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专题十七 水的电离和溶液的酸碱性-2022年高考化学一轮复习对点讲解与练习（通用版）学案
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这是一份专题十七 水的电离和溶液的酸碱性-2022年高考化学一轮复习对点讲解与练习（通用版）学案，共23页。学案主要包含了拓展训练，基础巩固，能力提升，答案与解析等内容，欢迎下载使用。
专题十七 水的电离和溶液的酸碱性
考点1 水的电离
考法1 水的电离平衡的影响因素和水电离出的c(H+)或c(OH-)的计算
命题角度 水的电离图像分析
例1 一定温度下,水溶液中H+和OH-的浓度变化曲线如图。下列说法正确的是
A.升高温度,可能引起由c向b的变化
B.该温度下,水的离子积常数为1.0×10-13
C.该温度下,加入FeCl3可能引起由b向a的变化
D.该温度下,稀释溶液可能引起由c向d的变化
【解析】 升温促进水的电离,升温后水溶液不能由碱性变为中性,A项错误;根据c(H+)和c(OH-)可求出Kw=1.0×10-14,B项错误;加入FeCl3,Fe3+水解溶液呈酸性,可引起由b向a变化,C项正确;温度不变,稀释后,c(OH-)减小,c(H+)增大,但仍在该曲线上,不可能到达d点,D项错误。
【答案】 C
【拓展训练】1. 短周期元素W、X、Y、Z的原子序数依次增大,其简单离子都能破坏水的电离平衡的是( )
A.W2-、X+ B.X+、Y3+ C.Y3+、Z2- D.X+、Z2-
考点2 溶液的酸碱性与pH
考法2 溶液pH的计算及溶液的混合、稀释规律
命题角度1 水的离子积与溶液的pH计算
例2 室温时,M(OH)2(s)M2+(aq)+2OH-(aq) Ksp=a。c(M2+)=b mol·L-1时,溶液的pH等于
A.12lg (ba) B.12lg (ab)
C.14+12lg (ab) D.14+12lg (ba)
【解析】 本题考查溶度积常数及溶液pH的计算,意在考查考生对溶度积常数的理解能力。根据M(OH)2的Ksp=c(M2+)·c2(OH-),则溶液中c(OH-)=Kspc(M2+)=ab mol·L-1,则pH=-lg c(H+)=-lg(10-14÷ab)=-(-14-12lgab)=14+12lgab。
【答案】 C
【拓展训练】2. 298 K时,用0.100 mol·L-1盐酸滴定20.00 mL 0.100 mol·L-1 MOH溶液,溶液的pH与所加盐酸体积的关系如图所示(已知:10-1.4≈0.04)。下列说法正确的是( )
A.E点后随着盐酸加入,溶液中水电离的c(H+)·c(OH-)保持不变
B.V=20.00
C.298 K时,向P点对应的溶液中加入少量水稀释,c(OH-)c(M+)保持不变
D.298 K时,Kb(MOH)的数量级为10-2
命题角度2 一元酸和一元碱溶液混合后溶液中的情况判断
例3 已知温度T时水的离子积常数为Kw,该温度下,将浓度为a mol·L-1的一元酸HA与b mol·L-1的一元碱BOH等体积混合,可判定该溶液呈中性的依据是
A.a=b
B.混合溶液的pH=7
C.混合溶液中, c(H+)=Kw
D.混合溶液中,c(H+)+c(B+)=c(OH-)+c(A-)
【解析】 “一元酸”可能是“一元强酸”或“一元弱酸”,“一元碱”可能是“一元强碱”或“一元弱碱”,只有等物质的量浓度、等体积的“一元强酸”与“一元强碱”混合,才可判定混合溶液呈中性,等物质的量浓度、等体积的其他混合方式(如“一元强酸”与“一元弱碱”等),都不能判定混合溶液呈中性,A项不符合题意;常温时,pH=7的溶液呈中性,温度为T时,pH=7的溶液不一定呈中性,B项不符合题意;若c(H+)=Kw,则c2(H+)=Kw,又Kw=c(OH-)·c(H+),有c2(H+)=c(OH-)·c(H+),c(H+)=c(OH-),故混合溶液呈中性,C项符合题意;无论混合溶液呈酸性、中性、还是碱性,溶液都呈电中性,都存在c(H+)+c(B+)=c(OH-)+c(A-),D项不符合题意。
【答案】 C
考点3 酸碱中和滴定
考法3 酸碱中和滴定的拓展应用
命题角度1 酸碱中和滴定的拓展应用(热点角度)
例4 用沉淀滴定法快速测定 NaI等碘化物溶液中c(I-),实验过程包括准备标准溶液和滴定待测溶液。
Ⅰ.准备标准溶液
a.准确称取AgNO3基准物4.246 8 g(0.025 0 mol)后,配制成250 mL标准溶液,放在棕色试剂瓶中避光保存,备用。
b.配制并标定100 mL 0.100 0 mol·L-1 NH4SCN标准溶液,备用。
Ⅱ.滴定的主要步骤
a.取待测NaI溶液25.00 mL于锥形瓶中。
b.加入25.00 mL 0.100 0 mol·L-1 AgNO3溶液(过量),使I-完全转化为AgI沉淀。
c.加入NH4Fe(SO4)2溶液作指示剂。
d.用0.100 0 mol·L-1 NH4SCN溶液滴定过量的Ag+,使其恰好完全转化为AgSCN沉淀后,体系出现淡红色,停止滴定。
e.重复上述操作两次。三次测定数据如下表:
实验序号
1
2
3
消耗NH4SCN标准溶液体积/mL
10.24
10.02
9.98
f.数据处理。
回答下列问题:
(1)将称得的AgNO3配制成标准溶液,所使用的仪器除烧杯和玻璃棒外还有 。
(2)AgNO3标准溶液放在棕色试剂瓶中避光保存的原因是 。
(3)滴定应在pH<0.5的条件下进行,其目的是 。
(4)b和c两步操作是否可以颠倒 ,说明理由 。
(5)所消耗的NH4SCN标准溶液平均体积为 mL,测得c(I-)= mol·L-1。
(6)在滴定管中装入NH4SCN标准溶液的前一步,应进行的操作为 。
(7)判断下列操作对c(I-)测定结果的影响(填“偏高”“偏低”或“无影响”)
①若在配制AgNO3标准溶液时,烧杯中的溶液有少量溅出,则测定结果 。
②若在滴定终点读取滴定管刻度时,俯视标准液液面,则测定结果 。
【解析】 (1)配制一定物质的量浓度的标准溶液,除烧杯和玻璃棒外,还需用到的仪器有250 mL(棕色)容量瓶、胶头滴管。(2)AgNO3见光易分解,因此需要保存在棕色试剂瓶中。(3)滴定实验中用NH4Fe(SO4)2溶液作指示剂,Fe3+容易发生水解,影响滴定终点判断,因此控制pH<0.5,目的是抑制Fe3+的水解。(4)Fe3+能与I-发生氧化还原反应:2Fe3++2I-2Fe2++I2,因此b、c不能颠倒,否则指示剂耗尽,无法判断滴定终点。(5)第1组数据误差较大,舍去,取第2组、第3组实验数据的平均值,消耗NH4SCN标准溶液的体积为(10.02+9.98)mL×12=10.00 mL。根据滴定原理,则n(Ag+)=n(I-)+n(SCN-),故n(I-)=n(Ag+)-n(SCN-)=0.025 L×0.100 0 mol·L-1-0.01 L×0.100 0 mol·L-1=0.001 5 mol,则c(I-)=0.001 5mol0.025 L=0.060 0 mol·L-1。(6)在滴定管中装入NH4SCN标准溶液之前,要先用NH4SCN标准溶液润洗滴定管。(7)①配制AgNO3标准溶液时,若烧杯中溶液有少量溅出,配制的AgNO3标准溶液的浓度偏低,则滴定时消耗的NH4SCN标准溶液的体积偏小,测得的c(I-)偏高。②滴定管0刻度在上,读数时俯视,读取体积偏小,计算所用NH4SCN的物质的量偏低,测得的c(I-)偏高。
【答案】(1)250 mL(棕色)容量瓶、胶头滴管 (2)AgNO3见光分解 (3)防止因Fe3+的水解而影响滴定终点的判断(或抑制 Fe3+的水解) (4)否(或不能) 若颠倒,Fe3+与I-反应,指示剂耗尽,无法判断滴定终点 (5)10.00 0.060 0 (6)用 NH4SCN 标准溶液进行润洗 (7)①偏高 ②偏高
【拓展训练】3.中华人民共和国国家标准(GB2760-2011)规定葡萄酒中SO2最大使用量为0.25 g·L-1。某兴趣小组用图1装置(夹持装置略)收集某葡萄酒中SO2,并对其含量进行测定。
(1)仪器A的名称是 ,水通入A的进口为 。
(2)B中加入300.00 mL葡萄酒和适量盐酸,加热使SO2全部逸出并与C中H2O2完全反应,其化学方程式为 。
(3)除去C中过量的H2O2,然后用0.090 0 mol·L-1 NaOH标准溶液进行滴定,滴定前排气泡时,应选择图2中的 ;若滴定终点时溶液的pH=8.8,则选择的指示剂为 ;若用50 mL滴定管进行实验,当滴定管中的液面在刻度“10”处,则管内液体的体积(填序号) (①=10 mL,②=40 mL,③<10 mL,④>40 mL)。
(4)滴定至终点时,消耗NaOH溶液25.00 mL,该葡萄酒中SO2含量为 g·L-1。
(5)该测定结果比实际值偏高,分析原因并利用现有装置提出改进措施 。
命题角度2 导电能力与酸碱中和滴定图像
以中和滴定为载体,考查指示剂的选择、滴定过程中溶液酸碱性的变化、导电能力的变化等知识。
例5 电导率越大溶液的导电能力越强。常温下用0.100 0 mol·L-1的盐酸分别滴定10.00 mL浓度均为0.100 0 mol·L-1的NaOH溶液和(CH3)2NH·H2O溶液,已知(CH3)2NH·H2O在水中的电离与NH3·H2O相似,常温下,Kb[(CH3)2NH·H2O]=1.6×10-4。利用传感器测得滴定过程中溶液的电导率如图所示。下列说法错误的是
A.线①代表滴定NaOH溶液,线②代表滴定(CH3)2NH·H2O溶液
B.b、c、e三点对应的溶液中,水的电离程度最大的是e点
C.盐酸滴定(CH3)2NH·H2O溶液的实验中选择甲基橙作指示剂比选酚酞误差更小
D.d点对应的溶液中:c(H+)
疑难7 酸碱中和滴定与溶液的pH图像分析
突破点1 一元强酸(HCl)溶液滴定一元弱碱(AOH、BOH、COH)溶液的图像
若起始溶液c(AOH)=c(BOH)=c(COH),V(AOH溶液)=V(BOH溶液)=V(COH溶液)时,基本命题点有:
(1)三种弱碱的碱性相对强弱:由V(HCl溶液)=0时的pH大小可得,Kb(AOH)>Kb(BOH)>Kb(COH)。
(2)盐水解程度强弱:根据“碱越弱,对应的盐越易水解”可得,Kh(ACl)
例6 298 K时,在20.0 mL 0.10 mol·L-1氨水中滴入0.10 mol·L-1的盐酸,溶液的pH与所加盐酸的体积关系如图所示。已知0.10 mol·L-1氨水的电离度为1.32%,下列有关叙述正确的是
A.该滴定过程应选择酚酞作为指示剂
B.M点对应的盐酸体积为20.0 mL
C.M点处的溶液中c(NH4+)=c(Cl-)=c(H+)=c(OH-)
D.N点处的溶液中pH<12
【解析】 当恰好完全中和时,生成NH4Cl,而NH4Cl溶液呈酸性,酚酞变色的pH范围为8.2~10.0,甲基橙变色的pH范围为3.1~4.4,故应选甲基橙作指示剂,A项错误;当V(盐酸)=20.0 mL时,恰好完全反应,溶液呈酸性,B项错误;M点时由溶液中电荷守恒知c(NH4+)+c(H+)=c(Cl-)+c(OH-),而溶液呈中性,即c(H+)=c(OH-),则c(NH4+)=c(Cl-),但c(NH4+)=c(Cl-)≫c(H+)=c(OH-),C项错误;该温度下,0.10 mol·L-1 一元强碱溶液的pH=13,若0.10 mol·L-1一元弱碱溶液的电离度为10%,则其pH=12,而0.10 mol·L-1氨水的电离度小于10%,故其溶液的pH<12,D项正确。
【答案】 D
【拓展训练】4.在常温下,向10 mL浓度均为0.1 mol·L-1的NaOH和Na2CO3混合溶液中滴加0.1 mol·L-1的盐酸,溶液pH随盐酸加入体积的变化如图所示。下列说法正确的是( )
A.在a点的溶液中:c(Na+)>c(CO32-)>c(Cl-)>c(OH-)>c(H+)
B.在b点的溶液中:2n(CO32-)+n(HCO3-)<0.001 mol
C.在c点的溶液pH<7,是因为此时HCO3-的电离能力大于其水解能力
D.若将0.1 mol·L-1的盐酸换成同浓度的醋酸,当滴至溶液的pH=7时:c(Na+)=c(CH3COO-)
突破点2 一元强碱(NaOH)溶液滴定一元弱酸(HA、HB、HC)溶液的图像
