2019届高考化学二轮复习第8讲水溶液中的离子平衡专题追踪

第8讲 水溶液中的离子平衡

考向一 弱电解质的电离

1．(2018·浙江卷)相同温度下，关于盐酸和醋酸两种溶液的比较，下列说法正确的是( )

A．pH相等的两溶液中：c(CH3COO)＝c(Cl)

B．分别中和pH相等、体积相等的两溶液，所需NaOH的物质的量相同 C．相同浓度的两溶液，分别与金属镁反应，反应速率相同

D．相同浓度的两溶液，分别与NaOH固体反应后呈中性的溶液中(忽略溶液体积变化)：

－

－

c(CH3COO－)＝c(Cl－)

[解析] pH相等的两溶液中氢离子浓度相等，根据电荷守恒可知阴离子浓度相等，则

c(OH－)＋c(CH3COO－)＝c(Cl－)＋c(OH－)，同温下，pH相等的两溶液中c(OH－)也相等，则有c(CH3COO－)＝c(Cl－)，A符合题意；pH相等、体积相等的两溶液中醋酸的物质的量大于HCl

的物质的量，醋酸消耗NaOH的物质的量大于盐酸，B不符合题意；相同浓度的两溶液，分别与金属镁反应，由于HCl全部电离，而CH3COOH部分电离时，刚开始时，盐酸中H的浓度大，所以刚开始时金属镁与盐酸的反应速率更快，C不符合题意；相同浓度的两溶液，分别与NaOH固体反应后呈中性，醋酸消耗NaOH的量小，由电荷守恒结合物料守恒可知c(CH3COO

－

＋

)2．(2015·全国卷Ⅰ)浓度均为0.10 mol·L、体积均为V0的MOH和ROH溶液，分别

－1

－

加水稀释至体积V，pH随lg的变化如图所示，下列叙述错误的是( )

VV0

A．MOH的碱性强于ROH的碱性 B．ROH的电离程度：b点大于a点

C．若两溶液无限稀释，则它们的c(OH)相等

－

VcD．当lg＝2时，若两溶液同时升高温度，则

V0c＋＋

增大

[解析] A项，0.10 mol·L的MOH和ROH，前者pH＝13，后者pH小于13，说明前者是强碱，后者是弱碱，正确；B项，ROH是弱碱，加水稀释，促进电离，b点电离程度大于a点，正确；C项，两碱溶液无限稀释，溶液近似呈中性，c(OH)相等，正确；D项，由MOH是强碱，在溶液中完全电离，所以c(M)不变，ROH是弱碱，升高温度，促进电离平衡ROH

＋

＋

－

－1

R

c＋OH向右进行，c(R)增大，所以

c－

＋

＋＋

减小，错误。

[答案] D

3．(2018·天津卷)CO2是一种廉价的碳资源，其综合利用具有重要意义。回答下列问题： CO2可以被NaOH溶液捕获。若所得溶液pH＝13，CO2主要转化为________(写离子符号)；若所得溶液c(HCO3)∶c(CO3)＝2∶1，溶液pH＝________。(室温下，H2CO3的K1＝4×10；

－

2－

－7

K2＝5×10－11)

[解析] 若所得溶液pH＝13，溶液呈强碱性，由于HCO3与OH反应生成CO3，故此时CO2主要转化为CO。H2CO3的第二级电离常数K2＝

－

2－

＋

2－

3

－

－

2－

c－10

2－3c－3－1

＋

c＝5×10

－11

，若所得溶

液中c(HCO3)∶c(CO3)＝2∶1，则有c(H)＝1×10

[答案] CO3 10

2－

mol·L，溶液的pH＝10。

4．(2017·天津卷)已知25 ℃，NH3·H2O的Kb＝1.8×10，H2SO3的Ka1＝1.3×10，Ka2

＝6.2×10。若氨水的浓度为2.0 mol·L，溶液中的c(OH)＝_________ mol·L。将SO2通入该氨水中，当c(OH)降至1.0×10 mol·L_________。

[解析] 由NH3·H2O的电离方程式及其电离平衡常数Kb＝1.8×10[c(NH4)·c(OH)]/c(NH3·H2O)＝1.8×10，当氨水的浓度为2.0 mol·L

