1 第26讲 弱电解质的电离平衡
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第26讲弱电解质的电离平衡
[高考评价要求]
1.从电离、离子反应、化学平衡的角度认识电解质水溶液的组成、性质和反应,如酸碱性、导电性等。
2.认识弱电解质在水溶液中存在电离平衡,了解电离平衡常数的含义。
3.能用化学用语正确表示水溶液中的离子反应与平衡,能通过实验证明水溶液中存在的离子平衡,能举例说明离子反应与平衡在生产、生活中的应用。
考点一弱电解质的电离平衡
1.电离平衡的概念
在一定条件(如温度、压强等)下,当弱电解质分子电离成离子的速率和离子结合成分子的速率相等时,电离过程达到平衡状态。
2.电离平衡的建立与特征
(1)开始时,v(电离)最大,而v(结合)为0。
(2)平衡的建立过程中,v(电离)>v(结合)。
(3)当v(电离)=v(结合)时,电离过程达到平衡状态。
3.外界条件对电离平衡的影响
(1)浓度:在一定温度下,同一弱电解质溶液,浓度越小,电离程度越大。
(2)温度:温度越高,电离程度越大。
(3)同离子效应:加入与弱电解质具有相同离子的电解质时,可使电离平衡
向结合成弱电解质分子的方向移动。
(4)化学反应:加入能与弱电解质电离出的离子反应的物质时,可使电离平衡向电离的方向移动。
例如:以0.1 mol·L-1CH3COOH溶液为例,填写外界条件对CH3COOH CH3COO-+H+ΔH>0的影响。
改变条件平衡移
动方向
n(H+)c(H+)c(CH3COO-)
电离
程度
加水稀释正向增大减小减小增大
加冰醋酸正向增大增大增大减小通入
HCl(g)
逆向增大增大减小减小
加醋酸
钠固体
逆向减小减小增大减小
升高温度正向增大增大增大增大
①稀醋酸加水稀释时,溶液中的各离子浓度并不是都减小,如c(OH-)是增大的。
②电离平衡右移,电解质分子的浓度不一定减小,如向稀醋酸中加入冰醋酸。
③电离平衡右移,离子的浓度不一定增大,电离程度也不一定增大。
题组一外界条件对电离平衡移动的影响
1.25 ℃时不断将水滴入0.1 mol·L-1的氨水中,下列图像变化合理的是()
答案:C
2.已知人体体液中存在如下平衡:CO2+H2O H2CO3H++HCO-3,以维持体液pH的相对稳定。
下列说法不合理的是()
A.当强酸性物质进入体液后,上述平衡向左移动,以维持体液pH的相对稳定
B.当强碱性物质进入体液后,上述平衡向右移动,以维持体液pH的相对稳定
C.若静脉滴注大量生理盐水,则体液pH减小
D.进行呼吸活动时,如果CO2进入血液,会使体液的pH减小
解析:选C。
若静脉滴注大量生理盐水,则血液被稀释,虽然平衡向右移动,但根据勒夏特列原理可知,c(H+)减小,体液pH增大,C项错误。
题组二电离平衡与溶液导电性综合判断
3.一定温度下,将一定质量的冰醋酸加水稀释过程中,
溶液的导电能力变化如图所示,下列说法正确的是()
A.a、b、c三点溶液的pH:c<a<b
B.a、b、c三点CH3COOH的电离程度:c<a<b
C.用湿润的pH试纸测量a处溶液的pH,测量结果
偏小
D.a、b、c三点溶液用1 mol·L-1 NaOH溶液中和,消耗NaOH溶液体积:c<a<b
解析:选C。
A项,由溶液的导电能力可知,c(H+):b>a>c,故pH:c>a>b;B项,加水体积越大,越有利于CH3COOH电离,故电离程度:c>b>a;D项,a、b、c三点n(CH3COOH)相同,用1 mol·L-1 NaOH溶液中和时消耗n(NaOH)相同,故消耗V(NaOH):a=b=c。
4.(2022·滕州高三模拟)电导率是衡量电解质溶液导电能
力大小的物理量,根据溶液电导率的变化可以确定滴定反应的
终点。
如图是用KOH溶液分别滴定HCl溶液和CH3COOH溶
液的滴定曲线示意图。
下列示意图中,能正确表示用NH3·H2O溶液滴定HCl和CH3COOH混合溶液的滴定曲线的是()
解析:选D 。
