高考化学二轮复习专题18《电解质溶液中离子浓度的关系》精准培优专练(含详解)
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这是一份高考化学二轮复习专题18《电解质溶液中离子浓度的关系》精准培优专练(含详解),共11页。试卷主要包含了物料守恒,电荷守恒,质子守恒,离子浓度大小比较等内容,欢迎下载使用。
1.物料守恒
典例1.常温下,用0.100ml·L−1NaOH溶液滴定20mL 0.100ml·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(H2POeq \\al(-,4))+c(HPOeq \\al(2-,4))+c(POeq \\al(3-,4))
C.pH=9.7处,c(Na+)>c(HPOeq \\al(2-,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(H2POeq \\al(-,4))+c(HPOeq \\al(2-,4))+c(POeq \\al(3-,4))+c(H3PO4),B错误;pH=9.7时,Na2HPO4溶液呈碱性,说明HPOeq \\al(2-,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0.10ml·L−1的氢氧化钠溶液分别滴定20.00mL浓度均为0.10ml·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.在相同温度下,同浓度的两种酸溶液的导电能力:HXc(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:HX11。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(NHeq \\al(+,4))>c(H+)>c(OH-) B.c(NHeq \\al(+,4))>c(Cl-)>c(H+)>c(OH-)
C.c(NHeq \\al(+,4))>c(Cl-)>c(OH-)>c(H+) D.c(Cl-)>c(NHeq \\al(+,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 ml·L−1,某盐酸的pH=y,盐酸中c(H+)=10-y ml·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(NHeq \\al(+,4))+ c(H+)= c(Cl-)+c(OH-),所以c(NHeq \\al(+,4))>c(Cleq \\al(-,)),所以溶液中离子浓度大小关系为c(NHeq \\al(+,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 ml·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 ml·L−1
B.0.1ml·L−1氨水与0.1ml·L−1 HCl溶液等体积混合后所得溶液中:c(NHeq \\al(+,4))+c(H+)=c(Cl-)+c(OH-)
C.0.1ml·L−1的氨水与0.05ml·L−1 H2SO4等体积混合后所得溶液中:c(NHeq \\al(+,4))+c(NH3·H2O)=0.1ml·L−1
D.已知浓度均为0.1ml·L−1的NH3·H2O和NH4Cl溶液等体积混合后溶液呈碱性,则:c(NHeq \\al(+,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;0.1ml·L−1氨水与0.1ml·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(NHeq \\al(+,4))+c(H+)=c(Cl-)+c(OH-),B正确;0.1ml·L-1的氨水与0.05ml·L−1 H2SO4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(NHeq \\al(+,4))+c(NH3·H2O)=0.05ml·L−1,C错误;已知浓度均为0.1ml·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(NHeq \\al(+,4))>c(Cl-)>c(NH3·H2O)>c(OH-)>c(H+),D错。
【答案】B
2.常温下,用0.1000ml·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COeq \\al(2-,3)+2H2OH2CO3+2OH-
B.c点处的溶液中:c(Na+)-c(Cl-)=c(HCOeq \\al(-,3))+2c(COeq \\al(2-,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Na2CO3溶液,由于COeq \\al(2-,3)水解,溶液呈碱性:COeq \\al(2-,3)+H2OHCOeq \\al(-,3)+OH-、HCOeq \\al(-,3)+H2OH2CO3+OH-,注意COeq \\al(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(HCOeq \\al(-,3))+2c(COeq \\al(2-,3))+c(Cl-)+c(OH-),则c(Na+)-c(Cl-)=c(HCOeq \\al(-,3))+2c(COeq \\al(2-,3)),B项正确;用酚酞作指示剂时滴定的总反应为Na2CO3+HCl===NaHCO3+NaCl,用甲基橙作指示剂时滴定的总反应为Na2CO3+2HCl===2NaCl+CO2↑+H2O,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NaHCO3和NaCl的混合溶液,由于HCOeq \\al(-,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 0.1ml·L−1 H2A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2.73×10-4ml
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Na2A溶液等体积混合后溶液pH=3.0
D.0.1ml·L−1 NaHA溶液中存在c(A2-)+c(HA-)+c(H2A)=0.1ml·L−1
【解析】选项A,由Ka=eq \f(c(A2-)·c(H+),c(HA-)),结合图中pH=3.0时的数据,Ka=eq \f(c(A2-)·c(H+),c(HA-))=1.0×10eq \\al(-3);pH=4.0
