第三章 水溶液中的离子反应与平衡复习提升-《精讲精练》26版高中同步新教材化学人教A版（2019）选必修1

第三章　水溶液中的离子反应与平衡
本章复习提升
易混易错练
易错点1　混淆三个守恒而错误判断微粒浓度大小关系
1.25 ℃时,下列溶液中有关微粒的物质的量浓度关系错误的是 (　　)
A.浓度相同的CH3COONa溶液与NaClO溶液,溶液中阳离子的总浓度前者等于后者
B.Na2CO3溶液:c(OH-)=c(HC)+c(H+)+2c(H2CO3)
C.醋酸钠溶液、盐酸混合后呈中性的溶液中:c(Na+)>c(Cl-)=c(CH3COOH)
D.pH=2的HA溶液与pH=12的MOH溶液以任意比混合:c(H+)+c(M+)=c(OH-)+c(A-)
2.25 ℃时,向100 mL 0.1 mol·L-1 NH4HSO4溶液中滴加0.1 mol·L-1 KOH溶液,溶液pH与KOH溶液体积的关系如图所示,对图中四个点a、b、c、d的分析中,不正确的是 (　　)
A.a点前发生的反应为H++OH- H2O
B.b点存在2c(S)+c(K+)
C.d点水的电离程度最大,且存在c(OH-)=c(N)+c(H+)
D.c点存在c(N)>c(NH3·H2O)
易错点2　沉淀溶解平衡原理理解不清,平衡移动判断错误
3.硫化镉(CdS)是一种难溶于水的黄色颜料,其在水中的沉淀溶解平衡曲线如图所示。下列说法错误的是 (　　)
A.图中a和b分别为T1、T2温度下CdS在水中的溶解度
B.图中各点对应的Ksp的关系为Ksp(m)=Ksp(n)C.向m点的溶液中加入少量Na2S固体,溶液中Cd2+浓度降低
D.温度降低时,q点饱和溶液的组成由q沿qp线向p方向移动
4.铅白(PbCO3)和黄色的PbI2都是难溶的铅盐。室温下,PbCO3和PbI2达到沉淀溶解平衡时,-lg c(Pb2+)与-lg c(C)或-lg c(I-)的关系如图。下列说法错误的是 (　　)
A.L2代表PbCO3,Ksp(PbCO3)=1.0×10-13.1
B.p点对应的溶液中,滴入0.1 mol·L-1 Pb(NO3)2溶液,将析出固体PbI2
C.反应PbI2(s)+C(aq) PbCO3(s)+2I-(aq)的平衡常数K=105.1
D.向等浓度的Na2CO3与NaI的混合溶液中滴入Pb(NO3)2溶液先产生黄色沉淀
易错点3　不能正确应用各类平衡常数,导致分析出现错误
5.25 ℃时,某小组通过调节0.1 mol/L的FeCl3溶液的pH,获得Fe(OH)3饱和溶液并对其进行研究。已知,25 ℃时,Fe(OH)3(aq)的电离常数:Kb1=3.2×10-9,Kb2=5.0×10-10,Kb3=1.5×10-12,Ksp[Fe(OH)3]=4.0×10-38,lg2≈0.3。下列说法正确的是(　　)
A.25 ℃时,pH为3.0时,体系中无Fe(OH)3固体
B.25 ℃时,Fe(OH)3的溶解度为S(单位为mol/L),S=c[Fe(OH]+c[Fe(OH)2+]+c(Fe3+)
C.25 ℃时,Fe(OH)3饱和溶液中Fe(OH)3分子的浓度约为1.7×10-8
D.25 ℃时,pH约为9.3时,溶液中Fe(OH与Fe(OH)2+的浓度相等
6.平衡常数是分析平衡问题的重要依据。回答下列问题:
(1)已知:25 ℃时,HA的Ka=1.0×10-6,则25 ℃时,1 mol·L-1的HA溶液的pH=　　　。
(2)在温度为T时,某研究人员测定NH3·H2O的电离常数Kb为2×10-5,N的水解常数Kh为1.5×10-8,则该温度下水的离子积常数KW为　　　,请判断T　　(填“>”“<”或“=”)25 ℃。
(3)化工生产中常用MnS作沉淀剂除去工业废水中的Cu2+:Cu2+(aq)+MnS(s) CuS(s)+Mn2+(aq)。25 ℃时,该反应的平衡常数K为　　　　(25 ℃时,CuS和MnS的Ksp分别为6.0×10-36、2.0×10-10)。
