2019届高考化学二轮复习专题十一 溶液中的离子反应学案
专题十一 溶液中的离子反应
[考试标准]
知识条目
必考要求
加试要求
1.弱电解质的电离平衡
①几种典型的弱电解质
②弱电解质水溶液中的电离平衡
③弱电解质的电离方程式
④电离度及其简单计算
⑤水的离子积常数
⑥电离平衡常数与弱酸、弱碱的酸碱性强弱之间的关系
⑦多元弱酸的分步电离
a
a
b
a
a
b
b
c
b
b
a
2.溶液的酸碱性
①溶液的酸碱性与溶液中c(H+)、c(OH-)的关系
②pH的概念,pH与溶液酸碱性的关系
③pH的简单计算
④测定溶液酸碱性的方法,用pH试纸、pH计测定溶液的pH
⑤中和滴定原理及其操作方法
⑥几种常见酸碱指示剂的变色范围
a
a
b
a
a
a
c
b
b
a
3.盐类的水解
①盐类的水解原理,常见盐溶液的酸碱性的判断
②盐类水解的简单应用
③盐类水解的离子反应方程式
④多元弱酸盐的分步水解
⑤影响盐类水解的因素
⑥常见酸式盐溶液的酸碱性判断
a
b
b
b
b
b
b
b
考点一 弱电解质的电离平衡
一、弱电解质
1.弱电解质
(1)概念
(2)与化合物类型的关系
强电解质主要是大部分离子化合物及某些共价化合物,弱电解质主要是某些共价化合物。
(3)常见的弱电解质
试写出水、氢氟酸、醋酸、次氯酸、氢氰酸、一水合氨的电离方程式。
H2O:H2OH++OH-;
HF:HFH++F-;
CH3COOH:CH3COOHCH3COO-+H+;
HClO:HClOH++ClO-;
HCN:HCNH++CN-;
NH3·H2O:NH3·H2ONH+OH-。
2.弱电解质的电离平衡
(1)电离平衡的特征
(2)外界条件对电离平衡的影响
①内因:弱电解质本身的性质。
②外因:浓度、温度、加入试剂等。
(3)电离过程是可逆过程,可直接用化学平衡移动原理分析电离平衡。以0.1 mol·L-1CH3COOH溶液为例:CH3COOHCH3COO-+H+(正向吸热)。
实例(稀溶液)
CH3COOHH++CH3COO- ΔH>0
改变条件
平衡移动方向
n(H+)
c(H+)
导电能力
Ka
加水稀释
→
增大
减小
减弱
不变
加入少量冰醋酸
→
增大
增大
增强
不变
通入HCl(g)
←
增大
增大
增强
不变
加NaOH(s)
→
减小
减小
增强
不变
加入镁粉
→
减小
减小
增强
不变
升高温度
→
增大
增大
增强
增大
加CH3COONa(s)
←
减小
减小
增强
不变
二、电离度、电离平衡常数
1.电离度
(1)电离度概念与表达式
一定条件下,当弱电解质在水溶液中达到电离平衡时,溶液中已经电离的电解质分子数占电解质分子总数的百分数。(常用符号α表示)
可用数学式表达:
α=×100%
或α=×100%
或α=×100%
即α=×100%(c:电解质浓度,Δc:已电离电解质浓度)
注意 ①电离度适用于达到平衡的电解质溶液。②在相同温度和相同浓度下,电离度大小可表示弱电解质的相对强弱。电离度越小,电解质越弱。
(2)影响电离度的因素
①温度:在其他条件不变时,升高溶液温度,电离平衡向电离方向移动,电离度增大。
②浓度:其他条件不变时,增大弱电解质溶液浓度,平衡向电离方向移动,但电离度减小。若降低弱电解质溶液浓度,平衡向电离方向移动,电离度增大。
③其他电解质的加入:如同离子效应,加入与弱电解质电离有相同离子的强电解质时,会使弱电解质电离度降低。
2.电离平衡常数
(1)电离平衡常数的表达式
弱酸的电离常数用Ka来表示,弱碱的电离常数用Kb来表示。例如:
H2S的电离常数表达式为
第一步电离:H2SH++HS- Ka1=
第二步电离:HS-H++S2- Ka2=
NH3·H2O的电离常数表达式为
NH3·H2ONH+OH- Kb=
(2)K的意义
①K值越大,电离程度越大。
②多元弱酸中,Ka1≫Ka2≫Ka3,即以第一步电离为主。以H2S电离为例,从HS-中电离出一个H+,要比从H2S中电离出一个H+难,因为第一步电离出的H+抑制了第二步电离。
(3)影响K值的因素
对于某电解质来说,影响K值的只有温度。通常电离过程是吸热的,所以升温会使K值增大。
3.电离平衡常数(Ka)与电离度(α)的关系
常温下,c mol·L-1的CH3COOH,其电离度为α,则该CH3COOH的电离平衡常数Ka为________。
答案 cα2
解析 CH3COOHCH3COO- + H+
起始/mol·L-1 c 0 0
平衡/mol·L-1 c-cα cα cα
Ka=≈cα2。
三、一强一弱的图像分析
1.相同体积、相同浓度的HCl(a)和CH3COOH(b),分别与足量的锌粉发生反应,按要求画出图像。
(1)产生H2的体积V(H2)随时间(t)的变化图像;
(2)产生H2的速率v(H2)随时间(t)的变化图像;
(3)溶液的pH随时间(t)的变化图像。
答案 (1)
(2)
(3)
2.若把HCl(a)、CH3COOH(b)均改成相同体积、相同pH,则①②③的图像又怎样?
