高中化学能力练6溶液中的守恒关系及离子浓度大小比较含解析鲁科版选择性必修1
展开溶液中的守恒关系及离子浓度大小比较
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1.将等体积的0.2 mol·L-1 CH3COONa溶液与0.1 mol·L-1 HNO3溶液混合,混合溶液中离子浓度由大到小顺序正确的是( )
A.c平(Na+)>c平(CH3COO-)>c平(NO)>c平(OH-)>c平(H+)
B.c平(Na+)>c平(CH3COO-)>c平(NO)>c平(H+)>c平(OH-)
C.c平(Na+)>c平(CH3COO-)>c平(OH-)>c平(NO)>c平(H+)
D.c平(CH3COO-)>c平(Na+)>c平(H+)>c平(NO)>c平(OH-)
B [反应后溶液中溶质是CH3COONa、CH3COOH和NaNO3,且浓度都是0.05 mol·L-1,c平(Na+)=0.1 mol·L-1,c平(NO)=0.05 mol·L-1,此时醋酸的电离程度大于醋酸钠的水解程度,故溶液中c平(CH3COO-)>0.05 mol·L-1,c平(H+)>c平(OH-),故选B。]
2.常温下,0.2 mol·L-1的一元酸HA溶液与等浓度的NaOH溶液等体积混合后,所得溶液中部分微粒组分及浓度如图所示,下列说法正确的是( )
A.HA为强酸
B.该混合液的pH=7
C.该混合溶液中:c平(A-)+c平(Y)=c平(Na+)
D.图中X表示HA,Y表示OH-,Z表示H+
C [题中所给的HA溶液与NaOH溶液反应生成0.1 mol·L-1的NaA溶液。由图知A-的浓度小于0.1 mol·L-1,说明A-发生了水解,即HA是弱酸,A项错误;A-发生了水解,水解后溶液呈碱性,B项错误;混合液中微粒浓度的大小关系为c平(Na+)>c平(A-)>c平(OH-)>c平(HA)>c平(H+),因此X表示OH-,Y表示HA,Z表示H+,D项错误;根据物料守恒可知,c平(A-)+c平(HA)=c平(Na+),即c平(A-)+c平(Y)=c平(Na+),C项正确。]
3.已知NaHSO3溶液呈酸性、NaHCO3溶液呈碱性。对于浓度均为0.1 mol·L-1的NaHSO3溶液和NaHCO3溶液,溶液中各粒子的物质的量浓度存在下列关系(R表示S或C),其中正确的是( )
A.c(Na+)>c(HRO)>c(H+)>c(RO)>c(OH-)
B.c(Na+)+c(H+)=c(HRO)+c(RO)+c(OH-)
C.c(H+)+c(H2RO3)=c(RO)+c(OH-)
D.两溶液中c(Na+)、c(HRO)、c(RO)分别相等
C [由题中信息可知,HSO的电离程度大于水解程度,HCO的水解程度大于电离程度。A项,对于NaHCO3不成立,错误;B项,电荷不守恒,错误;C项,根据电荷守恒:c(Na+)+c(H+)=c(HRO)+2c(RO)+c(OH-)和物料守恒:c(Na+)=c(HRO)+c(RO)+c(H2RO3),可得c(H+)+c(H2RO3)=c(RO)+c(OH-),正确;D项,两种溶液中,阴离子的电离和水解能力不一样,HRO、RO浓度不可能都相等,错误。]
4.某酸式盐NaHA的水溶液呈碱性,下列说法正确的是 ( )
A.NaHA的电离方程式:NaHA===Na++H++A2-
B.HA-的水解方程式:HA-+H2OH3O++A2-
C.该溶液中离子的物质的量浓度关系:c平(Na+)>c平(HA-)>c平(OH-)>c平(H+)>c平(A2-)
D.该溶液中离子的物质的量浓度关系:c平(Na+)+c平(H+)=c平(HA-)+c平(A2-)+c平(OH-)
