2025届高三化学二轮专题突破-三大“平衡”的分析应用【解析】

三大“平衡”的分析应用【真题导引】1.(2024·江苏卷)室温下,通过下列实验探究SO2的性质。已知Ka1(H2SO3)=1.3×10-2,Ka2(H2SO实验1:将SO2气体通入水中,测得溶液pH=3。实验2:将SO2气体通入0.1mol·L-1NaOH溶液中,当溶液pH=4时停止通气。实验3:将SO2气体通入0.1mol·L-1酸性KMnO4溶液中,当溶液恰好褪色时停止通气。下列说法正确的是()A.实验1所得溶液中:c(HSO3−)+c(SO32−)>B.实验2所得溶液中:c(SO32−)>c(HSC.实验2所得溶液经蒸干、灼烧制得NaHSO3固体D.实验3所得溶液中:c(SO42−)>c(Mn答案D解析实验1所得溶液中存在电荷守恒:c(H+)=c(OH-)+c(HSO3−)+2c(SO32−)>c(HSO3−)+c(SO32−),A错误;实验2所得溶液pH=4,即c(H+)=10-4mol·L-1,代入H2SO3的二级电离常数计算式Ka2(H2SO3)=c(H+)·c(SO32−)c(HSO3−)=6.2×10-8,得:c(SO32−)c(HSO3−)=6.2×10−810−4=6.2×10-4<1,故c(SO32−)<c(HSO3−),B错误;NaHSO3受热易分解,且易被空气中的O2氧化,2.(2024·山东卷)常温下Ag(Ⅰ)-CH3COOH水溶液体系中存在反应:Ag++CH3COO-CH3COOAg(aq),平衡常数为K。已知初始浓度c0(Ag+)=c0(CH3COOH)=0.08mol·L-1,所有含碳物种的摩尔分数与pH变化关系如图所示(忽略溶液体积变化)。下列说法正确的是()A.线Ⅱ表示CH3OOOH的变化情况B.CH3OOOH的电离平衡常数Ka=10-nC.pH=n时,c(Ag+)=10m−D.pH=10时,c(Ag+)+c(CH3COOAg)=0.08mol·L-1答案C解析在溶液中存在平衡:CH3COOHCH3COO-+H+(①)、Ag++CH3COO-CH3COOAg(aq)(②),Ag+的水解平衡Ag++H2OAgOH+H+(③),随着pH的增大,c(H+)减小,平衡①③正向移动,c(CH3COOH)、c(Ag+)减小,pH较小时(约小于7.8)CH3COO-浓度增大的影响大于Ag+浓度减小的影响,CH3COOAg浓度增大,pH较大时(约大于7.8)CH3COO-浓度增大的影响小于Ag+浓度减小的影响,CH3COOAg浓度减小,故线Ⅰ表示CH3COOH的摩尔分数随pH变化的关系,线Ⅱ表示CH3COO-的摩尔分数随pH变化的关系,线Ⅲ表示CH3COOAg随pH变化的关系。A.根据分析,线Ⅱ表示CH3COO-的变化情况,A项错误;B.由图可知,当c(CH3COOH)=c(CH3COO-)时(即线Ⅰ和线Ⅱ的交点),溶液的pH=m,则CH3COOH的电离平衡常数Ka=c(H+)·c(CH3COO−)c(CH3COOH)=10-m,B项错误;C.pH=n时c(H+)·c(CH3COO−)c(CH3COOH)=10-m,c(CH3COO-)=10−mc(CH3COOH)c(H+)=10n-mc(CH3COOH),Ag++CH3COO-CH3COOAg(aq)的K=c(CH3COOAg)c(Ag+3.(2022·全国乙卷)常温下,一元酸HA的Ka(HA)=1.0×10-3。在某体系中,H+与A-不能穿过隔膜,未电离的HA可自由穿过该膜(如图所示)。