能力小专题16 水溶液中三大平衡分析
【深研真题】
例1 B [解析] Na2S溶液中存在电荷守恒,可表示为c(H+)+c(Na+)=c(OH-)+c(HS-)+2c(S2-),A正确;0.01 mol·L-1 Na2S溶液中,S2-水解使溶液呈碱性,其水解常数为Kh====10-1.1,根据硫元素守恒,c(S)=10-2 mol·L-1,可知c(HS-)<10-1.1 mol·L-1,所以>1,则c(OH-)>c(S2-),B不正确;Ksp(FeS)远远大于Ksp(CdS),向c(Cd2+)=0.01 mol·L-1的溶液中加入FeS时,可以发生沉淀的转化,Cd2+(aq)+FeS(s)CdS(s)+Fe2+(aq),该反应的平衡常数为K====108.9 105,因此该反应可以完全进行,c(Fe2+)≈0.01 mol·L-1,则c(Cd2+)≈ mol·L-1=10-10.9 mol·L-1,若加入足量FeS时可使c(Cd2+)<10-8 mol·L-1,C正确;Cd2++H2SCdS+2H+的平衡常数K=== = 106.23>105,该反应可以完全进行,因此,当向c(Cd2+)=0.01 mol·L-1的溶液中通入H2S气体至饱和[c(H2S)≈0.1 mol·L-1],Cd2+可以完全沉淀,所得溶液中c(H+)>c(Cd2+),D正确。
例2 D [解析] HC+H2OOH-+H2CO3,K===≈2.2×10-8,A正确;2HCH2CO3+C,K===≈1.0×10-4,B正确;+Ca2+CaCO3(s)+H+,K===≈1.4×10-2,C正确;将Ka1=、Ka2=、KW=c(H+)c(OH-)代入,可得=c2×,由于c+c=c+c,则=c2,D错误。
【对点精练】
1.C [解析] H2SO3H++HS,HSH++S,电离是微弱的,Ka1=≈,Ka2=,由于c(H+)≈c(HS),则c(S)≈Ka2=6.0×10-8 mol·L-1,H2SO3溶液中c(H+)≈= mol·L-1,c(OH-)= mol·L-1,则溶液中c(H+)>c(HS)>c(S)>c(OH-),A正确;由A项推导知c(S)≈6.0×10-8 mol·L-1,加水稀释,c(S)几乎不变,B正确;混合时溶液中c(S)≈6.0×10-8 mol·L-1,c(Ba2+)=0.2 mol·L-1,c(S)·c(Ba2+)>Ksp(BaSO3),则白色浑浊中含有BaSO3,C错误;加入双氧水,H2SO3被氧化为H2SO4,生成大量S,形成BaSO4白色沉淀,D正确。
2.D [解析] NaHC2O4溶液显酸性,被氢氧化钠溶液滴定到终点时生成显碱性的草酸钠溶液,为了减小实验误差要选用在碱性范围内变色的指示剂,因此,实验Ⅰ可选用酚酞作指示剂,指示反应终点,故A错误;实验Ⅰ中V(NaOH)=10 mL时,溶质是NaHC2O4、Na2C2O4且两者物质的量浓度相等,Ka2=5.4×10-5>Kh1=,则草酸氢根离子的电离程度大于草酸根离子的水解程度,因此存在c(C2)>c(HC2),故B错误;实验Ⅱ中,由于开始滴加的氯化钙量较少而NaHC2O4过量,因此该反应在初始阶段发生的是2HC2+Ca2+CaC2O4↓+H2C2O4,该反应的平衡常数为K===
==×106≈4.2×105,因为平衡常数很大,说明反应能够完全进行,当NaHC2O4完全消耗后,H2C2O4再和CaCl2发生反应H2C2O4+Ca2+CaC2O4↓+2H+,该反应的平衡常数K=====1.215×103,反应进行程度比较大,故C错误;实验Ⅱ中V(CaCl2)=80 mL时,多余的Ca2+会促进第二个反应正向趋于完全,溶液中的钙离子浓度为c(Ca2+)==0.06 mol·L-1,溶液中c(C2)== mol·L-1=4.0×10-8 mol·L-1,故D正确。
