2021新高考化学鲁科版一轮复习突破精练第8章专项提能特训17弱电解质电离常数计算与图像分析试题及解析

　训 专项提能特训 17

　弱电解质电离常数计算与图像分析 一、选择题：每小题有一个或两个选项符合题意。

　1．一元弱酸 HA 溶液中存在下列电离平衡：HA H＋ ＋A － 。将 1.0 mol HA 分子加入 1.0 L水中，如图，表示溶液中 HA、H＋ 、A － 的物质的量浓度随时间而变化的曲线正确的是(

　)

　 答案 C 解析 将 1.0 mol HA 分子加入 1.0 L 水中，先形成的是浓度接近为 1.0 mol·L－ 1 的 HA 溶液，H＋ 和 A － 的浓度此时为 0；然后酸分子开始电离，分子的浓度逐渐减小，而电离出的各个离子浓度逐渐增大，达电离平衡时，电离出的各个离子浓度最大，但是一定小于 1.0 mol·L－ 1 ，而且 H＋ 、A － 的物质的量浓度相同，显然只有 C 中图像符合。

　2．25 ℃时不断将水滴入 0.1 mol·L－ 1的氨水中，下列图像变化合理的是(

　)

　答案 C 解析 稀释时氢氧根离子浓度下降，pH 下降，趋近于 7，但不可能小于 7，故 A 项错误；随着水的滴入，电离度始终增大，故 B 项错误；随着水的滴入，离子浓度下降，导电能力下降，故 C 项正确。

　3．(2019·山东烟台诊断测试)电导率是衡量电解质溶液导电能力大小的物理量。常温下，将相同体积的盐酸和氨水分别加水稀释，溶液的电导率随加入水的体积 V(H 2 O)变化的曲线如下图所示。下列说法正确的是(

　)

　 A．曲线Ⅰ表示盐酸加水稀释过程中溶液电导率的变化 B．a、b、c 三点溶液的 pH：a＞b＞c C．将 a、b 两点溶液混合，所得溶液中：[Cl－ ]＝[NH ＋4 ]＋[NH 3 ·H 2 O] D．氨水稀释过程中，[NH＋4 ][NH 3 ·H 2 O] 不断增大 答案 BD 解析 从图像看，曲线Ⅰ的电导率变化幅度比曲线Ⅱ小，即离子浓度在稀释时变化慢，则曲线Ⅰ为氨水对应的曲线，曲线Ⅱ是盐酸所对应的曲线，A 项错误；a 点溶液呈碱性，b 点电导率较小，则酸性较弱，c 点到 b 点加水稀释，pH 增大，故溶液的 pH：a>b>c，B 项正确；a、b 两点溶液混合后的溶质为 NH 4 Cl 和过量的 NH 3 ·H 2 O，C 项错误；稀释过程中，NH 3 ·H 2 O 电离平衡正向移动，[NH＋4 ][NH 3 ·H 2 O] 增大，D 项正确。

　4.(2018·马鞍山二模)室温时，1 mol·L－ 1的 HA 溶液和 1 mol·L－ 1的 HB 溶液，起始时的体积均为 V 0 ，分别向两溶液中加水进行稀释，所得曲线如图所示。下列说法中错误的是(

　)

　A．M 点溶液中[A－ ]等于 N 点溶液中[B － ] B．HA 的电离常数约为 10－ 4

　mol·L － 1

　C．浓度均为 0.1 mol·L－ 1的 NaA 和 HA 混合溶液的 pH＜7 D．M、P 两点的溶液分别用等浓度的 NaOH 溶液中和，消耗的 NaOH 溶液体积：P＞M 答案 D 解析 由图中信息可知，室温时，1 mol·L－ 1 的 HA 溶液和 1 mol·L － 1 的 HB 溶液 pH 分别为 2和 0，所以 HA 是弱酸、HB 是强酸，HB 已完全电离。因为浓度和体积均相等，故两溶液中所含一元酸的物质的量相等。M 点溶液和 N 点溶液的 pH 都等于 3，由电荷守恒可知，M 点溶液中[A－ ]等于 N 点溶液中[B － ]，A 项正确；1 mol·L － 1 的 HA 溶液的 pH 为 2，[A － ]＝[H ＋ ]＝0.01 mol·L－ 1 ，[HA]≈1 mol·L － 1 ，则HA 的电离常数约为10 － 4 ，B 项正确；浓度均为0.1 mol·L － 1

