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第8讲 水溶液中的离子平衡
一、小题对点练
一、弱电解质的电离平衡
1．用A、B、C、D四种酸进行下列试验：①25 ℃时，pH＝a的酸A与pH＝b的NaOH溶液等体积混合，混合后测得溶液的pH＝7，且a＋b>14；②酸B与NaCl不反应，能与Na2CO3反应生成CO2；③向物质的量浓度为10－2
mol·L－1的C溶液中滴加甲基橙试液，溶液呈黄色；④酸D的钠盐不止一种，向两种D的钠盐水溶液中分别滴加紫色石蕊试液时，一个显红色，一个显蓝色。从上述试验数据和现象中，可以用来确定是弱酸的试验是 ( )。
A．②③ B．①③④
C．②③④ D．全部
解析 ①中若A为强酸，混合后溶液的pH＝7，则有a＋b＝14，而题中a＋b>14，说明A肯定为弱酸；②中与Na2CO3能发生反应只能说明B的酸性比H2CO3的强，故B可能是强酸也可能是弱酸；③中溶液呈黄色，说明10－2mol·L－1的C溶液pH>4.4，C肯定为弱酸；④中D的钠盐不止一种，说明D是多元酸，显红色呈酸性的为酸式盐，显蓝色呈碱性的为正盐，正盐溶液显碱性，表明酸根离子能水解，故D为弱酸。综上所述，B项正确。
答案 B
2．关于pH相同的醋酸和盐酸，下列叙述正确的是 ( )。
A．取等体积的醋酸和盐酸，分别稀释至原溶液的m倍和n倍，结果两溶液的pH仍旧相同，则m<n
B．取等体积的两种酸分别与完全一样的足量锌粒反应，开头时反应速率：盐酸大于醋酸
C．取等体积的两种酸，分别用完全一样的NaOH溶液进行中和，醋酸消耗NaOH的物质的量比盐酸消耗的多
D．两种酸中c(CH3COO－)>c(Cl－)
解析 A项，若稀释相同倍数，由于醋酸是弱酸，稀释促进其电离，则电离度增大，H＋浓度的减小程度要小于盐酸中H＋浓度的减小程度，所以醋酸的pH会小于盐酸的pH，现稀释后两溶液的pH仍相同，说明醋酸稀释的倍数大于盐酸稀释的倍数，A错误；B项，在pH相同时，虽然醋酸的浓度要大于盐酸的浓度，但起始时H＋浓度相同，所以开头时反应速率相等，B错误；C项，pH相同的醋酸与盐酸，醋酸的物质的量浓度大于盐酸，相同体积时，醋酸中所含CH3COOH的物质的量大，需要消耗的NaOH多，C正确；D项，在醋酸中，c(CH3COO－)＋c(OH－)＝c(H＋)，在盐酸中，c(Cl－)＋c(OH－)＝
c(H＋)，pH相同的两种溶液，其H＋浓度相等，OH－浓度也相等，故
c(CH3COO－)＝c(Cl－)，D错误。
答案 C
3．常温下，已知7.2×10－4、4.6×10－4、4.9×10－10分别是三种酸的电离平衡常数，若已知这些酸可发生如下反应：①NaCN＋HNO2===HCN＋NaNO2 ②NaCN＋HF===HCN＋NaF ③NaNO2＋HF===HNO2＋NaF。常温下，由此可推断下列叙述中不正确的是 ( )。
A．HF的电离平衡常数为7.2×10－4
B．HNO2的电离平衡常数为4.9×10－10
C．依据①、③两个反应即可知三种酸的相对强弱
D．HNO2的电离平衡常数比HCN大，比HF小
解析 由三个反应可知，酸性：HNO2>HCN、HF>HCN、HF>HNO2，所以酸性：HF>HNO2>HCN，电离平衡常数越大，酸性越强。综上所述，B项错误。
答案 B
二、水的电离及溶液酸碱性
4．在不同温度下，水溶液中c(H＋)与c(OH－)的关系如图所示。下列有关说法中正确的是 ( )。
A．若从a点到c点，可接受在水中加入酸的方法
B．b点对应的醋酸中由水电离的c(H＋)＝10－6mol·L－1
C．c点对应溶液的KW大于d点对应溶液的KW
D．T ℃时，0.05 mol·L－1的Ba(OH)2溶液的pH＝11
解析 a点对应的溶液中c(H＋)和c(OH－)相等，同理c点对应的溶液中c(H＋)和c(OH－)也相等，溶液肯定呈中性，从a点到c点，可以接受升温的方法，A项错误；KW只与温度有关，a点和b点的KW都是10－14，c点和d点的Kw都是