HCl 为强电解质,CH 3COOH 为弱电解质,向二者的混合溶液中滴加NH 3·H 2O 溶液时,NH 3·H 2O 先与HCl 反应,生成强电解质NH 4Cl ,但溶液体积不断增大,溶液被稀释,所以电导率下降;当HCl 被中和完全后,继续与弱电解质CH 3COOH 反应,生成强电解质CH 3COONH 4,所以电导率增大;HCl 与CH 3COOH 均反应完后,继续滴加弱电解质NH 3·H 2O ,电导率变化不大,因为溶液被稀释,有下降趋势。
考点二 电离平衡常数
1.表达式
(1)对于一元弱酸HA :HA
H +
+A -
,电离平衡常数K a =c (H +)·c (A -)
c (HA )。
(2)对于一元弱碱BOH :BOH B ++OH -,电离平衡常数K b =
c (B +)·c (OH -)
c (BOH )。
表达式中离子浓度指达到平衡时溶液中存在的离子浓度,不一
定是弱电解质自身电离的,可以对比水的离子积去掌握。
2.特点
(1)电离平衡常数只与温度有关,升温,K 值增大。
(2)多元弱酸的各步电离常数的大小关系是K a1>K a2>K a3>……当K a1≫K a2时,计算多元弱酸中的c (H +),或比较多元弱酸酸性的相对强弱时,通常只考虑第一步电离。
多元弱碱的情况与多元弱酸类似。
3.意义
K 越大―→越易电离―→酸性(碱性)越强 4.应用
(1)判断弱酸(弱碱)酸性(碱性)强弱。
(2)判断盐溶液酸性(碱性)强弱。
(3)判断反应能否发生或产物是否正确。
5.相关计算(以弱酸HX 为例)
HX
H + + X -
起始/(mol·L -1) c (HX)
0 平衡/(mol·L -1
)
c (HX)-c (H +) c (H +)
c (H +)
则K a =c (H +)·c (X -)c (HX )=c 2(H +)c (HX )-c (H +)。
(1)已知c (HX)和c (H +),求电离平衡常数
由于弱酸只有极少一部分电离,c (H +)的数值很小,可做近似处理:c (HX)-c (H +
)≈c (HX),则K a =c 2(H +
)
c (HX )
,代入数值求解即可。
(2)已知c (HX)和电离平衡常数,求c (H +)
由于K a 值很小,c (H +)的数值很小,可做近似处理:c (HX)-c (H +)≈c (HX),则c (H +)=K a ·c (HX ),代入数值求解即可。
电离度
①概念及表达式
弱电解质在水中的电离达到平衡状态时,已电离的溶质的分子数占原有溶质分子总数(包括已电离的和未电离的)的百分率称为电离度,通常用α表示。
α=
已电离的溶质分子数原有溶质分子总数
×100%
②意义
电离度实质上是一种平衡转化率,表示弱电解质在水中的电离程度。
弱电解质溶液的浓度不同,弱电解质的电离度就不同;溶液越稀,弱电解质的电离度就越大。
题组一电离平衡常数及其应用
1.已知25 ℃时,醋酸溶液中各粒子存在下述关系:K a=c(CH3COO-)·c(H+)
-5,下列有关说法可能成立的是() c(CH3COOH)=1.75×10
A.25 ℃时,向该溶液中加入一定量的盐酸,K a=8×10-5
B.25 ℃时,向该溶液中加入一定量的盐酸,K a=8×10-4
C.标准状况下,醋酸溶液中K a=1.75×10-5
D.升高到一定温度,K a=7.2×10-5
解析:选D。
K a为醋酸的电离常数,只与温度有关,与离子浓度无关,故A、B项错误;由于醋酸的电离过程吸热,则升高温度,K a增大,降低温度,K a减小,所以标准状况下(0 ℃),K a应小于1.75×10-5,故C项错误。
2.相同温度下,根据三种酸的电离常数,下列判断正确的是()
A
B.反应HZ+Y-===HY+Z-能够发生
C.相同温度下,0.1 mol/L的NaX、NaY、NaZ溶液,NaZ溶液的pH最大D.相同温度下,1 mol/L HX溶液的电离常数大于0.1 mol/L HX溶液的电离常数
解析:选B。
题表中电离常数大小关系为HZ>HY>HX,所以酸性强弱关系为HZ>HY>HX,A、C不正确,B正确;电离常数只与温度有关,与溶液浓度无关,D不正确。
题组二电离度及电离平衡常数的相关计算
