专题六 水溶液中的离子平衡 选择题专攻 2.溶液中粒子浓度大小比较(含解析)-2024年江苏高考化学大二轮复习讲义
展开这是一份专题六 水溶液中的离子平衡 选择题专攻 2.溶液中粒子浓度大小比较(含解析)-2024年江苏高考化学大二轮复习讲义,共10页。试卷主要包含了单一溶液,混合溶液等内容,欢迎下载使用。
1.单一溶液
(1)Na2S溶液
水解方程式:____________________________________________________________;
离子浓度大小关系:______________________________________________________;
电荷守恒:______________________________________________________________;
元素质量守恒:__________________________________________________________;
质子守恒:______________________________________________________________。
(2)NaHS溶液
水解方程式:____________________________________________________________;
离子浓度大小关系:______________________________________________________;
电荷守恒:______________________________________________________________;
元素质量守恒:__________________________________________________________;
质子守恒:______________________________________________________________。
2.混合溶液
(1)等物质的量浓度、等体积的CH3COOH、CH3COONa溶液
水解方程式:____________________________________________________________;
离子浓度大小关系:______________________________________________________;
电荷守恒:______________________________________________________________;
元素质量守恒:__________________________________________________________;
质子守恒:______________________________________________________________。
(2)CH3COOH、CH3COONa混合溶液呈中性
离子浓度大小关系:______________________________________________________;
电荷守恒:______________________________________________________________;
元素质量守恒:__________________________________________________________。
(3)常温下pH=2的CH3COOH与pH=12的NaOH等体积混合的溶液
离子浓度大小关系:______________________________________________________;
电荷守恒:______________________________________________________________。
(4)等物质的量浓度、等体积的Na2CO3—NaHCO3混合溶液
电荷守恒:______________________________________________________________;
元素质量守恒:__________________________________________________________;
质子守恒:______________________________________________________________;
