2021届高考化学人教版一轮创新教学案:第8章第24讲 弱电解质的电离平衡
展开第八章 水溶液中的离子平衡
[考纲解读] 1.了解电解质的概念。了解强电解质和弱电解质的概念。2.理解电解质在水溶液中的电离,以及电解质溶液的导电性。3.理解弱电解质在水中的电离平衡,能利用电离平衡常数进行相关计算。4.了解水的电离、离子积常数。5.了解溶液pH的含义及其测定方法,能进行pH的简单计算。6.了解盐类水解的原理、影响盐类水解程度的主要因素、盐类水解的应用。7.了解难溶电解质的沉淀溶解平衡。理解溶度积(Ksp)的含义,能进行相关的计算。
第24讲 弱电解质的电离平衡
1.强、弱电解质
(1)定义与物质类别
(2)与化合物类别的关系
强电解质主要是大部分离子化合物及某些共价化合物,弱电解质主要是某些共价化合物。
(3)电离方程式的书写——“强等号,弱可逆,多元弱酸分步离”
①强电解质:如H2SO4:H2SO4===2H++SO。
②弱电解质:
a.一元弱酸,如CH3COOH:
CH3COOHCH3COO-+H+。
b.多元弱酸,分步分离,电离方程式只写第一步,如
H2CO3:H2CO3H++HCO。
c.多元弱碱,分步电离,一步书写。如Fe(OH)3:
Fe(OH)3Fe3++3OH-。
③酸式盐:
a.强酸的酸式盐
如NaHSO4在水溶液中:NaHSO4===Na++H++SO;熔融时:NaHSO4===Na++HSO。
b.弱酸的酸式盐:如NaHCO3:
NaHCO3===Na++HCO。
2.弱电解质的电离平衡
(1)电离平衡的建立
(2)电离平衡的特征
(3)外界条件对电离平衡的影响
①温度:温度升高,电离平衡正向移动,电离程度增大。
②浓度:稀释溶液,电离平衡正向移动,电离程度增大。
③同离子效应:加入与弱电解质具有相同离子的强电解质,电离平衡逆向移动,电离程度减小。
④加入能反应的物质:电离平衡正向移动,电离程度增大。
3.电离平衡常数
(1)表达式
①一元弱酸HA的电离常数:根据HAH++A-,可表示为Ka=。
②一元弱碱BOH的电离常数:根据BOHB++OH-,可表示为Kb=。
(2)特点
电离常数只与温度有关,与电解质的浓度、酸碱性无关,由于电离过程是吸热的,故温度升高,K增大。多元弱酸是分步电离的,各级电离常数的大小关系是K1≫K2……,所以其酸性主要决定于第一步电离。
(3)意义
相同条件下,K值越大,表示该弱电解质越易电离,所对应的酸性或碱性相对越强。
(4)影响因素
4.电离度
(1)概念:一定条件下,当弱电解质在溶液中达到电离平衡时,溶液中已经电离的分子数占原来总分子数的百分数。
(2)表达式:α=×100%
=×100%=×100%。
(3)意义:衡量弱电解质的电离程度,在相同条件下(浓度、温度相同),不同弱电解质的电离度越大,弱电解质的电离程度越大。
1.判断正误,正确的画“√”,错误的画“×”,并指明错因。
(1)稀释氨水时,电离平衡正向移动,c(NH3·H2O)减小,c(NH)增大。(×)
错因:稀释氨水时溶液体积增大,c(NH3·H2O)、c(NH)均减小。
(2)常温下,由0.1 mol·L-1一元碱BOH的pH=10,可知溶液存在BOH===B++OH-。(×)
错因:0.1 mol·L-1的BOH的pH=10,说明其c(OH-)=10-4 mol·L-1,仅极少部分电离,其电离方程式用“”。
(3)0.1 mol·L-1的CH3COOH与0.01 mol·L-1的CH3COOH中,c(H+)之比为10∶1。(×)
错因:加水稀释,电离程度增大,所以0.1_mol·L-1的CH3COOH与0.01_mol·L-1的CH3COOH中c(H+)之比小于10∶1。