3.D [解析] Na2CO3溶液呈碱性,c(OH-)>c(H+),电荷守恒关系为c(Na+)+c(H+)=c(HC)+2c(C)+ c(OH-),则c(Na+)>c(HC)+2c(C)>c(HC)+c(C),A错误;因C浓度大于Ca2+、S浓度,所以根据实验2,可知CaSO4转化为CaCO3,溶液中c(C)c(Ca2+)>Ksp(CaCO3),但无法比较Ksp(CaCO3)、Ksp(CaSO4)大小,B错误;Na2CO3溶液中根据元素守恒有c(Na+)=c(H2CO3)+c(HC)+c(C),滴入等体积0.1 mol·L-1稀盐酸后生成NaCl和NaHCO3,仍然存在c(Na+)=c(H2CO3)+c()+c(C),即c(Na+)>c(H2CO3)+c(HC)+c(C),C错误;反应C+H2SO3HC+HS的平衡常数K=
=×==≈3.0×108,D正确。限时集训(十六)
1.D [解析] ==,加水稀释,Ka不变,c(CH3COO-)减小,溶液中增大,A错误;CH3COONa溶液中CH3COO-的水解方程式为CH3COO-+H2OCH3COOH+OH-,水解平衡常数为Kh=,而溶液中刚好为,升高温度,水解程度增大,Kh增大,则减小,B错误;向盐酸中加入氨水后,任何时候溶液中都存在以下电荷守恒:c(N)+c(H+)=c(Cl-)+c(OH-),当溶液呈中性时,有c(H+)=c(OH-),则得出c(N)=c(Cl-),则=1,C错误;向AgCl、AgBr的饱和溶液中加入少量AgNO3,溶液中==,温度不变,比值始终不变,D正确。
2.A [解析] 常温下,①(NH4)2Fe(SO4)2溶液中N和Fe2+的水解相互抑制,N水解程度较小,c(N)较大,②(NH4)2CO3溶液中N和C的水解相互促进,N水解程度较大,c(N)较小,三种溶液中c(N)的关系为①>③>②,A正确;向Na2CO3溶液中滴加少量氯水发生反应的离子方程式应为2C+Cl2+H2O2HC+Cl-+ClO-,B错误;Ksp只与温度有关,AgCl在盐酸中的Ksp和在水中的Ksp相等,C错误;向浓度均为1×10-3 mol·L-1的KCl和K2CrO4的混合溶液中滴加AgNO3溶液,根据溶度积常数计算,形成氯化银沉淀需要的Ag+浓度为c(Ag+)= mol·L-1=1.8×10-7 mol·L-1,形成重铬酸银沉淀需要的c2(Ag+)=(mol·L-1)2=2×10-9(mol·L-1)2,c(Ag+)=×10-5 mol·L-1,形成氯化银沉淀需要的银离子浓度小,Cl-先沉淀,D错误。
3.B [解析] 由电离常数可知,Ka1(H2S)Ka2(H2S)= ×==1.0×10-7×1.0×10-13=1.0×10-20,则pH为10的溶液中==1,则溶液中:c(S2-)=c(H2S),A错误;实验2中,电荷守恒关系为c(Na+)+c(H+)=c(HS-)+2c(S2-)+c(OH-)+c(Cl-)及元素守恒关系为c(HS-)+c(S2-)+c(H2S)=0.1 mol·L-1,电荷守恒和元素守恒联立推导得出:c(Cl-)+c(S2-)-c(H2S)=0.1 mol·L-1,与选项B一致,B正确;实验3中,Cu2+与H2S反应生成CuS沉淀,Cu2++H2SCuS↓+2H+的平衡常数K====1×1015远大于105,反应完全,残留c(Cu2+)==1×10-17.5,而c(H+)≈0.2 mol·L-1,故c(Cu2+)4.B [解析] “实验1”配成的溶液中含Na+、Ca2+、Mg2+、Cl-、S,溶液澄清,则无CaSO4生成;“实验2”加入过量的BaCl2溶液除去S,引入Ba2+,加入过量的NaOH溶液除去Mg2+,引入大量OH-,加入过量的Na2CO3溶液除去Ca2+和Ba2+,引入C,此时溶液中大量存在Na+、Cl-、OH-、C,溶液为强碱性;“实验3”加入过量盐酸除去OH-、C,得到含NaCl的酸性溶液,蒸发结晶HCl挥发得到NaCl晶体;“实验4”加入BaCl2产生白色沉淀BaSO4,以此分析。“实验1”所得溶液为澄清溶液,则没有CaSO4沉淀,即c(Ca2+)·c(S)c(OH-),因此2c(Mg2+)+2c(Ca2+)+c(Na+)c(Cl-)+2c(C),故C正确;据分析,白色沉淀为BaSO4,故D正确。
