2022届高考化学人教版二轮专题复习训练-专题七题型专攻(八)平衡观、微粒观的应用_第1页
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题型专攻(八)平衡观、微粒观的应用(一)溶液中“粒子”浓度关系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:___________________________________________________________;物料守恒:___________________________________________________________;质子守恒:__________________________________________________________。答案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)NaHS溶液水解方程式:_____________________________________________________________;离子浓度大小关系:_______________________________________________________;电荷守恒:_______________________________________________________________;物料守恒:_______________________________________________________________;质子守恒:_______________________________________________________________。答案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(H+)+c(H2S)-c(S2-)解析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.混合溶液(1)1∶1的CH3COOH、CH3COONa溶液水解方程式:________________________________________________________________;离子浓度大小关系:__________________________________________________________;电荷守恒:__________________________________________________________________;物料守恒:___________________________________________________________________;质子守恒:___________________________________________________________________。答案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+)解析CH3COOHCH3COO-+H+(主要)CH3COO-+H2OCH3COOH+OH-(次要)水溶液呈酸性。(2)CH3COOH、CH3COONa混合呈中性溶液离子浓度大小关系:______________________________________________________________;电荷守恒:______________________________________________________________;物料守恒:_______________________________________________________________。答案c(CH3COO-)=c(Na+)>c(H+)=c(OH-)c(Na+)+c(H+)=c(CH3COO-)+c(OH-)c(Na+)=c(CH3COO-)解析CH3COOHCH3COO-+H+CH3COO-+H2OCH3COOH+OH-若溶液呈中性,则电离和水解相互抵消。