3.(2022·临汾高三模拟)现取20 mL c(H+)=1×10-3 mol·L-1的CH3COOH溶液,加入0.2 mol·L-1的氨水,测得溶液导电能力的变化如图所示,则加入氨水前CH3COOH的电离度为()
A.0.5%B.1.5%C.0.1%D.1%
解析:选D。
由题图可知,当加入10 mL氨水时,溶液的导电能力最强,即此时二者恰好完全反应,则有20 mL×c(CH3COOH)=0.2 mol·L-1×10 mL,
解得c(CH3COOH)=0.1 mol·L-1,故CH3COOH的电离度为1×10-3 mol·L
0.1 mol·L×100%
=1%。
4.(双选)已知室温时,0.1 mol·L-1某一元酸HA在水中有0.1%发生电离,下列叙述错误的是()
A.该溶液的pH=4
B.升高温度,溶液的pH增大
C.此酸的电离常数约为1×10-7
D.由水电离出的c(H+)约为由HA电离出的c(H+)的106倍
解析:选BD。
B选项,因HA在水中存在电离平衡,升高温度促进平衡向电离的方向移动,c(H+)将增大,pH会减小;D选项,由HA电离出的c(H+)=10-4mol·L-1,由水电离出的c(H+)=10-10mol·L-1,则由HA电离出的c(H+)是由水电离出的c(H+)的106倍。
考点三强酸(碱)与弱酸(碱)的比较
1.一元强酸与一元弱酸的比较
(1)相同物质的量浓度、相同体积的盐酸与醋酸的比较
(1)相同体积、相同浓度的盐酸、醋酸
加水稀释相同的倍数,醋酸的pH加水稀释到相同的pH,盐酸加入的水加水稀释相同的倍数,盐酸的pH加水稀释到相同的pH,醋酸加入的水
1.在下列性质中,可以证明CH3COOH是弱电解质的是()
A.1 mol/L的醋酸溶液中,c(H+)=1 mol/L
B.CH3COOH与水以任意比互溶
C.10 mL 1 mol/L的醋酸溶液恰好与10 mL 1 mol/L的NaOH溶液完全反应D.在相同条件下,醋酸溶液的导电性比盐酸弱
解析:选D。
A项若CH3COOH完全电离,则c(H+)=1 mol/L,说明CH3COOH 为强电解质;B项电解质的强弱与水溶性无关;C项是CH3COOH与强碱的反应,不能说明其电离程度的大小;D项是在相同条件下,比较二者导电性强弱,醋酸溶液的导电性比盐酸弱,说明醋酸溶液中离子浓度小,即CH3COOH的电离程度小,盐酸中的HCl是完全电离的,故说明CH3COOH部分电离,为弱电解质。
2.在两个密闭的锥形瓶中,0.05 g形状相同的镁条(过量)分别与2 mL 2 mol·L -1的盐酸和醋酸溶液反应,测得容器内压强随时间的变化曲线如图。
下列说法正确的是()
A.①代表的是盐酸与镁条反应时容器内压强随时间的变化曲线
B.任意相同时间段内,盐酸与Mg反应的化学反应速率均快于醋酸溶液与Mg反应的化学反应速率
C.反应中醋酸的电离被促进,两种溶液最终产生的氢气总量基本相等
D.1 mol·L-1NaOH溶液完全中和上述两种酸溶液,盐酸消耗NaOH溶液的体积更大
解析:选C。
A.氯化氢为一元强酸,醋酸为一元弱酸,则 2 mL 2 mol·L-1的盐酸和醋酸溶液中,盐酸中c(H+)大,与镁条反应的速率大,相同时间内产生的氢气多,容器内压强大,反应速率快,反应先结束,故②代表的是盐酸与镁条
反应时容器内压强随时间的变化曲线,故A错误;B.可以通过曲线的斜率比较二者的反应速率,从图像可以看出,100 s后,醋酸溶液与镁的反应速率更大,此时盐酸与镁已接近反应结束,c(H+)较小,反应速率小,故B错误;D.由于氯化氢和醋酸的物质的量相同,故用1 mol·L-1NaOH溶液完全中和上述两种酸溶液时,盐酸与醋酸溶液消耗NaOH溶液的体积相等,故D错误。
3.(双选)常温下,将pH均为3,体积均为V0的HA溶
液和HB溶液,分别加水稀释至体积V,pH随lg V
V0的变化
如图所示。
下列说法正确的是() A.稀释相同倍数时:c(A-)>c(B-)
B.水的电离程度:b=c>a
C.溶液中离子总物质的量:b>c>a
D.溶液中离子总浓度:a>b=c
解析:选BD。
根据题图可知,当lg V
V0
=2时,HA溶液的pH=5,HB溶液的pH<5,故HA为强酸,HB为弱酸。
