高考化學(xué)大二輪復(fù)習(xí) 第1部分 知識(shí)整合 專題2 基本理論 第9講 水溶液中的離子平衡
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第9講 水溶液中的離子平衡 [限時(shí)50分鐘，滿分70分] 一、選擇題(包括7個(gè)小題，每小題5分，共35分) 1．(2016上海高考)能證明乙酸是弱酸的實(shí)驗(yàn)事實(shí)是 A．CH3COOH溶液與Zn反應(yīng)放出H2 B．0.1 molL－1 CH3COONa溶液的pH大于7 C．CH3COOH溶液與Na2CO3反應(yīng)生成CO2 D．0.1 molL－1 CH3COOH溶液可使紫色石蕊變紅 解析 A．只能證明乙酸具有酸性，不能證明其酸性強(qiáng)弱，錯(cuò)誤；B.該鹽水溶液顯堿性，由于NaOH是強(qiáng)堿，故可以證明乙酸是弱酸，正確；C.可以證明乙酸的酸性比碳酸強(qiáng)，但是不能證明其酸性強(qiáng)弱，錯(cuò)誤；D.可以證明乙酸具有酸性，但是不能證明其酸性強(qiáng)弱，錯(cuò)誤。 答案 B 2．(2015廣東高考)一定溫度下，水溶液中H＋和OH－的濃度變化曲線如圖，下列說法正確的是 A．升高溫度，可能引起有c向b的變化 B．該溫度下，水的離子積常數(shù)為1.010－13 C．該溫度下，加入FeCl3可能引起由b向a的變化 D．該溫度下，稀釋溶液可能引起由c向d的變化 解析 A．c點(diǎn)溶液中c(OH－)＞c(H＋)，溶液呈堿性，升溫，溶液中c(OH－)不可能減小。B.由b點(diǎn)對(duì)應(yīng)c(H＋)與c(OH－)可知，KW=c(H＋)c(OH－)=1.010－71.010－7=1.010－14。C.FeCl3溶液水解顯酸性，溶液中c(H＋)增大，因一定溫度下水的離子積是常數(shù)，故溶液中c(OH－)減小，因此加入FeCl3溶液可能引起由b向a的變化。D.c點(diǎn)溶液呈堿性，稀釋時(shí)c(OH－)減小，同時(shí)c(H＋)應(yīng)增大，故稀釋溶液時(shí)不可能引起由c向d的轉(zhuǎn)化。 答案 C 3．(2015山東高考)室溫下向10 mL 0.1 molL－1NaOH溶液中加入0.1 molL－1的一元酸HA溶液pH的變化曲線如圖所示。下列說法正確的是 A．a(chǎn)點(diǎn)所示溶液中c(Na＋)>c(A－)>c(H＋)>c(HA) B．a(chǎn)、b兩點(diǎn)所示溶液中水的電離程度相同 C．pH=7時(shí)，c(Na＋)=c(A－)＋c(HA) D．b點(diǎn)所示溶液中c(A－)>c(HA) 解析 A、a點(diǎn)NaOH與HA恰好完全反應(yīng)，溶液的pH為8.7，呈堿性，說明HA為弱酸，NaA發(fā)生水解反應(yīng)，c(Na＋)>c(A－)>c(HA)>c(H＋)，錯(cuò)誤；B、a點(diǎn)NaA發(fā)生水解反應(yīng)，促進(jìn)了水的電離，所以a點(diǎn)水的電離程度大于b點(diǎn)，錯(cuò)誤；C、根據(jù)電荷守恒，c(H＋)＋c(Na＋)=c(OH－)＋c(A－)，pH=7，則c(H＋)=c(OH－)，則c(Na＋)=c(A－)，錯(cuò)誤；D、b點(diǎn)HA過量，溶液呈酸性，HA的電離程度大于NaA的水解程度，所以c(A－)>c(HA)，正確。 答案 D 4．某些鹽能溶解沉淀，利用下表三種試劑進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，相關(guān)分析不正確的是 編號(hào) ① ② ③ 分散質(zhì) Mg(OH)2 HCl NH4Cl 備注 懸濁液 1 molL－1 1 molL－1 A.向①中加入酚酞，溶液顯紅色說明物質(zhì)的“不溶性”是相對(duì)的 B．分別向少量Mg(OH)2沉淀中加入適量等體積的②③，沉淀均能快速徹底溶解 C．①③混合后發(fā)生反應(yīng)：Mg(OH)2(s)＋2NHMg2＋＋2NH3H2O D．向①中加入②，c(OH－)減小，Mg(OH)2溶解平衡正向移動(dòng) 解析 使酚酞顯紅色的溶液呈堿性，說明Mg(OH)2在水中有一定的溶解，電離使溶液呈堿性，A項(xiàng)正確；Mg(OH)2與NH4Cl溶液反應(yīng)速率較小，沉淀不能快速徹底溶解，B項(xiàng)錯(cuò)誤；NH結(jié)合Mg(OH)2懸濁液中的OH－，促進(jìn)Mg(OH)2的沉淀溶解平衡正向移動(dòng)，促使Mg(OH)2沉淀溶解，C項(xiàng)正確；鹽酸能夠與Mg(OH)2發(fā)生中和反應(yīng)，促使Mg(OH)2的沉淀溶解平衡正向移動(dòng)，D項(xiàng)正確。 