专题11-四大平衡常数及其应用真题演练

专题11-四大平衡常数及其应用
1.（2019年全国Ⅰ卷11题）NaOH溶液滴定邻苯二甲酸氢钾（邻苯二甲酸H2A的
K a1=1.1×10−3 ，K a2=3.9×10−6）溶液，混合溶液的相对导电能力变化曲线如图所示，其中b点为反应终点。

下列叙述错误的是
A．混合溶液的导电能力与离子浓度和种类有关
B．Na+与A2−的导电能力之和大于HA−的
C．b点的混合溶液pH=7
D．c点的混合溶液中，c(Na+)>c(K+)>c(OH−)
2.（2019年浙江选考21题）室温下，取20 mL 0.1 mol·L−1某二元酸H2A，滴加0.1 mol·L−1NaOH
溶液。

已知：H2A H+＋HA−，HA−⇌H+＋A2−。

下列说法不正确
．．．的是A．0.1 mol·L−1 H2A溶液中有c(H+)－c(OH−)－c(A2−)＝0.1 mol·L−1
B．当滴加至中性时，溶液中c(Na+)＝c(HA−)＋2c(A2−)，用去NaOH溶液的体积小于10 mL C．当用去NaOH溶液体积10 mL时，溶液的pH＜7，此时溶液中有c(A2−)＝c(H+)－c(OH−) D．当用去NaOH溶液体积20 mL时，此时溶液中有c(Na+)＝2c(HA−)＋2c(A2−)
3.（2019年江苏14题）室温下，反应HCO3－+H2O H2CO3+OH－的平衡常数K=2.2×10-8。

将NH4HCO3溶液和氨水按一定比例混合，可用于浸取废渣中ZnO。

若溶液混合引起的体积变化可忽略，室温时下列指定溶液中微粒物质的量浓度关系正确的是
A. 0.2mol·L-1氨水:c(NH3·H2O)>c(NH4+）>c(OH-)>c(H+)
B.0.2mol·L-1 NH4HCO3溶液(pH>7):c(NH4+>c(HCO3－)>c(H2CO3)> c(NH3·H2O)
C.0.2mol·L-1氨水和0.2 mol·L-1'NH4HCO3溶液等体积混合:
c(NH4+）+c(NH3·H2O)= c(H2CO3）＋c(HCO3－）＋c(CO32－）
D.0.6mol·L-1氨水和0.2 mol·L-1NH4HCO3溶液等体积混合:
c(NH3·H2O)+ c(CO32－)＋c(OH－)=0.3 mol·L-1＋c(H2CO3）+c(H+)
4.（2018年全国III卷13题）用0.100 mol·L-1 AgNO3滴定50.0 mL 0.0500 mol·L-1 Cl-溶液的
滴定曲线如图所示。

下列有关描述错误的是
A. 根据曲线数据计算可知K sp(AgCl)的数量级为10-10
B. 曲线上各点的溶液满足关系式c(Ag+)·c(Cl-)=K sp(AgCl)
C. 相同实验条件下，若改为0.0400 mol·L-1 Cl-，反应终点c移到a
D. 相同实验条件下，若改为0.0500 mol·L-1 Br-，反应终点c向b方向移动
5.（2018年天津卷4题）由下列实验及现象推出的相应结论正确的是
A. A
B. B
C. C
D. D
6.（2017新课标2卷）改变0.11
mol L-
⋅二元弱酸
2
H A溶液的pH，溶液中的
2
H A、HA-、
2
A-的物质的量分数(X)
δ随pH的变化如图所示[已知
2
2
(X)
(X)
(H A)(HA)(A)
c
c c c
δ
--
=
++
]。

下列叙述错误的是
A ．pH=1.2时，2(H A)(HA )c c -=
B ．22lg[(H A)] 4.2K =-
C ．pH=2.7时，22(HA )(H A)(A )c c c -->=
D ．pH=4.2时，2(HA )(A )(H )c c c --+==
7.（2020·山东卷15题）25℃时，某混合溶液中()()
133CH COOH CH COO 0.1mol L c c --+=⋅，1gc( CH 3COOH)、1gc(CH 3COO -)、lgc(H +)和1gc(OH -)随pH 变化的关系如下图所示。