若起始溶液c(HA)=c(HB)=c(HC),V(HA溶液)=V(HB溶液)=V(HC溶液)时,基本命题点有:
(1)三种弱酸的酸性相对强弱:由V(NaOH溶液)=0时的pH大小可得,Ka(HA)>Ka(HB)>Ka(HC)。
(2)盐水解程度强弱:根据“酸越弱,对应的盐越易水解”可得,Kh(NaA)
例7 室温下,用相同浓度的NaOH溶液,分别滴定浓度均为0.1 mol·L-1的三种酸(HA、HB和HD)溶液,滴定曲线如图所示,下列判断错误的是
中和百分数/%
A.三种酸的电离常数关系:KHA>KHB>KHD
B.滴定至P点时,溶液中:c(B-)>c(Na+)>c(HB)>c(H+)>c(OH-)
C.pH=7时,三种溶液中:c(A-)=c(B-)=c(D-)
D.当中和百分数达100%时,将三种溶液混合后:c(HA)+c(HB)+c(HD)=c(OH-)-c(H+)
【解析】 本题考查酸碱中和滴定的分析,意在考查考生对滴定过程中粒子变化的分析能力。三种酸的浓度相等,根据图像,在滴定前HA溶液的pH最小,酸性最强,HD溶液的pH最大,酸性最弱,说明HA的电离程度最大,电离常数最大,A项正确。P点溶液中含有等物质的量的NaB与HB,此时溶液显酸性,说明HB的电离程度大于B-的水解程度,所以c(B-)>c(HB),由物料守恒:2c(Na+)=c(HB)+c(B-)知,c(Na+)介于c(B-)、c(HB)之间,B项正确。每种溶液中均存在电荷守恒:c(Na+)+c(H+)=c(X-)+c(OH-),X-代表A-、B-、D-,在pH=7时,c(H+)=c(OH-),c(Na+) =c(X-),而pH=7时,三种酸所消耗的NaOH的物质的量不相等,故三种溶液中c(Na+)不相等,则c(X-)也不相等,C项错误。中和百分数为100%的三种溶液,其溶质分别是NaA、NaB、NaD,混合后溶液中的电荷守恒式为c(Na+)+c(H+)=c(A-)+c(B-)+c(D-)+c(OH-)①,此式中c(Na+)=c(Na+)[NaA]+c(Na+)[NaB] +c(Na+)[NaD],混合前的三种溶液中存在物料守恒:c(Na+)[NaA]=c(A-)+c(HA),c(Na+)[NaB]=c(B-)+c(HB),c(Na+)[NaD]=c(D-)+c(HD),消去①式中的c(Na+)和c(A-)、c(B-)、c(D-),得c(HA)+c(HB)+c(HD)=c(OH-)-c(H+),D项正确。
【答案】 C
突破点3 一元强碱(NaOH)溶液滴定二元弱酸(H2A)溶液的图像
基本命题点有
(1)图1:常考Ka1、Ka2的计算或求其数量级。
解题方法:根据曲线交点及对应的pH可求Ka1、Ka2。
(2)图2:常考M、N哪条线表示lg c(HA-)c(H2A)与pH或lg c(A2-)c(HA-)与pH的关系,Ka1、Ka2的计算或数量级。
解题方法:可根据图2中所示的虚线与直线的交点来求,交点处的c(HA-)=c(H2A),c(A2-)=c(HA-),再结合交点对应pH的大小,可知线N表示lgc(HA-)c(H2A),线M表示lgc(A2-)c(HA-)。利用虚线与直线交点对应的pH也可求出Ka1、Ka2或其数量级。
(3)图3:常考哪条线表示-lg c(H+)c(H2A)与-lg c(HA-)或-lg c(H+)c(HA-) 与-lg c(A2-)的关系,Ka1、Ka2的计算或数量级。
解题方法:可根据X、Y点对应的横坐标、纵坐标的值相加之后和的大小来求。Ka1(H2A)≫Ka2(H2A),则X点为一级电离的某一点,设X点横坐标、纵坐标值之和为x,则-lg c(H+)c(H2A)+[-lg c(HA-)]=x,-lg c(H+)·c(HA-)c(H2A)=x,可得Ka1=10-x。同理Y点为二级电离的某一点,设Y点横、纵坐标值之和为y,则-lg c(H+)c(HA-)+[-lg c(A2-)]=y,-lgc(H+)·c(A2-)c(HA-)=y,可得Ka2=10-y。假设成立。
例8 常温下将NaOH溶液滴加到己二酸(H2X)溶液中,混合溶液的pH与离子浓度变化的关系如图所示。下列叙述错误的是
A.Ka2(H2X)的数量级为10-6
B.曲线N表示pH与lgc(HX-)c(H2X)的变化关系
C.NaHX溶液中c(H+)>c(OH-)
D.当混合溶液呈中性时,c(Na+)>c(HX-)>c(X2-)>c(OH-)=c(H+)
【解析】 H2X的电离方程式为H2XH++HX-,HX-H++X2-。当c(HX-)c(H2X)=c(X2-)c(HX-)=1时,即横坐标为0.0时,Ka1=c(H+),Ka2=c'(H+),因为Ka1>Ka2,故c(H+)>c'(H+),即pHc(OH-),C项正确;溶液中存在电荷守恒c(Na+)+c(H+)=c(OH-)+c(HX-)+2c(X2-),中性溶液中存在c(H+)=c(OH-),故c(Na+)=c(HX-)+2c(X2-),假设c(HX-)=c(X2-)或c(HX-)>c(X2-)(见C项分析),则溶液一定呈酸性,故中性溶液中c(HX-)
【拓展训练】 5. 常温下,用NaOH溶液滴定H2C2O4溶液,溶液中-lg c(HC2O4-)与-lg c(H+)c(H2C2O4)或-lg c(C2O42-)与-lg c(H+)c(HC2O4-)的关系如图所示。下列说法错误的是( )
A.Ka1(H2C2O4)的数量级为10-2
B.线M表示-lgc(H+)c(H2C2O4)与-lg c(HC2O4-)的关系
C.线N表示-lgc(H+)c(H2C2O4)与-lg c(HC2O4-)的关系
D.向NaHC2O4溶液中加少量NaOH至c(HC2O4-)=c(C2O42-)时,溶液pH为5
【基础巩固】
考点1 水的电离
1.某温度下,向pH=6的蒸馏水中加入NaHSO4晶体,保持温度不变,测得溶液的pH为2。下列对该溶液的叙述不正确的是( )
A.该温度下加入等体积pH=12的NaOH溶液可使该溶液恰好呈中性
B.该温度高于25 ℃
C.加入NaHSO4晶体抑制了水的电离
D.该溶液中由水电离出来的H+浓度是1.0×10-10 mol·L-1
2.下列说法正确的是( )
A.25 ℃时某溶液中水电离出的c水(H+)=1.0×10-12 mol·L-1,其pH一定是12
B.某温度下,向氨水中通入CO2,随着CO2的通入,c(OH-)c(NH3·H2O)不断增大
C.恒温恒容下,反应X(g)+3Y(g)2Z(g),起始时充入3 mol X和3 mol Y,当X的体积分数不变时,反应达到平衡
D.某温度下,向pH=6的蒸馏水中加入NaHSO4晶体,保持温度不变,测得溶液的pH为2,该温度下加入等体积pH=10的NaOH溶液可使反应后的溶液恰好呈中性
3.如图是不同温度(T1、T2)下溶液中水的离子积常数Kw变化曲线,有关说法正确的是( )
A.图中温度T1
C.两条曲线中四个点Kw间的关系:B>A=D=E
D.E、D两点水的电离均被抑制,而Kw相等
4. 25 ℃时,有pH均为9的NaOH溶液和CH3COONa溶液。回答下列问题:
(1)两溶液中c(H+)·c(OH-)= 。
(2)各取10 mL上述溶液,分别加水稀释至100 mL,pH较大的是 溶液。
(3)各取10 mL上述溶液,分别加热至90 ℃,pH较小的是 溶液。
(4)两溶液中由水电离出的c(OH-)分别为NaOH溶液 ;CH3COONa溶液 。
(5)取10 mL CH3COONa溶液,加水稀释至100 mL,c(CH3COO-)c(OH-)的值 (填“增大”“减小”或“不变”)。
考点2 溶液的酸碱性与pH
5.常温下,关于溶液的稀释下列说法正确的是( )
A.pH=3的醋酸溶液稀释100倍,pH=5
B.将1 L 0.1 mol·L-1的Ba(OH)2溶液稀释为2 L,pH=13
C.pH=4的H2SO4溶液加水稀释100倍,溶液中由水电离产生的c水(H+)=1.0×10-6 mol·L-1
D.pH=8的NaOH溶液稀释100倍,其pH=6
6.常温下0.1 mol·L-1的①CH3COOH 溶液、②NaOH溶液、③CH3COONa溶液,下列叙述正确的是( )
A.①中c(CH3COOH)>c(CH3COO-)>c(H+)>c(OH-)
B.①②等体积混合后,醋酸根离子浓度小于③的二分之一
C.①③等体积混合后,溶液呈酸性,则c(Na+)>c(CH3COO-)>c(H+)
D.①②等体积混合后,水的电离程度比①③等体积混合后的电离程度小
考点3 酸碱中和滴定
7.已知25 ℃时,Kb(NH3·H2O)=1.8×10-5,该温度下,用0.100 mol·L-1氨水滴定10.00 mL 0.100 mol·L-1一元酸HA溶液,滴定过程中加入氨水的体积(V)与溶液中lgc(H+)c(OH-)的关系如图所示。下列说法不正确的是( )
A.HA为强酸
B.a=10.00
C.25 ℃时,NH4+的水解平衡常数为59×10-9
D.当滴入20.00 mL氨水时,溶液中c(NH4+)>c(A-)
8.常温下,用0.1 mol·L-1 NaOH溶液滴定10 mL 0.1 mol·L-1 H2A溶液,溶液的pH随加入的NaOH溶液的体积关系如图所示,下列说法不正确的是( )
A.向A点对应溶液中加入少量水,c(OH-)c(H2A)增大
B.B点对应溶液:c(HA-)>c(H+)>c(A2-)>c(H2A)
C.C点对应溶液:c(Na+)=c(HA-)+2c(A2-)
D.水电离出来的c(OH-):B点>D点
【能力提升】
一、选择题(每小题6分,共48分)
1.下列有关电解质溶液的说法正确的是( )
A.0.1 mol·L-1氨水中滴入等浓度等体积的醋酸溶液,溶液导电性增强
B.适当升高温度,CH3COOH溶液pH增大
C.稀释0.1 mol·L-1 NaOH溶液,水的电离程度减小
D.向CH3COONa溶液中加入少量CH3COOH,c(CH3COO-)c(CH3COOH)·c(OH-)减小
2.25 ℃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水(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-)c(OH-)逐渐增大
D.e点所示溶液中,c(Na+)=2c(CH3COO-)+2c(CH3COOH)
3.将等浓度的H2SO4、NaHSO4溶液分别滴入两份相同的Ba(OH)2溶液中,溶液电导率与滴入溶液的体积的关系如图所示。下列分析正确的是( )
A.b→d反应的离子方程式为H++OH-H2O
B.d点所示溶液中,Na+与SO42-的物质的量之比为1∶1
C.c点所示溶液导电能力相同,所以两溶液中含有相同量的OH-
D.a、b两点所示溶液中Ba2+均沉淀完全,所以对应的溶液均显中性
4.已知:pOH=-lg c(OH-)、pKw=-lg Kw、AG= lgc(H+)c(OH-)。在某弱酸HX及其钠盐NaX的混合溶液中(HX和NaX的含量不确定),c(H+)和 c(OH-)存在如图所示的关系,则下列说法不正确的是( )
A.T2>T1=25 ℃
B.AG=14-2pH
C.AB线段上任意点对应的溶液均有pH=pOH=pKw2
D.图中D点对应的溶液中c(Na+)
A.25 ℃时,0.100 mol·L-1的HNO2溶液的pH=2.75
B.B点对应的溶液中,2c(H+)+c(HNO2)=c(NO2-)+2c(OH-)
C.C点对应的溶液的pH=7,加入NaOH溶液的体积为20.00 mL
D.D点对应的溶液的pH=11.25,c(Na+)-c(NO2-)的数值的数量级为10-3
6. 298 K时,向20.0 mL 0.10 mol·L-1 H2A溶液中滴加0.10 mol·L-1 NaOH溶液,滴定曲线如图所示。下列说法正确的是( )
A.该滴定过程可以选择石蕊试液作指示剂
B.W点到X点发生的主要反应的离子方程式为H2A+2OH-A2-+2H2O
C.Y点对应的溶液中c(Na+)+c(H+)=c(OH-)+2c(A2-)
D.反应H2A+A2-2HA-的平衡常数K=1.0×107.4
7.常温下,向二元弱酸H2Y溶液中滴加KOH溶液,所得混合溶液的pH与离子浓度变化的关系如图所示,下列有关说法错误的是( )
A.曲线M表示pH与lg c(HY-)c(H2Y)的变化关系
B.a点对应溶液中:c(H+)-c(OH-)=2c(Y2-)+c(HY-)-c(K+)