10－12，酸溶液和碱溶液都会抑制水的电离，酸溶液中由水电离的c(H＋)与溶液中的c(OH－)相等，b点对应的醋酸溶液中c水电离(H＋)＝c(OH－)＝
10－8mol·L－1，B、C项错误；T ℃时，KW＝10－12,0.05 mol·L－1的Ba(OH)2溶液中c(H＋)＝10－11mol·L－1，pH＝11，D项正确。
答案 D
5．下列说法正确的是 ( )。
A．25 ℃时，在pH＝4的盐酸和NH4Cl溶液中， 由水电离出的H＋浓度相等
B．25 ℃时，pH＝3和pH＝5的盐酸等体积混合后，溶液的pH＝4
C．25 ℃时，pH＝9和pH＝11的NaOH溶液等体积混合后，溶液的pH＝10
D．25 ℃时，pH＝3.6的某橙汁中的c(H＋)是pH＝5.6的某西瓜汁中的c(H＋)的100倍
解析 A项，向水里加入强酸时会抑制水的电离，加入能水解的盐时会促进水的电离，故由水电离出的H＋浓度不等。B项，混合溶液的c(H＋)＝
(10－3mol·L－1＋10－5 mol·L－1)÷2＝5.05×10－4mol·L－1，pH＝3.3。C项，混合溶液的c(OH－)＝(10－5mol·L－1＋10－3mol·L－1)÷2＝5.05×10－4mol·L－1，c(H＋)＝
10－14÷(5.05×10－4)≈1.98×10－11(mol·L－1), pH≈10.7。 D项橙汁和西瓜汁中c(H＋)的比值是10－3.6mol·L－1÷10－5.6mol·L－1＝100，正确。
答案 D
6．室温下，pH相差1的两种一元碱溶液A和B，分别加水稀释，溶液的pH变化如图所示。下列说法正确的是 ( )。
A．稀释前，c(A)＝10c(B)
B．稀释前，A溶液中由水电离出的c(OH－)>10－7mol·L－1
C．M点，A、B两种碱溶液中阳离子的物质的量浓度相等
D．用醋酸中和A溶液至恰好完全反应时，溶液的pH将大于7
解析 由图像可知，随着溶液的稀释，A溶液的pH变化较大，即A溶液的碱性大于B溶液的碱性，且A溶液中OH－浓度是B溶液的10倍，但由于A的碱性较强，故c(A)<10c(B)，A错误；碱能抑制水的电离，故水电离的
OH－浓度小于10－7 mol·L－1，B错误；M点两溶液pH相同，证明溶液中的
H＋浓度相同，依据KW可知，溶液中的OH－浓度也相同，再由电荷守恒推断，两溶液中的阳离子浓度也相同，C正确；恰好完全反应时，无法推断生成物中阴离子即醋酸根离子的水解程度与阳离子水解程度的相对大小，故不能推断中和后溶液的酸碱性，D错误。
答案 C
三、盐类水解及其综合作用
7．化学在日常生活和生产中有着重要的应用。下列说法不正确的是( )。
A．明矾水解形成的Al(OH)3胶体能吸附水中悬浮物，可用于水的净化
B．某雨水样品采集后放置一段时间，pH由4.68变为4.28，是由于溶液中的SO水解
C．将饱和FeCl3溶液滴入沸水中可制备Fe(OH)3胶体，利用的是盐类水解原理
D．纯碱溶液呈碱性的缘由是CO＋H2OHCO＋OH－
解析 雨水放置pH的降低是由于H2SO3被氧化为H2SO4，造成溶液酸性增加所致。
答案 B
8．(2022·南昌调研)关于FeCl3进行的试验，下列猜测或解释正确的是 ( )。
选项
试验
猜测或解释
A
蒸发FeCl3溶液
得到FeCl3固体
B
在黄色的FeCl3溶液中加入FeCl3固体，溶液黄色加深
FeCl3的水解程度变大，FeCl3浓度减小
C
将黄色的FeCl3溶液微热，溶液呈红褐色
水解反应ΔH>0
D
在FeCl3溶液中，加入KHCO3溶液
有CO2产生，但无Fe(OH)3沉淀生成
解析 A项，FeCl3水解且生成的HCl易挥发，蒸干最终得到的是Fe(OH)3而不是FeCl3固体。B项，加入FeCl3固体，使FeCl3的水解平衡向正向移动，虽然FeCl3浓度增大，但是水解程度变小。C项，红褐色液体为Fe(OH)3胶体，说明加热促进了FeCl3的水解。D项，Fe3＋与HCO发生相互促进的水解反应，生成CO2，也生成Fe(OH)3沉淀。
答案 C
9．(2022·临川一中模拟)下列叙述中不正确的是 ( )。