K a 为CH 3COOH 的电离常数，下列说法正确的是
A. O 点时，()()33CH COOH CH COO
c c -= B. N 点时，pH=-lg K a
C. 该体系中，()()()+
-13+
a 0.1c H c CH COOH =mol L K +c H ⋅ D. pH 由7到14的变化过程中，CH 3COO -的水解程度始终增大
8.（2020·天津卷7题）常温下，下列有关电解质溶液的说法错误的是
A. 相同浓度的HCOONa 和NaF 两溶液，前者的pH 较大，则K a (HCOOH)>K a (HF)
B. 相同浓度的CH 3COOH 和CH 3COONa 两溶液等体积混合后pH 约为4.7，则溶液中: c (CH 3COO －)＞c (Na +)＞c (H +)＞c (OH －)
C. FeS 溶于稀硫酸，而CuS 不溶于稀硫酸，则K sp (FeS)＞K sp (CuS)
D. 在1 mol∙L −1 Na 2S 溶液中，c (S 2−)+c (HS －)+c (H 2S)=1 mol∙L −1
9.（2016年高考新课标Ⅱ卷节选）
联氨（又称联肼，N 2H 4，无色液体）是一种应用广泛的化工原料，可用作火箭燃料，回答下列问题：联氨为二元弱碱，在水中的电离方程式与氨相似，联氨第一步电离反应的平衡常数值为_______(已知：N 2H 4+H +
N 2H 5+的K =8.7×107；K W =1.0×10-14)。

联氨与硫酸形
成的酸式盐的化学式为。

10.(2019年全国II卷27题节选)
环戊二烯()是重要的有机化工原料,广泛用于农药、橡胶、塑料等生产。

回答下列问题:
(1)已知:(g)(g)+H2(g) ΔH1=100.3 kJ·mol-1①
H2(g)+I2(g)2HI(g)ΔH2=-11.0 kJ·mol-1 ②
对于反应:(g)+I2(g)(g)+2HI(g) ΔH3=kJ·mol-1。

③
(2)某温度下,等物质的量的碘和环戊烯()在刚性容器内发生反应③,起始总压为
105Pa,平衡时总压增加了20%,环戊烯的转化率为,该反应的平衡常数K p=Pa。

11.（2020年全国II卷26题节选）
化学工业为疫情防控提供了强有力的物质支撑。

氯的许多化合物既是重要化工原料，又是高效、广谱的灭菌消毒剂。

回答下列问题：
次氯酸为一元弱酸，具有漂白和杀菌作用，其电离平衡体系中各成分的组成分数
δ[δ(X)=
X
HClO ClO
c
c c
（）
（）+（），
X为HClO或ClO−]与pH的关系如图(b)所示。

HClO的
电离常数K a值为______。

12.（2020年全国III卷28题节选）
二氧化碳催化加氢合成乙烯是综合利用CO2的热点研究领域。

回答下列问题：理论计算表明，原料初始组成n(CO2)∶n(H2)=1∶3，在体系压强为0.1MPa，反应达到平衡时，四种组分的物质的量分数x随温度T的变化如图所示。

根据图中点A(440K，0.39)，计算该温度时反应的平衡常数K p=_________(MPa)−3(列出计算式。

以分压表示，分压=总压×物质的量分数)。

13.（2019年全国III卷28题节选）
近年来，随着聚酯工业的快速发展，氯气的需求量和氯化氢的产出量也随之迅速增长。

因此，将氯化氢转化为氯气的技术成为科学研究的热点。

回答下列问题：Deacon发明的直接氧化法为：4HCl(g) + O2(g) ===2Cl2(g) + 2H2O(g)。

下图为刚性容器中，进料浓度比c(HCl) ∶c(O2)分别等于1:1、4:1、7:1时HCl平衡转化率随温度变化的关系：
可知反应平衡常数K(300℃) K(400℃)（填“大于”或“小于”）。

设HCl初始浓度为c0，根据进料浓度比c(HCl)∶c(O2)=1∶1的数据计算K(400℃)= （列出计算式）。

专题11-四大平衡常数及其应用答案及解析
1.【答案】C
【解析】向邻苯二甲酸氢钾溶液中加入氢氧化钠溶液，两者反应生成邻苯二甲酸钾和邻苯二甲酸钠，溶液中Na+和A2—的浓度增大。