(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:________________________________________________________________。答案c(CH3COO-)>c(Na+)>c(H+)>c(OH-)c(Na+)+c(H+)=c(CH3COO-)+c(OH-)解析由于CH3COOH是弱酸,所以当完全反应后,CH3COOH仍过量许多,溶液呈酸性。(二)滴定曲线的分析与应用1.巧抓“四点”,突破溶液中的粒子浓度关系(1)抓反应“一半”点,判断是什么溶质的等量混合。(2)抓“恰好”反应点,生成的溶质是什么?判断溶液的酸碱性。(3)抓溶液的“中性”点,生成什么溶质,哪种物质过量或不足。(4)抓反应的“过量”点,溶液中的溶质是什么?判断哪种物质过量。实例分析:向CH3COOH溶液中逐滴加入NaOH溶液,溶液pH与加入NaOH溶液的关系如图所示:(注:a点为反应一半点,b点呈中性,c点恰好完全反应,d点NaOH过量一倍)分析:a点,溶质为:CH3COONa、CH3COOH,离子浓度关系:c(CH3COO-)>c(Na+)>c(H+)>c(OH-);b点,溶质为:CH3COONa、CH3COOH,离子浓度关系:c(CH3COO-)=c(Na+)>c(H+)=c(OH-);c点,溶质为:CH3COONa,离子浓度关系:c(Na+)>c(CH3COO-)>c(OH-)>c(H+);d点,溶质为:CH3COONa、NaOH,离子浓度关系:c(Na+)>c(OH-)>c(CH3COO-)>c(H+)。2.滴定曲线图像中“交叉点”的分析与应用[实例1]T℃时,向某浓度的草酸溶液中逐滴加入一定浓度的NaOH溶液,所得溶液中三种微粒H2C2O4、HC2Oeq\o\al(-,4)、C2Oeq\o\al(2-,4)的物质的量分数(δ)与pH的关系如图所示:回答下列问题:(1)写出H2C2O4的电离方程式及电离平衡常数表达式:①H2C2O4H++HC2Oeq\o\al(-,4),Ka1=eq\f(cH+·cHC2O\o\al(-,4),cH2C2O4);②HC2Oeq\o\al(-,4)H++C2Oeq\o\al(2-,4),Ka2=eq\f(cH+·cC2O\o\al(2-,4),cHC2O\o\al(-,4))。(2)根据A点,得Ka1=10-1.2,根据B点,得Ka2=10-4.2。(3)在pH=2.7的溶液中,eq\f(c2HC2O\o\al(-,4),cH2C2O4·cC2O\o\al(2-,4))=________。答案1000解析eq\f(c2HC2O\o\al(-,4),cH2C2O4·cC2O\o\al(2-,4))=eq\f(Ka1,Ka2)=eq\f(10-1.2,10-4.2)=1000。(4)0.1mol·L-1的NaHC2O4溶液呈________性,其离子浓度从大到小的顺序为____________。答案酸c(Na+)>c(HC2Oeq\o\al(-,4))>c(H+)>c(C2Oeq\o\al(2-,4))>c(OH-)解析HC2Oeq\o\al(-,4)+H2OH2C2O4+OH-Kh=eq\f(Kw,Ka1)=eq\f(1×10-14,1×10-1.2)=10-(14-1.2)≪Ka2所以HC2Oeq\o\al(-,4)的电离大于其水解。(注:也可以根据图像观察)[实例2]25℃时,向某浓度的H3PO4溶液中逐滴加入一定浓度的NaOH溶液,所得溶液中四种微粒H3PO4、H2POeq\o\al(-,4)、HPOeq\o\al(2-,4)、POeq\o\al(3-,4)的物质的量分数(δ)与pH的关系如下图所示:回答下列问题:(1)δ0、δ1、δ2、δ3分别代表的微粒是__________________________________________、______________、____________、___________________________________________。(2)写出pH由1到14依次发生反应的离子方程式:______________________、______________________、______________________。