新教材适用2025版高考化学二轮总复习新高考选择题突破十四四大平衡常数应用

新高考选择题突破(十四)四大平衡常数应用1.(2024·河北石家庄统考一模)25℃时，已知0.1mol·L－1的氨水中存在如下平衡：①NH3(aq)＋H2O(aq)NH3·H2O(aq)，K1②NH3·H2O(aq)NHeq\o\al(＋,4)(aq)＋OH－(aq)，K2③H2O(l)H＋(aq)＋OH－(aq)，Kw下列说法正确的是(C)A．反应①和②互为可逆反应B．该氨水中存在c(NHeq\o\al(＋,4))＋c(H＋)＝2c(OH－)C．若该氨水中c(NH3)＝xmol·L－1，则c(OH－)＝eq\r(K1K2x＋Kw)mol·L－1D．向该氨水中加入硫酸，当c(NHeq\o\al(＋,4))＝c(SOeq\o\al(2－,4))时，溶液呈中性【解析】反应①和②的反应物和生成物不完全相同，不是可逆反应，故A错误；依据电荷守恒，氨水中存在电荷守恒c(NHeq\o\al(＋,4))＋c(H＋)＝c(OH－)，故B错误；反应①＋②可得反应NH3(aq)＋H2O(aq)NHeq\o\al(＋,4)(aq)＋OH－(aq)的K＝K1K2，K＝eq\f(cNH\o\al(＋,4)cOH－,cNH3)，即c(OH－)＝eq\f(K1K2x,cNH\o\al(＋,4))，又依据电荷守恒c(NHeq\o\al(＋,4))＋c(H＋)＝c(OH－)以及c(H＋)＝eq\f(Kw,cOH－)，故可得c(OH－)＝eq\r(K1K2x＋Kw)mol·L－1，故C正确；溶液呈中性，则c(H＋)＝c(OH－)，依据电荷守恒c(NHeq\o\al(＋,4))＋c(H＋)＝c(OH－)＋2c(SOeq\o\al(2－,4))，则c(NHeq\o\al(＋,4))＝2c(SOeq\o\al(2－,4))，故D错误；故选C。2.(2024·江苏省南通市统考一模)常温下，将FeSO4溶液与NH4HCO3溶液混合，可制得FeCO3，混合过程中有气体产生。已知：Kb(NH3·H2O)＝1.8×10－5，Ka1(H2CO3)＝4.5×10－7，Ka2(H2CO3)＝4.7×10－11，Ksp(FeCO3)＝3.13×10－11。下列说法不正确的是(A)A．向100mLpH＝10的氨水中通入少量CO2，反应后溶液中存在：c(COeq\o\al(2－,3))>c(HCOeq\o\al(－,3))B．0.1mol·L－1NH4HCO3溶液中：c(H2CO3)>c(COeq\o\al(2－,3))＋c(NH3·H2O)C．生成FeCO3的离子方程式为Fe2＋＋2HCOeq\o\al(－,3)=FeCO3↓＋CO2↑＋H2OD．生成FeCO3沉淀后的上层清液中：c(Fe2＋)·c(COeq\o\al(2－,3))＝Ksp(FeCO3)【解析】通入少量CO2，CO2＋2NH3·H2O=(NH4)2CO3＋H2O，(NH4)2CO3中碳酸根离子会发生水解：COeq\o\al(2－,3)＋H2OHCOeq\o\al(－,3)＋OH－，Kh(COeq\o\al(2－,3))＝eq\f(Kw,Ka2)＝eq\f(1×10－14,4.7×10－11)＝eq\f(cHCO\o\al(－,3)×cOH－,cCO\o\al(2－,3))，pH＝10，c(OH－)＝10－4mol·L－1，则eq\f(cHCO\o\al(－,3),cCO\o\al(2－,3))＝eq\f(\f(1×10－14,4.7×10－11),10－4)>1，可知：c(COeq\o\al(2－,3))<c(HCOeq\o\al(－,3))，故A错误；由电荷守恒：c(H＋)＋c(NHeq\o\al(＋,4))＝2c(COeq\o\al(2－,3))＋c(HCOeq\o\al(－,3))＋c(OH－)①；物料守恒：c(NH3·H2O)＋c(NHeq\o\al(＋,4))＝c(COeq\o\al(2－,3))＋c(HCOeq\o\al(－,3))＋c(H2CO3)②；①－②得：c(H＋)＋c(H2CO3)＝c(COeq\o\al(2－,3))＋c