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2025版高考化学一轮总复习第8章水溶液中的离子反应与平衡第27讲弱电解质的电离平衡提能训练
展开1.(2024·河北邯郸模拟)下列事实不能证明H2C2O4(乙二酸,俗称草酸)是弱电解质的是( A )
A.草酸能与CaCO3反应产生CO2
B.常温下,0.1 ml·L-1 NaHC2O4溶液的pH>7
C.浓度均为1 ml·L-1的H2C2O4溶液的导电能力比H2SO4溶液的导电能力弱
D.常温下,将pH=4的H2C2O4溶液稀释至100倍,pH约为5
[解析] 草酸能和碳酸钙反应生成二氧化碳,说明草酸酸性大于碳酸,但是不能证明草酸部分电离,则不能证明草酸是弱电解质,故A符合题意。
2.25 ℃时不断将水滴入0.1 ml·L-1的氨水中,下列图像变化合理的是( C )
[解析] 稀释时氢氧根离子浓度下降,pH下降,趋近于7,但不可能小于7,A项错误;随着水的滴入,电离度始终增大,B项错误;随着水的滴入,离子浓度下降,导电能力下降,C项正确;温度不变,Kb不变,D项错误。
3.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( C )
[解析] 强酸完全电离,中强酸部分电离,随着反应的进行,中强酸会继续电离出H+,所以溶液②产生氢气的速率比①快,pH相同,则溶液②浓度大,体积相同时产生氢气体积大。
4.(2024·浙江模拟)下列一定能说明HClO是弱电解质的是( B )
A.25 ℃时,用pH试纸测0.01 ml·L-1 HClO的pH
B.25 ℃时,NaClO溶液的pH>7
C.25 ℃时,若测得HClO溶液pH=a,取该溶液10.0 mL,加蒸馏水稀释至100.0 mL,测得pH=b,b-a<1,则HClO是弱酸
D.浓度相同的NaOH溶液分别与pH相同的次氯酸、盐酸反应呈中性,前者消耗的NaOH溶液的体积多
[解析] HClO能氧化漂白pH试纸,A错误;25 ℃时,NaClO溶液的pH>7,说明HClO是弱酸,B正确;25 ℃时,无论何种酸,其溶液pH>6且pH<7时,稀释10倍后,溶液pH始终小于7,稀释前后pH差值小于1,即b-a<1,不能判断HClO为弱酸,C错误;酸的体积未知,故不能根据消耗NaOH溶液的体积判断酸性强弱,D错误。
5.(2024·天津九十五中月考)已知25 ℃时有关弱酸的电离平衡常数如下表:
下列推断正确的是( C )
A.pH相同的HX、HY两种弱酸,其物质的量浓度:HX>HY
B.相同条件下溶液的碱性:NaX>Na2CO3>NaY>NaHCO3
C.向Na2CO3溶液中加入足量HY,反应的离子方程式:HY+COeq \\al(2-,3)===HCOeq \\al(-,3)+Y-
D.H2CO3的电离常数表达式:Ka1=eq \f(c2H+·cCO\\al(2-,3),cH2CO3)
[解析] 根据表中数据知,酸性HX>HY,则pH相同的两种酸c(HX)
6.下列说法正确的是( D )
A.25 ℃时NaHA溶液呈酸性,可以推测H2A为强酸
B.0.010 ml·L-1、0.10 ml·L-1的醋酸溶液的电离度分别为α1、α2,则α1<α2
C.相同浓度的HCOONa和NaF两溶液,前者的pH较大,则Ka(HCOOH)>Ka(HF)
D.25 ℃时,某混合溶液中c(CH3COOH)+c(CH3COO-)=0.1 ml·L-1,CH3COOH的电离常数为Ka,该体系中,c(CH3COOH)=eq \f(0.1cH+,Ka+cH+) ml·L-1
[解析] NaHA溶液呈酸性,可能是HA-的电离程度大于其水解程度,不能据此得出H2A为强酸的结论,A错误;弱酸的浓度越小,其电离程度越大,则α1>α2,B错误;HCOONa和NaF的浓度相同,HCOONa溶液的pH较大,说明HCOO-的水解程度较大,根据“越弱越水解”的规律可得,HCOOH的电离平衡常数较小,即Ka(HCOOH)