5.D [解析] 0.01 mol·L-1 NaHC2O4溶液中同时存在HC2的电离平衡(HC2C2+H+)和水解平衡(HC2+H2OH2C2O4+OH-),用pH计测得0.01 mol·L-1 NaHC2O4溶液的pH=3.0,即溶液呈酸性,说明HC2的电离程度大于其水解程度,则实验1溶液中c(H2C2O4)Ksp,则实验2可得到Ksp(CaC2O4)<2.5×10-5,B错误;20 mL 0.01 mol·L-1 NaHC2O4溶液中存在元素守恒:c(Na+)=c(H2C2O4)+c(HC2)+c(C2),向其溶液滴加少量0.01 mol·L-1 NaOH溶液后,溶液中Na+物质的量增大,则实验3反应后的溶液中存在:c(Na+)>c(H2C2O4)+c(HC2)+c(C2),C错误;实验4中,向0.01 mol·L-1 NaHC2O4溶液中通入一定量NH3,测得溶液pH=7,此时电荷守恒简化为c(Na+)+c(N)=c(HC2)+2c(C2),结合元素守恒:c(Na+)=c(H2C2O4)+c(HC2)+c(C2),推导得c(N)=c(C2)-c(H2C2O4),D正确。
6.D [解析] C2+H2OOH-+HC2的K====≈6.7×10-11,A项正确;C2+H2C2O42HC2的K====≈3.7×102,B项正确;H2C2O4+Fe2+FeC2O4(s)+2H+的K=====40,C项正确;H2C2O4的电离常数Ka1=5.6×10-2远大于Ka2=1.5×10-4,则只考虑第一步电离,Ka1==5.6×10-2==,解得c(H+)≈0.051 9 mol·L-1,不能忽略第一步电离对H2C2O4浓度的影响,D项错误。
7.C [解析] 在5 mL浓度均为0.01 mol·L-1的CaCl2和CoCl2的混合溶液中加入5 mL 0.012 mol·L-1的Na2CO3溶液,若先不考虑离子之间的反应,混合后c(Ca2+)=0.005 mol·L-1,c(Co2+)=0.005 mol·L-1,c(Cl-)=0.02 mol·L-1,c(C)=0.006 mol·L-1,c(Na+)=0.012 mol·L-1,Ksp(CoCO3)10-8.5,故沉淀Z中还含有CaCO3沉淀,A错误;清液Y的pH等于10.2,根据Ka2(H2CO3)==10-10.3,可得=10-0.1<1,即c(HC)>c(C),B错误;综上分析,滤液X中c(Na+)>c(Ca2+)>c(C)>c(Co2+),C正确;向实验ⅱ后的体系中通入少量二氧化碳,发生反应:C+CO2+H2O2HC,所得溶液的pH减小,结合)的表达式,溶液中增大,D错误。
8.A [解析] “除镁”步骤中发生反应:Mg2++2F-MgF2↓,“沉锰”步骤中加入NaHCO3溶液,发生非氧化还原反应:Mn2++2HCMnCO3↓+CO2↑+H2O。“除镁”时,当c(Mg2+)≤10-5 mol·L-1可视为镁离子沉淀完全,当c(Mg2+)≤10-5 mol·L-1时,c(F-)≥= mol·L-1=×10-3 mol·L-1,即得到的上层清液中c(F-)≥×10-3 mol·L-1,A错误; 0.1 mol·L-1 NaHCO3溶液的pH约为8,说明HC的水解程度大于其电离程度,即Kh(HC)>Ka2(H2CO3),由于Kh(HC)=,则可得出:Ka2(H2CO3)< ,B正确;反应Mg(OH)2(s)+2HF(aq)MgF2(s)+2H2O(l)的平衡常数K=,而==,则K=,C正确;“沉锰”后的滤液中含有Na2SO4、NaHCO3及少量的NaF和H2CO3,存在电荷守恒关系:c(Na+)+c(H+)=c(HC)+c(OH-)+
2c(C)+2c(S)+c(F-),D正确。
9.C [解析] Ka(HF)=,Ka(HClO)=,向NaClO溶液中通入HF体,发生强酸制弱酸反应,则同浓度酸性:HF>HClO,当lg =0时,=1,则Ka(HF)=10-3.2,Ka(HClO)=10-7.5,所以线M和N分别代表lg 和lg 随溶液pH的变化线。由分析可知,线M代表lg 随溶液pH的变化线,A正确;由分析可知,Ka(HF)=10-3.2,B正确;Kh(ClO-)==10-6.5,0.1 mol·L-1 NaClO溶液中c(OH-)≈=10-3.75 mol·L-1,c(H+)=10-10.25 mol·L-1,pH=10.25,C错误;根据电荷守恒可得c(Na+)+c(H+)=c(ClO-)+c(F-)+c(OH-),D正确。能力小专题16 水溶液中三大平衡分析
