第46讲 反应过程中粒子浓度变化及图像分析
(说明:选择题每小题3分)
层次1基础性
1.(2024·广东梅州一模)室温下,下列指定溶液中粒子的浓度关系正确的是( )
A.0.1 mol·L-1 (NH4)2SO4溶液:c(S)>c(N)>c(H+)>c(OH-)
B.0.1 mol·L-1 Na2CO3溶液:c(OH-)=c(H+)+c(HC)+c(H2CO3)
C.0.1 mol·L-1明矾溶液:c(S)>c(K+)>c(Al3+)>c(H+)>c(OH-)
D.0.1 mol·L-1的NaHCO3溶液:c(Na+)=c(HC)+c(H2CO3)+2c(C)
2.(2024·山东潍坊市北五县联考)25 ℃时,下列说法正确的是( )
A.向0.1 mol·L-1 CH3COOH溶液中加入少量水,溶液中减小
B.等物质的量的CH3COONa、Na2CO3混合溶液中:c(CH3COOH)+c(CH3COO-)=c(HC)+c(H2CO3)+c(C)
C.2.0×10-7 mol·L-1的盐酸中c(H+)=2.0×10-7 mol·L-1
D.可溶性正盐BA的溶液呈中性,可以推测BA为强酸强碱盐
3.(2024·安徽滁州模拟)一定温度下,下列溶液的离子浓度关系式正确的是( )
A.pH=5的H2S溶液中,c(H+)=c(HS-)=1×10-5 mol·L-1
B.pH=a的氨水溶液,稀释到体积为原来的10倍后,其pH=b,则a=b+1
C.pH=2的H2C2O4溶液与pH=12的NaOH溶液以任意比例混合:c(Na+)+c(H+)=c(OH-)+c(HC2)
D.pH相同的①CH3COONa、②NaHCO3、③NaClO三种溶液的c(Na+):①>②>③
4.(2024·湖南长沙高三模拟)常温下,取10 mL浓度均为1.0 mol·L-1的CH3NH2溶液和NH2OH溶液,分别加水稀释,稀释过程中pOH[pOH=-lg c(OH-)]随溶液体积的对数值的变化关系如图所示。
已知:CH3NH2+H2OCH3N+OH- K1
NH2OH+H2ONH3OH++OH- K2
下列说法错误的是( )
A.K1>K2
B.常温下,等物质的量浓度的CH3NH3Cl和NH3OHCl溶液,前者的pH大
C.用相同浓度的盐酸分别中和a和b点对应的溶液,所需盐酸体积相同
D.常温下,浓度均为0.1 mol·L-1的NH3OHCl与NH2OH的混合液显碱性
5.(2024·七省适应性测试江西卷)一定温度下,H2SO3水溶液中H2SO3、HS、S的分布分数δ与pH的关系如图。例如δ(S)=。向0.5 L浓度为0.10 mol·L-1的氨水中通入SO2气体。已知该温度下Kb(NH3·H2O)=2×10-5,lg2≈0.3,KW≈1×10-14,下列说法正确的是( )
A.通入0.05 mol SO2时,c(NH3·H2O)+c(OH-)=c(HS)+c(H2SO3)+c(H+)
B.当=1时,=2×104
C.当pH=7.0时,c(N)
6.(6分)某二元酸(化学式用H2B表示)在水中的电离方程式是H2BH++HB-,HB-H++B2-。回答下列问题。
(1)Na2B溶液显 (填“酸性”“中性”或“碱性”),理由是 (用离子方程式表示)。
(2)在0.1 mol·L-1的Na2B溶液中,下列粒子浓度的关系式正确的是 (填字母)。
A.c(B2-)+c(HB-)+c(H2B)=0.1 mol·L-1
B.c(Na+)+c(OH-)=c(H+)+c(HB-)
C.c(Na+)+c(H+)=c(OH-)+c(HB-)+2c(B2-)
D.c(Na+)=2c(B2-)+2c(HB-)
