2023年新高考化学专题水溶液中的离子反应与平衡

2023年新高考化学专题水溶液中的离子反应与平衡1．（2023春·湖北武汉·高三华中师大一附中校联考阶段练习）砷酸()为三元弱酸，室温下向0.1mol/L的溶液中滴加NaOH溶液，溶液中各微粒的物质的量分数随pH的变化如图所示。已知，下列叙述正确的是A．反应的平衡常数值为B．室温下，离子的电离程度强于水解程度C．向VL0.1mol/L溶液中滴加0.05mol/LNaOH溶液至时，消耗NaOH溶液体积大于VLD．图中pH为4.7和9.8时均有【答案】C【详解】A．由图像可得，pH=11.3时，此时，反应的平衡常数，A错误；B．当时，溶液pH=9.8呈碱性，所以离子的水解程度强于电离程度，B错误；C．根据图像，当溶液pH=6.8时，溶液中，向VL0.1mol/L的溶液中滴加等体积0.05mol/L的NaOH溶液的时刻，生成的与剩余的物质的量相等，由于前者水解程度小于后者的电离程度()，此时溶液显酸性，若要使pH=7，需继续滴加NaOH溶液，所以消耗NaOH溶液体积大于VL，C正确；D．在pH为4.7和9.8时均有电荷守恒关系式：，但两点的物料守恒(也叫元素守恒)式不同，pH为4.7时有，电荷守恒式和物料守恒式作差可得：，pH为9.8时有物料守恒式，电荷守恒式和物料守恒式作差可得：，D错误；故选C。2．（2023·重庆沙坪坝·高三重庆南开中学校考阶段练习）某含磷废水中的磷以磷酸及其盐的形式存在。室温下向的该含磷废水中加入可以得到沉淀从而实现废水除磷。已知常温下的电离常数分别为、、。下列叙述错误的是A．室温下，的平衡常数B．保持体积不变，若逐渐增大该废水的，溶液中将先增大后减小C．该废水中存在离子浓度关系：D．加入实现废水除磷后，溶液将增大【答案】D【详解】A．平衡常数K==105.09，故A说法正确；B．废水的pH增大，H2PO转化成HPO，c(HPO)增大，到达一定程度后，继续增大pH，HPO转化成PO，c(HPO)减小，因此过程中c(HPO)先增大后减小，故B说法正确；C．磷酸电离方程式为H3PO4H2PO+H+、H2POHPO+H+、HPOPO+H+，当c(H2PO)=c(HPO)时，pH=pKa2=7.21，因此pH=6的废水中c(H2PO)＞c(HPO)＞c(PO)，故C说法正确；D．由题意可知，该废水中除磷的离子方程式为3H2PO+5Ca2++H2O=Ca5(PO4)3OH↓+7H+，溶液c(H+)增大，pH降低，故D说法错误；答案为D。3．（2023春·重庆沙坪坝·高三重庆一中校考阶段练习）已知某温度下，。该温度下，将0.2mol/L的一元酸HA与0.2mol/L的NaOH溶液等体积混合(假设混合后溶液总体积不变)，充分反应后所得溶液pH=10，且溶液中。下列说法错误的是A．所得溶液中，B．该温度下，HA电离平衡常数C．该温度下，水的离子积常数D．该温度下，反应的平衡常数【答案】C【详解】A．0.2mol/L的一元酸HA与0.2mol/L的NaOH溶液等体积混合，两者恰好完全反应生成生成NaA，由质子守恒可得：，故A正确；B．两溶液混合后恰好生成NaA，NaA的起始浓度为0.1mol/L，溶液中，根据物料守恒可知=0.1mol/L-=，pH=10，=，，故B正确；C．由水解反应：，可知此时溶液中的c(OH-)==，Kw=c(OH-)=×=，故C错误；D．反应的平衡常数=，故D正确；故选：C。4．（2023春·湖南长沙·高三长沙一中校考阶段练习）常温下向溶液中逐滴加入一定浓度的氨水，过程中加入氨水的体积V与溶液中的关系如图。已知e点对应的溶液迅速由浑浊变得澄清，且此时溶液中的与均约为。下列叙述不正确的是A．a点溶液中存在四种离子，其中浓度最大B．b点对应溶液中：C．与葡萄糖发生银镜反应，最好选择e点D．由e点可知，反应的平衡常数的数量级为【答案】A【详解】A．a点没有加入氨水，溶质为AgNO3，Ag+发生水解，因此NO浓度最大，故A说法错误；B．