C.H2Y的第二级电离常数Ka2(H2Y)=10-4.3
D.交点b对应的溶液中:c(H2Y)=c(Y2-)>c(HY-)>c(H+)>c(OH-)
8.常温下,往一定浓度的醋酸溶液中加入NaOH溶液,所得溶液pX(X表示CH3COOH或CH3COO-,pX表示对应微粒物质的量浓度的负对数)与pH的关系如图所示。下列叙述错误的是( )
A.曲线A代表pX(X表示CH3COO-)与pH的关系
B.常温下,Ka(CH3COOH)的数量级为10-5
C.水的电离程度:X
二、非选择题(共30分)
9.（12分）硫有多种化合物,许多含硫化合物在工业上有重要的用途。
(1)硫化钠(Na2S)俗称硫化碱,常用于印染及制药工业。将硫化钠溶于水,会导致水的电离程度 (填“增大”“减小”或“不变”);若微热该溶液,pH会 (填“增大”“减小”或“不变”)。
(2)硫氢化钠(NaHS)常用于合成有机合成的中间体,其水溶液呈碱性。NaHS溶液中Na+、H+、HS-、OH-浓度由大到小的顺序为 。
(3)向Na2S和Na2SO3的混合溶液中加入足量的稀硫酸,可发生以下反应:
Na2S+Na2SO3+H2SO4Na2SO4+S↓+H2O(未配平)
①配平该化学方程式: Na2S+ Na2SO3+ H2SO4 Na2SO4+ S↓+ H2O。
②反应中还原产物与氧化产物的物质的量之比是 。
(4)室温时,已知H2S的Ka1=1×10-7,Ka2=1×10-13,若只考虑S2-的第一步水解,则0.1 mol·L-1 Na2S溶液的pH约为 。
(5)化工生产中常用FeS作沉淀剂除去工业废水中的Cu2+,其反应原理为Cu2+(aq)+FeS(s)CuS(s)+Fe2+(aq)。下列有关叙述正确的是 。
a.Ksp(FeS)
c.加入少量Na2S固体后,溶液中c(Cu2+)、c(Fe2+)都减小
d.该反应平衡常数K=Ksp(FeS)Ksp(CuS)
10.（18分）水中溶氧量(DO)是衡量水体自净能力的一个指标,通常用每升水中溶解氧分子的质量表示,单位 mg·L-1。我国《地表水环境质量标准》规定,生活饮用水源的DO不能低于5 mg·L-1。某化学小组同学设计了下列装置(夹持装置略),测定某河水的DO。
Ⅰ.测定原理:
碱性条件下,O2将Mn2+氧化为MnO(OH)2:①2Mn2++O2+4OH-2MnO(OH)2↓
酸性条件下,MnO(OH)2将I-氧化为I2:②MnO(OH)2+I-+H+Mn2++I2+H2O(未配平)
用Na2S2O3标准溶液滴定生成的I2:③2S2O32-+I2S4O62-+2I-
Ⅱ.测定步骤:
a.安装装置,检验气密性,充N2排尽空气后,停止充N2。
b.向烧瓶中加入200 mL水样。
c.向烧瓶中依次迅速加入1 mL MnSO4无氧溶液(过量)、2 mL 碱性KI无氧溶液(过量),开启搅拌器,至反应①完全。
d.搅拌并向烧瓶中加入2 mL H2SO4无氧溶液,至反应②完全,溶液为中性或弱酸性。
e.从烧瓶中取出40.00 mL溶液,以淀粉作指示剂,用0.010 00 mol·L-1 Na2S2O3溶液进行滴定,记录数据。
f.……
g.处理数据(忽略氧气从水样中的逸出量和加入试剂后水样体积的变化)。
回答下列问题:
(1)配制以上无氧溶液时,除去所用溶剂水中氧的简单操作为 。
(2)在橡胶塞处加入水样及有关试剂应选择的仪器是 (填标号)。
①滴定管 ②注射器 ③量筒
(3)搅拌的作用是 。
(4)配平反应②的方程式,其化学计量数依次为 。
(5)步骤f为 。
(6)步骤e中达到滴定终点的标志为 。若某次滴定消耗Na2S2O3溶液4.50 mL,水样的DO= mg·L-1(保留一位小数)。作为饮用水源,此次测得DO是否达标: (填“是”或“否”)。
(7)步骤d中加入H2SO4溶液反应后,若溶液pH过低,滴定时会产生明显的误差。写出产生此误差的原因(用离子方程式表示,至少写出2个)
。
【答案与解析】
【拓展训练】
1.C 由题意知,W为O,X为Na,Y为Al,Z为S,四种离子中,只有Al3+和S2-能发生水解反应,促进水的电离,因此选C。
2.D 由P点对应溶液的pH=12.6可知,MOH为弱碱,E点对应溶液呈中性,溶质为MCl、MOH,MOH电离抑制水的电离,M+水解促进水的电离,E点后随着盐酸的加入,MCl逐渐增多,MOH逐渐减少,水电离的c(H+)·c(OH-)逐渐增大,当MOH反应完全后,再加入盐酸,HCl抑制水的电离,水电离的c(H+)·c(OH-)减小,A项错误。MOH为弱碱,则中和至E点时所消耗的盐酸体积小于20.00 mL,B项错误。加水稀释时MOH电离的c(M+)=c(OH-),由于碱性减弱,H2O电离的c(OH-)增大,所以加水稀释时,c(OH-)c(M+)增大,C项错误。由P点对应溶液的pH可得c(OH-)=Kwc(H+)=10-1.4 mol·L-1,Kb(MOH)=c(OH-)·c(M+)c(MOH)=10-1.4×10-1.40.100-10-1.4≈2.7×10-2,故Kb(MOH)的数量级为10-2,D项正确。
3.(1)冷凝管(或冷凝器)(1分) b(1分) (2)SO2+H2O2H2SO4(2分) (3)③(1分) 酚酞(2分) ④(2分) (4)0.24(3分) (5)原因:盐酸的挥发;改进措施:用难挥发性的强酸溶液(如稀硫酸)代替盐酸,或用蒸馏水代替葡萄酒进行对比实验,扣除盐酸挥发的影响(3分)
【解析】 (1)仪器A为起冷凝作用的冷凝管(或冷凝器)。为使整个冷凝管中充满冷凝水,水应该从下端(b端)进入。(2)SO2被H2O2氧化为H2SO4,反应的化学方程式为SO2 + H2O2 H2SO4。(3)盛放NaOH溶液,应用带有橡胶管的碱式滴定管,可通过折弯橡胶管的方法(③)排出滴定管中的气泡。滴定终点时溶液的pH=8.8,溶液呈弱碱性,应该选用酚酞作指示剂。由于滴定管下端充满溶液且没有刻度,所以滴定管中NaOH溶液的体积大于40 mL。(4)根据SO2~H2SO4~2NaOH,n(SO2)=12×0.090 0 mol·L-1×25.00×10-3 L=1.125 0×10-3 mol,则m(SO2)=1.125 0×10-3 mol×64 g·mol-1=7.2×10-2 g,故SO2的含量=7.2×10-2g0.3 L=0.24 g·L-1。(5)测定结果偏高应该从消耗NaOH溶液体积进行分析,因B中加入的盐酸具有挥发性,加热时进入装置C中,导致溶液中H+的量增多,消耗NaOH溶液体积增大,导致测定结果偏高,要消除影响,可用难挥发性强酸溶液(如稀硫酸)代替盐酸;也可从滴定管读数方面进行分析。
4.B 向10 mL浓度均为0.1 mol·L-1的NaOH和Na2CO3混合溶液中滴加0.1 mol·L-1盐酸,依次发生反应:①H++OH-H2O、②H++CO32-HCO3-、③H++HCO3-H2CO3。a点的溶液中加入盐酸的体积为5 mL,则溶液中溶质的物质的量之比为n(NaCl)∶n(NaOH)∶n(Na2CO3)=1∶1∶2,故溶液中离子浓度大小为c(Na+)>c(CO32-)>c(OH-)>c(Cl-)>c(H+),A项错误。b点对应溶液的pH=7,结合电荷守恒式:c(Na+)+c(H+)=c(OH-)
+c(HCO3-)+2c(CO32-)+c(Cl-),可得c(HCO3-)+2c(CO32-)=c(Na+)-c(Cl-),故n(HCO3-)+2n(CO32-)=0.003 mol-n(Cl-),由题图知溶液pH=7时加入盐酸的体积大于20 mL,故n(Cl-)>0.002 mol,所以2n(CO32-)+n(HCO3-)<0.001 mol,B项正确。c点对应溶液的pH<7,是因为反应生成的H2CO3的电离能力大于HCO3-的水解能力,C项错误。若将0.1 mol·L-1的盐酸换成同浓度的醋酸,当滴至溶液的pH=7时,电荷守恒式为c(Na+)+c(H+)=c(OH-)
+c(HCO3-)+2c(CO32-)+c(CH3COO-),则c(Na+)≠c(CH3COO-),D项错误。
5.C 由b点的横、纵坐标值之和为2可知,-lgc(H+)c(H2C2O4)+[-lg c(HC2O4-)]=2,可得-lgc(H+)·c(HC2O4-)c(H2C2O4)=2,Ka1(H2C2O4)=10-2,线M表示-lgc(H+)c(H2C2O4)与
-lg c(HC2O4-)的关系,A、B项正确。由a点的横、纵坐标值之和为5,可得-lgc(H+)·c(C2O42-)c(HC2O4-)=5,Ka2(H2C2O4)=10-5,所以当c(HC2O4-)=c(C2O42-)时,c(H+)=10-5 mol·L-1,pH=5,C项错误、D项正确。
【基础巩固】
1.A 该温度下,pH为12的NaOH溶液的浓度是1 mol·L-1,pH=2的硫酸氢钠溶液中c(H+)是0.01 mol·L-1,两者等体积混合,碱过量,A项错误;25 ℃时Kw=1×10-14,本题中Kw=1×10-6×1×10-6=1×10-12,水电离吸热,升高温度,Kw变大,该温度高于25 ℃,B项正确;加入NaHSO4晶体,增大了c(H+),抑制了水的电离,C项正确; pH=6,水的离子积常数为1×10-12,NaHSO4溶液的pH为2,由水电离出来的c水(H+)=c(OH-)=1×10-10 mol·L-1,D项正确。
2.D 由水电解出的c水(H+)=1.0×10-12 mol·L-1,则由水电离出的c水(OH-)=1.0×10-12 mol·L-1,溶液可能呈酸性或碱性,即溶液的pH为2或12,A项错误;某温度下,氨水中存在NH3·H2ONH4++OH-,通入CO2,平衡正向移动,c(NH4+)不断增大,而平衡常数不变,则c(OH-)c(NH3·H2O)=Kc(NH4+)不断减小,B项错误;恒温恒容下,反应X(g)+3Y(g)2Z(g),起始时充入3 mol X和3 mol Y,由“三段式”法计算可知,X的体积分数一直是50%,C项错误;蒸馏水的pH=6,所以该温度下Kw=1×10-12,NaHSO4溶液中c(H+)为0.01 mol·L-1,加入等体积浓度为0.01 mol·L-1的氢氧化钠溶液可使反应后的溶液恰好呈中性,故应加入等体积pH=10的NaOH溶液,D项正确。
3.C 根据A点可以计算出T2时Kw=10-14,根据B点可以计算出T1时Kw=10-12,A点到B点,Kw增大,说明水的电离平衡正向移动,而水的电离吸热,升温时水的电离平衡正向移动,故T1>T2,A项错误;T1时Kw=10-12,pH=6的溶液中c(H+)=c(OH-)=10-6 mol·L-1,因此溶液呈中性,B项错误;Kw只与温度有关,B点Kw=10-12,E、A、D点Kw=10-14,故四个点Kw间的关系B>A=D=E,C项正确;E点溶液呈碱性,水的电离可能被促进(如Na2CO3溶液),也可能被抑制(如NaOH溶液),同理D点溶液呈酸性,水的电离可能被促进(如NH4Cl溶液),也可能被抑制(如稀硫酸),但Kw均相等,D项错误。
4.(1)1.0×10-14(1分) (2)CH3COONa(1分) (3)NaOH(1分) (4)1×10-9 mol·L-1(1分) 1×10-5 mol·L-1(1分) (5)减小(1分)
【解析】 (1)两种溶液的温度相同,则水的离子积相同,即c(H+)·c(OH-)=Kw=1.0×10-14。(2)pH=9的NaOH溶液稀释10倍后pH=8;加水稀释CH3COONa溶液时,CH3COO-的水解程度增大,故pH=9的CH3COONa溶液稀释10倍后pH>8。(3)NaOH在水中完全电离,其水溶液的pH大小受温度影响不大,而加热能促进盐类水解,故将两种溶液分别加热到90 ℃时,pH较小的是NaOH溶液。(4)NaOH溶液中的H+全部由水电离产生,pH=9的NaOH溶液中,c(H+)=1.0×10-9 mol·L-1,即由水电离出的H+浓度为1.0×10-9 mol·L-1,因水电离出的c(H+)=c(OH-),故由水电离出的OH-浓度为1.0×10-9 mol·L-1;盐类水解促进水的电离,CH3COONa溶液中的OH-全部由水电离产生,pH=9的CH3COONa溶液中c(OH-)=1.0×10-5 mol·L-1,即由水电离出的OH-浓度为1.0×10-5 mol·L-1。(5)CH3COO-+H2OCH3COOH+OH-,其平衡常数K=c(CH3COOH)·c(OH-)c(CH3COO-),溶液稀释过程中c(CH3COOH)减小,而平衡常数K的值不变,故c(OH-)c(CH3COO-)的值增大,即c(CH3COO-)c(OH-)的值减小。
