新教材适用2024版高考化学一轮总复习练案23第八章水溶液中的离子反应与平衡第23讲弱电解质的电离平衡

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练案[23]　第八章　水溶液中的离子反应与平衡
第23讲　弱电解质的电离平衡
一、选择题：本题共10小题，每小题只有一个选项符合题目要求。
1．(2023·河北衡水检测)室温下向10 mL 0.1 mol·L－1的氨水中加水稀释后，下列说法正确的是( B )
A．溶液中导电离子的数目减少
B溶液中不变
C．NH3·H2O的电离程度增大，c(OH－)亦增大
D．Kw随氨水浓度减小而减小
[解析]　氨水加水稀释，促进NH3·H2O的电离，溶液中导电离子数目增加，A错误；由于温度不变，电离平衡常数Kb＝不变，B正确；氨水加水稀释，电离程度增大，但c(OH－)减小，C错误；Kw只与温度有关，与氨水的浓度无关，D错误。
2．(2023·北京延庆区模拟)室温下，对于1 L 0.1 mol·L－1氨水。下列判断正确的是( B )
A．该溶液中NH的数目为6.02×1022
B．加入少量NH4Cl固体后，溶液的pH降低
C．滴加氢氧化钠溶液过程中，n(NH)与n(NH3·H2O)之和始终为0.1 mol
D．与MgCl2溶液反应的离子方程式为Mg2＋＋2OH－===Mg(OH)2↓
[解析]　氨水中存在NH3·H2ONH＋OH－。氨水部分电离，1 L 0.1 mol·L－1溶液中NH的数目少于6.02×1022，A错误；加入少量NH4Cl固体后，平衡左移，OH－浓度下降，溶液的pH降低，B正确；随着滴加的氢氧化钠溶液不断增多，氨水的挥发越发明显，n(NH)与n(NH3·H2O)之和小于0.1 mol，C错误；与MgCl2溶液反应的离子方程式为Mg2＋＋2NH3·H2O===Mg(OH)2↓＋2NH，D错误。
3．(2023·山东济南模拟)下列叙述不正确的是( D )
A．向0.1 mol·L－1的氨水中加入少量硫酸铵固体，则溶液中减小
B．两种醋酸溶液的物质的量浓度分别为c1和c2，pH分别为a和a＋1，则c1>10c2
C．pH＝11的NaOH溶液与pH＝3的醋酸溶液等体积混合，滴入石蕊溶液呈红色
D．将稀氨水逐滴加入稀硫酸中，当溶液的pH＝7时，c(SO)＝2c(NH)
[解析]　＝，向0.1 mol·L－1的氨水中加入少量硫酸铵固体，铵根离子的浓度增大，Kb不变，则溶液中减小，A正确；若将pH为a的醋酸溶液稀释10倍，pH将变为a10c2，B正确；pH＝11的NaOH溶液中的c(OH－)与pH＝3的醋酸溶液中的c(H＋)相等，醋酸为弱酸，则醋酸的浓度远大于NaOH溶液的浓度，则二者等体积混合，醋酸过量，溶液显酸性，则滴入石蕊溶液呈红色，C正确；将稀氨水逐滴加入稀硫酸中，存在电荷守恒：c(OH－)＋2c(SO)＝c(H＋)＋c(NH)，当溶液的pH＝7时，c(OH－)＝c(H＋)，则2c(SO)＝c(NH)，D错误。
4．(2022·山东日照模拟)1 mol·L－1 HA溶液中有1%的HA电离，则HA的电离平衡常数Ka为( A )
A．1.0×10－4 B．1.0×10－5
C．1.0×10－2 D．1.0×10－6
[解析]　1 mol·L－1 HA溶液中有1%的HA电离，则电离的HA的物质的量浓度为0.01 mol·L－1，可建立以下三段式：
　　　　　 　HA　　H＋　＋　A－
起始量,(mol·L－1)) 1 0 0
变化量,(mol·L－1)) 0.01 0.01 0.01
平衡量,(mol·L－1)) 0.99 0.01 0.01
Ka＝≈1.0×10－4。故选A。