答案 B 5．(2016浙江高考)苯甲酸鈉(，縮寫為NaA)可用作飲料的防腐劑。研究表明苯甲酸(HA)的抑菌能力顯著高于A－。已知25 ℃時(shí)，HA的Ka=6.2510－5，H2CO3的Ka1=4.1710－7，Ka2=4.9010－11。在生產(chǎn)碳酸飲料的過程中，除了添加NaA外，還需加壓充入CO2氣體。下列說法正確的是(溫度為25 ℃，不考慮飲料中其他成分) A．相比于未充CO2的飲料，碳酸飲料的抑菌能力較低 B．提高CO2充氣壓力，飲料中c(A－)不變 C．當(dāng)pH為5.0時(shí)，飲料中=0.16 D．碳酸飲料中各種粒子的濃度關(guān)系為：c(H＋)=c(HCO)＋c(CO)＋c(OH－)－c(HA) 解析 A．根據(jù)題意，苯甲酸(HA)的抑菌能力顯著高于A－，相比于未充CO2的飲料，碳酸飲料的抑菌能力較高，A項(xiàng)錯(cuò)誤；B.提高CO2充氣壓力，根據(jù)強(qiáng)酸制弱酸原理CO2＋H2O＋A－===HA＋HCO，飲料中c(A－)減小，B項(xiàng)錯(cuò)誤；C.當(dāng)pH為5.0時(shí)，飲料中=c(H＋)Ka=10－56.2510－5=0.16，C項(xiàng)正確；D.碳酸飲料中加入的各成分含量未知，無法比較各種粒子的濃度關(guān)系，D項(xiàng)錯(cuò)誤。 答案 C 6. 在T ℃時(shí)，鉻酸銀(Ag2CrO4)在水溶液中的沉淀溶解平衡曲線如圖所示。下列說法中不正確的是 A．T ℃時(shí)，在Y點(diǎn)和Z點(diǎn)，Ag2CrO4的Ksp相等 B．向飽和Ag2CrO4溶液中加入固體K2CrO4不能使溶液由Y點(diǎn)變?yōu)閄點(diǎn) C．T ℃時(shí)，Ag2CrO4的Ksp為110－8 D．圖中a=10－4 解析 一種物質(zhì)的Ksp只與溫度有關(guān)，A正確；向飽和Ag2CrO4溶液中加入固體K2CrO4后，沉淀溶解平衡向左移動(dòng)，導(dǎo)致c(Ag＋)減小，而圖像中由Y點(diǎn)變成X點(diǎn)的過程中，c2(Ag＋)保持不變，B正確；T ℃時(shí)，Ag2CrO4的Ksp=c(CrO)c(Ag＋)=(110－5)(110－3)2=110－11，C錯(cuò)誤；溫度不變，Ksp=c(CrO)c2(Ag＋)=(110－5)(110－3)2=a2510－4，解得a=10－4，D正確。 答案 C 7．(2016四川高考)向1 L含0.01 mol NaAlO2和0.02 mol NaOH的溶液中緩慢通入CO2，隨n(CO2)增大，先后發(fā)生三個(gè)不同的反應(yīng)，當(dāng)0.01 mol＜n(CO2)≤0.015 mol時(shí)發(fā)生的反應(yīng)是2NaAlO2＋CO2＋3H2O===2Al(OH)3↓＋Na2CO3。下列對(duì)應(yīng)關(guān)系正確的是 選項(xiàng) n(CO2)/mol 溶液中離子的物質(zhì)的量濃度 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＋) 解析 A．當(dāng)n(CO2)=0時(shí)，根據(jù)電荷守恒，c(H＋)＋c(Na＋) ==c(AlO)＋c(OH－)，所以c(Na＋)＜c(AlO)＋c(OH－)，錯(cuò)誤；B.當(dāng)n(CO2)=0.01 mol時(shí)，溶液中溶質(zhì)為NaAlO2和Na2CO3，因?yàn)樘妓崴嵝詮?qiáng)于氫氧化鋁，所以偏鋁酸根離子水解程度比碳酸根離子強(qiáng)，溶液中離子濃度應(yīng)為c(Na＋)＞c(CO)＞c(AlO)＞c(OH－)，錯(cuò)誤；C.當(dāng)n(CO2)=0.015 mol時(shí)，溶液中溶質(zhì)為Na2CO3，溶液中離子濃度應(yīng)為c(Na＋)＞c(CO)＞c(OH－)＞c(HCO)，錯(cuò)誤；D.當(dāng)n(CO2)=0.03 mol時(shí)，溶液中溶質(zhì)為NaHCO3，溶液中離子濃度應(yīng)為c(Na＋)＞c(HCO)＞c(OH－)＞c(H＋)，正確。 答案 D 二、非選擇題(包括4個(gè)小題，共35分) 8．