2019届高考化学专题十八电解质溶液中离子浓度的关系精准培优专练
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培优点十八电解质溶液中离子浓度的关系一.电解质溶液中离子浓度的关系
1.物料守恒
典例1.常温下,用0.100mol·L−1NaOH溶液滴定20mL 0.100mol·L−1H3PO4溶液,曲线如图所示。
下列说法不正确的是()
A.当2<pH<4.7时溶液中的溶质是H3PO4和NaH2PO4
B.pH=4.7处,c(Na+)=c(H2PO-4)+c(HPO2-4)+c(PO3-4)
C.pH=9.7处,c(Na+)>c(HPO2-4)>c(OH-)>c(H+)
D.NaH2PO4溶液中,c(H+)>c(OH-)
【解析】 NaOH与少量H3PO4反应生成NaH2PO4,则溶液中的溶质是H3PO4和NaH2PO4,A 正确;V(NaOH溶液)=20mL时,此时pH=4.7,H3PO4溶液与NaOH溶液恰好反应生成NaH2PO4,根据物料守恒有c(Na+)=c(H2PO-4)+c(HPO2-4)+c(PO3-4)+c(H3PO4),B错误;pH=9.7时,Na2HPO4溶液呈碱性,说明HPO2-4的水解程度大于其电离程度,C正确;根据图示信息可知,NaH2PO4溶液pH=4.7,显酸性,D正确。
【答案】B
2.电荷守恒
典例2.25℃时,用浓度为0.10mol·L−1的氢氧化钠溶液分别滴定20.00mL浓度均为0.10mol·L−1的两种酸HX、HY(忽略体积变化),实验数据如下表,下列判断不正确的是
()
A
B.由表中数据可估算出K a(HX)≈10-5
C.HY和HX溶液混合,c(H+)=c(X-)+c(Y-)+c(OH-)
D.上述②反应后的HY溶液中:c(Na+)>c(Y-)>c(OH-)>c(H+)
【解析】A项,从①组数据可以看出HX为弱酸,HY为强酸,在相同温度下,同浓度
的两种酸溶液的导电能力:HX<HY,正确;B项,++X-,从表中数据可以看出,
0.1000mol·L−1的HX溶液中c(H+)=c(X-)=10-3mol·L−1,溶液中c(HX)=0.1000mol·L−1
-10−3mol·L−1,K a(HX)=[c(H+)·c(X-)]/c(HX)=10−3×10−3
0.1000-10
≈10-5,正确;C项,由电荷守恒可得c(H+)=c(X-)+c(Y-)+c(OH-),正确;D项,HX为弱酸,HY为强酸,HX反应后溶液的pH=7,说明a<20.00,所以HY反应后的溶液中:c(H+)>c(OH-),错误。
【答案】D
3.质子守恒
典例3.某温度下,向10mL 0.1mol·L-1MCl2溶液中滴加0.1mol·L-1的Na2S溶液,滴加过程中溶液中-lgc(M2+)与Na2S溶液体积(V)的关系如图所示,下列有关说法正确的是
已知:K sp(NS)=4.0×10-25
A.该温度下K sp(MS)=1.0×10-34
B.Na2S溶液中:c(H+)+c(HS-)+c(H2S)=c(OH-)
C.a、b、c三点中,水的电离程度最大的为b点
D.向NS的悬浊液中加入MCl2溶液,不可能实现NS沉淀转化为MS沉淀
【解析】A. b点MCl2与Na2S溶液恰好完全反应的点,c(M2+)=c(S2-),根据b点数据,c(M2+)=1×10-17mol·L−1,该温度下K sp(MS)=1×10-34(mol·L−1)2,故A正确;B. Na2S溶液中根据质子守恒规律:c(H+)+c(HS-)+2c(H2S)=c(OH-),故B错;C. MCl2、Na2S水解促进水电离,b点是MCl2与Na2S溶液恰好完全反应的点,溶质是氯化钠,对水的电离没有作用,水的电离程度最小的为b点,故C错误;D.已知K sp(NS)=4.0×10-25、K sp(MS)=1.0×10-34向NS的悬浊液中加入MCl2溶液,能实现NS沉淀转化为MS沉淀。