根据电荷守恒，有c(Ag+)+c{[Ag(NH3)2]+}+c(NH)+c(H+)=c(OH-)+c(NO)，b点对应的c(H+)=c(OH-)，因此有c(Ag+)+c{[Ag(NH3)2]+}+c(NH)=c(NO)，即c(Ag+)+c{[Ag(NH3)2]+}＜c(NO)，故B说法正确；C．与葡萄糖发生银镜反应，溶液中的溶质应为Ag(NH3)2OH，银氨溶液的配制是向硝酸银溶液中滴加氨水，出现白色沉淀，继续滴加氨水，直至白色沉淀恰好溶解，根据题中信息，e点对应的溶液迅速由浑浊变得澄清，此时溶质为Ag(NH3)2OH，因此与葡萄糖发生银镜反应，最好选用e点，故C说法正确；D．Ag++2NH3[Ag(NH3)2]+，平衡常数表达式为K=，e点氨水体积为4.7mL，根据银元素守恒，c{[Ag(NH3)2]+}=≈0.1mol/L，e点c(Ag+)=c(NH3)=2×10-3mol/L，代入上述平衡常数表达式，K=1.25×107，该反应的平衡常数的数量级为107，故D说法正确；答案为A。5．（2023春·湖北武汉·高三统考阶段练习）氨氮是水体的污染物之一，工业上可用次氯酸盐作处理剂，有关反应可表示为：①②实验室将的氨水分别和不同量的混合，测得溶液中氨去除率、总氮(氨氮和硝氮的总和)残余率与投入量(用n表示)的关系如图所示。下列说法错误的是A．的数值为 B．时，C．时， D．时，n越大，生成的量越少【答案】C【详解】A．时，氨的去除率为100%，总氮残留率为5，，95%的氨气参与反应①、有5%的氨气参与反应②，反应①消耗，参与反应②消耗，，A正确；B．时，氨的去除率为100%，反应①也生成氯离子，所以，B正确；C．，氨的去除率小于100%，溶液中除Na+、H+、Cl-和OH-外，还有、等，根据电荷守恒得，C错误；D．时，n越大，氨总去除率不变，氮残余率增大，说明生成的硝酸根离子越多，生成N2的量越少，D正确；故选C。6．（2023·湖南张家界·统考二模）有机二元弱碱[RN2H4]在水中的电离原理类似于氨。常温下，向0.1mol•L-1R(NH2)2溶液中滴加0.1mol•L-1稀盐酸，溶液中各含氮微粒的分布分数δ(平衡时某含氮微粒的浓度占各含氮微粒浓度之和的分数)随溶液pH的变化曲线如图。下列叙述正确的是A．图中交点a对应溶液中c(RN2H)=0.05mol•L-1B．RN2H4的第一步电离常数Kb1的数量级为10-8C．RN2H5Cl溶液显酸性D．图中交点c对应溶液的pH=8.7【答案】D【分析】溶液碱性越强，溶液中浓度越大，随着盐酸的加入先转化为，后转化为，所以曲线Ⅰ表示，曲线Ⅱ表示，曲线Ⅲ表示。【详解】A．a点表示加入盐酸后溶液中的，但由于加入盐酸导致体积的变化，所以，A错误；B．b点对应溶液中，，，所以，数量级为，B错误；C．同样方法可计算的第二步电离常数，的水解常数为，的水解常数小于其电离常数，所以溶液显碱性，C错误；D．结合电离常数、的表达式可计算：，交点c对应溶液中，所以c点对应溶液中，所以，，D正确。故选D。7．（2023·福建福州·统考二模）如下图所示，只有未电离的HA分子可自由通过交换膜。常温下，往甲室和乙室中分别加入的溶液()和的HA溶液()，达到平衡后，下列说法正确的是A．常温下，HA的电离度约为0.1%B．平衡后，甲、乙两室的pH相等C．平衡后，甲室中的物质的量浓度小于乙室中的物质的量浓度D．若用等物质的量浓度的NaA溶液代替溶液，则通过交换膜的HA分子的量减少【答案】C【分析】0.1mol/LNH4A溶液pH约为7，说明铵根离子和A—离子在溶液中的水解程度几乎相等，溶液中HA和一水合氨的浓度约为10—7mol/L，由只有未电离的HA分子可自由通过交换膜可知，甲室溶液中HA的浓度小于乙室，乙室中HA通过交换膜进入甲室，当两室溶液中HA浓度相等时，乙室的电离和甲室的水解都达到平衡。【详解】A．