2018届二轮复习电解质溶液学案(全国通用)
[考纲要求] 1.了解电解质在水溶液中的电离,以及电解质溶液的导电性;了解电解质的概念;了解强电解质和弱电解质的概念。2.了解弱电解质在水溶液中的电离平衡。3.了解水的电离和水的离子积常数。4.了解溶液pH的定义;了解测定溶液pH的方法,能进行pH的简单计算。5.了解盐类水解的原理、影响盐类水解程度的主要因素以及盐类水解的应用。6.了解难溶电解质的沉淀溶解平衡;了解溶度积的含义及其表达式,能进行相关的计算。7.以上各部分知识的综合利用。
1.一个基本不变
相同温度下,不论是纯水还是稀溶液,水的离子积常数不变。应用这一原则时需要注意两个条件:水溶液必须是稀溶液;温度必须相同。
2.两个判断标准
(1)任何温度
c(H+)>c(OH-),酸性;
c(H+)=c(OH-),中性;
c(H+)
7,碱性;
pH=7,中性;
pH<7,酸性。
3.三种测量方法
(1)pH试纸
用pH试纸测定溶液的pH,精确到整数且只能在1~14范围内,其使用方法为取一小块试纸放在干净的玻璃片或表面皿上,用玻璃棒蘸取液体,点在试纸中部,待试纸变色后,与标准比色卡对比,读出pH。
注意 ①pH试纸不能预先润湿,但润湿之后不一定产生误差。②pH试纸不能测定氯水的
pH。
(2)pH计
pH计能精确测定溶液的pH,可精确到0.1。
(3)酸碱指示剂
酸碱指示剂能粗略测定溶液的pH范围。
常见酸碱指示剂的变色范围如下表所示:
指示剂
变色范围的pH
石蕊
<5红色
5~8紫色
>8蓝色
甲基橙
<3.1红色
3.1~4.4橙色
>4.4黄色
酚酞
<8.2无色
8.2~10浅红色
>10红色
4.四条判断规律
(1)正盐溶液
强酸强碱盐显中性,强酸弱碱盐(如NH4Cl)显酸性,强碱弱酸盐(如CH3COONa)显碱性。
(2)酸式盐溶液
NaHSO4显酸性(NaHSO4===Na++H++SO)、NaHSO3、NaHC2O4、NaH2PO4水溶液显酸性(酸式根电离程度大于水解程度);NaHCO3、NaHS、Na2HPO4水溶液显碱性(酸式根水解程度大于电离程度)。
注意 因为浓度相同的CH3COO-与NH的水解程度相同,所以CH3COONH4溶液显中性,而NH4HCO3溶液略显碱性。
(3)弱酸(或弱碱)及其盐1∶1混合溶液
①1∶1的CH3COOH和CH3COONa混合液呈酸性。
②1∶1的NH3·H2O和NH4Cl混合溶液呈碱性。
(对于等浓度的CH3COOH与CH3COO-,CH3COOH的电离程度大于CH3COO-的水解程度)
(4)酸碱pH之和等于14等体积混合溶液
pH和等于14的意义:酸溶液中的氢离子浓度等于碱溶液中的氢氧根离子的浓度。
①已知酸、碱溶液的pH之和为14,则等体积混合时:
pH=7
pH>7
pH<7
②已知酸、碱溶液的pH之和为14,若混合后溶液的pH为7,溶液呈中性,则
―→V酸∶V碱=1∶1
―→V酸∶V碱>1∶1
―→V酸∶V碱<1∶1
③强酸、强碱等体积混合后溶液酸、碱性的判断
题组一 走出溶液稀释与混合的误区
1.正误判断,正确的划“√”,错误的划“×”。
(1)室温下,pH=3的CH3COOH溶液与pH=11的NaOH溶液等体积混合,溶液pH>7(×)
(2)25 ℃时,等体积、等浓度的硝酸与氨水混合后,溶液pH=7(×)
(3)常温下pH为2的盐酸与等体积pH=12的氨水混合后所得溶液呈酸性(×)
(4)常温下pH为2的盐酸由H2O电离出的c(H+)=1.0×10-12 mol·L-1(√)
(5)同浓度、同体积的强酸与强碱溶液混合后,溶液的pH=7(×)
误区一:不能正确理解酸、碱的无限稀释规律
常温下任何酸或碱溶液无限稀释时,溶液的pH都不可能大于7或小于7,只能接近7。
误区二:不能正确理解弱酸、弱碱的稀释规律
溶液
稀释前溶液pH
加水稀释到原来体积的10n倍
稀释后溶液pH
酸
强酸
pH=a
pH=a+n
弱酸
a7。
题组二 一强一弱比较的图像分析
2.(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①、②、③的图像又怎样?
答案 ①
②
③
3.浓度均为0.10 mol·L-1、体积均为V0的MOH和ROH溶液,分别加水稀释至体积V,pH随lg的变化如图所示。下列叙述错误的是( )
A.MOH的碱性强于ROH的碱性
B.ROH的电离程度:b点大于a点
C.若两溶液无限稀释,则它们的c(OH-)相等
D.当lg=2时,若两溶液同时升高温度,则增大
答案 D
解析 A项,0.10 mol·L-1的MOH和ROH溶液,前者pH=13,后者pH小于13,说明前者是强碱,后者是弱碱,正确;B项,ROH是弱碱,加水稀释,促进电离,b点电离程度大于a点,正确;C项,两碱溶液无限稀释,溶液近似呈中性,c(OH-)相等,正确;D项,由MOH是强碱,在溶液中完全电离,所以c(M+)不变,ROH是弱碱,升高温度,促进电离平衡ROH??R++OH-向右进行,c(R+)增大,所以减小,错误。
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。
题组三 理解换算关系,突破pH的计算
4.在T ℃时,Ba(OH)2的稀溶液中c(H+)=10-a mol·L-1,c(OH-)=10-b mol·L-1,已知a+b=12。向该溶液中逐滴加入pH=4的盐酸,测得混合溶液的部分pH如表所示:
序号
氢氧化钡溶液的体积/mL
盐酸的体积/mL
溶液的pH
①
22.00
0.00
8
②
22.00
18.00
c
③
22.00
22.00
d
假设溶液混合前后的体积变化可忽略不计,则下列说法不正确的是( )
A.a=8 B.b=4 C.c=9 D.d=6
答案 C
解析 本题考查了pH的综合计算和从表中获取关键信息的能力。Ba(OH)2溶液的pH=8,即a=8,再根据a+b=12,则b=4,c(OH-)=10-4 mol·L-1。Ba(OH)2溶液中氢氧根离子的浓度与盐酸的浓度相等,该温度下Kw=10-12,当加入22.00 mL盐酸时恰好中和,溶液的pH=6,即d=6;当加入18.00 mL盐酸时,氢氧化钡过量,c(OH-)=(10-4×22.00-10-4×18.00)÷(22.00+18.00) mol·L-1=10-5 mol·L-1,所以此时 c(H+)=10-7 mol·L-1,pH=7,故c=7。
5.已知水在25 ℃和95 ℃时,其电离平衡曲线如图所示:
(1)则25 ℃时水的电离平衡曲线应为________(填“A”或“B”),请说明理由:
________________________________________________________________________。
(2)25 ℃时,将pH=9的NaOH溶液与pH=4的H2SO4溶液混合,若所得混合溶液的pH=7,则pH=9的NaOH溶液与pH=4的H2SO4溶液的体积之比为________。
(3)95 ℃时,若100体积pH1=a的某强酸溶液与1体积pH2=b的某强碱溶液混合后溶液呈中性,则混合前,该强酸的pH1与强碱的pH2之间应满足的关系是
________________________________________________________________________。
(4)95 ℃时,向Ba(OH)2溶液中逐滴加入pH=a的盐酸,测得混合溶液的部分pH如表所示。
实验序号
Ba(OH)2溶液的体积/mL
盐酸的体积/mL
溶液的pH
①
22.00
0.00
8
②
22.00
18.00
7
③
22.00
22.00
6
假设溶液混合前后的体积不变,则a=________,实验②所得溶液中由水电离产生的c(OH-)=________mol·L-1。
(5)95 ℃时,将0.1 mol·L-1的NaHSO4溶液与0.1 mol·L-1的Ba(OH)2溶液按下表中甲、乙、丙、丁不同方式混合:
甲
乙
丙
丁
0.1 mol·L-1 Ba(OH)2溶液体积/mL
10
10
10
10
0.1 mol·L-1 NaHSO4溶液体积/mL
5
10
15
20
①按丁方式混合后,所得溶液显________(填“酸”、“碱”或“中”)性。
②写出按乙方式混合后,反应的化学方程式
________________________________________________________________________,
所得溶液显________(填“酸”、“碱”或“中”)性。
③按甲方式混合,所得溶液的pH为________(混合时,忽略溶液体积的变化)。
答案 (1)A 水的电离是吸热过程,温度较低时,电离程度较小,c(H+)、c(OH-)均较小
(2)10∶1
(3)a+b=14(或pH1+pH2=14)
(4)4 1.0×10-7
(5)①中 ②Ba(OH)2+NaHSO4===BaSO4↓+H2O+NaOH 碱 ③11
解析 (1)温度升高,促进水的电离,水的离子积也增大,水中氢离子浓度、氢氧根离子浓度都增大,水的pH减小,但溶液仍然呈中性。因此结合图像中A、B曲线变化情况及氢离子浓度、氢氧根离子浓度可以判断,25 ℃时水的电离平衡曲线应为A,理由为水的电离是吸热过程,升高温度,水的电离程度增大。
(2)25 ℃时,所得混合溶液的pH=7,溶液呈中性,即n(OH-)=n(H+),则V(NaOH)·10-5 mol·L-1=V(H2SO4)·10-4 mol·L-1,得V(NaOH)∶V(H2SO4)=10∶1。
(3)要注意95 ℃时,水的离子积为1×10-12,即c(H+)·c(OH-)=1×10-12,则等体积强酸、强碱反应至中性时,有pH(酸)+pH(碱)=12。根据95 ℃时混合后溶液呈中性,pH2=b的某强碱溶液中c(OH-)=10b-12;由100×10-a=1×10b-12,可得10-a+2=10b-12,得a+b=14或pH1+pH2=14。
(4)此条件下,pH=6时溶液呈中性,根据表中实验①数据可得c(OH-)=1.0×10-4 mol·L-1,根据表中实验③的
数据可以判断,盐酸中的c(H+)与Ba(OH)2溶液中c(OH-)相等,所以a=4,即pH=4,实验②溶液呈碱性,其c(OH-)==1.0×10-5 mol·L-1,水电离出的c(OH-)=1.0×10-7 mol·L-1。
(5)①按丁方法混合,n(OH-)=10×10-3×0.1×2=2×10-3(mol),
n(H+)=20×10-3×0.1=2×10-3(mol),
n(OH-)=n(H+),所以溶液呈中性。
②二者等物质的量反应,化学方程式为Ba(OH)2+NaHSO4===BaSO4↓+H2O+NaOH,溶液显碱性。