设溶液中c总(HA)=c(HA)+c(A-),当达到平衡时,下列叙述正确的是()A.溶液Ⅰ中c(H+)=c(OH-)+c(A-)B.溶液Ⅱ中的HA的电离度[c(AC.溶液Ⅰ和Ⅱ中的c(HA)不相等D.溶液Ⅰ和Ⅱ中的c总(HA)之比为10-4答案B解析常温下,溶液Ⅰ的pH=7.0,则溶液Ⅰ中c(H+)=c(OH-)=1×10-7mol·L-1,c(H+)<c(OH-)+c(A-),A错误;常温下,溶液Ⅱ的pH=1.0,溶液中c(H+)=0.1mol·L-1,Ka(HA)=c(H+)·c(A−)c(HA)=1.0×10-3,c总(HA)=c(HA)+c(A-),则0.1c(A−)c总(HA)−c(A−)=1.0×10-3,解得c(A−)c总(HA)=1101,B正确;根据题意,未电离的HA可自由穿过隔膜,故溶液Ⅰ和Ⅱ中的c(HA)相等,C错误;常温下,溶液Ⅰ的pH=7.0,溶液Ⅰ中c(H+)=1×10-7mol·L-1,Ka(HA)=c(H+)·c(A−)c(HA)=1.0×10-3,c总(HA)=c(HA)+c(A-),10−7[c总(HA)−c(HA)]c(HA)=1.0×10-3,溶液Ⅰ中c总(HA)=(104+1)c4.(2023·浙江1月选考)碳酸钙是常见难溶物,将过量碳酸钙粉末置于水中达到溶解平衡:CaCO3(s)Ca2+(aq)+CO32−(aq)[已知Ksp(CaCO3)=3.4×10-9,Ksp(CaSO4)=4.9×10-5,H2CO3的电离常数Ka1=4.5×10-7,KA.上层清液中存在c(Ca2+)=c(CO3B.上层清液中含碳微粒最主要以HCO3C.向体系中通入CO2气体,溶液中c(Ca2+)保持不变D.通过加Na2SO4溶液可实现CaCO3向CaSO4的有效转化答案B解析A项,上层清液为碳酸钙的饱和溶液,碳酸根离子水解生成碳酸氢根离子,因此c(Ca2+)>c(CO32−),A错误;B项,根据Ka2=4.7×10-11可得c(CO32−)·c(H+)c(HCO3−)=4.7×10-11,则碳酸根的水解常数为Kh=c(HCO3−)·c(OH−)c(CO32−)=KwKa2≈2×10-4,说明CO32−的水解程度较大,则上层清液中含碳微粒主要为HCO3−,B正确;C项,向体系中通入CO2,CaCO3与CO2反应生成Ca(HCO3)2,Ca(HCO3)2易溶于水命题立意:弱电解质的电离平衡、盐类的水解平衡和沉淀溶解平衡是电解质溶液中的三大平衡,试题以弱电解质的电离平衡、盐的水解平衡或难溶电解质的沉淀溶解平衡为载体,考查电解质溶液中三大平衡的影响因素及相关内容,主要涉及离子浓度的定性分析和定量计算等必备知识。此类试题难度较大,涉及电解质溶液中的“三大”守恒,主要考查学生信息获取与加工、逻辑推理与论证能力。【核心整合】1.“三大”平衡对比平衡类型电离平衡(如CH3COOHCH3COO-+H+)水解平衡(如CH3COO-+H2OCH3COOH+OH-)沉淀溶解平衡(如AgCl悬浊液)AgCl(s)Ag+(aq)+Cl-(aq)研究对象弱电解质(弱酸、弱碱、水、多元弱酸酸式酸根)包括溶液盐溶液(包括强酸弱碱盐、弱碱弱酸盐、弱酸强碱盐)难溶电解质(如难溶的酸、碱、盐等)平衡常数Ka=cKh=cKsp=c(Ag+)·c(Cl-)影响因素升温促进电离Ka增大促进水解Kh增大若难溶物的溶解度与温度成正比,促进溶解;反之,则抑制溶解若难溶物的溶解度与温度成正比,Ksp增大;反之,则Ksp减小加水促进电离Ka不变促进水解Kh不变促进溶解Ksp不变加入相应离子(或物质)加入CH3COONa或HCl,抑制