A.H2SO4在冰醋酸中的电离方程式为H2SO4+CH3COOH===HSOeq \\al(-,4)+CH3COOHeq \\al(+,2)
B.浓度均为0.1 ml·L-1的H2SO4和HNO3的冰醋酸溶液:pH(H2SO4)>pH(HNO3)
C.向HNO3的冰醋酸溶液中加入冰醋酸,eq \f(cCH3COOH\\al(+,2),cHNO3)减小
D.H2SO4的冰醋酸溶液中:c(CH3COOHeq \\al(+,2))=c(HSOeq \\al(-,4))+2c(SOeq \\al(2-,4))+c(CH3COO-)
[解析] 冰醋酸中H2SO4分步电离,以第一步电离为主:H2SO4+CH3COOHHSOeq \\al(-,4)+CH3COOHeq \\al(+,2),故A错误;在冰醋酸中,酸的电离平衡常数越大,电离出的氢离子浓度越大,pH越小,Ka1(H2SO4)>Ka(HNO3),所以H2SO4的冰醋酸溶液中氢离子浓度大,则pH(H2SO4)
A.由曲线2可推测:温度升高可以提高离子迁移速率
B.由曲线4可推测:温度升高,醋酸钠溶液电导率变化可能与醋酸根离子的水解平衡移动有关
C.由图甲、乙可判定:相同条件下,盐酸的电导率大于醋酸的电导率,可能的原因是Cl-的迁移速率大于CH3COO-的迁移速率
D.由图甲、乙可判定:两图中电导率的差值不同,与溶液中H+、OH-的浓度和迁移速率有关
[解析] 电导率与离子浓度和离子迁移速率有关,电导率越大说明离子迁移能力越大,醋酸部分电离,升高温度,促进醋酸电离,离子浓度增大,所以电导率增大,不能说明离子迁移速率增大,故A错误。
9.(2023·北京东城区期末)对室温下pH相同、体积相同的氨水与氢氧化钠两种稀溶液,分别采取下列措施,有关叙述正确的是( B )
A.温度均升高20 ℃,两溶液的pH均不变
B.加入适量氯化铵固体后,两溶液的pH均减小
C.加水稀释100倍后,氨水中c(OH-)比氢氧化钠溶液中的小
D.与足量的氯化铁溶液反应,产生的氢氧化铁沉淀一样多
[解析] 升高温度,水的离子积Kw变大,所以两溶液的pH一定改变,A错误;加入氯化铵固体之后,由于同离子效应,NH3·H2O的电离程度减小,c(OH-)降低,溶液pH减小,而NaOH溶液中,NHeq \\al(+,4)和OH-反应,c(OH-)减小,溶液pH也减小,B正确;向pH相同的两溶液中加水稀释100倍,NaOH溶液的pH的变化量为2,而氨水的pH的变化量小于2,则氨水中c(OH-)比氢氧化钠溶液中的大,C错误;体积相同、pH相同的两溶液中,n(OH-)相同,但是氨水中存在电离平衡,未电离的NH3·H2O可以再提供OH-,故这两种溶液和足量的FeCl3溶液反应,氨水产生的Fe(OH)3更多,D错误。
10.pH=2的X、Y、Z三种酸的溶液各1 mL,分别加水稀释到1 000 mL,其pH与溶液体积(V)的变化关系如图所示。下列说法中错误的是( D )
A.X是强酸,Y和Z是弱酸
B.稀释前的浓度大小关系:c(Z)>c(Y)>c(X)
C.稀释前电离程度大小关系:X>Y>Z
D.pH=2时,X、Y、Z都是稀溶液
[解析] pH=2的X酸1 mL稀释至1 000 mL,溶液的pH=5,X为强酸,pH=2的Y、Z酸1 mL稀释至1 000 mL,溶液的pH小于5,Y和Z是弱酸,A正确;X完全电离,Y和Z部分电离,溶液初始pH均为2,则c(Y)>c(X),Y溶液的pH随着溶液体积的增大逐渐增大,而Z溶液的pH随着溶液体积的增大先减小后增大,故Y是稀溶液稀释,而Z是浓溶液稀释,故c(Z)>c(Y)>c(X),B正确;X已完全电离,Y和Z部分电离,而弱酸在稀溶液中比在浓溶液中电离程度大,故稀释前电离程度大小关系为X>Y>Z,C正确。
二、非选择题:本题共4小题。
11.Ⅰ.现有常温下pH=2的盐酸(甲)和pH=2的CH3COOH溶液(乙),请根据下列操作回答问题。