(4)H2CO3的电离常数表达式:Ka=。(×)
错因:H2CO3为二元弱酸,分步电离,其中Ka1=,Ka2=。
(5)弱电解质的电离平衡右移,电离平衡常数一定增大。(×)
错因:K仅与温度有关。
(6)电离常数大的酸溶液中的c(H+)一定比电离常数小的酸溶液中的c(H+)大。(×)
错因:酸溶液中的c(H+)除与K值大小有关外,还与酸的浓度有关。
2.稀氨水中存在着下列平衡:NH3·H2ONH+OH-,若要使平衡向逆反应方向移动,同时使c(OH-)增大,应加入的物质或采取的措施是( )
①NH4Cl固体 ②硫酸 ③NaOH固体 ④水 ⑤加热 ⑥加入少量MgSO4固体
A.①②③⑤ B.③⑥
C.③ D.③⑤
答案 C
解析 若在氨水中加入NH4Cl固体,c(NH)增大,平衡向逆反应方向移动,c(OH-)减小,①不合题意;硫酸中的H+与OH-反应,使c(OH-)减小,平衡向正反应方向移动,②不合题意;当在氨水中加入NaOH固体后,c(OH-)增大,平衡向逆反应方向移动,③符合题意;若在氨水中加入水,稀释溶液,平衡向正反应方向移动,但c(OH-)减小;④不合题意;电离属吸热过程,加热平衡向正反应方向移动,c(OH-)增大,⑤不合题意;加入少量MgSO4固体发生反应Mg2++2OH-===Mg(OH)2↓,溶液中c(OH-)减小,平衡向正反应方向移动,⑥不合题意。
3.教材改编题
(据人教选修四P44T4)已知25 ℃下,醋酸的电离平衡常数
K==1.69×10-5
试回答下述问题:
(1)向上述溶液中加入一定量的NaOH溶液,上述数值将________(填“增大”“减小”或“不变”)。
(2)若醋酸的起始浓度为0.0010 mol/L,平衡时c(H+)是____________[提示:醋酸的电离常数很小,平衡时的c(CH3COOH)可近似视为仍等于0.0010 mol/L]。
答案 (1)不变 (2)1.3×10-4 mol/L
解析 (1)K仅与温度有关,温度不变,K不变。
(2)把已知数值代入平衡常数:=1.69×10-5,由于平衡时c(CH3COOH)≈0.0010 mol/L,c(H+)=c(CH3COO-),因此c(H+)=
=1.3×10-4 mol/L。
考点一 弱电解质的电离平衡及影响因素
[解析] A项,CH3COOH为弱电解质,在水溶液中部分电离,0.1 L 0.5 mol·L-1CH3COOH溶液中含有的H+数小于0.05NA,错误;B项,CH3COOH溶液中存在电离平衡,CH3COOHCH3COO-+H+,加水稀释,平衡右移,产生的离子数增加,但溶液的体积增大,c(CH3COO-)、c(H+)减小,导电能力减弱,错误;C项,加水稀释时,平衡CH3COOHCH3COO-+H+右移,n(H+)增大,n(CH3COOH)减小,==,故比值变大,错误;D项,稀释时,n(CH3COO-)增大,n(CH3COOH)减小,==,故比值减小,正确。
[答案] D
影响弱电解质电离平衡的因素
1.内因:弱电解质本身的性质,是决定因素。
2.外界条件对弱电解质电离平衡的影响
以0.1 mol·L-1的CH3COOH溶液为例:
CH3COOHCH3COO-+H+ ΔH>0
改变条件 | 平衡移动方向 | n(H+) | c(H+) | c(CH3COO-) | c(CH3COOH) | 电离程度(α) | Ka |
加水稀释 | 向右 | 增大 | 减小 | 减小 | 减小 | 增大 | 不变 |
加入少量冰醋酸 | 向右 | 增大 | 增大 | 增大 | 增大 | 减小 | 不变 |
通入HCl(g) | 向左 | 增大 | 增大 | 减小 | 增大 | 减小 | 不变 |