根据题图可知,稀释相同倍数时,溶液的pH:HA溶液>HB溶液,溶液中c(A-)<c(B-),A项错误;根据题图可知,溶液的pH:a<b=c,水的电离程度:b=c>a,B项正确;a、c点溶液体积相同,c点pH大于a点,c点溶液中c(A-)<a点溶液中c(B-),溶液中离子总物质的量:a>c,b点相对于a点加水稀释,促进HB的电离,溶液中离子总物质的量:b>a,故溶液中离子总物质的量:b>a>c,C项错误;溶液中存在电荷守恒c(H+)=c(B-)+c(OH-)、c(H+)=c(A-)+c(OH-),溶液中c(H+):a>b =c,则溶液中离子总浓度:a>b=c,D项正确。
1.(2021·浙江6月选考)某同学拟用pH计测定溶液pH以探究某酸HR是否为弱电解质。
下列说法正确的是()
A.25 ℃时,若测得0.01 mol·L-1 NaR溶液pH=7,则HR是弱酸
B.25 ℃时,若测得0.01 mol·L-1HR溶液pH>2且pH<7,则HR是弱酸C.25 ℃时,若测得HR溶液pH=a,取该溶液10.0 mL,加蒸馏水稀释至100.0 mL,测得pH=b,b-a<1,则HR是弱酸
D.25 ℃时,若测得NaR溶液pH=a,取该溶液10.0 mL,升温至50 ℃,测得pH=b,a>b,则HR是弱酸
解析:选B。
NaR溶液呈中性,说明其为强酸强碱盐,即HR是强酸,A错误;25 ℃时,0.01 mol·L-1 HR溶液的pH>2且pH<7,说明HR没有完全电离,则HR是弱酸,B正确;无论何种酸,25 ℃时,其溶液pH>6且pH<7时,稀释10倍后溶液pH始终小于7,稀释前后pH差值小于1,即b-a<1,不能判断HR 为弱酸,C错误;盐的水解反应为吸热反应,温度越高,水解程度越大,弱酸对应的盐溶液的pH越高,加热NaR溶液时,若其为强碱弱酸盐,其pH应该增大,即b>a,D错误。
2.(2020·新高考北京卷)室温下,对于1 L 0.1 mol·L-1醋酸溶液。
下列判断正确的是()
A.该溶液中CH3COO-的粒子数为6.02×1022
B.加入少量CH3COONa固体后,溶液的pH降低
C.滴加NaOH溶液过程中,n(CH3COO-)与n(CH3COOH)之和始终为0.1 mol D.与Na2CO3溶液反应的离子方程式为CO2-3+2H+===H2O+CO2↑
解析:选C。
1 L 0.1 mol·L-1醋酸溶液中CH3COOH的物质的量为0.1 mol,CH3COOH是弱电解质,在溶液中部分电离,则CH3COO-的粒子数小于6.02×1022,故A错误;加入少量CH3COONa固体后,溶液中CH3COO-的浓度增大,根据同离子效应,会抑制醋酸的电离,溶液中的氢离子浓度减小,则溶液的pH升高,故B错误;1 L 0.1 mol·L-1醋酸溶液中CH3COOH的物质的量为0.1 mol,滴加NaOH溶液过程中,始终存在元素质量守恒,即n(CH3COO-)+
n (CH 3COOH)=0.1 mol ,故C 正确;醋酸是弱电解质,不能拆成离子形式,则离
子方程式应为CO 2-3+2CH 3COOH===2CH 3COO -+H 2O +CO 2↑,故D 错误。
3.(2020·高考海南卷)某弱酸HA 溶液中主要成分的分布分数随pH 的变化如图所示。
下列说法错误的是( )
A .该酸-lg K a ≈4.7
B .NaA 的水解平衡常数K h =1K a
C .当该溶液的pH =7.0时,c (HA)<c (A -)
D .某c (HA)∶c (A -)=4∶1的缓冲溶液,pH ≈4
解析:选B 。
A.由图像可知,c (HA)=c (A -)时,pH ≈4.7,该酸的K a =c (H +)·c (A -)
c (HA )=c (H +)≈10-4.7,故-lg K a ≈4.7,A 说法正确;B.NaA 的水解
平衡常数K h =c (OH -)·c (HA )c (A -)=c (OH -)·c (HA )·c (H +)c (A -)·c (H +)
=K w K a ,B 说法错误;C.由图像可知,当该溶液的pH =7.0时,c (HA)<c (A -),C 说法正确;D.由图像可知,HA 的分布分数为0.80,A -的分布分数为0.20时,pH 约为4,故某c (HA)∶c (A -)=4∶1的缓冲溶液,pH ≈4,D 说法正确。