答案 (1)
(2)
(3)
图像法理解一强一弱的稀释规律
(1)相同体积、相同浓度的盐酸、醋酸
①加水稀释相同的倍数,醋酸的pH大。
②加水稀释到相同的pH,盐酸加入的水多。
(2)相同体积、相同pH的盐酸、醋酸
①加水稀释相同的倍数,盐酸的pH大。
②加水稀释到相同的pH,醋酸加入的水多。
题组一 弱电解质的电离平衡
1.(2018·宁波市第二中学高考专题训练)氨气溶于水达平衡后,若只改变某一条件,下列说法正确的是( )
A.继续通入氨气,会减小
B.NH4Cl水解显酸性,所以向溶液中加入NH4Cl固体,会促进NH3·H2O电离
C.向溶液中通入HCl气体,则一定有c(NH)=c(Cl-)
D.实验室中可以通过将浓氨水加入到碱石灰中来制取氨气
答案 D
2.将10 mL 0.1 mol·L-1的氨水加蒸馏水稀释到1 L后,下列变化中正确的是( )
①电离程度增大 ②c(NH3·H2O)增大 ③NH数目增多 ④c(OH-)增大 ⑤导电性增强
⑥增大
A.①②③ B.①③⑤
C.①③⑥ D.②④⑥
答案 C
解析 氨水加水稀释,电离程度增大,则c(NH3·H2O)减小,NH数目增多,①对,②错,③对;溶液中n(OH-)增大,但c(OH-)减小,④错;溶液稀释时,c(NH)、c(OH-)均减小,溶液导电性减弱,⑤错;根据Kb=,则=,由于温度不变,Kb不变,而c(OH-)减小,则增大,⑥对。
3.(2017·衢州市高三1月教学质量检测)下列事实不能说明CH3COOH为弱酸的是( )
A.测得0.10 mol·L-1CH3COOH溶液中存在较多的CH3COOH分子
B.比较等浓度等体积的盐酸、CH3COOH溶液与足量Zn反应生成H2的体积
C.比较等浓度等体积的盐酸、CH3COOH溶液与等量NaOH溶液反应后放出的热量
D.0.10 mol·L-1NH4Cl溶液呈酸性,0.10 mol·L-1CH3COONH4溶液呈中性
答案 B
解析 测得0.10 mol·L-1 CH3COOH溶液中存在较多的CH3COOH分子,说明醋酸未完全电离,是弱酸,故A正确;等浓度等体积的盐酸、CH3COOH溶液与足量Zn反应生成的H2一样多,无法判断醋酸是弱酸,故B错误;等浓度等体积的盐酸、CH3COOH溶液与等量NaOH溶液反应后放出的热量,醋酸放出的热量少,说明中和反应过程中存在醋酸的电离,电离过程吸热,可说明醋酸是弱酸,故C正确;0.10 mol·L-1 NH4Cl溶液呈酸性,0.10 mol·L-1
CH3COONH4溶液呈中性,均说明CH3COO-在水溶液中发生了水解,可知醋酸是弱酸,故D正确。
4.在相同温度下,100 mL 0.01 mol·L-1的醋酸溶液与10 mL 0.1 mol·L-1的醋酸溶液相比较,下列数值前者大于后者的是( )
A.中和时所需NaOH的量
B.电离的程度
C.H+的物质的量浓度
D.CH3COOH的物质的量
答案 B
解析 100 mL 0.01 mol·L-1的醋酸溶液与10 mL 0.1 mol·L-1的醋酸溶液中含有的醋酸的物质的量相同,中和时所需NaOH的量相同,A项错误;根据浓度对电离平衡的影响规律:越稀越电离,0.01 mol·L-1的醋酸溶液中醋酸电离的程度大于0.1 mol·L-1的醋酸溶液中醋酸的电离程度,B项正确;H+的物质的量浓度:前者小于后者,C项错误。
5.某温度下,相同体积、相同pH的氨水和氢氧化钠溶液加水稀释时的pH变化曲线如图所示,下列判断正确的是( )
A.a点导电能力比b点强
B.b点的Kw值大于c点
C.与盐酸完全反应时,消耗盐酸体积Va>Vc
D.a、c两点c(H+)相等
答案 D
解析 pH:b点大于a点,所以溶液中的离子浓度b点大于a点,即导电能力b点大于a点,A错误;b点和c点的温度相同,其Kw相等,B错误;由图像中曲线的变化趋势知,a点是NaOH溶液,c点是氨水,pH相同时c(NH3·H2O)远大于c(NaOH),结合溶液的体积c点大于a点,故消耗盐酸体积Va
c(NH)>c(H+)>c(OH-)
c(Cl-)=c(NH)+c(NH3·H2O)
解析 NH4Cl===NH+Cl-(完全电离)
NH+H2ONH3·H2O+H+(微弱)
H2OH++OH-(极微弱)
2.Na2S溶液
水解方程式:__________________________________________________________________;
离子浓度大小关系:____________________________________________________________;
电荷守恒:____________________________________________________________________;
物料守恒:____________________________________________________________________;
质子守恒:____________________________________________________________________。
答案 S2-+H2OHS-+OH-、HS-+H2OH2S+OH-
c(Na+)>c(S2-)>c(OH-)>c(HS-)>c(H+)
c(Na+)+c(H+)=2c(S2-)+c(HS-)+c(OH-)
c(Na+)=2[c(S2-)+c(HS-)+c(H2S)]
c(OH-)=c(H+)+c(HS-)+2c(H2S)
3.NaHS溶液(呈碱性)
水解方程式:________________________________________________________________;
离子浓度大小关系:__________________________________________________________;
电荷守恒:__________________________________________________________________;