(8分)(2016湛江模擬)弱電解質(zhì)的電離平衡、鹽類的水解平衡和難溶物的溶解平衡均屬于化學(xué)平衡。 Ⅰ.已知H2A在水中存在以下平衡：H2A===H＋＋HA－，HA－H＋＋A2－。 (1)常溫下NaHA溶液的pH________(填序號(hào))，原因是________________。 A．大于7 B．小于7 C．等于7 D．無法確定 (2)某溫度下，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(忽略混合后溶液的體積變化)。此時(shí)該混合溶液中的下列關(guān)系一定正確的是________。 A．c(H＋)c(OH－)=1.010－14 B．c(Na＋)＋c(K＋)=c(HA－)＋2c(A2－) C．c(Na＋)>c(K＋) D．c(Na＋)＋c(K＋)=0.05 molL－1 (3)已知常溫下H2A的鈣鹽(CaA)的飽和溶液中存在以下平衡：CaA(s)Ca2＋(aq)＋A2－(aq) ΔH>0。若要使該溶液中Ca2＋濃度變小，可采取的措施有________。 A．升高溫度 B．降低溫度 C．加入NH4Cl晶體 D．加入Na2A固體 Ⅱ.含有Cr2O的廢水毒性較大，某工廠廢水中含5.010－3 molL－1的Cr2O。為了使廢水的排放達(dá)標(biāo)，進(jìn)行如下處理： Cr2OCr3＋、Fe3＋Cr(OH)3、Fe(OH)3 (1)該廢水中加入綠礬和H＋，發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為___________________________________________________________________________________________________________________________________________。 (2)若處理后的廢水中殘留的c(Fe3＋)=2.010－13 molL－1，則殘留的Cr3＋的濃度為____________。(已知：Ksp[Fe(OH)3]=4.010－38，Ksp[Cr(OH)3]=6.010－31) 解析 H2A在水中的一級(jí)電離進(jìn)行完全，則HA－不水解只電離，故NaHA溶液呈酸性。HA－在水中部分電離，0.1 molL－1的NaHA溶液中c(H＋)小于0.1 molL－1，加入0.1 molL－1KOH溶液至溶液呈中性時(shí)消耗的KOH溶液體積小于NaHA溶液體積，則混合溶液中c(Na＋)>c(K＋)；由電荷守恒知，c(Na＋)＋c(K＋)＋c(H＋)=c(HA－)＋2c(A2－)＋c(OH－)，且c(H＋)=c(OH－)，則c(Na＋)＋c(K＋)=c(HA－)＋2c(A2－)；水的離子積與溫度有關(guān)；混合液中c(Na＋)>0.05 molL－1；降溫、增大c(A2－)都能使平衡CaA(s)Ca2＋(aq)＋A2－(aq)左移。廢水中加入綠礬和H＋，根據(jù)流程圖，可知發(fā)生的是氧化還原反應(yīng)，配平即可。c(Cr3＋)/c(Fe3＋)=[c(Cr3＋)c3(OH－)]/[c(Fe3＋)c3(OH－)]=Ksp[Cr(OH)3]/Ksp[Fe(OH)3]=1.510－7，故c(Cr3＋)=3.010－6 molL－1。 答案?、?(1)B NaHA只能發(fā)生電離，不能發(fā)生水解 (2)BC (3)BD Ⅱ.(1)Cr2O＋6Fe2＋＋14H＋===2Cr3＋＋6Fe3＋＋7H2O (2)3.010－6 molL－1 9．(9分)(2015天津高考)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)以上水解反應(yīng)的平衡常數(shù)K1、K2、K3由大到小的順序是________________。 (2)通過控制條件，以上水解產(chǎn)物聚合，生成聚合氧化鐵，離子方程式為： xFe3＋＋yH2OFex(OH)＋yH＋ 欲使平衡正向移動(dòng)可采用的方法是(填序號(hào))________。 a．降溫 b．加水稀釋 c．加入NH4Cl d．加入NaHCO3 (3)室溫下，使氯化鐵溶液轉(zhuǎn)化為高濃度聚合氯化鐵的關(guān)鍵條件是____________________________________________________________________。 (4)天津某污水處理廠用氯化鐵凈化污水的結(jié)果如下圖所示。