(3)Ka1=________,Ka2=________,Ka3=________。(4)常温下,试判断①0.1mol·L-1NaH2PO4;②0.1mol·L-1Na2HPO4的酸碱性。①________;②________。答案(1)H3PO4H2POeq\o\al(-,4)HPOeq\o\al(2-,4)POeq\o\al(3-,4)(2)H3PO4+OH-=H2POeq\o\al(-,4)+H2OH2POeq\o\al(-,4)+OH-=HPOeq\o\al(2-,4)+H2OHPOeq\o\al(2-,4)+OH-=POeq\o\al(3-,4)+H2O(3)10-210-7.110-12.2(4)①酸性②碱性解析(4)①Kh=eq\f(Kw,Ka1)=eq\f(10-14,10-2)=10-12≪10-7.1,溶液呈酸性。②Kh=eq\f(Kw,Ka2)=eq\f(10-14,10-7.1)=10-6.9>10-12.2,溶液呈碱性。3.滴定直线图像的分析与应用常温下,向二元弱酸H2Y溶液中滴加NaOH溶液,所得混合溶液的pH与离子浓度变化的关系如图所示:回答下列问题:(1)向二元弱酸H2Y中滴加NaOH溶液,依次反应的离子方程式为H2Y+OH-=H2O+HY-、HY-+OH-=H2O+Y2-。(2)开始随着NaOH溶液的滴加,lgeq\f(cHY-,cH2Y)增大(填“增大”或“减小”,下同),lgeq\f(cHY-,cY2-)减小。(3)Ka2(H2Y)=________。答案10-4.3解析Ka2(H2Y)=eq\f(cH+·cY2-,cHY-),当c(H+)=10-3时,eq\f(cY2-,cHY-)=10-1.3,所以Ka2(H2Y)=10-4.3。(4)在交叉点“e”,c(H2Y)________(填“>”“<”或“=”)c(Y2-)。答案=解析在“e”点,lgeq\f(cHY-,cH2Y)=lgeq\f(cHY-,cY2-),所以eq\f(cHY-,cH2Y)=eq\f(cHY-,cY2-),所以c(H2Y)=c(Y2-)。4.沉淀溶解平衡曲线(1)“曲线”溶解平衡图像的分析常温下,CaSO4(Ksp=9.1×10-6)在水中的沉淀溶解平衡曲线如图所示。①a、c点在曲线上,a→c的变化为增大c(SOeq\o\al(2-,4)),如加入Na2SO4固体,但Ksp不变;②b点在曲线的上方,Qc>Ksp,将会有沉淀生成;③d点在曲线的下方,Qc<Ksp,则为不饱和溶液,还能继续溶解CaSO4。[实例1]在T℃时,铬酸根(Ag2CrO4)在水溶液中的沉淀溶解平衡曲线如图所示。点的分析信息解读X、Y、Z三点表示的溶液均为饱和Ag2CrO4溶液,由X点的数据可计算Ag2CrO4的Ksp,且由计算出的数值可确定a的数值;W点表示的是铬酸银的过饱和溶液,沉淀速率大于溶解速率;向W点表示的体系中加水时,c(Ag+)、c(CrOeq\o\al(2-,4))均减小,不可能使溶液转化为Y、Z点[实例2]某温度下,Fe(OH)3(s)、Cu(OH)2(s)分别在溶液中达到沉淀溶解平衡后,改变溶液pH,金属阳离子浓度的变化如图所示。线、点的分析信息解读a、b点表示的溶液均为Fe(OH)3的饱和溶液,由b点数据可计算Fe(OH)3的Ksp;c点为Cu(OH)2的溶解平衡点,由c点数据可计算Cu(OH)2的Ksp;d点表示的溶液为Cu(OH)2的不饱和溶液,Fe(OH)3的过饱和溶液(2)“直线”溶解平衡图像的分析溶解平衡图像中有直线,直线表示溶解平衡中离子浓度的对数关系,分析时的要点:①分析直线代表的难溶电解质中的离子浓度关系,隐含对应的是哪种难溶电解质的溶度积常数;②直线上的点反映的是相应难溶电解质的饱和溶液,点的数据可计算相应难溶电解质的溶度积常数;③不在直线上的点反映的是难溶电解质的过饱和溶液或不饱和溶液,需要分析坐标表示的是浓度的对数关系还是负对数关系。[实例3]硫酸钡是一种比碳酸钡更难溶的物质。常温下-lgc(Ba2+)随-lgc(COeq\o\al(2-,3))或-lgc(SOeq\o\al(2-,4))的变化趋势如图所示。