时,eq \f(c(A2-)·c(H+),c(HA-))=1.0×10eq \\al(-3),eq \f(c(A2-),c(HA-))=10,故n(HA-)约为2.73×10-4ml,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Na2A溶液等体积混合后c(HA-)=c(A2-),溶液pH等于3.0,正确;选项D,由题图可知,NaHA溶液中不存在H2A,错误。
【答案】D
4.部分弱酸的电离平衡常数如下表:
下列说法正确的是( )
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BrOeq \\al(-,)、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>HSeq \\al(-,),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Ka1=4.2×10-7,Ka2=5.6×10−11。室温下向10mL 0.1ml·L−1 Na2CO3溶液中逐滴加入0.1ml·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(HCOeq \\al(-,3))+c(COeq \\al(2-,3))+c(H2CO3)
C.A点→B点发生反应的离子方程式为COeq \\al(2-,3)+H+===HCOeq \\al(-,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(COeq \\al(2-,3))=c(HCOeq \\al(-,3)),由Ka2=eq \f(c(H+)·c(COeq \\al(2-,3)),c(HCOeq \\al(-,3)))可知c(H+)=Ka2=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(Naeq \\al(+,))=c(Cleq \\al(-,))+c(HCOeq \\al(-,3))+c(COeq \\al(2-,3))
+c(H2CO3),错误;C项,由A→B的图像变化趋势知HCOeq \\al(-,3)逐渐增多,而COeq \\al(2-,3)逐渐减少,故反应的离子方程式为H++COeq \\al(2-,3)===HCOeq \\al(-,3),正确;D项,用酚酞作指示剂,滴定终点溶液呈碱性,只发生Na2CO3eq \(――→,\s\up7())
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CO2,可测出NaHCO3的总量,进而求出混合物中NaHCO3的量,正确。
【答案】B
6.常温下,对于①0.1ml·L−1CH3COONa溶液,②pH=13的NaOH溶液,③pH=1的HCl溶液,④0.1ml·L−1CH3COOH溶液,[已知Ka(CH3COOH)=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(CH3COO-)+c(Cl-)
C.①和④混合后溶液呈酸性:eq \f(c(Na+),c(CH3COO-))=1
D.③和④分别稀释100倍后的pH:④④>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(CH3COO-)+c(Cl-),B正确;①和④混合后溶液呈中性时:eq \f(c(Na+),c(CH3COO-))=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③pH(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) ml·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(OHeq \\al(-,)),c(Na+)+c(H+)=c(Y-)+c(OHeq \\al(-,)),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(Yeq \\al(-,))+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+)=eq \f(a+b,2)ml·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NaHCO3溶液:c(Na+)>c(HCOeq \\al(-,3))>c(COeq \\al(2-,3))>c(H2CO3)
C.pH=11的氨水与pH=3的盐酸等体积混合:c(Cl-)=c(NHeq \\al(+,4)) >c(OH-)=c(H+)
D.0.2ml·L−1 CH3COOH溶液与0.1ml·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(Cleq \\al(-,))+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(Naeq \\al(+,))>c(HCOeq \\al(-,3))>c(H2CO3)>c(COeq \\al(2-,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(NHeq \\al(+,4))>c(Cl-)>c(OH-)>c(H+),C错误;0.2ml·L−1的CH3COOH溶液与0.1ml·L−1的NaOH溶液等体积混合后得到0.05ml·L−1的CH3COOH溶液和0.05ml·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(Naeq \\al(+,))=c(CH3COO-)+c(CH3COOH);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(OHeq \\al(-,))则c(H+)+c(CH3COOH) <c(CH3COO-)+c(OH-),D正确。
【答案】D