例1 [2024·安徽卷] 环境保护工程师研究利用Na2S、FeS和H2S处理水样中的Cd2+。
已知25 ℃,H2S饱和溶液浓度约为0.1 mol·L-1,Ka1(H2S)=10-6.97,Ka2(H2S)=10-12.90,Ksp(FeS)=10-17.20,Ksp(CdS)=10-26.10。
下列说法错误的是 ( )
A.Na2S溶液中:c(H+)+c(Na+)=c(OH-)+c(HS-)+2c(S2-)
B.0.01 mol·L-1 Na2S溶液中:c(Na+)>c(S2-)>c(OH-)>c(HS-)
C.向c(Cd2+)=0.01 mol·L-1的溶液中加入FeS,可使c(Cd2+)<10-8 mol·L-1
D.向c(Cd2+)=0.01 mol·L-1的溶液中通入H2S气体至饱和,所得溶液中:c(H+)>c(Cd2+)
例2 [2025·浙江1月选考] 25 ℃时,H2CO3的电离常数Ka1=4.5×10-7,Ka2=4.7×10-11,Ksp(CaCO3)=3.4×10-9。下列描述不正确的是( )
A.HC+H2OOH-+H2CO3,K=2.2×10-8
B.2HCH2CO3+C,K=1.0×10-4
C.HC+Ca2+CaCO3(s)+H+,K=1.4×10-2
D.NaHCO3溶液中,c(H+)+c(H2CO3)=c(OH-)+c(C),则c(H+)=
1.三大平衡分析判断
三大 平衡 电离平衡(如CH3COOH溶液)CH3COOHCH3COO-+H+ 水解平衡(如CH3COONa溶液)CH3COO-+H2OCH3COOH+OH- 沉淀溶解平衡(如AgCl悬浊液)AgCl(s)Ag+(aq)+Cl-(aq)
研究 对象 弱电解质(包括弱酸、弱碱、水、多元弱酸的酸式酸根离子) 盐溶液(包括强酸弱碱盐、弱酸强碱盐、弱酸弱碱盐) 难溶电解质(如难溶的酸、碱、盐等)
平衡 常数 Ka= Kh= Ksp(AgCl)=c(Ag+)·c(Cl-)
影 响 因 素 升高 温度 促进电离,离子浓度增大,Ka增大 促进水解,Kh增大 Ksp可能增大,也可能减小
加水 稀释 促进电离,离子浓度(OH-除外)减小,Ka不变 促进水解,离子浓度(H+除外)减小,Kh不变 促进溶解,Ksp不变
加入相应离子 加入CH3COONa固体或通入HCl,抑制电离,Ka不变 加入CH3COOH或NaOH,抑制水解,Kh不变 加入AgNO3溶液或NaCl溶液,抑制溶解,Ksp不变
加入反应离子 加入NaOH,促进电离,Ka不变 通入HCl,促进水解,Kh不变 加入氨水,促进溶解,Ksp不变
2.(1)明确三个“比较”
①电离程度大于水解程度,如CH3COOH的电离程度大于CH3COO-的水解程度,所以等浓度的CH3COOH与CH3COONa溶液等体积混合后溶液显酸性。
②水解程度大于电离程度,如HClO的电离程度小于ClO-的水解程度,所以等浓度的HClO与NaClO溶液等体积混合后溶液显碱性。
③酸式盐溶液的酸碱性主要取决于酸式酸根离子的电离程度和水解程度哪一个更强。如在NaHCO3溶液中,HC的水解程度大于其电离程度,故溶液显碱性。
(2)掌握三个“守恒”
①电荷守恒:电解质溶液中所有阳离子所带的正电荷总数与所有阴离子所带的负电荷总数相等。如在Na2CO3 溶液中存在Na+、C、H+、OH-、HC,它们存在如下关系:c(Na+)+
c(H+)=2c(C)+c(HC)+c(OH-)。
②元素守恒:电解质溶液中,由于某些离子能水解或电离,粒子种类增多,但某些关键性的原子总是守恒的。如
③质子守恒:电解质溶液中分子或离子得到或失去质子(H+)的物质的量相等。以Na2S溶液为例,按如图所示的方法进行分析,可得质子守恒式: c(H+)+c(HS-)+2c(H2S)=c(OH-)。
1.[2024·浙江1月选考] 常温下,将等体积、浓度均为0.40 mol·L-1 BaCl2溶液与新制H2SO3溶液混合,出现白色浑浊;再滴加过量的H2O2溶液,振荡,出现白色沉淀。
已知:H2SO3 Ka1=1.4×10-2,Ka2=6.0×10-8;Ksp(BaSO3)=5.0×10-10, Ksp(BaSO4)=1.1×10-10。
