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题型5 水溶液中的离子平衡
弱电解质的电离平衡及平衡常数的应用
1．下列有关电解质溶液的叙述正确的是( )
A．室温下，pH均为4的H2SO4、(NH4)2SO4的溶液中，水的电离程度相同
B．室温时，Ka＝1×10－5浓度为0.1 mol·L－1的HA溶液，pH＝3
C．在饱和AgCl、AgBr的混合溶液中加入少量AgNO3溶液增大
D．25 ℃时，向20 mL 0.01 mol·L－1的醋酸溶液中滴加10 mL 0.01 mol·L－1的KOH溶液，混合溶液后呈酸性：c(K＋)＋c(H＋)＜c(CH3COOH)＋c(OH－)
解析： H2SO4是酸，抑制水的电离，(NH4)2SO4是强酸弱碱盐，铵根水解，促进水的电离，A错误；室温时，Ka＝1×10－5浓度为0.1 mol·L－1的HA溶液中根据电离平衡常数可知氢离子浓度约是 ＝1×10－3 mol·L－1，即pH≈3，B正确；该混合溶液中＝＝，温度不变，溶度积常数不变，则比值不变，C错误；根据电荷守恒可知：c(K＋)＋c(H＋)＞c(CH3COOH) ＋c(OH－)，D错误。
答案：B
2．常温下，下列叙述正确的是( )
A．pH＝a的氨水，稀释10倍后，其pH＝b，则a＝b＋1
B．在滴有酚酞溶液的氨水中，加入NH4Cl的溶液恰好无色，则此时溶液的pH<7
C．向10 mL 0.1 mol·L－1的CH3COOH溶液中滴加相同浓度的氨水，在滴加过程中，将减小
D．向10 mL pH＝11的氨水中，加入10 mL pH＝3的H2SO4溶液，混合液pH＝7
解析：一水合氨是弱电解质，pH＝a的氨水，稀释10倍后，其pH<a＋1，故A错误；酚酞在酸性、中性溶液中都呈无色，故B错误；氨水的电离平衡常数＝，向10 mL 0.1 mol·
L－1的CH3COOH溶液中滴加相同浓度的氨水，c(OH－)逐渐增大，减小，故C正确；向10 mL pH＝11的氨水中，加入10 mL pH＝3的H2SO4溶液，氨水有剩余，所以溶液呈碱性，故D错误。
答案：C
3．25 ℃时，将0.01 mol·L－1 NaOH溶液滴入20 mL 0.01 mol·
L－1 CH3COOH 溶液的过程中，溶液中由水电离出的c(H＋)与加入NaOH溶液体积的关系如图所示。下列说法正确的是( )
A．x＝20，a点的纵坐标为1.0×10－12
B．b点和d点所示溶液的pH相等
C．滴定过程中，c(CH3COO－)与c(OH－)的比值逐渐增大
D．e点所示溶液中，c(Na＋)＝2c(CH3COO－)＋2c(CH3COOH)
解析：酸、碱均抑制水的电离，盐类的水解促进水的电离，NaOH与CH3COOH恰好中和时，水的电离程度最大，x＝20，但醋酸为弱酸，不能完全电离，a点时c(H＋)＜0.01 mol·L－1，c(OH－)＞1.0×10－12 mol·L－1，水电离出的c(H＋)＞1.0×10－12 mol·L－1，A错误；向CH3COOH溶液中不断滴加NaOH，pH不断升高，b点所示溶液的pH比d点低，B错误；滴定过程中，＝＝随滴定的进行，其比例渐小，C错误；e点相当于醋酸钠与NaOH按物质的量1∶1混合后的溶液，溶液中存在c(Na＋)＝2c(CH3COO－)＋2c(CH3COOH)，D正确。
答案：D
4．已知25 ℃时有关弱酸的电离平衡常数见下表：
弱酸化学式
HA
H2B
电离平衡常数(25 ℃)
Ka＝1.7×10－6
K1＝1.3×10－3
K2＝5.6×10－8
则下列有关说法正确的是( )