电离Ka不变加入CH3COOH或NaOH,抑制水解Kh不变加入AgNO3或NaCl,抑制溶解Ksp不变加入反应离子(或物质)加入OH-,促进电离Ka不变加入H+,促进水解Kh不变加入氨水,促进溶解Ksp不变2.25℃时,不同溶液中水电离出的c(H+)或c(OH-)与溶液中c(H+)或c(OH-)的关系举例由水电离出的c(H+)/(mol·L-1)说明pH=3的HCl、CH3COOH溶液10-11①酸(或显酸性的酸式盐)溶液中:c水(H+)=c水(OH-)=K②碱溶液中:c水(H+)=K③强酸弱碱盐溶液中:c水(H+)=c溶液(H+)④强碱弱酸盐溶液中:c水(H+)=c水(OH-)=c溶液(OH-)pH=12的NaOH、NH3·H2O溶液10-12pH=3的AlCl3、FeCl3溶液10-3pH=11的CH3COONa、Na2CO3、NaHCO3溶液10-33.溶液中的平衡移动分析方法(1)定性分析法①升高温度:溶液中的平衡一般右移,但常见的氢氧化钙沉淀溶解平衡左移。②增加同离子:弱电解质电离和沉淀溶解平衡左移。(2)沉淀溶解平衡移动定量计算法①计算离子积;②Q>Ksp:平衡左移;Q=Ksp:平衡状态;Q<Ksp:平衡右移。【模拟预测】1.(北京卷)测定0.1mol·L-1Na2SO3溶液先升温再降温过程中的pH,数据如下。时刻①②③④温度/℃25304025pH9.669.529.379.25实验过程中,取①④时刻的溶液,加入盐酸酸化的BaCl2溶液做对比实验,④产生白色沉淀多。下列说法不正确的是()A.Na2SO3溶液中存在水解平衡:SO32−+H2OHSO3B.④的pH与①不同,是由于SO3C.①→③的过程中,温度和浓度对水解平衡移动方向的影响一致D.①与④的Kw值相等答案C解析亚硫酸钠是强碱弱酸盐,存在水解平衡:SO32−+H2OHSO3−+OH-,A项正确;①与④的温度相同,但pH不同,主要是由于亚硫酸钠被氧化为硫酸钠,从而导致溶液的碱性减弱,pH减小,B项正确;①→③的过程中,温度升高使水解平衡正向移动,而SO32−浓度逐渐减小,使水解平衡逆向移动,故温度和浓度对水解平衡移动方向的影响不一致,C项错误;①与④的温度相同,故2.(2024·湖北孝感三模)已知溶剂分子结合H+的能力会影响酸给出H+的能力,某温度下部分酸在冰醋酸中的pKa如下表所示,下列说法错误的是()分子式HClO4H2SO4HClHNO3pKa=-lgKa4.877.24(一级)8.99.4A.HClO4在冰醋酸中的电离方程式:HClO4+CH3COOHClO4−+CH3COOB.在冰醋酸中酸性:HClO4>H2SO4>HCl>HNO3C.结合H+的能力:H2O>CH3COOHD.相同温度下醋酸在液氨中的pKa大于其在水中的pKa答案D解析A.由表格数据可知,高氯酸在冰醋酸中部分电离出高氯酸根离子和CH3COOH2+离子,电离方程式为HClO4+CH3COOHClO4−+CH3COOH2+,正确;B.由表格数据可知,四种酸在冰醋酸中的电离常数的大小顺序为HClO4>H2SO4>HCl>HNO3,则在冰醋酸中酸性的大小顺序为HClO4>H2SO4>HCl>HNO3,正确;C.由表格数据可知,在水中完全电离的四种强酸在冰醋酸中均不能完全电离,说明水分子结合氢离子的能力强于醋酸,正确;D.相同温度下醋酸在液氨中的电离程度大于在水中的电离程度,所以在液氨中的pKa小于其在水中的3.