物料守恒:__________________________________________________________________;
质子守恒:__________________________________________________________________。
答案 HS-+H2OH2S+OH-
c(Na+)>c(HS-)>c(OH-)>c(H+)>c(S2-)
c(Na+)+c(H+)=c(HS-)+2c(S2-)+c(OH-)
c(Na+)=c(S2-)+c(HS-)+c(H2S)
c(OH-)=c(H+)+c(H2S)-c(S2-)
解析 NaHS既能发生水解又能发生电离,水溶液呈碱性:
HS-+H2OH2S+OH-(主要)
HS-H++S2-(次要)
4.NaHSO3溶液(呈酸性)
水解方程式:________________________________________________________________;
离子浓度大小关系:__________________________________________________________;
电荷守恒:__________________________________________________________________;
物料守恒:__________________________________________________________________;
质子守恒:__________________________________________________________________。
答案 HSO+H2OH2SO3+OH-
c(Na+)>c(HSO)>c(H+)>c(SO)>c(OH-)
c(Na+)+c(H+)=2c(SO)+c(HSO)+c(OH-)
c(Na+)=c(HSO)+c(SO)+c(H2SO3)
c(OH-)=c(H2SO3)+c(H+)-c(SO)
解析 NaHSO3既能发生电离又能发生水解,水溶液呈酸性:
HSOH++SO(主要)
HSO+H2OH2SO3+OH-(次要)
(二)混合溶液
5.物质的量为1∶1的CH3COOH、CH3COONa溶液
水解方程式:_________________________________________________________________;
离子浓度大小关系:___________________________________________________________;
电荷守恒:___________________________________________________________________;
物料守恒:___________________________________________________________________;
质子守恒:___________________________________________________________________。
答案 CH3COO-+H2OCH3COOH+OH-
c(CH3COO-)>c(Na+)>c(H+)>c(OH-)
c(Na+)+c(H+)=c(CH3COO-)+c(OH-)
2c(Na+)=c(CH3COO-)+c(CH3COOH)
c(CH3COO-)+2c(OH-)=c(CH3COOH)+2c(H+)
解析 CH3COOHCH3COO-+H+(主要)
CH3COO-+H2OCH3COOH+OH-(次要)
水溶液呈酸性。
6.CH3COOH、CH3COONa混合中性溶液
离子浓度大小关系:__________________________________________________________;
电荷守恒:__________________________________________________________________;
物料守恒:__________________________________________________________________。
答案 c(CH3COO-)=c(Na+)>c(H+)=c(OH-)
c(Na+)+c(H+)=c(CH3COO-)+c(OH-)
c(Na+)=c(CH3COO-)
解析 CH3COOHCH3COO-+H+
CH3COO-+H2OCH3COOH+OH-
若溶液呈中性,则电离和水解相互抵消。
7.pH=2的CH3COOH与pH=12的NaOH溶液等体积混合
离子浓度大小关系:__________________________________________________________;
电荷守恒:__________________________________________________________________。
答案 c(CH3COO-)>c(Na+)>c(H+)>c(OH-)
c(Na+)+c(H+)=c(CH3COO-)+c(OH-)
解析 由于CH3COOH是弱酸,所以当完全反应后,CH3COOH仍过量许多,溶液呈酸性。
题组二 根据“曲线”,利用“类型”,分析判断
8.(2018·衢州市高三1月教学质量检测)室温下在25 mL 0.1 mol·L-1 NaOH溶液中逐滴加入0.2 mol·L-1CH3COOH溶液,曲线如图所示,有关离子浓度关系比较错误的是( )
A.在A、B间任意一点,溶液中一定都有c(Na+)+c(H+)=c(CH3COO-)+c(OH-)
B.在B点:a>12.5,且有c(Na+)=c(CH3COO-)>c(OH-)=c(H+)
C.在C点:c(Na+)>c(CH3COO-)>c(H+)>c(OH-)
D.在D点:c(CH3COO-)+c(CH3COOH)=2c(Na+)
答案 C