C [NaHA的水溶液呈碱性,说明存在HA-的水解。NaHA的电离方程式为NaHA===Na++HA-,A项错误。HA-的水解方程式为HA-+H2OH2A+OH-,B项错误。NaHA溶液中,阴离子HA-水解,钠离子不水解,所以c平(Na+)>c平(HA-),溶液中的H+可由HA-和H2O电离得到,则c平(H+)>c平(A2-),溶液呈碱性,则溶液中c平(OH-)>c平(H+),电离和水解都较弱,故c平(HA-)>c平(OH-),所以离子浓度大小顺序为c平(Na+)>c平(HA-)>c平(OH-)>c平(H+)>c平(A2-),C项正确。根据NaHA溶液中的电荷守恒可知:c平(Na+)+c平(H+)=c平(HA-)+2c平(A2-)+c平(OH-),D项错误。]
5.常温下,将Na2S和NaHS两种盐[设=k,(0
B.若k=2,则c平(OH-)=c平(H+)+c平(HS-)+2c平(H2S)
C.k为任意值时:c平(Na+)+c平(H+)=c平(HS-)+2c平(S2-)+c平(OH-)
D.若满足3c平(H+)+2c平(HS-)+5c平(H2S)=3c平(OH-)+c平(S2-),则可确定k=3
C [k=1时,S2-的水解程度大于HS-的电离和水解程度,故c平(HS-)>c平(S2-)>c平(OH-)>c平(H+),A错误;k=2时,电荷守恒式为c平(Na+)+c平(H+)=c平(HS-)+2c平(S2-)+c平(OH-),物料守恒式为3c平(Na+)=5[c平(HS-)+c平(H2S)+c平(S2-)],整理两式得3c平(OH-)+c平(S2-)=3c平(H+)+2c平(HS-)+5c平(H2S),B、D错误,C正确。]
6.常温下,将等体积、等物质的量浓度的NH4HCO3与NaCl溶液混合,析出部分NaHCO3晶体,过滤,所得滤液pH<7。下列关于滤液中的离子浓度关系不正确的是( )
A.<1.0×10-7 mol·L-1
B.c(Na+)=c(HCO)+c(CO)+c(H2CO3)
C.c(H+)+c(NH)=c(OH-)+c(HCO)+2c(CO)
D.c(Cl-)>c(NH)>c(HCO)>c(CO)
C [A项,由于常温下滤液的pH<7,故c(OH-)=<1×10-7mol·L-1,正确;B项,等体积、等物质的量浓度的NH4HCO3与NaCl溶液混合析出部分NaHCO3晶体后,溶液中的溶质为NaHCO3和NH4Cl,且n(NH4Cl)>n(NaHCO3),HCO发生电离生成CO,发生水解生成H2CO3,根据NaHCO3的物料守恒可知:c(Na+)=c(HCO)+c(CO)+c(H2CO3),正确;C项,根据电荷守恒有:c(H+)+c(Na+)+c(NH)=c(OH-)+c(HCO)+2c(CO)+c(Cl-),错误;D项,由于c(NH4Cl)>c(NaHCO3),NH发生水解,HCO发生微弱的电离,故离子浓度关系为c(Cl-)>c(NH)>c(HCO)>c(CO),正确。]
7.常温下,将一元酸HA的溶液和KOH溶液等体积混合(忽略反应引起的体积变化),所得实验数据如下表:
实验编号
起始浓度/(mol·L-1)
反应后溶液的pH
c(HA)
c(KOH)
①
0.1
0.1
9
②
x
0.2
7
下列判断不正确的是( )
A.实验①反应后的溶液中:c(K+)>c(A-)>c(OH-)>c(H+)
B.实验①反应后的溶液中:c(OH-)=c(K+)-c(A-)=
C.实验②反应后的溶液中:c(A-)+c(HA)>0.1 mol·L-1
D.实验②反应后的溶液中:c(K+)=c(A-)>c(OH-)=c(H+)
B [由实验①可知HA是一元弱酸,二者恰好完全反应后,由于A-水解使所得溶液呈碱性,故A项正确;由电荷守恒可知,c(OH-)+c(A-)=c(H+)+c(K+),故B项错误;由实验②反应后的溶液呈中性可知,酸过量,则x>0.2,反应后的溶液中c(A-)+c(HA)>0.1 mol·L-1,C项正确;在所得的中性溶液中,c(H+)=c(OH-),再由电荷守恒可知,c(K+)+c(H+)=c(A-)+c(OH-),故c(K+)=c(A-)>c(OH-)=c(H+),D项正确。]