(OH－)＋c(NH3·H2O)③；在NH4HCO3溶液中：NHeq\o\al(＋,4)的水解常数Kh(NHeq\o\al(＋,4))＝eq\f(Kw,KbNH3·H2O)＝eq\f(1.0×10－14,1.8×10－5)≈5.7×10－10；HCOeq\o\al(－,3)的水解常数Kh(HCOeq\o\al(－,3))＝eq\f(Kw,Ka1)＝eq\f(1×10－14,4.5×10－7)≈2.3×10－8，由于铵根离子水解程度大于碳酸氢根离子水解程度，故溶液呈碱性，结合③式可知：c(H2CO3)>c(COeq\o\al(2－,3))＋c(NH3·H2O)，故B正确；由题意：HCOeq\o\al(－,3)电离出COeq\o\al(2－,3)和H＋，亚铁离子结合COeq\o\al(2－,3)生成FeCO3，并且H＋结合HCOeq\o\al(－,3)生成二氧化碳和水，反应离子方程式为Fe2＋＋2HCOeq\o\al(－,3)=FeCO3↓＋CO2↑＋H2O，故C正确；生成FeCO3沉淀后的上层清液为碳酸亚铁的饱和溶液，溶液中c(Fe2＋)·c(COeq\o\al(2－,3))＝Ksp(FeCO3)，故D正确；故选A。3.(2024·江苏省苏北四市(徐州、淮安、宿迁、连云港)统考一模)工业上可利用氨水汲取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(C)A．向氨水中通入SO2恰好生成NH4HSO3：c(H2SO3)>c(NH3·H2O)＋c(SOeq\o\al(2－,3))B．向氨水中通入SO2至pH＝7；c(HSOeq\o\al(－,3))>c(NHeq\o\al(＋,4))>c(H＋)＝c(OH－)C．反应NH3·H2O＋H2SO3=NHeq\o\al(＋,4)＋HSOeq\o\al(－,3)＋H2O的平衡常数K＝2.21×107D．NO2被NH4HSO3汲取的离子方程式：2NO2＋4SOeq\o\al(2－,3)=N2＋4SOeq\o\al(2－,4)【解析】向氨水中通入SO2恰好生成NH4HSO3，电荷守恒c(NHeq\o\al(＋,4))＋c(H＋)＝2c(SOeq\o\al(2－,3))＋c(HSOeq\o\al(－,3))＋c(OH－)，物料守恒c(NHeq\o\al(＋,4))＋c(NH3·H2O)＝c(SOeq\o\al(2－,3))＋c(HSOeq\o\al(－,3))＋c(H2SO3)，则c(H＋)＋c(H2SO3)＝c(SOeq\o\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\o\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\o\al(＋,4))＝2c(SOeq\o\al(2－,3))＋c(HSOeq\o\al(－,3))＋c(OH－)，c(NHeq\o\al(＋,4))＞c(HSOeq\o\al(－,3))，B错误；反应NH3·H2O＋H2SO3=NHeq\o\al(＋,4)＋HSOeq\o\al(－,3)＋H2O的平衡常数K＝eq\f(cNH\o\al(＋,4)cHSO\o\al(－,3),cNH3·H2OcH2SO3)，Kb＝eq\f(cNH\o\al(＋,4)cOH－,cNH3·H2O)，Ka1＝eq\f(cHSO\o\al(－,3)cH＋,cH2SO3)，Kw＝c(H＋)c(OH－)，解得K＝eq\f(Ka1Kb,Kw)＝2.21×107，C正确；NO2被NH4HSO3汲取的离子方程式：2NO2＋4HSOeq\o\al(－,3)=N2＋4SOeq\o\al(2－,4)＋4H＋，D错误；故选C。4.(2024·山东青岛一模)25℃时，向0.1mol·L－1的NH4HCO3溶液(pH＝7.8)中通入HCl或加入NaOH调整pH，不考虑溶液体积改变且过程中无气体逸出。含碳(或氮)微粒的分布分数δeq\b\lc\[\rc\](\a\vs4\al\co1(如：δHCO\o\al(－,3)＝\f(cHCO\o\al(－,3),c总含碳微粒)))与pH关系如图。