解析 在25 mL 0.1 mol·L-1 NaOH溶液中逐滴加入0.2 mol·L-1 CH3COOH 溶液,二者之间相互反应,当恰好完全反应时,所需醋酸的体积为12.5 mL,当反应至溶液显中性时,醋酸应稍过量,且c(OH-)=c(H+),注意根据电荷守恒思想来比较离子浓度大小。A项,在A、B间任意一点,溶液中只存在四种离子:Na+、H+、CH3COO-、OH-,根据电荷守恒则有:c(Na+)+c(H+)=c(CH3COO-)+c(OH-),正确;B项,在B点溶液显中性,则c(OH-)=c(H+)
,根据电荷守恒c(Na+)+c(H+)=c(CH3COO-)+c(OH-),则一定有c(Na+)=c(CH3COO-),H+与OH-为水电离产生,浓度很小,故有:c(Na+)=c(CH3COO-)>c(OH-)=c(H+),正确;C项,在C点,溶液显酸性,故有c(OH-)<c(H+),根据电荷守恒:c(Na+)+c(H+)=c(CH3COO-)+c(OH-),故c(Na+)<c(CH3COO-),错误;D项,在D点时,醋酸剩余,剩余的醋酸的浓度和生成的醋酸钠浓度相等均为0.05 mol·L-1,根据物料守恒,则:c(CH3COO-)+c(CH3COOH)=0.1 mol·L-1,正确。
9.H2C2O4为二元弱酸,20 ℃时,配制一组c(H2C2O4)+c(HC2O)+c(C2O)=0.100 mol·L-1的H2C2O4和NaOH混合溶液,溶液中部分微粒的物质的量浓度随pH的变化曲线如图所示。下列指定溶液中微粒的物质的量浓度关系一定正确的是( )
A.pH=2.5的溶液中:c(H2C2O4)+c(C2O)>c(HC2O)
B.c(Na+)=0.100 mol·L-1的溶液中:c(H+)-c(OH-)=c(C2O)-c(H2C2O4)
C.c(HC2O)=c(C2O)的溶液中:c(Na+)>0.100 mol·L-1+c(HC2O)
D.pH=7.0的溶液中:c(Na+)=2c(C2O)
答案 B
解析 A项,根据图示,当pH=2.5时,c(H2C2O4)+c(C2O)应小于c(HC2O),错误;B项,当c(Na+)=0.100 mol·L-1时,由于c(H2C2O4)+c(HC2O)+c(C2O)=0.100 mol·L-1,所以该溶液为NaHC2O4溶液,根据质子守恒得:c(OH-)=c(H+)+(H2C2O4)-c(C2O),正确;C项,电荷守恒式为c(Na+)+c(H+)=c(HC2O)+2c(C2O)+c(OH-),c(Na+)=0.100 mol·L-1-c(H2C2O4)+c(C2O)+c(OH-)-c(H+)=0.100 mol·L-1+c(HC2O)-c(H2C2O4)+c(OH-)-c(H+),因为c(OH-)<c(H+),所以c(Na+)<0.100 mol·L-1+c(HC2O),错误;D项,根据电荷守恒得c(Na+)=2c(C2O)+c(HC2O),错误。
1.(2018·浙江4月选考,4)下列物质溶于水后溶液显酸性的是( )
A.KCl B.Na2O
C.NH4Cl D.CH3COONa
答案 C
2.(2017·浙江11月选考,9)下列物质的水溶液不能使酚酞变红的是( )
A.NaOH B.Na2CO3 C.NaCl D.NH3
答案 C
3.(2016·浙江4月选考,5)下列物质的水溶液因水解而呈碱性的是( )
A.NaCl B.NH4Cl C.Na2CO3 D.NaOH
答案 C
4.(2018·浙江4月选考,8)相同温度下,关于盐酸和醋酸两种溶液的比较,下列说法正确的是( )
A.pH相等的两溶液中:c(CH3COO-)=c(Cl-)
B.分别中和pH相等、体积相等的两溶液,所需NaOH的物质的量相同
C.相同浓度的两溶液,分别与金属镁反应,反应速率相同
D.相同浓度的两溶液,分别与NaOH固体反应后呈中性的溶液中(忽略溶液体积变化):c(CH3COO-)=c(Cl-)
答案 A
解析 A项,电荷守恒,c(H+)=c(CH3COO-)+c(OH-),c(H+)=c(Cl-)+c(OH-),pH相等,所以溶液中的c(H+)、c(OH-)都相等,所以c(CH3COO-)=c(Cl-),正确;B项,pH相等的两溶液,酸性越弱,浓度越大,相同体积所含的物质的量就越多,所以中和时醋酸需要更多NaOH,错误;C项,溶液中的c(H+)越大,与镁反应速率越快,同浓度的两溶液,盐酸完全电离,醋酸部分电离,所以盐酸反应速率更快,错误;D项,相同浓度的两溶液,分别与NaOH固体反应后呈中性的溶液中,c(CH3COO-)=c(Na+),c(Cl-)=c(Na+),但盐酸需要消耗更多的NaOH,盐酸中和后的溶液中c(Na+)更大,故c(CH3COO-)<c(Cl-),错误。
5.(2017·浙江11月选考,18)下列说法不正确的是( )
A.pH<7的溶液不一定呈酸性
B.在相同温度下,物质的量浓度相等的氨水、NaOH溶液,c(OH-)相等
C.在相同温度下,pH相等的盐酸、CH3COOH溶液,c(Cl-)=c(CH3COO-)
D.氨水和盐酸反应后的溶液,若c(Cl-)=c(NH),则溶液呈中性
答案 B
解析 25 ℃时,pH<7的溶液呈酸性,但温度未知,所以pH<7的溶液不一定呈酸性,故A正确;在相同温度下,一水合氨部分电离,NaOH完全电离,物质的量浓度相等的氨水、NaOH溶液,NaOH溶液中c(OH-)更大,故B错误;在相同温度下,盐酸、CH3COOH溶液中分别存在电荷守恒:c(Cl-)+c(OH-)=c(H+),c(CH3COO-)+c(OH-)=c(H+),又因为pH相等,所以c(Cl-)=c(CH3COO-),故C正确;氨水和盐酸反应后的溶液中存在c(Cl-)+c(OH-)=c(NH)+c(H+),若c(Cl-)=c(NH),则c(OH-)=c(H+),溶液呈中性,故D正确。
6.(2017·浙江4月选考,18)室温下,下列事实不能说明NH3·H2O为弱电解质的是( )