5．(2023·山东青岛模拟)已知常温下，浓度为0.1 mol·L－1，下列溶液的电离平衡常数如表所示：
化学式
电离常数
CH3COOH
1.7×10－5
HClO
4.7×10－8
H2CO3
Ka1＝4.3×10－7，Ka2＝5.6×10－11
NH3·H2O
1.7×10－5
下列有关说法错误的是( A )
A．NH4HCO3溶液显酸性
B．常温时，等物质的量浓度溶液pH大小为：pH(Na2CO3)>pH(NaClO)>pH(NaHCO3)>pH(CH3COONa)
C．向0.1 mol·L－1的醋酸溶液中加水稀释，减小
D．向NaClO溶液中通入少量CO2，发生反应NaClO＋CO2＋H2O===HClO＋NaHCO3
[解析]　由表可知Ka(CH3COOH)>Ka1(H2CO3)>Ka(HClO)>Ka2(H2CO3)，故酸性CH3COOH>H2CO3>HClO>HCO。NH4HCO3溶液中存在NH、HCO水解，由于Kb(NH3·H2O)＝1.7×10－5>Ka1(H2CO3)＝4.2×10－7，所以溶液显碱性，故A错误；等物质的量浓度的盐溶液，对应弱酸酸性越弱，酸根离子水解程度越大，盐溶液的pH越大，由于Ka(CH3COOH)>Ka1(H2CO3)>Ka(HClO)>Ka2(H2CO3)，所以等物质的量浓度溶液pH大小为pH(Na2CO3)>pH(NaClO)>pH(NaHCO3)>pH(CH3COONa)，故B正确；＝＝，加水稀释时，Ka不变，c(H＋)减小，所以比值减小，故C正确；由于Ka(HClO)>Ka2(H2CO3)，所以向NaClO溶液中通入少量CO2，发生反应NaClO＋CO2＋H2O===HClO＋NaHCO3，故D正确。
6．(2023·山东滨州模拟)部分弱酸的电离平衡常数如下表：
弱酸
电离平衡常数(25 ℃)
HCOOH
K＝1.8×10－4
HCN
K＝6.2×10－10
H2CO3
K1＝4.3×10－7；K2＝5.6×10－11
下列选项正确的是( B )
A．2CN－＋H2O＋CO2===2HCN＋CO
B．反应HCO＋OH－CO＋H2O的平衡常数K＝5.6×103
C．0.1 mol·L－1 Na2CO3溶液中：c(H＋)＝c(OH－)＋c(HCO)＋2c(H2CO3)
D．等体积、等浓度的HCOONa和NaCN所含阴离子的数目相等
[解析]　根据电离常数可知，酸性：HCOOH>H2CO3>HCN>HCO，根据强酸制弱酸，可以判断H2CO3可以和CN－反应生成HCN和HCO，离子方程式为CN－＋H2O＋CO2===HCN＋HCO，A项错误；HCO＋OH－CO＋H2O的平衡常数K＝＝＝＝5.6×103，B项正确；0.1 mol·L－1 Na2CO3溶液，根据电荷守恒：c(Na＋)＋c(H＋)＝c(OH－)＋c(HCO)＋2c(CO)，物料守恒：c(Na＋)＝2[c(CO)＋c(HCO)＋c(H2CO3)]，可得质子守恒：c(OH－)＝c(H＋)＋c(HCO)＋2c(H2CO3)，C项错误；酸性：HCOOH>HCN，则CN－比HCOO－更易水解，NaCN溶液中c(H＋) 7．(2023·山东济南模拟)现有室温下三种溶液：①pH＝3的稀盐酸，②pH＝3的CH3COOH溶液，③pH＝11的氨水。相同条件下，下列说法正确的是( D )
A
①、②分别加入形状、质量相同的锌粒
开始时的反应速率：
①>②
B
①、②分别加水稀释10倍后
pH：①<②
C
①、③中水的电离程度
①<③
D
①、③溶液等体积混合后
c(NH)>c(Cl－)>c(OH－)>c(H＋)