下列说法不正确的是 ( )
A.H2SO3溶液中存在c(H+)>c(HS)>c(S)>c(OH-)
B.将0.40 mol·L-1 H2SO3溶液稀释到0.20 mol·L-1,c(S)几乎不变
C.BaCl2溶液与H2SO3溶液混合后出现的白色浑浊不含有BaSO3
D.存在反应Ba2++H2SO3+H2O2BaSO4↓+2H++H2O是出现白色沉淀的主要原因
2.[2023·浙江6月选考] 草酸(H2C2O4)是二元弱酸。某小组做如下两组实验:
实验 Ⅰ :往20 mL 0.1 mol·L-1NaHC2O4溶液中滴加0.1 mol·L-1 NaOH溶液。
实验 Ⅱ :往20 mL 0.10 mol·L-1 NaHC2O4溶液中滴加0.10 mol·L-1 CaCl2溶液。
已知:H2C2O4的电离常数Ka1=5.4×10-2,Ka2=5.4×10-5,Ksp(CaC2O4)=2.4×10-9,溶液混合后体积变化忽略不计。下列说法正确的是( )
A.实验 Ⅰ 可选用甲基橙作指示剂,指示反应终点
B.实验 Ⅰ 中V(NaOH)=10 mL时,存在c(C2)C.实验 Ⅱ 中发生反应HC2+Ca2+CaC2O4↓+H+
D.实验 Ⅱ 中V(CaCl2)=80 mL时,溶液中c(C2)=4.0×10-8 mol·L-1
3.室温下,通过下列实验探究Na2CO3的性质。已知:25 ℃时,H2SO3的Ka1=1.4×10-2、Ka2=6.0×10-8,H2CO3的Ka1=4.5×10-7、Ka2=4.7×10-11。
实验1:配制50 mL 0.1 mol·L-1 Na2CO3溶液,测得其溶液的pH约为12;
实验2:取10 mL 0.1 mol·L-1 Na2CO3溶液,向其中加入少量CaSO4固体充分搅拌,一段时间后过滤。向滤渣中加入足量稀盐酸,固体完全溶解;
实验3:取10 mL 0.1 mol·L-1 Na2CO3溶液,向其中缓慢滴入等体积0.1 mol·L-1稀盐酸。
下列说法正确的是 ( )
A.实验1所得溶液中,c(Na+)B.根据实验2,可推测Ksp(CaCO3)>Ksp(CaSO4)
C.实验3反应后溶液中存在c(Na+)=c(H2CO3)+c(HC)+c(C)
D.25 ℃时,反应C+H2SO3HC+HS的平衡常数K≈3.0×108 限时集训(十六) 能力小专题16 水溶液中三大平衡分析
1.下列有关电解质溶液的说法正确的是 ( )
A.向0.1 mol·L-1 CH3COOH溶液中加入少量水,溶液中 减小
B.将CH3COONa溶液从20 ℃升温至30 ℃,溶液中 增大
C.向盐酸中加入氨水至中性,溶液中>1
D.向AgCl、AgBr的饱和溶液中加入少量AgNO3,溶液中 不变
2.下表是25 ℃时某些盐的溶度积常数和弱酸的电离平衡常数。下列说法正确的是( )
化学式 CH3COOH H2CO3 HClO AgCl Ag2CrO4
Ka或 Ksp Ka= 1.75×10-5 Ka1= 4.5×10-7 Ka2= 4.7×10-11 Ka= 3.0× 10-8 Ksp= 1.8× 10-10 Ksp= 2.0× 10-12
A.常温下,相同浓度的①(NH4)2Fe(SO4)2、②(NH4)2CO3、③(NH4)2SO4三种溶液中,
c(N)由大到小的顺序是①>③>②
B.向Na2CO3溶液中滴加少量氯水发生反应的离子方程式:C+Cl2+H2OHC+Cl-+HClO
C.常温下,AgCl在盐酸中的Ksp小于其在水中的Ksp
D.向浓度均为1×10-3 mol·L-1的KCl和K2CrO4的混合溶液中滴加1×10-3 mol·L-1的AgNO3溶液,Cr先形成沉淀
3.[2025·江苏扬州模拟] 常温下,通过下列实验探究Na2S和H2S的性质。已知:Ka1(H2S)=1×10-7,Ka2(H2S)=1×10-13,Ksp(CuS)=1×10-35;反应平衡常数K>1×105时可认为反应能完全进行。
实验1:测得某Na2S溶液的pH=10。
实验2:向0.1 mol·L-1 Na2S溶液中通入HCl气体至pH=7(忽略溶液体积变化及H2S挥发)。
实验3:向0.1 mol·L-1硫酸铜溶液中通入H2S气体至饱和。