4.(2019·高考全国卷Ⅲ)设N A 为阿伏加德罗常数值。
关于常温下 pH =2的H 3PO 4 溶液,下列说法正确的是( )
A .每升溶液中的H +数目为0.02N A
B .c (H +)=c (H 2PO -4)+2c (HPO 2-4)+3c (PO 3-4)+c (OH -)
C .加水稀释使电离度增大,溶液 pH 减小
D .加入NaH 2PO 4 固体,溶液酸性增强
解析:选B。
pH=2的H3PO4溶液中c(H+)=10-2mol·L-1,每升溶液中所含N(H+)=0.01N A,A错误;由电荷守恒可知,H3PO4溶液中存在c(H+)=c(H2PO-4)+2c(HPO2-4)+3c(PO3-4)+c(OH-),B正确;加水稀释能促进H3PO4的电离,使其电离度增大,由于以溶液体积增大为主,导致溶液中c(H+)减小,溶液pH增大,C错误;向H3PO4溶液中加入NaH2PO4固体,溶液中c(H2PO-4)增大,促使平衡
H3PO4H++H2PO-4逆向移动,抑制H3PO4电离,溶液酸性减弱,D错误。
5.(2019·高考天津卷)某温度下,HNO2和CH3COOH
的电离常数分别为5.0×10-4和1.7×10-5。
将pH和体积均
相同的两种酸溶液分别稀释,其pH随加水体积的变化如图
所示。
下列叙述正确的是()
A.曲线Ⅰ代表HNO2溶液
B.溶液中水的电离程度:b点>c点
C.从c点到d点,溶液中c(HA)·c(OH-)
c(A-)保持不变(其中HA、A
-分别
代表相应的酸和酸根离子)
D.相同体积a点的两溶液分别与NaOH恰好中和后,溶液中n(Na+)相同解析:选C。
根据HNO2和CH3COOH的电离常数可知,酸性:HNO2>CH3COOH。
相同体积、相同pH的两种酸溶液,稀释相同倍数时,弱酸的pH变化较小,故曲线Ⅰ代表CH3COOH溶液,A项错误;两种酸溶液中水的电离均受到抑制,b点溶液pH小于c点溶液pH,则b点对应酸电离出的c(H+)大,对水的电离抑制程度大,故水的电离程度:b点<c点,B项错误;溶液中
c(HA)·c(OH-)
c(A-)=
c(HA)·c(OH-)·c(H+)
c(A-)·c(H+)
=K w
K a(HA)
,从c点到d
点,HA的电离平衡正向移动,但K w、K a(HA)的值不变,故c(HA)·c(OH-)
c(A-)
不变,C项正确;相同体积a点的两溶液中,由于c(CH3COOH)>c(HNO2),故n(CH3COOH)> n(HNO2),因此与NaOH恰好中和后,溶液中n(Na+)不同,D项错误。
一、选择题:每小题只有一个选项符合题意。
1.下列关于电解质的叙述正确的是()
A.电解质溶液的浓度越大,其导电性一定越强
B.强酸和强碱一定是强电解质,不管其水溶液浓度的大小,都能完全电离C.强极性共价化合物不一定都是强电解质
D.多元酸、多元碱的导电性一定比一元酸、一元碱的导电性强
答案:C
2.下列事实一定能说明HA是弱酸的是()
A.常温下,NaA溶液的pH大于7
B.HA能与Na2CO3溶液反应,产生CO2气体
C.1 mol·L-1HA的水溶液能使紫色石蕊溶液变红
D.用HA溶液做导电性实验,灯光很暗
答案:A
3.稀氨水中存在下列平衡:NH3·H2O NH+4+OH-。
若要使平衡逆向移动,同时使c(OH-) 增大,应采取的措施是()
①加NH4Cl固体②加硫酸③加NaOH固体
④加水⑤加热⑥加少量MgSO4固体
A.①②③⑤B.③④⑥
C.③D.③⑤
解析:选C。
若向稀氨水中加NH4Cl固体,c(NH+4)增大,平衡逆向移动,c(OH-)减小,①不符合题意;若向稀氨水中加硫酸,硫酸中的H+与OH-反应,
使c(OH-) 减小,平衡正向移动,②不符合题意;若向稀氨水中加NaOH固体,c(OH-)增大,平衡逆向移动,③符合题意;若向稀氨水中加水,稀释溶液,平衡正向移动,c(OH-)减小,④不符合题意;电离为吸热过程,加热使平衡正向移动,⑤不符合题意;若向稀氨水中加少量MgSO4固体,Mg2+与OH-反应生成Mg(OH)2沉淀,使c(OH-) 减小,平衡正向移动,⑥不符合题意。
