2021年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
一、选择题(包括7个小题，每小题5分，共35分)
1．(xx·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．0.1 mol·L－1 CH3COONa溶液的pH大于7
C．CH3COOH溶液与Na2CO3反应生成CO2
D．0.1 mol·L－1 CH3COOH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。
答案B
2．(xx·广东高考)一定温度下，水溶液中H＋和OH－的浓度变化曲线如图，下列说法正确的是
A．升高温度，可能引起有c向b的变化
B．该温度下，水的离子积常数为1.0×10－13
C．该温度下，加入FeCl3可能引起由b向a的变化
D．该温度下，稀释溶液可能引起由c向d的变化
解析A．c点溶液中c(OH－)＞c(H＋)，溶液呈碱性，升温，溶液中c(OH－)不可能减小。B.由b点对应c(H＋)与c(OH－)可知，K W=c(H＋)·c(OH－)=1.0×10－7×1.0×10－
7=1.0×10－14。C.FeCl
c(H＋)增大，因一定温度下水的离子积
3溶液水解显酸性，溶液中
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．(xx·山东高考)室温下向10 mL 0.1 mol·L－1NaOH溶液中加入0.1 mol·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①②③
分散质Mg(OH)2HCl NH4Cl
备注悬浊液 1 mol·L－1 1 mol·L－1 A.
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＋4Mg2＋＋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＋4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．(xx·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K a=6.25×10－5，H2CO3的K a1=4.17×10－7，K a2=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c (HA)c (A －)
=0.16 D ．碳酸饮料中各种粒子的浓度关系为：c (H ＋)=c (HCO －3)＋c (CO 2－3)＋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CO 2的饮料，碳酸饮料的抑菌能力较高，A 项错误；B.提高CO 2充气压力，根据强酸制弱酸原理CO 2＋H 2O ＋A －===HA ＋HCO －3，饮料中c (A －)减小，B 项错误；C.当pH 为5.0时，饮料中c (HA)c (A －)=c (H ＋)÷K a =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(Ag 2CrO 4)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，Ag 2CrO 4的K sp 相等
B ．向饱和Ag 2CrO 4溶液中加入固体K 2CrO 4不能使溶液由Y 点变为X 点
C ．T ℃时，Ag 2CrO 4的K sp 为1×10－8
D ．图中a =2×10－4
解析 一种物质的K sp 只与温度有关，A 正确；向饱和Ag 2CrO 4溶液中加入固体K 2CrO 4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，c 2(Ag ＋)保持不变，B 正确；T ℃时，Ag 2CrO 4的K sp =c (CrO 2－4)·c (Ag ＋)=(1×10－5)×(1×10－
3)2=1×10－11，C错误；温度不变，K sp=c(CrO2－4)·c2(Ag＋)=(1×10－5)×(1×10－3)2=a2×5×10－4，解得a=2×10－4，D正确。
答案C
7．(xx·四川高考)向1 L含0.01 mol NaAlO2和0.02 mol NaOH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0.01 mol＜n(CO2)≤0.015 mol时发生的反应是2NaAlO2＋CO2＋3H2O===2Al(OH)3↓＋Na2CO3。下列对应关系正确的是
22
以c(Na＋)＜c(AlO－2)＋c(OH－)，错误；B.当n(CO2)=0.01 mol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(CO2－3)＞c(AlO－2)＞c(OH－)，错误；C.当n(CO2)=0.015 mol 时，溶液中溶质为Na2CO3，溶液中离子浓度应为c(Na＋)＞c(CO2－3)＞c(OH－)＞c(HCO－3)，错误；D.当n(CO2)=0.03 mol时，溶液中溶质为NaHCO3，溶液中离子浓度应为c(Na＋)＞c(HCO－3)＞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)(xx·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H 2A 在水中存在以下平衡：H 2A===H ＋＋HA －，HA －H ＋＋A 2－。
(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7
D ．无法确定
(2)某温度下，若向0.1 mol·L －1的NaHA 溶液中逐滴滴加0.1 mol·L －1 KOH 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 (A 2－)
C ．c (Na ＋)>c (K ＋)
D ．c (Na ＋)＋c (K ＋)=0.05 mol·L －1
(3)已知常温下H 2A 的钙盐(CaA)的饱和溶液中存在以下平衡：CaA(s)Ca 2＋(aq)＋A 2－(aq) ΔH >0。若要使该溶液中Ca 2＋浓度变小，可采取的措施有________。
A ．升高温度
B ．降低温度
C ．加入NH 4Cl 晶体
D ．加入Na 2A 固体