8.室温时,向20 mL 0.1 mol·L-1的醋酸溶液中不断滴加0.1 mol·L-1的NaOH溶液,溶液的pH变化曲线如图所示。在滴定过程中,下列关于溶液中离子浓度关系不正确的是( )
A.a点时:c平(CH3COO-)+2c平(OH-)=c平(CH3COOH)+2c平(H+)
B.b点时:c平(Na+)=c平(CH3COO-)
C.c点时:c平(OH-)=c平(CH3COOH)+c平(H+)
D.d点时:c平(Na+)>c平(CH3COO-)>c平(OH-)>c平(H+)
D [a点时醋酸过量,溶液为等物质的量的CH3COOH和CH3COONa的混合溶液,根据电荷守恒和物料守恒可得,c平(CH3COO-)+2c平(OH-)=c平(CH3COOH)+2c平(H+),故A正确;溶液中存在电荷守恒c平(Na+)+c平(H+)=c平(CH3COO-)+c平(OH-),b点时溶液的pH=7,呈中性,则c平(H+)=c平(OH-),根据电荷守恒可知c平(Na+)=c平(CH3COO-),故B正确;c点时,氢氧化钠与醋酸恰好反应生成醋酸钠溶液,醋酸钠溶液中,根据电荷守恒可得:①c平(Na+)+c平(H+)=c平(CH3COO-)+c平(OH-),根据物料守恒可得:②c平(Na+)=c平(CH3COO-)+c平(CH3COOH),将②代入①可得:c平(OH-)=c平(CH3COOH)+c平(H+),故C正确;d点为等物质的量的NaOH和CH3COONa的混合溶液,氢氧化钠过量,溶液呈碱性,由于CH3COO-存在微弱的水解,则c平(Na+)>c平(OH-)>c平(CH3COO-)>c平(H+),故D错误。]
9.现有A、B、C、D四种溶液,它们分别是AlCl3溶液、盐酸、氨水、Na2SO4溶液中的一种,已知A、B溶液中水的电离程度相同,A、C溶液的pH相同,则下列说法正确的是 ( )
A.A溶液为AlCl3溶液,C溶液为盐酸
B.C溶液中加入足量B溶液,反应的离子方程式为Al3++3OH-===Al(OH)3↓
C.A、B溶液等体积混合后,溶液中各离子浓度由大到小的顺序为c(NH)>c(Cl-)>c(OH-)>c(H+)
D.溶液中水的电离程度:A=B<C<D
C [AlCl3溶液中水的电离受到促进,盐酸、氨水中水的电离受到抑制,Na2SO4溶液中水的电离不受影响,由“A、B溶液中水的电离程度相同”可知A、B溶液分别为盐酸、氨水中的某一种,AlCl3溶液、盐酸呈酸性,氨水呈碱性,Na2SO4溶液呈中性,由“A、C溶液的pH相同”可知A、C溶液分别为AlCl3溶液、盐酸中的某一种,综上可知,A溶液为盐酸,B溶液为氨水,C溶液为AlCl3溶液,D溶液为Na2SO4溶液,A项错误;C溶液中加入足量B溶液,反应的离子方程式为Al3++3NH3·H2O===Al(OH)3↓+3NH,B项错误;已知A、B溶液中水的电离程度相同,说明A溶液中氢离子浓度与B溶液中氢氧根离子浓度相等,因NH3·H2O为弱电解质,所以氨水的浓度远大于盐酸,二者混合后生成NH4Cl,且氨水明显过量,混合溶液呈碱性,溶液中c(OH-)>c(H+),再结合电荷守恒式:c(NH)+c(H+)=c(Cl-)+c(OH-),可得c(NH)>c(Cl-)>c(OH-)>c(H+),C项正确;溶液中水的电离程度:AlCl3溶液>Na3SO4溶液>盐酸=氨水,D项错误。]
10.某酸的酸式盐NaHY的水溶液中,HY-的电离程度小于HY-的水解程度,有关叙述中正确的是( )
A.H2Y的电离方程式为H2Y+H2OHY-+H3O+
B.在NaHY溶液中,离子浓度由大到小的顺序为c(Na+)>c(Y2-)>c(HY-)>c(OH-)>c(H+)
C.在NaHY溶液中,离子浓度由大到小的顺序为c(Na+)>c(HY-)>c(Y2-)>c(OH-)>c(H+)
D.HY-的水解方程式为HY-+H2OH3O++Y2-