4.利用电导法测定某浓度醋酸电离的ΔH。
K a随温度变化曲线如图所示。
已知整个电离过程包括氢键断裂、醋酸分子解离、离子水合。
下列有关说法不正确的是()
A.理论上ΔH=0时,K a最大
B.25 ℃时,c(CH3COOH)最大
C.电离的热效应较小是因为分子解离吸收的能量与离子水合放出的能量相当
D.CH3COOH溶液中存在氢键是ΔH随温度升高而减小的主要原因
解析:选B。
理论上ΔH=0时,电离程度最大,H+和CH3COO-浓度最大,K a最大,A项正确;由题图可知,25 ℃时,K a最大,电离程度最大,平衡时醋酸分子的浓度最小,B项错误;分子解离吸收的能量与离子水合放出的能量相当时,即拆开化学键吸收的能量与水合放出的能量相当,电离的热效应较小,C项正确;拆开氢键需要消耗能量,但随温度的升高,氢键的作用越来越小,CH3COOH 溶液中存在氢键是ΔH随温度升高而减小的主要原因,D项正确。
5.室温下,向10 mL pH=3的CH3COOH溶液中加入下列物质,对所得溶液的分析正确的是()
解析:选B。
A.加入90 mL H2O,醋酸的电离平衡正向移动,c(H+)>10-4 mol·L -1,故由水电离出的c(H+)<10-10mol·L-1,选项A错误;B.加入0.1 mol CH3COONa固体,c(CH3COO-) 增大,醋酸的电离平衡逆向移动,c(H+)减小,所以c(OH-)增大,选项B正确;C.加入10 mL pH=1的H2SO4溶液,氢离子浓度增大,抑制醋酸的电离,CH3COOH的电离程度减小,选项C错误;D.加入10 mL pH=11的NaOH溶液,醋酸过量,所得溶液呈酸性,故c(CH3COO-)>c(Na+)>c(H+)>c(OH-),选项D错误。
6.运用电离平衡常数判断下列可以发生的反应是()
①HBrO+Na233
②2HBrO+Na2CO3===2NaBrO+H2O+CO2↑
③HBrO+NaHCO3===NaBrO+H2O+CO2↑
④NaBrO+CO2+H2O===NaHCO3+HBrO
A.①③B.②④
C.①④D.②③
解析:选C。
根据复分解反应中较强酸制备较弱酸的原理,①中K a(次溴酸)=2.4×10-9>K a2(碳酸)=5.6×10-11,能发生;④中K a(次溴酸)=2.4×10-9<
K a1(碳酸)=4.3×10-7,能发生;②和③都不能发生。
二、选择题:每小题有一个或两个选项符合题意。
7.25 ℃时,0.1 mol·L-1的CH3COOH溶液pH=3,0.1 mol·L-1的HCN溶液pH=4。
下列说法正确的是()
A.CH3COOH与HCN均为弱酸,且酸性:HCN>CH3COOH
B.25 ℃时,水电离出的c(H+)均为10-11mol·L-1的两种酸,酸的浓度:HCN>CH3COOH
C.25 ℃时,浓度均为0.1 mol·L-1的CH3COONa和NaCN溶液,pH大小:CH3COONa>NaCN
D.25 ℃时,pH均为3的CH3COOH与HCN溶液各100 mL与等浓度的NaOH溶液完全反应,消耗NaOH溶液的体积:CH3COOH>HCN 解析:选B。
同浓度时CH3COOH溶液pH小,酸性较强,A错误;水电离出的c(H+)均为10-11 mol·L-1,因此两种酸溶液中c(H+)=10-3 mol·L-1,由于酸性CH3COOH>HCN,故酸的浓度:HCN>CH3COOH,B正确;CH3COONa 和NaCN溶液浓度相同且CN-水解程度大,故pH大小:NaCN>CH3COONa,C 错误;pH均为3的CH3COOH溶液与HCN溶液相比,HCN溶液浓度大,故消耗NaOH溶液的体积:HCN>CH3COOH,D错误。
8.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 V
V0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:a点大于b点
C .若两溶液无限稀释,则它们的c (OH -)相等