坐标轴分析线、点的分析信息解读横坐标、纵坐标均为离子浓度的负对数,离子浓度越大,其负对数就越小由于BaCO3的溶解度比BaSO4的大,Ksp(BaCO3)>Ksp(BaSO4),所以离子浓度的负对数的值:BaCO3<BaSO4,故直线A表示BaCO3,直线B表示BaSO4;a、b两点在直线上,表示BaCO3饱和溶液;c点在直线A的上方,表示BaCO3的不饱和溶液,在直线B的下方,表示BaSO4的过饱和溶液1.(2021·全国乙卷,13)HA是一元弱酸,难溶盐MA的饱和溶液中c(M+)随c(H+)而变化,M+不发生水解。实验发现,298K时c2(M+)~c(H+)为线性关系,如下图中实线所示。下列叙述错误的是()A.溶液pH=4时,c(M+)<3.0×10-4mol·L-1B.MA的溶度积Ksp(MA)=5.0×10-8C.溶液pH=7时,c(M+)+c(H+)=c(A-)+c(OH-)D.HA的电离常数Ka(HA)=2.0×10-4答案C解析由图可知pH=4,即c(H+)=10×10-5mol·L-1时,c2(M+)=7.5×10-8mol2·L-2,c(M+)=eq\r(7.5×10-8)mol·L-1=eq\r(7.5)×10-4mol·L-1<3.0×10-4mol·L-1,A正确;由图可知,c(H+)=0时,可看作溶液中有较大浓度的OH-,此时A-的水解极大地被抑制,溶液中c(M+)=c(A-),则Ksp(MA)=c(M+)·c(A-)=c2(M+)=5.0×10-8,B正确;MA饱和溶液中,M+不发生水解,+c(OH-),C错误;Ka(HA)=eq\f(cH+·cA-,cHA),当c(A-)=c(HA)时,由物料守恒知c(A-)+c(HA)=c(M+),则c(A-)=eq\f(cM+,2),Ksp(MA)=c(M+)·c(A-)=eq\f(c2M+,2)=5.0×10-8,则c2(M+)=10×10-8,对应图得此时溶液中c(H+)=2.0×10-4mol·L-1,Ka(HA)=eq\f(cH+·cA-,cHA)=c(H+)=2.0×10-4,D正确。2.(2021·全国甲卷,12)已知相同温度下,Ksp(BaSO4)<Ksp(BaCO3)。某温度下,饱和溶液中-lg[c(SOeq\o\al(2-,4))]、-lg[c(COeq\o\al(2-,3))]与-lg[c(Ba2+)]的关系如图所示。下列说法正确的是()A.曲线①代表BaCO3的沉淀溶解曲线B.该温度下BaSO4的Ksp(BaSO4)值为1.0×10-10C.加适量BaCl2固体可使溶液由a点变到b点D.c(Ba2+)=10-5.1时两溶液中eq\f(cSO\o\al(2-,4),cCO\o\al(2-,3))=答案B解析由题可知,曲线上的点均为饱和溶液中微粒浓度关系,由题分析可知,曲线①为BaSO4的沉淀溶解曲线,选项A错误;曲线①为BaSO4溶液中-lg[c(Ba2+)]与-lg[c(SOeq\o\al(2-,4))]的关系,由图可知,当溶液中-lg[c(Ba2+)]=3时,-lg[c(SOeq\o\al(2-,4))]=7,则-lg[Ksp(BaSO4)]=7+3=10,因此Ksp(BaSO4)=1.0×10-10,选项B正确;向饱和BaCO3溶液中加入适量BaCl2固体后,溶液中c(Ba2+)增大,根据温度不变则Ksp(BaCO3)不变可知,溶液中c(COeq\o\al(2-,3))将减小,因此a点将沿曲线②向左上方移动,选项C错误;由图可知,当溶液中c(Ba2+)=10-5.1时,两溶液中eq\f(cSO\o\al(2-,4),cCO\o\al(2-,3))==,选项D错误。3.(2020·全国卷Ⅰ,13)以酚酞为指示剂,用0.1000mol·L-1的NaOH溶液滴定20.00mL未知浓度的二元酸H2A溶液。溶液中,pH、分布系数δ随滴加NaOH溶液体积VNaOH的变化关系如下图所示。[比如A2-的分布系数:δ(A2-)=eq\f(cA2-,cH2A+cHA-+cA2-)]下列叙述正确的是()A.曲线①代表δ(H2A),曲线②代表δ(HA-)B.H2A溶液的浓度为0.2000mol·L-1C.HA-的电离常数Ka=1.0×10-2D.