A.0.1 mol·L-1 NH3·H2O的pH小于13
B.0.1 mol·L-1 NH4Cl溶液的pH小于7
C.相同条件下,浓度均为0.1 mol·L-1 NaOH溶液和氨水,氨水的导电能力弱
D.0.1 mol·L-1 NH3·H2O能使无色酚酞试液变红色
答案 D
7.(2016·浙江10月选考,18)为证明醋酸是弱电解质,下列方法不正确的是( )
A.测定0.1 mol·L-1醋酸溶液的pH
B.测定0.1 mol·L-1CH3COONa溶液的酸碱性
C.比较浓度均为0.1 mol·L-1盐酸和醋酸溶液的导电能力
D.比较相同物质的量浓度的NaOH溶液和醋酸溶液恰好反应完全时消耗两溶液的体积
答案 D
解析 A项,若0.1 mol·L-1醋酸溶液的pH>1,则证明醋酸是弱电解质;B项,若0.1 mol·L-1 CH3COONa溶液呈碱性,则证明CH3COO-发生水解,从而证明CH3COOH是弱电解质;C项,比较浓度均为0.1 mol·L-1的盐酸和醋酸溶液的导电能力,若前者强,则证明醋酸是弱电解质;D项,当NaOH溶液和醋酸溶液的物质的量浓度相同时,恰好完全反应时,消耗两溶液的体积也相同,无法证明醋酸是弱电解质。
8.(2016·浙江4月选考,21)某温度下,关于pH相等的盐酸和醋酸溶液(两溶液的OH-浓度也相等),下列说法正确的是( )
A.c(HCl)>c(CH3COOH)
B.c(Cl-)=c(CH3COO-)
C.等体积的盐酸和醋酸溶液分别与足量的Zn完全反应,盐酸产生的H2多
D.用同浓度的NaOH溶液分别与等体积的盐酸和醋酸溶液恰好反应完全,盐酸消耗的NaOH溶液体积多
答案 B
解析 A项,当盐酸和醋酸的pH相等时,c(CH3COOH)远大于c(HCl),错误;C项,由于c(CH3COOH)大于c(HCl),所以当二者分别与足量的Zn反应时,醋酸产生的H2多,错误;D项,由于c(CH3COOH)大,与NaOH完全反应时,醋酸消耗NaOH溶液体积多,错误。
9.(2018·浙江4月选考,23)在常温下,向10 mL浓度均为0.1 mol·L-1的NaOH和Na2CO3混合溶液中滴加0.1 mol·L-1盐酸,溶液pH随盐酸加入体积的变化如图所示。下列说法正确的是( )
A.在a点的溶液中c(Na+)>c(CO)>c(Cl-)>c(OH-)>c(H+)
B.在b点的溶液中2n(CO)+n(HCO)<0.001 mol
C.在c点的溶液pH<7,是因为此时HCO的电离能力大于其水解能力
D.若将0.1 mol·L-1的盐酸换成同浓度的醋酸,当滴至溶液的pH=7时:c(Na+)=c(CH3COO-)
答案 B
解析 向NaOH和Na2CO3的混合溶液中滴加盐酸,依次发生的反应为①NaOH+HCl===NaCl+H2O ②Na2CO3+HCl===NaCl+NaHCO3,③NaHCO3+HCl===NaCl+H2O+CO2↑。A项,a点滴加5 mL盐酸时,发生反应①,此时NaOH反应一半,c(Na+)>c(CO)>c(OH-)>c(Cl-)>c(H+),错误;B项,b点溶液呈中性,所加盐酸大于20 mL,若等于20 mL时,根据电荷守恒,n(Na+)+n(H+)=2n(CO)+n(HCO)+n(Cl-)+n(OH-),2n(CO)+n(HCO)=n(Na+)+n(H+)-n(Cl-)-n(OH-)=0.003 mol-0.002 mol+n(H+)-n(OH-),若再滴加少量盐酸,溶液呈中性时,2n(CO)+n(HCO)<0.001 mol,正确;C项,c点发生反应③,溶液呈酸性,是因为CO2溶解的缘故,错误;D项,根据电荷守恒得c(Na+)+c(H+)=c(CH3COO-)+c(HCO)+2c(CO)+c(OH-),即c(Na+)=c(CH3COO-)+c(HCO)+2c(CO),c(Na+)>c(CH3COO-),错误。
10.(2017·浙江11月选考,23)25 ℃时,在“H2A—HA-—A2-”的水溶液体系中,H2A、HA-和A2-三者中各自所占的物质的量分数(α)随溶液pH变化的关系如图所示。
下列说法正确的是( )
A.在含H2A、HA-和A2-的溶液中,加入少量NaOH固体,α(HA-)一定增大
B.将等物质的量的NaHA和Na2A混合物溶于水,所得的溶液中α(HA-)=α(A2-)
C.NaHA溶液中,HA-的水解能力小于HA-的电离能力
D.在含H2A、HA-和A2-的溶液中,若c(H2A)+2c(A2-)+c(OH-)=c(H+),则α(H2A)和α(HA
-)一定相等
答案 C
解析 根据图像可知在pH>3时,加入少量NaOH固体,α(HA-)在减小,故A选项错误;根据图像的交点可知HA-的电离平衡常数近似为10-4,A2-的水解平衡常数近似为10-10,将等物质的量的NaHA和Na2A混合物溶于水,所得的溶液中α(HA-)<α(A2-),故B选项错误;根据图像可知NaHA溶液为酸性溶液,故HA-的电离能力大于HA-的水解能力,故C选项正确;D选项不确定是否含别的阳离子,若含别的阳离子则α(H2A)和α(HA-)不相等,故D选项错误。
11.(2017·浙江4月选考,23)25 ℃时,在含CH3COOH和CH3COO-的溶液中,CH3COOH、CH3COO-二者中各自所占的物质的量分数(α)随溶液pH变化的关系如图所示。下列说法不正确的是( )
A.在pH<4.76的溶液中,c(CH3COO-)<c(CH3COOH)
B.在pH=7的溶液中,α(CH3COOH)=0,α(CH3COO-)=1.0
C.在pH>4.76的溶液中,c(CH3COO-)与c(OH-)之和可大于c(H+)
D.在pH=4.76的溶液中加盐酸,α(CH3COOH)与α(CH3COO-)之和保持不变
答案 B
解析 根据图像可判断在pH<4.76的溶液中,c(CH3COO-)4.76的溶液中,c(CH3COO-)与c(OH-)之和可大于c(H+),C正确;在pH=4.76的溶液中加盐酸,根据物料守恒可知α(CH3COOH)与α(CH3COO-)之和保持不变,D正确。