D .当lg V V 0
=2时,若两溶液同时升高温度,则c (M +)c (R +)增大 解析:选BD 。
由图像可知,浓度为0.10 mol·L -1的MOH 溶液,在稀释前pH 为13,说明MOH 完全电离,则MOH 为强碱,而ROH 溶液的pH<13,说明ROH 没有完全电离,ROH 为弱碱。
A.MOH 的碱性强于ROH 的碱性,A 正确;
B.曲线的横坐标lg V V 0
越大,表示加水稀释体积越大,由曲线可以看出b 点的稀释程度大于a 点,弱碱ROH 存在电离平衡:ROH R ++OH -,溶液越稀,弱电解质电离程度越大,故ROH 的电离程度:b 点大于a 点,B 错误;C.若两溶
液无限稀释,则溶液的pH 接近7,故两溶液的c (OH -)相等,C 正确;D.当 lg V V 0
=2时,V =100V 0,即溶液稀释100倍,由于MOH 发生完全电离,升高温度,c (M +)不变,ROH 存在电离平衡:ROH
R ++OH -,升高温度促进电离平衡向电离方向移动,c (R +)增大,故c (M +)
c (R +)减小,D 错误。
9.已知:p ⎣⎢⎡⎦⎥⎤c (HX )c (X -)=-lg ⎣⎢⎡⎦
⎥⎤c (HX )c (X -)。
常温下,向0.10 mol·L -1 HX 溶液中滴加0.10 mol·L -1 NaOH 溶液,溶液pH 随p ⎣⎢⎡⎦
⎥⎤c (HX )c (X -)变化关系如图。
下列说法不正确的是( )
A .溶液中水的电离程度:a<b<c
B .图中b 点坐标为(0,4.75)
C .c 点溶液中:c (Na +)=10c (HX)
D .常温下HX 的电离常数为10-2.75
解析:选CD 。
电离平衡常数只受温度的影响,因此用a 或c 点进行分析,假设用a 点进行分析,c (HX )
c (X -)=10,c (H +)=10-3.75mol·L -1,HX 的电离平衡
常数K a =c (X -)·c (H +)c (HX )
=10-4.75,D 错误;由于a 、b 、c 均为酸性溶液,因此溶质均为HX 和NaX 且HX 的电离程度大于X -的水解程度,HX 电离出H +对水的电离起到抑制作用,H +浓度越小,pH 越大,对水的电离抑制能力越弱,即溶液中水的电离程度:a<b<c ,A 正确;HX 的电离平衡常数K a =10-4.75,b 点
时,c (HX )c (X -)
=1,则c (H +)= 10-4.75mol·L -1,b 点坐标是(0,4.75),B 正确;C.c 点溶液中存在电荷守恒:c (Na +)+c (H +)=c (OH -)+c (X -),根据c 点坐标,c (HX )
c (X -)=10-1,代入电荷守恒式得到c (Na +)+c (H +)=c (OH -)+10c (HX),因为溶液显酸性,c (H +)>c (OH -),推出c (Na +)<10c (HX),C 错误。
三、非选择题
10.某一元弱酸(用HA 表示)在水中的电离方程式是HA
H ++A -。
回答
下列问题:
(1)向溶液中加入适量NaA 固体,以上平衡将___________________________ (填“正”或“逆”)向移动,理由是__________________________________ _________________________________________________________________。
(2)若向溶液中加入适量NaCl 溶液,以上平衡将________(填“正”或“逆”)向移动,溶液中c (A -)将________(填“增大”“减小”或“不变”,下同),溶液中c (OH -)将________。
(3)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 +4)=c (Cl -),则溶液显________性(填“酸”“碱”或“中”);用含a 的代数式表示NH 3·H 2O 的电离常数K b =______________(忽略混合溶液的
体积变化)。