A．0.1 mol·L－1 NH4HS溶液中有：c(NH)<c(HS－)＋c(S2－)＋c(H2S)
B．25 ℃时，将a mol·L－1的氨水与0.01 mol·L－1的盐酸等体积混合后，c(NH)＝c(Cl－)，则NH3·H2O的电离常数为
C．等浓度的HCN和NaCN混合溶液中有：2c(Na＋)＝c(CN－)＋c(HCN)
D．等pH的①(NH4)2SO4溶液 ②NH4HSO4溶液 ③NH4Cl溶液中，c(NH)的大小关系：①>③>②
解析 NH4HS溶液中存在NH和HS－的水解平衡、HS－的电离平衡，由物料守恒知，c(NH)＋c(NH3·H2O)＝c(HS－)＋c(S2－)＋c(H2S)，则c(NH)<c(HS－)＋c(S2－)＋c(H2S)，故A正确。氨水与盐酸反应后，c(NH)＝c(Cl－)＝0.005 mol·L－1，则c(H＋)＝c(OH－)＝10－7 mol·L－1，溶液呈中性，Ka＝＝，B正确。HCN是弱酸，等浓度的HCN和NaCN混合溶液中依据物料守恒有2c(Na＋)＝c(CN－)＋c(HCN)，C正确。D中，pH相等时，①和③两溶液中c(NH)相同，NH的水解程度也相同；②NH的水解受到抑制，因此溶液中c(NH)最小，故D错误。
答案 D
四、沉淀的溶解平衡
10．下列说法中正确的是 ( )。
A．饱和石灰水中加入肯定量生石灰，溶液温度明显上升，pH增大
B．AgCl悬浊液中存在平衡：AgCl(s)Ag＋(aq)＋Cl－(aq)，往其中加入少量NaCl粉末，平衡向左移动，溶液中离子的总浓度减小
C．AgCl悬浊液中加入KI溶液，白色沉淀变成黄色，证明此条件下Ksp(AgCl)>Ksp(AgI)
D．硬水中含有较多的Ca2＋、Mg2＋、HCO、SO，加热煮沸可以完全除去其中的Ca2＋、Mg2＋
解析 饱和石灰水中加入肯定量生石灰，溶液温度明显上升，但Ca(OH)2的溶解度降低，溶液中c(OH－)减小，溶液的pH减小，A错；AgCl悬浊液中加入少量NaCl粉末，平衡向左移动，但离子的总浓度增大，B错；由沉淀向着溶解度减小的方向转化可得，Ksp(AgCl)>Ksp(AgI)，C对；由于加热煮沸时，生成的Mg(OH)2和CaCO3存在沉淀溶解平衡，并且加热煮沸硬水，只能软化具有临时硬度的硬水，并不能完全除去其中的Ca2＋和Mg2＋，D错。
答案 C
11．在t ℃时，AgBr在水中的沉淀溶解平衡曲线如图所示。又知t ℃时AgCl的Ksp＝4×10－10，下列说法不正确的是 ( )。
A．在t ℃时，AgBr的Ksp为4.9×10－13
B．在AgBr饱和溶液中加入NaBr固体，可使溶液由c点到b点
C．图中a点对应的是AgBr的不饱和溶液
D．在t ℃时，AgCl(s)＋Br－(aq)AgBr(s)＋Cl－(aq)平衡常数K≈816
解析 依据图中c点的c(Ag＋)和c(Br－)可得该温度下AgBr的Ksp为4.9×
10－13，A正确。在AgBr饱和溶液中加入NaBr固体后，c(Br－)增大，溶解平衡逆向移动，c(Ag＋)减小，故B错。在a点时Qc＜Ksp，故为AgBr的不饱和溶液，C正确。选项D中K＝＝，代入数据得K≈816，D正确。
答案 B
12．已知298 K时下列物质的溶度积(单位略)如表所示：
物质
CH3COOAg
AgCl
Ag2CrO4
Ag2S
Ksp
2.3×10－3
1.77×10－10
1.12×10－12
6.7×10－15
则298 K时，下列说法正确的是 ( )。
A．等体积浓度均为0.02 mol·L－1的CH3COONa溶液和AgNO3溶液混合能产生沉淀
B．向浓度均为0.01 mol·L－1的CrO和Cl－混合溶液中渐渐滴入AgNO3溶液，CrO先沉淀
C．在CH3COOAg悬浊液中加入盐酸，发生反应的离子方程式为CH3COOAg(s)＋H＋(aq)＋Cl－(aq)CH3COOH(aq)＋AgCl(s)
D．上述四种饱和溶液的物质的量浓度：c(CH3COOAg)>c(AgCl)>c(Ag2CrO4)>c(Ag2S)