12.(2016·浙江4月选考,23)常温下,向20.00 mL 0.100 0 mol·L-1的醋酸溶液中逐滴加入0.100 0 mol·L-1的NaOH溶液,pH随NaOH溶液体积的变化如图所示。下列说法不正确的是( )
A.在反应过程中,c(Na+)+c(H+)=c(CH3COO-)+c(OH-)
B.pH=5时,c(CH3COO-)>c(Na+)>c(H+)>c(OH-)
C.pH=6时,c(Na+)+c(H+)-c(OH-)+c(CH3COOH)=0.100 0 mol·L-1
D.pH=7时,消耗NaOH溶液的体积小于20.00 mL
答案 C
解析 在反应过程中,一定满足电荷守恒:c(Na+)+c(H+)=c(CH3COO-)+c(OH-),A正确; pH=5的溶液呈酸性,则c(H+)>c(OH-),根据电荷守恒可知:c(CH3COO-)>c(Na+),则溶液中离子浓度的大小为c(CH3COO-)>c(Na+)>c(H+)>c(OH-),B正确;pH=6时,滴加的NaOH溶液体积小于20 mL,则此时的溶液中c(CH3COO-)+c(CH3COOH)<0.100 0 mol·L-1,根据电荷守恒,C错误;如果消耗NaOH溶液的体积为20.00 mL,两者恰好完全反应生成醋酸钠,溶液水解呈碱性,若使溶液呈中性,则消耗NaOH溶液的体积小于20.00 mL,D正确。
13.[2016·浙江4月选考,30(2)②]N2H4的水溶液呈弱碱性,室温下其电离常数K1=1.0×10-6,则0.01 mol·L-1 N2H4水溶液的pH等于__________(忽略N2H4的二级电离和H2O的电离)。
答案 10
解析 N2H4+H2ON2H4·H2ON2H+OH-
K1==1.0×10-6
即=1.0×10-6
c(OH-)= mol·L-1=10-4 mol·L-1
所以pH=10。
专题强化练
1.(2018·金华十校高三调研)下列物质的水溶液因水解而呈酸性的是( )
A.H2SO4 B.NaHSO4 C.NH3 D.NH4Cl
答案 D
2.(2017·宁波市余姚中学高二上学期期中考试)下列溶液肯定显酸性的是( )
A.含H+的溶液 B.能使酚酞显无色的溶液
C.pH<1的溶液 D.c(H+)>c(OH-)的溶液
答案 D
3.(2017·杭州市西湖高级中学高二12月月考)常温下c(H+)最小的是( )
A.pH=0的溶液 B.0.04 mol·L-1 H2SO4
C.0.5 mol·L-1 HCl D.0.05 mol·L-1的HNO3
答案 D
4.(2017·宁波市余姚中学高二上学期期中)往水中加入下列物质,对水的电离平衡不产生影响的是( )
A.NaHSO4 B.CH3COOK
C.KAl(SO4)2 D.NaI
答案 D
解析 硫酸氢钠属于强酸,电离出的氢离子抑制水的电离,A错误;醋酸钾属于强碱弱酸盐,醋酸根结合水电离出的氢离子,促进水的电离,B错误;硫酸铝钾电离出的铝离子水解,促进水的电离,C错误;碘化钠是强酸强碱盐,钠离子和碘离子均不水解,D正确。
5.(2017·杭州市西湖高级中学高二12月月考)已知25 ℃ 时,0.1 mol·L-1某一元酸HA在水中有0.1%发生电离,下列叙述正确的是( )
A.该溶液的pH=3
B.升高温度,溶液的pH增大
C.此酸的电离方程式为HA===H++A-
D.由HA电离出的c(H+)约为水电离出的c(H+)的106倍
答案 D
解析 HA H+ + A-
起始浓度/mol·L-1 0.1 0 0
改变浓度/mol·L-1 0.1×0.1% 1×10-4 1×10-4
平衡浓度/mol·L-1 0.1×(1-0.1%) 1×10-4 1×10-4
升高温度,平衡正向移动,c(H+)增大,pH值减小, 选项B错误;c(H+)=1×10-4 mol·L-1,则pH=4,选项A错误;HA的电离不完全,是可逆反应,电离方程式为HAH++A-,选项C错误;利用Kw=c(H+)·c(OH-),得:c水(OH-)=1×10-10 mol·L-1=c水(H+),由HA电离出的c(H+)=1×10-4 mol·L-1,c水(H+)=1×10-10 mol·L-1,则由HA电离出的 c(H+)约为水电离出的c(H+)的106倍,选项D正确。
6.(2017·宁波市余姚中学高二上学期期中)下列有关盐类水解的说法中,不正确的是( )
A.NaHCO3属于酸式盐,其水溶液呈酸性
B.氯化铜水解的实质是Cu2+结合水电离出来的OH-生成了弱电解质Cu(OH)2
C.利用纯碱水解显碱性,可除去物品表面的油污
D.配制FeCl3溶液时,应将FeCl3固体溶于盐酸后加水稀释,目的是为了抑制Fe3+水解
答案 A
解析 NaHCO3属于酸式盐,碳酸氢根的水解程度大于电离程度,其水溶液呈碱性,A错误。
7.(2017·杭州市西湖高级中学高二12月月考)下列叙述正确的是( )
A.某醋酸溶液的pH=a,将此溶液稀释1倍后,溶液的pH=b,则a>b
B.在滴有酚酞的氨水里,加入NH4Cl至溶液恰好无色,则此时溶液的pH<7
C.常温下,1.0×10-3 mol·L-1盐酸的pH=3.0,1.0×10-8 mol·L-1盐酸的pH=8.0
D.常温下,若1 mL pH=1的盐酸与100 mL NaOH溶液混合后,溶液的pH=7,则NaOH溶液的pH=11
答案 D
解析 醋酸溶液加水稀释,溶液中氢离子浓度减小,pH增大,则某醋酸溶液的pH=a,将此溶液稀释1倍后,溶液的pH=b,则a<b,A项错误;酚酞的变色范围为8.2~10,在滴有酚酞的氨水里,加入NH4Cl至溶液恰好无色,则此时溶液的pH<8.2,B项错误;常温下,1.0×10-3 mol·L-1盐酸的pH=3.0,1.0×10-8 mol·L-1盐酸中不能忽略水的电离,溶液的pH约为7.0,C项错误;常温下,若1 mL pH=1的盐酸与100 mL NaOH溶液混合后,溶液的pH=7,则n(HCl)=n(NaOH),即0.001 L×0.1 mol·L-1=0.1 L×c(NaOH) ,则c(NaOH)=1.0×10-3 mol·L-1,溶液的pH=11,D项正确。