5.B 醋酸是弱电解质,在水溶液里存在电离平衡,加水稀释能促进醋酸电离,则pH=3的醋酸溶液加水稀释100倍,pH<5,A项错误;将1 L 0.1 mol·L-1的Ba(OH)2溶液加水稀释为2 L,溶液中c(OH-)为0.1 mol·L-1,则c(H+)=10-13 mol·L-1,所以pH=13,B项正确;pH=4的H2SO4溶液加水稀释100倍,溶液中由水电离产生的c水(OH-)=10-8 mol·L-1,则由水电离产生的c水(H+)=1.0×10-8 mol·L-1,C项错误;将pH=8的NaOH溶液加水稀释100倍,溶液仍然是碱性溶液,不可能是酸性溶液,其溶液的pH>7,D项错误。
6.B CH3COOH溶液中存在两个电离平衡:H2O H++OH-、CH3COOH CH3COO-+H+,CH3COOH抑制H2O的电离,故①中c(CH3COOH)>c(H+)>c(CH3COO-)>c(OH-),A项错误。①②等体积混合后,生成醋酸钠溶液,其浓度为0.05 mol·L-1,醋酸根离子易水解,且浓度越小水解程度越大,故①②等体积混合后醋酸根离子浓度小于③的二分之一,B项正确。①③等体积混合后,溶液呈酸性,说明CH3COOH的电离程度大于CH3COO-的水解程度,则c(CH3COO-)>c(Na+)>c(H+),C项错误。①②等体积混合后,所得溶液溶质为醋酸钠,其水解促进水的电离,①③等体积混合后,所得溶液呈酸性,抑制水的电离,D项错误。
7.B 没有加入氨水时,HA溶液中lg c(H+)c(OH-)=12,根据25 ℃时水的离子积Kw=1×10-14,得c(H+)=0.1 mol·L-1=c(HA),说明HA完全电离,HA为一元强酸,A项正确;加入a mL 氨水时,lgc(H+)c(OH-)=0,则溶液中c(H+)=c(OH-),溶液显中性,当加入10 mL氨水时,HA与氨水恰好完全反应生成强酸弱碱盐,溶液显酸性,所以加入的氨水的体积大于10 mL,即a>10.00,B项错误;25 ℃时,NH4+的水解平衡常数为KwKb=1×10-141.8×10-5=59×10-9,C项正确;当滴入20.00 mL氨水时,氨水过量,溶液显碱性,即c(H+)c(A-),D项正确。
8.D 根据0.1 mol·L-1 H2A溶液的pH>1,可知H2A为弱酸,稀释H2A溶液促进H2A的电离,溶液中c(H+)和c(H2A)均减小,c(OH-)增大,则c(OH-)c(H2A)增大,A项正确;加入10 mL NaOH溶液时,B点对应溶液的溶质为NaHA,由溶液pH<7可知,HA-的电离程度大于其水解程度,即溶液中c(HA-)>c(H+)>c(A2-)>c(H2A),B项正确;C点对应溶液pH=7,根据电荷守恒有c(Na+)+c(H+)=c(HA-)+2c(A2-)+c(OH-)且c(H+)=c(OH-),故存在c(Na+)=c(HA-)+2c(A2-),C项正确;加入20 mL NaOH溶液时,D点对应溶液的溶质为Na2A,A2-的水解程度大于HA-,则水电离出
来的c(OH-):B点
【能力提升】
1.A NH3·H2O为弱电解质,0.1 mol·L-1氨水中自由移动的离子较少,溶液导电性较弱,加入等浓度等体积的醋酸溶液后发生反应NH3·H2O+CH3COOHNH4++CH3COO-+H2O,自由移动的离子增多,溶液导电性增强,A项正确;CH3COOHCH3COO-+H+为吸热过程,适当升高温度能促进醋酸的电离,溶液中H+浓度增大,pH减小,B项错误;NaOH为强碱,在溶液中抑制水的电离,稀释NaOH溶液后,溶液碱性减弱,对水电离的抑制作用减弱,水的电离程度增大,C项错误;CH3COO-的水解平衡常数Kh=c(CH3COOH)·c(OH-)c(CH3COO-)只与温度有关,与离子的浓度大小无关,向CH3COONa溶液中加入少量CH3COOH,c(CH3COO-)c(CH3COOH)·c(OH-)保持不变,D项错误。
2.D a点所示溶液为0.01 mol·L-1 CH3COOH溶液,CH3COOH电离出的H+ 浓度小于0.01 mol·L-1,故a点所示溶液中水电离的c水(H+)大于1.0×10-12 mol·L-1,c点所示溶液中水的电离程度最大,即CH3COOH溶液与NaOH溶液恰好完全反应,故x=20,A项错误;b点所示溶液显酸性,d点所示溶液显碱性,B项错误;c(CH3COO-)c(OH-)=Ka(CH3COOH)·c(CH3COOH)Kw,温度不变,Ka(CH3COOH)、Kw不变,滴定过程中c(CH3COOH)逐渐减小,故c(CH3COO-)c(OH-)逐渐减小,C项错误;e点所示溶液的溶质为等物质的量的CH3COONa和NaOH,由物料守恒可得c(Na+)=2c(CH3COO-)+
2c(CH3COOH),D项正确。
3.A H2SO4与Ba(OH)2的物质的量相等时,生成硫酸钡沉淀,溶液的电导率为零,则曲线①表示H2SO4溶液;NaHSO4与Ba(OH)2的物质的量相等时,生成硫酸钡沉淀、NaOH和水,电导率不为零,则曲线②表示硫酸氢钠溶液。由以上分析可知,b点所示溶液为NaOH溶液,继续滴加硫酸氢钠溶液时,发生反应H++OH-H2O,则b→d反应的离子方程式为H++OH-H2O, A项正确;d点所示溶液为Na2SO4溶液,溶液中Na+与SO42-的物质的量之比为2∶1,B项错误;c点所示溶液导电能力相同,但曲线①对应的溶液显酸性,曲线②对应的溶液显碱性,故两溶液中含有OH-的量不同,C项错误;a、b两点所示溶液中Ba2+均沉淀完全,a点对应溶液显中性,b点对应溶液为NaOH溶液,显碱性,D项错误。
4.B 根据题图中A点知T1时Kw=c(H+)·c(OH-)=10-7×10-7=10-14,T1为25 ℃,由题图中B点知T2时Kw=c(H+)·c(OH-)=10-6×10-6=10-12,水的电离是吸热过程,温度升高Kw增大,则T2>25 ℃,A项正确;AG= lgc(H+)c(OH-)=lg c2(H+)c(OH-)·c(H+)= pKw-2pH,25 ℃时,pKw=14,即25 ℃时AG=14-2pH,B项不正确;AB线段上任意点对应的溶液中c(H+)=c(OH-),则pH=pOH,Kw=c(H+)·c(OH-),pKw=pH+pOH,pH=pOH=pKw2,C项正确;HX和NaX的混合溶液中,由电荷守恒可知c(Na+)+c(H+)=c(X-)+c(OH-),由题图可知D点对应的溶液中c(H+)>c(OH-),则c(Na+)
6.D 根据第二反应终点溶液显碱性可知H2A为弱酸,强碱滴定弱酸用碱性条件下变色的酚酞试液作指示剂,A项错误。X点对应的溶液中溶质主要是NaHA,W点到X 点发生的主要反应的离子方程式为H2A+OH-HA-+H2O,B项错误。根据电荷守恒,c(Na+)+c(H+)=c(OH-) +c(HA-)+2c(A2-),因为Y点对应的溶液中c(HA-)=c(A2-),所以c(Na+)+c(H+)=c(OH-)+3c(A2-),C项错误。H2AHA-+H+,Ka1=c(H+)·c(HA-)c(H2A),由于W点对应的溶液中c(HA-)=c(H2A),故Ka1=c(H+)=1.0×10-2.3,HA-A2-+ H+,Ka2=c(H+)·c(A2-)c(HA-),由于Y点对应的溶液中c(HA-)=c(A2-),故Ka2=c(H+)=1.0×10-9.7,H2AHA-+ H+与HA-A2-+H+相减即得H2A+A2-2HA-,此时的平衡常数K=Ka1Ka2=1.0×10-2.31.0×10-9.7=1.0×107.4,D项正确。
7.D 随着pH的增大,c(HY-)c(H2Y)=Ka1c(H+)逐渐增大,c(HY-)c(Y2-)=c(H+)Ka2逐渐减小,因此曲线M表示pH与lg c(HY-)c(H2Y)的变化关系,A项正确;a点对应溶液中存在电荷守恒c(H+)+c(K+)=c(HY-)+2c(Y2-)+c(OH-),故c(H+)-c(OH-) =c(HY-)+2c(Y2-)-c(K+),B项正确;pH=3时,lg c(HY-)c(Y2-)=1.3,Ka2(H2Y)=c(Y2-)·c(H+)c(HY-)=10-3101.3=10-4.3,C项正确;交点b对应的溶液中,lg c(HY-)c(Y2-)=lg c(HY-)c(H2Y),故c(Y2-)=c(H2Y),又lg c(HY-)c(H2Y)>1,故c(HY-)>c(H2Y)=c(Y2-),D项错误。
8.D pH越大,c(CH3COO-)越大,pX(X表示CH3COO-)越小,则曲线A代表pX(X表示CH3COO-)与pH的关系,故A正确;根据题图可知,Y点对应溶液pH=5、c(CH3COO-)=c(CH3COOH),则Ka(CH3COOH)=c(CH3COO-)·c(H+)c(CH3COOH)=10-5,Ka(CH3COOH)的数量级为10-5,故B正确;根据题图可知,Z点溶液的pH=7,水的电离基本不受影响,X、Y点溶液呈酸性,水的电离受到抑制,且酸性越强,水的电离程度越小,则水的电离程度Xc(CH3COOH),故D错误。
9.(1)增大(1分) 增大(1分) (2)c(Na+)>c(HS-)>c(OH-)>c(H+)(2分) (3)①2 1 3 3 3 3(共2分) ②1∶2(2分) (4)13(2分) (5)cd(2分)
【解析】 (1)Na2S水解会促进水的电离,使水的电离程度增大。盐类水解是吸热反应,微热会促进Na2S水解,溶液pH增大。(2)盐类的水解程度较小,又因NaHS的水溶液呈碱性,故c(HS-)>c(OH-)>c(H+),Na+不水解,故离子浓度大小为c(Na+)>c(HS-)>c(OH-)>c(H+)。(3)①根据得失电子守恒和原子守恒可配平化学方程式:2Na2S+Na2SO3+3H2SO43Na2SO4+3S↓+3H2O。②该反应中,S既是氧化产物也是还原产物,由还原剂是Na2S,氧化剂是Na2SO3可知,还原产物与氧化产物的物质的量之比为1∶2。(4)S2-的水解常数Kh=c(HS-)·c(OH-)c(S2-)= c(HS-)·c(OH-)·c(H+)c(S2-)·c(H+)=KwKa2,Na2S溶液中,可认为c(HS-)=c(OH-),c(S2-)≈0.1 mol·L-1,故c2(OH-)c(S2-)=KwKa2,代入相关数据可得c(OH-)=0.1 mol·L-1,即pH=13。(5)结合反应原理溶度积小的物质转化为溶度积更小的物质,知Ksp(FeS)>Ksp(CuS),a项错误;没有该反应的平衡常数,则无法比较达到平衡时c(Cu2+)和 c(Fe2+)的大小,b项错误;加入Na2S固体后,S2-结合溶液中的Cu2+、Fe2+,使其浓度降低,c项正确;其平衡常数K=c(Fe2+)c(Cu2+)=c(S2-)·c(Fe2+)c(Cu2+)·c(S2-)=Ksp(FeS)Ksp(CuS),d项正确。
10.(1)将溶剂水煮沸后冷却(2分) (2)②(2分) (3)使溶液混合均匀,快速完成反应(2分) (4)1,2,4,1,1,3(2分) (5)重复步骤e的操作2~3次(2分) (6)溶液蓝色褪去且半分钟内不恢复原色(2分) 9.0(2分) 是(2分) (7)2H++S2O32-S↓+SO2↑+H2O、SO2+I2+2H2O4H++SO42-+2I-、4H++4I-+O22I2+2H2O(任写其中2个)(2分)
【解析】 (1)气体的溶解度随温度的升高而减小,所以除去水中氧的简单操作是将溶剂水煮沸。(2)向封闭式体系中添加一定量液体试剂最宜选择的仪器是注射器。(3)搅拌可使溶液混合均匀,使反应快速完成。(4)该反应是氧化还原反应,依据得失电子守恒、电荷守恒及原子守恒即可完成配平。(5)定量实验要求重复进行2~3次,取平均值。(6)步骤e是向碘-淀粉的蓝色溶液中滴加Na2S2O3溶液,达到滴定终点时,溶液蓝色褪去且半分钟内不恢复原色。根据题中所给的离子方程式可得O2~2MnO(OH)2~2I2~4S2O32-,即O2~4S2O32-。40.00 mL水样最终消耗Na2S2O3的物质的量为4.5×10-5 mol,故其中氧气的物质的量为4.54×10-5 mol,质量为4.54×10-5 mol×32 g·mol-1×103 mg·g-1=0.36 mg,则1 L水样中氧气的质量为0.36 mg×1 00040=9.0 mg,即DO=9.0 mg·L-1>5 mg·L-1,作为饮用水源达标。(7)若溶液的pH过低,则溶液酸性过强。在酸性条件下,H+能与S2O32-发生反应生成SO2等;氧气能将I-氧化,生成的碘单质能与生成的二氧化硫发生反应,使实验产生误差。