(1)取10 mL的乙溶液,加入等体积的水,CH3COOH的电离平衡 向右 (填“向左”“向右”或“不”)移动;另取10 mL的乙溶液,加入少量无水醋酸钠固体(假设加入固体前后,溶液体积保持不变),待固体溶解后,溶液中eq \f(cH+,cCH3COOH)的值将 减小 (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,分别加水稀释100倍,所得溶液的pH大小关系为pH(甲) > (填“>”“<”或“=”)pH(乙)。
Ⅱ.已知25 ℃时,测得浓度为0.1 ml·L-1的BOH溶液中,c(OH-)=1×10-3 ml·L-1。
(1)写出BOH的电离方程式: BOHB++OH- 。
(2)BOH的电离度a= 1% 。
(3)BOH的电离平衡常数Kb= 1×10-5 。
[解析] Ⅰ.(1)CH3COOH溶液中加入等体积的水,CH3COOH的电离平衡向右移动,电离程度增大;CH3COOH溶液中加入少量无水醋酸钠固体,c(CH3COO-)增大,电离平衡逆向移动,根据CH3COOH的电离平衡常数Ka=eq \f(cH+·cCH3COO-,cCH3COOH)推知,eq \f(cH+,cCH3COOH)=eq \f(Ka,cCH3COO-),由于温度不变,Ka不变,c(CH3COO-)增大,则溶液中eq \f(cH+,cCH3COOH)的值减小。
(2)常温下,pH=2的盐酸(甲)和pH=2的CH3COOH溶液(乙),取等体积的甲、乙两溶液,分别加水稀释100倍,CH3COOH的电离平衡正向移动,pH变化小,则所得溶液的pH为pH(甲)>pH(乙)。
Ⅱ.(1)BOH不完全电离,故电离方程式为BOHB++OH-。
(2)因c(BOH)初始=0.1 ml·L-1,c(BOH)电离=c(B+)=c(OH-)=1×10-3 ml·L-1,则电离度a=eq \f(1×10-3 ml·L-1,0.1ml·L-1)×100%=1%。
(3)电离平衡时,c(BOH)平衡=0.1 ml·L-1-1×10-3 ml·L-1≈0.1 ml·L-1,则电离常数Kb=eq \f(cB+·cOH-,cBOH)=eq \f(1×10-3×1×10-3,0.1)=1×10-5。
12.碳酸是常见的一种二元弱酸。
(1)25 ℃时,向NaHCO3溶液中滴入盐酸,混合溶液的pH与离子浓度变化的关系如图所示。
则25 ℃时,H2CO3的一级电离Ka1(H2CO3)= 1.0×10-6.4 。
(2)化学上把外加少量酸、碱,而pH基本不变的溶液,称为缓冲溶液。人体血液主要通过碳酸氢盐缓冲体系(H2CO3—HCOeq \\al(-,3))维持pH稳定。当过量的酸进入血液中时,血液缓冲体系中eq \f(cHCO\\al(-,3),cH2CO3)的值将 变小 (填“变大”“变小”或“不变”)。
(3)碳氢化合物完全燃烧生成CO2和H2O。调节溶液pH可实现工业废气CO2的捕获和释放。已知25 ℃时碳酸的电离常数为Ka1、Ka2,当溶液pH=12时,c(H2CO3)∶c(HCOeq \\al(-,3))∶c(COeq \\al(2-,3))=1∶ 1012·Ka1 ∶ 1024·Ka1·Ka2 (用Ka1、Ka2表示)。
(4)一定温度下,用水吸收SO2气体得到pH=4的H2SO3溶液,试计算溶液中eq \f(cHSO\\al(-,3),cSO\\al(2-,3))= 400 。SO2可用足量小苏打溶液吸收,反应的离子方程式是 HCOeq \\al(-,3)+SO2===HSOeq \\al(-,3)+CO2 。(已知该温度下,H2SO3的电离常数:Ka1=4.5×10-2,Ka2=2.5×10-7,H2CO3的电离常数:Ka1=8.4×10-7,Ka2=1.2×10-10)
[解析] (1)当lg eq \f(cHCO\\al(-,3),cH2CO3)=1,eq \f(cHCO\\al(-,3),cH2CO3)=10时,H2CO3的一级电离Ka1(H2CO3)=eq \f(cH+·cHCO\\al(-,3),cH2CO3)=10×10-7.4=1.0×10-6.4。
