高考化学大二轮复习第1部分知识整合专题2基本理论第9讲水溶液中的离子平衡资料.docx
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高考化学大二轮复习第1部分知识整合专题2基本理论第9讲水溶液中的离子平衡资料
2017高考化学大二轮复习第1部分知识整合专题2基本理论第9讲水溶液中的离子平衡资料
第9讲 水溶液中的离子平衡
[限时50分钟，满分70分]
一、选择题（包括7个小题，每小题5分，共35分）
1．（2016·上海高考）能证明乙酸是弱酸的实验事实是
A．CH3COOH溶液与Zn反应放出H2
B．0.1mol·L－1CH3COONa溶液的pH大于7
C．CH3COOH溶液与Na2CO3反应生成CO2
D．0.1mol·L－1CH3COOH溶液可使紫色石蕊变红
解析 A．只能证明乙酸具有酸性，不能证明其酸性强弱，错误；B.该盐水溶液显碱性，由于NaOH是强碱，故可以证明乙酸是弱酸，正确；C.可以证明乙酸的酸性比碳酸强，但是不能证明其酸性强弱，错误；D.可以证明乙酸具有酸性，但是不能证明其酸性强弱，错误。
由b点对应c（H＋）与c（OH－）可知，KW=c（H＋）·c（OH－）=1.0×10－7×1.0×10－7=1.0×10－14。
C.FeCl3溶液水解显酸性，溶液中c（H＋）增大，因一定温度下水的离子积是常数，故溶液中c（OH－）减小，因此加入FeCl3溶液可能引起由b向a的变化。
D.c点溶液呈碱性，稀释时c（OH－）减小，同时c（H＋）应增大，故稀释溶液时不可能引起由c向d的转化。
答案 C
3．（2015·山东高考）室温下向10mL0.1mol·L－1NaOH溶液中加入0.1mol·L－1的一元酸HA溶液pH的变化曲线如图所示。
下列说法正确的是
A．a点所示溶液中c（Na＋）>c（A－）>c（H＋）>c（HA）
B．a、b两点所示溶液中水的电离程度相同
C．pH=7时，c（Na＋）=c（A－）＋c（HA）
D．b点所示溶液中c（A－）>c（HA）
解析 A、a点NaOH与HA恰好完全反应，溶液的pH为8.7，呈碱性，说明HA为弱酸，NaA发生水解反应，c（Na＋）>c（A－）>c（HA）>c（H＋），错误；B、a点NaA发生水解反应，促进了水的电离，所以a点水的电离程度大于b点，错误；C、根据电荷守恒，c（H＋）＋c（Na＋）=c（OH－）＋c（A－），pH=7，则c（H＋）=c（OH－），则c（Na＋）=c（A－），错误；D、b点HA过量，溶液呈酸性，HA的电离程度大于NaA的水解程度，所以c（A－）>c（HA），正确。
答案 D
4．某些盐能溶解沉淀，利用下表三种试剂进行实验，相关分析不正确的是
编号
①
②
③
分散质
Mg（OH）2
HCl
NH4Cl
备注
悬浊液
1mol·L－1
1mol·L－1
A.向①中加入酚酞，溶液显红色说明物质的“不溶性”是相对的
B．分别向少量Mg（OH）2沉淀中加入适量等体积的②③，沉淀均能快速彻底溶解
C．①③混合后发生反应：
Mg（OH）2（s）＋2NH
2＋＋2NH3·H2O
D．向①中加入②，c（OH－）减小，Mg（OH）2溶解平衡正向移动
解析 使酚酞显红色的溶液呈碱性，说明Mg（OH）2在水中有一定的溶解，电离使溶液呈碱性，A项正确；Mg（OH）2与NH4Cl溶液反应速率较小，沉淀不能快速彻底溶解，B项错误；NH
结合Mg（OH）2悬浊液中的OH－，促进Mg（OH）2的沉淀溶解平衡正向移动，促使Mg（OH）2沉淀溶解，C项正确；盐酸能够与Mg（OH）2发生中和反应，促使Mg（OH）2的沉淀溶解平衡正向移动，D项正确。