(4)25 ℃时,将a mol·L-1的氨水与0.01 mol·L-1的盐酸等体积混合,所得溶液中c(N)=c(Cl-),则溶液显　　　　(填“酸”“碱”或“中”)性。
易错点4　找错“特殊点”,导致分析酸碱滴定图像题时出错
7.用一定浓度的H2SO4溶液分别滴定体积均为20.00 mL、浓度均为0.100 mol·L-1的Ba(OH)2、NaOH和NH3·H2O三种溶液,滴定过程中三种溶液的电导率(已知:溶液电导率越大,导电能力越强)随H2SO4溶液体积变化的关系如图所示。下列说法错误的是 (　　)
A.曲线①、②、③分别代表Ba(OH)2溶液、NaOH溶液和NH3·H2O溶液的滴定曲线
B.H2SO4溶液的浓度为0.100 mol·L-1
C.a、b、c、d四点中,d点水的电离程度最小
D.d点对应的溶液中粒子浓度存在关系:c(H+)=c(N)+c(NH3·H2O)+c(OH-)
8.羟胺的电离方程式为NH2OH+H2O NH3OH++OH-(25 ℃时,Kb=9.0×10-9)。25 ℃时,向20 mL的某稀盐酸中滴入0.1 mol·L-1的羟胺溶液,溶液中由水电离出的H+浓度随滴入羟胺溶液体积的变化如图所示(已知:lg3≈0.5),下列说法正确的是 (　　)
A.25 ℃时,0.1 mol·L-1羟胺溶液的pH=8.5
B.c点和e点溶液的pH相同
C.b点对应溶液中存在:c(Cl-)=c(NH2OH)
D.V2=20
思想方法练
“数形结合”思想在电解质溶液图像题中的应用
方法概述
　　电解质溶液图像类试题的特点是把所要考查的化学知识与图像相结合,通过计算和推理,解决化学问题。解答此类试题的关键在于读图、识图、用图,对所给图像进行综合分析,重点弄清图像中的“四点”(起点、交点、转折点、终点)及各条线(含横、纵坐标)的化学含义,分析曲线的走向,挖掘图像中的隐含条件,找出解题的突破口。
1.H2X为二元弱酸,常温下,向20.00 mL 0.100 0 mol·L-1的K2X溶液中滴入0.100 0 mol·L-1的盐酸,溶液的pH与所加盐酸体积的关系如图所示(忽略溶液体积变化)。下列说法错误的是(　　)
A.a点溶液中:c(Cl-)+c(OH-)+c(HX-)+2c(X2-)=c(K+)+c(H+)
B.常温下,H2X的一级电离常数Ka1=3×10-4
C.b点溶液中:c(K+)>c(HX-)>c(H2X)>c(X2-)
D.c点溶液中:c(Cl-)=2[c(X2-)+c(HX-)+c(H2X)]
2.25 ℃时,用HCl气体调节0.1 mol/L氨水的pH,溶液中pH与微粒浓度的对数值(lg c)、反应物的物质的量之比[n(HCl)/n(NH3·H2O)]的关系如图。若忽略通入气体后溶液体积的变化,下列说法错误的是　 (　　)
A.P2所示溶液中:c(Cl-)>c(NH3·H2O)
B.P1所示溶液中:c(Cl-)=0.05 mol/L
C.[n(HCl)/n(NH3·H2O)]=0.75时,溶液中:4c(H+)+c(N)=4c(OH-)+3c(NH3·H2O)
D.25 ℃时,NH4Cl水解平衡常数数量级为10-10
3.某废水处理过程中始终保持H2S饱和,即c(H2S)=0.1 mol·L-1,通过调节pH使Ni2+和Cd2+形成硫化物而分离,体系中pH与-lg c关系如图所示,c为HS-、S2-、Ni2+和Cd2+的浓度,单位为mol·L-1。已知Ksp(NiS)>Ksp(CdS),下列说法正确的是 (　　)
A.Ksp(CdS)=10-18.4
B.③为pH与-lg c(HS-)的关系曲线
C.Ka1(H2S)=10-8.1
D.Ka2(H2S)=10-14.7
答案与分层梯度式解析