离子浓度大小关系:______________________________________________________。
1.(2023·江苏,12)室温下,用含少量Mg2+的MnSO4溶液制备MnCO3的过程如图所示。已知Ksp(MgF2)=5.2×10-11,Ka(HF)=6.3×10-4。下列说法正确的是( )
A.0.1 ml·L-1 NaF溶液中:c(F-)=c(Na+)+c(H+)
B.“除镁”得到的上层清液中:c(Mg2+)=eq \f(KspMgF2,cF-)
C.0.1 ml·L-1 NaHCO3溶液中:c(COeq \\al(2-,3))=c(H+)+c(H2CO3)-c(OH-)
D.“沉锰”后的滤液中:c(Na+)+c(H+)=c(OH-)+c(HCOeq \\al(-,3))+2c(COeq \\al(2-,3))
2.(2022·江苏,12)一种捕集烟气中CO2的过程如图所示。室温下以0.1 ml·L-1KOH溶液吸收CO2,若通入CO2所引起的溶液体积变化和H2O挥发可忽略,溶液中含碳物种的浓度c总=c(H2CO3)+c(HCOeq \\al(-,3))+c(COeq \\al(2-,3))。H2CO3电离常数分别为Ka1=4.4×10-7、Ka2=4.4×10-11。下列说法正确的是 ( )
A.KOH吸收CO2所得到的溶液中:c(H2CO3)>c(HCOeq \\al(-,3))
B.KOH完全转化为K2CO3时,溶液中:c(OH-)=c(H+)+c(HCOeq \\al(-,3))+c(H2CO3)
C.KOH溶液吸收CO2,c总=0.1 ml·L-1溶液中:c(H2CO3)>c(COeq \\al(2-,3))
D.如图所示的“吸收”“转化”过程中,溶液的温度下降
3.(2020·江苏,14改编)室温下,将两种浓度均为0.10 ml·L-1的溶液等体积混合,若溶液混合引起的体积变化可忽略,下列各混合溶液中微粒物质的量浓度关系正确的是( )
A.NaHCO3—Na2CO3混合溶液(pH=10.30):c(Na+)>c(COeq \\al(2-,3))>c(HCOeq \\al(-,3))>c(OH-)
B.氨水—NH4Cl混合溶液(pH=9.25):c(NHeq \\al(+,4))+c(H+)=c(NH3·H2O)+c(OH-)
C.CH3COOH—CH3COONa混合溶液(pH=4.76):c(Na+)>c(CH3COOH)>c(CH3COO-)>c(H+)
D.H2C2O4—NaHC2O4混合溶液(pH=1.68,H2C2O4为二元弱酸):c(H+)+c(H2C2O4)=c(Na+)+c(C2Oeq \\al(2-,4))+c(OH-)
1.(2023·江苏省百校高三下学期第三次联考)一种吸收SO2再经氧化得到硫酸盐的过程如图所示。室温下,用0.1 ml·L-1的NaOH溶液吸收SO2,若通入SO2所引起的溶液体积变化和H2O挥发可忽略,溶液中含硫物种的浓度c(总)=c(SOeq \\al(2-,3))+c(HSOeq \\al(-,3))+c(H2SO3)。H2SO3的电离常数为Ka1=1.29×10-2、Ka2=6.24×10-8。下列说法正确的是( )
A.c(总)=0.1 ml·L-1溶液中:c(OH-)=c(H+)+c(HSOeq \\al(-,3))+2c(H2SO3)
B.在NaHSO3溶液中:c(H+)·c(SOeq \\al(2-,3))<c(H2SO3)·c(OH-)
C.NaOH完全转化为Na2SO3时,溶液中:c(H+)<c(HSOeq \\al(-,3))<c(SOeq \\al(2-,3))<c(OH-)
D.若改用少量稀的Ba(NO3)2溶液吸收SO2,则发生反应的离子方程式:Ba2++2NOeq \\al(-,3)+3SO2+2H2O===BaSO4↓+2NO↑+4H++2SOeq \\al(2-,4)
2.(2023·南通统考二模)一种脱除燃煤烟气中SO2的方法如图所示。室温下用氨水吸收SO2,若转化过程中气体挥发和溶液体积的变化可忽略,溶液中含硫物种的浓度c总=c(H2SO3)+c(HSOeq \\al(-,3))+c(SOeq \\al(2-,3))。
下列说法正确的是( )