(3)已知0.1 mol·L-1 NaHB溶液的pH=2,且该溶液中HB-的电离程度大于H2O的电离程度,0.1 mol·L-1 NaHB溶液中各种离子浓度由大到小的顺序是 。
层次2综合性
7.室温下,(H2S)=1.1×10-7,(H2S)=1.3×10-13。不考虑溶液混合引起的体积变化和H2S的挥发,室温时下列指定溶液中粒子的物质的量浓度关系正确的是( )
A.0.1 mol·L-1 NaHS溶液:c(Na+)>c(HS-)>c(S2-)>c(H2S)
B.0.1 mol·L-1 Na2S溶液:c(OH-)=c(H+)+c(HS-)+c(H2S)
C.0.2 mol·L-1 NaHS溶液和0.1 mol·L-1 NaOH溶液等体积混合:c(HS-)+3c(H2S)>c(S2-)
D.向0.1 mol·L-1 NaOH溶液中通入H2S至溶液呈中性:c(Na+)=c(HS-)+c(S2-)
8.(2024·江西南昌一模)常温下,用0.100 mol·L-1的NaOH溶液滴定20.00 mL未知浓度的次磷酸H3PO2溶液。溶液的pH、所有含磷粒子的分布分数δ[比如H2P的分布分数:δ(H2P)=]随滴加NaOH溶液的体积V(NaOH溶液)的变化关系如图所示。下列说法不正确的是 ( )
A.H3PO2是一种一元弱酸
B.常温下,H3PO2的电离常数Ka=1.0×10-4
C.V(NaOH溶液)=10 mL时,c(Na+)
9.(2024·甘肃二模)已知pKa=-lgKa,25 ℃时,H2A的p=1.85,p=7.19。常温下,用0.1 mol·L-1 NaOH溶液滴定20 mL 0.1 mol·L-1 H2A溶液的滴定曲线如图所示。下列说法不正确的是( )
A.a、b、c、d四点对应的溶液中水的电离程度a
C.当加入NaOH溶液的体积为20 mL时,溶液中c(A2-)>c(H2A)
D.a点加入NaOH溶液的体积V0>10
10.(2024·湖北十堰模拟)柠檬酸是三元弱酸(简写为H3A)。常温下,向10 mL 0.1 mol·L-1 H3A溶液中滴加V mL pH=13的NaOH溶液,溶液的pH与含A粒子分布分数的关系如图所示。已知:H3A的分布分数表达式δ(H3A)=×100%。下列叙述正确的是( )
A.Na3A在水中的第二步水解方程式为H2A-+H2OH3O++HA2-
B.当V=20时,溶液中:c(H+)
D.A3-+H2A-2HA2-的平衡常数K1小于H3A+HA2-2H2A-的平衡常数K2
11.(10分)醋酸是日常生活中最常见的调味剂和重要的化工原料,醋酸钠是其常见的盐[已知:25 ℃,Ka(CH3COOH)=1.69×10-5]。请回答下列问题:
(1)下列对于醋酸溶液和醋酸钠溶液的说法正确的是 (填字母,下同)。
A.加水稀释,醋酸的电离程度增大,醋酸根离子的水解程度减小
B.升高温度,可以促进醋酸的电离,抑制醋酸根离子的水解
C.醋酸和醋酸钠混合溶液中,醋酸抑制醋酸根离子的水解,醋酸根离子抑制醋酸的电离
(2)物质的量浓度均为0.1 mol·L-1的CH3COOH和CH3COONa溶液等体积混合(混合前后体积变化忽略不计),混合溶液中的下列关系式正确的是 。
A.c(CH3COOH)+c(H+)=c(CH3COO-)+c(OH-)
B.c(H+)+c(Na+)=c(CH3COO-)+c(OH-)
C.c(CH3COO-)+c(CH3COOH)=0.1 mol·L-1
(3)常温时,pH=3的醋酸和pH=11的NaOH溶液等体积混合后,溶液中c(Na+) (填“>”“<”或“=”)c(CH3COO-),该溶液中电荷守恒表达式为 。