　　[解析]　盐酸和醋酸溶液中氢离子浓度相等，则开始时的反应速率相等，故A错误；醋酸是弱酸，存在电离平衡，稀释促进电离，所以①、②分别加水稀释10倍后pH：①>②，故B错误；pH＝3的盐酸中c(H＋)＝10－3 mol·L－1，pH＝11的氨水中c(OH－)＝10－3 mol·L－1，溶液中氢离子浓度和氢氧根离子浓度相等，对水的电离的抑制程度相同，故C错误；一水合氨是弱碱，氨水的浓度大于0.001 mol·L－1，所以①、③溶液等体积混合后氨水过量，pH>7，故离子浓度大小关系为c(NH)>c(Cl－)>c(OH－)>c(H＋)，故D正确。
8．(2023·湖北武汉检测)浓度均为0.1 mol·L－1、体积均为V0的HX、HY溶液，分别加水稀释至体积为V，pH随lg 的变化关系如图所示。下列叙述正确的是( B )

A．HX比HY易电离
B．常温下，由水电离出的c(H＋)：a C．相同温度下，电离常数K(HX)：a>b
D．未稀释时两溶液的导电能力相同
[解析]　由图可知，lg ＝0时，0.1 mol·L－1 HY溶液的pH为1，说明HY在溶液中完全电离，是一元强酸，0.1 mol·L－1 HX溶液的pH大于1，说明HX在溶液中部分电离，是一元弱酸。HY是一元强酸、HX是一元弱酸，则HY比HX易电离，故A错误；溶液中氢离子浓度越大，越抑制水的电离，水电离出的氢离子浓度越小，由图可知，a点氢离子浓度大于b点，则a点水电离出的氢离子浓度小于b点，故B正确；电离常数只与温度有关，温度不变，电离常数不变，则相同温度下，a点和b点的电离常数相等，故C错误；未稀释时，等浓度的强酸HY溶液中的离子浓度大于弱酸HX溶液，导电能力强于HX溶液，故D错误。
9．(2023·湖北武汉质检)如图所示的酸碱溶液恰好完全中和，则下列叙述正确的是( D )

A．实验②的混合溶液可能呈酸性
B．若V1>V2，则说明HA为强酸，HB为弱酸
C．因为两种酸溶液的pH相等，故V1一定等于V2
D．若实验①中，V＝V1，则混合液中c(Na＋)＝c(A－)
[解析]　HB可能为强酸或弱酸，恰好完全中和时生成的NaB可能为强酸强碱盐或弱酸强碱盐，所以实验②的混合溶液的pH等于7或大于7，溶液不可能呈酸性，A错误；若V1>V2，则酸的浓度：HAHB，所以酸性：HA>HB，即HB一定为弱酸，HA可能为酸性略强于HB的弱酸，也可能为强酸，B错误；若HA和HB均为强酸或电离程度相当的弱酸时，恰好完全中和NaOH溶液时，V1一定等于V2，但若HA和HB其中之一为弱酸，则酸的浓度不同，V1一定不等于V2，C错误；若实验①中V＝V1，则HA的浓度为0.01 mol·L－1，完全电离使溶液的pH＝2，所以HA为强酸，反应后溶液呈中性，c(H＋)＝c(OH－)，结合电荷守恒有c(Na＋)＝c(A－)，D正确。
10．(2023·广东深圳一模)硼酸(H3BO3)的电离方程式为H3BO3＋H2O[B(OH)4]－＋H＋。已知常温下，Ka(H3BO3)＝5.4×10－10，Ka(CH3COOH)＝1.75×10－5。下列说法错误的是( C )
A．H3BO3为一元酸
B．0.01 mol·L－1 H3BO3溶液的pH≈6
C．常温下，等浓度溶液的pH：CH3COONa>Na[B(OH)4]
D．NaOH溶液溅到皮肤时，可用大量清水冲洗，再涂上硼酸溶液
[解析]　根据题意可知H3BO3只存在一步电离，产生一个氢离子，所以为一元酸，A正确；设0.01 mol·L－1 H3BO3溶液中c(H＋)＝x，则c{[B(OH)4]－}也可近似认为等于x，则有Ka(H3BO3)＝＝5.4×10－10，解得x≈2.3×10－6 mol·L－1，所以pH≈6，B正确；Ka(H3BO3) 二、非选择题：本题共4小题。