＋

－

－5

－1

－5

－

－7

－1

－8

－1

－

－1

－5－2

时，溶液中的c(SO3)/c(HSO3)＝

2－－

可知，Kb＝

时，溶液中的SO3＋H及

－82－

＋

－－3－1－

c(NH＋4)＝c(OH)＝6.0×10 mol·L。由H2SO3的第二步电离方程式HSO3

－8

2－

＋

－

其电离平衡常数Ka2＝6.2×10可知，Ka2＝[c(SO3)·c(H)]/c(HSO3)＝6.2×10，将SO2通入该氨水中，当c(OH)降至1.0×10 mol·L时，溶液的c(H)＝1.0×10 mol·L，6.2×10则c(SO)/c(HSO)＝－7＝0.62。

1.0×10

2－3

－3

－8

－

－7

－1

＋

－7

－1

[答案] 6.0×10 0.62 考向二 盐类水解及其应用

5．(2018·天津卷)LiH2PO4是制备电池的重要原料。室温下，LiH2PO4溶液的pH随c－

－

初始

－3

(H2PO4)的变化如图1所示，H3PO4溶液中H2PO4的分布分数δ随pH的变化如图2所示[δ＝

c总

PO4

]

含P元素的粒子

2

c－

下列有关LiH2PO4溶液的叙述正确的是( ) A．溶液中存在3个平衡

B．含P元素的粒子有H2PO4、HPO4和PO4 C．随c初始(H2PO4)增大，溶液的pH明显变小

D．用浓度大于1 mol·L的H3PO4溶液溶解Li2CO3，当pH达到4.66时，H3PO4几乎全部转化为LiH2PO4

[解析] LiH2PO4溶液中存在H2PO4的电离平衡和水解平衡、HPO4的电离平衡和水解平衡及水的电离平衡，故共存在5个平衡，A错误；H3PO4是三元弱酸，则溶液中含P元素的粒子有H3PO4、H2PO4、HPO4和PO4，B错误；由图1可知，随c初始(H2PO4)增大，溶液的pH变小，当c初始(H2PO4)>0.1 mol·L时，溶液pH变化不明显，C错误；由图2可知，当pH达到4.66时，H2PO4的分布分数为0.994，故H3PO4几乎全部转化为LiH2PO4，D正确。

[答案] D

6．(2017·海南卷)碳酸钠是一种重要的化工原料，主要采用氨碱法生产。回答下列问题：

碳

酸

钠

俗

称

________

，

可

作

为

碱

使

用

的

原

因

是

－

－

－1

－

2－

3－

－

－

2－

－1

－

－

2－

3－

________________________________________________________________________________________________________________________________________________(用离子方程式表示)。

[解析] 碳酸钠俗称纯碱或苏打；碳酸钠水解使其溶液呈碱性，故可作为碱使用，CO3

的水解以第一步为主：CO3＋H2O

2－

2－

2－

OH＋HCO3。

OH＋HCO3

－

－

－－

[答案] 纯碱(或苏打) CO3＋H2O考向三 溶液中粒子浓度的比较

7．(2017·全国卷Ⅱ)改变0.1 mol·L二元弱酸H2A溶液的pH，溶液中的H2A、HA、A

2－

－1－

的物质的量分数δ(X) 随pH的变化如图所示[已知δ(X)＝

cc2

＋c－

＋c2－

]。

下列叙述错误的是( ) A．pH＝1.2时，c(H2A)＝c(HA) B. lg[K2(H2A)]＝－4.2

C．pH＝2.7时，c(HA)>c(H2A)＝c(A) D．pH＝4.2时， c(HA)＝c(A)＝c(H)

[解析] A项，根据图象，pH＝1.2时，H2A和HA物质的量分数图象相交，则有c(H2A)＝c(HA)，正确；B项，根据pH＝4.2点，K2(H2A)＝c(H)·c(A)/c(HA)＝c(H)＝10