A．等物质的量浓度的各溶液pH关系为：pH(Na2B) >pH (NaHB) >pH(NaA)
B．将a mol·L－1的HA溶液与a mol·L－1的NaA溶液等体积混合，混合液中：c(Na＋)>c(A－)
C．向Na2B溶液中加入足量的HA溶液发生反应的离子方程式为B2－＋2HA===2A－＋H2B
D．NaHB溶液中部分微粒浓度的大小为c(Na＋)>c(HB－)>
c(B2－)>c(H2B)
解析：由于酸性H2B>HA>HB－，使得水解程度HB－<A－<B2－，所以等物质的量浓度的各溶液pH关系为：pH(Na2B)> pH(NaA) > pH (NaHB)，故A错误；因为KaKh＝KW，Ka＝1.7×10－6，所以Ka>Kh，将a mol·L－1的HA溶液与a mol·L－1的NaA溶液等体积混合，HA的电离程度大于NaA的水解程度，混合液中：c(A－)>c(Na＋)，故B错误；向Na2B溶液中加入足量的HA溶液发生反应的离子方程式为：B2－＋HA===A－＋HB－，故C错误；由于K1＝1.3×10－3，NaHB的电离程度大于其水解程度，所以c(Na＋)>c(HB－)>c(B2－)>c(H2B)，故D正确。
答案：D
以酸碱中和滴定为背景考察图象分析
5．已知：pKa＝－lgKa，25 ℃时，H2SO3的pKa1＝1.85，pKa2＝7.19。用0.1 mol·L－1 NaOH溶液滴定20 mL 0.1 mol·L－1 H2SO3溶液的滴定曲线如图所示(曲线上的数字为pH)。下列说法正确的是( )
A．a点所得溶液中：2c(HSO)＋c(SO)＝0.1 mol·L－1
B．b点所得溶液中：c(H＋)＋c(SO)＝c(OH－)＋c(H2SO3)
C．c点所得溶液中：c(Na＋)>3c(HSO)
D．e点所得溶液中：c(Na＋)>c(SO)>c(H＋)>c(OH－)
解析：用0.1 mol·L－1NaOH溶液滴定20 mL 0.1 mol·L－1H2SO3溶液，a点溶液中溶质为H2SO3和NaHSO3，pH＝1.85＝pKa1，电离平衡常数表达式得到则c(H2SO3)＝c(HSO)，溶液体积大于20 mL，a点所得溶液中：c(H2SO3)＋c(SO)＋c(H2SO)＝2c(H2SO3)＋c(SO)＜0.1 mol·L－1，故A错误；b点是用0.1 mol·L－1NaOH溶液20 mL滴定20 mL 0.1 mol·L－1H2SO3溶液，恰好反应生成NaHSO3，溶液显酸性，溶液中电荷守恒c(Na＋)＋c(H＋)＝c(HSO)＋c(OH－)＋2c(SO)，由物料守恒c(Na＋)＝c(HSO)＋c(SO)＋c(H2SO3)，得到：c(H2SO3)＋c(H＋)＝c(SO)＋c(OH－)，故B错误；c点pH＝7.19＝pKa2，依据平衡常数溶液显碱性，溶液中溶质主要为Na2SO3，SO＋H2OHSO＋OH－，Kh＝＝，c(OH－)＝，带入计算得到：c(HSO)＝c(SO)，溶液中2c(Na)＝3c(S)，即2c(Na＋)＝3[c(SO)＋c(H2SO3)＋c(HSO)]＝3[c(H2SO3)＋2c(HSO)]，c(Na＋)＞3c(HSO)，故C正确；e点时加入氢氧化钠溶液40 mL，NaOH溶液滴定20 mL 0.1 mol·L－1 H2SO3溶液恰好反应生成Na2SO3，Na2SO3水解显碱性，溶液中离子浓度c(OH－)＞c(H＋)，故D错误。
答案：C
6．如图为0.100 mol·L－1 NaOH溶液分别滴定20.00 mL 0.100 mol·L－1的HA和HB的滴定曲线。下列说法错误的是(已知lg 2≈0.3)( )
A．HB是弱酸，b点时溶液中c(B－)>c(Na＋)>c(HB)