(4)常温时,将m mol·L-1醋酸和n mol·L-1 NaOH溶液等体积混合后,所得溶液的pH=7,则m与n的大小关系是m (填“>”“<”或“=”,下同)n,醋酸溶液中c(H+) NaOH溶液中c(OH-)。
12.(1)(2分)物质的量浓度相同的①氨水、②氯化铵、③碳酸氢铵、④硫酸氢铵、⑤硫酸铵五种溶液中c(N)由大到小的顺序是 ,溶液pH由大到小的顺序是 。
(2)(2分)常温下有NH4Cl和NH3·H2O组成的混合溶液。若其pH=7,则该溶液中c(N) (填“>”“<”或“=”,下同)c(Cl-)。若pH>7,则该溶液中c(N) c(Cl-)。
(3)(2分)0.1 mol·L-1的NaHSO3溶液中各粒子浓度关系为c(Na+)+c(H+)= ,c(HS)+c(S)+c(H2SO3)= (计算出具体数据)。
层次3创新性
13.(2024·湖南郴州模拟)已知pOH=-lg c(OH-)。初始温度25 ℃时,向20 mL 0.1 mol·L-1氨水中滴加0.05 mol·L-1的稀硫酸,测得混合溶液的温度T、pOH随加入稀硫酸体积V的变化如图所示。下列说法正确的是( )
A.a、b、c三点对应N的水解平衡常数:Kh(c)>Kh(b)>Kh(a)
B.水的电离程度:a
D.若V3=40,则c点对应溶液中c(H+)=c(OH-)+c(N)+2c(NH3·H2O)
14.(2024·湖北武汉重点高中联考)亚砷酸(H3AsO3)可以用于治疗白血病,在溶液中存在多种粒子形态。向1 L 0.1 mol·L-1 H3AsO3溶液中逐滴加入KOH溶液,各种粒子物质的量分数与溶液pH的关系如图所示。下列说法正确的是( )
A.H3AsO3的电离常数的数量级为10-9
B.pH在8.0~10.0时,反应的离子方程式:H3AsO3+OH-H2As+H2O
C.M点对应的溶液中:c(H2As)+c(HAs)+c(As)+c(H3AsO3)=0.1 mol·L-1
D.pH=12时,溶液中:c(H2As)+2c(HAs)+3c(As)+c(H3AsO3)>c(H+)+c(K+)
第46讲 反应过程中粒子浓度变化及图像分析
1.C 解析:0.1 mol·L-1 (NH4)2SO4溶液中铵根离子发生水解,溶液显酸性,但水解程度不大,则c(N)>c(S)>c(H+)>c(OH-),A错误;根据质子守恒,Na2CO3溶液中c(OH-)=c(H+)+c(HC)+2c(H2CO3),B错误;明矾溶液中Al3+发生水解,C正确;由元素守恒知,NaHCO3溶液中c(Na+)=c(HC)+c(H2CO3)+c(C),D错误。
2.B 解析:向醋酸中加少量的水,溶液被稀释,醋酸的电离平衡正向移动,c(CH3COOH)减小的程度比c(H+)更大,故增大,A错误;等物质的量的CH3COONa、Na2CO3混合溶液中,根据元素守恒分别可得:3[c(CH3COOH)+c(CH3COO-)]=c(Na+)、c(Na+)=3[c(HC)+c(H2CO3)+c(C)],则有c(CH3COOH)+c(CH3COO-)=c(HC)+c(H2CO3)+c(C),B正确;HCl完全电离,盐酸的浓度为2.0×10-7 mol·L-1,接近中性,溶剂水电离出的氢离子浓度的数量级与溶质HCl电离的c(H+)相差不大,则计算c(H+)时,不能忽略水中的c(H+),其数值应大于2.0×10-7 mol·L-1,C错误;可溶性正盐BA的溶液呈中性,BA可能是强酸强碱盐,也可能是弱酸弱碱盐,D错误。
3.D 解析:pH=5的H2S溶液中,H+的浓度为1×10-5 mol·L-1,H+来自H2S的第一步电离、HS-的电离及水的电离,故H+的浓度大于HS-的浓度,故A不正确;弱碱不完全电离,弱碱溶液稀释到体积为原来的10倍时,pH减小不到一个单位,a