实验4:向0.1 mol·L-1 Na2S溶液中通入二氧化硫,至上层溶液不再变浑浊。
下列说法正确的是 ( )
A.实验1 Na2S溶液中:c(S2-)>c(H2S)
B.实验2所得溶液中:c(Cl-)+c(S2-)-c(H2S)=0.1 mol·L-1
C.实验3所得上层清液中:c(Cu2+)>c(H+)
D.实验4中反应的离子方程式为S2-+SO2+2H2OS↓+S+4H+
4.[2025·江苏苏北八市三模] 某NaCl固体中含有少量CaCl2、MgSO4,利用该固体进行下列实验。
已知:Ksp(BaSO4)=1.1×10-10,Ksp(BaCO3)=2.6×10-9。
实验1 将固体溶于水,得到澄清溶液,测得溶液pH=6。
实验2 向“实验1”所得溶液中先后加入过量的BaCl2溶液,过量的NaOH溶液、过量的Na2CO3溶液,充分反应后过滤,测得滤液的pH=13。
实验3 向“实验2”所得滤液中加入过量盐酸充分反应后,蒸发结晶。
实验4 取少量“实验3”所得晶体溶于水配成溶液,向其中滴加BaCl2溶液,有白色沉淀生成。
下列说法不正确的是 ( )
A.“实验1”所得溶液中:c(Ca2+)·c(S)B.“实验1”所得溶液中:c(Mg2+)+c(Ca2+)+c(Na+)=c(Cl-)+c(S)
C.“实验2”所得滤液中:c(Na+)>c(Cl-)+2c(C)
D.“实验4”所得白色沉淀为BaSO4
5.[2025·江苏南京模拟] 室温下,已知Ka1(H2C2O4)=5.6×10-2,Ka2(H2C2O4)=1.5×10-4。通过下列实验探究Na2C2O4、NaHC2O4的性质。
实验1:用pH计测得0.01 mol·L-1 NaHC2O4溶液的pH=3.0。
实验2:向0.01 mol·L-1 Na2C2O4溶液中滴加等体积0.01 mol·L-1CaCl2溶液,溶液变浑浊。
实验3:向20 mL 0.01 mol·L-1 NaHC2O4溶液中滴加少量0.01 mol·L-1 NaOH溶液,无明显现象。
实验4:向0.01 mol·L-1 NaHC2O4溶液中通入一定量NH3,测得溶液pH=7。
下列说法正确的是 ( )
A.实验1溶液中:c(H2C2O4)>c(C2)
B.实验2可得到Ksp(CaC2O4)=2.5×10-5
C.实验3反应后的溶液中存在:c(Na+)=c(H2C2O4)+c(HC2)+c(C2)
D.实验4所得的溶液中:c(N)=c(C2)-c(H2C2O4)
6.25 ℃时,H2C2O4的电离常数Ka1=5.6×10-2,Ka2=1.5×10-4;Ksp(FeC2O4)=2.1×10-7。下列描述不正确的是 ( )
A.C2+H2OOH-+HC2 K≈6.7×10-11
B.C2+H2C2O42HC2 K≈3.7×102
C.H2C2O4+Fe2+FeC2O4(s)+2H+ K=40
D.0.1 mol·L-1 H2C2O4溶液中c(H+)≈(5.6×10-3mol·L-1
7.[2025·安徽A10联盟模拟] 已知25 ℃时,相关常数如表所示:
Ksp(CaCO3) Ksp(CoCO3) Ka1(H2CO3) Ka2(H2CO3)
10-8.5 10-12.8 10-6.4 10-10.3
相关实验:
实验 ⅰ:在5 mL浓度均为0.01 mol·L-1的CaCl2和CoCl2的混合溶液中,逐滴加入5 mL0.012 mol·L-1 Na2CO3溶液,充分反应后过滤得到滤液X和沉淀Z(忽略溶液混合后体积的变化)。
实验 ⅱ:室温下将过量CaCO3固体溶于水,最终测得上层清液Y的pH为10.2。
下列分析判断正确的是 ( )
A.沉淀Z中只有CoCO3沉淀
B.清液Y中:c(Ca2+)>c(C)>c(HC)
C.滤液X中:c(Na+)>c(Ca2+)>c(C)>c(Co2+)
D.向实验ⅱ后的体系通入少量二氧化碳(仍有固体剩余),溶液中减小
8.室温下,用只含少量Mg2+的MnSO4溶液制备MnCO3的过程如图所示。已知Ksp(MgF2)=5.2×10-11,Ka(HF)=6.3×10-4。当金属离子浓度≤10-5 mol·L-1时,认为沉淀完全。下列说法不正确的是 ( )