(2024·山东菏泽一模)向含有MgCO3固体的溶液中滴加少许浓盐酸(忽略体积变化),下列数值变小的是()A.c(CO32−) B.c(MgC.c(H+) D.Ksp(MgCO3)答案A解析含有MgCO3固体的溶液中存在沉淀溶解平衡:MgCO3(s)Mg2+(aq)+CO32−(aq),滴加少许浓盐酸与CO32−反应生成HCO3−或H2CO3,促使平衡向右移动,则c(Mg2+)和c(H+)增大,c(CO32−)减小,温度不变,Ksp(MgCO4.(2024·广东肇庆二模)安息香酸(HR)是最简单的一元芳香酸,其钠盐(用NaR表示)的水溶液呈碱性。已知常温下,Ka(HR)>Ka1(H2COA.常温下,0.001mol·L-1HR水溶液的pH=3B.向NaR水溶液中加水稀释,溶液的pH升高C.NaR水溶液中,c(HR)+c(H+)=c(R-)+c(OH-)D.常温下,NaR溶液的碱性比同浓度的NaHCO3溶液弱答案D解析A.由题意,HR是有机酸,是弱酸,不完全电离,常温下,0.001mol·L-1HR水溶液的pH>3,错误;B.NaR水溶液中由于R-水解显碱性,加水稀释水解程度变大,但是碱性变弱,溶液的pH减小,错误;C.NaR水溶液中的质子守恒为c(HR)+c(H+)=c(OH-),错误;D.由已知,Ka(HR)>Ka1(H2CO3),HR酸性比碳酸强,根据越弱越水解,同浓度的NaHCO3溶液水解程度大,碱性强,故NaR溶液的碱性弱5.(2024·山西吕梁阶段练)某兴趣小组用铝箔制备Al2O3、AlCl3·6H2O及明矾大晶体,具体流程如图,下列说法错误的是()A.步骤Ⅲ,为了得到纯Al2O3,需灼烧至恒重B.步骤Ⅴ中抽滤所需仪器:布氏漏斗、吸滤瓶、抽气泵等C.通入HCl的作用是抑制AlCl3水解和增大溶液中Cl-的浓度,有利于AlCl3·6H2O结晶D.步骤Ⅳ的操作是:配制高于室温10~20℃的明矾饱和溶液,选规则明矾小晶体并悬挂在溶液中央,快速冷却至室温,得到明矾大晶体答案D解析根据流程:用NaOH溶液溶解铝箔,发生反应:2Al+2NaOH+6H2O===2Na[Al(OH)4]+3H2↑,向含有Na[Al(OH)4]的溶液通入过量的CO2气体,发生反应:Na[Al(OH)4]+CO2===Al(OH)3↓+NaHCO3,得到Al(OH)3的胶状固体,将一部分胶状固体洗涤得到Al(OH)3,灼烧Al(OH)3得到氧化铝,用硫酸溶解Al(OH)3,加入K2SO4溶液,配制高于室温10~20℃的明矾饱和溶液,选规则明矾小晶体并悬挂在溶液中央,自然冷却至室温,得到明矾大晶体,另一部分胶状固体用盐酸溶解,得到AlCl3溶液,将HCl气体通入AlCl3溶液,抑制AlCl3水解和促进AlCl3·6H2O结晶,冷水浴,用玻璃纤维抽滤,用浓盐酸洗涤晶体,滤纸吸干干燥得AlCl3·6H2O晶体。A.为了得到纯Al2O3,需灼烧至恒重,使氢氧化铝完全分解,正确;B.步骤Ⅴ中抽滤所需仪器:布氏漏斗、吸滤瓶、抽气泵等,正确;C.AlCl3水解生成Al(OH)3和HCl,通入HCl的作用是抑制AlCl3水解和增大溶液中Cl-的浓度,有利于AlCl3·6H2O结晶,正确;D.由分析可知,步骤Ⅳ的操作是:配制高于室温10~20℃的明矾饱和溶液,选规则明矾小晶体并悬挂在溶液中央,自然冷却至室温,得到明矾大晶体,错误。6.(2024·安徽淮北一模)黑色HgS的水溶性很差。已知:HgS+2H+Hg2++H2S平衡常数K=10-30.8,Ksp(HgS)=10-51.8,Ksp(FeS)=10-17.2。下列有关说法错误的是()A.降低pH可以增大HgS的溶解量B.可将H2S气体通入Hg2+水溶液中制备HgSC.H