滴定终点时,溶液中c(Na+)<2c(A2-)+c(HA-)答案CL-1,B项错误;起点溶液pH=1.0,c(H+)=0.1000mol·L-1,可知H2A第一步电离是完全的,溶液中没有H2A,所以曲线①代表δ(HA-),曲线②代表δ(A2-),A项错误;利用曲线①、②的交点可知,c(HA-)=c(A2-),此时pH=2.0,c(H+)=1.0×10-2mol·L-1,HA-A2-+H+,Ka(HA-)=eq\f(cA2-·cH+,cHA-)=1.0×10-2,C项正确;滴定终点时,根据电荷守恒c(Na+)+c(H+),所以c(Na+)>2c(A2-)+c(HA-),D项错误。4.(2019·全国卷Ⅰ,11)NaOH溶液滴定邻苯二甲酸氢钾(邻苯二甲酸H2A的Kal=1.1×10-3,Ka2=3.9×10-6)溶液,混合溶液的相对导电能力变化曲线如图所示,其中b点为反应终点。下列叙述错误的是()A.混合溶液的导电能力与离子浓度和种类有关B.Na+与A2-的导电能力之和大于HA-的C.b点的混合溶液pH=7D.c点的混合溶液中,c(Na+)>c(K+)>c(OH-)答案C解析滴定至终点时发生反应:2NaOH+2KHA=K2A+Na2A+2H2O。溶液导电能力与溶液中离子浓度、离子种类有关,离子浓度越大、所带电荷越多,其导电能力越强,A项正确;图像中纵轴表示“相对导电能力”,随着NaOH溶液的滴加,溶液中c(K+)、c(HA-)逐渐减小,而Na+、A2-的物质的量逐渐增大,由题图可知,溶液的相对导电能力逐渐增强,说明Na+与A2-的导电能力之和大于HA-的,B项正确;本实验默认在常温下进行,滴定终点时,溶液中的溶质为邻苯二甲酸钠和邻苯二甲酸钾,由于邻苯二甲酸是弱酸,所以溶液呈碱性,pH>7,C项错误;滴定终点时,c(K+)=c(Na+),a点到b点加入NaOH溶液的体积大于b点到c点的,故c点时c(K+)>c(OH-),所以c(Na+)>c(K+)>c(OH-),D项正确。5.(2019·全国卷Ⅱ,12)绚丽多彩的无机颜料的应用曾创造了古代绘画和彩陶的辉煌。硫化镉(CdS)是一种难溶于水的黄色颜料,其在水中的沉淀溶解平衡曲线如图所示。下列说法错误的是()A.图中a和b分别为T1、T2温度下CdS在水中的溶解度B.图中各点对应的Ksp的关系为:Ksp(m)=Ksp(n)<Ksp(p)<Ksp(q)C.向m点的溶液中加入少量Na2S固体,溶液组成由m沿mpn线向p方向移动D.温度降低时,q点的饱和溶液的组成由q沿qp线向p方向移动答案B解析a、b分别表示温度为T1、T2时溶液中Cd2+和S2-的物质的量浓度,可间接表示对应温度下CdS在水中的溶解度,A项正确;Ksp只受温度影响,即m、n、p三点对应的Ksp相同,又T1<T2,故Ksp(m)=Ksp(n)=Ksp(p)<Ksp(q),B项错误;向m点的溶液中加入少量Na2S固体,溶液中c(S2-)增大,温度不变,Ksp不变,则溶液中c(Cd2+)减小,溶液组成由m点沿mpn线向p方向移动,C项正确;温度降低时,CdS的溶解度减小,q点的饱和溶液的组成由q沿qp线向p方向移动,D项正确。的三种一元弱酸的钠盐(NaX、NaY、NaZ)溶液,滴定曲线如图所示。下列判断错误的是()A.该NaX溶液中:c(Na+)>c(X-)>c(OH-)>c(H+)B.三种一元弱酸的电离常数:Ka(HX)>Ka(HY)>Ka(HZ)C.当pH=7时,三种溶液中:c(X-)=c(Y-)=c(Z-)D.分别滴加20.00mL盐酸后,再将三种溶液混合:c(X-)+c(Y-)+c(Z-)=c(H+)-c(OH-)答案C解析NaX为强碱弱酸盐,在溶液中水解使溶液呈碱性,则溶液中离子浓度的大小顺序为c(Na+)>c(X-)>c(OH-)>c(H+),故A正确;弱酸的酸性越弱,电离常数越小,由分析可知,HX、HY、HZ三种一元弱酸的酸性依次减弱,则三种一元弱酸的电离常数的大小顺序为Ka(HX)>Ka(HY)>Ka(HZ),故B正确;当溶液pH为7时,酸越弱,向盐溶液中加入盐酸的体积越大,酸根离子的浓度越小,则三种盐溶液中酸根离子的浓度大小顺序为c(X-)>c(Y-)>c(Z-),故C错误;向三种盐溶液中分别滴加20.00mL盐酸,三种盐都完全反应,溶液中钠离子浓+c(Z-)+c(Cl-)+c(OH-),由c(Na+)=c(Cl-)可得:c(X-)+c(Y-)+c(Z-)=c(H+)-c(OH-),故D正确。