2023年新高考化学水溶液中的离子反应与平衡.pdf
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1、2023年新高考化学专题水溶液中的离子反应与平衡1.(2 02 3春 湖北武汉高三华中师大一附中校联考阶段练习)碑酸(H A s O,)为三元弱酸,室温下向01 m o l/L 的H、A s O4溶液中滴加N a O H 溶液,溶液中各微粒的物质的量分数B(X)随p H的变化如图所示。已知6(X)-H&AsO j+dH2A s O;)+c(H A s。1)+c(A s O:),下列叙述正确的是A.反应A s O:+H?O H A s O:+O H-的平衡常数值为1 0-2 2B.室温下,H A s O;离子的电离程度强于水解程度C.向 V L 0.1 m o l/L N aH z A s O,
2、溶液中滴力口 0.05 m o l/L N aOH 溶液至pH =7 时,消耗 N aOH 溶液体积大于V LD.图中 pH 为 4.7 和 9.8 时均有c(H+)+c(H 3A s Oj =2 c(A s O:)+c(H A s O;)+c(O H)【答案】C【详解】A.由图像可得(3 =c(A s O)c(H+)c(H A s O )pH=l 1.3 时 c(A s O,)=c(H A s O)此时(3 =4田)=1 0-心,反应A s O;+Hq -H A S。:+O H-的平衡常数人=K J K g =1 0-|4/l()-3=I O2-7,A 错误;B.当S(H A s O j)=
3、l 时,溶液pH=9.8呈碱性,所以H A s O;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c(H 2 A s e)4)=c(H A s O;),向 V L 0.1 m o l/L 的N aH2A s O4溶液中滴加等体积0.05 m o l/L 的 N a O H 溶液的时刻,生成的H A s O j 与剩余的H e A s O;物质的量相等,由于前者水解程度小于后者的电离程度(K,2 9./(2),此时溶液显酸性,若要使p H=7,需继续滴加N a O H 溶液,所以消耗N a O H 溶液体积大于V L,C 正确;D.在 pH 为 4.7 和
4、9.8 时均有电荷守恒关系式:c(I T)+c(N a+)=3c(A s O,)+2 c(H A s O:)+c(H,A SO;)+c(OH ),但两点的物料守恒(也叫元素守恒)式不同,p H为4.7时有c(N a+)=C(A s O)+C(H A s O;-)+c(H2A SO;)+c(H,A s O4),电荷守恒式和物料守恒式作差可得:c(H+)+C(H3ASO4)=2 c(A s O)+c(H A s O:-)+C(OH-),pH 为 9.8 时有物料守恒式c(N a+)=2 c(A s O)+2 c(H A s O:-)+2 c(H,A SO;)+2 c(H,A s O4),电荷守恒式
5、和物料守恒式作差可得:c(H+)+2 c(H,ASO4)+C(H,A SO4)=c (A s O)+C(OH ),D 错误;故选C。2.(2 02 3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pH =6的该含磷废水中加入C a J可以得到Ca3(PO4入O H沉淀从而实现废水除磷。已知常温下H 3P04的电离常数分别为=l o w?、2 =1 0-5、心=i o-/。下列叙述错误的是A.室温下,H F O4+H P O r=2 H F O;的平衡常数K =1 05 gB.保持体积不变,若逐渐增大该废水的p H,溶液中c(H POj)将先增大后减小C
6、.该废水中存在离子浓度关系:C(H2PO4)C(H P O:)C(PO-)D.加入CaC%实现废水除磷后,溶液pH将增大【答案】D【详解】A.平衡常数 K=-P O J=C(H F O4).C(H)C(H F O4)=丛C(H,PO4)C(H PO)C(H3PO4)C(H PO:-)C(H+)Ka2=1 05 09,故A说法正确;B.废水的p H增大,H 2 PO,转化成H PO;,c(H P O j)增大,到达一定程度后,继续增大pH,H PO;转化成PO;,c(H PO:D减小,因此过程中c(H PO:D先增大后减小,故B说法正确;C.磷酸电离方程式为 H 3 P0入 H2PO;+H H2
7、PO4 H PO:+H H PO;-.PO:+H 当 c(H 2 PO;)=c(H PO:)时,pH=pK“2=7.2 1,因此 pH=6 的废水中 c(H2PO;)c(H PO T )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3 H 2 PO;+5 Ca 2+H 2 O=Ca 5(PO 4)3 O H 1+7H+,溶液c(H+)增大,p H降低,故D说法错误;答案为D。3.(2 0 2 3春重庆沙坪坝高三重庆一中校考阶段练习)已知某温度下,K、p M g(O H)J =6 xl(T、该温度下,将 0.2 m ol/L 的一元酸 H A 与 0.2 m ol/L 的