11．(2022·广东，19)铬及其化合物在催化、金属防腐等方面具有重要应用。
(1)催化剂Cr2O3可由(NH4)2Cr2O7加热分解制备，反应同时生成无污染气体。
①完成化学方程式：(NH4)2Cr2O7Cr2O3＋ N2↑　＋ 4H2O　。
②Cr2O3催化丙烷脱氢过程中，部分反应历程如图1，X(g)→Y(g)过程的焓变为 E1－E2＋ΔH＋E3－E4　(列式表示)。

③Cr2O3可用于NH3的催化氧化。设计从NH3出发经过3步反应制备HNO3的路线 NH3NONO2HNO3　(用“→”表示含氮物质间的转化)；其中一个有颜色变化的反应的化学方程式为 2NO＋O2===2NO2　。
(2)K2Cr2O7溶液中存在多个平衡。本题条件下仅需考虑如下平衡：
(ⅰ)Cr2O(aq)＋H2O(l)2HCrO(aq)　K1＝3.0×10－2(25 ℃)
(ⅱ)HCrO(aq)CrO(aq)＋H＋(aq)　K2＝3.3×10－7(25 ℃)
①下列有关K2Cr2O7溶液的说法正确的有 BD　。
A．加入少量硫酸，溶液的pH不变
B．加入少量水稀释，溶液中离子总数增加
C．加入少量NaOH溶液，反应(ⅰ)的平衡逆向移动
D．加入少量K2Cr2O7固体，平衡时c2(HCrO)与c(Cr2O)的比值保持不变
②25 ℃时，0.10 mol·L－1 K2Cr2O7溶液中lg 随pH的变化关系如图2。当pH＝9.00时，设Cr2O、HCrO与CrO的平衡浓度分别为x、y、z mol·L－1，则x、y、z三之间的关系式为 　＝0.10；计算溶液中HCrO的平衡浓度(写出计算过程，结果保留两位有效数字)。

[答案]根据图像，pH＝9.00时，
lg ＝lg ＝4.2，＝104.2，结合＝0.10，可得y＝9.9×10－4.2，即HCrO的平衡浓度为9.9×10－4.2 mol·L－1
③在稀溶液中，一种物质对光的吸收程度(A)与其所吸收光的波长(λ)有关；在一定波长范围内，最大A对应的波长(λmax)取决于物质的结构特征；浓度越高，A越大。混合溶液在某一波长的A是各组分吸收程度之和。为研究pH对反应(ⅰ)和(ⅱ)平衡的影响，配制浓度相同、pH不同的K2Cr2O7稀溶液，测得其A随λ的变化曲线如图3。波长λ1、λ2和λ3中，与CrO的λmax最接近的是 λ3　；溶液pH从a变到b的过程中，的值 增大　(填“增大”“减小”或“不变”)。

[解析]　(1)①该反应生成无污染气体，应为N2，另一产物则为H2O，根据得失电子守恒、原子守恒可配平化学方程式。②由题图1可知，X(g)→Y(g)为吸热过程，故焓变为X(g)、Y(g)间的能量差，为E1－E2＋ΔH＋E3－E4。③NH3经过以下3步反应可生成HNO3：4NH3＋5O24NO＋6H2O、2NO＋O2===2NO2、3NO2＋H2O===2HNO3＋NO。
(2)①A项，加入少量硫酸，溶液中c(H＋)增大，pH减小，A错误；B项，加入少量水稀释，反应(ⅰ)、(ⅱ)的平衡均会向溶质微粒数增加的方向移动，故离子总数增加，B正确；C项，加入少量NaOH溶液，消耗溶液中H＋，反应(ⅱ)的平衡正向移动，c(HCrO)减小，故反应(ⅰ)的平衡正向移动，C错误；D项，由于K1＝，而K1只与温度有关，故加入少量K2Cr2O7固体，比值保持不变，正确。②当pH＝9.00时，溶液中c(H＋)＝10－9 mol·L－1，K1＝＝3.0×10－2＝，K2＝＝3.3×10－7＝，K1·K2＝＝＝3.0×10－2×3.3×10－7＝9.9×10－9，＝9.9，故＝0.10。根据图像，pH＝9.00时，lg ＝lg ＝4.2，＝104.2，结合＝0.10，可得y＝9.9×10－4.2。③根据(2)①中C选项的分析可知，pH越大，反应(ⅰ)、(ⅱ)平衡正向移动的程度越大，溶液中c(CrO)越大，其对应变化曲线的λmax越接近CrO的λmax，故图中最接近CrO的λmax为pH＝9时曲线的λmax，其次是pH＝7时曲线的λ3。由于λ1<λ2<λ3，故a 12．(2023·湖南长沙检测)磷元素能形成次磷酸(H3PO2)、亚磷酸(H3PO3)等多种含氧酸。