下列说法正确的是(A)A．NH4HCO3溶液中存在：c(OH－)＋c(NH3·H2O)＋c(COeq\o\al(2－,3))＝c(H2CO3)＋c(H＋)B．曲线M表示NH3·H2O的分布分数随pH改变C．H2CO3的Ka2＝10－9.7D．该体系中c(NHeq\o\al(＋,4))＝eq\f(10－4.7,cOH－＋10－4.7)【解析】向0.1mol·L－1的NH4HCO3溶液(pH＝7.8)中通入HCl或加入NaOH调整pH，不考虑溶液体积改变且过程中无气体逸出。图像中左侧的曲线分别是H2CO3、HCOeq\o\al(－,3)、COeq\o\al(2－,3)的分布分数δ；右侧为NH3·H2O、NHeq\o\al(＋,4)的分布分数δ，其中M为NHeq\o\al(＋,4)的分布分数δ。由质子守恒可知NH4HCO3溶液中存在c(OH－)＋c(NH3·H2O)＋c(COeq\o\al(2－,3))＝c(H2CO3)＋c(H＋)，A正确；曲线M表示NHeq\o\al(＋,4)的分布分数随pH改变，B错误；Ka1＝eq\f(cH＋cHCO\o\al(－,3),cH2CO3)，图中pH＝6.3时c(H2CO3)＝c(HCOeq\o\al(－,3))，Ka1＝c(H＋)＝10－6.3；Ka1×Ka2＝eq\f(cH＋cCO\o\al(2－,3),cHCO\o\al(－,3))×eq\f(cH＋cHCO\o\al(－,3),cH2CO3)＝eq\f(c2H＋cCO\o\al(2－,3),cH2CO3)，图像中pH＝8.3时c(COeq\o\al(2－,3))＝c(H2CO3)，Ka1×Ka2＝c2(H＋)，即(10－8.3)2＝10－6.3×Ka2，Ka2＝10－10.3，C错误；NH3·H2ONHeq\o\al(＋,4)＋OH－，Kb＝eq\f(cNH\o\al(＋,4)cOH－,cNH3·H2O)，利用图中pH＝9.3的交叉点时c(NHeq\o\al(＋,4))＝c(NH3·H2O)，解得Kb＝10－4.7；由氮元素守恒可知c(NHeq\o\al(＋,4))＋c(NH3·H2O)＝0.1mol·L－1，故Kb＝eq\f(cNH\o\al(＋,4)cOH－,cNH3·H2O)＝eq\f(cNH\o\al(＋,4)cOH－,0.1－cNH\o\al(＋,4))＝10－4.7，c(NHeq\o\al(＋,4))＝eq\f(10－5.7,cOH－＋10－4.7)，D错误；故选A。5.(2024·江苏省南京市中华中学一模调研)常温下，向0.1mol·L－1NH4HCO3溶液逐滴加入NaOH溶液中并复原至常温，溶液中NHeq\o\al(＋,4)、NH3·H2O、HCOeq\o\al(－,3)、COeq\o\al(2－,3)的粒子分布比例如图(忽视溶液体积的改变，不考虑氨水的挥发)。已知常温下Kb(NH3·H2O)＝1.8×10－5，Ka1(H2CO3)＝4.2×10－7，Ka2(H2CO3)＝5.6×10－11，则下列说法正确的是(D)A．曲线a表示的是c(NH3·H2O)的改变B．m点时，c(NH3·H2O)<c(HCOeq\o\al(－,3))C．n点时，溶液中3c(HCOeq\o\al(－,3))＋c(OH－)＝c(NHeq\o\al(＋,4))＋c(H＋)D．反应HCOeq\o\al(－,3)＋OH－=COeq\o\al(2－,3)＋H2O的平衡常数K＝5.6×103【解析】溶液中0.1mol·L－1NH4HCO3，加入NaOH时，NaOH先和HCOeq\o\al(－,3)反应生成COeq\o\al(2－,3)，然后和NHeq\o\al(＋,4)反应生成NH3·H2O，所以随着NaOH溶液的加入，溶液中c(HCOeq\o\al(－,3))、c(NHeq\o\al(＋,4))都减小，而c(COeq\o\al(2－,3))、c(NH3·H2O)都增大，因为先和HCOeq\o\al(－,3)反应后和NHeq\o\al(＋,4)反应，c(COeq\o\al(2－,3))先增大，依据图知，曲线a表示c(COeq