由0.1mol/LHA溶液pH约为3可知，HA的电离度约为×100%=1%，故A错误；B．由分析可知，当两室溶液中HA浓度相等时，乙室的电离和甲室的水解都达到平衡，由于甲室中的A—离子会抑制HA的电离，所以平衡后，甲、乙两室的溶液pH不相等，故B错误；C．由分析可知，当两室溶液中HA浓度相等时，乙室的电离和甲室的水解都达到平衡，甲室中加入的HA抑制铵根离子的水解，溶液中一水合氨浓度小于10—7mol/L，乙室中HA的浓度减小，电离度增大，则乙室中A—离子浓度大于0.05mol/L×1%=0.0005mol/L，所以甲室中一水合氨的物质的量浓度小于乙室中A—离子的物质的量浓度，故C正确；D．NaA溶液中A—离子的水解程度小于NH4A溶液，溶液中HA浓度小于NH4A溶液，所以若用等物质的量浓度的NaA溶液代替NH4A溶液，通过交换膜的HA分子的量增加，故D错误；故选C。8．（2023·山东枣庄·统考二模）常温下，向1升的NaClO溶液中缓慢通入气体，使其充分吸收，溶液pH与通入的物质的量关系如图所示(忽略溶液体积变化及NaClO、HClO的分解，以上发生的氧化还原反应均为不可逆反应)。下列说法错误的是A．常温下，HClO电离平衡常数的数量级为B．a点溶液中：C．b点溶液中：D．c点溶液中：【答案】C【分析】向NaClO溶液中通入SO2气体，开始时发生反应：①3NaClO+SO2+H2O=NaCl+2HClO+Na2SO4，当NaClO完全转变为HClO之后，再继续发生反应：②NaClO+SO2+H2O=NaCl+H2SO4，所以b点为恰好发生反应①，NaClO全部转变为NaCl和HClO，c点恰好发生反应②。【详解】A．由分析可知，b点为恰好发生反应①，b点溶液为HClO和Na2SO4的混合溶液，此时pH=3.8，则HClO电离平衡常数Ka=，数量级为，故A正确；B．对于a点，当通入n(SO2)=0.2mol时，溶液中溶质为n(NaClO)=n(HClO)=0.4mol，此时pH>7，溶液呈碱性，说明ClO-在溶液中的水解程度大于HClO的电离，则，故B正确；C．由分析可知，b点为恰好发生反应3NaClO+SO2+H2O=NaCl+2HClO+Na2SO4，通入n(SO2)=mol，则此时溶质n(NaCl)=mol，n(HClO)=mol，n(Na2SO4)=mol，由物料守恒，故C错误；D．由分析可知，c点恰好完全反应，溶液中溶质为H2SO4和NaCl，溶液中存在电荷守恒，故D正确；故选C。9．（2023·湖南长沙·高三浏阳一中校考阶段练习）用溶液滴定溶液，加入的碳酸氢钠溶液体积与溶液pH变化曲线如图所示，其中时溶液中无沉淀，之后出现白色浑浊且逐渐增多，当滴加的溶液体积为25.00mL时，溶液的pH稳定在7.20左右，整个滴定过程中未见气泡产生。下列叙述错误的是已知：，。A．a点的混合溶液，B．a→b的过程中，水的电离程度不断增大C．总反应的化学方程式：D．b点的混合溶液，【答案】B【详解】A．a点时溶液中存在电荷守恒，a点溶液显碱性，所以c(OH-)>c(H+)，则可得到，A正确；B．a点溶液中溶质有NaHCO3和CaCl2，水的电离被促进，b点溶液中溶质有NaCl和H2CO3，水的电离被抑制，对比之下发现，a到b的过程中，水的电离程度不断减小，B错误；C．根据题干中信息，有白色浑浊生成且全程无气体生成，得出反应的化学方程式：CaCl2+2NaHCO3=2NaCl+CaCO3↓+H2CO3，C正确；D．Ka2(H2CO3)=，则=，代入题中给出的数据=，D正确；故选：B。10．（2023秋·辽宁沈阳·高三东北育才学校校联考期末）海洋生态系统在全球碳循环中起着决定性作用。进入海水后，主要以4种无机形式存在，称为总溶解无机碳()，占海水总碳以上，在海水中存在平衡关系：；，某些组分百分率随变化如下图。另据资料显示：海洋中的珊瑚虫经反应形成石灰石外壳，进而形成珊瑚。下列说法不正确的是A．海水中：B．C．