易混易错练
1.A 2.C 3.B 4.D 5.C 7.D 8.D
1.A　浓度相同的CH3COONa溶液与NaClO溶液中,阳离子的总浓度都等于钠离子与氢离子浓度之和,钠离子浓度相等,但因醋酸酸性强于次氯酸,弱酸的酸性越弱越水解,次氯酸根离子水解程度更大,所以次氯酸钠溶液碱性强,氢离子浓度小,故溶液中阳离子的总浓度前者大于后者,A错误;Na2CO3溶液中存在质子守恒:c(OH-)=c(HC)+c(H+)+2c(H2CO3),B正确;醋酸钠溶液、盐酸混合后呈中性的溶液中存在电荷守恒:c(Na+)+c(H+)=c(Cl-)+c(OH-)+c(CH3COO-),中性溶液中c(H+)=c(OH-),故c(Na+)=c(Cl-)+c(CH3COO-),由元素守恒知c(Na+)=c(CH3COOH)+c(CH3COO-),所以c(Na+)>c(Cl-)=c(CH3COOH),C正确;任何溶液均呈电中性,由电荷守恒知c(H+)+c(M+)=c(OH-)+c(A-),D正确。
易错分析　电荷守恒中常因未关注每种离子所带的电荷数而出错,如Na2S溶液中的电荷守恒为c(Na+)+c(H+)=c(HS-)+c(OH-)+2c(S2-),S2-带两个单位负电荷,c(S2-)前应有化学计量数2。
2.C　根据题中信息可知a点NH4HSO4和KOH物质的量相等,OH-先与NH4HSO4中H+反应,所以a点前发生的反应为H++OH- H2O,A正确;b点溶液呈中性,根据电荷守恒得到c(H+)+c(N)+c(K+)=2c(S)+c(OH-),又c(H+)=c(OH-),则有2c(S)=c(N)+c(K+),B正确;a点溶质是硫酸铵和硫酸钾,硫酸铵促进水的电离,b、c点溶质是硫酸铵、硫酸钾和NH3·H2O,d点溶质为硫酸钾和NH3·H2O,NH3·H2O抑制水的电离,所以a点水的电离程度最大,C错误;c点若不考虑N的水解和NH3·H2O的电离,二者浓度相等,但由于NH3·H2O电离程度大于N的水解程度,则溶液中c(N)>c(NH3·H2O),D正确。
3.B　曲线上的p、q点的溶液为CdS饱和溶液,难溶物的溶解度既可用溶质的质量表示,也可以用溶解出的离子浓度表示,所以图中a和b分别是T1、T2温度下CdS在水中的溶解度,A正确;对于CdS,温度相同,Ksp相同,温度越高,Ksp越大,因此图中各点对应的Ksp的关系为Ksp(m)=Ksp(n)=Ksp(p)易错分析　外界条件改变时,不能准确判断沉淀溶解平衡的移动方向,进而不能确定各微粒的浓度变化是这类题的易错点。若解答沉淀溶解平衡曲线上的点的移动情况时,温度改变,曲线上的点会移动到曲线外;若加入该物质的某种离子,曲线上的点仍在曲线上移动。
4.D　L2代表PbCO3,取点(0,13.1),此时-lg c(C)=0,c(C)=1 mol·L-1,-lg c(Pb2+)=13.1,c(Pb2+)=10-13.1 mol·L-1,Ksp(PbCO3)=c(Pb2+) c(C)=1×10-13.1,A正确;p点对应的溶液中,滴入0.1 mol·L-1Pb(NO3)2溶液,将增大溶液中的c(Pb2+),使沉淀溶解平衡逆向移动,从而析出固体PbI2,B正确;取点(0,8),可求出Ksp(PbI2)=10-8,反应PbI2(s)+C(aq) PbCO3(s)+2I-(aq)的平衡常数K=====105.1,C正确;向浓度相同的Na2CO3、NaI混合溶液中滴入Pb(NO3)2溶液,假设c(C)和c(I-)均为0.1 mol·L-1,形成PbCO3饱和溶液时,需c(Pb2+)= mol·L-1=10-12.1 mol·L-1,形成PbI2饱和溶液时,需c(Pb2+)= mol·L-1=10-6 mol·L-1,则生成PbCO3沉淀需要的Pb2+的浓度更小,先生成PbCO3沉淀,即先产生白色沉淀,D错误。