③按甲方式混合时,OH-过量,反应后溶液中c(OH-)= mol·L-1=0.1 mol·L-1,
c(H+)==1.0×10-11 mol·L-1,pH=11。
溶液pH计算的一般思维模型
电离平衡、水解平衡、沉淀溶解平衡是溶液中的三大平衡。这三种平衡都遵循勒夏特列原理——当只改变体系的一个条件时,平衡向能够减弱这种改变的方向移动。
1.对比“四个”表格,正确理解影响因素
(1)外界条件对醋酸电离平衡的影响
CH3COOHCH3COO-+H+ ΔH>0
体系变化
条件
平衡移动方向
n(H+)
c(H+)
导电能力
Ka
加水稀释
向右
增大
减小
减弱
不变
加入少量冰醋酸
向右
增大
增大
增强
不变
通入HCl(g)
向左
增大
增大
增强
不变
加NaOH(s)
向右
减小
减小
增强
不变
加入镁粉
向右
减小
减小
增强
不变
升高温度
向右
增大
增大
增强
增大
加CH3COONa(s)
向左
减小
减小
增强
不变
(2)外界条件对水的电离平衡的影响
H2OH++OH- ΔH>0
体系变化
条件
平衡移动方向
Kw
水的电离程度
c(OH-)
c(H+)
酸
向左
不变
减小
减小
增大
碱
向左
不变
减小
增大
减小
可水解的盐
Na2CO3
向右
不变
增大
增大
减小
NH4Cl
向右
不变
增大
减小
增大
温度
升温
向右
增大
增大
增大
增大
降温
向左
减小
减小
减小
减小
其他:如加入Na
向右
不变
增大
增大
减小
(3)外界条件对FeCl3溶液水解平衡的影响
Fe3++3H2OFe(OH)3+3H+ ΔH>0
体系变化
条件
平衡移动方向
n(H+)
pH
水解程度
现象
升温
向右
增多
减小
增大
颜色变深
通HCl
向左
增多
减小
减小
颜色变浅
加H2O
向右
增多
增大
增大
颜色变浅
加FeCl3固体
向右
增多
减小
减小
颜色变深
加NaHCO3
向右
减小
增大
增大
生成红褐色沉淀,放出气体
(4)外界条件对AgCl溶解平衡的影响
AgCl(s) Ag+(aq)+Cl-(aq) ΔH>0
体系变化
条件
平衡移动方向
平衡后c(Ag+)
平衡后c(Cl-)
Ksp
升高温度
向右
增大
增大
增大
加水稀释
向右
不变
不变
不变
加入少量AgNO3
向左
增大
减小
不变
通入HCl
向左
减小
增大
不变
通入H2S
向右
减小
增大
不变
2.思考重点问题,辨析易错知识
(1)加水稀释醋酸溶液,在稀释过程中,________(填“增大”、“减小”或“不变”,下同),________,________,________,c(CH3COOH)+c(CH3COO-)_______________ _____________________________,
n(CH3COOH)+n(CH3COO-)________。
答案 增大 增大 不变 不变 减小 不变
(2)在pH=5的酸性溶液中,c(H+)水=________ mol·L-1。
答案 10-5(或10-9)
(3)常温下纯水的pH=7,升温到80 ℃,纯水的pH<7,其原因是
________________________________________________________________________。
答案 常温下,纯水中c(H+)=10-7 mol·L-1,升温,促进水的电离,致使c(H+)>10-7 mol·L-1,所以pH<7
(4)相同浓度的(NH4)2Fe(SO4)2溶液与(NH4)2SO4溶液相比,c(NH)________(填“前者”或“后者”)大。
答案 前者
(5)向NH4Cl溶液中加水,其稀释过程中________(填“增大”、“减小”或“不变”,下同),________,________,________,c(NH)+c(NH3·H2O)________。
答案 增大 增大 不变 不变 减小
(6)某温度下,pH相同的盐酸和氯化铵溶液分别稀释,平衡时的pH随溶液体积变化的曲线如下图所示。据图回答下列问题:
①Ⅱ为________________稀释时pH变化曲线,水的电离程度a点________(填“>”、“<”或“=”,下同)c点;b点________c点。
答案 NH4Cl溶液 > <
②a点时,等体积的两溶液与NaOH反应,消耗NaOH的量________多。
答案 NH4Cl溶液
(7)正误判断,正确的划“√”,错误的划“×”。
①洗涤沉淀时,洗涤次数越多越好(×)
②为减少洗涤过程中固体的损耗,最好选用稀H2SO4代替H2O来洗涤BaSO4沉淀(√)
③AgCl在NaCl溶液中的溶解度小于在纯水中的溶解度(√)
④Ksp越小,其溶解度越小(×)
⑤Ksp大的容易向Ksp小的转化,但Ksp小的不能向Ksp大的转化(×)
⑥在0.1 mol·L-1的AlCl3溶液中滴加少量NaOH溶液,再滴加0.1 mol·L-1的FeCl3溶液,其现象为先产生白色沉淀,后白色沉淀转化成红褐色沉淀,则Ksp[Fe(OH)3]<Ksp[Al(OH)3](√)
(8)已知25 ℃时,Ksp(FeS)=6.3×10-18,Ksp(CdS)=3.6×10-29,能否用FeS处理含Cd2+的废水?请根据沉淀溶解平衡的原理解释(用必要的文字和离子方程式说明)。
答案 能,CdS比FeS更难溶,可发生沉淀转化Cd2+(aq)+FeS(s) CdS(s)+Fe2+(aq)。
题组一 影响弱电解质电离平衡因素的多角度分析
1.已知NaHSO3溶液显酸性,溶液中存在以下平衡:
HSO+H2OH2SO3+OH- ①
HSOH++SO ②
向0.1 mol·L-1的NaHSO3溶液中分别加入以下物质,下列有关说法正确的是( )
A.加入少量金属Na,平衡①左移,平衡②右移,溶液中c(HSO)增大
B.加入少量Na2SO3固体,则c(H+)+c(Na+)=c(HSO)+c(OH-)+c(SO)
C.加入少量NaOH溶液,、的值均增大
D.加入氨水至中性,则2c(Na+)=c(SO)>c(H+)=c(OH-)
答案 C
解析 根据加入物质的性质判断平衡移动方向,进一步判断各选项结论是否正确。
A项,加入金属钠后,钠和水反应生成氢氧化钠,使平衡①左移,平衡②右移,移动的结果是c(SO)增大。可以利用极端分析法判断,如果金属钠适量,充分反应后溶液中溶质可以是亚硫酸钠,此时c(HSO)很小,所以A项错误;B项,依据电荷守恒判断,c(SO)前面的化学计量数应为2,即c(H+)+c(Na+)=c(HSO)+c(OH-)+2c(SO),所以B项错误;C项,加入氢氧化钠溶液后,溶液酸性减弱,碱性增强,所以增大,平衡①左移,平衡②右移,最终c(SO)增大,c(HSO)减小,所以增大;D项,加入氨水至溶液呈中性,即c(H+)=c(OH-),由电荷守恒知,其他离子存在如下关系:c(Na+)+c(NH)=2c(SO)+c(HSO),所以D项错误。
2.(2016·全国卷Ⅲ,13)下列有关电解质溶液的说法正确的是( )
A.向0.1 mol·L-1 CH3COOH溶液中加入少量水,溶液中减小
B.将CH3COONa溶液从20 ℃升温至30 ℃,溶液中增大
C.向盐酸中加入氨水至中性,溶液中>1
D.向AgCl、AgBr的饱和溶液中加入少量AgNO3,溶液中不变
答案 D
解析 A项,=,加水稀释,c(CH3COO-)减小,Ka不变,所以比值增大,错误;B项,=(Kh为水解常数),温度升高,水解常数Kh增大,比值减小,错误;C项,向盐酸中加入氨水至中性,根据电荷守恒:c(NH)+c(H+)=c(Cl-)+c(OH-),此时c(H+)=c(OH-),故c(NH)=c(Cl-),所以=1,错误;D项,在饱和溶液中=,温度不变,溶度积Ksp不变,则溶液中不变,正确。
题组二 多角度攻克盐类水解问题
3.正误判断,正确的划“√”,错误的划“×”。
(1)用热的纯碱溶液洗去油污,是因为Na2CO3可直接与油污反应(×)
(2)施肥时,草木灰(有效成分为K2CO3)不能与NH4Cl混合使用,是因为K2CO3与NH4Cl反应生成氨气会降低肥效(√)
(3)NaCl溶液和CH3COONH4溶液均显中性,两溶液中水的电离程度相同(×)
(4)向NaAlO2溶液中滴加NaHCO3溶液,有沉淀和气体生成(×)
4.室温下,将0.05 mol Na2CO3固体溶于水配成100 mL溶液,向溶液中加入下列物质,有关结论正确的是( )
加入物质
结论
A
50 mL 1 mol·L-1H2SO4
反应结束后,c(Na+)=c(SO)
B
0.05 mol CaO
溶液中增大
C
50 mL H2O
由水电离出的c(H+)·c(OH-)不变
D
0.1 mol NaHSO4固体
反应完全后,溶液pH减小,c(Na+)不变
答案 B
解析 Na2CO3溶液中存在水解平衡CO+H2OHCO+OH-,所以溶液呈碱性。A项,向溶液中加入50 mL 1 mol·L-1H2SO4,Na2CO3与H2SO4 恰好反应生成0.05 mol Na2SO4,根据物料守恒可得c(Na+)=2c(SO),错误;B项,向Na2CO3溶液中加入0.05 mol CaO后,发生反应CaO+H2O===Ca(OH)2,生成0.05 mol Ca(OH)2,恰好与Na2CO3反应:Ca(OH)2+Na2CO3===CaCO3↓+2NaOH,则c(CO)减小,c(OH-)增大,c(HCO)减小,所以增大,正确;C项,加入50 mL H2O,CO的水解平衡正向移动,但c(OH-)减小,溶液中的OH-全部来源于水的电离,由于水电离出的H+、OH-浓度相等,故由水电离出的c(H+)·c(OH-)减小,错误;D项,加入的0.1 mol NaHSO4固体与0.05 mol Na2CO3恰好反应生成0.1 mol Na2SO4,溶液呈中性,故溶液pH减小,加入NaHSO4 ,引入Na+,所以c(Na+)增大,错误。
1.盐类水解易受温度、浓度、溶液的酸碱性等因素的影响,以氯化铁水解为例,当改变条件如升温、通入HCl气体、加水、加铁粉、加碳酸氢钠等时,学生应从移动方向、pH的变化、水解程度、现象等方面去归纳总结,加以分析掌握。
2.多元弱酸的酸式盐问题。酸式盐一般既存在水解,又存在电离。如果酸式盐的电离程度大于其水解程度,溶液显酸性,如NaHSO3溶液;如果酸式盐的水解程度大于其电离程度,则溶液显碱性,如NaHCO3溶液。
题组三 正确理解外界因素对难溶电解质沉淀溶解平衡的影响
5.正误判断,正确的划“√”,错误的划“×”。
(1)室温下,向浓度均为0.1 mol·L-1的BaCl2和CaCl2混合溶液中滴加Na2SO4溶液,出现白色沉淀,所以Ksp(BaSO4)<Ksp(CaSO4)(×)(2016·江苏,13B)