A.0.1 ml·L-1氨水中:c(NH3·H2O)>c(NHeq \\al(+,4))>c(OH-)>c(H+)
B.NH4HSO3溶液氧化过程中eq \f(cNH\\al(+,4),cNH3·H2O)比值逐渐减小
C.0.1 ml·L-1氨水吸收SO2,c总=0.05 ml·L-1溶液中:c(H+)+c(HSOeq \\al(-,3))+c(H2SO3)
D.1 L 0.1 ml·L-1氨水吸收标准状况下1.68 L SO2后的溶液中:4[cNH3·H2O+cNHeq \\al(+,4)]=3[cSOeq \\al(2-,3)+cHSOeq \\al(-,3)+cH2SO3]
3.(2023·江苏苏北四市统考)工业上可利用氨水吸收SO2和NO2,原理如图所示。已知: 25 ℃时,NH3·H2O的Kb=1.7×10-5,H2SO3的Ka1=1.3×10-2,Ka2=6.2×10-8,下列说法正确的是( )
A.向氨水中通入SO2恰好生成NH4HSO3:c(H2SO3)>c(NH3·H2O)+c(SOeq \\al(2-,3))
B.向氨水中通入SO2至pH=7:c(HSOeq \\al(-,3))>c(NHeq \\al(+,4))>c(H+)=c(OH-)
C.反应NH3·H2O+H2SO3 ===NHeq \\al(+,4)+ HSOeq \\al(-,3)+H2O的平衡常数K=2.21×107
D.NO2被NH4HSO3溶液吸收的离子方程式:2NO2+4SOeq \\al(2-,3)===N2+4SOeq \\al(2-,4)
4.(2023·海安高级中学高三下学期模拟)缓冲溶液可以抵御少量酸碱对溶液pH的影响。人体血液里存在H2CO3/HCOeq \\al(-,3)缓冲体系,可使血液的pH稳定在7.4左右。当血液pH低于7.2或高于7.6时,会发生酸中毒或碱中毒。H2CO3/HCOeq \\al(-,3)缓冲体系的缓冲作用可用下列平衡表示:H+(aq)+HCOeq \\al(-,3)(aq)H2CO3(aq)CO2(g)+H2O(l)。实验室配制37 ℃时不同比例的NaHCO3、H2CO3缓冲溶液。(已知该温度下H2CO3的pKa1≈6.1,pKa2≈10.3;lg 2≈0.3)。下列说法正确的是( )
A.人体发生碱中毒时注射NaHCO3溶液可以缓解症状
B.pH=7的缓冲体系中:c(H2CO3)<c(HCOeq \\al(-,3))<c(COeq \\al(2-,3))
C.pH=7.4的缓冲体系中:c(HCOeq \\al(-,3))∶c(H2CO3)≈20∶1
D.c(HCOeq \\al(-,3))∶c(H2CO3)=1∶1的缓冲体系中:c(OH-)+2c(H2CO3)+2c(COeq \\al(2-,3))=c(Na+)+c(H+)
5.(2023·江苏百校联考高三第一次考试)室温下用0.1 ml·L-1 NaOH溶液吸收SO2,若通入SO2所引起的溶液体积变化和H2O挥发可忽略,溶液中含硫物种的浓度c总=c(H2SO3)+c(HSOeq \\al(-,3))+c(SOeq \\al(2-,3))。H2SO3的电离常数分别为Ka1=1.54×10-2、Ka2=1.00×10-7。下列说法正确的是( )
A.NaOH溶液吸收SO2所得到的溶液中:c(SOeq \\al(2-,3))>c(HSOeq \\al(-,3))>c(H2SO3)
B.NaOH完全转化为NaHSO3时,溶液中:c(H+)+c(SOeq \\al(2-,3))=c(OH-)+c(H2SO3)
C.NaOH完全转化为Na2SO3时,溶液中:c(Na+)>c(SOeq \\al(2-,3))>c(OH-)>c(HSOeq \\al(-,3))
D.NaOH溶液吸收SO2,c总=0.1 ml·L-1溶液中:c(H2SO3)>c(SOeq \\al(2-,3))
选择题专攻2 溶液中粒子浓度大小比较
核心精讲
1.(1)S2-+H2OHS-+OH-、HS-+H2OH2S+OH-
c(Na+)>c(S2-)>c(OH-)>c(HS-)>c(H+)
c(Na+)+c(H+)=2c(S2-)+c(HS-)+c(OH-)
c(Na+)=2[c(S2-)+c(HS-)+c(H2S)]
c(OH-)=c(H+)+c(HS-)+2c(H2S)