7.(2021·山东,15改编)赖氨酸[H3N+(CH2)4CH(NH2)COO-,用HR表示]是人体必需氨基酸,其盐酸盐(H3RCl2)在水溶液中存在如下平衡:H3R2+eq\o(,\s\up7(K1))H2R+eq\o(,\s\up7(K2))HReq\o(,\s\up7(K3))R-。向一定浓度的H3RCl2溶液中滴加NaOH溶液,溶液中H3R2+、H2R+、HR和R-的分布系数δ(X)随pH变化如图所示。已知δ(X)=eq\f(cX,cH3R2++cH2R++cHR+cR-),下列表述正确的是()A.eq\f(K2,K1)>eq\f(K3,K2)B.M点,c(Cl-)+c(OH-)+c(R-)=2c(H2R+)+c(Na+)+c(H+)C.O点,pH=eq\f(lgK2+lgK3,2)D.P点,c(Na+)>c(Cl-)>c(OH-)>c(H+)答案D解析M点c(H3R2+)=c(H2R+),由此可知K1≈10-2.2,同理K2≈10-9.1,K3≈10-10.8,eq\f(K2,K1)=eq\f(10-9.1,10-2.2)=10-6.9,eq\f(K3,K2)=eq\f(10-10.8,10-9.1)=10-1.7,因此eq\f(K2,K1)<eq\f(K3,K2),故A错误;M点存在电荷守恒:c(R-)+c(OH-)+c(Cl-)=3c(H2R+)+c(H+)+c(Na+),故B错误;O点c(H2R+)=c(R-),因此eq\f(cH2R+,cR-)=1,即eq\f(cH2R+·cHR·cH+·cH+,cR-·cHR·cH+·cH+)=eq\f(c2H+,K2·K3)=1,因此c(H+)=eq\r(K2·K3),溶液pH=-lgc(H+)=溶质浓度大于水解和电离所产生的微粒浓度,因此c(Na+)>c(Cl-)>c(OH-)>c(H+),故D正确。1.常温下,用NaOH溶液滴定H2C2O4溶液,溶液中-lg

eq\f(cH+,cH2C2O4)和-lgc(HC2Oeq\o\al(-,4))[或-lg

eq\f(cH+,cHC2O\o\al(-,4))和-lgc(C2Oeq\o\al(2-,4))]的关系如图所示,下列说法正确的是()A.水的电离程度:M点>N点B.滴定过程中,当pH=5时,c(Na+)-3c(HC2Oeq\o\al(-,4))>0C.若c(HC2Oeq\o\al(-,4))>c(C2Oeq\o\al(2-,4))>c(H2C2O4),则pH范围为3.5<pH<5D.NaHC2O4溶液中:c(H+)+c(C2Oeq\o\al(2-,4))=c(H2C2O4)+c(OH-)答案C解析草酸是二元弱酸,在溶液中分步电离,第一步电离抑制第二步电离,电离常数Ka1=eq\f(cH+·cHC2O\o\al(-,4),cH2C2O4)>Ka2=eq\f(cH+·cC2O\o\al(2-,4),cHC2O\o\al(-,4)),由电离常数可知-lg

eq\f(cH+,cH2C2O4)=-lg

eq\f(Ka1,cHC2O\o\al(-,4)),-lg

eq\f(cH+,cHC2O\o\al(-,4))=-lg

eq\f(Ka2,cC2O\o\al(2-,4)),由图可知,当c(H+)=c(H2C2O4)或c(H+)=c(HC2Oeq\o\al(-,4))时可得Ka1=10-2、Ka2=10-5,则下端直线代表-lg

eq\f(cH+,cH2C2O4),上端直线代表-lg

eq\f(cH+,cHC2O\o\al(-,4)),则M点为草酸的第一步电离,N点为草酸的第二步电离,水的电离程度:N点>M点,故A错误;+)+)+c(H2C2O4)=c(C2Oeq\o\al(2-,4))+c(OH-),故D错误。2.(202

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