8、 N a O H 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=1 0,且溶液中c(A-)=0.08mol/Lo下列说法错误的是A.所得溶液中,c(H+)+c(HA)=c(O H)B.该温度下,H A 电离平衡常数Ka(HA)=4x10-。C.该温度下,水的离子积常数&产 2.0 x10 2D.该温度下,反应Mg(OH)式 s)+2HA(aq)一 Mg(aq)+2A(aq)+2H Q 的平衡常数K=2.4x10-7【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N a A,由质子守恒可得:c(H+)
9、+c(HA)=c(OH)故 A 正确;B.两溶液混合后恰好生成NaA,NaA的起始浓度为O.lmol/L,溶液中c(A)=0.08mo1/L,根据物料守恒可知c(HA)=0.1mol/L-0.08mol/L=0.02mol/L,pH=10,c(H+)=1.0 xl0-mol/L,Ka(HA)=c(A)c(H+)0.08mol/Lxl.0 xl0lomol/Lc(HA)0.02mol/L=4x10r,故 B 正确;C.由水解反应:A+H2o HA+OH-,可知此时溶液中的 c(OH-)=c(HA)=0.02mol/L,Kw=c(OH)c(H+)=1.()x 10 1 mol/L x 0.02mo
10、l/L=2,0 x 10-12,故 C 错误;D.反应Mg(OHMs)+2HA(aq)乂82+如)+2人一(叫)+2也0 的平衡常数K_ c(Mg2 t)-c2(A)_ c(Mg).1 (OH-).c2(A).c?(H*)_ K/Mg(OH)J K:(HA)_C2(HA)-C2(HA)C2(OH)-C2(H+)-K/故选:Co4.(2023春湖南长沙高三长沙一中校考阶段练习)常温下向25 mL0.12 moi/LAgNO,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lgc(H+)/c(O H)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c(A g)与c(
11、N H j均约为 2x10-3 m ol/L。下列叙述不正确的是A.a点溶液中存在四种离子,其中Ag+浓度最大B.b 点对应溶液中:c(Ag*)+c A g(N H j c(N O;)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A g*+2 N&=A g(N H 3)J 的平衡常数的数量级为I O?【答案】A【详解】A.a 点没有加入氨水,溶质为Ag N Ch,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(N H 3)2 +c(N H:)+c(i n=c(O H )+c(N O 3),b 点对应的c(H+)=c(O H ),
12、因此有 c(Ag+)+c Ag(N H3)2+c(N H;)=c(N O,;),即 c(Ag+)+c Ag(N H3)2+c(N O s),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(N H 3)2 O H,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(N H 3)2 O H,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+2 N%.Ag(N H3)2+,平衡常数表达式为K=产也,e点氨水体积为4.7m L,c(Ag )-c (N H3)根据银
13、元素守恒,c Ag(N H 3)2 +=2 5 y :)1/L _ 2 X 1 厂 m o l/L=0.1 m o l/L,e 点c(A g+尸c(N H3 尸2 x l(y 3 m o 1/L,代入上述平衡常数表达式,/C=1.2 5 x l 07,该反应的平衡常数的数 量 级 为 故D说法正确;答案为A。5.(2 0 2 3 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:2 N H3+3 C 1 C T =N?T+3 c r+3 凡0 N H3 +4 C 1 C T +O H =N O;+4 C r+2H q求、榔米解蛹吸25201510