(2)HS-+H2OH2S+OH-
c(Na+)>c(HS-)>c(OH-)>c(H+)>c(S2-)
c(Na+)+c(H+)=c(HS-)+2c(S2-)+c(OH-)
c(Na+)=c(S2-)+c(HS-)+c(H2S)
c(OH-)+c(S2-)=c(H+)+c(H2S)
解析 (2)NaHS既能发生水解又能发生电离,水溶液呈碱性:
HS-+H2OH2S+OH-(主要);
HS-H++S2-(次要)。
2.(1)CH3COO-+H2OCH3COOH+OH-
c(CH3COO-)>c(Na+)>c(H+)>c(OH-)
c(Na+)+c(H+)=c(CH3COO-)+c(OH-)
2c(Na+)=c(CH3COO-)+c(CH3COOH)
c(CH3COO-)+2c(OH-)=c(CH3COOH)+2c(H+)
(2)c(CH3COO-)=c(Na+)>c(H+)=c(OH-)
c(Na+)+c(H+)=c(CH3COO-)+c(OH-)
c(Na+)=c(CH3COO-)
(3)c(CH3COO-)>c(Na+)>c(H+)>c(OH-)
c(Na+)+c(H+)=c(CH3COO-)+c(OH-)
(4)c(Na+)+c(H+)=2c(COeq \\al(2-,3))+c(HCOeq \\al(-,3))+c(OH-)
2c(Na+)=3[c(HCOeq \\al(-,3))+c(COeq \\al(2-,3))+c(H2CO3)]
2c(OH-)+c(COeq \\al(2-,3))=c(HCOeq \\al(-,3))+3c(H2CO3)+2c(H+)
c(Na+)>c(HCOeq \\al(-,3))>c(COeq \\al(2-,3))>c(OH-)>c(H+)
解析 (1)CH3COOHCH3COO-+H+(主要),CH3COO-+H2OCH3COOH+OH-(次要),水溶液呈酸性。
(2)CH3COOHCH3COO-+H+
CH3COO-+H2OCH3COOH+OH-
若溶液呈中性,则电离和水解相互抵消。
(3)由于CH3COOH是弱酸,所以当完全反应后,CH3COOH仍过量许多,溶液呈酸性。
真题演练
1.C [0.1 ml·L-1NaF溶液中存在电荷守恒:c(OH-)+c(F-)=c(Na+)+c(H+),A错误;“除镁”得到的上层清液中为MgF2的饱和溶液,有Ksp(MgF2)=c(Mg2+)·c2(F-),故c(Mg2+)=eq \f(KspMgF2,c2F-),B错误;0.1 ml·L-1 NaHCO3溶液中存在质子守恒:c(COeq \\al(2-,3))+c(OH-)=c(H+)+c(H2CO3),故c(COeq \\al(2-,3))=c(H+)+c(H2CO3)-c(OH-),C正确;“沉锰”后的滤液中还存在F-、SOeq \\al(2-,4)等离子,故电荷守恒中应增加其他离子使等式成立,D错误。 ]
2.C [KOH吸收CO2所得到的溶液,若为K2CO3溶液,则COeq \\al(2-,3)主要发生第一步水解,溶液中:c(H2CO3)<c(HCOeq \\al(-,3)),若为KHCO3溶液,则HCOeq \\al(-,3)发生水解的程度很小,溶液中:c(H2CO3)<c(HCOeq \\al(-,3)),A不正确;KOH完全转化为K2CO3时,依据电荷守恒,溶液中:c(K+)+c(H+)=c(OH-) +c(HCOeq \\al(-,3))+2c(COeq \\al(2-,3)),依据元素质量守恒,溶液中:c(K+)=2[c(COeq \\al(2-,3))+c(HCOeq \\al(-,3))+c(H2CO3)],则c(OH-)=c(H+)+c(HCOeq \\al(-,3))+2c(H2CO3),B不正确;KOH溶液吸收CO2,c(KOH)=0.1 ml·L-1,c总=0.1 ml·L-1,则溶液为KHCO3溶液,Kh(HCOeq \\al(-,3))=eq \f(Kw,Ka1)=eq \f(1×10-14,4.4×10-7)≈2.3×
10-8>Ka2=4.4×10-11,表明HCOeq \\al(-,3)以水解为主,所以溶液中:c(H2CO3)>c(COeq \\al(2-,3)),C正确;如图所示的“吸收”“转化”过程中,发生的反应为CO2+2KOH===K2CO3+H2O、K2CO3+CaO+H2O===CaCO3↓+2KOH(若生成KHCO3或K2CO3与KHCO3的混合物,则原理相同),上述反应均放热,溶液的温度升高,D不正确。]
