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专题8 溶液中的离子反应
第一单元 弱电解质的电离
(计时:45分钟 满分:100分)
一、选择题(本大题共10小题,每小题5分,共50分)
1.(2022·西安高新一中测试)下列物质在水溶液中的电离方程式,书写正确的是( )
A.NaOH===Na++O2-+H+
B.NH3·H2O===NH+OH-
C.Al2(SO4)3===2Al++3SO
D.HNO3===H++NO
解析 A选项氢氧化钠电离出钠离子与氢氧根离子,错误;B选项氨水电离是可逆的,错误;C选项铝离子和硫酸根离子书写错误;D选项正确。
答案 D
2.(2022·武汉外国语学校月考)相同条件下,等体积、等pH的醋酸溶液和盐酸分别加水稀释相同的倍数后,所得溶液的pH( )
A.仍相同 B.醋酸溶液的大
C.盐酸的大 D.无法推断
解析 pH相同的盐酸与醋酸,由于醋酸中存在电离平衡,故稀释相同的倍数后,醋酸的pH变化小,即稀释后盐酸的pH大。
答案 C
3.(2022·佳木斯一中月考)下列关于肯定温度、肯定浓度的氨水的说法正确的是( )
A.NH3·H2O的电离达到平衡的标志是溶液呈电中性
B.是个常数
C.氨水促进了水的电离
D.c(NH)+c(H+)=c(NH3·H2O)+c(OH-)
解析 溶液在任何状态下均呈电中性,A项错误;设NH3·H2O的电离常数为Kb,则Kb=,而Kw=c(H+)·c(OH-),两式相比得=,由于Kb、Kw为常数,故为常数,B项正确;NH3·H2O电离出OH-,抑制了水的电离,C项错误;依据溶液中的电荷守恒可知c(NH)+c(H+)=c(OH-),D项错误。
答案 B
4.(2022·玉溪一中月考)将浓度为0.1 mol·L-1 HF溶液加水不断稀释,下列各量始终保持增大的是( )
A.c(H+) B.Ka(HF)
C. D.
解析 在0.1 mol/L HF溶液中存在如下电离平衡:HFH++F-,加水稀释,平衡向右移动,但c(H+)减小;选项B,电离平衡常数与浓度无关,其数值在稀释过程中不变;选项C,加水后,平衡右移,n(F-)、n(H+)都增大,但由于水电离产生的n(H+)也增大,故C项比值减小;选项D,变形后得,稀释过程中c(F-)渐渐减小,故其比值始终保持增大。
答案 D
5.25 ℃时,0.1 mol/L稀醋酸加水稀释,如图中的纵坐标y可以是( )
A.溶液的pH
B.醋酸的电离平衡常数
C.溶液的导电力量
D.醋酸的电离程度
解析 0.1 mol/L稀醋酸加水稀释,电离程度增大,n(H+)增大,但c(H+)减小,因此pH增大,A项错、D项错;电离平衡常数只与温度有关,因此稀释时电离平衡常数不变,B项错;加水稀释时溶液中离子浓度减小,溶液的导电力量降低,C项对。
答案 C
6.液态化合物AB会发生微弱的自身电离,电离方程式为ABA++B-,在不同温度下其平衡常数为K(25 ℃)=1.0×10-14,K(35 ℃)=2.1×10-14。则下列叙述正确的是( )
A.c(A+)随温度上升而降低
B.在35 ℃时,c(A+)>c(B-)
C.AB的电离程度(25 ℃)>(35 ℃)
D.AB的电离是吸热过程
解析 K(25 ℃)<K(35 ℃),故c(A+)随温度的上升而增大,A项错;由电离方程式可知,任何温度下,都有c(A+)=c(B-),B项错;由25 ℃和35 ℃时的平衡常数可知,温度越高,电离程度越大,C项错;K(25 ℃)<K(35 ℃),因此AB的电离是吸热过程,D项正确。
答案 D
7.相同体积、相同pH的某一元强酸溶液①和某一元中强酸溶液②分别与足量的锌粉发生反应,下列关于氢气体积(V)随时间(t)变化的示意图正确的是( )
解析 本题考查弱电解质的电离平衡,意在考查考生分析图象的力量。pH相同的一元中强酸的物质的量浓度大于一元强酸的物质的量浓度,所以加入足量锌粉最终产生氢气的量,一元中强酸多,反应过程中,未电离的中强酸分子连续电离,使得溶液中H+浓度比强酸大,反应速率中强酸大于强酸。
答案 C
8.对室温下100 mL pH=2的醋酸和盐酸两种溶液分别实行下列措施,有关叙述正确的是( )