A [某酸的酸式盐NaHY的水溶液中,HY-的电离程度小于HY-的水解程度,说明溶液显碱性。HY-的电离程度小于HY-的水解程度,说明H2Y是弱电解质,电离方程式为H2Y+H2OHY-+H3O+,故A正确;该盐溶液显碱性,则溶液中的离子浓度关系为c(Na+)>c(HY-)>c(OH-)>c(H+)>c(Y2-),故B、C错误;HY-的水解方程式为HY-+H2OH2Y+OH-,故D错误。]
11.常温下,下列溶液中微粒的物质的量浓度关系正确的是( )
A.0.1 mol·L-1NaHC2O4溶液与0.1 mol·L-1盐酸等体积混合:c(Na+)=c(Cl-)>c(H+)>c(HC2O)
B.0.1 mol·L-1的NaHC2O4溶液,其pH=4,则c(HC2O)>c(H+)>c(NaHC2O4)>c(C2O)
C.Na2C2O4溶液中:c(OH-)=c(H2C2O4)+c(HC2O)+c(H+)
D.将0.1 mol·L-1的H2C2O4溶液和0.1 mol·L-1Ca(OH)2溶液等体积混合后:c(OH-)+c(HC2O)+c(C2O)=c(H+)+c(Ca2+)
A [0.1 mol·L-1NaHC2O4溶液与0.1 mol·L-1盐酸等体积混合,产物为H2C2O4和NaCl,H2C2O4为弱酸,分步电离,则c(Na+)=c(Cl-)>c(H+)>c(HC2O),A正确;0.1 mol·L-1的NaHC2O4溶液pH=4,HC2O的电离程度大于水解程度,NaHC2O4为强电解质,在溶液中完全电离成Na+和HC2O,则c(Na+)>c(HC2O)>c(H+)>c(C2O),B错误;根据质子守恒,Na2C2O4溶液中:c(OH-)=2c(H2C2O4)+c(HC2O)+c(H+),C错误;0.1 mol·L-1的H2C2O4溶液和0.1 mol·L-1Ca(OH)2溶液等体积混合后生成难溶的CaC2O4,根据电荷守恒可得:c(OH-)+c(HC2O)+2c(C2O)=c(H+)+2c(Ca2+),D错误。]
12.向0.1 mol·L-1的NH4HCO3溶液中逐滴加入0.1 mol·L-1NaOH溶液时,含氮、含碳粒子的分布分数随溶液pH的变化情况如图所示(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,HCO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-===HCO+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(HCO)>c(NH3·H2O)>c(NH)>c(CO)
D.滴加氢氧化钠溶液时,首先发生的反应为2NH4HCO3+2NaOH===(NH4)2CO3+Na2CO3
D [NH4HCO3溶液中存在NH的水解平衡:NH+H2ONH3·H2O+H+①;HCO的水解平衡:HCO+H2OH2CO3+OH-②;HCO的电离平衡:HCOH++CO③。在未加氢氧化钠时,溶液的pH=7.7,呈碱性,则上述3个平衡中以HCO的水解为主(即平衡②),开始阶段,氢氧根离子浓度增大,平衡②逆向移动,HCO的量略有增加,逆方向的反应是H2CO3+OH-===HCO+H2O,故A正确;pH>8.7后,NH和HCO的量减少,NH3·H2O和CO的量增大,说明碳酸氢根离子和铵根离子都与氢氧根离子反应,故B正确;从图中可直接看出pH=9.5时,溶液中c(HCO)>c(NH3·H2O)>c(NH)>c(CO),故C正确;开始滴加氢氧化钠溶液时,HCO的量并没有减小,反而增大,结合选项A,说明开始时不是HCO与OH-反应,故D错误。]
13.现有25 ℃时0.1 mol·L-1的氨水,请回答以下问题:
(1)若向氨水中加入少量硫酸铵固体,此时溶液中________(填“增大”“减小”或“不变”)。