3.D [A项,溶液呈碱性,说明COeq \\al(2-,3)水解的程度大于HCOeq \\al(-,3)电离的程度,因此c(HCOeq \\al(-,3))>c(COeq \\al(2-,3)),COeq \\al(2-,3)的水解是微弱的,溶液中仍有大量的COeq \\al(2-,3),则c(COeq \\al(2-,3))>c(OH-),错误;B项,由电荷守恒可知,c(NHeq \\al(+,4))+c(H+)=c(Cl-)+c(OH-),元素质量守恒为c(NH3·H2O)+c(NHeq \\al(+,4))=2c(Cl-),两式联立消去c(Cl-)可得:c(NHeq \\al(+,4))+2c(H+)=c(NH3·H2O)+2c(OH-),错误;C项,溶液呈酸性,说明CH3COOH电离的程度大于CH3COO-水解的程度,则溶液中微粒浓度关系为c(CH3COO-)>c(Na+)>c(CH3COOH)>c(H+),错误;D项,由电荷守恒知,c(H+)+
c(Na+)=c(HC2Oeq \\al(-,4))+2c(C2Oeq \\al(2-,4))+c(OH-),由元素质量守恒知,2c(Na+)=c(HC2Oeq \\al(-,4))+c(C2Oeq \\al(2-,4))+c(H2C2O4),两式相减得c(H+)+c(H2C2O4)=c(Na+)+c(C2Oeq \\al(2-,4))+c(OH-),正确。]
考向预测
1.D [NaOH溶液的物质的量浓度为0.1 ml·L-1,c(总)=0.1 ml·L-1溶液中的溶质为NaHSO3,在NaHSO3溶液中存在质子守恒:c(OH-)+c(SOeq \\al(2-,3))=c(H+)+c(H2SO3),故A错误;在NaHSO3溶液中,eq \f(cH+·cSO\\al(2-,3),cH2SO3·cOH-)=eq \f(c2H+·cSO\\al(2-,3)·cHSO\\al(-,3),cH2SO3·cOH-·cH+·cHSO\\al(-,3))=eq \f(Ka1·Ka2,Kw)=eq \f(1.29×10-2×6.24×10-8,1×10-14)>1,则c(H+)·c(SOeq \\al(2-,3))>c(H2SO3)·c(OH-),故B错误;在Na2SO3溶液中,存在SOeq \\al(2-,3)的水解:SOeq \\al(2-,3)+H2OHSOeq \\al(-,3)+OH-,水的电离:H2OH++OH-,所以溶液中离子浓度大小顺序为c(H+)<c(HSOeq \\al(-,3))<c(OH-)<c(SOeq \\al(2-,3)),故C错误;若改用少量稀的Ba(NO3)2溶液吸收SO2,SO2溶于水生成亚硫酸,使溶液呈酸性,硝酸根离子在酸性溶液中具有强氧化性,能将+4价硫氧化为+6价,生成SOeq \\al(2-,4),SOeq \\al(2-,4)和Ba2+生成BaSO4沉淀,硝酸被还原为NO,故D正确。]
2.C [0.1 ml·L-1氨水中NH3·H2O部分电离产生NHeq \\al(+,4)和OH-,溶液呈碱性,溶液中各粒子浓度关系为c(NH3·H2O)>c(OH-)>c(NHeq \\al(+,4))>c(H+),故A错误;NH4HSO3溶液和氧气反应生成(NH4)2SO4,离子方程式为2HSOeq \\al(-,3)+O2===2SOeq \\al(2-,4)+2H+,溶液酸性增强,c(OH-)减小,则eq \f(cNH\\al(+,4),cNH3·H2O)=eq \f(Kb,cOH-)增大,故B错误;NH3·H2O和SO2反应得到NH4HSO3,0.1 ml·L-1氨水吸收SO2,c总=0.05 ml·L-1溶液时,此时溶液为等浓度的NH4HSO3和NH3·H2O混合溶液,电荷守恒:c(H+)+c(NHeq \\al(+,4))=c(OH-)+c(HSOeq \\al(-,3))+2c(SOeq \\al(2-,3)),物料守恒:c(NH3·H2O)+c(NHeq \\al(+,4))=2c(H2SO3)+2c(HSOeq \\al(-,3))+2c(SOeq \\al(2-,3)),则c(H+)+c(HSOeq \\al(-,3))+2c(H2SO3)=c(OH-)+c(NH3·H2O),则c(H+)+c(HSOeq \\al(-,3))+c(H2SO3)