Ⅱ.含有Cr 2O 2－7的废水毒性较大，某工厂废水中含5.0×10－3 mol·L －1的Cr 2O 2
－7。为
了使废水的排放达标，进行如下处理：
Cr 2O 2－7
――→绿矾H ＋Cr 3＋、Fe 3＋―――→石灰水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：K sp[Fe(OH)3]=4.0×10－38，K sp[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，0.1 mol·L－1的NaHA溶液中c(H＋)小于0.1 mol·L－1，加入0.1 mol·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＋)>0.05 mol·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 －)]=K sp[Cr(OH)3]/K sp[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)Cr2O2－7＋6Fe2＋＋14H＋===2Cr3＋＋6Fe3＋＋7H2O
(2)3.0×10－6mol·L－1
9．(9分)(xx·天津高考)FeCl3在溶液中分三步水解：
Fe3＋＋H2O Fe(OH)2＋＋H＋K1
Fe(OH)2＋＋H2O Fe(OH)＋2＋H＋K2
Fe(OH)＋2＋H2O Fe(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：
x Fe3＋＋y H2O Fe x(OH)(3x－y)＋
y＋y H＋
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NH4Cl d．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18～20 mg·L －1时，去除率达到最大值，污水的浑浊度减小。
答案 (1)K 1>K 2>K 3 (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1 L 0.1 mol·L －1
CH 3COOH 溶液中加入0.1 mol CH 3COONa 固体，则溶液中c (CH 3COO －)·c (H ＋)c (CH 3COOH)
________(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Na 2CO 3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(CaSO 4·2H 2O)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20 mL 0.1 mol·L －1Na 2CO 3溶液中逐滴加入0.1 mol·L －1HCl 溶液40 mL ，溶液中含碳元素的各种微粒(CO 2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，H 2CO 3、HCO －
3、CO 2－3________(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 2－
3
水解反应的平衡常数即水解常数K h =c (HCO －
3)·c (OH －)c (CO 2
－3)=2.0×10－4mol·L －1，当溶液中c (HCO －
3)∶c (CO 2－3)=2∶1时，溶液的pH=________。
解析 (1)K =c (CH 3COO －)·c (H ＋)c (CH 3COOH)
，K 仅受温度影响。由电荷守恒得c (CH 3COO －)＋c (OH －)=c (H ＋)＋c (Na ＋
)。
(2)土壤呈碱性，是因CO 2
－3水解显碱性所致。利用沉淀的转化与生成规律，CaSO 4转化为更难溶的物质CaCO 3：Na 2CO 3＋CaSO 4·2H 2O===CaCO 3＋Na 2SO 4＋2H 2O 。
(3)通过观察图像求解①②问。③中c (OH －)=1.0×10－4mol·L －1，则c (H ＋)=1.0×10－10 mol·L －1
，pH=10。
答案 (1)不变 c (CH 3COO －)＋c (OH －)=c (H ＋)＋c (Na ＋)
(2)CO 2
－3＋H 2O HCO －
3＋OH －
Na 2CO 3＋CaSO 4·2H 2O
CaCO 3＋Na 2SO 4＋2H 2O (3)①不能 ②HCO －3、H 2CO 3
c (Na ＋)>c (Cl －)>c (HCO －
3)>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，0.9 mol·L－1NaOH 溶液与0.1 mol·L－1 HCl溶液等体积混合(不考虑溶液体积变化)后，溶液的pH=________。 (2)向100 mL 0.10 mol·L－1 CH3COOH的溶液中加入0.010 mol CH3COONa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 (S 2－ )、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Pb 2＋、Fe 2＋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CO 2转化率增大；设投入的NH 3和CO 2分别为4、1，CO 2的转化率是0.5，NH 3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0.9－0.12 =0.4(mol·L －1)，c (H ＋ ) =4.0×10－14 0.4=1×10－13 mol·L －1，即所得溶液的pH=13。 (2)因醋酸溶液中有：CH 3COOH CH 3COO －＋H ＋，当加入CH 3COONa 固体时，c (CH 3COO －)增大，使CH 3COOH 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：CH3COOH CH3COO－＋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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