5.C　25 ℃时,pH为3.0时,c(H+)=1×10-3 mol/L,c(OH-)== mol/L=1×10-11 mol/L,Q=c(Fe3+)·c3(OH-)=0.1×(10-11)3=1×10-34>Ksp[Fe(OH)3]=4.0×10-38,体系中有Fe(OH)3固体析出,A错误;根据题干信息,氢氧化铁的电离是不完全电离,所以溶液中Fe元素会以Fe(OH)3、Fe(OH、Fe(OH)2+、Fe3+四种形式存在,则S=c[Fe(OH]+c[Fe(OH)2+]+c(Fe3+)+c[Fe(OH)3],B错误;Kb1×Kb2×Kb3====2.4×10-30,解得c[Fe(OH)3]≈1.7×10-8 mol/L,C正确;Kb2==5.0×10-10,溶液中Fe(OH与Fe(OH)2+的浓度相等时,c(OH-)=5.0×10-10 mol/L,c(H+)== mol/L=2×10-5 mol/L,pH=-lg c(H+)=-lg(2×10-5)=5-lg2≈4.7,D错误。
易错分析　解答各类平衡常数的综合题时,要明确各平衡常数的表示方法。同时要求做到:(1)能根据Ka(或Kb)、KW推导Kh的表达式;(2)能结合沉淀间的相互转化计算反应的平衡常数K;(3)能根据Ka、Kh等判断溶液中电离和水解程度的大小关系,进而判断溶液的酸碱性。
6.答案　(1)3　(2)3×10-13　>　(3)3.3×1025
(4)中
解析　(1)由Ka===1.0×10-6,可得c(H+)≈ mol·L-1=10-3 mol·L-1,pH=3。(2)KW=Kb·Kh=2×10-5×1.5×10-8=3×10-13,温度为T时水的离子积常数大于25 ℃时水的离子积常数,因此T应大于25 ℃。(3)平衡常数K====≈3.3×1025。(4)根据电荷守恒有c(N)+c(H+)=c(Cl-)+c(OH-),由于c(N)=c(Cl-),则c(H+)=c(OH-),溶液呈中性。
7.D　H2SO4溶液滴定Ba(OH)2溶液时,离子浓度先减小,恰好完全反应时,离子浓度最小,之后逐渐增大,电导率先减小后增大,故曲线①为Ba(OH)2的滴定曲线;NH3·H2O为弱电解质,H2SO4溶液滴定NH3·H2O溶液时,离子浓度增大,恰好完全反应后继续加入硫酸,离子浓度继续增大,故曲线③为NH3·H2O溶液的滴定曲线,则曲线②为氢氧化钠溶液的滴定曲线,A正确;由题图可知,20.00 mL浓度为0.100 mol·L-1的Ba(OH)2溶液恰好完全反应消耗硫酸的体积为20 mL,故H2SO4溶液的浓度为0.100 mol·L-1,B正确;a点为硫酸铵溶液,硫酸铵促进水的电离,b、c点水的电离不受影响,d点为等浓度硫酸铵和硫酸的混合溶液,硫酸抑制水的电离的程度大于铵根离子水解促进水的电离的程度,所以d点水的电离程度最小,C正确;d点为等浓度硫酸铵和硫酸的混合溶液,根据电荷守恒:c(N)+c(H+)=2c(S)+c(OH-),元素守恒:c(S)=c(N)+c(NH3·H2O),所以c(H+)=c(N)+2c(NH3·H2O)+c(OH-),D错误。
易错分析　电解质溶液图像类试题常因找不准“特殊点”或“特殊点”分析错误而出错;解答此类题时一般寻找反应进行“一半”的点、恰好完全反应的点、溶液呈中性的点、交叉点等,要明确关键点对应的溶质是什么,各自的量有什么关系,对应点的酸碱性是怎样的,然后结合选项问题分析解答。