由圖中數(shù)據(jù)得出每升污水中投放聚合氯化鐵[以Fe(mgL－1)表示]的最佳范圍約為________ mgL－1。 解析 (1)鐵離子的水解分為三步，且水解程度逐漸減弱，所以水解平衡常數(shù)逐漸減小，則K1>K2>K3； (2)使平衡正向移動(dòng)，因水解為吸熱反應(yīng)，所以降溫，平衡逆向移動(dòng)；加水稀釋，則水解平衡也正向移動(dòng)；加入氯化銨，氯化銨溶液為酸性，氫離子濃度增大，平衡逆向移動(dòng)；加入碳酸氫鈉，則消耗氫離子，所以氫離子濃度降低，平衡正向移動(dòng)，所以答案選bd； (3)從反應(yīng)的離子方程式中可知，氫離子的濃度影響高濃度聚合氯化鐵的生成，所以關(guān)鍵步驟是調(diào)節(jié)溶液的pH； (4)由圖像可知，聚合氯化鐵的濃度在18～20 mgL－1時(shí)，去除率達(dá)到最大值，污水的渾濁度減小。 答案 (1)K1>K2>K3 (2)bd (3)調(diào)節(jié)溶液的pH (4)18～20 10．(9分)在含有弱電解質(zhì)的溶液中，往往有多個(gè)化學(xué)平衡共存。 (1)一定溫度下，向1 L 0.1 molL－1 CH3COOH溶液中加入0.1 mol CH3COONa固體，則溶液中________(填“增大”“不變”或“減小”)；寫出表示該混合溶液中所有離子濃度之間的一個(gè)等式_______________________。 (2)土壤的pH一般在4～9之間。土壤中Na2CO3含量較高時(shí)，pH可高達(dá)10.5，試用離子方程式解釋土壤呈堿性的原因________________________________。 加入石膏(CaSO42H2O)可以使土壤堿性降低，有關(guān)反應(yīng)的化學(xué)方程式為_____________________________________________________________________。 (3)常溫下在20 mL 0.1 molL－1Na2CO3溶液中逐滴加入0.1 molL－1HCl溶液40 mL，溶液中含碳元素的各種微粒(CO2因逸出未畫出)物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)(縱軸)隨溶液pH變化的部分情況如圖所示。 回答下列問題： ①在同一溶液中，H2CO3、HCO、CO________(填“能”或“不能”)大量共存； ②當(dāng)pH=7時(shí)，溶液中含碳元素的主要微粒為____________，溶液中各種離子的物質(zhì)的量濃度的大小關(guān)系為____________； ③已知在25 ℃時(shí)，CO水解反應(yīng)的平衡常數(shù)即水解常數(shù)Kh==2.010－4molL－1，當(dāng)溶液中c(HCO)∶c(CO)=2∶1時(shí)，溶液的pH=________。 解析 (1)K=，K僅受溫度影響。由電荷守恒得c(CH3COO－)＋c(OH－)=c(H＋)＋c(Na＋)。 (2)土壤呈堿性，是因CO水解顯堿性所致。利用沉淀的轉(zhuǎn)化與生成規(guī)律，CaSO4轉(zhuǎn)化為更難溶的物質(zhì)CaCO3：Na2CO3＋CaSO42H2O===CaCO3＋Na2SO4＋2H2O。 (3)通過觀察圖像求解①②問。③中c(OH－)=1.010－4molL－1，則c(H＋)=1.010－10 molL－1，pH=10。 答案 (1)不變 c(CH3COO－)＋c(OH－)=c(H＋)＋c(Na＋) (2)CO＋H2OHCO＋OH－ Na2CO3＋CaSO42H2OCaCO3＋Na2SO4＋2H2O (3)①不能 ②HCO、H2CO3 c(Na＋)>c(Cl－)>c(HCO)>c(H＋)=c(OH－)?、?0 11．(9分)在高中階段化學(xué)學(xué)科中所涉及的平衡理論主要包括：化學(xué)平衡、電離平衡、水解平衡和難溶電解質(zhì)溶解平衡四種，均符合勒夏特列原理，它們?cè)诠まr(nóng)業(yè)生產(chǎn)中都有廣泛的應(yīng)用。請(qǐng)回答下列問題： Ⅰ.工業(yè)生產(chǎn)尿素的原理是以NH3和CO2為原料合成尿素[CO(NH2)2]，反應(yīng)的化學(xué)方程式為2NH3(g)＋CO2(g)CO(NH2)2(l)＋H2O(l) (1)已知該反應(yīng)的平衡常數(shù)K195 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