故D错误。
【答案】A
4.离子浓度大小比较
典例4.设氨水的pH=x,某盐酸的pH=y,已知x+y=14,且x>11。
将上述两溶液分别取等体积充
分混合后,所得溶液中各离子浓度由大到小的顺序是()
A.c(Cl-)>c(NH+4)>c(H+)>c(OH-) B.c(NH+4)>c(Cl-)>c(H+)>c(OH-) C.c(NH+4)>c(Cl-)>c(OH-)>c(H+) D.c(Cl-)>c(NH+4)>c(OH-)>c(H+) 【解析】x+y=14,常温下某氨水的pH=x,则氨水中c(OH-)=10x-14 mol·L−1,某盐酸的pH=y,盐酸中c(H+)=10-y mol·L−1,所以氨水中c(OH-)等于盐酸中c(H+),一水合氨是
弱电解质,氯化氢是强电解质,所以氨水浓度大于盐酸,二者等体积混合,氨水过量,溶液呈碱性,则c(OH-)>c(H+),根据电荷守恒得c(NH+4)+ c(H+)= c(Cl-)+c(OH-),所以c(NH+4)>c(Cl-),所以溶液中离子浓度大小关系为c(NH+4)>c(Cl-)>c(OH-)>c(H+),故选C。
【答案】A
二.对点增分集训
1.常温下,有关0.1 mol·L−1氨水的叙述正确的是()
A.该溶液中氢离子的浓度:c(H+)=1×10-11 mol·L−1
B.0.1mol·L−1氨水与0.1mol·L−1HCl溶液等体积混合后所得溶液中:c(NH+4)+c(H+)=c(Cl-)+c(OH-)
C.0.1mol·L−1的氨水与0.05mol·L−1 H2SO4等体积混合后所得溶液中:c(NH+4)+c(NH3·H2O)=0.1mol·L−1
D.已知浓度均为0.1mol·L−1的NH3·H2O和NH4Cl溶液等体积混合后溶液呈碱性,则:c(NH+4)>c(NH3·H2O)>c(Cl-)>c(OH-)>c(H+)
【解析】NH3·H2O是弱碱,存在电离平衡,不能计算氢氧根离子的浓度,则不能确定溶液中氢离子浓度,A错误;0.1mol·L−1氨水与0.1mol·L−1 HCl溶液等体积混合后所得溶液是氯化铵,铵根离子水解,溶液显酸性,则溶液中存在电荷守恒c(NH+4)+c(H+)=c(Cl -)+c(OH-),B正确;0.1mol·L-1的氨水与0.05mol·L−1 H
2SO4等体积混合后恰好反应生成硫酸铵,根据物料守恒可知所得溶液中c(NH3)+c(NH+4)+c(NH3·H2O)=0.05mol·L−1,C 错误;已知浓度均为0.1mol·L−1的NH3·H2O和NH4Cl溶液等体积混合后溶液呈碱性,这说明NH3·H2O的电离程度大于铵根离子的水解程度,则c(NH+4)>c(Cl-)>c(NH3·H2O)>c(OH-)>c(H+),D错。
【答案】B
2.常温下,用0.1000mol·L−1的盐酸滴定20.00mL未知浓度的Na2CO3溶液,溶液的
pH与所加盐酸的体积关系如图所示。
下列有关叙述正确的是()
A.a点溶液呈碱性的原因用离子方程式表示为CO2-3+2H2O H2CO3+2OH-
B.c点处的溶液中:c(Na+)-c(Cl-)=c(HCO-3)+2c(CO2-3)
C.滴定过程中使用甲基橙作为指示剂比酚酞更准确
D.d点处溶液中水电离出的c(H+)大于b点处
【解析】a 点溶液为Na 2CO 3溶液,由于CO 2-3水解,溶液呈碱性:CO 2-3+H 2O
HCO -3+OH -、HCO -3+H 2O H 2CO 3+OH -,注意CO 2-3分步水解,A 项错误;c 点处溶液呈中性,c (H +)=c (OH
-),结合电荷守恒式:c (Na +)+c (H +)=c (HCO -3)+2c (CO 2-3)+c (Cl -)+c (OH -),则c (Na +)-c (Cl
-