加入NaOH(s) | 向右 | 减小 | 减小 | 增大 | 减小 | 增大 | 不变 |
加入CH3COONa(s) | 向左 | 减小 | 减小 | 增大 | 增大 | 减小 | 不变 |
升高温度 | 向右 | 增大 | 增大 | 增大 | 减小 | 增大 | 增大 |
加入镁粉 | 向右 | 减小 | 减小 | 增大 | 减小 | 增大 | 不变 |
1.饱和氨水中存在化学平衡和电离平衡:NH3+H2ONH3·H2ONH+OH-。下列有关说法正确的是( )
A.常温下饱和氨水的pH<7
B.向氨水中滴加过量硫酸,上述平衡均正向移动,pH增大
C.电离是吸热过程,升高温度,上述平衡均正向移动
D.向氨水中加入少量NaOH固体,上述平衡均逆向移动,有NH3放出
答案 D
解析 升温会使NH3逸出,NH3+H2ONH3·H2O平衡向逆反应方向移动,C错误。
2.一定温度下,冰醋酸加水稀释过程中,溶液的导电能力如图所示。下列说法不正确的是( )
A.在O点时,醋酸不导电
B.a、b、c三点,a点时醋酸溶液中H+浓度最小
C.b点时,醋酸电离程度最大
D.可通过微热的方法使c点溶液中c(CH3COO-)增大
答案 C
解析 A项,在O点时没有水,醋酸没有电离,不导电,正确;B项,导电能力为b>c>a,a、b、c三点,a点时醋酸溶液中H+浓度最小,正确;C项,加水促进醋酸电离,b点时醋酸电离程度不是最大,错误;D项,加热向电离方向移动,正确。
考点二 强、弱电解质的比较
[解析] ①常温下NaNO2溶液pH大于7,说明亚硝酸钠是强碱弱酸盐,则HNO2是弱电解质,故①正确;②溶液的导电性与离子浓度及离子所带电荷数有关,用HNO2溶液做导电实验,灯泡很暗,不能证明HNO2为弱电解质,故②错误;③HNO2与NaCl不能发生反应,只能说明不符合复分解反应发生的条件,但不能说明HNO2是弱电解质,故③错误;④常温下0.1 mol·L-1HNO2溶液的pH=2.1,说明HNO2不完全电离,即说明HNO2为弱电解质,故④正确;⑤较强酸可以制取较弱酸,NaNO2和H3PO4反应,生成HNO2,说明HNO2的酸性弱于H3PO4,则HNO2为弱电解质,故⑤正确;⑥常温下将pH=1的HNO2溶液稀释至原体积的100倍,溶液pH约为2.8,说明HNO2是弱电解质,故⑥正确。
[答案] C
1.判断强、弱电解质的方法
(1)电解质是否完全电离
在溶液中强电解质完全电离,弱电解质部分电离。据此可以判断HA是强酸还是弱酸,如:若测得0.1 mol/L的HA溶液的pH=1,则HA为强酸;若pH>1,则HA为弱酸。
(2)是否存在电离平衡
强电解质不存在电离平衡,弱电解质存在电离平衡,在一定条件下电离平衡会发生移动。
①一定pH的HA溶液稀释前后pH的变化:
将pH=3的HA溶液稀释100倍后,再测其pH,若pH=5,则为强酸,若pH<5,则为弱酸。
②升高温度后pH的变化:若升高温度,溶液的pH明显减小,则是弱酸。因为弱酸存在电离平衡,升高温度时,电离程度增大,c(H+)增大。而强酸不存在电离平衡,升高温度时,只有水的电离程度增大,pH变化幅度小。
2.常温下,一元强酸(碱)和一元弱酸(碱)稀释时的pH变化图像
| 等pH的一元强碱a和一元弱碱b | 等pH的一元强酸a和一元弱酸b | 等浓度的一元强碱a和一元弱碱b | 等浓度的一元强酸a和一元弱酸b |
变化图像 | ||||
图像特点 | 稀释相同倍数时,强酸、强碱pH变化程度大;无限稀释都只能无限趋近于7,但酸要小于7,碱要大于7 |
3.一元强酸与一元弱酸的比较
| 相同体积,相同浓度的强酸HA与弱酸HB | 相同体积,相同pH的强酸HA与弱酸HB |