B．a、b、c三点水电离出的c(H＋)：a<b<c
C．滴定HB时，不宜用甲基橙作指示剂
D．滴定HA溶液时，当V(NaOH)＝19.98 mL时溶液pH约为3.7
解析： A项，酸的浓度均是0.1 mol·L－1，起始时HA的pH＝1，HA是强酸，HB的pH大于1，HB是弱酸，b点时HB部分被中和，所得溶液是HB和NaB的混合溶液，溶液显酸性，说明电离程度大于水解程度，则溶液中c(B－)>c(Na＋)>c(HB)，正确；B项，a、b两点酸均是过量的，抑制水的电离，HA是强酸，抑制程度最大。c点恰好反应生成NaB水解，促进水的电离，因此三点溶液中水电离出的c(H＋)：a<b<c，正确；C项，由于NaB溶液显碱性，则滴定HB时，不宜用甲基橙作指示剂，易选择酚酞，正确；D项，滴定HA溶液时，当V(NaOH)＝19.98 mL时溶液HA过量，溶液中氢离子浓度是 mol·L－1＝5×10－5 mol·L－1，所以pH约为4.3，错误。
答案：D
7．滴定分数是指滴定过程中标准溶液与待测溶液中溶质的物质的量之比。用0.10 mol·L－1 NaOH溶液滴定0.10 mol·L－1 H2C2O4(草酸)溶液的滴定曲线如图所示。下列说法不正确的是( )
A．H2C2O4属于二元弱酸
B．若用NaOH标准溶液滴定NaHC2O4溶液，可用酚酞作指示剂
C．图中①处：c(Na＋)＋c(H＋)＝c(HC2O)＋c(C2O)＋c(OH－)
D．图中②处：c(Na＋)＞c(C2O)＞c(OH－)＞c(HC2O)＞c(H＋)
解析：根据图象，0.10 mol·L－1 H2C2O4(草酸)溶液的pH大于2，说明草酸未完全电离，且滴定过程中存在两次pH突变，H2C2O4属于二元弱酸，A正确；根据图象，滴定分数为1时，恰好反应生成NaHC2O4溶液，溶液显酸性，滴定分数为2时，恰好反应生成Na2C2O4溶液，溶液显碱性，因此若用NaOH标准溶液滴定NaHC2O4溶液，滴定终点，溶液显碱性，可用酚酞作指示剂，B正确；图中①处，恰好反应生成NaHC2O4溶液，根据电荷守恒，c(Na＋)＋c(H＋)＝c(HC2O)＋2c(C2O)＋c(OH－)，C错误；图中②处，恰好反应生成Na2C2O4溶液，水解显碱性，则c(Na＋)＞c(C2O)＞c(OH－)＞c(HC2O)＞c(
H＋)，D正确。
答案：C
8．室温下，将0.10 mol·L－1盐酸滴入20.00 mL 0.10 mol·L－1氨水中，溶液中pH和pOH随加入盐酸体积变化曲线如图所示。已知：pOH＝－lg c(OH－)，下列说法正确的是( )
A．M点所示溶液中c(NH)＋c(NH3·H2O)＝c(Cl－)
B．N点所示溶液中c(NH)＞c(Cl－)
C．Q点消耗盐酸的体积等于氨水的体积
D．M点和N点所示溶液中水的电离程度相同
解析：由于KW＝c(H＋)×c(OH－)＝10－14，则溶液的pH＋pOH＝14，实线为pH曲线，虚线为pOH曲线，做垂直体积坐标轴线与pH曲线、pOH曲线交点为相应溶液中pH、pOH。Q点的pH＝pOH，则Q点溶液呈中性。A项，M点溶液呈碱性，为NH4Cl、NH3·H2O混合溶液，溶液中c(NH)＋c(NH3·H2O)＞c(Cl－)，错误；B项，N点溶液呈酸性，溶液中c(H＋)＞c(OH－)，结合电荷守恒c(NH)＋c(H＋)＝c(Cl－)＋c(OH－)，可知c(NH)＜c(Cl－)，错误；C项，恰好反应得到NH4Cl，溶液呈酸性，Q点溶液呈中性，氨水稍过量，错误；D项，M点溶液中氢离子来自于水的电离，N点氢氧根离子来自于水的电离，而M点氢离子浓度与N点氢氧根离子浓度相等，则M、N点所示溶液中水的电离程度相同，D正确。
答案：D
