最新高考化学备考专题辅导与测试:外界条件对“三大平衡的影响规律”【要点透析、提升训练】
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——外界条件对“三大平衡的影响规律”
【知识回顾】
电离平衡、水解平衡、沉淀溶解平衡是溶液中的三大平衡,它们都遵循平衡移动原理——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.抓住“四因素”突破弱电解质的电离平衡
(1)溶液加水稀释:弱电解质溶液的浓度越小,电离程度越大;但在弱酸溶液中c(H+)减小,弱碱溶液中c(OH-)减小。
(2)加热:电离是吸热的,加热使电离平衡向右移动,溶液中弱电解质分子数减小,溶液中离子浓度增大。
(3)同离子效应:当向弱电解质溶液中加入的物质含有与弱电解质相同的离子时,由于同种离子的相互影响,使电离平衡向左移动,弱电解质的电离程度减小。
(4)加入能反应的物质:当向弱电解质溶液中加入的物质能和弱电解质电离出的离子反应时,电离平衡向右移动,参加反应的离子浓度减小,其他的离子浓度增大。
2.“用规律”、“抓类型”突破盐类水解问题
(1)规律:有弱才水解;越弱越水解,谁强显谁性,同强显中性,越热越水解,越稀越水解。
(2)类型:①强碱弱酸盐,阴离子水解,其水溶液呈碱性,如醋酸钠水解的离子方程式为CH3COO-+H2O CH3COOH+OH
3+-;多元弱酸酸根分步水解,如碳酸钠水解的离子方程式为CO2-
H2O HCO-3+OH-、HCO-3+H2O H2CO3+OH-。
②强酸弱碱盐,阳离子水解,其水溶液呈酸性,如氯化铵、氯化铝水解的离子方程式分别为NH+4+H2O H++NH3·H2O、Al3++3H2O Al(OH)3+3H+。
③NaCl等强酸强碱盐不水解,溶液呈中性。
④弱酸弱碱盐相互促进水解,其溶液的酸碱性取决于弱酸和弱碱的相对强弱。
⑤弱酸酸式盐水溶液酸碱性,取决于酸式酸根离子电离程度和水解程度的相对大小。
a.若电离程度大于水解程度,溶液呈酸性,如NaHSO3、NaH2PO4等。
b.若电离程度小于水解程度,溶液呈碱性,如NaHCO3、Na2HPO4等。
3.“三法”突破沉淀溶解平衡
(1)沉淀能否生成或溶解的判断方法
通过比较溶度积与非平衡状态下溶液中有关离子浓度幂的乘积——离子积Qc的相对大小,可以判断难溶电解质在给定条件下沉淀生成或溶解的情况:Qc>Ksp,溶液过饱和,有沉淀析出;Qc=Ksp,
溶液饱和,沉淀的生成与溶解处于平衡状态;Qc<Ksp,溶液未饱和,无沉淀析出。
(2)沉淀的转化方法
沉淀转化的实质是沉淀溶解平衡的移动,非氧化还原类离子反应都是向离子浓度减小的方向移动,从溶解角度说,一般是易溶物质转化成微溶物质,微溶物质转化为难溶物质。
有些金属硫化物(如CuS、HgS等)溶度积特别小,在饱和溶液中这些金属硫化物不能溶于非氧化性强酸,只能溶于氧化性酸,c(S2-)减小,可达到沉淀溶解的目的。
(3)溶度积(Ksp)与溶解能力的关系的突破方法
溶度积(Ksp)反映了电解质在水中的溶解能力,对于阴阳离子个数比相同的电解质,Ksp的数值越大,难溶电解质在水中的溶解能力越强;但对于阴阳离子个数比不同的电解质,不能直接比较Ksp数值的大小。
★方法规律
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值的盐酸、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。
★反思归纳
盐类水解面面观
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。
【提升训练】
1.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: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 V
V0
=2时,若两溶液同时升高温度,则c(M+)/c(R+)增大
解析由图像分析浓度为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
V0
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 正确。
C.若两溶液无限稀释,则溶液的pH 接近于7,故两溶液的c(OH -)相等,C 正确。