)=c (HCO -3)+2c (CO 2-3),B 项正确;用酚酞作指示剂时滴定的总反应为Na 2CO 3+HCl===NaHCO 3+NaCl ,用甲基橙作指示剂时滴定的总反应为Na 2CO 3+2HCl===2NaCl+CO 2↑+H 2O ,故两种指示剂准确度相同,C 项错误;d 点处是NaCl 和碳酸的混合溶液,溶液呈酸性,水的电离受到抑制,b 点处是NaHCO 3和NaCl 的混合溶液,由于HCO -
3水解程度大于其电离程度而呈碱性,水的电离得到促进,故d 点处溶液中水电离出的c (H +)小于b 点处,D 项错误。
【答案】B
3.某化学小组设计了如图所示的数字化实验装置,研究常温下,向30mL 0.1mol·L −1 H 2A 溶液中逐滴加入等浓度NaOH 溶液时pH 变化情况,并绘制出溶液中含A 元素的微粒的物质的量分数与溶液pH 的关系(如图所示),下列说法错误的是( )
A .pH =4.0时,溶液中n (HA -)约为2.73×10-4mol
B .该实验应将左边的酸式滴定管换成右边的碱式滴定管
C .常温下,等物质的量浓度的NaHA 与Na 2A 溶液等体积混合后溶液pH =3.0
D .0.1mol·L −1 NaHA 溶液中存在c (A 2-)+c (HA -)+c (H 2A)=0.1mol·L −1
【解析】选项A ,由K a =c (A 2-)·c (H +)c (HA -),结合图中pH =3.0时的数据,K a =c (A 2-)·c (H +)c (HA -)
=1.0×10-3
;pH =4.0 时,c (A 2-)·c (H +)c (HA -)=1.0×10-3,c (A 2-)c (HA -)
=10,故n (HA -)约为2.73×10-4mol ,正确;选项B ,NaOH 溶液应盛放在碱式滴定管中,正确;选项C ,等物质的量浓度的NaHA 与Na 2A 溶液等体积混合后c (HA -)=c (A 2-),溶液pH 等于3.0,正确;选项D ,由题图可知,NaHA 溶液中不存在H 2A ,错误。
【答案】D
4.部分弱酸的电离平衡常数如下表:
A.中和等体积、等pH的CH3COOH溶液和HBrO溶液消耗NaOH的量前者大于后者
B.等体积、等浓度的CH3COONa和NaBrO溶液中所含离子总数前者等于后者
C.物质的量浓度相等的CH3COONa、NaBrO和NaHS溶液的pH:NaBrO>NaHS>CH3COONa D.Na2S溶液中:2c(Na+)=c(S2-)+c(HS-)+c(H2S)
【解析】根据电离平衡常数可知酸性CH3COOH>H2S>HBrO>HS-,故pH相等的CH3COOH、HBrO溶液中HBrO的浓度大,消耗的NaOH多,A错误;根据电荷守恒式可知,c(Na+)+c(H+)=c(OH-)+c(X-),X-代表BrO-、CH3COO-,由于NaBrO水解程度大,溶液碱性强,c(H+)小,故NaBrO溶液中离子总数小,B错误;由酸性CH3COOH>H2S>HBrO>HS-,可知物质的量浓度相等的CH3COONa、NaBrO和NaHS溶液的pH:NaBrO>NaHS>CH3COONa,C正确;由物料守恒,可知c(Na+)=2[c(S2-)+c(HS-)+c(H2S)],D错误。
【答案】C
5.25℃时,H2CO3的K a1=4.2×10-7,K a2=5.6×10−11。
室温下向10mL 0.1mol·L−1 Na2CO3溶液中逐滴加入0.1mol·L−1 HCl溶液。
下图是溶液中含碳元素微粒物质的量分数随pH降低而变化的图像(CO2因有逸出未画出)。
下列说法错误的是()
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)
C.A点→B点发生反应的离子方程式为CO2-3+H+===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
【解析】A项,A点c(CO2-3)=c(HCO-3),由K a2=c(H+)·c(CO2-3)