4.D 解析:由图像可知,均为1.0 mol·L-1的CH3NH2溶液和NH2OH溶液,CH3NH2的pOH更小,说明其电离出的氢氧根离子浓度更大,碱性更强,则K1>K2,A正确;常温下,等物质的量浓度的CH3NH3Cl和NH3OHCl溶液,由于CH3NH2的碱性更强,故CH3N的水解程度更小,酸性更弱,故前者的pH大,B正确;用相同浓度的盐酸分别中和a和b点对应的溶液,a和b点对应的溶液中的一元碱的物质的量相同,故所需盐酸的体积相同,C正确;由图可知,1.0 mol·L-1 NH2OH溶液的pOH=4.5,对于NH2OH+H2ONH3OH++OH-,K2==10-9,则NH3OHCl的Kh==10-5,故常温下,浓度均为0.1 mol·L-1的NH3OHCl与NH2OH的混合液中水解大于电离,溶液显酸性,D错误。
5.B 解析:0.5 L浓度为0.10 mol·L-1的氨水中,n(NH3·H2O)=0.05 mol,通入0.05 mol SO2时,此时溶质为NH4HSO3,根据元素守恒有c(NH3·H2O)+c(N)=c(HS)+c(H2SO3)+c(S),根据电荷守恒有c(OH-)+c(HS)+2c(S)=c(H+)+c(N),所以c(NH3·H2O)+c(OH-)≠c(HS)+c(H2SO3) +c(H+),A错误;=10-2.2×10-7.8,得c(H+)=10-5 mol·L-1,c(OH-)=10-9 mol·L-1,Kb==2×10-5,则=2×104,B正确;根据电荷守恒有c(OH-)+c(HS)+2c(S)=c(H+)+c(N),当pH=7.0时,c(OH-)=c(H+),所以c(N)=c(HS)+2c(S),则c(N)>c(S)+c(HS),C错误;=10-7.8= =4c(H+),c(H+)= mol·L-1,pH=-lgc(H+)=7.8+2lg2≈8.4,D错误。
6.答案 (1)碱性 B2-+H2OHB-+OH-
(2)CD
(3)c(Na+)>c(HB-)>c(H+)>c(B2-)>c(OH-)
解析:(1)由H2BH++HB-(完全电离)和HB-H++B2-(部分电离)可知,Na2B溶液中B2-会发生水解反应:B2-+H2OHB-+OH-,故Na2B溶液显碱性。
(2)在Na2B溶液中存在:Na2B2Na++B2-,B2-+H2OHB-+OH-,H2OH++OH-。由电荷守恒知,c(Na+)+c(H+)=2c(B2-)+c(OH-)+c(HB-),C正确;由元素守恒知,c(Na+)=2c(B2-)+2c(HB-)=0.2 mol·L-1,D正确;在Na2B溶液中不存在H2B,A错误;由元素守恒和电荷守恒知,B错误。
(3)在NaHB溶液中,NaHBNa++HB-,HB-H++B2-,H2OH++OH-。溶液中各离子浓度由大到小的顺序为c(Na+)>c(HB-)>c(H+)>c(B2-)>c(OH-)。
7.C 解析:根据可知HS-的水解平衡常数约为9.1×10-8>,故HS-的电离程度小于其水解程度,溶液中c(H2S)>c(S2-),A错误;B项考查溶液中的质子守恒式,c(H2S)的计量数应为2,B错误;C项得到的溶液中的溶质为等浓度的NaHS和Na2S,溶液中的电荷守恒式为c(Na+)+c(H+)=c(OH-)+c(HS-)+2c(S2-),元素守恒式为2c(Na+)=3[c(HS-)+c(S2-)+c(H2S)],两种盐水解呈碱性,则c(OH-)>c(H+),将两式约去c(Na+)后可知C正确;根据溶液中的电荷守恒式c(Na+)+c(H+)=c(OH-)+c(HS-)+2c(S2-)可知,当溶液呈中性即c(H+)=c(OH-)时,c(Na+)=c(HS-)+2c(S2-),D错误。