8.D　25 ℃时,羟胺的电离常数Kb==9.0×10-9,即0.1 mol·L-1羟胺溶液中Kb≈=9.0×10-9,解得c(OH-)=3.0×10-5 mol·L-1,c(H+)= mol·L-1=×10-9 mol·L-1,故溶液pH=-lg c(H+)=9.5,A项错误;c点溶质为HCl、NH3OHCl,e点溶质为NH2OH、NH3OHCl,从c点到e点,随羟胺溶液的滴加,溶液酸性逐渐减弱,其pH不同,B项错误;b点溶质为HCl、NH3OHCl,c(Cl-)>c(NH2OH)+c(NH3OH+),故c(Cl-)>c(NH2OH),C项错误;据图可知,25 ℃时盐酸中水电离出的c水(H+)=10-13 mol·L-1,即该盐酸的浓度为0.1 mol·L-1,则20 mL的该稀盐酸中滴入0.1 mol·L-1羟胺溶液,当V2=20时,水的电离程度最大,D项正确。
思想方法练
1.C　a点溶液中溶质为K2X、KHX、KCl,由电荷守恒可得c(Cl-)+c(OH-)+c(HX-)+2c(X2-)=c(K+)+c(H+),A项正确;随着盐酸的逐渐滴入,溶液中依次发生反应:K2X+HCl KHX+KCl、KHX+HCl H2X+KCl,c点溶液中溶质为H2X和KCl,且溶液中c(H2X)= mol·L-1,c(H+)≈c(HX-)=1×10-2.5 mol·L-1,Ka1(H2X)==3×10-4,B项正确;b点溶液中溶质是KHX和KCl,结合pH<7可知,溶液呈酸性,则HX-的电离程度大于其水解程度,即HX-电离出的c(X2-)大于水解生成的c(H2X),C项错误;c点时加入40.00 mL盐酸,即n(HCl)=2n(K2X),根据元素守恒得c(Cl-)=2[c(X2-)+c(HX-)+c(H2X)],D项正确。
方法点津　解答本题需根据加入盐酸的体积确定依次发生的化学反应,并能确定a、b、c三点的溶质成分,结合溶质成分和溶液的pH可判断HX-的电离程度与水解程度的大小关系,再结合电荷守恒、元素守恒等找出等量关系进行分析判断。
2.B　由题图知,P2所示溶液的pH=7,根据电荷守恒:c(N)+c(H+)=c(Cl-)+c(OH-),故c(N)=c(Cl-),c(N)>c(NH3·H2O),可知c(Cl-)>c(NH3·H2O),A正确;P1所示溶液中存在电荷守恒c(H+)+c(N)=c(OH-)+c(Cl-),由题图知该溶液中c(N)=c(NH3·H2O)=0.05 mol/L,c(H+)=10-9.25 mol/L,c(OH-)=10-4.75 mol/L,则10-9.25 mol/L+0.05 mol/L=10-4.75 mol/L+c(Cl-),c(Cl-)<0.05 mol/L,B错误;[n(HCl)/n(NH3·H2O)]=0.75时,溶液中存在电荷守恒:c(H+)+c(N)=c(OH-)+c(Cl-),元素守恒:3c(NH3·H2O)+3c(N)=4c(Cl-),联立得4c(H+)+c(N)=4c(OH-)+3c(NH3·H2O),C正确;由题图知pH=9.25时,c(N)=c(NH3·H2O),Kh==10-9.25,则NH4Cl水解平衡常数数量级为10-10,D正确。
3.D　c(H2S)始终为0.1 mol·L-1,根据Ka可知,随着pH升高,c(HS-)和c(S2-)不断增大,且c(HS-)>c(S2-),据此判断曲线④和曲线③分别代表c(HS-)和c(S2-)的变化,再根据Ksp(NiS)>Ksp(CdS)判断曲线②和曲线①分别代表c(Ni2+)和c(Cd2+)的变化。由曲线③和曲线①的交点可计算出Ksp(CdS)=c(Cd2+)·c(S2-)=10-13×10-13=10-26,A项错误;③为pH与-lg c(S2-)的关系曲线,B项错误;由曲线④上的点(1.6,6.5)可计算出Ka1(H2S)===10-7.1,C项错误;由曲线③上的点(4.9,13.0)可知,pH=4.9时,c(S2-)=10-13 mol·L-1,根据Ka1=,可得此时c(HS-)=10-3.2 mol·L-1,则Ka2(H2S)===10-14.7,D项正确。
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