c(HCO-3)
可知c(H+)=K a2=
5.6×10−11,故pH<11,正确;B项,B点对应溶液中溶质为NaCl、NaHCO3,由物料守恒知c(Na+)=c(Cl-)+c(HCO-3)+c(CO2-3)
+c(H2CO3),错误;C项,由A→B的图像变化趋势知HCO-3逐渐增多,而CO2-3逐渐减少,故反应的离子方程式为H++CO2-3===HCO-3,正确;D项,用酚酞作指示剂,滴定终点溶液呈碱性,只发生Na2CO3――→
NaHCO3的变化,可测出Na2CO3的量,改用甲基橙作指示剂,滴定终点溶液呈酸性,NaHCO3
转变为CO 2,可测出NaHCO 3的总量,进而求出混合物中NaHCO 3的量,正确。
【答案】B
6.常温下,对于①0.1mol·L −1CH 3COONa 溶液,②pH =13的NaOH 溶液,③pH =1的HCl 溶液,④0.1mol·L −1CH 3COOH 溶液,[已知K a (CH 3COOH)=1.75×10-5]下列说法正确的是( )
A .水电离出的c (OH -):①>②>④>③
B .①和③混合后溶液呈中性:c (Na +)+c (H +)>c (CH 3COO -)+c (Cl -)
C .①和④混合后溶液呈酸性:c (Na +)
c (CH 3COO -)=1
D .③和④分别稀释100倍后的pH :④<③
【解析】②③④均抑制水的电离,且②③对水的电离抑制程度相同,大于④,①促进水的电离,所以,水电离出的c (OH -):①>④>②=③,A 错误;①和③混合后溶液呈中性,溶液中存在电荷守恒关系:c (Na +)+c (H +)>c (CH 3COO -)+c (Cl -),B 正确;①和④混合后溶液呈中性时:c (Na +)
c (CH 3COO -)=1,C 错误;③和④两溶液的物质的量浓度相同,所以从开始至
稀释100倍,pH 始终③<④,D 错误。
【答案】B
7.现有a mol·L −1的NaX 和b mol·L −1的NaY 两种盐溶液。
下列说法正确的是( )
A .若a =b 且c (X -)=c (Y -)+c (HY),则HX 为强酸
B .若a =b 且pH(NaX)>pH(NaY),则c (X -)+c (OH -)>c (Y -)+c (OH -)
C .若a >b 且c (X -)=c (Y -),则酸性HX>HY
D .若两溶液等体积混合,则c (Na +)=(a +b ) mol·L −1 (忽略混合过程中的体积变化)
【解析】若a =b ,且c (X -)=c (Y -)+c (HY),说明HX 完全电离,所以能说明HX 为强酸,A 正确;若a =b 且pH(NaX)>pH(NaY),根据电荷守恒得c (Na +)+c (H +)=c (X -)+c (OH -),c (Na +)+c (H +)=c (Y -)+c (OH -),根据物料守恒得两种溶液中c (Na +)相等,根据溶液的PH 知,X -的水解程度大于Y -,所以NaX 中氢离子浓度小于NaY ,所以c (X -)+c (OH -)<c (Y -)+c (OH -),B 错误;若a >b 且c (X -)=c (Y -),说明X -的水解程度大于Y -,酸根离子水解程度越大,其相应酸的酸性越弱,则酸性HX <HY ,C 错误;若两溶液等体积混合,钠离子不水解,但溶液体积增大一倍,所以则c (Na +)=
a +
b 2mol·L −1
,D 错误。
【答案】A
8.常温下,下列溶液中的微粒浓度关系正确的是( )
A .新制氯水中加入固体NaOH :c (Na +)=c (Cl -)+c (ClO -)+c (OH -)
B .pH =8.3的NaHCO 3溶液:c (Na +)>c (HCO -3)>c (CO 2-3)>c (H 2CO 3)