A.加水稀释至溶液体积为200 mL,醋酸溶液的pH变为4
B.温度都上升20 ℃后,两溶液的pH不再相等
C.加水稀释至溶液体积为200 mL后,两种溶液中c(OH-)都减小
D.加足量的锌充分反应后,两溶液中产生的氢气体积可用上图表示
解析 本题考查溶液中的电离平衡,意在考查考生对电离平衡的把握状况。A选项中醋酸是弱酸,存在电离平衡,加水稀释至200 mL时,c(H+)减小,但大于原来的,pH<4;C选项中加水稀释时,两种溶液中c(OH-)都增大;D选项中pH相等的醋酸和盐酸,醋酸的浓度大于盐酸,二者和足量的锌反应得到的氢气体积不相等。
答案 B
9.(2022·上海青浦区统考)已知H2SO3、H2CO3分别属于中强酸和弱酸,H2SO3H++HSO,HSOH++SO;H2CO3H++HCO;HCOH++CO;电离平衡常数分别为K1、K′1、K2、K′2,已知K1>K′1≈K2>K′2,则溶液中不行以大量共存的离子组是( )
A.SO、HCO B.HSO、CO
C.SO、CO D.HSO、HCO
解析 因K′1>K′2,故酸性HSO>HCO,所以HSO能与CO反应生成HCO与SO。
答案 B
10.(2022·福州八中质检)简洁化合物HB在水中达到电离平衡时各种微粒的浓度如下表所示(25 ℃):
HB初始浓度/mol·L-1
1.00
0.100
平衡浓度/
mol·L-1
c(HB)
0.996
0.098 7
c(B-)或c(H+)
①4.21×10-3
②1.34×10-3
Ka=
③1.78×10-5
④1.82×10-5
α=×100%
⑤0.421%
⑥1.34%
分析表中①至⑥的数据,下列说法不正确的是( )
A.①与②的数据都说明化合物HB只有部分电离
B.③与④的数据近似相等,说明HB的电离平衡常数与初始浓度无关
C.⑤与⑥的数据说明加水稀释后HB的电离平衡正向移动
D.⑤与⑥的数据说明起始浓度越大,HB电离的程度越高
解析 依据①与②的数据可知HB只有部分电离,A项正确;③与④的数据近似相等,而HB的初始浓度相差10倍,说明HB的电离平衡常数与初始浓度无关,B项正确;⑤与⑥的数据说明加水稀释后HB的电离平衡正向移动,电离程度增大,C项正确;⑤与⑥的数据说明起始浓度越大,HB电离的程度越低,D项错误。
答案 D
二、非选择题(本大题共4小题,共50分)
11.(12分)(2022·衡阳五校联考)在肯定温度下,向冰醋酸中加水稀释,溶液导电力量变化状况如图所示,回答下列问题。
(1)“O”点时液体不能导电,说明醋酸中________离子键(填“含有”或“不含”)。
(2)a、b、c三点醋酸电离程度由大到小的挨次为________;a、b、c三点对应的溶液中c(H+)最大的是________。
(3)将等体积的a、b、c三点所对应的溶液用1 mol/L氢氧化钠溶液中和,消耗氢氧化钠溶液体积由大到小的挨次为______________________。
(4)要使c点溶液中c(CH3COO-)增大而c(H+)减小,可实行的两种措施是________。
(5)若试验测得c点处溶液中c(CH3COOH)=
0.1 mol·L-1,c(CH3COO-)=0.001 mol·L-1,则该条件下CH3COOH的电离常数Ka=________。
解析 (1)“O”点时液体不能导电,说明液态条件下醋酸没有发生电离,则醋酸中没有离子键。(2)溶液浓度越小,电离程度越大;离子浓度越大,导电力量越强。(3)等体积的酸溶液浓度越大,中和时所需要的碱越多。(4)由CH3COOHCH3COO-+H+,加入能与H+反应的物质可以达到此目的,另外加入CH3COONa可使平衡左移,c(H+)减小而c(CH3COO-)增大。(5)由CH3COOH的电离方程式知c(H+)=c(CH3COO-)=0.001 mol·L-1,结合Ka表达式可求出Ka=1×10-5。
答案 (1)不含 (2)c>b>a b (3)a>b>c (4)加入锌、NaOH或CH3COONa(其他合理答案也可) (5)1×10-5
12.(12分)(2022·太原联考)现有pH=2的醋酸甲和pH=2的盐酸乙:
(1)取10 mL的甲溶液,加入等体积的水,醋酸的电离平衡________(填“向左”“向右”或“不”)移动,若加入少量的冰醋酸,醋酸的电离平衡________(填“向左”“向右”或“不”)移动,若加入少量无水醋酸钠固体,待固体溶解后,溶液中c(H+)/c(CH3COOH)的值将________(填“增大”“减小”或“无法确定”)。
(2)相同条件下,取等体积的甲、乙两溶液,各稀释100倍。稀释后的溶液,其pH大小关系为pH(甲)________pH(乙)(填“大于”“小于”或“等于”)。若将甲、乙两溶液等体积混合,溶液的pH=________。
(3)各取25 mL的甲、乙两溶液,分别用等浓度的NaOH稀溶液中和至pH=7,则消耗的NaOH溶液的体积大小关系为V(甲)________V(乙)(填“大于”“小于”或“等于”)。
(4)取25 mL的甲溶液,加入等体积pH=12的NaOH溶液,反应后溶液中c(Na+)、c(CH3COO-)的大小关系为c(Na+)________c(CH3COO-)(填“大于”“小于”或“等于”)。
解析 (1)依据溶液越稀越易电离可知加水稀释后电离平衡正向移动,若加入冰醋酸,相当于增加了反应物浓度,因此电离平衡也正向移动。加入醋酸钠固体后,溶液中醋酸根离子浓度增大,抑制了醋酸的电离,故c(H+)/c(CH3COOH)的值减小。
(2)由于在稀释过程中醋酸连续电离,故稀释相同的倍数后pH(甲)小于pH(乙)。
(3)取体积相等的两溶液,醋酸的物质的量较多,经NaOH稀溶液中和至相同pH时,消耗NaOH溶液V(甲)大于V(乙)。HCl和CH3COOH溶液的pH都是2,溶液中的H+浓度都是0.01 mol·L-1,设CH3COOH的原浓度为c mol·L-1,混合后平衡没有移动,则有:
CH3COOHH++CH3COO-
c-0.01 0.01 0.01
(c-0.01)/2 0.01 0.01/2
由于温度不变醋酸的电离常数不变,结合数据可知醋酸的电离平衡的确未发生移动,因此混合后溶液的pH仍等于2。
(4)两者反应后醋酸过量,溶液显酸性,依据电荷守恒可得c(Na+)小于c(CH3COO-)。
答案 (1)向右 向右 减小
(2)小于 2
(3)大于
(4)小于
13.(13分)(2022·荆州质检)常温下有0.1 mol/L的以下几种溶液,①H2SO4溶液,②NaHSO4溶液,③CH3COOH溶液,④HCl溶液,⑤HCN溶液,⑥NH3·H2O,其中如下几种溶液的电离度(即已经电离的占原来总的百分数)如下表(已知H2SO4的第一步电离是完全的),回答下面问题:
①H2SO4溶液HSO
②NaHSO4溶液HSO
③CH3COOH
④HCl溶液
10%
29%
1.33%
100%
(1)常温下,pH相同的表格中几种溶液,其物质的量浓度由大到小的挨次是(填序号,下同)________。
(2)常温下,将足量的锌粉投入等体积pH=1的表格中几种溶液中,产生H2的体积(同温同压下)由大到小的挨次是________。
(3)在25 ℃时,若用已知浓度的NaOH滴定未知浓度的CH3COOH应选用________作指示剂,若终点时溶液pH=a,则由水电离出的c(H+)为________。
(4)在25 ℃时,将b mol·L-1的KCN溶液与0.01 mol·L-1的盐酸等体积混合,反应达到平衡时,测得溶液pH=7,则KCN溶液的物质的量浓度b________0.01 mol·L-1(填“>”、“<”或“=”);用含b的代数式表示HCN的电离常数Ka=________。
解析 本题考查弱电解质的电离平衡和酸碱中和滴定及相关计算,意在考查考生对电离平衡常数、电离的影响因素的把握状况和计算力量。
(1)电离度越大,酸性越强,依据题表中电离度数据可以得出酸性:HCl>HSO>CH3COOH。又由于H2SO4的第一步电离是完全的,第一步电离出的H+抑制了HSO的电离,所以HSO在NaHSO4溶液中的电离程度大于在H2SO4中的电离程度。由此可知,相同浓度时,pH:H2SO4<HCl<NaHSO4<CH3COOH,则相同pH时,物质的量浓度:CH3COOH>NaHSO4>HCl>H2SO4。