14、 5一氨去除率一总氮残余率0505009988%、榔健出蜥n(NaClO)/mol实验室将1L0.006moi T的氨水分别和不同量的NaClO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NaClO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9.75x10-B.n=ri|时,c(CL)4c(NO,jC.n初时,c(Na+)+c(H+)=c(Cr)+c(0H-)D.n叫时,n 越大,生成N2的量越少【答案】C【详解】A.1时,氨的去除率为100%,总氮残留率为5%,n(NH,)=0.006mol/Lx 1 L=0.006mol,95%的氨气参与反应、有5%的氨气
15、参与反应,反应消耗(CIO)=06m;x95%x3=0.00855mol,参与反应消耗(C1O)=4x0.006mol x 5%=0.0012mol,n|=0.00855mol+0.0012mol=0.00975mol,A 正确;B.n=%时,氨的去除率为100%,反应也生成氯离子,所以c(C)4c(NO;),B正确:C.nn氨的去除率小于100%,溶液中除Na+、H C和OH-外,还有NH:、NO;等,根据电荷守恒得c(Na+)+c(H+)+c(NH:)=c(C)+c(OH)+c(NOj,C 错误;D.n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
16、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.旧0卜1/10112)2溶液中滴加0.1010卜口稀盐酸,溶液中各含氮微粒的分布分数5(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(RN2Hn=0.05molLB.RN2H4的第一步电离常数Kbi的数量级为IO-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RN?H4浓度越大,随着盐酸的加入先转化为RNzH:,后转化为RN2H:+,所以曲线表示RN2
17、H。曲线表示RN?H;,曲线口表示RN2H40【详解】A.a 点表示加入盐酸后溶液中的C(R N 2 H;)=C(R N 2 H:+),但由于加入盐酸导致体积的变化,所以c(RN2H o 0.05mol.L,A 错误;B.b 点对应溶液中c(RN2H4)=c(RN2H;),pH=9.9,C(OH j =lO m ol.L1,所以c(RN,H;)xc(O H)C(R N2H;)X1 0 C(R N2H4)C(R N2H4)=IO-*,数量级为IO B错误;C.同样方法可计算R$也的第二步电离常数K=l()65,RN?我 的 水 解 常 数 为 耻=10一 ),R$H;的水解常数小于其电离常数,所
18、以RN2H5CI溶液显碱性,C 错误;D.结合电离常数K.I、K,2的表达式可计算:人 内一抑意;,)脚 票 匕*“)=10隈 W叫 交 点 c 对应溶液中C(R N2H4)C(R N 2H5)C(R N,H4)=C(R N2H;+),所以 c 点对应溶液中 Kb|XKb2=c2(OH)=lff,所以c(OH j =10-53mol L-,pH=8.7,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O.lmol L-的NH4A 溶液(pH工7)和O.lmol L的 H A 溶液(p H 3),达到平衡后,下列说
19、法正确的是交换膜甲室0.1 mol LTNH4A溶液乙室0.1 mol LHA溶液HA分子A.常温下,H A 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N H j-H q 的物质的量浓度小于乙室中A-的物质的量浓度D.若用等物质的量浓度的NaA溶液代替NH4A 溶液,则通过交换膜的HA分子的量减少【答案】C【分析】O.lmol/LNH4A溶液pH 约为7,说明铁根离子和A一 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lO-m o l/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H A 的浓度小于乙室,乙室中HA通过交换膜进入甲室,
20、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 O.lmol/LHA溶液pH 约为3 可知,HA的 电 离 度 约 为 些 处xioo%=l%,0.1 mol/L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一 离子会抑制H A 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抑制钱根离子的水解,溶液中一水合氨浓度小于10-7m oi/L,乙室中H A 的浓度减小,电离度增大,则乙室中A一 离子浓度
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