答案 B
5．（2016·浙江高考）苯甲酸钠（
，缩写为NaA）可用作饮料的防腐剂。
研究表明苯甲酸（HA）的抑菌能力显著高于A－。
已知25℃时，HA的Ka=6.25×10－5，H2CO3的Ka1=4.17×10－7，Ka2=4.90×10－11。
在生产碳酸饮料的过程中，除了添加NaA外，还需加压充入CO2气体。
下列说法正确的是（温度为25℃，不考虑饮料中其他成分）
A．相比于未充CO2的饮料，碳酸饮料的抑菌能力较低
B．提高CO2充气压力，饮料中c（A－）不变
C．当pH为5.0时，饮料中
=0.16
D．碳酸饮料中各种粒子的浓度关系为：
c（H＋）=c（HCO
）＋c（CO
）＋c（OH－）－c（HA）
解析 A．根据题意，苯甲酸（HA）的抑菌能力显著高于A－，相比于未充CO2的饮料，碳酸饮料的抑菌能力较高，A项错误；B.提高CO2充气压力，根据强酸制弱酸原理CO2＋H2O＋A－===HA＋HCO
，饮料中c（A－）减小，B项错误；C.当pH为5.0时，饮料中
=c（H＋）÷Ka=10－5÷6.25×10－5=0.16，C项正确；D.碳酸饮料中加入的各成分含量未知，无法比较各种粒子的浓度关系，D项错误。
答案 C
6.在T℃时，铬酸银（Ag2CrO4）在水溶液中的沉淀溶解平衡曲线如图所示。
下列说法中不正确的是
A．T℃时，在Y点和Z点，Ag2CrO4的Ksp相等
B．向饱和Ag2CrO4溶液中加入固体K2CrO4不能使溶液由Y点变为X点
C．T℃时，Ag2CrO4的Ksp为1×10－8
D．图中a=
×10－4
解析 一种物质的Ksp只与温度有关，A正确；向饱和Ag2CrO4溶液中加入固体K2CrO4后，沉淀溶解平衡向左移动，导致c（Ag＋）减小，而图像中由Y点变成X点的过程中，c2（Ag＋）保持不变，B正确；T℃时，Ag2CrO4的Ksp=c（CrO
）·c（Ag＋）=（1×10－5）×（1×10－3）2=1×10－11，C错误；温度不变，Ksp=c（CrO
）·c2（Ag＋）=（1×10－5）×（1×10－3）2=a2×5×10－4，解得a=
×10－4，D正确。
答案 C
7．（2016·四川高考）向1L含0.01molNaAlO2和0.02molNaOH的溶液中缓慢通入CO2，随n（CO2）增大，先后发生三个不同的反应，当0.01mol＜n（CO2）≤0.015mol时发生的反应是2NaAlO2＋CO2＋3H2O===2Al（OH）3↓＋Na2CO3。
下列对应关系正确的是
选项
n（CO2）/mol
溶液中离子的物质的量浓度
A
0
c（Na＋）＞c（AlO
）＋c（OH－）
B
0.01
c（Na＋）＞c（AlO
）＞c（OH－）＞c（CO
）
C
0.015
c（Na＋）＞c（HCO
）＞c（CO
）＞c（OH－）
D
0.03
c（Na＋）＞c（HCO
）＞c（OH－）＞c（H＋）
解析 A．当n（CO2）=0时，根据电荷守恒，c（H＋）＋c（Na＋）==c（AlO
）＋c（OH－），所以c（Na＋）＜c（AlO
）＋c（OH－），错误；B.当n（CO2）=0.01mol时，溶液中溶质为NaAlO2和Na2CO3，因为碳酸酸性强于氢氧化铝，所以偏铝酸根离子水解程度比碳酸根离子强，溶液中离子浓度应为c（Na＋）＞c（CO
）＞c（AlO
）＞c（OH－），错误；C.当n（CO2）=0.015mol时，溶液中溶质为Na2CO3，溶液中离子浓度应为c（Na＋）＞c（CO