pH或物质的量浓度 | pHHA<pHHB | c(HA)<c(HB) |
与金属反应的起始速率 | HA>HB | HA=HB |
与过量的碱反应时消耗碱的量 | HA=HB | HA<HB |
与过量活泼金属反应产生H2的量 | HA=HB | HA<HB |
c(A-)与c(B-)大小 | c(A-)>c(B-) | c(A-)=c(B-) |
分别加入固体NaA、NaB后pH变化 | HA:不变HB:变大 | |
加水稀释相同倍数后 | pHHA<pHHB | pHHA>pHHB |
溶液的导电性 | HA>HB | HA=HB |
水的电离程度 | HA<HB | HA=HB |
3.(2019·北京朝阳高三期末)常温时,能证明乙酸是弱酸的实验事实是( )
A.CH3COOH溶液与Fe反应放出H2
B.0.1 mol/L CH3COOH溶液的pH大于1
C.CH3COOH溶液与NaHCO3反应生成CO2
D.0.1 mol/L CH3COOH溶液可使紫色石蕊变红
答案 B
解析 CH3COOH是一元酸,0.1 mol/L CH3COOH溶液的pH大于1,c(H+)<0.1 mol/L,说明CH3COOH未完全电离,证明CH3COOH是弱酸,B正确;CH3COOH溶液与NaHCO3反应生成CO2气体,可以证明醋酸的酸性比碳酸强,但是不能证明醋酸就是弱酸,C错误。
4.在一定温度下,有a.盐酸、b.硫酸、c.醋酸三种酸:
(1)当三种酸物质的量浓度相同时,c(H+)由大到小的顺序是________(用字母表示,下同)。
(2)等体积、等物质的量浓度的三种酸,中和NaOH的能力由大到小的顺序是________。
(3)若三者c(H+)相同时,物质的量浓度由大到小的顺序是________。
(4)当三者c(H+)相同且体积也相同时,分别放入足量的锌,相同状况下产生气体的体积由大到小的顺序是________。
答案 (1)b>a>c (2)b>a=c (3)c>a>b(或c>a=2b) (4)c>a=b
解析 HCl===H++Cl-;H2SO4===2H++SO;CH3COOHH++CH3COO-。
(2)同体积、同物质的量浓度的三种酸,因随着NaOH溶液的加入,CH3COOH电离平衡右移,提供的H+和盐酸相同,中和NaOH的能力盐酸和醋酸相同,而H2SO4提供的H+是它们的2倍,故b>a=c。
(3)c(H+)相同时,因醋酸为弱酸,电离程度小,醋酸溶液浓度最大,H2SO4浓度为盐酸的一半,故c>a>b(或c>a=2b)。
(4)当三者c(H+)相同且体积也相同时,因HCl、H2SO4为强电解质,在溶液中完全电离,所以H+总的物质的量相同,故产生H2的体积相同。CH3COOH为弱电解质,最终能提供的H+最多,生成的H2最多,故c>a=b。
考点三 电离平衡常数及其应用
[解析] 混合溶液的pH=7,说明醋酸过量,c(CH3COOH)≈ mol·L-1,根据电荷守恒式:c(Na+)+c(H+)=c(CH3COO-)+c(OH-)及c(H+)=c(OH-)可得,c(Na+)=c(CH3COO-)= mol·L-1,则Ka==,A正确。
[答案] A
1.电离平衡常数的应用
(1)判断弱酸(或弱碱)的相对强弱,电离平衡常数越大,酸性(或碱性)越强。
(2)判断盐溶液的酸性(或碱性)强弱,电离平衡常数越大,对应的盐水解程度越小,碱性(或酸性)越弱。
(3)判断复分解反应能否发生,一般符合“强酸制弱酸”规律。
(4)判断微粒浓度比值的变化