D.当lg V V0
=2时,溶液V=100V0,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。
答案 D
2.25 ℃时,将pH 均为2的HCl 与HX 的溶液分别加水稀释,溶液pH 随溶液体积变化的曲线如图所示。
下列说法正确的是
A .稀释前,c(HX)=0.01 mol ·L -1
B .稀释10倍,HX 溶液的pH=3
C .a 、b 两点:c(X -)>c(Cl -)
D .溶液的导电性:a >b
解析HX为弱酸,pH=2时,c(HX)>0.01 mol·L-1,故A错误;HX为弱酸,溶液稀释时,HX进一步电离,pH=2的HX,稀释10倍,HX溶液的pH<3,故B错误;盐酸是强酸,完全电离,HX 为弱酸,部分电离,相同温度下,相同pH值的盐酸和醋酸溶液,HX浓度大,溶液稀释时,HX进一步电离,其溶液中离子浓度大于盐酸的离子浓度,所以a、b两点:c(X-)>c(Cl-),故C正确;盐酸是强酸,完全电离,HX为弱酸,部分电离,相同温度下,相同pH 值的盐酸和醋酸溶液,HX浓度大,溶液稀释时,HX进一步电离,其溶液中离子浓度大于盐酸的离子浓度,溶液的导电性:a<b,故D 错误。
答案C
3.(2019·高三第二次模拟)已知:pBa=-lgc(Ba2+),pKa=-lgc(Ka)。
已知常温下H2CO3:pKa1=6.4,pKa2=10.3。
向20 mL 0.1 mol·L-1 BaCl2溶液中滴加0.2 mol·L-1 Na2CO3溶液的滴定曲线如图所示。
下列说法正确的是( C )
A.E、F、G三点的Ksp从大到小的顺序为:G>F>E
B.其他条件相同,用MgCl2溶液替代BaCl2溶液,F点向G 点迁移
C.常温下,Ksp(BaCO3)≈1.0×10-9
D.常温下,Na2CO3溶液的pKh1=7.6
[解析] Ksp只与温度有关,所以E、F、G三点的Ksp应该相等,选项A错误;由于MgCl2和BaCl2均与等物质的量Na2CO3反应,用相同浓度MgCl2溶液替代BaCl2溶液,恰好完全反应时消耗的Na2CO3溶液的体积相同,但由于Ksp(BaCO3)<Ksp(MgCO3),所以pMg<pBa,故点应该在F的正下方,选项B错误;F点表示氯化钡溶液和碳酸钠溶液恰好完全反应生成碳酸钡和氯化钠,c(Ba2+)=c(CO2-
3),Ksp(BaCO3)≈1.0×10-9,选项C正确;CO2-
3+H2O HCO-3+OH-,Kh1
=KW
Ka2
,pKh1=14-10.3=3.7,选项D错误。
4.(双选)(2019·江苏省苏、锡、常、镇四市高三(下)第二次模
拟)25 ℃时,NaCN溶液中CN-、HCN浓度所占分数(δ)随pH变化的关系如下图甲所示。
向10 mL 0.01 mol·L-1 NaCN溶液中逐滴加入0.01 mol·L-1的盐酸,其pH变化曲线如下图乙所示。
下列溶液中微粒的物质的量浓度关系一定正确的是( AD )
A.图甲中pH=7的溶液:c(Cl-)=c(HCN)
B.图甲中a点的溶液:c(CN-)<c(Cl-)
C.图乙中b点的溶液:c(CN-)>c(Cl-)>c(HCN)>c(OH -)>c(H+)
D.图乙中c点的溶液:c(Na+)+c(H+)=c(HCN)+c(OH-)+2c(CN-)
[解析] A.图甲中pH=7的溶液中c(H+)=c(OH-),由溶液电荷守恒可知c(Na+)+c(H+)=c(OH-)+c(CN-)+c(Cl-),由物料守恒可知c(Na+)=c(HCN)+c(CN-),则c(Cl-)=c(HCN),故A正确;B.图甲中a点的溶液c(HCN)=c(CN-),溶液呈碱性,而中性时c(Cl-)=c(HCN),则碱性时加入HCl较少,应为c(CN-)>c(Cl-),故B错误;C.b点反应生成等浓度的NaCN、HCN,溶液呈碱性,则HCN电离程度小于CN-水解程度,可知c(HCN)>c(CN-),故C错误;D.任何电解质溶液中都存在电荷守恒和物料守恒,根据物料守恒得c(Cl-)=c(HCN)+c(CN-),而根据电荷
守恒可知,c(Na+)+c(H+)=c(Cl-)+c(OH-)+c(CN-),则c(Na +)+c(H+)=c(HCN)+c(OH-)+2c(CN-),故D正确。
故选AD。
5.(2019·广东省肇庆市高考化学二模)25 ℃时,H2CO3的Ka1=4.2×10-7,Ka2=5.6×10-11。