8.(2017·温州市“十五校联合体”高二上学期期末)室温下,向0.01 mol·L-1 的醋酸溶液中滴入pH=7 的醋酸铵溶液,溶液pH 随滴入醋酸铵溶液体积变化的曲线示意图如图所示。下列分析正确的是( )
A.a点,pH=2
B.b点,c(CH3COO-)>c(NH)
C.c点,pH 可能大于 7
D.ac 段,溶液pH 增大是CH3COOH 受醋酸铵的影响而不再电离
答案 B
解析 由于醋酸是弱电解质,不能完全电离,故0.01 mol·L-1的醋酸溶液中氢离子浓度小于0.01 mol·L-1,则pH大于2,即a点的pH大于2,故A错误;由于所得的溶液为CH3COOH和CH3COONH4的混合溶液,而CH3COONH4水解显中性,CH3COOH电离显酸性,故混合溶液的pH一直小于7,即b点溶液中的c(H+)>c(OH-),根据电荷守恒可知c(CH3COO-)>
c(NH),故B正确;由于所得的溶液为CH3COOH和CH3COONH4的混合溶液,而CH3COONH4水解显中性,CH3COOH电离显酸性,故混合溶液的pH一直小于7,即c点溶液的pH也一定小于7,故C错误;在ab段,溶液的pH增大很快,这是由于醋酸是弱电解质,溶液中存在电离平衡:CH3COOHCH3COO-+H+,向0.01 mol·L-1的醋酸溶液中滴入pH=7的醋酸铵溶液,导致c(CH3COO-)增大,则醋酸的电离平衡左移,故溶液中的c(H+)减小,则溶液的pH增大;而在bc段,溶液的pH变化不明显,是由于加入的醋酸铵溶液导致溶液体积增大,故溶液中的c(H+)减小,则pH变大,但变大的很缓慢,即ac段溶液的pH增大不只是醋酸的电离被抑制的原因,故D错误。
9.室温下,用0.10 mol·L-1的盐酸分别滴定20.00 mL 0.10 mol·L-1的氢氧化钾溶液和氨水,滴定过程中溶液pH随加入盐酸体积[V(HCl)]的变化关系如图所示。下列说法正确的是( )
A.Ⅰ表示的是滴定氨水的曲线
B.当pH=7时,滴定氨水消耗的V(HCl)<20 mL,且此时溶液中c(NH)=c(Cl-)
C.滴定氢氧化钾溶液时,若V(HCl)>20 mL,则一定有:c(Cl-)>c(H+)>c(K+)>c(OH-)
D.当滴定氨水消耗V(HCl)=10 mL时,c(NH3·H2O)>c(NH)>c(Cl-)>c(OH-)>c(H+)
答案 B
解析 KOH为强碱,NH3·H2O是弱碱,相同浓度时,NH3·H2O的pH小于KOH,因此Ⅱ表示的是滴定氨水的曲线,故A项错误;恰好完全反应时,溶质为NH4Cl,溶液显酸性,因此pH=7时,溶质为NH4Cl和NH3·H2O,消耗的V(HCl)<20 mL,根据电荷守恒,c(NH)+c(H+)=c(Cl-)+c(OH-),pH=7时,c(H+)=c(OH-),即c(NH)=c(Cl-),故B项正确;当V(HCl)>20 mL,溶质为KCl和HCl,离子浓度大小顺序可能是c(Cl-)>c(K+)>c(H+)>c(OH-),也可能是c(Cl-)>c(H+)>c(K+)>c(OH-),故C错误;当V(HCl)=10 mL时,溶质为NH3·H2O和NH4Cl,且两者物质的量相等,根据图像,V(HCl)=10 mL时,溶液显碱性,即NH3·H2O的电离程度大于NH的水解程度,因此离子浓度大小顺序是c(NH)>c(Cl-)>c(NH3·H2O)>c(OH-)>c(H+),故D项错误。
10.25 ℃时,2.0×10-3 mol·L-1氢氟酸水溶液中,通过加HCl气体或NaOH固体来调节溶液pH(忽略体积变化),得到c(HF)、c(F-)与溶液pH的变化关系,如下图所示:
下列分析正确的是( )
A.pH=1时,溶液中c(F-)+c(OH-)=c(H+)
B.pH=4时,溶液中存在:c(F-)>c(HF)>c(Na+)>c(H+)
C.当溶液中c(HF)=c(F-)时,水的电离是被促进
D.将等物质的量的HF和NaF混合物溶于水,F-的水解能力小于HF的电离能力
答案 D
解析 A项,不符合电荷守恒,应为c(F-)+c(OH-)+c(Cl-)=c(H+),错误;B项,当pH=4时,根据图中曲线应为c(HF)=4.0×10-4 mol·L-1,c(F-)=16×10-4 mol·L-1,c(H+)=10-4 mol·L-1
c(Na+)=c(F-)+c(OH-)-c(H+)
=(16×10-4+10-10-10-4) mol·L-1
=15×10-4 mol·L-1,所以c(F-)>c(Na+)>c(HF)>c(H+),错误;C项,根据表中数据,当c(HF)=c(F-)时,pH≈3.4,所以水的电离被抑制,错误。
11.(2017·金华十校第一学期期末调研)已知:25 ℃时,Kw=1.0×10-14,Kb(NH3·H2O)=1.8×10-5,Kb[(Al(OH)3]=1.4×10-9。
(1) NH4Al(SO4)2溶液中离子浓度由大到小的顺序___________________________________
_____________________________________________________________________________。
(2)(NH4)2SO4溶液中存在水解平衡,则水解平衡常数约为________________。
答案 (1)c(SO)>c(NH)>c(Al3+)>c(H+)>c(OH-) (2)5.6×10-10
解析 (1)根据Kb(NH3·H2O)=1.8×10-5,Kb[(Al(OH)3]=1.4×10-9可知,碱性NH3·H2O >Al(OH)3,则NH4Al(SO4)2溶液中Al3+水解程度大于NH的水解程度,溶液显酸性,离子浓度由大到小的顺序为c(SO)>c(NH)>c(Al3+)>c(H+)>c(OH-)。