弱电解质加水稀释时,能促进弱电解质的电离,溶液中离子和分子的浓度会发生相应的变化,但电离平衡常数不变,题中经常利用电离平衡常数来判断溶液中微粒浓度比值的变化情况。如:0.1 mol/L CH3COOH溶液加水稀释,==,酸溶液加水稀释,c(H+)减小,K值不变,则增大。
2.电离常数计算的两种类型(以弱酸HX为例)
(1)已知c始(HX)和c(H+),求电离常数(水的电离忽略不计)
HX H+ + X-
起始/
(mol·L-1): c始(HX) 0 0
平衡/
(mol·L-1): c始(HX)-c(H+) c(H+) c(H+)
则:Ka==。
由于弱酸只有极少一部分电离,c(H+)的数值很小,可作近似处理:c始(HX)-c(H+)≈c始(HX),则Ka=。
(2)已知c始(HX)和电离常数,求c(H+)
根据上面的推导有Ka=≈
则:c(H+)=。
5.(2019·大连质检)已知下面三个数据:7.2×10-4、4.6×10-4、4.9×10-10分别是下列有关的三种酸的电离常数(25 ℃),若已知下列反应可以发生:NaCN+HNO2===HCN+NaNO2 NaCN+HF===HCN+NaF NaNO2+HF===HNO2+NaF。由此可判断下列叙述中不正确的是( )
A.K(HF)=7.2×10-4
B.K(HNO2)=4.9×10-10
C.根据两个反应即可得出一元弱酸的强弱顺序为HF>HNO2>HCN
D. K(HCN)<K(HNO2)<K(HF)
答案 B
解析 相同温度下,酸的电离常数越大,该酸的酸性越强,结合强酸制取弱酸分析可知,亚硝酸的酸性大于氢氰酸而小于氢氟酸,所以亚硝酸的电离平衡常数为4.6×10-4,故B错误。
6.常温下,将0.1 mol·L-1的CH3COOH溶液加水稀释,请填写下列表达式中的数据变化情况(填“变大”“变小”或“不变”)。
(1)________;
(2)________;
(3)________;
(4)________。
答案 (1)变小 (2)不变 (3)变大 (4)不变
解析 (1)将①式变为
=。
(2)此式为Ka,温度不变则Ka不变。
(3)将③式变为=。
(4)将④式变为=。
建议用时:40分钟 满分:100分
一、选择题(每题6分,共72分)
1.下列说法不正确的是( )
A.强电解质在溶液中完全电离,不存在电离平衡
B.导电能力强的溶液其溶质是强电解质
C.溶质为同一弱电解质的溶液,当温度不同时,其导电能力也不相同
D.强电解质在液态时,有的导电,有的不导电
答案 B
解析 溶液的导电能力与电解质强弱无关,与溶液中离子浓度及离子所带电荷数有关,故B项错误。
2.下列说法正确的是( )
A.电离常数受溶液浓度的影响
B.电离常数可以表示弱电解质的相对强弱
C.电离常数大的酸溶液中的c(H+)一定比电离常数小的酸溶液中的c(H+)大
D.H2CO3的电离常数表达式:Ka=
答案 B
解析 电离常数是温度的函数,与溶液浓度无关,A错误;酸中c(H+)既与酸的电离常数有关,又与酸的浓度有关,C错误;H2CO3是分步电离的,第一步电离常数表达式为Ka1=,第二步电离常数表达式为Ka2=,D错误。
3.已知人体体液中存在如下平衡:CO2+H2OH2CO3H++HCO,以维持体液pH的相对稳定。下列说法不合理的是( )
A.当强酸性物质进入体液后,上述平衡向左移动,以维持体液pH的相对稳定
B.当强碱性物质进入体液后,上述平衡向右移动,以维持体液pH的相对稳定
C.若静脉滴注大量生理盐水,则体液的pH减小
D.进行呼吸活动时,如果CO2进入血液,会使体液的pH减小
答案 C
解析 若静脉滴注大量生理盐水,则血液被稀释,平衡虽然正向移动,但根据勒夏特列原理,c(H+)减小,体液的pH增大。
4.(2019·济宁模拟)醋酸溶液中存在电离平衡CH3COOHH++CH3COO-,下列叙述不正确的是( )