－1

2－

－

＋

2－

－

＋

－4.2

－

－

2－

＋

－

2－

－

mol·L，正确；C项，根据图象，pH＝2.7时，H2A和A物质的量分数图象相交，则有c(H2A)＝c(A)，正确；D项，根据pH＝4.2时，c(HA)＝c(A)，且物质的量分数约为0.48，而

2－

－

2－

c(H＋)＝10－4.2 mol·L－1，可知c(HA－)＝c(A2－)>c(H＋)，错误。

[答案] D

8．(2016·江苏卷)(双选)H2C2O4为二元弱酸。20 ℃时，配制一组c(H2C2O4)＋c(HC2O4)＋c(C2O4)＝0.100 mol·L的H2C2O4和NaOH混合溶液，溶液中部分微粒的物质的量浓度随pH的变化曲线如图所示。下列指定溶液中微粒的物质的量浓度关系一定正确的是( )

2－

－1

－

A．pH＝2.5的溶液中：c(H2C2O4)＋c(C2O4)>c(HC2O4)

B．c(Na)＝0.100 mol·L的溶液中：c(H)＋c(H2C2O4)＝c(OH)＋c(C2O4) C．c(HC2O4)＝c(C2O4)的溶液中：c(Na)>0.100 mol·L＋c(HC2O4) D．pH＝7.0的溶液中：c(Na)>2c(C2O4)

[解析] 由图可知pH＝2.5时，溶液中主要存在HC2O4，即c(HC2O4)>c(H2C2O4)＋c(C2O4)，A错误；当c(Na)＝0.100 mol·L

＋

－1

－

－

2－

＋

2－

－

2－

＋

－1

－

＋

－1

＋

－

2－

2－

－

时，结合题干信息有c(Na)＝c(C2O4)＋c(HC2O4)＋

＋2－－

－－＋

c(H2C2O4)，由电荷守恒有c(H＋)＋c(Na＋)＝c(OH－)＋2c(C2O24)＋c(HC2O4)，联立得c(H)＋－＋＋－2－c(H2C2O4)＝c(OH－)＋c(C2O24)，B正确；由电荷守恒有c(H)＋c(Na)＝c(OH)＋2c(C2O4)

＋c(HC2O4)，由图知c(HC2O4)＝c(C2O4)＝0.050 mol·L，得到c(H)＋c(Na)＝c(OH)＋0.100 mol·L＋c(HC2O4)，由图中pH知溶液呈酸性，则c(H)>c(OH)，故c(Na)<0.100 mol·L＋c(HC2O4)，C错误；由电荷守恒有c(H)＋c(Na)＝c(OH)＋2c(C2O4)＋c(HC2O4)，pH＝7.0，即c(H)＝c(OH)，有c(Na)＝2c(C2O4)＋c(HC2O4)，即c(Na)>2c(C2O4)，D正确。

[答案] BD

考向四 Ksp的理解与应用

9．(2018·全国卷Ⅲ)用0.100 mol·L

－1

＋

－

＋

2－

－

＋

2－

－1

－

＋

＋

－

2－

－

－1

－

＋

－

＋

－－2－－1＋＋－

AgNO3滴定50.0 mL 0.0500 mol·L Cl溶

－1－

液的滴定曲线如图所示。下列有关描述错误的是( )

A．根据曲线数据计算可知Ksp(AgCl)的数量级为1×10

＋

－

－10

B．曲线上各点的溶液满足关系式c(Ag)·c(Cl)＝Ksp(AgCl) C．相同实验条件下，若改为0.0400 mol·L Cl，反应终点c移到a D．相同实验条件下，若改为0.0500 mol·L Br，反应终点c向b方向移动 [解析] 加入25 mLAgNO3溶液时，Cl与Ag恰好反应生成AgCl，图中c点对应的溶液中AgCl存在沉淀溶解平衡，此时c(Cl)＝c(Ag)≈1×10