专题十七 水的电离和溶液的酸碱性
考点1 水的电离
考法1 水的电离平衡的影响因素和水电离出的c(H+)或c(OH-)的计算
命题角度 水的电离图像分析
例1 一定温度下,水溶液中H+和OH-的浓度变化曲线如图。下列说法正确的是
A.升高温度,可能引起由c向b的变化
B.该温度下,水的离子积常数为1.0×10-13
C.该温度下,加入FeCl3可能引起由b向a的变化
D.该温度下,稀释溶液可能引起由c向d的变化
【解析】 升温促进水的电离,升温后水溶液不能由碱性变为中性,A项错误;根据c(H+)和c(OH-)可求出Kw=1.0×10-14,B项错误;加入FeCl3,Fe3+水解溶液呈酸性,可引起由b向a变化,C项正确;温度不变,稀释后,c(OH-)减小,c(H+)增大,但仍在该曲线上,不可能到达d点,D项错误。
【答案】 C
【拓展训练】1. 短周期元素W、X、Y、Z的原子序数依次增大,其简单离子都能破坏水的电离平衡的是( )
A.W2-、X+ B.X+、Y3+ C.Y3+、Z2- D.X+、Z2-
考点2 溶液的酸碱性与pH
考法2 溶液pH的计算及溶液的混合、稀释规律
命题角度1 水的离子积与溶液的pH计算
例2 室温时,M(OH)2(s)M2+(aq)+2OH-(aq) Ksp=a。c(M2+)=b mol·L-1时,溶液的pH等于
A.12lg (ba) B.12lg (ab)
C.14+12lg (ab) D.14+12lg (ba)
【解析】 本题考查溶度积常数及溶液pH的计算,意在考查考生对溶度积常数的理解能力。根据M(OH)2的Ksp=c(M2+)·c2(OH-),则溶液中c(OH-)=Kspc(M2+)=ab mol·L-1,则pH=-lg c(H+)=-lg(10-14÷ab)=-(-14-12lgab)=14+12lgab。
【答案】 C
【拓展训练】2. 298 K时,用0.100 mol·L-1盐酸滴定20.00 mL 0.100 mol·L-1 MOH溶液,溶液的pH与所加盐酸体积的关系如图所示(已知:10-1.4≈0.04)。下列说法正确的是( )
A.E点后随着盐酸加入,溶液中水电离的c(H+)·c(OH-)保持不变
B.V=20.00
C.298 K时,向P点对应的溶液中加入少量水稀释,c(OH-)c(M+)保持不变
D.298 K时,Kb(MOH)的数量级为10-2
命题角度2 一元酸和一元碱溶液混合后溶液中的情况判断
例3 已知温度T时水的离子积常数为Kw,该温度下,将浓度为a mol·L-1的一元酸HA与b mol·L-1的一元碱BOH等体积混合,可判定该溶液呈中性的依据是
A.a=b
B.混合溶液的pH=7
C.混合溶液中, c(H+)=Kw
D.混合溶液中,c(H+)+c(B+)=c(OH-)+c(A-)
【解析】 “一元酸”可能是“一元强酸”或“一元弱酸”,“一元碱”可能是“一元强碱”或“一元弱碱”,只有等物质的量浓度、等体积的“一元强酸”与“一元强碱”混合,才可判定混合溶液呈中性,等物质的量浓度、等体积的其他混合方式(如“一元强酸”与“一元弱碱”等),都不能判定混合溶液呈中性,A项不符合题意;常温时,pH=7的溶液呈中性,温度为T时,pH=7的溶液不一定呈中性,B项不符合题意;若c(H+)=Kw,则c2(H+)=Kw,又Kw=c(OH-)·c(H+),有c2(H+)=c(OH-)·c(H+),c(H+)=c(OH-),故混合溶液呈中性,C项符合题意;无论混合溶液呈酸性、中性、还是碱性,溶液都呈电中性,都存在c(H+)+c(B+)=c(OH-)+c(A-),D项不符合题意。
【答案】 C
考点3 酸碱中和滴定
考法3 酸碱中和滴定的拓展应用
命题角度1 酸碱中和滴定的拓展应用(热点角度)
例4 用沉淀滴定法快速测定 NaI等碘化物溶液中c(I-),实验过程包括准备标准溶液和滴定待测溶液。
Ⅰ.准备标准溶液
a.准确称取AgNO3基准物4.246 8 g(0.025 0 mol)后,配制成250 mL标准溶液,放在棕色试剂瓶中避光保存,备用。
b.配制并标定100 mL 0.100 0 mol·L-1 NH4SCN标准溶液,备用。
Ⅱ.滴定的主要步骤
a.取待测NaI溶液25.00 mL于锥形瓶中。
b.加入25.00 mL 0.100 0 mol·L-1 AgNO3溶液(过量),使I-完全转化为AgI沉淀。
c.加入NH4Fe(SO4)2溶液作指示剂。
d.用0.100 0 mol·L-1 NH4SCN溶液滴定过量的Ag+,使其恰好完全转化为AgSCN沉淀后,体系出现淡红色,停止滴定。
e.重复上述操作两次。三次测定数据如下表:
实验序号
1
2
3
消耗NH4SCN标准溶液体积/mL
10.24
10.02
9.98
f.数据处理。
回答下列问题:
(1)将称得的AgNO3配制成标准溶液,所使用的仪器除烧杯和玻璃棒外还有 。
(2)AgNO3标准溶液放在棕色试剂瓶中避光保存的原因是 。
(3)滴定应在pH<0.5的条件下进行,其目的是 。
(4)b和c两步操作是否可以颠倒 ,说明理由 。
(5)所消耗的NH4SCN标准溶液平均体积为 mL,测得c(I-)= mol·L-1。
(6)在滴定管中装入NH4SCN标准溶液的前一步,应进行的操作为 。
(7)判断下列操作对c(I-)测定结果的影响(填“偏高”“偏低”或“无影响”)
①若在配制AgNO3标准溶液时,烧杯中的溶液有少量溅出,则测定结果 。
②若在滴定终点读取滴定管刻度时,俯视标准液液面,则测定结果 。
【解析】 (1)配制一定物质的量浓度的标准溶液,除烧杯和玻璃棒外,还需用到的仪器有250 mL(棕色)容量瓶、胶头滴管。(2)AgNO3见光易分解,因此需要保存在棕色试剂瓶中。(3)滴定实验中用NH4Fe(SO4)2溶液作指示剂,Fe3+容易发生水解,影响滴定终点判断,因此控制pH<0.5,目的是抑制Fe3+的水解。(4)Fe3+能与I-发生氧化还原反应:2Fe3++2I-2Fe2++I2,因此b、c不能颠倒,否则指示剂耗尽,无法判断滴定终点。(5)第1组数据误差较大,舍去,取第2组、第3组实验数据的平均值,消耗NH4SCN标准溶液的体积为(10.02+9.98)mL×12=10.00 mL。根据滴定原理,则n(Ag+)=n(I-)+n(SCN-),故n(I-)=n(Ag+)-n(SCN-)=0.025 L×0.100 0 mol·L-1-0.01 L×0.100 0 mol·L-1=0.001 5 mol,则c(I-)=0.001 5mol0.025 L=0.060 0 mol·L-1。(6)在滴定管中装入NH4SCN标准溶液之前,要先用NH4SCN标准溶液润洗滴定管。(7)①配制AgNO3标准溶液时,若烧杯中溶液有少量溅出,配制的AgNO3标准溶液的浓度偏低,则滴定时消耗的NH4SCN标准溶液的体积偏小,测得的c(I-)偏高。②滴定管0刻度在上,读数时俯视,读取体积偏小,计算所用NH4SCN的物质的量偏低,测得的c(I-)偏高。
【答案】(1)250 mL(棕色)容量瓶、胶头滴管 (2)AgNO3见光分解 (3)防止因Fe3+的水解而影响滴定终点的判断(或抑制 Fe3+的水解) (4)否(或不能) 若颠倒,Fe3+与I-反应,指示剂耗尽,无法判断滴定终点 (5)10.00 0.060 0 (6)用 NH4SCN 标准溶液进行润洗 (7)①偏高 ②偏高
【拓展训练】3.中华人民共和国国家标准(GB2760-2011)规定葡萄酒中SO2最大使用量为0.25 g·L-1。某兴趣小组用图1装置(夹持装置略)收集某葡萄酒中SO2,并对其含量进行测定。
(1)仪器A的名称是 ,水通入A的进口为 。
(2)B中加入300.00 mL葡萄酒和适量盐酸,加热使SO2全部逸出并与C中H2O2完全反应,其化学方程式为 。
(3)除去C中过量的H2O2,然后用0.090 0 mol·L-1 NaOH标准溶液进行滴定,滴定前排气泡时,应选择图2中的 ;若滴定终点时溶液的pH=8.8,则选择的指示剂为 ;若用50 mL滴定管进行实验,当滴定管中的液面在刻度“10”处,则管内液体的体积(填序号) (①=10 mL,②=40 mL,③<10 mL,④>40 mL)。
(4)滴定至终点时,消耗NaOH溶液25.00 mL,该葡萄酒中SO2含量为 g·L-1。
(5)该测定结果比实际值偏高,分析原因并利用现有装置提出改进措施 。
命题角度2 导电能力与酸碱中和滴定图像
以中和滴定为载体,考查指示剂的选择、滴定过程中溶液酸碱性的变化、导电能力的变化等知识。
例5 电导率越大溶液的导电能力越强。常温下用0.100 0 mol·L-1的盐酸分别滴定10.00 mL浓度均为0.100 0 mol·L-1的NaOH溶液和(CH3)2NH·H2O溶液,已知(CH3)2NH·H2O在水中的电离与NH3·H2O相似,常温下,Kb[(CH3)2NH·H2O]=1.6×10-4。利用传感器测得滴定过程中溶液的电导率如图所示。下列说法错误的是
A.线①代表滴定NaOH溶液,线②代表滴定(CH3)2NH·H2O溶液
B.b、c、e三点对应的溶液中,水的电离程度最大的是e点
C.盐酸滴定(CH3)2NH·H2O溶液的实验中选择甲基橙作指示剂比选酚酞误差更小
D.d点对应的溶液中:c(H+)
疑难7 酸碱中和滴定与溶液的pH图像分析
突破点1 一元强酸(HCl)溶液滴定一元弱碱(AOH、BOH、COH)溶液的图像
若起始溶液c(AOH)=c(BOH)=c(COH),V(AOH溶液)=V(BOH溶液)=V(COH溶液)时,基本命题点有:
(1)三种弱碱的碱性相对强弱:由V(HCl溶液)=0时的pH大小可得,Kb(AOH)>Kb(BOH)>Kb(COH)。
(2)盐水解程度强弱:根据“碱越弱,对应的盐越易水解”可得,Kh(ACl)
例6 298 K时,在20.0 mL 0.10 mol·L-1氨水中滴入0.10 mol·L-1的盐酸,溶液的pH与所加盐酸的体积关系如图所示。已知0.10 mol·L-1氨水的电离度为1.32%,下列有关叙述正确的是
A.该滴定过程应选择酚酞作为指示剂
B.M点对应的盐酸体积为20.0 mL
C.M点处的溶液中c(NH4+)=c(Cl-)=c(H+)=c(OH-)
D.N点处的溶液中pH<12
【解析】 当恰好完全中和时,生成NH4Cl,而NH4Cl溶液呈酸性,酚酞变色的pH范围为8.2~10.0,甲基橙变色的pH范围为3.1~4.4,故应选甲基橙作指示剂,A项错误;当V(盐酸)=20.0 mL时,恰好完全反应,溶液呈酸性,B项错误;M点时由溶液中电荷守恒知c(NH4+)+c(H+)=c(Cl-)+c(OH-),而溶液呈中性,即c(H+)=c(OH-),则c(NH4+)=c(Cl-),但c(NH4+)=c(Cl-)≫c(H+)=c(OH-),C项错误;该温度下,0.10 mol·L-1 一元强碱溶液的pH=13,若0.10 mol·L-1一元弱碱溶液的电离度为10%,则其pH=12,而0.10 mol·L-1氨水的电离度小于10%,故其溶液的pH<12,D项正确。
【答案】 D
【拓展训练】4.在常温下,向10 mL浓度均为0.1 mol·L-1的NaOH和Na2CO3混合溶液中滴加0.1 mol·L-1的盐酸,溶液pH随盐酸加入体积的变化如图所示。下列说法正确的是( )
A.在a点的溶液中:c(Na+)>c(CO32-)>c(Cl-)>c(OH-)>c(H+)
B.在b点的溶液中:2n(CO32-)+n(HCO3-)<0.001 mol
C.在c点的溶液pH<7,是因为此时HCO3-的电离能力大于其水解能力
D.若将0.1 mol·L-1的盐酸换成同浓度的醋酸,当滴至溶液的pH=7时:c(Na+)=c(CH3COO-)
突破点2 一元强碱(NaOH)溶液滴定一元弱酸(HA、HB、HC)溶液的图像
若起始溶液c(HA)=c(HB)=c(HC),V(HA溶液)=V(HB溶液)=V(HC溶液)时,基本命题点有:
(1)三种弱酸的酸性相对强弱:由V(NaOH溶液)=0时的pH大小可得,Ka(HA)>Ka(HB)>Ka(HC)。
(2)盐水解程度强弱:根据“酸越弱,对应的盐越易水解”可得,Kh(NaA)
例7 室温下,用相同浓度的NaOH溶液,分别滴定浓度均为0.1 mol·L-1的三种酸(HA、HB和HD)溶液,滴定曲线如图所示,下列判断错误的是
中和百分数/%
A.三种酸的电离常数关系:KHA>KHB>KHD
B.滴定至P点时,溶液中:c(B-)>c(Na+)>c(HB)>c(H+)>c(OH-)
C.pH=7时,三种溶液中:c(A-)=c(B-)=c(D-)
D.当中和百分数达100%时,将三种溶液混合后:c(HA)+c(HB)+c(HD)=c(OH-)-c(H+)
【解析】 本题考查酸碱中和滴定的分析,意在考查考生对滴定过程中粒子变化的分析能力。三种酸的浓度相等,根据图像,在滴定前HA溶液的pH最小,酸性最强,HD溶液的pH最大,酸性最弱,说明HA的电离程度最大,电离常数最大,A项正确。P点溶液中含有等物质的量的NaB与HB,此时溶液显酸性,说明HB的电离程度大于B-的水解程度,所以c(B-)>c(HB),由物料守恒:2c(Na+)=c(HB)+c(B-)知,c(Na+)介于c(B-)、c(HB)之间,B项正确。每种溶液中均存在电荷守恒:c(Na+)+c(H+)=c(X-)+c(OH-),X-代表A-、B-、D-,在pH=7时,c(H+)=c(OH-),c(Na+) =c(X-),而pH=7时,三种酸所消耗的NaOH的物质的量不相等,故三种溶液中c(Na+)不相等,则c(X-)也不相等,C项错误。中和百分数为100%的三种溶液,其溶质分别是NaA、NaB、NaD,混合后溶液中的电荷守恒式为c(Na+)+c(H+)=c(A-)+c(B-)+c(D-)+c(OH-)①,此式中c(Na+)=c(Na+)[NaA]+c(Na+)[NaB] +c(Na+)[NaD],混合前的三种溶液中存在物料守恒:c(Na+)[NaA]=c(A-)+c(HA),c(Na+)[NaB]=c(B-)+c(HB),c(Na+)[NaD]=c(D-)+c(HD),消去①式中的c(Na+)和c(A-)、c(B-)、c(D-),得c(HA)+c(HB)+c(HD)=c(OH-)-c(H+),D项正确。
【答案】 C
突破点3 一元强碱(NaOH)溶液滴定二元弱酸(H2A)溶液的图像
基本命题点有
(1)图1:常考Ka1、Ka2的计算或求其数量级。
解题方法:根据曲线交点及对应的pH可求Ka1、Ka2。
(2)图2:常考M、N哪条线表示lg c(HA-)c(H2A)与pH或lg c(A2-)c(HA-)与pH的关系,Ka1、Ka2的计算或数量级。
解题方法:可根据图2中所示的虚线与直线的交点来求,交点处的c(HA-)=c(H2A),c(A2-)=c(HA-),再结合交点对应pH的大小,可知线N表示lgc(HA-)c(H2A),线M表示lgc(A2-)c(HA-)。利用虚线与直线交点对应的pH也可求出Ka1、Ka2或其数量级。
(3)图3:常考哪条线表示-lg c(H+)c(H2A)与-lg c(HA-)或-lg c(H+)c(HA-) 与-lg c(A2-)的关系,Ka1、Ka2的计算或数量级。
解题方法:可根据X、Y点对应的横坐标、纵坐标的值相加之后和的大小来求。Ka1(H2A)≫Ka2(H2A),则X点为一级电离的某一点,设X点横坐标、纵坐标值之和为x,则-lg c(H+)c(H2A)+[-lg c(HA-)]=x,-lg c(H+)·c(HA-)c(H2A)=x,可得Ka1=10-x。同理Y点为二级电离的某一点,设Y点横、纵坐标值之和为y,则-lg c(H+)c(HA-)+[-lg c(A2-)]=y,-lgc(H+)·c(A2-)c(HA-)=y,可得Ka2=10-y。假设成立。
例8 常温下将NaOH溶液滴加到己二酸(H2X)溶液中,混合溶液的pH与离子浓度变化的关系如图所示。下列叙述错误的是
A.Ka2(H2X)的数量级为10-6
B.曲线N表示pH与lgc(HX-)c(H2X)的变化关系
C.NaHX溶液中c(H+)>c(OH-)
D.当混合溶液呈中性时,c(Na+)>c(HX-)>c(X2-)>c(OH-)=c(H+)
【解析】 H2X的电离方程式为H2XH++HX-,HX-H++X2-。当c(HX-)c(H2X)=c(X2-)c(HX-)=1时,即横坐标为0.0时,Ka1=c(H+),Ka2=c'(H+),因为Ka1>Ka2,故c(H+)>c'(H+),即pH
【拓展训练】 5. 常温下,用NaOH溶液滴定H2C2O4溶液,溶液中-lg c(HC2O4-)与-lg c(H+)c(H2C2O4)或-lg c(C2O42-)与-lg c(H+)c(HC2O4-)的关系如图所示。下列说法错误的是( )
A.Ka1(H2C2O4)的数量级为10-2
B.线M表示-lgc(H+)c(H2C2O4)与-lg c(HC2O4-)的关系
C.线N表示-lgc(H+)c(H2C2O4)与-lg c(HC2O4-)的关系
D.向NaHC2O4溶液中加少量NaOH至c(HC2O4-)=c(C2O42-)时,溶液pH为5
【基础巩固】
考点1 水的电离
1.某温度下,向pH=6的蒸馏水中加入NaHSO4晶体,保持温度不变,测得溶液的pH为2。下列对该溶液的叙述不正确的是( )
A.该温度下加入等体积pH=12的NaOH溶液可使该溶液恰好呈中性
B.该温度高于25 ℃
C.加入NaHSO4晶体抑制了水的电离
D.该溶液中由水电离出来的H+浓度是1.0×10-10 mol·L-1
2.下列说法正确的是( )
A.25 ℃时某溶液中水电离出的c水(H+)=1.0×10-12 mol·L-1,其pH一定是12
B.某温度下,向氨水中通入CO2,随着CO2的通入,c(OH-)c(NH3·H2O)不断增大
C.恒温恒容下,反应X(g)+3Y(g)2Z(g),起始时充入3 mol X和3 mol Y,当X的体积分数不变时,反应达到平衡
D.某温度下,向pH=6的蒸馏水中加入NaHSO4晶体,保持温度不变,测得溶液的pH为2,该温度下加入等体积pH=10的NaOH溶液可使反应后的溶液恰好呈中性
3.如图是不同温度(T1、T2)下溶液中水的离子积常数Kw变化曲线,有关说法正确的是( )
A.图中温度T1
C.两条曲线中四个点Kw间的关系:B>A=D=E
D.E、D两点水的电离均被抑制,而Kw相等
4. 25 ℃时,有pH均为9的NaOH溶液和CH3COONa溶液。回答下列问题:
(1)两溶液中c(H+)·c(OH-)= 。
(2)各取10 mL上述溶液,分别加水稀释至100 mL,pH较大的是 溶液。
(3)各取10 mL上述溶液,分别加热至90 ℃,pH较小的是 溶液。
(4)两溶液中由水电离出的c(OH-)分别为NaOH溶液 ;CH3COONa溶液 。
(5)取10 mL CH3COONa溶液,加水稀释至100 mL,c(CH3COO-)c(OH-)的值 (填“增大”“减小”或“不变”)。
考点2 溶液的酸碱性与pH
5.常温下,关于溶液的稀释下列说法正确的是( )
A.pH=3的醋酸溶液稀释100倍,pH=5
B.将1 L 0.1 mol·L-1的Ba(OH)2溶液稀释为2 L,pH=13
C.pH=4的H2SO4溶液加水稀释100倍,溶液中由水电离产生的c水(H+)=1.0×10-6 mol·L-1
D.pH=8的NaOH溶液稀释100倍,其pH=6
6.常温下0.1 mol·L-1的①CH3COOH 溶液、②NaOH溶液、③CH3COONa溶液,下列叙述正确的是( )
A.①中c(CH3COOH)>c(CH3COO-)>c(H+)>c(OH-)
B.①②等体积混合后,醋酸根离子浓度小于③的二分之一
C.①③等体积混合后,溶液呈酸性,则c(Na+)>c(CH3COO-)>c(H+)
D.①②等体积混合后,水的电离程度比①③等体积混合后的电离程度小
考点3 酸碱中和滴定
7.已知25 ℃时,Kb(NH3·H2O)=1.8×10-5,该温度下,用0.100 mol·L-1氨水滴定10.00 mL 0.100 mol·L-1一元酸HA溶液,滴定过程中加入氨水的体积(V)与溶液中lgc(H+)c(OH-)的关系如图所示。下列说法不正确的是( )
A.HA为强酸
B.a=10.00
C.25 ℃时,NH4+的水解平衡常数为59×10-9
D.当滴入20.00 mL氨水时,溶液中c(NH4+)>c(A-)
8.常温下,用0.1 mol·L-1 NaOH溶液滴定10 mL 0.1 mol·L-1 H2A溶液,溶液的pH随加入的NaOH溶液的体积关系如图所示,下列说法不正确的是( )
A.向A点对应溶液中加入少量水,c(OH-)c(H2A)增大
B.B点对应溶液:c(HA-)>c(H+)>c(A2-)>c(H2A)
C.C点对应溶液:c(Na+)=c(HA-)+2c(A2-)
D.水电离出来的c(OH-):B点>D点
【能力提升】
一、选择题(每小题6分,共48分)
1.下列有关电解质溶液的说法正确的是( )
A.0.1 mol·L-1氨水中滴入等浓度等体积的醋酸溶液,溶液导电性增强
B.适当升高温度,CH3COOH溶液pH增大
C.稀释0.1 mol·L-1 NaOH溶液,水的电离程度减小
D.向CH3COONa溶液中加入少量CH3COOH,c(CH3COO-)c(CH3COOH)·c(OH-)减小
2.25 ℃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水(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-)c(OH-)逐渐增大
D.e点所示溶液中,c(Na+)=2c(CH3COO-)+2c(CH3COOH)
3.将等浓度的H2SO4、NaHSO4溶液分别滴入两份相同的Ba(OH)2溶液中,溶液电导率与滴入溶液的体积的关系如图所示。下列分析正确的是( )
A.b→d反应的离子方程式为H++OH-H2O
B.d点所示溶液中,Na+与SO42-的物质的量之比为1∶1
C.c点所示溶液导电能力相同,所以两溶液中含有相同量的OH-
D.a、b两点所示溶液中Ba2+均沉淀完全,所以对应的溶液均显中性
4.已知:pOH=-lg c(OH-)、pKw=-lg Kw、AG= lgc(H+)c(OH-)。在某弱酸HX及其钠盐NaX的混合溶液中(HX和NaX的含量不确定),c(H+)和 c(OH-)存在如图所示的关系,则下列说法不正确的是( )
A.T2>T1=25 ℃
B.AG=14-2pH
C.AB线段上任意点对应的溶液均有pH=pOH=pKw2
D.图中D点对应的溶液中c(Na+)
A.25 ℃时,0.100 mol·L-1的HNO2溶液的pH=2.75
B.B点对应的溶液中,2c(H+)+c(HNO2)=c(NO2-)+2c(OH-)
C.C点对应的溶液的pH=7,加入NaOH溶液的体积为20.00 mL
D.D点对应的溶液的pH=11.25,c(Na+)-c(NO2-)的数值的数量级为10-3
6. 298 K时,向20.0 mL 0.10 mol·L-1 H2A溶液中滴加0.10 mol·L-1 NaOH溶液,滴定曲线如图所示。下列说法正确的是( )
A.该滴定过程可以选择石蕊试液作指示剂
B.W点到X点发生的主要反应的离子方程式为H2A+2OH-A2-+2H2O
C.Y点对应的溶液中c(Na+)+c(H+)=c(OH-)+2c(A2-)
D.反应H2A+A2-2HA-的平衡常数K=1.0×107.4
7.常温下,向二元弱酸H2Y溶液中滴加KOH溶液,所得混合溶液的pH与离子浓度变化的关系如图所示,下列有关说法错误的是( )
A.曲线M表示pH与lg c(HY-)c(H2Y)的变化关系
B.a点对应溶液中:c(H+)-c(OH-)=2c(Y2-)+c(HY-)-c(K+)
C.H2Y的第二级电离常数Ka2(H2Y)=10-4.3
D.交点b对应的溶液中:c(H2Y)=c(Y2-)>c(HY-)>c(H+)>c(OH-)
8.常温下,往一定浓度的醋酸溶液中加入NaOH溶液,所得溶液pX(X表示CH3COOH或CH3COO-,pX表示对应微粒物质的量浓度的负对数)与pH的关系如图所示。下列叙述错误的是( )
A.曲线A代表pX(X表示CH3COO-)与pH的关系