溶液中粒子的浓度关系
9．常温下，在10 mL 0.1 mol·L－1 Na2CO3溶液中逐滴加入0.1 mol·L－1 HCl溶液，溶液的pH逐渐降低，此时溶液中含碳微粒的物质的量分数变化如图所示(CO2因逸出未画出，忽略因气体逸出引起的溶液体积变化)，下列说法正确的是( )
A．在0.1 mol·L－1 Na2CO3溶液中：c(Na＋)＋c(H＋)＝c(CO)＋c(HCO)＋c(OH－)
B．当溶液的pH为7时，溶液的总体积为20 mL
C．在B点所示的溶液中，离子浓度最大的为HCO
D．在A点所示的溶液中：c(CO)＝c(HCO)＞c(OH－)＞c(H＋)
解析：任何电解质溶液中都存在电荷守恒，根据电荷守恒得c(Na＋)＋c(H＋)＝2c(CO)＋c(HCO)＋c(OH－)，A项错误；当混合溶液体积为20 mL时，二者恰好反应生成NaHCO3，HCO的电离程度小于其水解程度，所以其溶液呈碱性，要使混合溶液呈中性，则酸稍微过量，所以混合溶液体积稍微大于20 mL，B项错误；B点溶液呈碱性，溶液中存在电荷守恒：c(Na＋)＋c(H＋)＝2c(CO)＋c(HCO)＋c(OH－)＋c(Cl－)，由于氢离子浓度较小，则离子浓度最大的为钠离子，C错误；根据图象分析，A点为碳酸钠和碳酸氢钠的混合溶液，且c(CO)＝c(HCO)，溶液呈碱性，则c(OH－)＞c(H＋)，盐溶液水解程度较小，所以c(CO)＞c(OH－)，则离子浓度大小顺序是c(CO)＝c(HCO)＞c(OH－)＞c(H＋)，D正确。
答案：D
10．(2019·佛山质检)298 K时，向二元弱酸H2X溶液中加入NaOH时，溶液中含X微粒的分布分数如图所示。下列叙述正确的是( )
A．溶液呈中性时：c(Na＋)＝2c(X2－)
B．Ka2(H2X)为1×10－7
C．NaHX溶液中：c(H＋)<c(OH－)
D．溶液pH由1至2.6时主要存在的反应是H2X＋OH－===
HX－＋H2O
解析：由图可知，溶液显中性即pH＝7的时候，溶液中的HX－和X2－浓度相等，根据电荷守恒有：c(Na＋)＋c(H＋)＝2c(X2－)＋c(HX－)＋c(OH－)，因为溶液显中性有c(H＋)＝c(OH－)，所以得到c(Na＋)＝2c(X2－)＋c(HX－)，A项错误；溶液显中性即pH＝7的时候，溶液中的HX－和X2－的浓度相等，所以Ka2＝＝c(H＋)＝1×10－7，B项正确；从图中可知当溶液中HX－较多的时候，溶液显酸性，即NaHX溶液显酸性，所以NaHX溶液中：c(H＋)>c(OH－)，C项错误；溶液pH由1至2.6时，由图中可看出主要是将H3X＋转化为H2X，D项错误。
答案：B
11．25 ℃时，向20 mL 0.1 mol·L－1 H2A溶液中滴加0.1 mol·
L－1 NaOH溶液，有关粒子物质的量的变化如图所示。下列有关说法正确的是( )
A．H2A在水中的第一步电离的电离方程式为H2A===HA－＋H＋
B.的比值随着V[NaOH(aq)]的增大而减小
C．V[NaOH(aq)]＝20 mL时，溶液中存在关系：
c(HA－)＋c(A2－)＋c(H2A)＝0.1 mol·L－1
D．V[NaOH(aq)]＝20 mL 时，溶液中存在关系：
c(Na＋)>c(HA－)>c(H＋)>c(A2－)>c(OH－)
解析：由题图可知，当NaOH体积为0时，0.1 mol·L－1 H2A溶液，H＋ 浓度小于0.2 mol·L－1，H2A为弱酸，电离方程式要用可逆符号，A错误；由图可知c(HA－)先增大后减小，的比值随着V[NaOH(aq)]的增大先增大后减小，B错误；体积增大1倍，浓度降为原来的一半，V[NaOH(aq)]＝20 mL 时，溶液中存在关系：c(HA－)＋c(A2－)＋c(H2A)＝0.05 mol·L－1，C错误；V[NaOH(aq)]＝20 mL时，二者恰好反应生成HA－，由图c(A2－)>c(H2A)，说明HA－电离大于水解，溶液中存在关系：c(Na＋)>c(HA－)>c(H＋)>c(A2－)>c(OH－)，D正确。