(2)若向氨水中加入稀硫酸,使其恰好中和,写出反应的离子方程式:__________________________________________;
所得溶液的pH________7(填“>”“<”或“=”),用离子方程式表示其原因:_____________________________________。
(3)若向氨水中加入稀硫酸至溶液的pH=7,此时c(NH)=a mol·L-1,则c(SO)为________。
(4)若向氨水中加入pH=1的硫酸,且氨水与硫酸的体积比为1∶1,则所得溶液中各离子物质的量浓度由大到小的顺序是__________________。
[解析] (1)加入NH会抑制NH3·H2O的电离,使c(NH3·H2O)变大,c(OH-)变小。
(2)NH水解显酸性。
(3)根据电荷守恒c(NH)+c(H+)=2c(SO)+c(OH-)且溶液的pH=7,即c(H+)=c(OH-),得c(NH)=2c(SO)。
[答案] (1)减小 (2)NH3·H2O+H+===NH+H2O < NH+H2ONH3·H2O+H+
(3) mol·L-1
(4)c(NH)>c(SO)>c(H+)>c(OH-)
14.常温下,有浓度均为0.1 mol·L-1的下列4种溶液:①NaCN溶液 ②NaOH溶液 ③CH3COONa溶液 ④NaHCO3溶液
HCN
H2CO3
CH3COOH
Ka=4.9×
10-10mol·L-1
Ka1=4×10-7mol·L-1
Ka2=5.6×10-11mol·L-1
Ka=1.7×
10-5mol·L-1
(1)这4种溶液pH由大到小的顺序是______________(填序号),其中②由水电离的H+浓度为________。
(2)①中各离子浓度由大到小的顺序是________。
(3)④的水解平衡常数Kh=________。
(4)若向等体积的③和④中滴加盐酸至呈中性,则消耗盐酸的体积③________④(填“>”“<”或“=”)。
(5)25 ℃时,测得HCN和NaCN的混合溶液的pH=11,则约为________(保留1位有效数字)。
向NaCN溶液中通入少量CO2,则发生反应的离子方程式为_________________________________________。
[解析] (1)相同浓度的溶液中,①NaCN溶液水解显碱性,②NaOH溶液为强碱溶液,③CH3COONa溶液水解显碱性,④NaHCO3溶液水解显碱性,因为酸性:醋酸>碳酸>HCN>碳酸氢根离子,越弱越水解,因此溶液的碱性:②>①>④>③,4种溶液pH由大到小的顺序是②>①>④>③;常温下,0.1 mol·L-1NaOH溶液的pH=13,由水电离的H+浓度为1.0×10-13mol·L-1。
(2)NaCN溶液中,CN-水解使溶液显碱性,NaCN溶液中离子浓度大小关系为c(Na+)>c(CN-)>c(OH-)>c(H+)。
(3)HCO的水解平衡常数为Kh=====2.5×10-8mol·L-1。
(4)等体积浓度均为0.1 mol·L-1的③CH3COONa溶液和④NaHCO3溶液中,NaHCO3水解程度大于CH3COONa,NaHCO3溶液的碱性强于CH3COONa,滴加盐酸至呈中性,消耗盐酸的体积:③<④。
(5)由HCN的电离平衡常数Ka=,可知==≈0.02。Ka1(H2CO3)>Ka(HCN)>Ka2(H2CO3),故碳酸的酸性强于HCN,碳酸氢根离子的酸性弱于HCN,向NaCN溶液中通入少量CO2,反应生成HCN与NaHCO3,该反应的离子方程式为CN-+CO2+H2O===HCN+HCO。
[答案] (1)②>①>④>③ 1.0×10-13mol·L-1
(2)c(Na+)>c(CN-)>c(OH-)>c(H+)
(3)2.5×10-8mol·L-1 (4)<
(5)0.02 CN-+CO2+H2O===HCN+HCO
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