解析 浓度均为0.02 mol·L－1的CH3COONa溶液和AgNO3溶液等体积混合，则c(Ag＋)＝c(CH3COO－)＝0.01 mol·L－1，c(Ag＋)·c(CH3COO－)＝
1×10－4<Ksp(CH3COOAg)，无沉淀产生，A错；当CrO开头沉淀时，c(Ag＋)＝＝ mol·L－1＝1.06×10－5 mol·L－1，当Cl－开头沉淀时，c(Ag＋)＝＝mol·L－1＝1.77×10－8mol·L－1，
故Cl－先沉淀，B错；Ksp(CH3COOAg)>Ksp(AgCl)，向CH3COOAg悬浊液中加入盐酸，CH3COOAg转化为AgCl，离子方程式为CH3COOAg(s)＋H＋(aq)＋Cl－(aq)CH3COOH(aq)＋AgCl(s)，C对；对于AgX，饱和溶液的物质的量浓度c＝，对于Ag2X，饱和溶液的物质的量浓度c＝，代入数值，可得物质的量浓度大小为c(CH3COOAg)>c(Ag2CrO4)>c(AgCl)>c(Ag2S)，D错。
答案 C
二、大题冲关练
13．NH4Al(SO4)2是食品加工中最为快捷的食品添加剂，用于焙烤食品；NH4HSO4在分析试剂、医药、电子工业中用途广泛。请回答下列问题：
(1)NH4Al(SO4)2可作净水剂，其原理是______________________________
_______________________________(用必要的化学用语和相关文字说明)。
(2)相同条件下，0.1 mol·L－1的NH4Al(SO4)2中c(NH)________(填“等于”、“大于”或“小于”)0.1 mol·L－1NH4HSO4中c(NH)。
(3)均为0.1 mol·L－1的几种电解质溶液的 pH随温度变化的曲线如图所示。
①其中符合0.1 mol·L－1NH4 Al(SO4)2的pH随温度变化的曲线是________(填字母)，导致pH随温度变化的缘由是__________________________________；
②20 ℃时，0.1 mol·L－1的NH4 Al(SO4)2中2c(SO)－c(NH)－3c(Al3＋)＝________。
(4)室温时，向100 mL 0.1 mol·L－1NH4HSO4溶液中滴加0.1 mol·L－1NaOH溶液，溶液pH与NaOH溶液体积的关系曲线如图所示：
试分析图中a、b、c、d四个点，水的电离程度最大的是________点；在b点，溶液中各离子浓度由大到小的排列挨次是______________________
_______________________________________________________________。
解析 Al3＋水解生成的Al(OH)3胶体具有吸附性，即：Al3＋＋3H2OAl(OH)3＋3H＋，Al(OH)3吸附悬浮颗粒使其沉降。NH4 Al(SO4)2与NH4HSO4中的NH均发生水解，但NH4Al(SO4)2中Al3＋水解呈酸性抑制NH水解，HSO电离出的H＋同样抑制NH水解，由于HSO电离生成的H＋浓度比Al3＋水解生成的H＋浓度大，所以NH4HSO4中NH的水解程度比NH4Al(SO4)2中的小，相同条件下0.1 mol·L－1的NH4Al(SO4)2中c(NH)小于0.1 mol·L－1NH4HSO4中的c(NH)。NH4Al(SO4)2水解使溶液呈酸性，上升温度使其水解程度增大，pH减小，符合的曲线为Ⅰ。依据电荷守恒，可以求出2c(SO)－c(NH)－
3c(Al3＋)＝c(H＋)－c(OH－)≈10－3mol·L－1[c(OH－)太小，可忽视]。a、b、c、d四个点，依据反应量的关系，a点恰好完全反应，溶液中只有等物质的量的(NH4)2SO4与Na2SO4；b、c、d三点溶液均含有NH3·H2O，(NH4)2SO4可以促进水的电离，而NH3·H2O抑制水的电离，因此，a点水的电离程度最大。b点溶液呈中性，即溶液中含有(NH4)2SO4、Na2SO4、NH3·H2O三种成分，a点时c(Na＋)＝c(SO)，b点时c(Na＋)>c(SO)，由于NH会水解和与OH－反应，可以得出c(SO)>c(NH)，故c(Na＋)>c(SO)>c(NH)>