A.升高温度,平衡正向移动,醋酸的电离常数Ka值增大
B.0.10 mol·L-1的CH3COOH溶液中加水稀释,溶液中c(OH-)增大
C.CH3COOH溶液中加少量的CH3COONa固体,平衡逆向移动
D.25 ℃时,欲使醋酸溶液pH、电离常数Ka和电离程度都减小,可加入少量冰醋酸
答案 D
解析 加水稀释促进电离,溶液中c(H+)减小,c(OH-)增大,B正确;温度不变,电离常数不变,D错误。
5.为证明某可溶性一元酸(HX)是弱酸,某同学设计了如下实验方案。其中不合理的是( )
A.室温下,测0.1 mol·L-1 HX溶液的pH,若pH>1,证明HX是弱酸
B.室温下,将等浓度等体积的盐酸和NaX溶液混合,若混合溶液pH<7,证明HX是弱酸
C.相同浓度的HX溶液与盐酸分别与同样颗粒大小的锌反应时,HX产生H2的起始速率小,证明HX为弱酸
D.在相同条件下,对0.1 mol·L-1的盐酸和0.1 mol·L-1的HX溶液进行导电性实验,若HX溶液灯泡较暗,证明HX为弱酸
答案 B
解析 等物质的量的HCl与NaX混合后,无论HX是强酸还是弱酸,上述混合液都是呈酸性,B错误;浓度相同的HX与盐酸,若HX是弱酸,c(H+)小于盐酸中的c(H+),开始生成H2的起始速率小,C正确。
6.25 ℃时,向0.2 mol·L-1的氨水中加水稀释,则图中的y轴可以表示( )
①电离程度 ②c(NH3·H2O) ③c(NH) ④c(H+) ⑤溶液的导电能力 ⑥pH ⑦ ⑧c(H+)·c(OH-)
A.①②③⑤ B.②③⑤⑥
C.②③⑥⑦ D.①②⑤⑥
答案 B
解析 加水稀释,NH3·H2O的电离程度增大,①错误;加水稀释虽然促进了NH3·H2O的电离,但由于溶液体积增大得更多,故c(NH3·H2O)、c(NH)、c(OH-)均减小,c(H+)增大,②、③正确,④错误;溶液中离子浓度减小,导电性减弱,⑤正确;c(OH-)减小,pH减小,⑥正确;NH3·H2O的电离常数Kb=,只与温度有关,温度不变,Kb不变,⑦错误;c(H+)·c(OH-)=Kw,只受温度影响,温度不变,c(H+)·c(OH-)保持不变,⑧错误;综上分析,B正确。
7.高氯酸、硫酸、硝酸和盐酸都是强酸,其酸性在水溶液中差别不大。以下是某温度下这四种酸在冰醋酸中的电离常数:
酸 | HClO4 | H2SO4 | HCl | HNO3 |
Ka | 1.6×10-5 | 6.3×10-9 | 1.6×10-9 | 4.2×10-10 |
从以上表格判断以下说法不正确的是( )
A.在冰醋酸中这四种酸都没有完全电离
B.在冰醋酸中高氯酸是这四种酸中最强的酸
C.在冰醋酸中硫酸的电离方程式为H2SO42H++SO
D.水对于这四种酸的强弱没有区分能力,但醋酸可以区别这四种酸的强弱
答案 C
解析 由电离常数知,在冰醋酸中这四种酸都没有完全电离,高氯酸的Ka最大,是这四种酸中最强的酸,A、B正确;硫酸在冰醋酸中电离受到抑制,分步电离,并非完全电离,并且是可逆的,C错误;在水中,四种酸都是强酸,但在冰醋酸中电离程度不同,D正确。
8.pH=2的两种一元酸x和y,体积均为100 mL,稀释过程中pH与溶液体积的关系如图所示。分别滴加NaOH溶液(c=0.1 mol·L-1)至pH=7,消耗NaOH溶液的体积为Vx、Vy,则( )
A.x为弱酸,Vx<Vy B.x为强酸,Vx>Vy
C.y为弱酸,Vx<Vy D.y为强酸,Vx>Vy
答案 C
解析 由图知:将一元酸x和y分别稀释10倍,pH的变化量ΔpHx=1,ΔpHy<1,所以x为强酸,y为弱酸。pH=2时弱酸y的浓度大,滴加NaOH溶液至pH=7时消耗NaOH溶液的体积y比x大。