(2)0.1 mol AgCl和0.1 mol AgI混合后加入水中,所得溶液c(Cl-)=c(I-)(×)
(3)将0.1 mol·L-1 MgSO4溶液滴入NaOH溶液至不再有沉淀产生,再滴加0.1 mol·L-1 CuSO4溶液,若先有白色沉淀生成,后变为浅蓝色沉淀,则Cu(OH)2的溶度积比Mg(OH)2的小(√)
(4)验证Fe(OH)3的溶解度小于Mg(OH)2,可以将FeCl3溶液加入Mg(OH)2悬浊液中,振荡,可观察到沉淀由白色变为红褐色(√)
6.实验:①0.1 mol·L-1AgNO3溶液和0.1 mol·L-1NaCl溶液等体积混合得到浊液a,过滤得到滤液b和白色沉淀c;
②向滤液b中滴加0.1 mol·L-1KI溶液,出现浑浊;
③向沉淀c中滴加0.1 mol·L-1KI溶液,沉淀变为黄色。
下列分析不正确的是( )
A.浊液a中存在沉淀溶解平衡:AgCl(s)??Ag+(aq)+Cl-(aq)
B.滤液b中不含有Ag+
C.③中颜色变化说明AgCl转化为AgI
D.实验可以证明AgI比AgCl更难溶
答案 B
解析 A项,在浊液a中,存在AgCl的沉淀溶解平衡,正确;B项,在滤液b中,仍含有少量Ag+,故在b中生成了AgI沉淀,错误;由于AgI比AgCl更难溶解,向c中加入0.1 mol·L-1KI溶液,能发生沉淀转化反应,生成黄色的AgI,C项和D项都正确。
7.(2016·海南,5)向含有MgCO3固体的溶液中滴加少许浓盐酸(忽略体积变化),下列数值变小的是( )
A.c(CO) B.c(Mg2+)
C.c(H+) D.Ksp(MgCO3)
答案 A
解析 含有MgCO3固体的溶液中存在沉淀溶解平衡:MgCO3(s)??Mg2++CO,滴加少许浓盐酸与CO反应生成CO2气体,促使平衡向右移动,则c(Mg2+)和c(H+)增大,c(CO)减小,温度不变Ksp(MgCO3)不变,故A正确。
1.沉淀溶解平衡与化学平衡、电离平衡一样,具有动态平衡的特征,平衡时溶液中各离子浓度保持恒定,平衡只受温度的影响,与浓度无关。
2.溶度积(Ksp)的大小只与难溶电解质的性质和溶液的温度有关,相同类型的难溶电解质的Ksp越小,溶解度越小,越难溶。
电离平衡常数、水的离子积常数、溶度积常数是溶液中的三大常数,它们均只与温度有关。电离平衡常数和水的离子积常数随着温度的升高而增大,因为弱电解质的电离和水的电离均为吸热反应。有关常数的计算,要紧紧围绕它们只与温度有关,而不随其离子浓度的变化而变化来进行。
(1)CH3COONa、CH3COOH溶液中,Ka、Kh、Kw的关系是Kw=Ka·Kh。
(2)M(OH)n悬浊液中Ksp、Kw、pH间关系
M(OH)n(s)??Mn+(aq)+nOH-(aq)
Ksp=c(Mn+)·cn(OH-)=·cn(OH-)==()n+1。
题组一 水的离子积常数及应用
1.一定温度下,水溶液中H+和OH-的浓度变化曲线如图,下列说法正确的是( )
A.升高温度,可能引起由c向b的变化
B.该温度下,水的离子积常数为1.0×10-13
C.该温度下,加入FeCl3可能引起由b向a的变化
D.该温度下,稀释溶液可能引起由c向d的变化
答案 C
解析 A项,升高温度,促进水的电离平衡,则c(H+)和c(OH-)都同等程度地变大,若由c向b变化,则c(H+)增大,c(OH-)将变小,错误;B项,根据b点对应的c(H+)和c(OH-)都为1.0×10-7 mol·L-1,所以该温度下,水的离子积常数Kw=1.0×10-7×1.0×10-7=1.0×10-14,错误;C项,加入FeCl3发生水解反应:Fe3++3H2O??Fe(OH)3+3H+,破坏水的电离平衡,c(H+)增大、Kw不变,c(OH-)变小,则可能引起由b向a变化,正确;D项,c点对应的溶液呈碱性,稀释溶液,c(OH-)变小,Kw不变,c(H+)增大,故可引起由c向b
的变化,而不是向d变化,错误。
题组二 电离平衡常数的计算
2.在25 ℃下,将a mol·L-1的氨水与0.01 mol·L-1的盐酸等体积混合,反应平衡时溶液中c(NH)=c(Cl-),则溶液显__________(填“酸”、“碱”或“中”)性;用含a的代数式表示NH3·H2O的电离常数Kb=______________________________________________________________。
答案 中
解析 氨水与HCl等体积混合后的溶液中的电荷守恒关系式为c(NH)+c(H+)=c(Cl-)+c(OH-),因c(NH)=c(Cl-),故有c(H+)=c(OH-),溶液显中性。
3.碳氢化合物完全燃烧生成CO2和H2O。常温常压下,空气中的CO2溶于水,达到平衡时,溶液的pH=5.60,c(H2CO3)=1.5×10-5 mol·L-1。若忽略水的电离及H2CO3的第二级电离,则H2CO3??HCO+H+的平衡常数K1=________。(已知:10-5.60=2.5×10-6)
答案 4.2×10-7
解析 由H2CO3??H++HCO得平衡常数
K1= 。
其pH=5.60,则c(H+)=c(HCO)=2.5×10-6 mol·L-1
因此K1=≈4.2×10-7。
4.在一定条件下可用甲醇与CO反应生成醋酸消除CO污染。常温下,将a mol·L-1的醋酸与b mol·L-1 Ba(OH)2溶液等体积混合,充分反应后,溶液中存在2c(Ba2+)=c(CH3COO-),则该混合溶液中醋酸的电离常数Ka=________________(用含a和b的代数式表示)。
答案
解析 根据2c(Ba2+)+c(H+)=c(OH-)+c(CH3COO-)
由于c(CH3COO-)=2c(Ba2+)=b mol·L-1
所以c(H+)=c(OH-)
溶液呈中性
CH3COOH??CH3COO-+H+
-b b 10-7
Ka==。
5.已知草酸为二元弱酸:
H2C2O4HC2O+H+ Ka1
HC2OC2O+H+ Ka2
常温下,向某浓度的草酸溶液中逐滴加入一定浓度的KOH溶液,所得溶液中H2C2O4、HC2O、C2O三种微粒的物质的量分数(δ)与溶液pH的关系如图所示,
则pH=2.7溶液中,=________。
答案 1 000
解析 Ka1=
Ka2=
=
当pH=1.2时,Ka1=10-1.2
当pH=4.2时 ,Ka2=10-4.2
所以==1 000。
题组三 Ka·Kh=Kw或Kb·Kh=Kw的应用
6.25 ℃时,H2SO3??HSO+H+的电离常数Ka=1×10-2,则该温度下NaHSO3水解反应的平衡常数Kh=________,若向NaHSO3溶液中加入少量的I2,则溶液中将________(填“增大”、“减小”或“不变”)。
答案 1×10-12 增大
解析 Ka=
Kh==
===1×10-12。
HSO+H2O??H2SO3+OH-,当加入少量I2时,发生I2+HSO+H2O===2I-+3H++SO。
根据Kh=,由于c(OH-)减小,而Kh不变,所以增大。
7.已知25 ℃时,NH3·H2O的电离平衡常数Kb=1.8×10-5 mol·L-1,该温度下1 mol·L-1的NH4Cl溶液中c(H+)=________ mol·L-1。(已知≈2.36)
答案 2.36×10-5
解析 Kh==;
c(H+)≈c(NH3·H2O),而c(NH)≈1 mol·L-1,
所以c(H+)==≈2.36×10-5 (mol·L-1)。
8.已知:0.10 mol·L-1的Na2CO3溶液的pH为11.6,H2CO3的电离平衡常数Ka1远远大于Ka2,则Ka2约为________。
答案 1.0×10-10.2
解析 解法一 因为H2CO3的电离Ka1远远大于Ka2,Na2CO3的水溶液中以CO的第一步水解为主,第二步忽略不计,CO+H2O??HCO+OH-,c(HCO)≈c(OH-),0.1 mol·L-1的Na2CO3溶液中pH=11.6,c(H+)=10-11.6 mol·L-1,c(OH-)=10-2.4 mol·L-1,c(CO)=0.1 mol·L-1-10-2.4 mol·L-1≈0.1 mol·L-1,则Ka2===1.0×10-10.2。
解法二 Kh1=
==10-3.8
Ka2·Kh1=Kw
Ka2==10-10.2。
9.2016·高考试题组合
(1)[2016·全国卷Ⅱ,26(4)]联氨为二元弱碱,在水中的电离方式与氨相似。联氨第一步电离反应的平衡常数值为__________(已知:N2H4+H+N2H的K=8.7×107;Kw=1.0×10-14)。联氨与硫酸形成的酸式盐的化学式为____________________________________________。
答案 8.7×10-7 N2H6(HSO4)2
解析 联氨为二元弱碱,在水中的电离方程式与氨相似,则联氨第一步电离的方程式为N2H4+H2O??N2H+OH-,再根据已知:N2H4+H+??N2H的K=8.7×107及Kw=1.0×10-14
,故联氨第一步电离平衡常数为K===×c(OH-)·c(H+)=8.7×107×1.0×10-14=8.7×10-7;联氨为二元弱碱,酸碱发生中和反应生成盐,则联氨与硫酸形成酸式盐的化学式为N2H6(HSO4)2。
(2)[2016·海南,14(4)]已知:Kw=1.0×10-14,Al(OH)3AlO+H++H2O K=2.0×10-13。Al(OH)3溶于NaOH溶液反应的平衡常数等于________。
答案 20
解析 Al(OH)3溶于NaOH溶液发生反应:Al(OH)3+OH-===AlO+2H2O K1,可分两步进行:
Al(OH)3AlO+H++H2O K
H++OH-===H2O
则K1===20。
题组四 Ksp的计算与应用
10.已知:SO(aq)+Ca(OH)2(s)+2H2O(l) CaSO4·2H2O(s)+2OH-(aq)。某温度下,Ksp[Ca(OH)2]=5.2×10-6,Ksp(CaSO4)=1.3×10-4,设SO的初始浓度为b mol·L-1,转化率为a,写出a与b的关系式。
答案 b=
解析 K===
=4×10-2,
b=。
11.室温时,M(OH)2(s) M2+(aq)+2OH-(aq) Ksp=a,c(M2+)=b mol·L-1时,溶液的pH等于( )
A.lg() B.lg()
C.14+lg() D.14+lg()
答案 C
解析 由Ksp=c(M2+)·c2(OH-)得c(OH-)=mol·L-1,Kw=c(H+)·c(OH-)得c(H+)=
mol·L-1,pH=-lg=14+lg()。
12.如图所示是T1、T2不同温度下BaSO4在水中的沉淀溶解平衡曲线,下列说法不正确的是( )
A.加入Na2SO4可使溶液由a点变为b点