(1)次磷酸(H3PO2)是一种精细化工产品，已知10 mL 1 mol·L－1 H3PO2与20 mL 1 mol·L－1 NaOH溶液充分反应后生成组成为NaH2PO2的盐，回答下列问题：
①NaH2PO2属于 正盐　(填“正盐”“酸式盐”或“无法确定”)。
②若25 ℃时，Ka(H3PO2)＝1×10－2，则0.02 mol·L－1的H3PO2溶液的pH＝ 2　。
③设计两种实验方案，证明次磷酸是弱酸： 测NaH2PO2溶液的pH，若pH>7，则证明次磷酸为弱酸　； 向等物质的量浓度的盐酸、次磷酸溶液中各滴入2滴石蕊溶液，若次磷酸溶液中红色浅一些，则说明次磷酸为弱酸(答案合理即可)　。
(2)亚磷酸(H3PO3)是二元中强酸，某温度下，0.11 mol·L－1的H3PO3溶液的pH为2，该温度下H3PO3的电离平衡常数Ka1约为 1×10－3　(Ka2＝2×10－7，H3PO3的二级电离和水的电离忽略不计)。
(3)亚磷酸的结构式为 (式中P→O表示成键电子对全部由磷原子提供)，含有两个“—OH”，分子中有两个可电离的氢原子，因而是二元酸，由此类推次磷酸分子中含有 1　个“—OH”。
(4)向H3PO3溶液中滴加NaOH溶液：
①当恰好中和生成Na2HPO3时，所得溶液的pH >　(填“>”“<”或“＝”，下同)7。
②当溶液呈中性时，所得溶液中c(Na＋) ＝　c(H2PO)＋2c(HPO)；
③若用甲基橙作指示剂，用NaOH溶液滴定，达到滴定终点时，所得溶液中c(Na＋) <　c(H2PO)＋2c(HPO)。
[解析]　(1)①计算可知NaOH过量，只生成NaH2PO2，说明次磷酸只能电离出一个H＋，因而NaH2PO2是正盐。②设溶液中的H＋浓度为x mol·L－1。
　　　　　　　H3PO2H＋＋H2PO
初始/(mol·L－1) 0.02 0 0
转化/(mol·L－1) x x x
平衡/(mol·L－1) 0.02－x x x
Ka(H3PO2)＝＝1×10－2，解得x＝0.01，故pH＝－lg 0.01＝2。③可从NaH2PO2溶液存在水解平衡以及H3PO2存在电离平衡等角度设计实验。
(2)忽略H3PO3的二级电离和水的电离，则c(H2PO)≈c(H＋)＝1×10－2 mol·L－1，c(H3PO3)≈(0.11－1×10－2)mol·L－1＝0.1 mol·L－1，电离平衡常数Ka1＝≈＝1×10－3。
(3)次磷酸为一元酸，则含有1个“—OH”。
(4)①Na2HPO3溶液中，HPO水解，溶液呈碱性。②溶液中存在电荷守恒：c(Na＋)＋c(H＋)＝c(H2PO)＋2c(HPO)＋c(OH－)，溶液呈中性时，c(H＋)＝c(OH－)，则c(Na＋)＝c(H2PO)＋2c(HPO)。③溶液中存在电荷守恒：c(Na＋)＋c(H＋)＝c(H2PO)＋2c(HPO)＋c(OH－)，用甲基橙作指示剂，达到滴定终点时，溶液呈酸性，则c(H＋)>c(OH－)，c(Na＋) 13．(2023·山东滨州检测)(1)常温下0.1 mol·L－1 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 A　(填选项字母，下同)。
A．c(H＋) B．
C．c(H＋)·c(OH－) D．
E.