A.“除镁”得到的上层清液中:c(F-)≥5.2×10-6 mol·L-1
B.0.1 mol·L-1 NaHCO3溶液的pH约为8,可得:Ka2(H2CO3)<
C.反应Mg(OH)2(s)+2HF(aq)MgF2(s)+2H2O(l)的平衡常数K=
D.“沉锰”后的滤液中:c(Na+)+c(H+)=c(HC)+c(OH-)+2c(C)+2c(S)+c(F-)
9.常温下向0.1 mol·L-1的NaClO溶液中通入HF气体,随反应的进行(不考虑HClO分解),溶液中lg (A-代表ClO-或F-)的值随溶液pH变化存在如图所示关系,下列说法错误的是 ( )
A.线M代表lg 随溶液pH的变化线
B.Ka(HF)=10-3..2
C.0.1 mol·L-1 NaClO溶液的pH约为12
D.溶液中存在:c(Na+)+c(H+)=c(ClO-)+c(F-)+c(OH-)(共45张PPT)
能力小专题16
水溶液中三大平衡分析
01
深研真题
02
考点透析
03
对点精练
例1 [2024·安徽卷]环境保护工程师研究利用、和 处理水
样中的 。
已知，饱和溶液浓度约为 ，
，, ，
。
下列说法错误的是( )
A.溶液中：
B.溶液中：
C.向的溶液中加入 ，可使
D.向的溶液中通入 气体至饱和，所得溶
液中:
√
[解析] 溶液中存在电荷守恒，可表示为
，A正确；
溶液中， 水解使溶液呈碱性，其水解常数为
，根据硫元素守恒，
，可知 ,所以
，则，B不正确；
远远大于，向的溶液中加
入 时，可以发生沉淀的转化，
，该反应的
平衡常数为 ，因此该
反应可以完全进行， ，则
，若加入足量 时可使
，C正确；
的平衡常数
，
该反应可以完全进行，因此，当向 的溶液中
通入气体至饱和， 可以完全沉淀，
所得溶液中 ，D正确。
例2 [2025·浙江1月选考]时， 的电离常数
，， 。
下列描述不正确的是( )
A.，
B.，
C.,
D.溶液中， ，则
√
[解析] ，
，A正确；
，
，B正确；
，
，C正确；
将、、 代入
，可得 ，
由于 ，
则 ，D错误。
1.三大平衡分析判断
三大 平衡
研究 对象 弱电解质 (包括弱酸、弱碱、 水、多元弱酸的酸 式酸根离子) 盐溶液(包括强酸弱 碱盐、弱酸强碱 盐、弱酸弱碱盐) 难溶电解质
(如难溶的酸、
碱、盐等)
平衡 常数
续表
影 响 因 素 升高 温度
加水 稀释
续表
影 响 因 素 加入 相应 离子
加入 反应 离子
续表
2.(1)明确三个“比较”
①电离程度大于水解程度，如的电离程度大于 的
水解程度，所以等浓度的与 溶液等体积混合后
溶液显酸性。
②水解程度大于电离程度，如的电离程度小于 的水解程度，
所以等浓度的与 溶液等体积混合后溶液显碱性。
③酸式盐溶液的酸碱性主要取决于酸式酸根离子的电离程度和水解
程度哪一个更强。如在溶液中， 的水解程度大于其电
离程度，故溶液显碱性。
(2)掌握三个“守恒”
①电荷守恒：电解质溶液中所有阳离子所带的正电荷总数与所有阴
离子所带的负电荷总数相等。如在溶液中存在、 、
、、 ，它们存在如下关系：
。
②元素守恒：电解质溶液中，由于
某些离子能水解或电离，粒子种类
增多，但某些关键性的原子总是守恒的。如
③质子守恒：电解质溶液中分子或离子得到或失去质子的物质的
量相等。以 溶液为例，按如图所示的方法进行分析，可得质子守
恒式： 。
1.[2024·浙江1月选考]常温下，将等体积、浓度均为
溶液与新制 溶液混合，出现白色浑浊；再
滴加过量的 溶液，振荡，出现白色沉淀。
已知：, ；
, 。
下列说法不正确的是( )
A.溶液中存在
B.将溶液稀释到， 几乎不变
C.溶液与溶液混合后出现的白色浑浊不含有
D.存在反应 是出现白
色沉淀的主要原因
√
[解析] ， ，电离是微弱的，
， ，由于
，则 ，
溶液中 ，
，则溶液中
，A正确；
由A项推导知，加水稀释， 几
乎不变，B正确；
混合时溶液中 ，
, ，则白色浑浊中含有，
C错误；
加入双氧水，被氧化为 ，生成大量，形成 白
色沉淀，D正确。
2.[2023·浙江6月选考]草酸 是二元弱酸。某小组做如下两组实验：
实验 Ⅰ ：往 溶液中滴加 溶液。
实验 Ⅱ ：往 溶液中滴加
溶液。
已知：的电离常数, ,