9.向0.1ml·L−1的NH4HCO3溶液中逐渐加入0.1ml·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,HCOeq \\al(-,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-===HCOeq \\al(-,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(HCOeq \\al(-,3))>c(HN3·H2O)>c(NHeq \\al(+,4))>c(COeq \\al(2-,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NHeq \\al(+,4)的水解平衡,即NHeq \\al(+,4)+H2ONH3·H2O+H+①;HCOeq \\al(-,3)的水解平衡,即HCOeq \\al(-,3)+H2OH2CO3+OH-②;HCOeq \\al(-,3)的电离平衡,即HCOeq \\al(-,3)Heq \\al(+,)+COeq \\al(2-,3)③。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HCOeq \\al(-,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,HCOeq \\al(-,3)的量略有增加,即逆方向的反应是H2CO3+OH-===HCOeq \\al(-,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,NHeq \\al(+,4)被消耗,当pH大于8.7以后,COeq \\al(2-,3)的量在增加,平衡③受到影响,HCOeq \\al(-,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(HCOeq \\al(-,3))>c(NH3·H2O)>c(NHeq \\al(+,4))>c(COeq \\al(2-,3)),C正确;滴加氢氧化钠溶液时,HCOeq \\al(-,3)的量并没减小,反而增大,说明首先不是HCOeq \\al(-,3)与OH-反应,而是NHeq \\al(+,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.0.1ml·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0.1ml·L−1 CH3COOH溶液滴定20mL 0.1ml·L−1 NaOH溶液的滴定曲线,则pH=7时:c(Naeq \\al(+,))>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(Heq \\al(+,))+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:HCOeq \\al(-,3)>CH3COO-,则c(Naeq \\al(+,)):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(Naeq \\al(+,))=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(Naeq \\al(+,))=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(Naeq \\al(+,))+c(Heq \\al(+,))=c(CH3COO-)+c(OH-),根据物料守恒得c(Naeq \\al(+,))=2c(CH3COO-)+2c(CH3COOH),所以得c(OH-)=c(Heq \\al(+,))+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(NHeq \\al(+,4))=0.1ml·L−1的混合溶液。溶液中c(NH3·H2O)、c(NHeq \\al(+,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(NHeq \\al(+,4))+c(H+)=c(OH-)
B.pH=10.5溶液中:c(Cl-)+c(OH-)+c(NH3·H2O)<0.1ml·L−1
C.pH=9.5溶液中:c(NH3·H2O)>c(NHeq \\al(+,4))>c(OH-)>c(H+)
D.向W点所表示1L溶液中加入0.05ml NaOH固体(忽略溶液体积变化):
c(Cl-)>c(Na+)>c(OH-)>c(NHeq \\al(+,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(NHeq \\al(+,4))+c(Heq \\al(+,))=c(OH-)+c(Cl-),故A错误;B.已知:c(NH3·H2O)+c(NHeq \\al(+,4))=0.1ml·L−1,根据电荷守恒可得:c(NHeq \\al(+,4))+c(Heq \\al(+,))=c(Cl-)+c(OH-),则c(Cl-)+c(OH-)+c(NH3·H2O)=c(NHeq \\al(+,4))+c(Heq \\al(+,))+c(NH3·H2O)>0.1ml·L−1,故B错误;C.根据图象可知,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(NHeq \\al(+,4))>c(OH-)>c(H+),故C正确;D.W点c(NH3·H2O)=c(NHeq \\al(+,4))=0.05ml·L−1,向W点所表示1L溶液中加入0.05ml NaOH固体后得到0.1ml一水合氨、0.05ml 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、HCOeq \\al(-,3)和COeq \\al(2-,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(COeq \\al(2-,3))+c(HCOeq \\al(-,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(HCOeq \\al(-,3))>c(COeq \\al(2-,3))>c(OH-)>c(H+)
【解析】A项,由图像可知,pH=10.25时,c(COeq \\al(2-,3))=c(HCOeq \\al(-,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(COeq \\al(2-,3))+c(HCOeq \\al(-,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(HCOeq \\al(-,3)),根据H2CO3H++HCOeq \\al(-,3),K1(H2CO3)=[c(H+)×c(HCOeq \\al(-,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(HCOeq \\al(-,3))>c(COeq \\al(2-,3))>c(OH-)>c(H+),D项正确。
【答案】A数据编号
滴入NaOH(aq)的体积/mL
溶液的pH
HX
HY
①
0
3
1
②
a
7
x
③
20.00
>7
y
弱酸
CH3COOH
HBrO(性质与HClO相仿)
H2S
电离平衡常数(25℃)
Ka=1.75×10-5
Ka=2.3×10-9
Ka1=1.3×10-7
Ka2=7.1×10−13
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