　的 NaA 和 HA 混合溶液中，[HA]≈[A－ ]，根据电离常数的表达式可知，[H ＋ ]＝Ka (HA)＝10－ 4

　mol·L － 1 ，所以该溶液的 pH＜7，C 项正确；M、P 两点的溶液所含一元酸的物质的量相等，故分别用等浓度的 NaOH 溶液中和时，消耗的 NaOH 溶液体积相等，D 项错误。

　5.(2020·许昌月考)等体积、浓度均为 0.2 mol·L－ 1的三种溶液：①HA 溶液、②HB 溶液、③NaHCO 3 溶液，已知将①②分别与③混合，实验测得所产生的 CO 2 气体体积(V)随时间(t)的变化如图所示。下列说法不正确的是(

　)

　A．酸性：HB＞HA＞H 2 CO 3

　B．恰好反应时，所得两溶液中：[A－ ]＞[B － ] C．上述三种溶液中由水电离出的[OH－ ]的相对大小：③＞①＞② D．HA 溶液和 NaHCO 3 溶液恰好反应，所得的溶液中：[A－ ]＋[HA]＝0.1 mol·L － 1

　答案 B 解析 由题图可知，HB 溶液与 NaHCO 3 溶液反应的速率较快，说明 HB 溶液中氢离子浓度较大，所以酸性：HB＞HA＞H 2 CO 3 ，A 项正确；反应结束后所得两溶液分别为 NaA 溶液、NaB 溶液，根据“越弱越水解”，则[B－ ]＞[A － ]，B 项错误；NaHCO3 水解促进水的电离，酸的酸性越强，对水的电离的抑制程度越大，所以 HB 对水的电离的抑制程度最大，三种溶液中由水电离出的[OH－ ]的相对大小：NaHCO3 溶液＞HA 溶液＞HB 溶液，C 项正确；根据物料守恒可知，HA 溶液和 NaHCO 3 溶液反应所得溶液中[A－ ]＋[HA]＝0.1 mol·L － 1 ，D 项正确。

　6．(2020·信阳联考)298 K 时，甲酸(HCOOH)和甲酸钠的混合溶液中 HCOOH、HCOO－ 的浓度存在关系式：[HCOO－ ]＋[HCOOH]＝0.100 mol·L － 1 ，含碳元素的粒子浓度与 pH 的关系如图所示。下列说法中正确的是(

　)

　A．298 K 时，HCOOH 的电离常数 K a ＝1.0×10－ 3.75

　mol·L － 1

　B．0.1 mol·L－ 1

　HCOONa 溶液中有[HCOO － ]＋[HCOOH]＋[OH － ]＜[H ＋ ]＋0.1 mol·L － 1

　C．298 K 时，加蒸馏水稀释 P 点溶液，溶液中 n(H＋ )·n(OH － )增大 D．0.1 mol·L－ 1

　HCOONa 溶液和 0.1 mol·L － 1

　HCOOH 溶液等体积混合后，溶液的 pH＝3.75(混合后溶液体积变化忽略不计) 答案 AC 解析 298 K 时，HCOOH 的电离常数 K a ＝ [H＋ ][HCOO － ][HCOOH]＝ 1.0×10－ 3.75 ×0.0500.050 mol·L－ 1 ＝1.0×10－ 3.75

　mol·L － 1 ，A 项正确；HCOONa 溶液呈碱性，0.1 mol·L － 1

　HCOONa 溶液中有 0.1 mol·L－ 1 ＋[OH － ]＞[H ＋ ]＋0.1 mol·L － 1 ，即[HCOO － ]＋[HCOOH]＋[OH － ]＞[H ＋ ]＋0.1 mol·L － 1 ，B 项错误；298 K 时，加蒸馏水稀释 P 点溶液，溶液中[H＋ ][OH － ]＝Kw ，保持不变，但加水稀释，可同时促进 HCOOH 的电离和 HCOONa 的水解，n(H＋ )和 n(OH － )都增大，故 n(H ＋ )·n(OH － )增大，C 项正确；0.1 mol·L－ 1

　HCOONa 溶液和 0.1 mol·L － 1

　HCOOH 溶液等体积混合后，虽然混合溶液中[HCOO－ ]＋[HCOOH]＝0.100 mol·L － 1 ，但由于 HCOOH 的电离程度大于 HCOONa的水解程度，混合溶液中[HCOO－ ]＞[HCOOH]，故溶液的 pH＞3.75，D 项错误。