由图像可知，溶液导电性增强，说明导电能力与离子浓度和种类有关，A正确；a点和b点K+的物质的量相同，K+的物质的量浓度变化不明显，HA—转化为A2—，b点导电性强于a点，说明Na+和A2—的导电能力强于HA—，B正确；b点邻苯二甲酸氢钾溶液与氢氧化钠溶液恰好完全反应生成邻苯二甲酸钾和邻苯二甲酸钠，邻苯二甲酸钾为强碱弱酸盐，A2—在溶液中水解使溶液呈碱性，溶液pH＞7，C错误；b点邻苯二甲酸氢钾溶液与氢氧化钠溶液恰好完全反应生成等物质的量的邻苯二甲酸钾和
邻苯二甲酸钠，溶液中c(Na+)和c(K+)相等，c点是继续加入氢氧化钠溶液后，得到邻苯二甲酸钾、邻苯二甲酸钠、氢氧化钠的混合溶液，则溶液中c(Na+)＞c(K+)，由图可知，a点到b点加入氢氧化钠溶液的体积大于b点到c点加入氢氧化钠溶液的体积，则溶液中c(K+)＞c(OH—)，溶液中三者大小顺序为c(Na+)＞c(K+)＞c(OH—)，D正确。

2.【答案】B
【解析】0.1 mol·L−1H2A溶液存在电荷守恒，其关系为c(H+)=c(OH−)+2c(A2−)+ c(HA−)，因而c(H+)-c(OH−)-c(A2−)= c(A2−)+c(HA−)=0.1mol·L−1，A正确；若NaOH用去10ml，反应得到NaHA溶液，由于HA−H+＋A2−，溶液显酸性，因而滴加至中性时，需要加入超过10ml 的NaOH溶液，B错误；当用去NaOH溶液体积10 mL时，得到NaHA溶液，溶液的pH＜7，存在质子守恒，其关系为c(A2−)＝c(H+)－c(OH−)，C正确；当用去NaOH溶液体积20 mL 时，得到Na2A溶液，根据物料守恒有：c(Na+)＝2c(HA−)＋2c(A2−)，D正确。

3.【答案】BD
【解析】本题考查溶液中离子浓度大小比较
A项：氨水中OH－来源于水和NH3·H2O的电离，所以c(OH－)>c(NH4+）
B项：NH4HCO3溶液显碱性，HCO3-的水解程度大于NH4+的，正确
C项：根据物料守恒c(NH4+）+c(NH3·H2O)= 2[c(H2CO3）＋c(HCO3－）＋c(CO32－)]
D项：根据物料守恒得c(NH4+）+c(NH3·H2O)= 4[c(H2CO3）＋c(HCO3－)＋c(CO32－)]①，
根据电荷守恒得c(NH4+)+c(H+)= c(HCO3－)＋2c(CO32－)+c(OH－)②，由①-②消掉NH4+
得c(NH3·H2O)+c(OH－)=4c(H2CO3）＋3c(HCO3－）＋2c(CO32－)+c(H+)③。

两溶液等体积混合，根据物料守恒得c(H2CO3)＋c(HCO3－）＋c(CO32－) =0.1 mol·L－1，在③的两侧加上CO32－-即得c(NH3·H2O)+ c(CO32－)＋c(OH－)=0.3 mol·L-1＋c(H2CO3）+c(H+)。

4.【答案】C
【解析】本题应该从题目所给的图入手，寻找特定数据判断题目中的沉淀滴定的具体过程。

注意：横坐标是加入的硝酸银溶液的体积，纵坐标是氯离子浓度的负对数。

选取横坐标为50mL的点，此时向50mL 0.05mol/L的Cl-溶液中，加入了50mL 0.1mol/L的AgNO3溶液，所以计算出此时溶液中过量的Ag+浓度为0.025mol/L（按照银离子和氯离子1:1沉淀，同时不要忘记溶液体积变为原来2倍），由图示得到此时Cl-约为1×10-8mol/L（实际稍小），所以K SP(AgCl)约为0.025×10-8=2.5×10-10，所以其数量级为10-10，A正确。

由于K SP(AgCl)极小，所以向溶液滴加硝酸银就会有沉淀析出，溶液一直是氯化银的饱和溶液，所以c(Ag+)·c(Cl-)＝K SP(AgCl)，B正确。

滴定的过程是用硝酸银滴定氯离子，所以滴定的终点应该由原溶液中氯离子的物质的量决定，将50mL 0.05mol/L的Cl-溶液改为50mL 0.04mol/L的Cl-溶液，此时溶液中的氯离子的物质的量是原来的0.8倍，所以滴定终点需要加入的硝酸银的量也是原来的0.8倍，因此应该由c点的25mL变为25×0.8=20mL，而a点对应的是15mL，C错误。