B.常温下,Ka(CH3COOH)的数量级为10-5
C.水的电离程度:X
二、非选择题(共30分)
9.（12分）硫有多种化合物,许多含硫化合物在工业上有重要的用途。
(1)硫化钠(Na2S)俗称硫化碱,常用于印染及制药工业。将硫化钠溶于水,会导致水的电离程度 (填“增大”“减小”或“不变”);若微热该溶液,pH会 (填“增大”“减小”或“不变”)。
(2)硫氢化钠(NaHS)常用于合成有机合成的中间体,其水溶液呈碱性。NaHS溶液中Na+、H+、HS-、OH-浓度由大到小的顺序为 。
(3)向Na2S和Na2SO3的混合溶液中加入足量的稀硫酸,可发生以下反应:
Na2S+Na2SO3+H2SO4Na2SO4+S↓+H2O(未配平)
①配平该化学方程式: Na2S+ Na2SO3+ H2SO4 Na2SO4+ S↓+ H2O。
②反应中还原产物与氧化产物的物质的量之比是 。
(4)室温时,已知H2S的Ka1=1×10-7,Ka2=1×10-13,若只考虑S2-的第一步水解,则0.1 mol·L-1 Na2S溶液的pH约为 。
(5)化工生产中常用FeS作沉淀剂除去工业废水中的Cu2+,其反应原理为Cu2+(aq)+FeS(s)CuS(s)+Fe2+(aq)。下列有关叙述正确的是 。
a.Ksp(FeS)
c.加入少量Na2S固体后,溶液中c(Cu2+)、c(Fe2+)都减小
d.该反应平衡常数K=Ksp(FeS)Ksp(CuS)
10.（18分）水中溶氧量(DO)是衡量水体自净能力的一个指标,通常用每升水中溶解氧分子的质量表示,单位 mg·L-1。我国《地表水环境质量标准》规定,生活饮用水源的DO不能低于5 mg·L-1。某化学小组同学设计了下列装置(夹持装置略),测定某河水的DO。
Ⅰ.测定原理:
碱性条件下,O2将Mn2+氧化为MnO(OH)2:①2Mn2++O2+4OH-2MnO(OH)2↓
酸性条件下,MnO(OH)2将I-氧化为I2:②MnO(OH)2+I-+H+Mn2++I2+H2O(未配平)
用Na2S2O3标准溶液滴定生成的I2:③2S2O32-+I2S4O62-+2I-
Ⅱ.测定步骤:
a.安装装置,检验气密性,充N2排尽空气后,停止充N2。
b.向烧瓶中加入200 mL水样。
c.向烧瓶中依次迅速加入1 mL MnSO4无氧溶液(过量)、2 mL 碱性KI无氧溶液(过量),开启搅拌器,至反应①完全。
d.搅拌并向烧瓶中加入2 mL H2SO4无氧溶液,至反应②完全,溶液为中性或弱酸性。
e.从烧瓶中取出40.00 mL溶液,以淀粉作指示剂,用0.010 00 mol·L-1 Na2S2O3溶液进行滴定,记录数据。
f.……
g.处理数据(忽略氧气从水样中的逸出量和加入试剂后水样体积的变化)。
回答下列问题:
(1)配制以上无氧溶液时,除去所用溶剂水中氧的简单操作为 。
(2)在橡胶塞处加入水样及有关试剂应选择的仪器是 (填标号)。
①滴定管 ②注射器 ③量筒
(3)搅拌的作用是 。
(4)配平反应②的方程式,其化学计量数依次为 。
(5)步骤f为 。
(6)步骤e中达到滴定终点的标志为 。若某次滴定消耗Na2S2O3溶液4.50 mL,水样的DO= mg·L-1(保留一位小数)。作为饮用水源,此次测得DO是否达标: (填“是”或“否”)。
(7)步骤d中加入H2SO4溶液反应后,若溶液pH过低,滴定时会产生明显的误差。写出产生此误差的原因(用离子方程式表示,至少写出2个)
。
【答案与解析】
【拓展训练】
1.C 由题意知,W为O,X为Na,Y为Al,Z为S,四种离子中,只有Al3+和S2-能发生水解反应,促进水的电离,因此选C。
2.D 由P点对应溶液的pH=12.6可知,MOH为弱碱,E点对应溶液呈中性,溶质为MCl、MOH,MOH电离抑制水的电离,M+水解促进水的电离,E点后随着盐酸的加入,MCl逐渐增多,MOH逐渐减少,水电离的c(H+)·c(OH-)逐渐增大,当MOH反应完全后,再加入盐酸,HCl抑制水的电离,水电离的c(H+)·c(OH-)减小,A项错误。MOH为弱碱,则中和至E点时所消耗的盐酸体积小于20.00 mL,B项错误。加水稀释时MOH电离的c(M+)=c(OH-),由于碱性减弱,H2O电离的c(OH-)增大,所以加水稀释时,c(OH-)c(M+)增大,C项错误。由P点对应溶液的pH可得c(OH-)=Kwc(H+)=10-1.4 mol·L-1,Kb(MOH)=c(OH-)·c(M+)c(MOH)=10-1.4×10-1.40.100-10-1.4≈2.7×10-2,故Kb(MOH)的数量级为10-2,D项正确。
3.(1)冷凝管(或冷凝器)(1分) b(1分) (2)SO2+H2O2H2SO4(2分) (3)③(1分) 酚酞(2分) ④(2分) (4)0.24(3分) (5)原因:盐酸的挥发;改进措施:用难挥发性的强酸溶液(如稀硫酸)代替盐酸,或用蒸馏水代替葡萄酒进行对比实验,扣除盐酸挥发的影响(3分)
【解析】 (1)仪器A为起冷凝作用的冷凝管(或冷凝器)。为使整个冷凝管中充满冷凝水,水应该从下端(b端)进入。(2)SO2被H2O2氧化为H2SO4,反应的化学方程式为SO2 + H2O2 H2SO4。(3)盛放NaOH溶液,应用带有橡胶管的碱式滴定管,可通过折弯橡胶管的方法(③)排出滴定管中的气泡。滴定终点时溶液的pH=8.8,溶液呈弱碱性,应该选用酚酞作指示剂。由于滴定管下端充满溶液且没有刻度,所以滴定管中NaOH溶液的体积大于40 mL。(4)根据SO2~H2SO4~2NaOH,n(SO2)=12×0.090 0 mol·L-1×25.00×10-3 L=1.125 0×10-3 mol,则m(SO2)=1.125 0×10-3 mol×64 g·mol-1=7.2×10-2 g,故SO2的含量=7.2×10-2g0.3 L=0.24 g·L-1。(5)测定结果偏高应该从消耗NaOH溶液体积进行分析,因B中加入的盐酸具有挥发性,加热时进入装置C中,导致溶液中H+的量增多,消耗NaOH溶液体积增大,导致测定结果偏高,要消除影响,可用难挥发性强酸溶液(如稀硫酸)代替盐酸;也可从滴定管读数方面进行分析。
4.B 向10 mL浓度均为0.1 mol·L-1的NaOH和Na2CO3混合溶液中滴加0.1 mol·L-1盐酸,依次发生反应:①H++OH-H2O、②H++CO32-HCO3-、③H++HCO3-H2CO3。a点的溶液中加入盐酸的体积为5 mL,则溶液中溶质的物质的量之比为n(NaCl)∶n(NaOH)∶n(Na2CO3)=1∶1∶2,故溶液中离子浓度大小为c(Na+)>c(CO32-)>c(OH-)>c(Cl-)>c(H+),A项错误。b点对应溶液的pH=7,结合电荷守恒式:c(Na+)+c(H+)=c(OH-)
+c(HCO3-)+2c(CO32-)+c(Cl-),可得c(HCO3-)+2c(CO32-)=c(Na+)-c(Cl-),故n(HCO3-)+2n(CO32-)=0.003 mol-n(Cl-),由题图知溶液pH=7时加入盐酸的体积大于20 mL,故n(Cl-)>0.002 mol,所以2n(CO32-)+n(HCO3-)<0.001 mol,B项正确。c点对应溶液的pH<7,是因为反应生成的H2CO3的电离能力大于HCO3-的水解能力,C项错误。若将0.1 mol·L-1的盐酸换成同浓度的醋酸,当滴至溶液的pH=7时,电荷守恒式为c(Na+)+c(H+)=c(OH-)
+c(HCO3-)+2c(CO32-)+c(CH3COO-),则c(Na+)≠c(CH3COO-),D项错误。
5.C 由b点的横、纵坐标值之和为2可知,-lgc(H+)c(H2C2O4)+[-lg c(HC2O4-)]=2,可得-lgc(H+)·c(HC2O4-)c(H2C2O4)=2,Ka1(H2C2O4)=10-2,线M表示-lgc(H+)c(H2C2O4)与
-lg c(HC2O4-)的关系,A、B项正确。由a点的横、纵坐标值之和为5,可得-lgc(H+)·c(C2O42-)c(HC2O4-)=5,Ka2(H2C2O4)=10-5,所以当c(HC2O4-)=c(C2O42-)时,c(H+)=10-5 mol·L-1,pH=5,C项错误、D项正确。
【基础巩固】
1.A 该温度下,pH为12的NaOH溶液的浓度是1 mol·L-1,pH=2的硫酸氢钠溶液中c(H+)是0.01 mol·L-1,两者等体积混合,碱过量,A项错误;25 ℃时Kw=1×10-14,本题中Kw=1×10-6×1×10-6=1×10-12,水电离吸热,升高温度,Kw变大,该温度高于25 ℃,B项正确;加入NaHSO4晶体,增大了c(H+),抑制了水的电离,C项正确; pH=6,水的离子积常数为1×10-12,NaHSO4溶液的pH为2,由水电离出来的c水(H+)=c(OH-)=1×10-10 mol·L-1,D项正确。
2.D 由水电解出的c水(H+)=1.0×10-12 mol·L-1,则由水电离出的c水(OH-)=1.0×10-12 mol·L-1,溶液可能呈酸性或碱性,即溶液的pH为2或12,A项错误;某温度下,氨水中存在NH3·H2ONH4++OH-,通入CO2,平衡正向移动,c(NH4+)不断增大,而平衡常数不变,则c(OH-)c(NH3·H2O)=Kc(NH4+)不断减小,B项错误;恒温恒容下,反应X(g)+3Y(g)2Z(g),起始时充入3 mol X和3 mol Y,由“三段式”法计算可知,X的体积分数一直是50%,C项错误;蒸馏水的pH=6,所以该温度下Kw=1×10-12,NaHSO4溶液中c(H+)为0.01 mol·L-1,加入等体积浓度为0.01 mol·L-1的氢氧化钠溶液可使反应后的溶液恰好呈中性,故应加入等体积pH=10的NaOH溶液,D项正确。
3.C 根据A点可以计算出T2时Kw=10-14,根据B点可以计算出T1时Kw=10-12,A点到B点,Kw增大,说明水的电离平衡正向移动,而水的电离吸热,升温时水的电离平衡正向移动,故T1>T2,A项错误;T1时Kw=10-12,pH=6的溶液中c(H+)=c(OH-)=10-6 mol·L-1,因此溶液呈中性,B项错误;Kw只与温度有关,B点Kw=10-12,E、A、D点Kw=10-14,故四个点Kw间的关系B>A=D=E,C项正确;E点溶液呈碱性,水的电离可能被促进(如Na2CO3溶液),也可能被抑制(如NaOH溶液),同理D点溶液呈酸性,水的电离可能被促进(如NH4Cl溶液),也可能被抑制(如稀硫酸),但Kw均相等,D项错误。
4.(1)1.0×10-14(1分) (2)CH3COONa(1分) (3)NaOH(1分) (4)1×10-9 mol·L-1(1分) 1×10-5 mol·L-1(1分) (5)减小(1分)
【解析】 (1)两种溶液的温度相同,则水的离子积相同,即c(H+)·c(OH-)=Kw=1.0×10-14。(2)pH=9的NaOH溶液稀释10倍后pH=8;加水稀释CH3COONa溶液时,CH3COO-的水解程度增大,故pH=9的CH3COONa溶液稀释10倍后pH>8。(3)NaOH在水中完全电离,其水溶液的pH大小受温度影响不大,而加热能促进盐类水解,故将两种溶液分别加热到90 ℃时,pH较小的是NaOH溶液。(4)NaOH溶液中的H+全部由水电离产生,pH=9的NaOH溶液中,c(H+)=1.0×10-9 mol·L-1,即由水电离出的H+浓度为1.0×10-9 mol·L-1,因水电离出的c(H+)=c(OH-),故由水电离出的OH-浓度为1.0×10-9 mol·L-1;盐类水解促进水的电离,CH3COONa溶液中的OH-全部由水电离产生,pH=9的CH3COONa溶液中c(OH-)=1.0×10-5 mol·L-1,即由水电离出的OH-浓度为1.0×10-5 mol·L-1。(5)CH3COO-+H2OCH3COOH+OH-,其平衡常数K=c(CH3COOH)·c(OH-)c(CH3COO-),溶液稀释过程中c(CH3COOH)减小,而平衡常数K的值不变,故c(OH-)c(CH3COO-)的值增大,即c(CH3COO-)c(OH-)的值减小。