，溶液混合后体积变化忽略不计。
下列说法正确的是( )
A.实验 Ⅰ 可选用甲基橙作指示剂，指示反应终点
B.实验 Ⅰ 中时，存在
C.实验 Ⅱ 中发生反应
D.实验 Ⅱ 中 时，溶液中
√
[解析] 溶液显酸性，被氢氧化钠溶液滴定到终点时生成显
碱性的草酸钠溶液，为了减小实验误差要选用在碱性范围内变色的
指示剂，因此，实验Ⅰ可选用酚酞作指示剂，指示反应终点，故A错
误；
实验Ⅰ中时，溶质是、 且两
者物质的量浓度相等， ，则草酸氢
根离子的电离程度大于草酸根离子的水解程度，因此存在
，故B错误；
实验Ⅱ中，由于开始滴加的氯化钙量较少而 过量，因此该反应在初始阶段发生的是，该反应的平衡常数
，
因为平衡常数很大，说明反应能够完全进行，当 完全消耗
后，再和 发生反应 ，
该反应的平衡常数
，反应进行程度比较大，
故C错误；
实验Ⅱ中 时，多余的 会促进第二个反应正向趋
于完全，溶液中的钙离子浓度为
，溶液中
，故D正确。
3.室温下，通过下列实验探究的性质。已知： 时，
的、， 的
、 。
实验1：配制溶液，测得其溶液的 约为
12；
实验2：取溶液，向其中加入少量
固体充分搅拌，一段时间后过滤。向滤渣中加入足量稀盐酸，固体
完全溶解；
实验3：取 溶液，向其中缓慢滴入等体积
稀盐酸。
下列说法正确的是( )
A.实验1所得溶液中，
B.根据实验2，可推测
C.实验3反应后溶液中存在
D.时，反应 的平衡常数
√
[解析] 溶液呈碱性， ，电荷守恒关系为
，则
，A错误；
因浓度大于、浓度，所以根据实验2，可知 转化
为，溶液中 ，但无法比较
、大小，B错误；
溶液中根据元素守恒有
，滴入等体积稀盐酸后生成和 ，仍
然存在 ，即
，C错误；
反应的平衡常数 ，D正确。
1.[2024·河北部分重点高中二模]氢硫酸 是二元弱酸。某小组做
如下两组实验：
实验1：向溶液中滴加 盐酸。
实验2：向溶液中滴加 溶液。
已知：的电离常数， ，
，溶液混合后体积变化忽略不计，下列说法
错误的是( )
A.溶液中
B.实验1中(盐酸) 时，一定存在
C.实验2初期发生反应
D.实验2中加入 溶液，溶液中
√
[解析] 由 的平衡常数
得 ，
即，A正确；
若反应中有 逸出，根据元素守恒得溶液中存在
，B错误；
由于开始滴加时溶液的量较少而 过量，因此实验2在初始
阶段发生的反应是 ，该反应的平
衡常数 ，
因为平衡常数很大，说明反应能够完全进行，当完全消耗后，
再和 发生反应，C正确；
加入 溶液后，溶液中
，
则 ，
D正确。
2.[2024·安徽合肥二模]快速密闭消解法测定化学耗氧量时常用
溶液掩蔽水样中的氯离子。一定温度下，和 的混合溶液
中存在下列平衡关系： 、
、 、
，平衡常数依次为、、、 ，不同
范围内溶液中主要存在的含汞粒子如图所示， 。
下列说法错误的是( )
A. 是弱电解质
B.的平衡常数数量级为
C.当时，
D.当 时，
√
[解析] 反应的平衡常数 ，反应
的平衡常数 ，则
的平衡常数为， 的
平衡常数为， 分步电离，且电离平衡常数较小，为弱电
解质，故A正确；
反应 的平衡常数，反应
的平衡常数 ，可得
，其平衡常数，数量
级为， 故B正确；
， ，
，即时，，
，则
，
则 ，故C正确；
， ，即，则，电荷守恒关系为 ，即 ，故D错误。
3.[2024·江苏泰州模拟]利用氨-石灰水法
吸收燃煤烟气中 的过程如图所示。室
温下，用过量氨水吸收 ，
通入所引起的溶液体积变化和 挥
发可忽略，溶液中含硫物种的浓度
。已知 电离常数
；电离常数 ，
。下列说法正确的是( )
A.“吸收”时， 的溶液中：
B.的吸收液中：
C.“转化”时，通入后的溶液 增大
D.“再生”后的溶液中：
√
[解析] 由题干信息可知,用 氨水“吸收”时,当
即含氮微粒浓度之和等于含硫微粒浓度之和的2倍，该溶液的溶质为
， 水解常数， 的水解
常数 ， 即该溶液呈碱性，则有
，A错误；
已知 的，则 的吸收液中
， 即
，B正确；
由题干流程图可知，并结合A项分析，“转化”时，通入后将 转化为 ，溶液由碱性转化为酸性，故溶液 减小，C错误；
由流程图可知，“再生”发生的反应为 ，此过程中生成了 沉淀，故溶液中等于 ，D错误。