(2)金属Zn与酸反应生成H2的体积打算于酸供应的n(H+)。pH相同时,由于HCl完全电离,产生的n(H2)=n(H+),而CH3COOH与HSO会连续电离出H+,而导致H2的量增多。且酸越弱,最终生成H2的量越多,体积越大,故产生H2的体积由大到小的挨次为:CH3COOH>NaHSO4>H2SO4>HCl。
(3)NaOH+CH3COOH===CH3COONa+H2O,由于CH3COONa水解呈碱性,应选用酚酞作指示剂更接近滴定终点的pH。滴定终点时溶液pH=a,c(H+)=10-a mol·L-1,c(OH-)= mol·L-1=10-(14-a) mol·L-1,由H2O电离出的c(H+)=c(OH-)=10-(14-a) mol·L-1。
(4)若用0.01 mol·L-1 KCN溶液与0.01 mol·L-1的HCl等体积混合,发生化学反应:KCN+HCl===KCl+HCN,KCl呈中性,HCN电离使溶液呈酸性pH<7,若混合后溶液的pH=7,KCN应过量,故b>0.01 mol·L-1。HCNH++CN-,Ka=,pH=7时,c(H+)=c(OH-)=10-7 mol·L-1,依据电荷守恒:c(CN-)+c(OH-)+c(Cl-)=c(K+)+c(H+),则c(CN-)=c(K+)-c(Cl-)= mol·L-1,c(HCN)≈c(Cl-)= mol·L-1,故Ka= mol·L-1。
答案 (1)③>②>④>①
(2)③>②>①>④
(3)酚酞 10-(14-a) mol·L-1
(4)> (0.5b-0.005)×10-7/0.005 mol·L-1(约简也对)
14.(13分)(2022·银川一中月考)25 ℃时,电离平衡常数:
化学式
CH3COOH
H2CO3
HClO
电离平衡常数
1.8×10-5
K1=4.3×10-7 K2=5.6×10-11
3.0×10-8
回答下列问题:
(1)物质的量浓度为0.1 mol/L的下列四种物质,pH由大到小的挨次是________(填选项字母)。
a.Na2CO3 b.NaClO
c.CH3COONa d.NaHCO3
(2)常温下0.1 mol/L的CH3COOH溶液加水稀释过程中,下列表达式的数据肯定变小的是________(填选项字母)。
A.c(H+) B.c(H+)/c(CH3COOH)
C.c(H+)·c(OH-) D.c(OH-)/c(H+)
(3)体积为10 mL pH=2的醋酸溶液与一元酸HX分别加水稀释至1 000 mL,稀释过程pH变化如图。则HX的电离平衡常数________(填“大于”“等于”或“小于”)醋酸的电离平衡常数;理由是________________,稀释后,HX溶液中水电离出来的c(H+)________(填“大于”“等于”或“小于”)醋酸溶液中水电离出来的c(H+),理由是____________________。
(4)25 ℃时,将CH3COOH与CH3COONa混合,若测得混合液pH=6,则溶液中c(CH3COO-)-c(Na+)=________(填精确 数值)。
解析 (1)观看电离平衡常数可知酸性为CH3COOH>H2CO3>HClO>HCO,而它们失去氢离子后水解力量却正好相反,所以得出pH大小挨次为a>b>d>c。(2)醋酸是弱电解质,稀释后电离程度增大,c(CH3COOH)、c(CH3COO-)和c(H+)都要减小,但OH-是由水电离出来的,c(OH-)是增大的,CH3COOH即被稀释又被电离,故浓度减小得最多。(4)依据电荷守恒得c(CH3COO-)-c(Na+)=c(H+)-c(OH-)=10-6-10-8=9.9×10-7(mol/L)。
答案 (1)a>b>d>c (2)A (3)大于 稀释相同倍数,HX的pH变化比CH3COOH大,酸性强,电离平衡常数大 大于 HX酸性强于CH3COOH,稀释后c(H+)小于CH3COOH溶液中的c(H+),所以对水的抑制力量较小 (4)9.9×10-7 mol/L
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