室温下向10 mL 0.1 mo1·L-1 Na2CO3溶液中逐滴加入0.1 mo1·L-1 HCl溶液。
如图是溶液中含碳元素微粒物质的量分数随pH降低而变化的图象(CO2因有逸出未画出)。
下列说法错误的是( B )
A.A点所示溶液的pH<11
B.B点所示溶液:c(Na+)=c(HCO-3)+c(CO2-
3)+c(H2CO3)
3+H+C.A点→B点发生反应的离子方程式为CO2-
===HCO-3
D.分步加入酚酞和甲基橙,用滴定法可测定Na2CO3与NaHCO3混合物的组成
3),Ka2=
[解析]A.A点c(HCO-3)=c(CO2-
c CO2-
3×c H+
c HCO-3
=5.6×10-11,则c(H+)=5.6×10-11 mol/L,所以pH<11,故A正确;B.室温下向10 mL 0.1 mol·L -1 Na2CO3溶液中逐滴加入0.1 mo1·L-1 HCl溶液,B点溶液中钠离子的物质的量浓度是含碳粒子的浓度的2倍,即c(Na+)=2c(HCO-3)+2c(CO2-
3)+2c(H2CO3),故B错误;C.A点→B:CO2-
3逐渐减少,HCO-3逐渐增加,所以发生反应的离子方程式为CO2-
3+H+===HCO-3,故C正确;D.Na2CO3溶液中逐滴加入HCl,用酚酞作指示剂,滴定产物是NaHCO3,用甲基橙作指示剂滴定时NaHCO3与HCl反应产物是H2CO3,所以分步加入酚酞和甲基橙,用滴定法可测定Na2CO3与NaHCO3混合物的组成,故D正确。
故选B。
6.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
加入的物质结论
A 50 mL 1 mol·L-1
H2SO4
反应结束后,c(Na+)=c(SO2-
4)
B0.05 mol CaO溶液中c(OH-)
c(HCO-3)
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
解析室温下,将0.05 mol Na2CO3固体溶于水配成100 mL
溶液,溶液中存在CO2-
3+H2O HCO-3+OH-,溶液呈碱性;A项加入50 mL 1 mol·L-1 H2SO4,H2SO4与Na2CO3恰好反应,则反应后的溶液溶质为Na2SO4,故根据物料守恒反应结束后,c(Na+)=2c(SO2-
4),故A项错误;向溶液中加入0.05 mol CaO,则CaO+H2O===Ca(OH)2,则c(OH-)增大,且Ca2++CO2-
3
===CaCO3↓,使CO2-
3+H2O HCO-3+OH-,平衡左移,
c(HCO-3)减小,故c(OH-)
c(HCO-3)
增大,故B项正确;C项加入50 mL H2O,溶液体积变大,CO2-
3+H2O HCO-3+OH-,平衡右移,但c(OH-)减小,Na2CO3溶液中H+、OH-均由水电离,故由水电离出的c(H+)·c(OH-)减小,故C项错误;D项加入0.1 mol NaHSO4固体,NaHSO4为强酸酸式盐电离出H+与CO2-
3反应,则反应后溶液为Na2SO4溶液,溶液呈中性,故溶液pH减小,引入了Na+,故c(Na+)增大,D项错误。
答案B
7.下列说法正确的是
A.AlCl3溶液和Al2(SO4)3溶液加热、蒸发、浓缩、结晶、灼烧,所得固体的成分相同
B.配制FeCl3溶液时,将FeCl3固体溶解在硫酸中,然后再用水稀释到所需的浓度
C.向CuCl2溶液加入CuO调节pH可除去溶液中混有的Fe3+
D.泡沫灭火器中常使用的原料是碳酸钠和硫酸铝
解析A项:AlCl3与Al2(SO4)3溶液的水解方程式分别为AlCl3+3H2O Al(OH)3+3HCl,Al2(SO4)3+6H2O2Al(OH)3+3H2SO4,加热促进水解,由于盐酸为挥发性酸,硫酸为难挥发性酸,故前者最终产物为Al2O3,后者最终产物为Al2(SO4)3;B项:
4,应溶解在盐酸中;将FeCl3固体溶解在硫酸中,会引入杂质SO2-
C项:由于Fe3+水解,Fe3++3H2O Fe(OH)3+3H+,加入CuO消耗H+会促进水解,从而使其水解完全,从而除去Fe3+;D 项:为了加快产生CO2的速率,泡沫灭火器中常使用的原料是NaHCO3和Al2(SO4)3,Al3+与HCO-3相互促进水解,比Na2CO3反应速率快。
答案C
8.(2019·浙江省十二校高三第一次联考)常温下,现有0.1 mol·L -1 NH4HCO3溶液,pH=7.8。