9.一定温度下,将一定质量的冰醋酸加水稀释过程中,溶液的导电能力变化如图所示,下列说法正确的是( )
A.a、b、c三点溶液的pH:c<a<b
B.a、b、c三点CH3COOH的电离程度:c<a<b
C.用湿润的pH试纸测量a处溶液的pH,测量结果偏小
D.a、b、c三点溶液用1 mol·L-1 NaOH溶液中和,消耗NaOH溶液体积:c<a<b
答案 C
解析 A项,由导电能力知c(H+):b>a>c,故pH:c>a>b;B项,加水体积越大,越利于CH3COOH电离,故电离程度:c>b>a;C项,用湿润的pH试纸测量a处溶液的pH,相当于稀释a点溶液,c(H+)增大,pH偏小;D项,a、b、c三点n(CH3COOH)相同,用NaOH溶液中和时消耗n(NaOH)相同,故消耗V(NaOH):a=b=c。
10.(2019·山东师大附中高三模拟)常温时,改变饱和氯水的pH,得到部分含氯微粒的物质的量分数与pH的关系如图所示。下列叙述不正确的是( )
A.该温度下,HClOH++ClO-的电离常数Ka的对值lg Ka=-7.54
B.氯水中的Cl2、ClO-、HClO均能与KI发生反应
C.pH=1的氯水中,c(Cl2)>c(Cl)>c(HClO)>c(ClO-)
D.已知常温下反应Cl2(aq)+Cl-(aq)Cl(aq)的K=0.191,当pH增大时,K减小
答案 D
解析 根据图像,pH=7.54时,c(HClO)=c(ClO-),由电离方程式HClOClO-+H+可知,Ka=
=c(H+)=10-7.54,则lg Ka=-7.54,A正确;氯水中含有的Cl2、ClO-、HClO均具有氧化性,KI具有还原性,B正确;根据图像,pH=1时氯水中各种含氯微粒的物质的量分数由多到少的顺序是:Cl->Cl2>Cl>HClO>ClO-,由于溶液为同一溶液,溶液的体积相同,所以溶液中微粒的浓度大小关系为:c(Cl2)>c(Cl)>c(HClO)>c(ClO-),C正确;K只与温度有关,温度不变,pH增大时,K不变,D错误。
11.电导率是衡量电解质溶液导电能力大小的物理量,根据溶液电导率变化可以确定滴定反应的终点。下图是KOH溶液分别滴定HCl溶液和CH3COOH溶液的滴定曲线示意图。下列示意图中,能正确表示用NH3·H2O溶液滴定HCl和CH3COOH混合溶液的滴定曲线的是( )
答案 D
解析 HCl为强电解质,CH3COOH为弱电解质,滴加NH3·H2O,先与HCl反应,生成同样为强电解质的NH4Cl,但溶液体积不断增大,溶液稀释,所以电导率下降。当HCl被中和完后,继续与CH3COOH弱电解质反应,生成CH3COONH4,为强电解质,所以电导率增大。HCl与CH3COOH均反应完后,继续滴加弱电解质NH3·H2O,因为溶液被稀释,电导率有下降趋势。
12.25 ℃时,H2SO3及其钠盐的溶液中,H2SO3、HSO、SO的物质的量分数(α)随溶液pH变化关系如图所示,下列叙述错误的是( )
A.溶液的pH=5时,硫元素的主要存在形式为HSO
B.当溶液恰好呈中性时:c(Na+)>c(SO)+c(HSO)
C.向pH=8的上述溶液中滴加少量澄清石灰水,的值增大
D.向pH=3的上述溶液中滴加少量稀硫酸,α(HSO)减小
答案 C
解析 分析题给图像可知溶液的pH=5时,硫元素的主要存在形式为HSO,A正确;根据电荷守恒知c(Na+)+c(H+)=2c(SO)+c(HSO)+c(OH-),当溶液恰好呈中性时c(H+)=c(OH-),则c(Na+)>c(SO)+c(HSO),B正确;向pH=8的溶液中滴加少量澄清石灰水发生反应HSO+OH-===SO+ H2O,Ca2++SO===CaSO3,参加反应的HSO比SO多,的值减小,C错误;向pH=3的溶液中滴加少量稀硫酸发生反应H++HSOH2SO3,α(HSO)减小,D正确。