）＞c（OH－）＞c（HCO
），错误；D.当n（CO2）=0.03mol时，溶液中溶质为NaHCO3，溶液中离子浓度应为c（Na＋）＞c（HCO
）＞c（OH－）＞c（H＋），正确。
答案 D
二、非选择题（包括4个小题，共35分）
8．（8分）（2016·湛江模拟）弱电解质的电离平衡、盐类的水解平衡和难溶物的溶解平衡均属于化学平衡。
Ⅰ.已知H2A在水中存在以下平衡：
H2A===H＋＋HA－，HA－＋＋A2－。
（1）常温下NaHA溶液的pH________（填序号），原因是________________。
A．大于7 B．小于7
C．等于7D．无法确定
（2）某温度下，若向0.1mol·L－1的NaHA溶液中逐滴滴加0.1mol·L－1KOH溶液至溶液呈中性（忽略混合后溶液的体积变化）。
此时该混合溶液中的下列关系一定正确的是________。
A．c（H＋）·c（OH－）=1.0×10－14
B．c（Na＋）＋c（K＋）=c（HA－）＋2c（A2－）
C．c（Na＋）>c（K＋）
D．c（Na＋）＋c（K＋）=0.05mol·L－1
（3）已知常温下H2A的钙盐（CaA）的饱和溶液中存在以下平衡：
CaA（s）Ca2＋（aq）＋A2－（aq） ΔH>0。
若要使该溶液中Ca2＋浓度变小，可采取的措施有________。
A．升高温度B．降低温度
C．加入NH4Cl晶体D．加入Na2A固体
Ⅱ.含有Cr2O
的废水毒性较大，某工厂废水中含5.0×10－3mol·L－1的Cr2O
。
为了使废水的排放达标，进行如下处理：
Cr2O
Cr3＋、Fe3＋
Cr（OH）3、Fe（OH）3
（1）该废水中加入绿矾和H＋，发生反应的离子方程式为___________________________________________________________________________________________________________________________________________。
（2）若处理后的废水中残留的c（Fe3＋）=2.0×10－13mol·L－1，则残留的Cr3＋的浓度为____________。
（已知：
Ksp[Fe（OH）3]=4.0×10－38，Ksp[Cr（OH）3]=6.0×10－31）
解析 H2A在水中的一级电离进行完全，则HA－不水解只电离，故NaHA溶液呈酸性。
HA－在水中部分电离，0.1mol·L－1的NaHA溶液中c（H＋）小于0.1mol·L－1，加入0.1mol·L－1KOH溶液至溶液呈中性时消耗的KOH溶液体积小于NaHA溶液体积，则混合溶液中c（Na＋）>c（K＋）；由电荷守恒知，c（Na＋）＋c（K＋）＋c（H＋）=c（HA－）＋2c（A2－）＋c（OH－），且c（H＋）=c（OH－），则c（Na＋）＋c（K＋）=c（HA－）＋2c（A2－）；水的离子积与温度有关；混合液中c（Na＋）>0.05mol·L－1；降温、增大c（A2－）都能使平衡CaA（s）Ca2＋（aq）＋A2－（aq）左移。
废水中加入绿矾和H＋，根据流程图，可知发生的是氧化还原反应，配平即可。
c（Cr3＋）/c（Fe3＋）=[c（Cr3＋）·c3（OH－）]/[c（Fe3＋）·c3（OH－）]=Ksp[Cr（OH）3]/Ksp[Fe（OH）3]=1.5×10－7，故c（Cr3＋）=3.0×10－6mol·L－1。
答案 Ⅰ.
（1）B NaHA只能发生电离，不能发生水解
（2）BC （3）BD
Ⅱ.