答案：D
12．(2019·邢台质检)25 ℃时，将1.0 L c mol·L－1 CH3COOH溶液与0.1 mol NaOH固体混合，使之充分反应。然后向该混合溶液中加入CH3COOH或CH3COONa固体(忽略体积和温度变化)，引起溶液pH的变化如图所示。下列叙述错误的是( )
A．该温度下，醋酸的电离平衡常数Ka＝
B．a点对应的混合溶液中c(CH3COOH)>c(Na＋)>c(OH－)
C．水的电离程度：c>b>a
D．当混合溶液呈中性时，c(Na＋)＝c(CH3COO－)>c(H＋)＝
c(OH－)
解析：1.0 L c mol·L－1 CH3COOH溶液与0.1 mol NaOH固体混合溶液的pH＝4.3，溶液显酸性，加入醋酸后，溶液酸性应增强，加入醋酸钠，溶液的酸性应减弱。该温度下，1.0 L c mol·L－1 CH3COOH溶液与0.1 mol NaOH固体混合溶液的pH＝4.3，醋酸的电离平衡常数Ka＝＝≈＝，故A项错误；a点溶液的pH＝3.1，是加入的醋酸后的结果，根据电荷守恒及溶液呈酸性可得，c(CH3COO－)>c(
Na＋)，醋酸的电离程度较小，则c(CH3COOH)>c(Na＋)>c(OH－)，故B项正确；a以醋酸的电离为主，抑制水的电离，酸性越强，水的电离程度越小，b点加入醋酸水的电离程度减小，c点加入醋酸钠，水的电离程度增大，故水的电离程度c>b>a，故C项正确；当混合溶液呈中性时，c(H＋)＝c(OH－)，根据电荷守恒可推出c(Na＋)＝c(CH3COO－)，则溶液中c(Na＋)＝c(CH3COO－)>c(H＋)＝c(OH－)，故D项正确。
答案：A
沉淀溶解平衡的图象分析及其计算
13．某温度时，卤化银(AgX，X＝Cl、Br、I)的3条溶解平衡曲线如图所示，AgCl、AgBr、AgI的Ksp依次减小。已知pAg＝－lg c(
Ag＋)，pX＝－lg c(X－)，利用pX、pAg的坐标系可表示出AgX的溶度积与溶液中c(Ag＋)和c(X－)的相互关系。下列说法错误的是( )
A．A线是AgCl的溶解平衡曲线
B．坐标点p形成的溶液是AgCl的不饱和溶液
C．m点可以是在水中加入足量的AgBr形成的饱和溶液
D．n点表示由过量的KI与AgNO3反应产生AgI沉淀
解析：由题意可知，c(Ag＋)、c(X－)越大，pAg、pX越小，由于AgCl的Ksp最大，故A线表示AgCl的溶解平衡曲线，A项正确；p点位于AgCl的溶解平衡曲线上方，其形成的溶液为AgCl的不饱和溶液，B项正确；B线为AgBr的溶解平衡曲线，m点位于AgBr的溶解平衡曲线上，则m点溶液是AgBr的饱和溶液，C项正确；C线表示AgI的溶解平衡曲线，n点位于AgI的溶解平衡曲线上，n点pX＞pAg即c(I－)＜c(Ag＋)，表示KI与过量的AgNO3反应生成AgI沉淀，D项错误。
答案：D
14．常温下，几种难溶金属氢氧化物分别在溶液中达到沉淀溶解平衡后，改变溶液的pH，金属阳离子浓度的变化如图所示。下列说法正确的是( )
A．a点代表Fe(OH)3的饱和溶液
B．Ksp[Cu(OH)2]＜Ksp[Fe(OH)2]
C．向0.1 mol·L－1 Cu2＋、Mg2＋、Fe2＋混合溶液中，逐滴滴加稀NaOH溶液，Mg2＋最先沉淀
D．在pH＝7的溶液中，Cu2＋、Mg2＋、Fe2＋能大量共存