＋

－

＋

－4.7

－

＋－1

－

－1

－

mol·L，Ksp(AgCl)＝c(Ag

－1

)·c(Cl)≈3.98×10

－－10

，A正确；滴加AgNO3溶液时，有AgCl沉淀生成，所得曲线为AgCl

－

＋

的沉淀溶解平衡曲线，即曲线上各点均满足c(Cl)·c(Ag)＝Ksp(AgCl)，B正确；相同条件下，若改为0.0400 mol·L Cl，达到反应终点时消耗AgNO3溶液的体积为20 mL，而图中a点滴加AgNO3溶液的体积为15 mL，C错误；相同条件下，若改为0.0500 mol·L Br，达到反应终点时消耗25 mL AgNO3溶液，因为Ksp(AgBr)[答案] C

10．根据要求回答有关问题：

(1)(2016·全国卷Ⅰ)在化学分析中采用K2CrO4为指示剂，以AgNO3标准溶液滴定溶液中Cl，利用Ag与CrO4生成砖红色沉淀，指示到达滴定终点。当溶液中Cl恰好沉淀完全(浓

－

＋

2－

－

－－1

－

－1

－

度等于1.0×10 mol·L)时，溶液中c(Ag)为__________ mol·L，此时溶液中c(CrO4)等于__________ mol·L。(已知Ag2CrO4、AgCl的Ksp分别为2.0×10

－1

－12

－5－1＋－12－

和2.0×10

－10

)。

(2)(2015·全国卷Ⅰ)大量的碘富集在海藻中，用水浸取后浓缩，再向浓缩液中加MnO2

和H2SO4，即可得到I2。

上述浓缩液中主要含有I、Cl等离子。取一定量的浓缩液，向其中滴加AgNO3溶液，

－

－

c当AgCl开始沉淀时，溶液中

c＝8.5×10

－17

－－

为________。已知Ksp(AgCl)＝1.8×10

－10

，Ksp(AgI)

。

(3)(2017·海南卷)向含有BaSO4固体的溶液中滴加Na2CO3溶液，当有BaCO3沉淀生成时

c溶液中

c2－32－4

＝________。已知：Ksp(BaCO3)＝2.6×10，Ksp(BaSO4)＝1.1×10

－

＋

－

－9－10

。

[解析] (1)根据AgCl的Ksp，Cl恰好完全沉淀，c(Ag)＝Ksp(AgCl)÷c(Cl)＝2.0×10

－10

÷(1.0×10)＝2.0×10(mol·L)。c(CrO4)＝Ksp(Ag2CrO4)÷c(Ag)＝2.0×10

－52

－3

－1

－

－5－5－12－2＋－

12

÷(2.0×10)＝5.0×10(mol·L)。(2)当AgCl开始沉淀时，I已沉淀。由Ksp(AgI)

－－

＋

－

＋

－

c＝c(Ag)·c(I)、Ksp(AgCl)＝c(Ag)·c(Cl)可得：

cc≈4.7×10。(3)

c－7

2－32－4－5

Ksp＝Ksp

34

8.5×10＝－10

1.8×10

－9

－17

c＝c2－32－4－3

cc2＋2＋

Ksp＝Ksp2.6×10＝－10≈23.6。 1.1×10

[答案] (1)2.0×10 5.0×10 (2)4.7×10 (3)23.6

考向五 中和滴定的迁移应用

11．(2017·天津卷)用沉淀滴定法快速测定NaI等碘化物溶液中c(I)，实验过程包括准备标准溶液和滴定待测溶液。

Ⅰ.准备标准溶液

a．准确称取AgNO3基准物4.2468 g(0.0250 mol)后，配制成250 mL标准溶液，放在棕色试剂瓶中避光保存，备用。

b．配制并标定100 mL 0.1000 mol·LNH4SCN标准溶液，备用。 Ⅱ.滴定的主要步骤

a．取待测NaI溶液25.00 mL于锥形瓶中。

b．加入25.00 mL 0.1000 mol·LAgNO3溶液(过量)，使I完全转化为AgI沉淀。 c．加入NH4Fe(SO4)2溶液作指示剂。

d．用0.1000 mol·LNH4SCN溶液滴定过量的Ag，使其恰好完全转化为AgSCN沉淀后，体系出现淡红色，停止滴定。

e．重复上述操作两次。三次测定数据如下表：

－1

＋

－1

－

－1

－

－7

实验序号 消耗NH4SCN标准溶液体积/mL f.数据处理。 回答下列问题：

1 10.24 2 10.02 3 9.98 (1)将称得的AgNO3配成标准溶液，所使用的仪器除烧杯和玻璃棒外还有________________。

(2)AgNO3标准溶液放在棕色试剂瓶中避光保存的原因是________________________________________________________________________。