B.在T1曲线上方区域(不含曲线)任意一点时,均有BaSO4沉淀生成
C.蒸发溶剂可能使溶液由d点变为曲线上a、b之间的某一点(不含a、b)
D.升温可使溶液由b点变为d点
答案 D
解析 A项正确,温度不变Ksp不变,c(SO)增大,c(Ba2+)减小;B项正确,T1曲线上方区域,任意一点为过饱和溶液,有BaSO4沉淀生成;C项正确,蒸发溶剂,c(SO)、c(Ba2+)均增大,而由d点到a点c(SO)保持不变,由d点到b点c(Ba2+)保持不变;D项错误,升温Ksp增大,c(Ba2+)、c(SO)均应增大。
13.2015、2016高考Ksp计算汇编
(1)已知Ksp(AgCl)=1.8×10-10,若向50 mL 0.018 mol·L-1的AgNO3溶液中加入50 mL 0.020 mol·L-1的盐酸,混合后溶液中Ag+的浓度为________mol·L-1,pH为________。
答案 1.8×10-7 2
(2)含有I-、Cl-等离子的浓缩液中,取一定量的浓缩液,向其中滴加AgNO3溶液,当AgCl开始沉淀时,溶液中为______________。已知Ksp(AgCl)=1.8×10-10,Ksp(AgI)=8.5×10-17。
答案 4.7×10-7
(3)在化学分析中采用K2CrO4为指示剂,以AgNO3标准溶液滴定溶液中的Cl-,利用Ag+与CrO生成砖红色沉淀,指示到达滴定终点。当溶液中Cl-恰好完全沉淀(浓度等于1.0×10-5 mol·L-1)时,溶液中c(Ag+)为________mol·L-1,此时溶液中c(CrO)等于________mol·L-1(已知Ag2CrO4、AgCl的Ksp分别为2.0×10-12和2.0×10-10)。
答案 2.0×10-5 5.0×10-3
解析 根据Ksp(AgCl)=c(Ag+)·c(Cl-)=2.0×10-10,可计算出当溶液中Cl-恰好完全沉淀(即浓度等于1.0×10-5 mol·L-1)时,溶液中c(Ag+)=2.0×10-5 mol·L-1,然后再根据
Ksp(Ag2CrO4)=c2(Ag+)·c(CrO)=2.0×10-12,又可计算出此时溶液中c(CrO)=5.0×10-3 mol·L-1。
题组五 Ksp在物质制备中的应用
14.酸性锌锰干电池是一种一次性电池,外壳为金属锌,中间是碳棒,其周围是由碳粉、MnO2、ZnCl2和NH4Cl等组成的糊状填充物。该电池放电过程产生MnOOH。回收处理该废电池可得到多种化工原料。有关数据如下表所示:
溶解度/(g/100 g水)
温度/℃
化合物
0
20
40
60
80
100
NH4Cl
29.3
37.2
45.8
55.3
65.6
77.3
ZnCl2
343
395
452
488
541
614
化合物
Zn(OH)2
Fe(OH)2
Fe(OH)3
Ksp近似值
10-17
10-17
10-39
(3)废电池糊状填充物加水处理后,过滤,滤液中主要有ZnCl2和NH4Cl,二者可通过________________分离回收;滤渣的主要成分是MnO2、______________和______________,欲从中得到较纯的MnO2,最简便的方法为____________________________________,其原理是________________________________________________________________________。
(4)用废电池的锌皮制备ZnSO4·7H2O的过程中,需除去锌皮中的少量杂质铁,其方法是:加稀H2SO4和H2O2溶解,铁变为________,加碱调节至pH为________时,铁刚好沉淀完全(离子浓度小于1×10-5 mol·L-1时,即可认为该离子沉淀完全);继续加碱至pH为________时,锌开始沉淀(假定Zn2+浓度为0.1 mol·L-1)。若上述过程不加H2O2后果是_________________________,原因是__________________________________________。
答案 (3)加热浓缩、冷却结晶 碳粉 MnOOH 在足量的空气或氧气中加热 碳粉转变为CO2,MnOOH氧化为MnO2
(4)Fe3+ 2.7 6 Zn2+和Fe2+不能分离 Fe(OH)2和Zn(OH)2的Ksp相近
解析 (3)由于ZnCl2的溶解度受温度影响较大,而NH4Cl的溶解度受温度影响较小,所以可采用加热浓缩、冷却结晶的方法分离氯化锌和氯化铵混合物;根据废电池糊状填充物中碳粉和MnO2及正极放电产生的MnOOH都不溶于水,可确定滤渣的主要成分;碳粉在足量氧气中燃烧转变为CO2,MnOOH在足量氧气中燃烧转变为MnO2,因此欲得到较纯的二氧化锰最简便的方法是在足量空气或氧气中燃烧滤渣。(4)铁溶于稀硫酸生成Fe2+,Fe2+被双氧水氧化为Fe3+。Ksp[Fe(OH)3]=c(Fe3+)·c3(OH-)=10-39,则铁刚好完全沉淀时,c(OH-)=≈
4.64×10-12 mol·L-1,则c(H+)==≈2.15×10-3 mol·L-1,pH=2.7;Ksp[Zn(OH)2]=c(Zn2+)·c2(OH-)=10-17,锌开始沉淀时,c(OH-)= mol·L-1=10-8 mol·L-1,则,c(H+)== mol·L-1=10-6 mol·L-1,pH=6;Zn(OH)2和Fe(OH)2的Ksp相近,若不加双氧水,沉淀Zn2+的同时Fe2+也会沉淀,从而使Zn2+和Fe2+不能分离。
15.软锰矿(主要成分MnO2,杂质金属元素Fe、Al、Mg等)的水悬浊液与烟气中SO2反应可制备MnSO4·H2O,反应的化学方程式为MnO2+SO2===MnSO4。
(1)质量为17.40 g纯净MnO2最多能氧化________L(标准状况)SO2。
(2)已知:Ksp[Al(OH)3]=1×10-33,Ksp[Fe(OH)3]=3×10-39,pH=7.1时Mn(OH)2开始沉淀。室温下,除去MnSO4溶液中的Fe3+、Al3+(使其浓度均小于1×10-6 mol·L-1),需调节溶液pH范围为________。
答案 (1)4.48 (2)5.0c(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)
②NaHS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 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)
③NaHSO3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 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)
(2)混合溶液
①1∶1的Na2CO3、NaHCO3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 CO+H2OHCO+OH-、HCO+H2OH2CO3+OH-
c(Na+)>c(HCO)>c(CO)>c(OH-)>c(H+)
c(Na+)+c(H+)=2c(CO)+c(HCO)+c(OH-)
2c(Na+)=3[c(CO)+c(HCO)+c(H2CO3)]
2c(OH-)=c(HCO)+3c(H2CO3)+2c(H+)-c(CO)
解析
②1∶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-+H2O??CH3COOH+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 CH3COOH??CH3COO-+H+(主要)
CH3COO-+H2O??CH3COOH+OH-(次要)
水溶液呈酸性。
③CH3COOH、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。
④pH=2的CH3COOH与pH=12的NaOH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。
5.不同溶液,同一离子
有物质的量浓度相同的以下几种溶液:
①(NH4)2SO4溶液 ②(NH4)2CO3溶液
③NH4HSO4溶液 ④(NH4)2Fe(SO4)2
⑤NH4Cl溶液 ⑥NH4HCO3溶液 ⑦NH3·H2O
c(NH)由大到小的顺序为____________________________________________________。
答案 ④>①>②>③>⑤>⑥>⑦
1.(2016·全国卷Ⅰ,12)298 K时,在20.0 mL 0.10 mol·L-1氨水中滴入0.10 mol·L-1的盐酸,溶液的pH与所加盐酸的体积关系如图所示。已知0.10 mol·L-1氨水的电离度为1.32%,下列有关叙述正确的是( )
A.该滴定过程应该选择酚酞作为指示剂
B.M点对应的盐酸体积为20.0 mL
C.M点处的溶液中c(NH)=c(Cl-)=c(H+)=c(OH-)
D.N点处的溶液中pH<12
答案 D
解析 A项,盐酸滴定氨水时,滴定终点溶液为NH4Cl溶液,呈酸性,故指示剂应选甲基橙,错误;B项,一水合氨属于弱碱,与盐酸正好反应生成NH4Cl时溶液呈酸性,故二者等浓度反应时,若溶液的pH=7,盐酸的体积应小于氨水的体积,即小于20.0 mL,错误;C项,根据电荷守恒可知溶液中:c(NH)+c(H+)=c(Cl-)+c(OH-),M点溶液的pH=7,即c(H+)=c(OH-),则c(NH)=c(Cl-),由于水的电离是微弱的,故c(NH)=c(Cl-)>c(H+)=c(OH-),错误;D项,由图可知,N点即为0.10 mol·L-1氨水,由其电离度为1.32%,可知0.10 mol·L-1氨水中c(OH-)=0.001 32 mol·L-1,故该氨水中11KHB>KHD
B.滴定至P点时,溶液中:c(B-)>c(Na+)>c(HB)>c(H+)>c(OH-)
C.pH=7时,三种溶液中:c(A-)=c(B-)=c(D-)
D.当中和百分数达100%时,将三种溶液混合后:c(HA)+c(HB)+c(HD)=c(OH-)-c(H+)
答案 C