8.B 解析:左侧纵坐标是含磷粒子的分布分数,根据图像可知,随着NaOH溶液的加入,溶液的pH逐渐增大,则曲线②为pH的变化;含磷粒子只有2种,说明次磷酸为一元弱酸;溶液的pH越小,δ(H3PO2)越大,溶液的pH越大,δ(H2P)越大,故曲线③为δ(H3PO2),曲线①为δ(H2P),A正确;当δ(H3PO2)=δ(H2P)时,即c(H3PO2)=c(H2P)时,溶液的pH<4,所以Ka==c(H+)> 1.0×10-4,B错误;根据图像可知:当V(NaOH溶液)=10 mL时,溶液中存在电荷守恒:c(Na+)+c(H+)= c(OH-)+c(H2P),此时溶液显酸性,即c(H+)>c(OH-),故c(Na+)
10.C 解析:H3A的三步电离方程式为H3AH++H2A-、H2A-H++HA2-、HA2-H++A3-。随着NaOH溶液的加入,δ(H3A)不断减小,δ(H2A-)、δ(HA2-)先增大后减小,δ(A3-)一直增大,故曲线①表示δ(H3A),曲线②表示δ(H2A-),曲线③表示δ(HA2-),曲线④表示δ(A3-)。Na3A在水中的第二步水解方程式为HA2-+H2OOH-+H2A-,A错误;常温下,pH=13的NaOH溶液中c(OH-)=0.1 mol·L-1,当V=20时,恰好生成Na2HA,由题图可知,曲线②和曲线③的交点处c(H2A-)=c(HA2-),pH=4.77,即c(H+)=10-4.77 mol·L-1,则(H3A)==c(H+)=10-4.77,同理曲线③和曲线④的交点处c(HA2-)=c(A3-),(H3A)=10-6.39,HA2-的水解常数Kh==10-9.23<(H3A),所以溶液中HA2-以电离为主,故c(H+)>c(OH-),B错误;pH=4.77时,c(H2A-)=c(HA2-),c(H+)>c(OH-),溶液中存在电荷守恒:c(Na+)+c(H+)=c(OH-)+3c(A3-)+2c(HA2-)+c(H2A-),所以c(Na+)<3c(HA2-)+3c(A3-),C正确;由B项分析同理可得,(H3A)=10-3.15,反应A3-+H2A-2HA2-的平衡常数K1==101.62,H3A+HA2-2H2A-的平衡常数K2==101.62,故K1=K2,D错误。
11.答案 (1)C (2)BC (3)< c(H+)+c(Na+)=c(CH3COO-)+c(OH-) (4)> <
解析:(1)加水稀释或升高温度,醋酸的电离平衡和醋酸根离子的水解平衡均正向移动,则醋酸的电离程度、醋酸根离子的水解程度均增大,A、B错误。
(2)物质的量浓度均为0.1 mol·L-1的CH3COOH和CH3COONa溶液等体积混合,据电荷守恒可得:c(H+)+c(Na+)=c(CH3COO-)+c(OH-),根据元素守恒有2c(Na+)=c(CH3COOH)+c(CH3COO-),联立两式可得2c(H+)+c(CH3COOH)=c(CH3COO-)+2c(OH-),A错误、B正确;据元素守恒可得:c(CH3COO-)+c(CH3COOH)=2c(Na+)=0.1 mol·L-1,C正确。
(3)常温时,pH=3的醋酸和pH=11的NaOH溶液等体积混合,发生中和反应后,醋酸剩余,所得溶液呈酸性,则有c(H+)>c(OH-);据电荷守恒可得:c(H+)+c(Na+)=c(CH3COO-)+c(OH-),从而推知:c(Na+)
12.答案 (1)⑤>④>②>③>① ①>③>②>⑤>④
(2)= >