C.pH=11的氨水与pH=3的盐酸等体积混合:c(Cl-)=c(NH+4) >c(OH-)=c(H+) D.0.2mol·L−1 CH3COOH溶液与0.1mol·L−1 NaOH溶液等体积混合:c(H+)+c(CH3COOH) <c(CH3COO-)+c(OH-)
【解析】新制氯水中加入固体NaOH生成次氯酸钠、氯化钠、水:溶液中存在电荷守恒c(H+)+c(Na+)=c(Cl-)+c(ClO-)+c(OH-),A错误;碳酸氢钠溶液中碳酸氢根离子水解大于电离,pH=8.3的NaHCO3溶液:c(Na+)>c(HCO-3)>c(H2CO3)>c(CO2-3),B错误;氨水存在电离平衡,盐酸反应完全,一水合氨又电离出氢氧根离子和铵根离子,溶液呈碱性,溶液中离子浓度大小:c(NH+4)>c(Cl-)>c(OH-)>c(H+),C错误;0.2mol·L−1的CH3COOH 溶液与0.1mo l·L−1的NaOH溶液等体积混合后得到0.05mol·L−1的CH3COOH溶液和0.05mol·L−1的CH3COONa溶液,溶液中存在电荷守恒为c(Na+)+c(H+)=c(OH-)+c(CH3COO
-);依据物料守恒:2c(Na+)=c(CH
3COO -)+c(CH
3COOH);代入电荷守恒计算关系中得到
2c(H+)+c(CH3COOH)=c(CH3COO-)+2c(OH-),混合溶液显酸性,c(H+)>c(OH-)则c(H+)+c(CH3COOH) <c(CH3COO-)+c(OH-),D正确。
【答案】D
9.向0.1mol·L−1的NH4HCO3溶液中逐渐加入0.1mol·L−1 NaOH溶液时,含氮、含碳粒子的分布情况如图所示(纵坐标是各粒子的分布系数,即物质的量分数)。
根据图像,下列说法不正确的是()
A.开始阶段,HCO-3反而略有增加,可能是因为NH4HCO3溶液中存在H2CO3发生的主要反应是H2CO3+OH-===HCO-3+H2O
B.当pH大于8.7以后,碳酸氢根离子和铵根离子同时与氢氧根离子反应
C.pH=9.5时,溶液中c(HCO-3)>c(HN3·H2O)>c(NH+4)>c(CO2-3)
D.滴加氢氧化钠溶液时,首先发生的反应为2NH4HCO3+2NaOH===(NH4)2CO3+Na2CO3
【解析】 NH4HCO3溶液中存在NH+4的水解平衡,即NH+4+H2O NH3·H2O+H+①;HCO-3的水解平衡,即HCO-3+H2O H2CO3+OH-②;HCO-3的电离平衡,即HCO-3H++CO2-3③。
在未加氢氧化钠时,
溶液的pH=7.7,呈碱性,则上述3个平衡中第②个HCO-3的水解为主,滴加氢氧化钠的开始阶段,氢氧根浓度增大,平衡②向逆方向移动,HCO-3的量略有增加,即逆方向的反应是H2CO3+OH-===HCO-3+H2O,A正确;对于平衡①,氢氧根与氢离子反应,平衡正向移动,
NH3·H2O的量增加,NH+4被消耗,当pH大于8.7以后,CO2-3的量在增加,平衡③受到影响,HCO-3被消耗,即碳酸氢根离子和铵根离子都与氢氧根离子反应,B正确;从图中可直接看出pH=9.5时,溶液中c(HCO-3)>c(NH3·H2O)>c(NH+4)>c(CO2-3),C正确;滴加氢氧化钠溶液时,HCO-3的量并没减小,反而增大,说明首先不是HCO-3与OH-反应,而是NH+4先反应,即NH4HCO3+NaOH===NaHCO3+NH3·H2O,D错误。
【答案】D
10.下列有关溶液中粒子浓度的关系式中,正确的是()
A.pH相同的①CH3COONa、②NaHCO3两种溶液中的c(Na+):②>①
B.0.1mol·L−1某二元弱酸强碱盐NaHA溶液中:c(Na+)=2c(A2-)+c(HA-)+c(H2A) C.上图表示用0.1mol·L−1 CH3COOH溶液滴定20mL 0.1mol·L−1 NaOH溶液的滴定曲线,则pH=7时:c(Na+)>c(CH3COO-)>c(OH-)=c(H+)