3.C [向氨水中通入SO2恰好生成NH4HSO3,电荷守恒:c(NHeq \\al(+,4))+c(H+)=2c(SOeq \\al(2-,3))+c(HSOeq \\al(-,3))+c(OH-),物料守恒:c(NHeq \\al(+,4))+c(NH3·H2O)=c(SOeq \\al(2-,3))+c(HSOeq \\al(-,3))+c(H2SO3),则c(H+)+c(H2SO3)=c(SOeq \\al(2-,3))+c(OH-)+c(NH3·H2O),因为NH3·H2O的Kb=1.7×10-5小于H2SO3的Ka1=1.3×10-2,溶液呈酸性,c(H+)>c(OH-),故c(H2SO3)<c(SOeq \\al(2-,3))+c(NH3·H2O),A错误;向氨水中通入SO2至pH=7:c(H+)=c(OH-),电荷守恒:c( H+)+c(NHeq \\al(+,4))=2c(SOeq \\al(2-,3))+c(HSOeq \\al(-,3))+c(OH-),c (NHeq \\al(+,4))>c(HSOeq \\al(-,3)),B错误;反应NH3·H2O+H2SO3===NHeq \\al(+,4)+HSOeq \\al(-,3)+H2O的平衡常数K=eq \f(cNH\\al(+,4)·cHSO\\al(-,3),cNH3·H2O·c-H2SO3),Kb=eq \f(cNH\\al(+,4)·cOH-,cNH3·H2O),Ka1=eq \f(cHSO\\al(-,3)·cH+,cH2SO3),Kw=c(H+)·
c(OH-),解得K=eq \f(Ka1·Kb,Kw)= 2.21×107,C正确;NO2 被NH4HSO3溶液吸收的离子方程式:2NO2+4HSOeq \\al(-,3)===N2+ 4SOeq \\al(2-,4)+4H+,D错误。]
4.C [NaHCO3溶液呈碱性,人体血液碱中毒时,应注射酸性溶液缓解,A错误;碳酸根离子和碳酸氢根离子水解都显碱性,若c(H2CO3)<c(HCOeq \\al(-,3))<c(COeq \\al(2-,3)),溶液不可能为中性,B错误;pH=7.4的缓冲体系中,eq \f(cHCO\\al(-,3),cH2CO3)=eq \f(cHCO\\al(-,3)·cH+,cH2CO3)×eq \f(1,cH+)=eq \f(Ka1,cH+)=eq \f(10-6.1,10-7.4)=101.3≈20∶1,C正确;c(HCOeq \\al(-,3))∶c(H2CO3)=1∶1的缓冲体系中存在电荷守恒:c(Na+)+
c(H+)=c(OH-)+c(HCOeq \\al(-,3))+2c(COeq \\al(2-,3))=c(OH-)+c(H2CO3)+2c(COeq \\al(2-,3)),D错误。]
5.C [由电离常数可知,亚硫酸氢根离子的水解常数Kh(HSOeq \\al(-,3))=eq \f(Kw,Ka1)=eq \f(1.0×10-14,1.54×10-2)<Ka2,说明亚硫酸氢根离子在溶液中的电离程度大于其水解程度,亚硫酸氢钠溶液呈酸性。氢氧化钠溶液吸收二氧化硫可能得到亚硫酸氢钠溶液,由分析可知,亚硫酸氢根离子在溶液中的电离程度大于其水解程度,溶液中c(HSOeq \\al(-,3))>c(SOeq \\al(2-,3))>c(H2SO3),故A错误;亚硫酸氢钠溶液中存在质子守恒关系:c(H+)+c(H2SO3)=c(OH-)+c(SOeq \\al(2-,3)),故B错误;亚硫酸钠是强碱弱酸盐,亚硫酸根离子在溶液中分步水解,以第一步水解为主,则溶液中离子浓度的大小顺序为
c(Na+)>c(SOeq \\al(2-,3))>c(OH-)>c(HSOeq \\al(-,3)),故C正确;c总=0.1 ml·L-1的溶液为亚硫酸氢钠溶液,由分析可知,亚硫酸氢根离子在溶液中的电离程度大于其水解程度,溶液中c(SOeq \\al(2-,3))>c(H2SO3),故D错误。]
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