已知含氮(或含碳)各微粒的分布分数(平衡时,各微粒浓度占总微粒浓度之和的分数)与pH的关系如图所示:
下列说法不正确的是( C )
A.当溶液的pH=9时,溶液中存在:c(HCO-3)>c(NH+4)>
3)
c(NH3·H2O)>c(CO2-
B.0.1 mol·L-1 NH4HCO3溶液中存在:c(NH3·H2O)=
3)
c(H2CO3)+c(CO2-
C.向pH=7.8的上述溶液中逐滴滴加氢氧化钠溶液时,NH+4和HCO-3浓度逐渐减小
D.分析可知,常温下Kb(NH3·H2O)>Ka1(H2CO3)
[解析] A.结合图象可知,溶液的pH=9时,溶液中离子浓度
3),故A正大小为:c(HCO-3)>c(NH+4)>c(NH3·H2O)>c(CO2-
确;B.NH4HCO3溶液中,pH=7.8溶液显碱性,图象可知pH=7.8时c(NH+4)=c(HCO-3),溶液中存在物料守恒:c(NH+4)+
3)+c(H2CO3),得到c(NH3·H2O)=c(HCO-3)+c(CO2-
c(NH3·H2O)=c(H2CO3)+c(CO2-
3),故B正确;C.0.1 mol/L 的NH4HCO3溶液的pH=7.8,根据图象可知,当溶液pH增大时,铵根离子浓度逐渐减小,而碳酸氢根离子能够先增大后减小,故C 错误;D.由于0.1 mol/L的NH4HCO3溶液的pH=7.8,说明碳酸氢根离子的水解程度大于铵根离子的水解程度,则一水合氨的电离平衡常数大于Ka1(H2CO3),故D正确;故选C。
9.(2019·福建省漳州市高考化学一模)生产上用过量烧碱溶液处理某矿物(含Al2O3、MgO),过滤后得到的滤液用NaHCO3溶液处理,测得溶液的pH和Al(OH)3生成的量随加入NaHCO3溶液体积变化的曲线如下图所示。
下列有关说法错误的是( C )
A.a点溶液中存在:c(Na+)+c(H+)=c(AlO-2)+c(OH-)
B.水的电离程度:a点小于c点
C.原NaHCO3溶液中c(H2CO3)+c(HCO-3)+c(CO2-
3)=0.8 mol·L-1
D.生成沉淀的离子方程式为HCO-3+AlO-2+
H2O===Al(OH)3↓+CO2-3
[解析] A .a 点为偏铝酸钠和氢氧化钠混合溶液,根据电荷守恒可以写出:c(Na +)+c(H +)=c(AlO -2)+c(OH -),故A 正确;
B .水的电离程度:a 点为偏铝酸钠和氢氧化钠的混合液,c 点为偏铝酸钠与碳酸钠的混合液,因为酸碱抑制水的电离,盐类水解促进水的电离,所以水的电离程度:a 点小于c 点,故B 正确;
C .加入40 mol NaHCO3溶液时沉淀最多,沉淀为0.032 mol ,前8 mL NaHCO3溶液和氢氧化钠反应(OH -+HCO -3===CO2-3+H2O)不生成沉淀,后32 mL NaHCO3溶液与偏铝酸钠反应(HCO -3+AlO -2+H2O===Al(OH)3↓+CO2-3)生成沉淀,则原NaHCO3溶
液物质的量浓度c(NaHCO3)=0.032 mol 0.032 L
=1.0 mol/L ,原NaHCO3溶液中的物料守恒为c(HCO -3)+c(CO 2-3)+c(H2CO3)=1.0 mol/L ,故C 错误;D .根据强酸制弱酸原理可以写出离子方程式HCO -3+AlO -2+H2O===Al(OH)3↓+CO2-3,故D 正确;故选C 。
10.把Ca(OH)2放入蒸馏水中,一段时间后达到平衡:Ca(OH)2(s)Ca2+(aq)+2OH -(aq)。
下列说法正确的是
A .恒温下向溶液中加入CaO ,溶液的pH 升高
B .给溶液加热,溶液的pH 升高
C .向溶液中加入Na2CO3溶液,其中固体质量增加
D.向溶液中加入少量NaOH固体,Ca(OH)2固体质量不变
解析恒温下Ksp不变,加入CaO后,溶液仍为Ca(OH)2的饱和溶液,pH不变,A错误;加热,Ca(OH)2的溶解度减小,溶液的pH降低,B错误;加入Na2CO3溶液,沉淀溶解平衡向右移动,Ca(OH)2固体转化为CaCO3固体,固体质量增加,C正确;加入NaOH固体平衡向左移动,Ca(OH)2固体质量增加,D错误。
答案C
11.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
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。
答案B。