(3)c(HS)+2c(S)+c(OH-) 0.1 mol·L-1
解析:(1)①氨水是弱碱溶液,显碱性,NH3·H2O发生电离,但是电离程度较弱,铵根离子浓度低,氢离子浓度低;②氯化铵为强酸弱碱盐,溶液显酸性,铵根离子发生水解产生NH3·H2O,水解程度低,铵根离子浓度较高,氢离子的浓度较①高;③碳酸氢铵为弱酸弱碱盐,碳酸氢根离子和铵根离子发生相互促进的水解反应,促进水解正向移动,铵根离子浓度有所降低,氢离子浓度较②低;④硫酸氢铵为强酸弱碱盐,完全电离出的氢离子抑制铵根离子水解,铵根离子浓度较②高,氢离子浓度最高;⑤硫酸铵为强酸弱碱盐,铵根离子发生水解产生NH3·H2O,但是在等物质的量浓度情况下,硫酸铵溶液中铵根离子的浓度最高,溶液中氢离子完全由水解产生,浓度比④低。综上所述,c(N)由大到小的顺序是⑤>④>②>③>①;溶液pH由大到小的顺序是①>③>②>⑤>④。
(2)常温下有NH4Cl和NH3·H2O组成的混合液:根据电荷守恒可知,c(N)+c(H+)=c(OH-)+c(Cl-),若其pH=7,c(H+)=c(OH-),则该溶液中c(N)=c(Cl-);若pH>7,c(H+)
(3)0.1 mol·L-1的NaHSO3溶液中,根据电荷守恒可知,c(Na+)+c(H+)=c(HS)+2c(S)+c(OH-),根据元素守恒可知,c(HS)+c(S)+c(H2SO3)=c(Na+)=0.1 mol·L-1。
13.D 解析:升高温度能促进N的水解,水解平衡常数增大,由题图可知,温度:T(b)>T(a)>T(c),则a、b,c三点对应N的水解平衡常数:Kh(b)>Kh(a)>Kh(c),A错误;由图可知b点时反应达到终点,此时溶质为硫酸铵,铵根离子水解促进水的电离,则b点水的电离程度最大且硫酸是强电解质,V3-V2>V2-V1,c点水的电离程度最小,B错误;根据电荷守恒,在b点c(N)+c(H+)=2c(S)+c(OH-),b点时溶质为硫酸铵,溶液显酸性,c(H+)>c(OH-),则c(N)<2c(S),C错误;c点溶液中,若加入稀硫酸的体积为40 mL,则原氨水中的NH3·H2O和加入的稀硫酸中的H2SO4的物质的量相等,溶液中的溶质是NH4HSO4,根据电荷守恒:c(N)+c(H+)=2c(S)+c(OH-),元素守恒:c(NH3·H2O)+c(N)=c(S),联立二式可得:c(H+)=c(OH-)+c(N)+2c(NH3·H2O),D正确。
14.B 解析:由图中数据可知,pH=9.3时,c(H2As)=c(H3AsO3),故H3AsO3的电离常数=c(H+)=10-9.3,故的数量级为10-10,A错误;pH在8.0~10.0时,H3AsO3的物质的量分数逐渐减小、H2As的物质的量分数逐渐增大,故反应的离子方程式为H3AsO3+OH-H2As+H2O,B正确;根据元素守恒可知,M点对应的溶液中:n(H2As)+n(HAs)+n(As)+n(H3AsO3)=0.1 mol,由于加入了KOH溶液,溶液体积增大,此时溶液体积大于1 L,故其总浓度小于0.1 mol·L-1,C错误;由电荷守恒可知,c(H2As)+2c(HAs)+3c(As)+c(OH-)=c(H+)+c(K+),pH=12时,溶液显碱性,由图可知,此时H3AsO3主要转化为H2As和HAs,说明H2As和HAs的电离作用小于H2As和HAs的水解作用,H2As和HAs水解都产生OH-,故c(OH-)>c(H3AsO3),因此,溶液中c(H2As)+2c(HAs)+3c(As)+c(H3AsO3)
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