(3)滴定应在

pH＜0.5

的条件下进行，其目的是

________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。

(4)b和c两步操作是否可以颠倒__________________，说明理由________________________________________________________________________________________________________________________________________________。

(5)所消耗的NH4SCN标准溶液平均体积为________ mL，测得c(I)＝________ mol·L

－1

－

。

(6)在滴定管中装入NH4SCN标准溶液的前一步，应进行的操作为

______________________________。

(7)判断下列操作对c(I)测定结果的影响(填“偏高”、“偏低”或“无影响”) ①若在配制AgNO3标准溶液时，烧杯中的溶液有少量溅出，则测定结果________。 ②若在滴定终点读取滴定管刻度时，俯视标准液液面，则测定结果________。 [解析] 沉淀滴定法是以沉淀反应为基础的一种滴定分析方法。本题的滴定原理为Ag

－

＋

－

＋

－

＋I===AgI↓、Ag＋SCN===AgSCN↓，指示剂为NH4Fe(SO4)2，当达到滴定终点时，溶液变为淡红色，滴定过程中定量关系为n(Ag)＝n(I)＋n(SCN)。

(1)配制一定物质的量浓度的标准溶液，除烧杯和玻璃棒外，还需用到的仪器有250 mL(棕色)容量瓶、胶头滴管。(2)AgNO3见光容易分解，因此需要保存在棕色试剂瓶中。(3)滴定实验中用NH4Fe(SO4)2溶液作指示剂，Fe容易发生水解，影响滴定终点判断，因此控制pH<0.5，目的是抑制Fe的水解。(4)Fe能与I发生氧化还原反应：2Fe＋2I===2Fe

3＋

3＋

－

3＋

－

2＋

3＋

＋

－

－

＋I2，因此b、c不能颠倒，否则指示剂耗尽，无法判断滴定终点。(5)第1组数据误差较大，舍去，取第2组、第3组实验数据的平均值，消耗NH4SCN标准溶液的体积为(10.02＋9.98) 1＋－－－＋

mL×＝10.00 mL。根据滴定原理，则n(Ag)＝n(I)＋n(SCN)，故n(I)＝n(Ag)－n(SCN

2

－

)＝0.025 L×0.1000 mol·L－0.01 L×0.1000 mol·L＝0.0015 mol，则c(I)＝

－1－1－

0.0015 mol－1

＝0.0600 mol·L。(6)在滴定管中装入NH4SCN标准溶液之前，要先用NH4SCN

0.025 L

标准溶液润洗滴定管。(7)①配制AgNO3标准溶液时，若烧杯中溶液有少量溅出，配制的AgNO3标准溶液的浓度偏低，则滴定时消耗的NH4SCN标准溶液的体积偏小，测得的c(I)偏高。②滴定管0刻度在上，读数时从上往下读数，读取体积偏小，计算所用NH4SCN的物质的量偏低，测得的c(I)偏高。

[答案] (1)250 mL(棕色)容量瓶、胶头滴管 (2)AgNO3见光分解

(3)防止因Fe的水解而影响滴定终点的判断(或抑制Fe的水解) (4)否(或不能) 若颠倒，Fe与I反应，指示剂耗尽，无法判断滴定终点 (5)10.00 0.0600

(6)用NH4SCN标准溶液进行润洗 (7)①偏高 ②偏高

3＋

－

3＋

3＋

－

－

题型特点：选择题 填空题

考向评析：从近几年考查情况来看，Ⅰ卷常借助图象考查对水的电离或弱电解质电离的理解；以及反应过程中电解质溶液中的微粒变化，Ⅱ卷常以Ksp运用为主，有时也涉及到Ka(Kb)的计算。

答题启示：二轮复习时，应特别重点关注酸、碱反应过程中微粒变化及有关Ksp、Ka(Kb)的计算。