二、非选择题(共28分)
13.(12分)25 ℃时,部分物质的电离平衡常数如表所示:
化学式 | CH3COOH | H2CO3 | HClO |
电离平衡常数 | 1.7×10-5 | K1=4.3×10-7 K2=5.6×10-11 | 3.0×10-8 |
请回答下列问题:
(1)CH3COOH、H2CO3、HClO的酸性由强到弱的顺序为__________________________________。
(2)同浓度的CH3COO-、HCO、CO、ClO-结合H+的能力由强到弱的顺序为________________。
(3)常温下0.1 mol·L-1的CH3COOH溶液在加水稀释过程中,下列表达式的数据一定变小的是________(填字母,下同)。
A.c(H+) B.
C.c(H+)·c(OH-) D.
E.
若该溶液升高温度,上述5种表达式的数据增大的是________。
答案 (1)CH3COOH>H2CO3>HClO
(2)CO>ClO->HCO>CH3COO-
(3)A ABCE
解析 (1)物质的电离平衡常数越大其酸性越强。
(2)电离平衡常数越小,同浓度的CH3COO-、HCO、CO、ClO-结合H+的能力越强,即结合H+由强到弱的顺序为CO>ClO->HCO>CH3COO-。
(3)醋酸溶液浓度越小,c(H+)越小;电离平衡常数=,稀释过程中c(CH3COO-)减小,增大;c(H+)·c(OH-)不变;醋酸稀释时,c(H+)减小,c(OH-)增大,增大;不变。升高温度,醋酸电离平衡右移,c(H+)增大;升高温度,醋酸电离平衡右移增大;升高温度c(H+)·c(OH-)增大;升高温度,c(H+)增大,c(OH-)减小,减小;升高温度,K=增大。
14.(16分)25 ℃时,0.1 mol·L-1 HA溶液中=108,0.01 mol·L-1 BOH溶液pH=12。请回答下列问题:
(1)0.1 mol·L-1 HA溶液pH=________,HA的电离常数Ka为________,BOH是________(填“强电解质”或“弱电解质”)。
(2)在加水稀释HA的过程中,随着水量的增加而减小的是________(填字母)。
A. B.
C.c(H+)与c(OH-)的乘积 D.c(OH-)
(3)在体积相等、pH相等的HA溶液与HCl溶液中加入足量Zn,HA溶液中产生的气体比HCl溶液中产生的气体________(填“多”“少”或“相等”)。
答案 (1)3 10-5 强电解质 (2)B (3)多
解析 (1)25 ℃时,0.1 mol·L-1的HA溶液中=108,结合Kw=c(H+)·c(OH-)=1×10-14,可得c(H+)=1×10-3 mol·L-1,所以pH=3。HA的电离常数Ka=≈=10-5。0.01 mol·L-1 BOH溶液pH=12,c(OH-)=1×10-2 mol·L-1,所以BOH是强电解质。
(2)稀释过程中,温度不变,Ka=不变,c(A-)减小,所以增大,A项不符合题意;稀释过程中Ka=不变,c(H+)减小,增大,因此减小,B项符合题意;由于温度不变,故Kw =c(H+)·c(OH-)不变,C项不符合题意;Kw=c(H+)·c(OH-)不变,c(H+)减小,所以c(OH-)增大,D项不符合题意。
(3)由(1)知HA是弱电解质,体积、pH均相等的HA与HCl溶液,HA溶液的物质的量浓度较大,所以HA溶液中产生的氢气较多。