（1）Cr2O
＋6Fe2＋＋14H＋===2Cr3＋＋6Fe3＋＋7H2O
（2）3.0×10－6mol·L－1
9．（9分）（2015·天津高考）FeCl3在溶液中分三步水解：
Fe3＋＋H2OFe（OH）2＋＋H＋ K1
Fe（OH）2＋＋H2OFe（OH）
＋H＋ K2
Fe（OH）
＋H2OFe（OH）3＋H＋ K3
（1）以上水解反应的平衡常数K1、K2、K3由大到小的顺序是________________。
（2）通过控制条件，以上水解产物聚合，生成聚合氧化铁，离子方程式为：
xFe3＋＋yH2OFex（OH）
＋yH＋
欲使平衡正向移动可采用的方法是（填序号）________。
a．降温b．加水稀释
c．加入NH4Cld．加入NaHCO3
（3）室温下，使氯化铁溶液转化为高浓度聚合氯化铁的关键条件是____________________________________________________________________。
（4）天津某污水处理厂用氯化铁净化污水的结果如下图所示。
由图中数据得出每升污水中投放聚合氯化铁[以Fe（mg·L－1）表示]的最佳范围约为________mg·L－1。
解析
（1）铁离子的水解分为三步，且水解程度逐渐减弱，所以水解平衡常数逐渐减小，则K1>K2>K3；
（2）使平衡正向移动，因水解为吸热反应，所以降温，平衡逆向移动；加水稀释，则水解平衡也正向移动；加入氯化铵，氯化铵溶液为酸性，氢离子浓度增大，平衡逆向移动；加入碳酸氢钠，则消耗氢离子，所以氢离子浓度降低，平衡正向移动，所以答案选bd；
（3）从反应的离子方程式中可知，氢离子的浓度影响高浓度聚合氯化铁的生成，所以关键步骤是调节溶液的pH；
（4）由图像可知，聚合氯化铁的浓度在18～20mg·L－1时，去除率达到最大值，污水的浑浊度减小。
答案
（1）K1>K2>K3
（2）bd （3）调节溶液的pH
（4）18～20
10．（9分）在含有弱电解质的溶液中，往往有多个化学平衡共存。
（1）一定温度下，向1L0.1mol·L－1CH3COOH溶液中加入0.1molCH3COONa固体，则溶液中
________（填“增大”“不变”或“减小”）；写出表示该混合溶液中所有离子浓度之间的一个等式_______________________。
（2）土壤的pH一般在4～9之间。
土壤中Na2CO3含量较高时，pH可高达10.5，试用离子方程式解释土壤呈碱性的原因________________________________。
加入石膏（CaSO4·2H2O）可以使土壤碱性降低，有关反应的化学方程式为_____________________________________________________________________。
（3）常温下在20mL0.1mol·L－1Na2CO3溶液中逐滴加入0.1mol·L－1HCl溶液40mL，溶液中含碳元素的各种微粒（CO2因逸出未画出）物质的量分数（纵轴）随溶液pH变化的部分情况如图所示。
回答下列问题：
①在同一溶液中，H2CO3、HCO
、CO
________（填“能”或“不能”）大量共存；
②当pH=7时，溶液中含碳元素的主要微粒为____________，溶液中各种离子的物质的量浓度的大小关系为____________；
③已知在25℃时，CO
水解反应的平衡常数即水解常数Kh=
=2.0×10－4mol·L－1，当溶液中c（HCO
）∶c（CO
）=2∶1时，溶液的pH=________。
解析
（1）K=
，K仅受温度影响。
由电荷守恒得c（CH3COO－）＋c（OH－）=c（H＋）＋c（Na＋）。
（2）土壤呈碱性，是因CO
水解显碱性所致。
利用沉淀的转化与生成规律，CaSO4转化为更难溶的物质CaCO3：
Na2CO3＋CaSO4·2H2O===CaCO3＋Na2SO4＋2H2O。
（3）通过观察图像求解①②问。
③中c（OH－）=1.0×10－4mol·L－1，则c（H＋）=1.0×10－10mol·L－1，pH=10。
答案
（1）不变
c（CH3COO－）＋c（OH－）=c（H＋）＋c（Na＋）
（2）CO
＋H2OHCO
＋OH－
Na2CO3＋CaSO4·2H2OCaCO3＋Na2SO4＋2H2O
（3）①不能 ②HCO
、H2CO3
c（Na＋）>c（Cl－）>c（HCO
）>c（H＋）=c（OH－） ③10
11．（9分）在高中阶段化学学科中所涉及的平衡理论主要包括：
化学平衡、电离平衡、水解平衡和难溶电解质溶解平衡四种，均符合勒夏特列原理，它们在工农业生产中都有广泛的应用。
请回答下列问题：
Ⅰ.工业生产尿素的原理是以NH3和CO2为原料合成尿素[CO（NH2）2]，反应的化学方程式为2NH3（g）＋CO2（g）CO（NH2）2（l）＋H2O（l）
（1）已知该反应的平衡常数K195℃（2）一定温度和压强下，若原料气中的NH3和CO2的物质的量之比（氨碳比）n（NH3）/n（CO2）=x，如图是氨碳比（x）与CO2平衡转化率（α）的关系。
α随着x增大的原因是__________________________________________________________；
B点处，NH3的体积分数为________%（保留小数点后一位）。
（3）取一定量的NH3和CO2放在一个带活塞的密闭真空容器中在一定温度下反应达平衡，若在恒温、恒容下充入气体He，CO（NH2）2（l）的质量________（填“增加”“减小”或“不变”）。
Ⅱ.
