2-相等,所以Ka2=c(A2-)c(H+)c(HA-)=c(H+)=110-7molL-1,B项正确;从图可得当HA-占主导的时候,溶液显酸性,所以NaHX溶液显酸性
18、,即溶液中c(H+)c(OH-),C项错误;溶液pH由1至2.6时,由图可以看出主要是将H3X+转化为H2X,D项错误。10.B解析 由图可知,m点所示溶液中pc(A-)c(HA)=-lgc(A-)c(HA)=0,则m点时c(A-)=c(HA),故A项正确;HAH+A-,Ka(HA)=c(H+)c(A-)c(HA),m点pc(A-)c(HA)=-lgc(A-)c(HA)=0时,对应溶液的pH=4.76,则Ka(HA)=10-4.76,Ka(HA)的数量级为10-5,故B项错误;根据A项分析,m点时,c(A-)=c(HA),同样方法分析,r点时,c(A-)c(HA),则r点加入的NaOH溶液大于
19、m点,r点溶液中剩余HA少于m点,r点溶液中NaA大于m点,则水的电离程度mc(Cl-)c(HCO3-)c(H+)=c(OH-)10-4解析 (1)根据N2、O2分子中化学键的键能分别是946kJmol-1、497kJmol-1以及热化学方程式N2(g)+O2(g)2NO(g)H=+180kJmol-1,可设NO分子中化学键的键能为x,则有946kJmol-1+497kJmol-1-2x=180kJmol-1,解得x=631.5kJmol-1。(2)25时,pH等于5的CH3COOH溶液中c(H+)=1.010-5molL-1,KW=10-14,溶液中的c(OH-)=KWc(H+)=1.010
20、-9molL-1,pH等于5的CH3COOH溶液中氢离子来源为乙酸的电离和水的电离,但乙酸溶液中水电离出的氢离子浓度等于氢氧根离子浓度,所以由水电离出的c(H+)是1.010-9molL-1。往溶液中加入少量NaOH固体,反应生成醋酸钠,溶液中c(CH3COOH)c(CH3COO-)c(H+)=1Ka,温度不变电离平衡常数不变。溶液中存在电荷守恒,离子浓度关系为c(CH3COO-)+c(OH-)=c(Na+)+c(H+)。(3)常温下向Na2CO3溶液中逐滴加入HCl溶液,先反应生成碳酸氢钠和氯化钠,碳酸氢钠再与盐酸反应生成氯化钠、二氧化碳和水。由反应及图像可知,在同一溶液中,H2CO3、HC
21、O3-、CO32-不能大量共存。由图像可知,pH=7时,c(OH-)=c(H+),溶液中含碳元素的主要微粒为HCO3-;由电荷守恒可知c(Na+)+c(H+)=c(Cl-)+c(HCO3-)+c(OH-),则c(Na+)c(Cl-),因HCO3-水解,则离子浓度大小关系为c(Na+)c(Cl-)c(HCO3-)c(OH-)=c(H+)。CO32-的水解常数Kh=c(HCO3-)c(OH-)c(CO32-),当溶液中c(HCO3-)c(CO32-)=11时,由图像可知pH=10,溶液中c(H+)=10-10molL-1,由KW可知c(OH-)=10-4molL-1,则Kh=10-4。12.答案
22、(1)分批慢慢加入硫酸(或边加入边搅拌)(2)Fe3+、Fe2+、Al3+H2O2+2H+2Fe2+2Fe3+2H2O(3)防止因温度下降使H3BO3从溶液中析出(4)加压升温结晶(或加压升温结晶并过滤)(5)210-5(6)bd解析 (1)CaCO3与硫酸反应生成二氧化碳、硫酸钙和水,该反应的化学方程式为CaCO3(粉末)+H2SO4CaSO4+H2O+CO2,由于矿粉中含CaCO3,“浸取”时容易产生大量泡沫从而使物料从反应器中溢出,故应分批慢慢加入H2SO4。(2)加适量H2O2把Fe2+氧化为Fe3+,所以H2O2的作用是:H2O2+2H+2Fe2+2Fe3+2H2O。加MgO调节pH
23、,使Fe3+、Al3+转化为沉淀而除去,所以除去的离子有Fe3+、Fe2+、Al3+。(3)由题目信息可知,H3BO3的溶解度随温度的升高而增大,所以要采用“热过滤”,以防温度下降时H3BO3从溶液中析出。(4)根据图像可知温度越高MgSO4H2O的溶解度越小,由于溶液的沸点随压强增大而升高,为了防止溶液沸腾,应该在较高的压强条件下加热,使MgSO4H2O结晶析出。(5)25时0.7molL-1硼酸溶液中c(H+)=Kc(H3BO3)=5.710-100.7molL-1210-5molL-1。(6)相同温度、浓度下,酸的电离平衡常数越大,酸的酸性越强,其酸根离子的水解能力越小,根据电离平衡常数知,酸性强弱顺序是CH3COOHH2CO3H3BO3HCO3-,所以离子水解能力碳酸根离子碳酸氢根离子醋酸根离子。酸性H2CO3H3BO3HCO3-,所以碳酸钠溶液滴入硼酸中生成碳酸氢钠和硼酸钠,没有气体生成,故a错误;酸性CH3COOHH2CO3,所以碳酸钠溶液滴入醋酸中生成醋酸钠、水和二氧化碳,所以能看到有气泡生成,故b正确;酸性H2CO3H3BO3,所以碳酸的电离程度大于硼酸,则等浓度的碳酸和硼酸溶液比较,碳酸的酸性大于硼酸,所以pH前者H2CO3,所以碳酸根离子水解能力大于醋酸根离子,则等浓度的碳酸钠和醋酸钠溶液比较,pH前者后者,故d正确。11