若该溶液升高温度，上述5种表达式的数据一定增大的是 ABCE　。
(2)体积为10 mL pH＝2的醋酸溶液与一元酸HX溶液分别加水稀释至1 000 mL，稀释过程pH变化如下图。则HX的电离平衡常数 大于　(填“大于”“等于”或“小于”)醋酸的电离平衡常数；理由是 稀释相同倍数，HX的pH变化比CH3COOH的大，则HX的酸性强，电离平衡常数大　；稀释后，HX溶液中由水电离出来的c(H＋) 大于　(填“大于”“等于”或“小于”)醋酸溶液中由水电离出来的c(H＋)。

(3)(此题为重题学生书中已删除)
已知25 ℃，NH3·H2O的Kb＝1.8×10－5，H2SO3的Ka1＝1.4×10－2，Ka2＝6.0×10－8。将SO2通入该氨水中，当c(OH－)降至1.0×10－7 mol·L－1时，溶液中的＝ 0.60　。
[解析]　(1)CH3COOH溶液加水稀释过程，促进电离，但溶液体积增大，c(H＋)减小，故A入选；＝，稀释过程中n(H＋)增大、n(CH3COOH)减小，所以变大，故B不选；稀释过程中温度不变，c(H＋)·c(OH－)＝Kw不变，故C不选；稀释过程，c(H＋)减小，c(H＋)·c(OH－)＝Kw不变，所以c(OH－)增大，则变大，故D不选；电离常数Ka＝，温度不变，电离常数不变，故E不选。升温，水的离子积增大，CH3COOH的电离程度增大，电离常数增大，平衡正向移动，c(H＋)增大，c(CH3COOH)减小，变大，故选ABCE，升温c(H＋)增大是主要的，故减小，不选D。
(2)这两种酸都是一元酸，加水稀释促进弱酸电离，稀释到体积为原来的100倍时，pH变化越大的酸酸性越强，酸性越强其电离平衡常数越大，根据题图知，酸性：HX>CH3COOH，则HX的电离平衡常数大于醋酸；稀释后醋酸中氢离子浓度大于HX，所以醋酸抑制水电离的程度大于HX，则HX溶液中水电离出来的c(H＋)大于醋酸溶液中水电离出来的c(H＋)。
(3)当c(OH－)降至1.0×10－7 mol·L－1时，c(H＋)＝1.0×10－7 mol·L－1，由H2SO3的Ka2＝＝6.0×10－8可知，＝＝0.60。
14．(2023·河北衡水检测)25 ℃时，几种弱酸的电离常数如下表；
弱酸
HNO2
CH3COOH
HCN
H2CO3
电离
常数
5.1
×10－4
1.96
×10－5
6.2
×10－10
K1＝4.4×10－7
K2＝4.7×10－11
(1)根据上表数据填空。
①物质的量浓度相同的四种酸，其pH由大到小的顺序是 HCN>H2CO3>CH3COOH>HNO2　(用化学式填写)。
②将0.2 mol·L－1 HCN溶液与0.1 mol·L－1 Na2CO3溶液等体积混合，发生反应的化学方程式为 HCN＋Na2CO3===NaCN＋NaHCO3　。
(2)CO、NO、CN－、CH3COO－结合H＋的能力由强到弱的顺序为 CO>CN－>CH3COO－>NO　(用离子符号表示)。
(3)求该温度下，0.1 mol·L－1的CH3COOH溶液中的c(H＋)＝ 1.4×10－3　mol·L－1。
[解析]　(1)①电离平衡常数越大，酸性越强，酸性由弱到强的顺序为HCNH2CO3>CH3COOH>HNO2。②由电离常数可知，酸性H2CO3>HCN>HCO，则将0.2 mol·L－1 HCN溶液与0.1 mol·L－1 Na2CO3溶液等体积混合，发生反应的化学方程式为HCN＋Na2CO3===NaCN＋NaHCO3。
(2)酸越弱，酸根离子越易水解，即结合质子的能力越强，则CO、NO、CN－、CH3COO－结合H＋的能力由强到弱的顺序为CO>CN－>CH3COO－>NO。
(3)　　　　　　　CH3COOHCH3COO－＋H＋
c起始/(mol·L－1) 0.1 0 0
c转化/(mol·L－1) x x x
c平衡/(mol·L－1) 0.1－x x x
K＝≈＝1.96×10－5，x＝1.4×10－3 mol·L－1。