c(OH－)＝c(H＋)。
答案 (1)Al3＋水解生成的Al(OH)3胶体具有吸附性，吸附悬浮颗粒使其沉降，从而达到净化水的目的
(2)小于
(3)①Ⅰ NH4Al(SO4)2水解使溶液呈酸性，上升温度使其水解程度增大，pH减小
②10－3mol·L－1
(4)a c(Na＋)>c(SO)>c(NH)>c(OH－)＝c(H＋)
14．依据电离平衡常数(用Ka表示)的大小可以推断电解质的相对强弱。25℃时，有关物质的电离平衡常数如表所示：
物质
HF
H2CO3
HClO
电离平衡常数(Ka)
7.2×10－4
Kal＝4.4×10－7
Ka2＝4.7×10－11
3.0×10－8
(1)已知25 ℃时，①HF(aq)＋OH－(aq)===F－(aq)＋H2 O(l)
ΔH＝－67.7 kJ·mol－1 ②H＋(aq)＋OH－(aq)===H2O(l) ΔH＝－57.3 kJ·mol－1
氢氟酸的电离方程式及热效应可表示为_____________________________。
(2)将浓度为0.1 mol·L－1的HF溶液加水稀释一倍(假设温度不变)，下列各项中的值将增大的是____________________________________________。
A．c(H＋) B．c(H＋)·c(OH－)
C. D.
(3)25 ℃时，在20 mL 0.1 mol·L－1的氢氟酸中加入V mL 0.1 mol·L－1的NaOH溶液，测得混合溶液的pH变化曲线如图所示，下列说法正确的是
( )。
A．pH＝3的HF和pH＝11的NaF溶液中，由水电离的c(H＋)相等
B．①点时pH＝6，此时溶液中c(F－)－c(Na＋)＝9.9×10－7mol·L－1
C．②点时，溶液中c(F－)＝c(Na＋)
D．③点时，V＝20，此时溶液中c(F－)<c(Na＋)＝0.1 mol·L－1
(4)物质的量浓度均为0.1 mol·L－1的下列四种溶液：①Na2CO3溶液，②NaHCO3溶液，③NaF溶液，④NaClO溶液，依据数据推断pH由大到小的挨次是________(填序号)。
(5)长期以来，人们始终认为氟的含氧酸不存在。1971年美国科学家用氟气通过细冰末时获得HFO，其结构式为H－O－F。HFO与水反应得到HF和化合物A，每生成1 mol HF转移________mol电子。
解析 (1)HF的电离方程式为HF(aq)H＋(aq)＋F－(aq)，可由反应①－反应②计算获得反应热。(2)稀释促进HF的电离，由勒夏特列原理，平衡的移动只是“减弱”的过程，所以c(H＋)减小，c(OH－)增大A错误，D正确；B项表示水的离子积常数，温度不变，水的离子积常数不变，B错误；C项中，由电离平衡常数的表达式得＝，Ka不变，c(F－)减小，其比值增大。(3)A项，前者抑制水的电离，后者促进水的电离，错误：B项，①点时，由电荷守恒有：c(Na＋)＋c(H＋)＝c(F－)＋c(OH－)，得c(F－)－c(Na＋)＝c(H＋)－
c(OH－)＝10－6mol·L－1－10－8mol·L－1＝9.9×10－7mol·L－1，正确；C项，依据电荷守恒，正确；D项，③点正好完全反应，溶质为NaF留意混合后的溶液体积为原来的2倍，F－水解浓度减小，所以c(Na＋)＝0.05 mol·L－1，错误。(4)由Ka推断酸性相对强弱，酸性越弱，其对应阴离子水解程度越大溶液碱性越强，pH越大。(5)HFO与水的反应为HFO＋H2O===HF＋H2O2，可以假设HFO中的F为－1价，O为0价，然后依据电子守恒计算转移电子数。
答案 (1)HF(aq)H＋(aq)＋F－(aq)
ΔH＝－10.4 kJ·mol－1 (2)CD (3)BC (4)①④②③ (5)1
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