(2)当过量的酸进入血液中时,eq \f(cHCO\\al(-,3)·cH+,cH2CO3)不变,氢离子浓度增大,所以血液缓冲体系中eq \f(cHCO\\al(-,3),cH2CO3)的值将变小。
(3)pH=12,即c(H+)=10-12 ml·L-1,由Ka1=eq \f(cHCO\\al(-,3)·cH+,cH2CO3),得c(HCOeq \\al(-,3))=eq \f(Ka1·cH2CO3,cH+)=1012·Ka1·c(H2CO3);由Ka2=eq \f(cH+·cCO\\al(2-,3),cHCO\\al(-,3)),得c(COeq \\al(2-,3))=eq \f(Ka2·cHCO\\al(-,3),cH+)=1024·Ka1·Ka2·c(H2CO3);c(H2CO3)∶c(HCOeq \\al(-,3))∶c(COeq \\al(2-,3))=1∶(1012·Ka1)∶(1024·Ka1·Ka2)。
(4)用水吸收SO2气体生成了亚硫酸,亚硫酸的电离方程式为H2SO3HSOeq \\al(-,3)+H+、HSOeq \\al(-,3)H++SOeq \\al(2-,3),得到pH=4的H2SO3溶液,c(H+)=10-4 ml·L-1,由于Ka2=eq \f(cH+·cSO\\al(2-,3),cHSO\\al(-,3)),eq \f(cHSO\\al(-,3),cSO\\al(2-,3))=eq \f(cH+,Ka2)=eq \f(10-4,2.5×10-7)=400;由于Ka1(H2SO3)>Ka1(H2CO3)>Ka2(H2SO3),所以SO2可用足量小苏打溶液吸收,反应产生亚硫酸氢钠和二氧化碳,反应的离子方程式为HCOeq \\al(-,3)+SO2===HSOeq \\al(-,3)+CO2。
13.(1)已知:25 ℃时,NH·H2O的Kb=2.0×10-5。
①0.10 ml·L-1的NH3·H2O溶液中c(OH-)= 1.4×10-3 ml·L-1。
②若向0.10 ml·L-1的NH3·H2O溶液中加入固体NH4Cl,使c(NHeq \\al(+,4))达到0.20 ml·L-1,则c(OH-)= 1×10-5 ml·L-1。
③将a ml·L-1的氨水与0.01 ml·L-1的盐酸等体积混合,若混合后所得溶液的pH=7,用含a的代数式表示的电离平衡常数Kb= eq \f(10-9,a-0.01) 。
(2)25 ℃时,0.10 ml·L-1的HA溶液中eq \f(cH+,cOH-)=1010。
①该HA溶液的pH= 2 。
②将等浓度、等体积的氨水与HA溶液相混合,所得混合溶液的pH < (填“>”“=”或“<”)7。
[解析] (1)①NH3·H2O溶液中存在电离平衡:NH3·H2ONHeq \\al(+,4)+OH-,则25 ℃时有Kb=eq \f(cNH\\al(+,4)·cOH-,cNH3·H2O)=2.0×10-5;0.10 ml·L-1 NH3·H2O的电离程度较小,此时c(NH3·H2O)≈0.10 ml·L-1,c(NHeq \\al(+,4))≈c(OH-),则有Kb=eq \f(c2OH-,0.10)=2.0×10-5,解得c(OH-)≈1.4×10-3 ml·L-1。②若向0.10 ml·L-1的NH3·H2O溶液中加入固体NH4Cl,使c(NHeq \\al(+,4))=0.20 ml·L-1,则有Kb=eq \f(0.20×cOH-,0.10)=2.0×10-5,可得c(OH-)=1×10-5 ml·L-1。③将a ml·L-1的氨水与0.01 ml·L-1的盐酸等体积混合,混合后溶液的pH=7,则溶液呈中性,结合电荷守恒可得c(Cl-)=c(NHeq \\al(+,4))=0.005 ml·L-1;根据N原子守恒可得c(NH4·H2O)=(0.5a-0.005)ml·L-1,此时c(H+)=c(OH-)=1×10-7 ml·L-1,则NH3·H2O的电离平衡常数Kb=eq \f(cNH\\al(+,4)·cOH-,cNH3·H2O)=eq \f(0.005×1×10-7,0.5a-0.005)=eq \f(10-9,a-0.01)。