（1）某温度下，纯水中c（H＋）=2.0×10－7mol·L－1，该温度下，0.9mol·L－1NaOH溶液与0.1mol·L－1HCl溶液等体积混合（不考虑溶液体积变化）后，溶液的pH=________。
（2）向100mL0.10mol·L－1CH3COOH的溶液中加入0.010molCH3COONa固体，溶液pH增大，主要原因是（请用学过的平衡理论解释）________________________；已知该混合溶液中c（Na＋）＜c（CH3COO－），则c（CH3COOH）________c（CH3COO－）（填“＞”“＜”或“=”）。
Ⅲ.
（1）如图为某温度下，PbS（s）、ZnS（s）、FeS（s）分别在溶液中达到沉淀溶解平衡后，溶液的c（S2－）、金属阳离子浓度变化情况。
如果向三种沉淀中加盐酸，最先溶解的是________________________________________________（填化学式）。
（2）向新生成的ZnS浊液中滴入足量含相同浓度的Pb2＋、Fe2＋的溶液，振荡后，ZnS沉淀最终会转化为__________________________________（填化学式）沉淀。
解析 Ⅰ.
（1）温度越高，K越小，则该反应是放热反应，ΔH＜0。
（2）增大氨气浓度，平衡正向移动，使CO2转化率增大；设投入的NH3和CO2分别为4、1，CO2的转化率是0.5，NH3的体积分数为（4－1×0.5×2）/（4－1×0.5×2＋1×0.5）×100%=85.7%。
（3）恒温、恒容下，充入气体He，各成分气体浓度不变，平衡不移动，尿素的量不变。
Ⅱ.
（1）此时水的离子积是4.0×10－14，剩余的c（OH－）为
=0.4（mol·L－1），c（H＋）=
=1×10－13mol·L－1，即所得溶液的pH=13。
（2）因醋酸溶液中有：
CH3COOHCH3COO－＋H＋，当加入CH3COONa固体时，c（CH3COO－）增大，使CH3COOH电离平衡逆向移动，c（H＋）减小，导致pH增大。
此时溶液呈酸性，说明CH3COOH的电离大于CH3COO－的水解，故c（CH3COOH）＜c（CH3COO－）。
Ⅲ.
（1）由图像可看出，三种物质的溶解度PbS＜ZnS＜FeS，所以，三种沉淀中加盐酸，最先溶解的是FeS。
（2）该实验的最后ZnS转化为最难溶的PbS。
答案 Ⅰ.
（1）＜
（2）增大氨气浓度，平衡正向移动，CO2转化率增大 85.7
（3）不变 Ⅱ.
（1）13
（2）醋酸溶液中存在电离平衡：
CH3COOHCH3COO－＋H＋，当加入CH3COONa固体时，c（CH3COO－）增大，使CH3COOH电离平衡逆向移动，c（H＋）减小，故pH增大
＜ Ⅲ.
（1）FeS
（2）PbS
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