\o\al(2－,3))，另一条曲线表示c(NH3·H2O)，以此来解析；由分析，曲线a表示c(COeq\o\al(2－,3))的改变，另一条线是c(NH3·H2O)的改变，A错误；NH4HCO3溶液中存在物料守恒c(NHeq\o\al(＋,4))＋c(NH3·H2O)＝c(HCOeq\o\al(－,3))＋c(COeq\o\al(2－,3))＋c(H2CO3)，m点时，c(NHeq\o\al(＋,4))＝c(COeq\o\al(2－,3))，c(NH3·H2O)＝c(HCOeq\o\al(－,3))＋c(H2CO3)＞c(HCOeq\o\al(－,3))，B错误；溶液中存在电荷守恒：2c(COeq\o\al(2－,3))＋c(HCOeq\o\al(－,3))＋c(OH－)＝c(NHeq\o\al(＋,4))＋c(H＋)＋c(Na＋)，n点时，c(COeq\o\al(2－,3))＝c(HCOeq\o\al(－,3))，溶液中3c(HCOeq\o\al(－,3))＋c(OH－)＝c(NHeq\o\al(＋,4))＋c(H＋)＋c(Na＋)，C错误；反应HCOeq\o\al(－,3)＋OH－COeq\o\al(2－,3)＋H2O的平衡常数K＝eq\f(cCO\o\al(2－,3),cHCO\o\al(－,3)cOH－)×eq\f(cH＋,cH＋)＝eq\f(Ka2H2CO3,Kw)＝eq\f(5.6×10－11,10－14)＝5.6×103，D正确；故选D。6.(2024·江苏省南京外国语中学一模调研)室温下，用0.1mol·L－1NaOH溶液分别滴定体积均为20mL、浓度均为0.1mol·L－1的HCl和HX溶液，溶液pH随加入NaOH溶液体积的改变如图所示，下列说法不正确的是(C)A．HX的电离平衡常数Ka<1×10－7B．M点存在：c(HX)－c(X－)>c(OH－)－c(H＋)C．将P点和N点的溶液混合，溶液呈酸性D．向N点的溶液中通入HCl气体至pH＝7：c(Na＋)>c(HX)＝c(Cl－)>c(X－)【解析】M点时HX溶液中加入了10mLNaOH溶液，c(NaX)∶c(HX)＝1∶1，且混合溶液呈碱性，说明HX的电离常数Ka小于X－的水解常数Kh＝eq\f(Kw,Ka)，即Ka<Kh＝eq\f(Kw,Ka)，解得Ka<1×10－7，A正确；M点c(NaX)∶c(HX)＝1∶1，溶液中存在电荷守恒c(Na＋)＋c(H＋)＝c(X－)＋c(OH－)①，物料守恒2c(Na＋)＝c(HX)＋c(X－)②，①×2－②得c(HX)＋2c(H＋)＝c(X－)＋2c(OH－)，移项得c(HX)－c(X－)＝2[c(OH－)－c(H＋)]，且M点：c(OH－)>c(H＋)，所以c(HX)－c(X－)>c(OH－)－c(H＋)，B正确；P点n(NaCl)＝n(HCl)＝1×10－3mol，N点n(NaX)＝2×10－3mol，二者混合后HCl和NaX发生反应得到NaCl和HX，此时溶液中n(NaCl)∶n(HX)∶n(NaX)＝2∶1∶1，由A选项可知，溶液呈碱性，C错误；N点溶质为NaX，通入HCl气体至pH＝7，由电荷守恒推知c(Na＋)＝c(X－)＋c(Cl－)①，物料守恒为c(Na＋)＝c(HX)＋c(X－)②，所以c(Na＋)>c(HX)＝c(Cl－)，又由A选项知Ka＝eq\f(cH＋·cX－,cHX)<1×10－7，c(H＋)＝1×10－7mol·L－1时c(HX)>c(X－)，即c(Na＋)>c(HX)＝c(Cl－)>c(X－)，D正确；故选C。7.(2024·山东潍坊一模)常温下，将0.2mol·L－1NH4Cl溶液与0.2mol·L－1NaHA溶液等体积混合所得溶液pOH＝6.2。向混合溶液中缓慢通入HCl气体或加入NaOH固体(无NH3逸出)，溶液中的粒子分布系数δ(X)随溶液pOH的改变如图所示。已知：δ(X)＝eq\f(cX,cH2A＋cHA－＋cA2－)或δ(X)＝eq\f(cX,cNH3·H2O＋cNH\o\al(＋,4))；a、b、c、d、e分别表示A2－、HA－、H2A、NHeq\o\al(＋,4)、NH3·H2O中的一种。