解析： a点处于Fe(OH)3沉淀溶解平衡线的下方，代表Fe(OH)3的不饱和溶液，A错误；Cu(OH)2和Fe(OH)2 的化学式类型相同，根据图象，当纵坐标相同时，Cu2＋对应的pH小于Fe2＋，故Cu2＋对应的c(OH－)小于Fe2＋对应的c(OH－)，即Ksp[Cu(OH)2]＜Ksp[Fe(OH)2]，B正确；由于Cu2＋、Mg2＋、Fe2＋形成沉淀的化学式类型相同，但Cu(OH)2的溶度积最小，所以Cu2＋最先沉淀，C错误；由图象可知，在pH＝7的溶液中，lgc(Cu2＋)＜－5即c(Cu2＋)＜10－5 mol·L－1即Cu2＋沉淀完全，不可能存在大量的Cu2＋，D错误。
答案：B
15．(2019·湖南十四校联考)常温下，取一定量的PbI2固体配成饱和溶液，t时刻改变某一条件，离子浓度变化如图所示。下列有关说法正确的是( )
A．常温下，PbI2的Ksp为2×10－6
B．常温下，Ksp(PbS)＝8×10－28，向PbI2的悬浊液中加入Na2S溶液，反应PbI2(s)＋S2－(aq)PbS(s)＋2I－(aq)的化学平衡常数为5×1018
C．温度不变，t时刻改变的条件可能是向溶液中加入了KI固体，PbI2的Ksp增大
D．温度不变，向PbI2饱和溶液中加入少量硝酸铅浓溶液，平衡向左移动，Pb2＋的浓度减小
解析：常温下，PbI2的Ksp＝c2(I－)·c(Pb2＋)＝4×10－9，A项错误；常温下，Ksp(PbS)＝8×10－28，向PbI2的悬浊液中加入Na2S溶液，反应PbI2(s)＋S2－(aq)PbS(s)＋2I－(aq)的化学平衡常数为＝＝5×1018，B项正确；温度不变，t时刻改变的条件可能是向溶液中加入了KI固体，但PbI2的Ksp不变，C项错误；温度不变，向PbI2饱和溶液中加入少量硝酸铅浓溶液，平衡向左移动，Pb2＋的浓度增大，D项错误。
答案：B
16．(2018·合肥高三质检)已知锌及其化合物的性质与铝及其化合物相似。如图横坐标为溶液的pH，纵坐标为Zn2＋或[Zn(OH)4]2－的物质的量浓度的对数。25 ℃时，下列说法不正确的是( )
A．往ZnCl2溶液中加入过量氢氧化钠溶液，反应的离子方程式为Zn2＋＋4OH－===[Zn(OH)4]2－
B．若要从某废液中完全沉淀Zn2＋，通常可以调控该溶液的pH在8.0～12.0之间
C．pH＝8.0与pH＝12.0的两种废液中，Zn2＋浓度之比为108
D．该温度时，Zn(OH)2的溶度积常数(Ksp)为1×l0－10
解析：由题意知，锌及其化合物的性质与铝及其化合物相似，则氢氧化锌是两性氢氧化物。由图可知，在a点，pH＝7.0，lgc(Zn2＋)＝－3.0，所以c(OH－)＝10－7mol·L－1、c(Zn2＋)＝10－3 mol·L－1，Ksp[Zn(OH)2]＝10－17。当pH＝8.0时，c(Zn2＋)＝＝10－5mol·
L－1，当pH＝12.0时，c(Zn2＋)＝10－13mol·L－1，所以pH＝8.0与pH＝12.0的两种废液中，Zn2＋浓度之比为108。往ZnCl2溶液中加入过量氢氧化钠溶液，反应的离子方程式为Zn2＋＋4OH－===[Zn(OH)4]2－，A项正确；若要从某废液中完全沉淀Zn2＋，由图象可知，通常可以调控该溶液的pH在8.0～12.0之间，B项正确；pH＝8.0与pH＝12.0的两种废液中，Zn2＋浓度之比为108，C项正确；该温度时，Zn(OH)2的溶度积常数(Ksp)为1×10－17，D项错误。
答案：D
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