解析 A项,根据图像知,在未滴加NaOH溶液时,0.1 mol·L-1的三种酸(HA、HB和HD)溶液的pH均大于1,说明三种酸均为弱酸,且HA的pH最小、酸性最强,HD的pH最大、酸性最弱,因酸性越强,电离常数越大,故KHA>KHB>KHD,正确; B项,滴定至P点时,溶液中未反应的HB与生成的NaB的浓度相等,且溶液呈酸性,说明HB的电离程度大于B-水解程度,故c(B-)>c(Na+)>c(HB)>c(H+)>c(OH-),正确;C项,pH=7时,三种离子的浓度分别等于c(Na+),然而三种溶液中阴离子水解程度不同,加入的NaOH的体积不同,故三种阴离子的浓度也不同,错误;D项,根据质子守恒即可得出,三种溶液混合后溶液的质子守恒关系:c(HA)+c(HB)+c(HD)=c(OH-)-c(H+),正确。
3.(2015·江苏,14)室温下,向下列溶液中通入相应的气体至溶液pH=7(通入气体对溶液体积的影响可忽略),溶液中部分微粒的物质的量浓度关系正确的是( )
A.向0.10 mol·L-1 NH4HCO3溶液中通CO2:c(NH)=c(HCO)+c(CO)
B.向0.10 mol·L-1 NaHSO3溶液中通NH3:c(Na+)>c(NH)>c(SO)
C.向0.10 mol·L-1 Na2SO3溶液中通SO2:c(Na+)=2[c(SO)+c(HSO)+c(H2SO3)]
D.向0.10 mol·L-1 CH3COONa溶液中通HCl:c(Na+)>c(CH3COOH)=c(Cl-)
答案 D
解析 A项,根据电荷守恒可知:c(NH)+c(H+)=c(OH-)+c(HCO)+2c(CO),溶液呈中性,则c(H+)=c(OH-),故c(NH)=c(HCO)+2c(CO),错误;B项,根据电荷守恒可知:c(NH)+c(Na+)+c(H+)=c(OH-)+c(HSO)+2c(SO),根据物料守恒可知:c(Na+)=c(H2SO3)+c(HSO)+c(SO),溶液呈中性,则c(H+)=c(OH-),三式联立可得:c(H2SO3)+c(NH)=c(SO),则c(NH)c(SO)>c(NH),错误;C项,对于Na2SO3溶液,根据物料守恒,可知:c(Na+)=2[c(SO)+c(HSO)+c(H2SO3)],通入SO2与Na2SO3反应使溶液呈中性,则有c(Na+)<2[c(H2SO3)+c(HSO)+c(SO)],错误;D项,对于CH3COONa溶液根据物料守恒有:c
(Na+)=c(CH3COOH)+c(CH3COO-),c(Na+)>c(CH3COOH), 根据混合溶液的电荷守恒有:c(Na+)+c(H+)=c(OH-)+c(Cl-)+c(CH3COO-),溶液呈中性,则c(H+)=c(OH-),由此可知c(Na+)=c(Cl-)+c(CH3COO-),进而可知c(CH3COOH)=c(Cl-),故c(Na+)>c(CH3COOH)=c(Cl-),正确。
4.20 ℃时向20 mL 0.1 mol·L-1醋酸溶液中不断滴入0.1 mol·L-1 NaOH(aq),溶液pH变化如图所示。此过程溶液中离子浓度的关系错误的是( )
A.a点:c(CH3COO-)>c(Na+)>c(H+)>c(OH-)
B.b点:c(Na+)=c(CH3COO-)>c(H+)=c(OH-)
C.c点:c(H+)=c(CH3COOH)+c(OH-)
D.d点:c(Na+)>c(CH3COO-)>c(OH-)>c(H+)
答案 C
解析 a点是CH3COOH和CH3COONa的等量混合,离子浓度关系为c(CH3COO-)>c(Na+)>c(H+)>c(OH-);b点,溶液呈中性,溶质为CH3COONa和少量CH3COOH,根据电荷守恒判断;c点,正好生成CH3COONa溶液,根据质子守恒得c(OH-)=c(CH3COOH)+c(H+);d点是CH3COONa和NaOH的混合,其中CH3COONa的物质的量是NaOH的2倍,正确。
巧抓“四点”,突破“粒子”浓度关系
1.抓反应“一半”点,判断是什么溶质的等量混合。
2.抓“恰好”反应点,生成什么溶质,溶液的酸碱性,是什么因素造成的。
3.抓溶液“中性”点,生成什么溶质,哪种反应物过量或不足。
4.抓反应“过量”点,溶质是什么,判断谁多、谁少还是等量。
5. 25 ℃时,向100 mL 1 mol·L-1H2SO3溶液中逐渐滴入1 mol·L-1的NaOH溶液,含硫物质的分布分数δ(平衡时某物质的浓度与各物质浓度之和的比)与pH的关系如图所示(已知:pKs=-lg K,25 ℃时,H2SO3的pKa1=1.85,pKa2=7.19)。下列说法不正确的是( )
A.pH=1.85时,c(H2SO3)=c(HSO)
B.pH=6时,c(Na+)>c(HSO)>c(SO)
C.pH=7.19时,c(Na+)+c(H+)=c(HSO)+2c(SO)+c(OH-)
D.加入150 mL NaOH溶液时,3c(Na+)=2c(H2SO3)+2c(HSO)+2c(SO)
答案 D
解析 A项,含硫酸物质的分布分数δ为0.50时c(H2SO3)=c(HSO),pH=1.85,故A正确;B项,pH=6时溶液中主要的离子是HSO和少量SO,溶液显酸性,c(Na+)>c(HSO)>c(SO),故B正确;C项,pH=7.19时溶液中为Na2SO3和NaHSO3的混合溶液,溶液中存在电荷守恒c(Na+)+c(H+)=c(HSO)+2c(SO)+c(OH-),故C正确;D项,加入150 mL NaOH溶液时溶液中为等物质的量的Na2SO3和NaHSO3的混合溶液,溶液中存在物料守恒,分析可知2c(Na+)=3c(H2SO3)+3c(HSO)+3c(SO),故D错误;故选D。
“中和滴定”考点归纳
(1)“考”实验仪器
酸式滴定管、碱式滴定管、滴定管夹(带铁架台)、锥形瓶。其中常考的是滴定管,如正确选择滴定管(包括量程),滴定管的检漏、洗涤和润洗,滴定管的正确读数方法等。
(2)“考”操作步骤
①滴定前的准备:查漏、洗涤、润洗、充液(赶气泡)、调液面、读数;②滴定:移液、滴加指示剂、滴定至终点、读数;③计算。
(3)“考”指示剂的选择
①强酸强碱相互滴定,可选用甲基橙或酚酞;②若反应生成的强酸弱碱盐溶液呈酸性,则选用酸性变色范围的指示剂(甲基橙),若反应生成强碱弱酸盐,溶液呈碱性,则选用碱性变色范围的指示剂(酚酞);③石蕊溶液因颜色变化不明显,且变色范围过宽,一般不作指示剂。
(4)“考”误差分析
写出计算式,分析操作对V标的影响,由计算式得出对最终测定结果的影响,切忌死记硬背结论。此外对读数视线问题要学会画图分析。
(5)“考”数据处理
正确“取舍”数据,计算“平均”体积,根据反应式确定标准液与待测液浓度和体积的关系,从而列出公式进行计算。
题组一 中和滴定的基本操作
1.正误判断,正确的划“√”,错误的划“×”。
(1)滴定接近终点时,滴定管的尖嘴可以接触锥形瓶内壁(√)
(2)记录滴定终点读数为12.20 mL(×)
(3)酸式滴定管装标准溶液前,必须先用该溶液润洗(√)
(4)酸碱滴定实验中,用待滴定溶液润洗锥形瓶以减小实验误差(×)
(5)欲测定NaOH溶液浓度,可选用滴定管、锥形瓶、烧杯、NaOH溶液、0.100 0 mol·L-1盐酸达到实验目的(×)
2.准确移取20.00 mL某待测HCl溶液于锥形瓶中,用0.100 0 mol·L-1NaOH溶液滴定。下列说法正确的是( )
A.滴定管用蒸馏水洗涤后,装入NaOH溶液进行滴定
B.随着NaOH溶液滴入,锥形瓶中溶液pH由小变大
C.用酚酞作指示剂,当锥形瓶中溶液由红色变无色时停止滴定
D.滴定达终点时,发现滴定管尖嘴部分有悬滴,则测定结果偏小
答案 B
解析 A项,滴定管用水洗涤后,还要用待装溶液润洗,否则将要引起误差,错误;B项,在用NaOH溶液滴定盐酸的过程中,锥形瓶内溶液由酸性逐渐变为中性,溶液的pH由小变大,正确;C项,用酚酞作指示剂,锥形瓶中溶液应由无色变为红色,且半分钟内不恢复原色时才能停止滴定,错误;D项,滴定达终点时,发现滴定管尖嘴部分有悬滴,则碱液的体积偏大,测定结果偏大,错误。
题组二 滴定终点的描述
3.用a mol·L-1的HCl滴定未知浓度的NaOH溶液,用酚酞作指示剂,达到滴定终点的现象是________________________________________________________________________;
若用甲基橙作指示剂,滴定终点现象是________________________________________。
答案 滴入最后一滴标准液,溶液由红色变为无色,且半分钟内不恢复红色
当滴入最后一滴标准液,溶液由黄色变为橙色,且半分钟内不恢复黄色
4.用标准碘溶液滴定溶有SO2的水溶液,以测定水中SO2的含量,应选用____________作指示剂,达到滴定终点的现象是________________________________。
答案 淀粉溶液 当滴入最后一滴标准液,溶液由无色变为蓝色,且半分钟内不褪色
5.用标准酸性KMnO4溶液滴定溶有SO2的水溶液,以测定水中SO2的含量,是否需要选用指示剂________(填“是”或“否”),达到滴定终点的现象是
________________________________________________________________________。
答案 否 当滴入最后一滴酸性KMnO4溶液,溶液由无色变为紫红色,且半分钟内不褪色
6.用氧化还原滴定法测定TiO2的质量分数:一定条件下,将TiO2溶解并还原为Ti3+,再用KSCN溶液作指示剂,用NH4Fe(SO4)2标准溶液滴定Ti3+至全部生成Ti4+,滴定Ti3+时发生反应的离子方程式为__________________________,达到滴定终点时的现象是__________________________。
答案 Ti3++Fe3+===Ti4++Fe2+ 当滴入最后一滴标准液,溶液变成红色,且半分钟内不褪色
7.用标准KI溶液滴定含有Fe3+的溶液,应选用________作指示剂,滴定终点现象是________________________________________________________________________。
答案 KSCN溶液 当滴入最后一滴标准KI溶液,溶液的红色褪去,且半分钟不恢复
题组三 “滴定法”的迁移应用
8.滴定法是一种重要的定量分析方法,应用范围很广。
(1)利用酸碱滴定法可测定Ba2+的含量,实验分两步进行。
已知:2CrO+2H+===Cr2O+H2O,Ba2++CrO===BaCrO4↓。
步骤Ⅰ:移取x mL一定浓度的Na2CrO4溶液于锥形瓶中,加入酸碱指示剂,用b mol·L-1盐酸标准液滴定至终点,测得滴加盐酸体积为V0 mL。
步骤Ⅱ:移取y mL BaCl2溶液于锥形瓶中,加入x mL与步骤Ⅰ中相同浓度的Na2CrO4溶液,待Ba2+完全沉淀后,再加入酸碱指示剂,用b mol·L-1盐酸标准液滴定至终点,测得滴加盐酸的体积为V1 mL。