卤化银从氟化银到碘化银的溶解度应该逐渐减小，所以K SP(AgCl)应该大于K SP(AgBr)，将50mL 0.05mol/L的Cl-溶液改为50mL 0.05mol/L的Br-溶液，这是将溶液中的氯离子换为
等物质的量的溴离子，因为银离子和氯离子或溴离子都是1:1沉淀的，所以滴定终点的横坐标不变，但是因为溴化银更难溶，所以终点时，溴离子的浓度应该比终点时氯离子的浓度更小，所以有可能由a点变为b点，D正确。

5.【答案】B
【解析】某溶液中滴加K3[Fe(CN)6]溶液，产生蓝色沉淀，说明溶液中有Fe2+，但是无法证明是否有Fe3+，A错误。

向C6H5ONa溶液中通入CO2，溶液变浑浊，说明生成了苯酚，根据强酸制弱酸的原则，得到碳酸的酸性强于苯酚，B正确。

向含有ZnS和Na2S的悬浊液中滴加CuSO4溶液，虽然有ZnS不溶物，但是溶液中还有Na2S，加入硫酸铜溶液以后，Cu2+一定与溶液中的S2-反应得到黑色的CuS沉淀，不能证明发生了沉淀转化，C错误。

向溶液中加入硝酸钡溶液，得到白色沉淀（有很多可能），再加入盐酸时，溶液中就会同时存在硝酸钡电离的硝酸根和盐酸电离的氢离子，溶液具有硝酸的强氧化性。

如果上一步得到的是亚硫酸钡沉淀，此步就会被氧化为硫酸钡沉淀，依然不溶，则无法证明原溶液有硫酸根离子，D错误。

6.【答案】D
【解析】根据图像，pH=1.2时，H2A和HA-相交，则有c(H2A)=c(HA-)，A正确；pH=4.2时，c(A2－)=c(HA－)，根据第二步电离HA－H＋＋A2－，得出：K2(H2A)=c(H+)×c(A2-)/c(HA-)= c(H+)=10-4.2，B正确；根据图像，pH=2.7时，H2A和A2-相交，则有c(H2A)=c(A2-)，C正确；根据pH=4.2时，c(HA-)=c(A2-)，且物质的量分数约为0.48，而c(H+)=10-4.2，可知c(HA-)=c(A2-)＞c(H+)，D错误。

7.【答案】BC
【解析】根据图像分析可知，随着pH的升高，氢氧根离子和醋酸根离子浓度增大，氢离子和醋酸离子浓度减小，又pH=7的时候，氢氧根离子浓度等于氢离子浓度，故可推知，图
中各曲线代表的浓度分别是：曲线1为lg c(CH3COO-)随
pH的变化曲线，曲线2为lg c(H+)随pH的变化曲线，曲线3为lg c(OH-)随pH的变化曲线，曲线4为lg c(CH3COOH)随pH的变化曲线，据此结合水溶液的平衡分析作答。

根据上述分析可知，O点为曲线2和曲线3的交点，对应的pH=7，应该得出的结论为：c(H+)= c(OH-)，故A错误；N点为曲线1和曲线4的交点，lg c(CH3COO-)=lg c(CH3COOH)，即
c(CH3COO-)=c(CH3COOH)，因K a=
()()
()
-+
3
3
CH COO H
CH COOH
c c
c
⋅
，代入等量关系并变形可知
pH=-lg K a，故B正确；c(CH3COO-)+c(CH3COOH)=0.1mol/L，则c(CH3COO-)=0.1mol/L-
c(CH3COOH)，又K a=
()()
()
-+
3
3
CH COO H
CH COOH
c c
c
⋅
，联立两式消去c(CH3COO-)并化简整理可得
出，c(CH3COOH)=
+
+
0.1(H)
(H)
a
c
K c
+
mol/L，故C正确；醋酸根离子的水解平衡为：CH3COO-+H2O
CH3COOH +OH-，pH由7到14的变化过程中，碱性不断增强，c(OH-)不断增大，则使不利于醋酸根离子的水解平衡，会使其水解程度减小，故D错误；答案选BC。