Kb(NH3·H2O)＝1.7×10－5。下列说法错误的是(D)A．图中曲线a表示的是A2－，曲线e表示的是H2AB．pH＝7时，c(Cl－)＋c(A2－)＋c(NH3·H2O)－c(H2A)＝0.1mol·L－1C．M点时，eq\f(cA2－,cHA－)＝eq\f(1.7Ka2H2A·cNH3·H2O×1010,1－10cNH3·H2O)D．pOH＝8时，c(H2A)>c(HA－)>c(OH－)>c(NH3·H2O)【解析】常温下，将0.2mol·L－1NH4Cl溶液与0.2mol·L－1NaHA溶液等体积混合所得溶液pOH＝6.2，溶液显碱性，则NaHA水解程度大于其电离程度，且大于NH4Cl水解程度；混合液随着pH变大，NH3·H2O浓度变大、NHeq\o\al(＋,4)离子浓度减小、H2A浓度减小、HA－浓度先减小后增大、A2－浓度增大，故a、b、c、d、e分别表示A2－、NH3·H2O、HA－、NHeq\o\al(＋,4)、H2A曲线；由分析可知，曲线a表示的是A2－，曲线e表示的是H2A，A正确；等体积混合所得初始混合液pOH＝6.2，此时pH＝7，则必定为加入了HCl，则依据物料守恒可知：c(NHeq\o\al(＋,4))＋c(NH3·H2O)＝0.1mol·L－1、c(H2A)＋c(HA－)＋c(A2－)＝0.1mol·L－1、c(Na＋)＝0.1mol·L－1，依据电荷守恒可知，c(Na＋)＋c(H＋)＋c(NHeq\o\al(＋,4))＝c(OH－)＋c(Cl－)＋c(HA－)＋2c(A2－)，c(H＋)＝c(OH－)；以上式子联立可得，c(Cl－)＋c(A2－)＋c(NH3·H2O)－c(H2A)＝0.1mol·L－1，B正确；Ka2(H2A)＝eq\f(cH＋cA2－,cHA－)，可得eq\f(cA2－,cHA－)＝eq\f(Ka2H2A,cH＋)；Kw＝c(H＋)c(OH－)、Kb(NH3·H2O)＝eq\f(cNH\o\al(＋,4)cOH－,cNH3·H2O)；M点时溶液显碱性，应当加入了氢氧化钠，依据物料守恒可知：c(NHeq\o\al(＋,4))＋c(NH3·H2O)＝0.1mol·L－1，由以上式子可得c(H＋)＝eq\f([0.1－cNH3·H2O]×10－14,cNH3·H2O×1.7×10－5)；c(H＋)代入eq\f(cA2－,cHA－)＝eq\f(Ka2H2A,cH＋)中得eq\f(cA2－,cHA－)＝eq\f(1.7Ka2H2A·cNH3·H2O×1010,1－10cNH3·H2O)，C正确；pOH＝8时，c(NHeq\o\al(＋,4))＋c(NH3·H2O)＝0.1mol·L－1、c(OH－)＝10－8mol·L－1，Kb(NH3·H2O)＝eq\f(cNH\o\al(＋,4)cOH－,cNH3·H2O)＝eq\f([0.1－cNH3·H2O]×10－8,cNH3·H2O)＝1.7×10－5，则c(NH3·H2O)≈0.06×10－3mol·L－1，故c(OH－)<c(NH3·H2O)，D错误；故选D。8.(2024·山东烟台一模)分析化学中“滴定分数”的定义为滴定过程中标准溶液与待测溶液溶质的物质的量之比。常温下用0.01mol·L－1的NaOH溶液滴定0.01mol·L－1某二元弱酸H2R溶液的滴定曲线如图所示。下列说法错误的是(C)A．H2R的Ka1约为5.67×10－2，Ka2约为4×10－5B．从b点到e点，溶液中肯定存在：c(R2－)>c(H2R)C．c点溶液中，c(R2－)＋c(OH－)＝c(HR－)＋c(H＋)＋3c(H2R)D．滴定过程中，混合溶液中eq\f(cHR－,cR2－)减小【解析】由a可知，滴定分数为0.85，此时溶液中溶质H2R、NaHR的物质的量之比为0.15∶0.85，pH＝2，则H2R的Ka1＝eq\f(cH＋cHR－,cH2R)＝eq\f(10－2×0.85,0.15)≈5.67×10－2；由d可知，滴定分数为1.8，此时溶液中溶质Na2R、NaHR的物质的量之比为0.8∶0.2，pH＝5，则H2R的Ka2＝eq\