滴加盐酸标准液时应用酸式滴定管,“0”刻度位于滴定管的________(填“上方”或“下方”)。BaCl2溶液的浓度为________ mol·L-1,若步骤Ⅱ中滴加盐酸时有少量待测液溅出,Ba2+的浓度测量值将______(填“偏大”或“偏小”)。
(2)某地市场上销售的一种食用精制盐包装袋上有如下部分说明:
产品等级
一级
配料
食盐、碘酸钾、抗结剂
碘含量(以I计)
20~50 mg·kg-1
已知:IO+5I-+6H+===3I2+3H2O,I2+2S2O===2I-+S4O。
某学生拟测定食用精制盐的碘(KIO3)含量,其步骤为
a.准确称取W g食盐,加适量蒸馏水使其完全溶解;
b.用稀硫酸酸化所得溶液,加入足量KI溶液,使KIO3与KI反应完全;
c.以淀粉为指示剂,逐滴加入物质的量浓度为2.0×10-3 mol·L-1的Na2S2O3溶液10.0 mL,恰好反应完全。
①判断c中恰好完全反应所依据的现象是
________________________________________________________________________。
②b中反应所产生的I2的物质的量是________mol。
③根据以上实验和包装说明,算得所测食用精制盐的碘含量是(以含W的代数式表示)________mg·kg-1。
答案 (1)上方 偏大
(2)①溶液由蓝色恰好变为无色 ②1.0×10-5 ③
解析 (1)滴定管的刻度值上小下大,“0”刻度位于滴定管的上方。由步骤Ⅰ,可求得c(CrO)= mol·L-1;由步骤Ⅱ,求得与Ba2+反应的CrO的物质的量为 mol,则c(Ba2+)= mol·L-1。根据计算式可知,若步骤Ⅱ中滴加盐酸时有少量待测液溅出,则V1减小,Ba2+浓度的测量值将偏大。
(2)碘的淀粉溶液显蓝色,碘与Na2S2O3溶液恰好反应完全时,溶液由蓝色变为无色。计算的关系式为KIO3~3I2~6S2O。n(I2)=n(S2O)=×2.0×10-3 mol·L-1×10.0×10-3 L=1.0×10-5 mol,n(I)=n(KIO3)=n(I2),食用精制盐的碘含量=≈ m g·kg-1。
9.水中溶氧量(DO)是衡量水体自净能力的一个指标,通常用每升水中溶解氧分子的质量表示,单位mg·L-1,我国《地表水环境质量标准》规定,生活饮用水源的DO不能低于5 mg·L-1。某化学小组同学设计了下列装置(夹持装置略),测定某河水的DO。
Ⅰ.测定原理:
碱性条件下,O2将Mn2+氧化为MnO(OH)2:①2Mn2++O2+4OH-===2MnO(OH)2↓
酸性条件下,MnO(OH)2将I-氧化为I2:②MnO(OH)2+I-+H+―→Mn2++I2+H2O(未配平)
用Na2S2O3标准溶液滴定生成的I2:③2S2O+I2===S4O+2I-。
Ⅱ.测定步骤:
a.安装装置,检验气密性,充N2排尽空气后,停止充N2。
b.向烧瓶中加入200 mL水样。
c.向烧瓶中依次迅速加入1 mL MnSO4无氧溶液(过量)、2 mL碱性KI无氧溶液(过量),开启搅拌器,至反应①完全。
d.搅拌并向烧瓶中加入2 mL H2SO4无氧溶液,至反应②完全,溶液为中性或弱酸性。
e.从烧瓶中取出40.00 mL溶液,以淀粉作指示剂,用0.010 00 mol·L-1 Na2S2O3溶液进行滴定,记录数据。
f.……
g.处理数据(忽略氧气从水样中的逸出量和加入试剂后水样体积的变化)。
回答下列问题:
(1)配制以上无氧溶液时,除去所用溶剂水中氧的简单操作为_________________________。
(2)在橡胶塞处加入水样及有关试剂应选择的仪器为________。
①滴定管 ②注射器 ③量筒
(3)搅拌的作用是______________________________________________________________。
(4)配平反应②的方程式,其化学计量数依次为________。
(5)步骤f为___________________________________________________________________。
(6)步骤e中达到滴定终点的标志为_______________________________________________。
若某次滴定消耗Na2S2O3溶液4.50 mL,水样的DO=________mg·L-1(保留一位小数)。作为饮用水源,此次测得DO是否达标:________(填“是”或“否”)。
(7)步骤d中加入H2SO4溶液反应后,若溶液pH过低,滴定时会产生明显的误差,写出产生此误差的原因(用离子方程式表示,至少写出2个)_________ ___________________。
答案 (1)将溶剂水煮沸后冷却 (2)② (3)使溶液混合均匀,快速完成反应 (4)1,2,4,1,1,3 (5)重复步骤e的操作2~3次 (6)溶液蓝色褪去且半分钟内不恢复原色 9.0 是 (7)2H++S2O===S↓+SO2↑+H2O,SO2+I2+2H2O===4H++SO+2I-,4H++4I-+O2===2I2+2H2O(任写其中2个)
解析 (1)气体在水中的溶解度随着温度升高而减小,将溶剂水煮沸可以除去所用溶剂水中的氧气。(2)在橡胶塞处加入水样及有关试剂,应选择注射器。(3)搅拌可以使溶液混合均匀,加快反应速率。(4)Mn元素的化合价由+4价降低到+2价,碘元素的化合价由-1价升高到0价,根据化合价升降总数相等,反应②配平后化学方程式为MnO(OH)2+2I-+4H+===Mn2++I2+3H2O,故其化学计量数依次为1,2,4,1,1,3。(5)为了减小实验的误差,滴定操作一般需要重复操作2~3次,因此步骤f为重复步骤e的操作2~3次。(6)I-被氧化为I2后,再用
Na2S2O3溶液滴定,将I2还原为I-,因此滴定结束时,溶液的蓝色消失且半分钟不恢复原色;n(Na2S2O3)=0.010 00 mol·L-1×0.004 5 L=4.5×10-5 mol,根据反应①②③有O2~2MnO(OH)2~ 2I2~4S2O,n(O2)=n(Na2S2O3)=1.125×10-5 mol,该河水的DO= mg·L-1=9.0 mg·L-1
>5 mg·L-1,此次测得的DO达标。(7)Na2S2O3在酸性条件下发生歧化反应,生成的SO2也能够被生成的I2氧化,同时空气中的O2也能够将I-氧化,反应的离子方程式有2H++S2O===S↓+SO2↑+H2O,SO2+I2+2H2O===4H++SO+2I-,4H++4I-+O2===2I2+ 2H2O。
专题强化练
1.能证明乙酸是弱酸的实验事实是( )
A.CH3COOH溶液与Zn反应放出H2
B.0.1 mol·L-1 CH3COONa溶液的pH大于7
C.CH3COOH溶液与Na2CO3反应生成CO2
D.0.1 mol·L-1 CH3COOH溶液可使紫色石蕊变红
答案 B
解析 A项,只能证明乙酸具有酸性,不能证明其酸性强弱,错误;B项,该盐水溶液显碱性,由于CH3COONa是强碱弱酸盐,故可以证明乙酸是弱酸,正确;C项,可以证明乙酸的酸性比碳酸强,但是不能证明其酸性强弱,错误;D项,可以证明乙酸具有酸性,但是不能证明其酸性强弱,错误。
2.在两份相同的Ba(OH)2溶液中,分别滴入物质的量浓度相等的H2SO4、NaHSO4溶液,其导电能力随滴入溶液体积变化的曲线如图所示。
下列分析不正确的是( )
A.①代表滴加H2SO4溶液的变化曲线
B.b点,溶液中大量存在的离子是Na+、OH-
C.c点,两溶液中含有相同量的OH-
D.a、d两点对应的溶液均显中性
答案 C
解析 该题所涉及的化学方程式:向Ba(OH)2溶液中滴入H2SO4溶液:Ba(OH)2+H2SO4===BaSO4↓+2H2O(反应ⅰ);向Ba(OH)2溶液中滴入NaHSO4溶液:Ba(OH)2+NaHSO4===BaSO4↓+NaOH+H2O(反应ⅱ),NaOH+NaHSO4===Na2SO4+H2O(反应ⅲ)。 A项,由题图可知曲线①在a点溶液导电能力最低,说明此时溶液中离子浓度最小,当Ba(OH)2和H2SO4完全反应时生成BaSO4沉淀,此时溶液导电能力最低,故反应ⅰ符合,正确;B项,曲线②中b点进行的反应是反应ⅱ,溶液中含有Ba(OH)2与NaHSO4反应生成的NaOH,正确;C项,c点曲线①表示Ba(OH)2已经完全反应,并剩余H2SO4,溶液显酸性,c点曲线②表示NaOH与NaHSO4反应,且NaOH还有剩余,故溶液中含有反应ⅲ生成的Na2SO4和剩余的NaOH,溶液显碱性,所以c点两溶液中含有OH-的量不相同,错误;D项,a点为Ba(OH)2和 H2SO4完全反应时生成BaSO4沉淀,溶液呈中性,d点溶液中溶质只有Na2SO4,溶液也呈中性,正确。
3.苯甲酸钠(,缩写为NaA)可用作饮料的防腐剂。研究表明苯甲酸(HA)的抑菌能力显著高于A-。已知25 ℃时,HA的Ka=6.25×10-5,H2CO3的Ka1=4.17×10-7,Ka2=4.90×10-11。在生产碳酸饮料的过程中,除了添加NaA外,还需加压充入CO2气体。下列说法正确的是(温度为25 ℃,不考虑饮料中其他成分)( )
A.相比于未充CO2的饮料,碳酸饮料的抑菌能力较低
B.提高CO2充气压力,饮料中c(A-)不变
C.当pH为5.0时,饮料中=0.16
D.碳酸饮料中各种粒子的浓度关系为c(H+)=c(HCO)+c(CO)+c(OH-)-c(HA)
答案 C
解析 A项,充CO2的碳酸饮料相对于未充CO2的饮料,前者HA的浓度较大,抑菌能力较强,错误;B项,提高CO2充气压力,CO2的溶解度增大,使HA??H++A-平衡向左移动,c(A-)减小,错误;C项,因为HA??H++A-,Ka=c(H+)·c(A-)/c(HA),故c(HA)/c(A-)=c(H+)/Ka=10-5/(6.25×10-5)=0.16,正确;D项,依据溶液中电荷守恒:c(Na+)+c(H+)=c(HCO)+2c(CO)+c(OH-)+c(A-),结合物料守恒:c(Na+)= c(A-)+c(HA),所以,c(H+)=c(HCO)+2c(CO)+c(OH-)-c(HA),错误。
4.常温下,用0.1 mol·L-1的CH3COOH溶液滴定20 mL 0.1 mol·L-1的NaOH溶液,当滴加V mL CH3COOH溶液时,混合溶液的pH=7。已知CH3COOH的电离平衡常数为Ka,忽略混合时溶液体积的变化,下列关系式正确是( )
A.Ka= B.V=
C.Ka= D.Ka=
答案 A
解析 当滴加V mL CH3COOH溶液时,混合溶液的pH=7,此时氢离子和氢氧根离子浓度相等,都是10-7 mol·L-1,根据电荷守恒,钠离子浓度等于醋酸根离子浓度,c(Na+)== mol·L-1,CH3COOH的电离平衡常数为Ka===;故答案为A。