D.上图a点溶液中各离子浓度的关系:c(OH-)=c(H+)+c(CH3COO-)+2c(CH3COOH) 【解析】pH相等的钠盐中,弱酸根离子水解程度越大,钠盐浓度越小,则钠离子浓度越小,弱酸根离子水解程度:HCO-3>CH3COO-,则c(Na+):②<①,A错误;任何电解质溶液中都存在物料守恒,根据物料守恒得c(Na+)=c(A2-)+c(HA-)+c(H2A),B错误;常温下,pH=7时溶液呈中性,则c(OH-)=c(H+),根据电荷守恒得c(Na+)=c(CH3COO-),C 错误;任何电解质溶液中都存在电荷守恒和物料守恒,根据电荷守恒得c(Na+)+c(H+)=c(CH3COO-)+c(OH-),根据物料守恒得c(Na+)=2c(CH3COO-)+2c(CH3COOH),所以得c(OH-)=c(H+)+c(CH3COO-)+2c(CH3COOH),D正确。
【答案】D
11.25℃时,将氨水与氯化铵溶液混合得到c(NH3·H2O)+c(NH+4)=0.1mol·L−1的混合溶液。
溶液中c(NH3·H2O)、c(NH+4)与pH的关系如图所示。
下列有关离子浓度关系叙述一定正确的是()
A.W点表示溶液中:c(NH+4)+c(H+)=c(OH-)
B.pH=10.5溶液中:c(Cl-)+c(OH-)+c(NH3·H2O)<0.1mol·L−1
C.pH=9.5溶液中:c(NH3·H2O)>c(NH+4)>c(OH-)>c(H+)
D.向W点所表示1L溶液中加入0.05mol NaOH固体(忽略溶液体积变化):
c(Cl-)>c(Na+)>c(OH-)>c(NH+4)>c(H+)
【解析】A.W点时一水合氨与铵根离子浓度相等,根据电荷守恒可得:c(NH+4)+c(H+)=c(OH-)+c(Cl-),故A错误;B.已知:c(NH3·H2O)+c(NH+4)=0.1mol·L−1,根据电荷守恒可得:c(NH+4)+c(H+)=c(Cl-)+c(OH-),则c(Cl-)+c(OH -)+c(NH
c(NH+4)+c(H+)+c(NH3·H2O)>0.1mol·L−1,故B错误;C.根据图象可知,3·H2O)=
pH=9.5时,一水合氨浓度大于铵根离子,溶液显示碱性,则溶液中粒子浓度大小为:c(NH3·H2O)>c(NH+4)>c(OH-)>c(H+),故C正确;D.W点c(NH3·H2O)=c(NH+4)=0.05mol·L−1,向W点所表示1L溶液中加入0.05mol NaOH固体后得到0.1mol一水合氨、0.05mol NaCl,钠离子与氯离子浓度相等,故D错误;故选C。
【答案】C
12.常温下含碳各微粒H2CO3、HCO-3和CO2-3存在于CO2和NaOH溶液反应后的溶液中,它们的物质的量分数与溶液pH的关系如图所示,下列说法错误的是()
A.pH=10.25时,c(Na+)=c(CO2-3)+c(HCO-3)
B.为获得尽可能纯的NaHCO3,宜控制溶液的pH为7~9之间
C.根据图中数据,可以计算得到H2CO3第一步电离的平衡常数K1(H2CO3)=10-6.37
D.pH=10时,溶液中存在以下关系:c(Na+)>c(HCO-3)>c(CO2-3)>c(OH-)>c(H+) 【解析】A项,由图像可知,pH=10.25时,c(CO2-3)=c(HCO-3),则该溶液是等物质的量的Na2CO3、NaHCO3的混合溶液,溶液中c(Na+)=2c(CO2-3)+c(HCO-3),A项错误;B项,由图像可以看出,为获得尽可能纯的NaHCO3,宜控制溶液的pH为7~9之间,B项正确;C项,根据图像,pH=6.37时,c(H2CO3)=
c(HCO-3),根据H2CO3H++HCO-3,K1(H2CO3)=[c(H+)×c(HCO-3)]÷c(H2CO3)=c(H+)=10-6.37,C项正确;D项,根据图像可知,pH=10的溶液中,存在以下关系c(Na+)>c(HCO-3)>c(CO2-3)>c(OH-)>c(H+),D项正确。
【答案】A。