(2)(NH4)2SO4溶液中存在水解平衡,
则水解平衡常数K==≈5.6×10-10。
12.某小组以醋酸为例探究弱酸的性质。
(1)实验一:探究酸的强弱对酸与镁条反应速率的影响。
①设计实验方案如下表,表中c =________mol·L-1。
编号
酸的种类
酸的浓度/mol·L-1
酸的体积/mL
镁条质量/g
1
醋酸
1.0
10
2.0
2
盐酸
c
10
2.0
②实验步骤:(a)检查装置(图1)的气密性后,添加药品;
(b)反应开始后,______________________(填写操作);
(c)将所记录的数据转化为曲线图(图2)。
③写出0~5 min醋酸、盐酸与镁条反应的反应速率变化规律:
________________________________________________________________________。
(2)实验二:现有一瓶醋酸溶液,常温下测定其中醋酸的电离程度(已电离的电解质分子数占原来总分子数的百分比)。
设计实验方案,将待测物理量和对应的测定方法填写在下表中。
待测物理量
测定方法
①________
量取25.00 mL醋酸溶液于锥形瓶中,滴加指示剂,将0.100 0 mol·L-1 NaOH标准溶液装入____________中,滴定至终点,记录数据,重复滴定2次。
②________
答案 (1)①1.0 ②每隔1 min记录一次生成H2的体积
③醋酸与镁条反应的速率随时间变化不明显;盐酸与镁条反应开始阶段反应速率很快,一段时间后反应速率明显减小 (2)①醋酸溶液的物质的量浓度 碱式滴定管
②H+的物质的量浓度 取适量醋酸溶液于烧杯中,用pH计测定溶液pH
解析 (1)①要探究酸的强弱对酸与镁条反应速率的影响,则必须保持其他影响反应速率的因素一致,故醋酸和盐酸的浓度应相同,应为1.0 mol·L-1;②据图2可知,是要通过测量在相同的时间段内收集到的氢气体积的大小来测量反应速率,故在反应开始后,应每隔1 min记录一次生成H2的体积;③通过图像分析可知,单位时间内醋酸与镁条反应生成氢气的体积变化很小,即醋酸与镁条的反应速率变化不大;而盐酸与镁条的反应一开始很快,一段时间后,单位时间内生成的氢气的体积明显变小,即反应速率明显减小。(2)①根据测定方法可知,此为酸碱中和滴定,所给的NaOH
溶液是标准液,即醋酸是待测液,通过滴定,可测出醋酸溶液的浓度;碱液应盛放在碱式滴定管中;②由于①能测出醋酸溶液的浓度,故此步实验的目的是测量溶液中H+的浓度,若要较精确的测量溶液的pH,应该用pH计,方法是取适量醋酸溶液于烧杯中,用pH计测定溶液pH。
13.Fe2O3俗称氧化铁红,常用作油漆等着色剂。某实验小组用部分氧化的FeSO4为原料,用萃取法制取高纯氧化铁并进行铁含量的测定。现准确称取某次实验制得的样品4.000 g ,经酸溶、还原为Fe2+,在容量瓶中配成100 mL溶液,用移液管移取25.00 mL溶液于锥形瓶中,用0.100 0 mol·L-1的K2Cr2O7溶液进行滴定(还原产物是Cr3+),消耗K2Cr2O7溶液20.80 mL。
(1)用移液管从容量瓶中吸取25.00 mL溶液后,把溶液转移到锥形瓶中的具体操作为________________________________________________________________________。
(2)产品中铁的含量为______(假设杂质不与K2Cr2O7反应)。
答案 (1)将移液管垂直放入稍倾斜的锥形瓶中,使管尖与锥形瓶内壁接触,松开食指使溶液全部流出,数秒后,取出移液管
(2)69.89%
解析 (2)根据电子守恒得:20.80×10-3×0.100 0×2×(6-3) mol=n(Fe2+),解得n(Fe2+)=1.248×10-2 mol,则产品中铁的含量为×100%≈69.89%。
14.(2017·金华十校第一学期期末调研)锌铝合金是以Zn、Al 为主,Cu、Mg为辅的多元化合金。测定其中Cu含量的实验步骤如下:
①称取该合金样品1.100 g,用稀H2SO4和H2O2溶解后煮沸除去过量H2O2,残液定容于250 mL容量瓶中;
②用移液管移取50.00 mL配制液于250 mL碘量瓶中,调节溶液的pH=3~4,加入过量KI溶液(2Cu2++4I-===2CuI↓+I2)和3~4滴淀粉溶液;
③用1.100×10-2 mol·L-1 Na2S2O3溶液滴定生成的I2至终点(I2+2S2O===2I-+S4O),消耗Na2S2O3溶液6.45 mL。
请回答:
(1)步骤①中溶解Cu的离子方程式为______________________________________________。
(2)步骤③中判断滴定终点的方法为________________________________________________。
(3)合金中Cu的质量分数为____________。(结果保留三位有效数字)
答案 (1)Cu+H2O2+2H+===Cu2++2H2O
(2)当最后一滴Na2S2O3溶液滴入时,溶液蓝色褪去,半分钟颜色不再变化
(3)2.06%
解析 (1)酸性条件下,Cu与双氧水反应生成铜离子和水,其反应的离子方程式为Cu+2H++H2O2===Cu2++2H2O。(2)淀粉溶液为指示剂,当最后一滴Na2S2O3溶液滴入时,I2与Na2S2O3恰好反应,I2被完全消耗,溶液蓝色褪去,半分钟颜色不变,说明滴定到达终点。(3)由②③
可知发生反应2Cu2++4I-===2CuI↓+I2,I2+2S2O===2I-+S4O,根据关系式:
2Cu~2Cu2+~I2~2S2O
2 2
n(Cu) 0.011 00 mol·L-1×6.45×10-3 L×5
所以n(Cu)=0.011 00 mol·L-1×6.45×10-3 L×5=5.5×6.45×10-5 mol,合金中Cu的质量分数为×100%≈2.06%。