5.某温度下,向一定体积0.1 mol· L-1的氨水中逐滴加入等浓度的盐酸,溶液中pOH[pOH=-lgc(OH-)]与pH的变化关系如下图所示。下列说法不正确的是( )
A.M点和N点溶液中H2O的电离程度相同
B.Q点溶液中,c(NH)+c(OH-)=c(Cl-)+c(H+)
C.M点溶液的导电性大于Q点溶液的导电性
D.N点溶液加水稀释, 变小
答案 C
解析 A项,M点c(H+)与N点c(OH-)相等,对水的电离抑制程度相同;B项,Q点c(H+)=c(OH-);C项,因为Q点主要是NH4Cl溶液,导电性Q>M;D项,Kh=,=,加水稀释氢离子浓度减小,Kh不变,所以减小。
6.电解质溶液的电导率越大,导电能力越强。用0.100 mol·L-1的NaOH溶液滴定10.00 mL浓度均为0.100 mol·L-1 的盐酸和CH3COOH溶液。利用传感器测得滴定过程中溶液的电导率如图所示。下列说法正确的是( )
A.曲线①代表滴定HCl溶液的曲线
B.A点溶液中:c(CH3COO-)+c(OH-)-c(H+)=0.1 mol·L-1
C.在相同温度下,A、B、C三点溶液中水的电离程度:C<B<A
D.D点溶液中:c(Cl-)=2c(OH-)-2c(H+)
答案 D
解析 A项,由分析可知,曲线①代表滴定CH3COOH溶液的曲线,错误;B项,根据电荷守恒得c(CH3COO-)+c(OH-)-c(H+)=c(Na+)=0.05 mol·L-1,错误;C项,酸或碱抑制水电离,含有弱离子的盐促进水电离,C点溶质为NaCl,A点溶质为CH3COONa,促进水电离,B点为等物质的量浓度的CH3COONa和NaOH,NaOH会抑制水的电离,所以在相同温度下,水电离的c(H+):B<C<A,错误;D项,D点溶液中,c(Na+)=1.5c(Cl-),溶液中电荷守恒为c(Cl-)+c(OH-)=c(Na+)+c(H+),则c(Cl-)=2c(OH-)-2c(H+),正确。
7. 25 ℃时,用Na2S沉淀Cu2+、Zn2+两种金属离子(M2+),所需S2-最低浓度的对数值lg c(S2-)与lg c(M2+)关系如图所示。下列说法不正确的是( )
A.Na2S溶液中:c(S2-)+c(HS-)+c(H2S)=2c(Na+)
B.25 ℃时,Ksp(CuS)约为1×10-35
C.向100 mL浓度均为10-5 mol·L-1 Zn2+、Cu2+的混合溶液中逐滴加入10-4 mol·L-1的 Na2S溶液,Cu2+先沉淀
D.向Cu2+浓度为10-5 mol·L-1废水中加入ZnS粉末,会有CuS沉淀析出
答案 A
解析 A项,根据物料守恒c(S2-)+c(HS-)+c(H2S)=c(Na+);B项,当c(S2-)=10-10 mol·L-1时,c(Cu2+)=10-25 mol·L-1,所以Ksp(CuS)=1×10-35;C、D项,由于Ksp(CuS)<Ksp(ZnS),所以向Na2S溶液中加入等浓度的Cu2+、Zn2+的混合液,Cu2+先沉淀;ZnS沉淀会转化为CuS沉淀。
8.在某温度时,将n mol·L-1氨水滴入10 mL 1.0 mol·L-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=1.0
B.水的电离程度:b>c>a>d
C.c点:c(NH)=c(Cl-)=1.0 mol·L-1
D.25 ℃时,NH4Cl的水解常数(Kh)计算式为
答案 D
解析 A项,若n=1.0,NH3·H2O和HCl正好完全反应生成NH4Cl,此时pH<7,所以n稍大于1.0;B项,b点溶液温度最高,说明两溶液恰好反应生成氯化铵,铵根离子水解促进电离,a、d两点抑制水的电离,d点混合溶液pH未知,无法判断a、d两点水的电离程度;C项,c(NH)=c(Cl-)=0.5 mol·L-1;D项,NH+H2O??NH3·H2O+H+,c(H+)=10-7 mol·L-1,c(NH)=0.5 mol·L-1,
c(NH3·H2O)=(-0.5) mol·L-1,
所以Kh=。
9.某温度下,难溶物FeR的水溶液中存在平衡FeR(s) Fe2+(aq)+R2-(aq),其沉淀溶解平衡曲线如图所示。
下列说法正确的是( )
A.可以通过升温实现由c点变到a点
B.d点可能有沉淀生成
C.a点对应的Ksp等于b点对应的Ksp
D.该温度下,Ksp=4.0×10-18
答案 C
解析 A项,难溶电解质的电离过程吸热,升高温度能促进该物质电离,所以不能由c点变到a点,错误;B项,溶解平衡曲线上方表示过饱和溶液,有沉淀,曲线以下表示不饱和溶液,所以d点没有沉淀生成,错误;C项,温度不变,Ksp不变,正确;D项,由图知,该温度下,Ksp=2.0×10-18,错误。
10.向等物质的量浓度Na2S、NaOH混合溶液中滴加稀盐酸至过量。其中主要含硫各物种(H2S、HS-、S2-)的分布分数(平衡时某物种的浓度占各物种浓度之和的分数)与滴加盐酸体积的关系如图所示(忽略滴加过程H2S气体的逸出)。下列说法不正确的是( )
A.含硫物种B表示HS-
B.在滴加盐酸过程中,溶液中c(Na+)与含硫各物种浓度的大小关系:c(Na+)=3[c(H2S)+c(HS-)+c(S2-)]
C.X,Y为曲线的两交叉点,若能知道X点处的pH,就可以计算出H2S的Ka值
D.NaHS呈碱性,若向溶液中加入CuSO4溶液,恰好完全反应,所得溶液呈强酸性,其原因是Cu2++HS-===CuS↓+H+
答案 C
解析 A项,向等物质的量浓度Na2S、NaOH混合溶液中滴加稀盐酸,盐酸和氢氧化钠先反应,然后和硫化钠反应,A表示含硫微粒浓度减小,为S2-,B先增加后减少,为HS-,正确;B项,C浓度一直在增加,为H2S,向等物质的量浓度Na2S、NaOH混合溶液中滴加稀盐酸,因体积相同,设Na2S、NaOH各为1 mol,则n(Na)=3n(S),溶液中含硫的微粒为HS-、S2-、H2S,则c(Na+)=3[c(H2S)+c(HS-)+c(S2-)],正确;C项,图像分析可知A为S2-,B为HS-,C表示H2S,当滴加盐酸至Y点时,表示两者含量相等,所以Ka==c(H+),X点为S2-和HS-浓度相同,可以计算HS-的电离平衡常数,不能计算H2S的第一步电离平衡常数,错误;D项,NaHS溶液中加入CuSO4溶液,发生反应Cu2++HS-===CuS↓+H+,溶液显示强酸性,正确。
11.H2CO3和 H2C2O4都是二元弱酸,不同 pH环境下它们不同形态的粒子的组成百分率如图所示:
下列说法正确的是( )
A.在 pH为 6.37及10.25 时,溶液中 c(H2CO3)=c(HCO)=c(CO)
B.反应 HCO+H2O??H2CO3+OH-的平衡常数为 10-7.63
C.0.1 mol·L-1NaHC2O4溶液中 c(HC2O)+2c(C2O)+c(H2C2O4)=0.1 mol·L-1
D.往 Na2CO3溶液中加入少量草酸溶液,发生反应:CO+H2C2O4===HCO+HC2O
答案 B
解析 A项,在pH为6.37时c(H2CO3)=c(HCO),pH为10.25时,c(HCO)=c(CO),错误;B项,反应HCO+H2OH2CO3+OH-的平衡常数为K=,pH=6.37时,c(H2CO3)=c(HCO),K=c(OH-)==10-7.63,故B正确;C项,在0.1 mol·L-1NaHC2O4溶液中有c(C2O)、c(HC2O)和c(H2C2O4),据物料守恒c(C2O)+c(HC2O)+c(H2C2O4)=c(Na+)=0.1 mol·L-1,故C错误;D项,草酸的酸性比碳酸强,往Na2CO3溶液中加入少量草酸溶液,能够生成碳酸氢根离子和C2O,发生反应:2CO+H2C2O4===2HCO+C2O,故D错误;故选B。
12.pC类似pH,是指极稀溶液中,溶质物质的量浓度的常用对数负值。如某溶液溶质的浓度为1×10-3 mol·L-1,则该溶液中溶质的pC=-lg (1×10-3)=3。如图为H2CO3在加入强酸或强碱溶液后,平衡时溶液中三种成分的pC-pH图。下列说法不正确的是( )
A.H2CO3、HCO、CO不能在同一溶液中大量共存
B.H2CO3电离平衡常数Ka1≈10-6
C.pH=7时,溶液中存在关系(HCO)>c(H2CO3)>c(CO)
D.pH=9时,溶液中存在关系c(H+)+c(H2CO3)=c(OH-)+c(CO)
答案 D
解析 A项,碳酸存在的溶液中酸性较强、碳酸根离子存在的溶液中碱性较强,所以碳酸根离子和碳酸不能大量共存,H2CO3、HCO、CO不能在同一溶液中大量共存,正确;B
项,由图像可知当pH=6时,pC(H2CO3)=pC(HCO),结合Ka1(H2CO3)===10-6,正确;C项,pC值越大,其浓度越小,当pH=7时,溶液中含碳元素的主要微粒的物质的量浓度的大小关系为 c(HCO)>c(H2CO3)>c(CO ),正确;D项,由图像可知,横坐标为pH,纵坐标为pC,pH=9时,H2CO3溶液中浓度最大的含碳元素离子为HCO,碳酸氢钠溶液中存在电荷守恒:c(Na+)+c(H+)=c(OH-)+c(HCO)+2c(CO),物料守恒c(Na+)=c(HCO)+c(CO)+c(H2CO3),代入计算得到c(H+)+c(H2CO3)=c(OH-)+c(CO),但此时不只是碳酸氢钠,所以溶液中离子浓度关系错误;故选D。
13.Ⅰ.用0.1 mol·L-1 NaOH溶液分别滴定体积均为20 mL、浓度均为0.1 mol·L-1 HCl溶液和HX溶液,溶液的pH随加入NaOH溶液体积变化如图:
(1)HX为________(填“强”或“弱”)酸。
(2)N点pH>7的原因是(用化学用语表示)_________________________________________。
(3)下列说法正确的是________(填字母)。
a.M点c(HX)<c(X-)
b.M点c(Na+)>c(OH-)
c.P点c(Cl-)=0.05 mol·L-1
Ⅱ.常温下,向1 L pH=10的 NaOH溶液中持续通入CO2。通入CO2的体积(V)与溶液中水电离产生的OH-浓度(c)的关系如图所示。
(1)c点溶液中离子浓度由大至小的关系是_________________________________________。
(2)a点溶液中由水电离产生的c(H+)=____________________________________________;
b点溶液中c(H+)________(填写“等于”、“大于”或“小于”)1×10-7 mol·L-1。
(3)能使0.1 mol·L-1乙酸溶液的电离程度以及pH都增大的是________(填字母)。