5.B 醋酸是弱电解质,在水溶液里存在电离平衡,加水稀释能促进醋酸电离,则pH=3的醋酸溶液加水稀释100倍,pH<5,A项错误;将1 L 0.1 mol·L-1的Ba(OH)2溶液加水稀释为2 L,溶液中c(OH-)为0.1 mol·L-1,则c(H+)=10-13 mol·L-1,所以pH=13,B项正确;pH=4的H2SO4溶液加水稀释100倍,溶液中由水电离产生的c水(OH-)=10-8 mol·L-1,则由水电离产生的c水(H+)=1.0×10-8 mol·L-1,C项错误;将pH=8的NaOH溶液加水稀释100倍,溶液仍然是碱性溶液,不可能是酸性溶液,其溶液的pH>7,D项错误。
6.B CH3COOH溶液中存在两个电离平衡:H2O H++OH-、CH3COOH CH3COO-+H+,CH3COOH抑制H2O的电离,故①中c(CH3COOH)>c(H+)>c(CH3COO-)>c(OH-),A项错误。①②等体积混合后,生成醋酸钠溶液,其浓度为0.05 mol·L-1,醋酸根离子易水解,且浓度越小水解程度越大,故①②等体积混合后醋酸根离子浓度小于③的二分之一,B项正确。①③等体积混合后,溶液呈酸性,说明CH3COOH的电离程度大于CH3COO-的水解程度,则c(CH3COO-)>c(Na+)>c(H+),C项错误。①②等体积混合后,所得溶液溶质为醋酸钠,其水解促进水的电离,①③等体积混合后,所得溶液呈酸性,抑制水的电离,D项错误。
7.B 没有加入氨水时,HA溶液中lg c(H+)c(OH-)=12,根据25 ℃时水的离子积Kw=1×10-14,得c(H+)=0.1 mol·L-1=c(HA),说明HA完全电离,HA为一元强酸,A项正确;加入a mL 氨水时,lgc(H+)c(OH-)=0,则溶液中c(H+)=c(OH-),溶液显中性,当加入10 mL氨水时,HA与氨水恰好完全反应生成强酸弱碱盐,溶液显酸性,所以加入的氨水的体积大于10 mL,即a>10.00,B项错误;25 ℃时,NH4+的水解平衡常数为KwKb=1×10-141.8×10-5=59×10-9,C项正确;当滴入20.00 mL氨水时,氨水过量,溶液显碱性,即c(H+)
8.D 根据0.1 mol·L-1 H2A溶液的pH>1,可知H2A为弱酸,稀释H2A溶液促进H2A的电离,溶液中c(H+)和c(H2A)均减小,c(OH-)增大,则c(OH-)c(H2A)增大,A项正确;加入10 mL NaOH溶液时,B点对应溶液的溶质为NaHA,由溶液pH<7可知,HA-的电离程度大于其水解程度,即溶液中c(HA-)>c(H+)>c(A2-)>c(H2A),B项正确;C点对应溶液pH=7,根据电荷守恒有c(Na+)+c(H+)=c(HA-)+2c(A2-)+c(OH-)且c(H+)=c(OH-),故存在c(Na+)=c(HA-)+2c(A2-),C项正确;加入20 mL NaOH溶液时,D点对应溶液的溶质为Na2A,A2-的水解程度大于HA-,则水电离出
来的c(OH-):B点
【能力提升】
1.A NH3·H2O为弱电解质,0.1 mol·L-1氨水中自由移动的离子较少,溶液导电性较弱,加入等浓度等体积的醋酸溶液后发生反应NH3·H2O+CH3COOHNH4++CH3COO-+H2O,自由移动的离子增多,溶液导电性增强,A项正确;CH3COOHCH3COO-+H+为吸热过程,适当升高温度能促进醋酸的电离,溶液中H+浓度增大,pH减小,B项错误;NaOH为强碱,在溶液中抑制水的电离,稀释NaOH溶液后,溶液碱性减弱,对水电离的抑制作用减弱,水的电离程度增大,C项错误;CH3COO-的水解平衡常数Kh=c(CH3COOH)·c(OH-)c(CH3COO-)只与温度有关,与离子的浓度大小无关,向CH3COONa溶液中加入少量CH3COOH,c(CH3COO-)c(CH3COOH)·c(OH-)保持不变,D项错误。
2.D a点所示溶液为0.01 mol·L-1 CH3COOH溶液,CH3COOH电离出的H+ 浓度小于0.01 mol·L-1,故a点所示溶液中水电离的c水(H+)大于1.0×10-12 mol·L-1,c点所示溶液中水的电离程度最大,即CH3COOH溶液与NaOH溶液恰好完全反应,故x=20,A项错误;b点所示溶液显酸性,d点所示溶液显碱性,B项错误;c(CH3COO-)c(OH-)=Ka(CH3COOH)·c(CH3COOH)Kw,温度不变,Ka(CH3COOH)、Kw不变,滴定过程中c(CH3COOH)逐渐减小,故c(CH3COO-)c(OH-)逐渐减小,C项错误;e点所示溶液的溶质为等物质的量的CH3COONa和NaOH,由物料守恒可得c(Na+)=2c(CH3COO-)+
2c(CH3COOH),D项正确。
3.A H2SO4与Ba(OH)2的物质的量相等时,生成硫酸钡沉淀,溶液的电导率为零,则曲线①表示H2SO4溶液;NaHSO4与Ba(OH)2的物质的量相等时,生成硫酸钡沉淀、NaOH和水,电导率不为零,则曲线②表示硫酸氢钠溶液。由以上分析可知,b点所示溶液为NaOH溶液,继续滴加硫酸氢钠溶液时,发生反应H++OH-H2O,则b→d反应的离子方程式为H++OH-H2O, A项正确;d点所示溶液为Na2SO4溶液,溶液中Na+与SO42-的物质的量之比为2∶1,B项错误;c点所示溶液导电能力相同,但曲线①对应的溶液显酸性,曲线②对应的溶液显碱性,故两溶液中含有OH-的量不同,C项错误;a、b两点所示溶液中Ba2+均沉淀完全,a点对应溶液显中性,b点对应溶液为NaOH溶液,显碱性,D项错误。
4.B 根据题图中A点知T1时Kw=c(H+)·c(OH-)=10-7×10-7=10-14,T1为25 ℃,由题图中B点知T2时Kw=c(H+)·c(OH-)=10-6×10-6=10-12,水的电离是吸热过程,温度升高Kw增大,则T2>25 ℃,A项正确;AG= lgc(H+)c(OH-)=lg c2(H+)c(OH-)·c(H+)= pKw-2pH,25 ℃时,pKw=14,即25 ℃时AG=14-2pH,B项不正确;AB线段上任意点对应的溶液中c(H+)=c(OH-),则pH=pOH,Kw=c(H+)·c(OH-),pKw=pH+pOH,pH=pOH=pKw2,C项正确;HX和NaX的混合溶液中,由电荷守恒可知c(Na+)+c(H+)=c(X-)+c(OH-),由题图可知D点对应的溶液中c(H+)>c(OH-),则c(Na+)
6.D 根据第二反应终点溶液显碱性可知H2A为弱酸,强碱滴定弱酸用碱性条件下变色的酚酞试液作指示剂,A项错误。X点对应的溶液中溶质主要是NaHA,W点到X 点发生的主要反应的离子方程式为H2A+OH-HA-+H2O,B项错误。根据电荷守恒,c(Na+)+c(H+)=c(OH-) +c(HA-)+2c(A2-),因为Y点对应的溶液中c(HA-)=c(A2-),所以c(Na+)+c(H+)=c(OH-)+3c(A2-),C项错误。H2AHA-+H+,Ka1=c(H+)·c(HA-)c(H2A),由于W点对应的溶液中c(HA-)=c(H2A),故Ka1=c(H+)=1.0×10-2.3,HA-A2-+ H+,Ka2=c(H+)·c(A2-)c(HA-),由于Y点对应的溶液中c(HA-)=c(A2-),故Ka2=c(H+)=1.0×10-9.7,H2AHA-+ H+与HA-A2-+H+相减即得H2A+A2-2HA-,此时的平衡常数K=Ka1Ka2=1.0×10-2.31.0×10-9.7=1.0×107.4,D项正确。
7.D 随着pH的增大,c(HY-)c(H2Y)=Ka1c(H+)逐渐增大,c(HY-)c(Y2-)=c(H+)Ka2逐渐减小,因此曲线M表示pH与lg c(HY-)c(H2Y)的变化关系,A项正确;a点对应溶液中存在电荷守恒c(H+)+c(K+)=c(HY-)+2c(Y2-)+c(OH-),故c(H+)-c(OH-) =c(HY-)+2c(Y2-)-c(K+),B项正确;pH=3时,lg c(HY-)c(Y2-)=1.3,Ka2(H2Y)=c(Y2-)·c(H+)c(HY-)=10-3101.3=10-4.3,C项正确;交点b对应的溶液中,lg c(HY-)c(Y2-)=lg c(HY-)c(H2Y),故c(Y2-)=c(H2Y),又lg c(HY-)c(H2Y)>1,故c(HY-)>c(H2Y)=c(Y2-),D项错误。
8.D pH越大,c(CH3COO-)越大,pX(X表示CH3COO-)越小,则曲线A代表pX(X表示CH3COO-)与pH的关系,故A正确;根据题图可知,Y点对应溶液pH=5、c(CH3COO-)=c(CH3COOH),则Ka(CH3COOH)=c(CH3COO-)·c(H+)c(CH3COOH)=10-5,Ka(CH3COOH)的数量级为10-5,故B正确;根据题图可知,Z点溶液的pH=7,水的电离基本不受影响,X、Y点溶液呈酸性,水的电离受到抑制,且酸性越强,水的电离程度越小,则水的电离程度X
9.(1)增大(1分) 增大(1分) (2)c(Na+)>c(HS-)>c(OH-)>c(H+)(2分) (3)①2 1 3 3 3 3(共2分) ②1∶2(2分) (4)13(2分) (5)cd(2分)
【解析】 (1)Na2S水解会促进水的电离,使水的电离程度增大。盐类水解是吸热反应,微热会促进Na2S水解,溶液pH增大。(2)盐类的水解程度较小,又因NaHS的水溶液呈碱性,故c(HS-)>c(OH-)>c(H+),Na+不水解,故离子浓度大小为c(Na+)>c(HS-)>c(OH-)>c(H+)。(3)①根据得失电子守恒和原子守恒可配平化学方程式:2Na2S+Na2SO3+3H2SO43Na2SO4+3S↓+3H2O。②该反应中,S既是氧化产物也是还原产物,由还原剂是Na2S,氧化剂是Na2SO3可知,还原产物与氧化产物的物质的量之比为1∶2。(4)S2-的水解常数Kh=c(HS-)·c(OH-)c(S2-)= c(HS-)·c(OH-)·c(H+)c(S2-)·c(H+)=KwKa2,Na2S溶液中,可认为c(HS-)=c(OH-),c(S2-)≈0.1 mol·L-1,故c2(OH-)c(S2-)=KwKa2,代入相关数据可得c(OH-)=0.1 mol·L-1,即pH=13。(5)结合反应原理溶度积小的物质转化为溶度积更小的物质,知Ksp(FeS)>Ksp(CuS),a项错误;没有该反应的平衡常数,则无法比较达到平衡时c(Cu2+)和 c(Fe2+)的大小,b项错误;加入Na2S固体后,S2-结合溶液中的Cu2+、Fe2+,使其浓度降低,c项正确;其平衡常数K=c(Fe2+)c(Cu2+)=c(S2-)·c(Fe2+)c(Cu2+)·c(S2-)=Ksp(FeS)Ksp(CuS),d项正确。
10.(1)将溶剂水煮沸后冷却(2分) (2)②(2分) (3)使溶液混合均匀,快速完成反应(2分) (4)1,2,4,1,1,3(2分) (5)重复步骤e的操作2~3次(2分) (6)溶液蓝色褪去且半分钟内不恢复原色(2分) 9.0(2分) 是(2分) (7)2H++S2O32-S↓+SO2↑+H2O、SO2+I2+2H2O4H++SO42-+2I-、4H++4I-+O22I2+2H2O(任写其中2个)(2分)
【解析】 (1)气体的溶解度随温度的升高而减小,所以除去水中氧的简单操作是将溶剂水煮沸。(2)向封闭式体系中添加一定量液体试剂最宜选择的仪器是注射器。(3)搅拌可使溶液混合均匀,使反应快速完成。(4)该反应是氧化还原反应,依据得失电子守恒、电荷守恒及原子守恒即可完成配平。(5)定量实验要求重复进行2~3次,取平均值。(6)步骤e是向碘-淀粉的蓝色溶液中滴加Na2S2O3溶液,达到滴定终点时,溶液蓝色褪去且半分钟内不恢复原色。根据题中所给的离子方程式可得O2~2MnO(OH)2~2I2~4S2O32-,即O2~4S2O32-。40.00 mL水样最终消耗Na2S2O3的物质的量为4.5×10-5 mol,故其中氧气的物质的量为4.54×10-5 mol,质量为4.54×10-5 mol×32 g·mol-1×103 mg·g-1=0.36 mg,则1 L水样中氧气的质量为0.36 mg×1 00040=9.0 mg,即DO=9.0 mg·L-1>5 mg·L-1,作为饮用水源达标。(7)若溶液的pH过低,则溶液酸性过强。在酸性条件下,H+能与S2O32-发生反应生成SO2等;氧气能将I-氧化,生成的碘单质能与生成的二氧化硫发生反应,使实验产生误差。
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