解析:(3)溶液中存在电荷守恒:c(H+)+c(NH+4)=c(Cl-)+c(OH-),已知c(NH+4)=c(Cl-),则有c(H+)=c(OH-),所以溶液显中性;电离常数只与温度有
关,则此时NH3·H2O的电离常数K b=c(NH+4)·c(OH-)
c(NH3·H2O)
=
0.005×10-7
a
2
-0.005
=
10-9
a-0.01。
答案:(1)逆c(A-)增大,平衡向c(A-)减小的方向移动,即逆向移动(2)正减小增大(3)中
10-9
a-0.01
11.磷能形成次磷酸(H3PO2)、亚磷酸(H3PO3)等多种含氧酸。
(1)次磷酸(H3PO2)是一种精细化工产品,已知10 mL 1 mol·L-1H3PO2与20 mL
1 mol·L-1NaOH溶液充分反应后生成组成为NaH2PO2的盐,回答下列问题:
①NaH2PO2属于________(填“正盐”“酸式盐”或“无法确定”)。
②若25 ℃时,K a(H3PO2)=1×10-2,则0.02 mol·L-1的H3PO2溶液的pH=________。
③设计两种实验方案,证明次磷酸是弱酸:__________________________________________________________________ __________________、________________________________________。
(2)亚磷酸(H3PO3)是二元中强酸,某温度下,0.11 mol·L-1的H3PO3溶液的pH为2,该温度下H3PO3的电离平衡常数K a1约为________(K a2=2×10-7,H3PO3的二级电离和水的电离忽略不计)。
(3)向H3PO3溶液中滴加NaOH溶液:
①当恰好中和生成Na2HPO3时,所得溶液的pH________(填“>”“<”或“=”,下同)7。
②当溶液呈中性时,所得溶液中c(Na+)______________c(H2PO-3)+2c(HPO2-3)。
③若用甲基橙作为指示剂,用NaOH溶液滴定,达到滴定终点时,所得溶
液中c (Na +)________c (H 2PO -3)+2c (HPO 2-3)。
解析:(1)①NaOH 溶液过量,只生成NaH 2PO 2,说明次磷酸中只有一个可电离的氢原子,因而NaH 2PO 2是正盐。
②设溶液中的H +浓度为x mol·L -1。
H 3PO 2
H ++H 2PO -2 初始/(mol·L -1)
0.02 0 0 平衡/(mol·L -1)
0.02-x x x K a (H 3PO 2)=x 20.02-x
=1×10-2,解得x =0.01,故pH =-lg 0.01=2。
③可从NaH 2PO 2溶液中存在水解平衡以及H 3PO 2存在电离平衡等角度设计实验。
(2)忽略H 3PO 3的二级电离和水的电离,则c (H 2PO -3)≈c (H +)=1×10
-2 mol·L -1,c (H 3PO 3)=(0.11-1×10-2) mol·L -1=0.1 mol·L -1,则该温度下H 3PO 3的电
离平衡常数K a1=c (H +)·c (H 2PO -3)c (H 3PO 3)
≈1×10-2×1×10-20.1=1×10-3。
(3)①Na 2HPO 3溶液中,HPO 2-3水解,溶液呈碱性。
②溶液呈中性时,c (H +)
=c (OH -),根据电荷守恒得c (Na +)=c (H 2PO -3)+2c (HPO 2-3)。
③溶液中存在电
荷守恒:c (Na +)+c (H +)=c (H 2PO 2-3)+2c (HPO 2-3)+c (OH -),用甲基橙作为指示
剂,达到滴定终点时,溶液呈酸性,则c (H +)>c (OH -),故c (Na +)<c (H 2PO -3)
+2c (HPO 2-3)。
答案:(1)①正盐 ②2 ③测NaH 2PO 2溶液的pH ,若pH >7,则证明次磷酸为弱酸 向等物质的量浓度的盐酸、次磷酸溶液中各滴入2滴石蕊溶液,若次磷酸溶液中红色浅一些,则说明次磷酸为弱酸(答案合理即可) (2)1×10-3
(3)①> ②= ③<。