8.【答案】A
【解析】HCOONa 和NaF 的浓度相同，HCOONa 溶液的pH 较大，说明HCOO －的水解程度较大，根据越弱越水解，因此甲酸的电离平衡常数较小，即K a (HCOOH)＜K a (HF)，故A 错误；相同浓度的CH 3COOH 和CH 3COONa 两溶液等体积混合后pH 约为4.7，此时溶液呈酸性，氢离子浓度大于氢氧根浓度，说明溶液中醋酸电离程度大于水解程度，则醋酸根浓度大于钠离子浓度，则溶液中c (CH 3COO －)＞c (Na +)＞c (H +)＞c (OH －)，故B 正确；CuS 的溶
解度较小，将CuS 投入到稀硫酸溶液中，
CuS 溶解平衡电离出的S 2−不足以与H +发生反应，而将FeS 投入到稀硫酸后可以得到H 2S 气体，说明K sp (FeS)＞K sp (CuS)，故C 正确；根据溶液中的物料守恒定律，1 mol ∙L −1 Na 2S 溶液中所有含S 元素的粒子的总物质的量的浓度为1 mol ∙L −1，即c (S 2−)+c (HS －)+c (H 2S)=1 mol ∙L −1，故D 正确；综上所述，答案为A 。

9.【答案】8.7×10-7，N 2H 6(HSO 4)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N 2H 4+H 2O N 2H 5++OH -,已知：N 2H 4+H +N 2H 5+的K=8.7×107；K W =1.0×10-14，联氨第一步电离的平衡常数
K=[c(N 2H 5+)×c(OH -)]÷c(N 2H 4)=[c(N 2H 5+)×c(OH -)×c(H +)]÷[c(N 2H 4)×c(H +)]=K ×K w=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N 2H 6(HSO 4)2 。

10.【答案】40%；K p =(4×104Pa )2×2×104Pa
(3×104Pa )2=3.56×104 Pa
【解析】温度、体积一定,压强与物质的量成正比,则起始状态碘和环戊烯的分压分别为5×104 Pa ，设环戊烯的转化率为x ，根据反应：
(g) + I 2(g) (g) + 2HI
起始/Pa 5×104 5×104 0 0
转化/Pa 5×104x 5×104x 5×104x 1×105x
平衡/Pa 5×104(1-x ) 5×104(1-x ) 5×104x 1×105x
根据平衡时总压增加了20%，则5×104(1-x ) Pa+5×104(1-x ) Pa+5×104x Pa+1×105x Pa=1.2×105 Pa 解得x =0.4，即环戊烯的转化率为40%。

平衡时各物质的分压为p (环戊烯)=3×104Pa ，p (I 2)=3×104 Pa ，p (环戊二烯)=2×104 Pa ，p (HI)=4×104 Pa ，则该反应的平衡常数
K p =(4×104Pa )2×2×104Pa
(3×104Pa )2=3.56×104 Pa 。

11.【答案】10-7.5
【解析】利用图像中的交叉点进行计算，此时c (HClO) = c (ClO −)，pH = 7.5，再依据K a
的表达式K a=c (H +)c (ClO -)c (HClO)
，可得出K a = c (H +)，故结果是K a = 10-7.5。

12.【答案】39140.039⨯或43620.39
0.39140.390.10.39()3⨯
⨯⨯等 【解析】原料初始组成n (CO 2)∶n (H 2)=1∶3，在体系压强为0.1Mpa 建立平衡。

由A 点坐标可知，该温度下，氢气和水的物质的量分数均为0.39，则乙烯的物质的量分数为水的四分之一，即0.394，二氧化碳的物质的量分数为氢气的三分之一，即0.393，因此，该温度下
反应的平衡常数
4
23
6
0.39
0.391
4
0.1
0.39
0.39
3
p
K
⨯
=⨯
⎛⎫
⨯ ⎪
⎝⎭
(MPa)-3=
3
91
40.039
⨯(MPa)-3。

13.【答案】
22
4
(0.42)(0.42) (10.84)(10.21)c
⨯
-⨯-
【解析】由图可知，升温后HCl平衡转化率降低，平衡逆向移动，K值变小，因此K（300℃）大于K（400℃）c(HCl)∶c(O2)比值越大，HCl转化率越低，结合图像，最上面即为c(HCl)∶c(O2)=1∶1的图像，400℃时，HCl平衡转化率为84%，可列出反应过程中的三段式：
4HCl(g) + O2(g) = 2Cl2(g) + 2H2O(g)
起始（浓度）c0 c0 0 0
变化（浓度）0.84c00.21c0 0.42c0 0.42c0
平衡（浓度）(1-0.84)c0(1-0.21)c0 0.42c0 0.42c0
则K(400℃)=
(0.42)2×(0.42)2 (1-0.84)4×(1-0.21)c0。