a.加水稀释 b.加入少量乙酸钠固体
c.通氯化氢 d.加入少量苛性钠固体
Ⅲ.氨基甲酸铵(NH2COONH4)极易水解成碳酸铵,在酸性条件水解更彻底。将氨基甲酸铵粉末逐渐加入到1 L 0.1 mol·L-1的盐酸中直到pH=7(室温下,忽略溶液体积变化),共用去0.052 mol氨基甲酸铵,溶液中几乎不含碳元素。此时溶液中c(NH)=________,NH水解平衡常数为________。
Ⅳ.(1)(2016·上海,31)碳酸:H2CO3,Ki1=4.3×10-7,Ki2=5.6×10-11
草酸:H2C2O4,Ki1=5.9×10-2,Ki2=6.4×10-5
0.1 mol·L-1 Na2CO3溶液的pH________(填“大于”、“小于”或“等于”)0.1 mol·L-1 Na2C2O4溶液的pH。
等浓度的草酸溶液和碳酸溶液中,氢离子浓度较大的是________。
若将等浓度的草酸溶液和碳酸溶液等体积混合,溶液中各种离子浓度大小的顺序正确的是________(填字母)。
a.c(H+)>c(HC2O)>c(HCO)>c(CO)
b.c(HCO)>c(HC2O)>c(C2O)>c(CO)
c.c(H+)>c(HC2O)>c(C2O)>c(CO)
d.c(H2CO3)>c(HCO)>c(HC2O)>c(CO)
(2)(2016·上海,32)人体血液中的碳酸和碳酸氢盐存在平衡:H++HCO??H2CO3,当有少量酸性或碱性物质进入血液中时,血液的pH变化不大,用平衡移动原理解释上述现象:
________________________________________________________________________。
答案 Ⅰ.(1)弱 (2)X-+H2OHX+OH- (3)b
Ⅱ.(1)c(Na+)>c(CO)>c(OH-)>c(HCO)>c(H+)
(2)1×10-10 mol·L-1 小于
(3)ad
Ⅲ.0.1 mol·L-1 4×10-9 mol·L-1
Ⅳ.(1)大于 草酸溶液 ac
(2)当少量酸性物质进入血液中,平衡向右移动,使H+浓度变化较小,血液中的pH基本不变;当少量碱性物质进入血液中,平衡向左移动,使H+浓度变化较小,血液的pH基本不变(答案合理即可)
解析 Ⅰ.(1)0.1 mol·L-1 HCl溶液pH=1,0.1 mol·L-1 HX溶液pH=5,则HX为弱酸。
(2)N点HX与NaOH溶液恰好完全反应生成NaX,因X-的水解,溶液显碱性,水解方程式为X-+H2OHX+OH-。
(3)a项,M点NaX与HX等物质的量混合,此时溶液显碱性,说明HX的电离小于X-的水解,则c(HX)>c(X-),错误;b项,M点NaX与HX等物质的量混合,此时溶液显碱性,是X-水解的缘故,则c(Na+)>c(OH-),正确;c项,P点溶液总体积为30 mL,c(Cl-)≈0.067
mol·L-1,错误。
Ⅱ.(1)当水电离出的OH-浓度最大时,说明此时的溶液是碳酸钠溶液,对水的电离起促进作用,所以离子浓度大小为c(Na+)>c(CO)>c(OH-)>c(HCO)>c(H+)。
(2)水电离出的氢离子与氢氧根离子的浓度始终相等,a是没有通二氧化碳的情况,即pH=10的NaOH溶液,则c(H+)=1×10-10mol·L-1,而氢离子来源于水的电离,所以水电离出的c(H+)=1×10-10 mol·L-1,b点是强碱溶液对水的电离起抑制作用,所以溶液中的c(H+)<1×10-7 mol·L-1。
(3)a项,加水稀释,促进电离,且氢离子浓度减小,pH增大,故选;
b项,加入少量乙酸钠固体,抑制电离,电离程度减小,故不选;
c项,通氯化氢,酸性增强,pH减小,故c不选;
d项,加入少量苛性钠固体,促进电离,且氢离子浓度减小,pH增大,故选;故答案为ad。
Ⅲ.根据电荷守恒得c(NH)=c(Cl-)=0.1 mol·L-1,
NH+H2ONH3·H2O+H+,
其中c(H+)=10-7 mol·L-1
c(NH)=0.1 mol·L-1
根据N元素守恒得c(NH3·H2O)=0.052 mol·L-1×2-0.1 mol·L-1=0.004 mol·L-1
Kh=
=
=4×10-9 mol·L-1。
Ⅳ.(1)根据电离常数可知草酸的酸性强于碳酸,则碳酸钠的水解程度大于草酸钠,所以0.1 mol·L-1 Na2CO3溶液的pH大于0.1 mol·L-1 Na2C2O4溶液的pH。草酸的酸性强于碳酸,则等浓度草酸溶液和碳酸溶液中,氢离子浓度较大的是草酸溶液。a项,草酸的二级电离常数均大于碳酸的,所以草酸的电离程度大于碳酸的电离程度,因此溶液中c(H+)>c(HC2O)>c(C2O)>c(HCO)>c(CO),a、c正确,b、d错误。
(2)根据平衡可知当少量酸性物质进入血液中,平衡向右移动,使H+浓度变化较小,血液中的pH基本不变;当少量碱性物质进入血液中,平衡向左移动,使H+浓度变化较小,血液的pH基本不变。
14.KMnO4是一种用途广泛的氧化剂,可由软锰矿(主要成分为MnO2 )通过下列方法制备:①软锰矿与过量KOH、KClO3固体熔融生成K2MnO4;②溶解、过滤后将滤液酸化,使K2MnO4完全转化为MnO2和KMnO4;③滤去MnO2,将滤液浓缩、结晶得到深紫色的KMnO4产品。
(1)KMnO4稀溶液是一种常用的消毒剂,其消毒机理与下列物质相似的是________(填字母)。
A.75%酒精 B.双氧水
C.苯酚 D.84消毒液(NaClO溶液)
(2)溶液酸化时,K2MnO4转变为MnO2和KMnO4的离子方程式是________________________________________________________________________。
(3)测定KMnO4产品的纯度可用标准Na2S2O3溶液进行滴定。
①配制250 mL 0.1 mol·L-1标准Na2S2O3溶液,需准确称取Na2S2O3固体的质量为________g;
②取上述制得的KMnO4产品0.600 0 g,酸化后用0.1 mol·L-1标准Na2S2O3溶液进行滴定,滴定至终点消耗Na2S2O3溶液20.00 mL。计算该KMnO4产品的纯度(请写出计算过程)。(有关离子方程式:MnO+S2O+H+―→SO+Mn2++H2O 未配平)
答案 (1)BD
(2)3MnO+4H+===MnO2↓+2MnO+2H2O
(3)①3.950
②由化学方程式:8MnO+5S2O+14H+===10SO+8Mn2++7H2O,设样品中KMnO4物质的量为n mol,
可知8KMnO4~5S2O
n 0.100 mol·L-1×20.00 mL×10-3 L
所以n(KMnO4)=0.100 mol·L-1×20.0 mL×10-3 L×=3.2×10-3 mol
所以m(KMnO4)=nM=3.2×10-3mol×158 g·mol-1=0.505 6 g
KMnO4产品的纯度为×100%≈84.27%。
解析 (1)KMnO4稀溶液是一种常用的消毒剂,是利用其有强氧化性,酒精和苯酚没有强氧化性,双氧水和NaClO有强氧化性,故B、D符合题意。(2)由滤液酸化后,K2MnO4转变为MnO2和KMnO4,则反应为3MnO+4H+===MnO2↓+2MnO+2H2O。
(3)①n=cV=0.100 mol·L-1×0.25 L=0.025 mol,m=nM=0.025 mol×158 g·mol-1=3.950 g。
15.葡萄酒中抗氧化剂的残留量是以游离SO2的含量计算,我国国家标准(GB2760-2014)规定葡萄酒中SO2的残留量≤0.25 g·L-1。某兴趣小组设计实验方案对葡萄酒中SO2进行测定。
Ⅰ.定性实验方案如下:
(1)将SO2通入水中形成SO2—饱和H2SO3溶液体系,此体系中存在多个含硫元素的平衡,分别用平衡方程式表示为__________________________________________________________。
(2)利用SO2的漂白性检测干白葡萄酒(液体为无色)中的SO2或H2SO3。设计如下实验:
实验结论:干白葡萄酒不能使品红溶液褪色,原因:
________________________________________________________________________。
Ⅱ.定量实验方案如下(部分装置和操作略):
(3)仪器A的名称是________________。
(4)A中加入100.0 mL葡萄酒和适量盐酸,加热使SO2全部逸出并与B中H2O2完全反应,其化学方程式为
________________________________________________________________________。
(5)除去B中过量的H2O2,然后再用NaOH标准溶液进行滴定, 除去H2O2的方法是________________________________________________________________________。
(6)步骤X滴定至终点时,消耗NaOH溶液25.00 mL,该葡萄酒中SO2的含量为________g·L-1。该测定结果比实际值偏高,分析原因__________________________________________。
答案 Ⅰ.(1)SO2(g) SO2 (aq)、SO2+H2OH2SO3、H2SO3H++HSO、HSOH++SO
(2)干白葡萄酒中二氧化硫或亚硫酸含量太少
Ⅱ.(3)圆底烧瓶
(4)SO2+H2O2===H2SO4
(5)加入二氧化锰并振荡
(6)0.32 盐酸的挥发造成滴定消耗的NaOH多
解析 Ⅰ.(1)将SO2通入水中形成SO2—饱和H2SO3溶液体系,此体系中存在平衡:SO2(g) SO2(aq);SO2+H2OH2SO3;H2SO3H++HSO;HSOH++SO。
(2)根据对比实验,干白葡萄酒中滴入品红溶液,红色不褪去,可能是葡萄酒中的二氧化硫的含量太少的缘故。
Ⅱ.(3)根据装置图,仪器A是圆底烧瓶。
(4)H2O2具有强氧化性,将二氧化硫氧化为硫酸,化学方程式为SO2+H2O2===H2SO4。
(5)过氧化氢在催化剂作用下容易分解,除去H2O2,可以在反应后的溶液中加入二氧化锰并振荡。
(6)根据化学方程式,有SO2~H2SO4~2NaOH,n(SO2)=n(NaOH)=×0.040 00 mol·L-1×0.025 L=0.000 5 mol,质量为0.000 5 mol×64 g·mol-1=0.032 g,因此1 L溶液中含有二氧化硫的质量为0.032 g×=0.32 g,该葡萄酒中SO2的含量为0.32 g·L-1
。测定过程中,盐酸会挥发,导致反应后溶液酸的物质的量偏多,滴定时消耗的氢氧化钠偏多,使得结果偏大。