海水中藻类的光合作用促进了珊瑚的形成D．海水的一般在7.8~8.3之间，所以海洋中碳元素主要以形式存在【答案】B【详解】A．根据图像可知当碳酸分子和碳酸氢根离子的含量相等时，pH＝6.3，即氢离子浓度是10－6.3mol/L，则＝10－6.3，所以，因此海水中：，A正确；B．由于存在反应，所以根据碳原子守恒可知，B错误；C．海水中藻类的光合作用消耗二氧化碳，使平衡正向进行，因此促进了珊瑚的形成，C正确；D．根据图像可知海水的一般在7.8～8.3之间时碳酸氢根离子的含量最高，所以海洋中碳元素主要以形式存在，D正确；答案选B。11．（2023·湖南·校联考二模）图1为和在25℃时的沉淀溶解平衡曲线，图2为向两份等体积等浓度的溶液中分别滴加等浓度的NaOH溶液和溶液滴定关系图(图1中横坐标为阴离子浓度的负对数，为浓度的负对数)。下列说法正确的是A．X为对应直线，B．M为向溶液中滴加NaOH溶液对应的曲线C．图1中a点对应的溶液为的不饱和溶液D．图2中c点、b点对应取值分别为，【答案】A【分析】，是定值，图1中横坐标为阴离子浓度的负对数，pCd2+为Cd2+浓度的负对数，则对应CdCO3的曲线斜率应该为-1，故直线Y是，X为。根据滴定终点可知沉淀完全时所需的氢氧化钠的体积要多一些，故M应该为溶液中滴加溶液对应的曲线，N为溶液中滴加溶液对应的曲线。【详解】A．，是定值，图1中横坐标为阴离子浓度的负对数，pCd2+为Cd2+浓度的负对数，则对应CdCO3的曲线斜率应该为-1，故直线Y是，X为，利用曲线上点可算出，A正确；B．根据滴定终点可知沉淀完全时所需的氢氧化钠的体积要多一些，故M应该为溶液中滴加溶液对应的曲线，B错误；C．a点溶液，故a点对应的溶液为的过饱和溶液，C错误；D．c点有，，则；设b点，，，则b＜5，D错误；故答案选A。12．（2023·福建·统考模拟预测）甘氨酸()是一种最简单的氨基酸。其作为内源性抗氧化剂还原型谷胱甘肽的组成氨基酸，在机体发生严重应激时常需外源补充。如图为某兴趣小组通过实验获得在25℃下10mL甘氨酸溶液中各组分分布分数和pH的对应关系(通过HCl调节pH，溶液体积不变)已知：氨基酸是两性电解质，在碱性溶液中表现出带负电荷，在酸性溶液中表现出带正电荷，在某一定pH溶液中，氨基酸所带的正电荷和负电荷相等时的pH，称为该氨基酸的等电点，写作pL)下列说法错误的是A．a为，b为，c为，，B．时，C．在D点溶液中：D．该兴趣小组测得甘氨酸的pL=6.065，查表得知甘氨酸实际pL=5.97，造成误差的原因可能是因为原甘氨酸样品中有杂质，导致甘氨酸实际浓度偏低【答案】D【分析】随着溶液酸性增强，的量不断减小、的量先增加后减小、的量不断增大，结合图像可知，a为，b为，c为；【详解】A．由分析可知，a为，b为，c为，由图可知，时，pH=2.35，则；同理，，A正确；B．通过HCl调节pH，溶液体积不变，则时，结合图像可知，，；若成立，则，，；由图可知，时=0，根据电荷守恒可知，，故原式成立，B正确；C．在D点溶液中pH=11，则pOH=3，=0.97×=，由A分析可知，，则；，则，故有：，C正确；D．氨基酸所带的正电荷和负电荷相等时的pH，称为该氨基酸的等电点，则等电点的大小与氨基酸的结构有关，而与环境无关，D错误；故选D。13．（2023春·山东青岛·高三统考专题练习）时，向的溶液()中通入或加入调节，不考虑溶液体积变化且过程中无气体逸出。含碳(或氮)微粒的分布分数[如：]与关系如图。下列说法正确的是A．溶液中存在：B．曲线M表示的分布分数随变化C．的D．该体系中【答案】AC【分析】向的溶液()中通入或加入调节，不考虑溶液体积变化且过程中无气体逸出。图像中左侧的曲线分别是H2CO3、HCO、CO的分布分数；右侧为NH3H2O、NH的分布分数，其中M为NH的分布分数。【详解】A．由质子守恒可知溶液中存在，A正确；B．曲线M表示NH的分布分数随变化，B错误；C．图中pH=6.