(2)①25 ℃时Kw=c(H+)·c(OH-)=1×10-14,0.10 ml·L-1的HA溶液中eq \f(cH+,cOH-)=1010,则有c(H+)=1×10-2 ml·L-1,故HA溶液的pH=2。②等浓度、等体积的氨水与HA溶液混合,二者恰好完全反应生成NH4A;0.10 ml·L-1的HA溶液中c(H+)=1×10-2 ml·L-1,则Ka(HA)=eq \f(1×10-2×1×10-2,0.10)=1×10-3,又知Kb(NH3·H2O)=2.0×10-5,则有Ka(HA)>Kb(NH3·H2O),因Kh(NHeq \\al(+,4))=eq \f(cH+·cNH3·H2O,cNH\\al(+,4))=eq \f(Kw,KbNH3·H2O),Kh(A-)=eq \f(cOH-·cHA,cA-)=eq \f(Kw,KaHA),故NH4A溶液中NHeq \\al(+,4)的水解程度大于A-的水解程度,所得混合溶液呈酸性,溶液的pH<7。
14.(1)体积均为100 mL pH均为2的CH3COOH与一元酸HX溶液,加水稀释过程中pH与溶液体积的关系如图所示,则相同温度时,HX的电离平衡常数 小于 (填“大于”“小于”或“等于”)CH3COOH的电离平衡常数,理由是 稀释相同倍数,一元酸HX溶液的pH变化量比CH3COOH溶液的小,酸性较弱,电离平衡常数较小 。
(2)电离平衡常数是衡量弱电解质电离程度大小的物理量。已知:
①25 ℃时,有等浓度的NaCN溶液、Na2CO3溶液和CH3COONa溶液,三种溶液的pH由大到小的顺序为 pH(Na2CO3溶液)>pH(NaCN溶液)>pH(CH3COONa溶液) 。
②向NaCN溶液中通入少量的CO2,发生反应的化学方程式为 NaCN+H2O+CO2===HCN+NaHCO3 。
(3)25 ℃时,在CH3COOH与CH3COONa的混合溶液中,若测得pH=6,则溶液中c(CH3COO-)-c(Na+)= 9.9×10-7 ml·L-1(填精确值)。
[解析] (1)根据图像可知,稀释相同体积时,HX的pH变化量比醋酸的小,则HX的酸性较弱,电离平衡常数较小。
(2)强碱弱酸盐对应的酸的酸性越弱,其水解程度就越大,溶液的pH越大,弱酸的电离平衡常数越小。①25 ℃时,根据表中数据可知,酸性:CH3COOH>HCN>HCOeq \\al(-,3),则溶液的pH由大到小的顺序为pH(Na2CO3溶液)>pH(NaCN溶液)>pH(CH3COONa溶液);②Ka2(H2CO3)小于K(HCN),Ka1(H2CO3)大于K(HCN),因此向NaCN溶液中通入少量的CO2,产物应是NaHCO3和HCN,反应的化学方程式为NaCN+H2O+CO2===HCN+NaHCO3。
(3)25 ℃时,根据电荷守恒:c(CH3COO-)+c(OH-)=c(Na+)+c(H+),溶液的pH=6,则c(H+)=10-6 ml·L-1,c(OH-)=10-8 ml·L-1,则有c(CH3COO-)-c(Na+)=c(H+)-c(OH-)=(10-6-10-8)ml·L-1=9.9×10-7 ml·L-1。弱酸化学式
HX
HY
H2CO3
电离平
衡常数
7.8×10-5
3.7×10-9
Ka1=4.4×10-7
Ka2=4.7×10-11
化学式
电离常数(25 ℃)
HCN
K=6.2×10-10
CH3COOH
K=1.8×10-5
H2CO3
Ka1=4.5×10-7、
Ka2=4.7×10-11
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