　二、非选择题 7．(1)已知 25 ℃，NH 3 ·H 2 O 的 K b ＝1.8×10－ 5

　mol·L － 1 ，H2 SO 3 的 K a1 ＝1.3×10－ 2

　mol·L － 1 ，K a2 ＝6.2×10－ 8

　mol·L － 1 。若氨水的浓度为 2.0 mol·L － 1 ，溶液中的[OH － ]＝________ mol·L － 1 。将 SO 2 通入该氨水中，当[OH－ ]降至 1.0×10 － 7

　mol·L － 1时，溶液中的[SO 2－3 ][HSO－3 ] ＝__________。

　(2)氨是合成硝酸、铵盐和氮肥的基本原料。氨的水溶液显弱碱性，其原因为_____________(用离子方程式表示)；0.1 mol·L－ 1 的氨水中加入少量NH4 Cl固体，溶液的pH________(填“升高”或“降低”)；若加入少量明矾，溶液中 NH＋4 的浓度________(填“增大”或“减小”)。

　(3)25 ℃，两种酸的电离平衡常数如下表。

　K a1 / mol·L－ 1

　K a2 / mol·L－ 1

　H 2 SO 3

　1.3×10－ 2

　6.3×10－ 8

　H 2 CO 3

　4.2×10－ 7

　 5.6×10－ 11

　 ①HSO－3 的电离平衡常数表达式 K＝_______________________________________________。

　②0.10 mol·L－ 1

　Na2 SO 3 溶液中离子浓度由大到小的顺序为____________________________。

　③H 2 SO 3 溶液和 NaHCO 3 溶液反应的主要离子方程式为______________________________。

　(4)联氨(又称肼，N 2 H 4 ，无色液体)是一种应用广泛的化工原料，可用作火箭燃料。联氨为二元弱碱，在水中的电离方式与氨相似。联氨第一步电离反应的平衡常数值为________(已知：N 2 H 4 ＋H＋N 2 H＋5 的 K＝8.7×107

　mol·L － 1 ；Kw ＝1.0×10－ 14

　mol·L － 1 )。联氨与硫酸形成的酸

　式盐的化学式为______________________________________________________________。

　答案 (1)6.0×10－ 3

　0.62 (2)NH 3 ·H 2 O NH＋4 ＋OH－

　降低 增大 (3)① [H＋ ][SO 2 －3 ][HSO－3 ] ②[Na＋ ]>[SO 2 －3 ]>[OH－ ]>[HSO －3 ]>[H＋ ] ③H 2 SO 3 ＋HCO－3 ===HSO－3 ＋CO 2 ↑＋H 2 O (4)8.7×10－ 7

　 N2 H 6 (HSO 4 ) 2

　解析 (1)由 NH 3 ·H 2 O 的电离方程式及其电离平衡常数 K b ＝1.8×10－ 5

　mol·L － 1可知，K b ＝[NH＋4 ][OH－ ][NH 3 ·H 2 O]＝1.8×10－ 5

　mol·L － 1 ，当氨水的浓度为 2.0 mol·L － 1 时，溶液中的[NH ＋4 ]＝[OH－ ]＝6.0×10－ 3

　mol·L － 1 。由 H2 SO 3 的第二步电离方程式 HSO－3SO 2－3 ＋H＋ 及其电离平衡常数K a2 ＝6.2×10－ 8

　mol·L － 1可知，K a2 ＝ [SO2 －3 ][H＋ ][HSO－3 ]＝6.2×10－ 8

　mol·L － 1 ，将 SO2 通入该氨水中，当[OH－ ]降至 1.0×10 － 7

　mol·L － 1 时，溶液中的[H ＋ ]＝1.0×10 － 7

　mol·L － 1 ，则 [SO2 －3 ][HSO－3 ] ＝6.2×10－ 81.0×10－ 7＝0.62。

　(2)NH 3 ·H 2 O 为弱电解质，在溶液中部分电离产生 NH＋4 和 OH－ ，使溶液显碱性。若加入少量氯化铵固体，则[NH＋4 ]增大，使一水合氨的电离平衡逆向移动，[OH－ ]减小，pH 降低。若加入少量明矾，因 Al 3＋ 与 OH － 反应，使一水合氨的电离平衡正向移动，则[NH ＋4 ]增大。

　(3)①根据电离平衡常数的含义可知：HSO－3 的电离平衡常数表达式为 K＝ [H＋ ][SO 2 －3 ][HSO－3 ]；②Na 2 SO 3 在溶液中发生电离：Na 2 SO 3 ===2Na＋ ＋SO 2 －3，SO 2－3发生水解反应：

　SO 2－3＋H 2 O HSO－3 ＋OH－ ，水解产生的 HSO －3 又有部分发生水解反应：HSO－3 ＋H 2 OH 2 SO 3 ＋OH－ ，水解是微弱的，而且在水中还存在水的电离平衡 H2 OH＋ ＋OH － ，所以 0.10 mol·L － 1

　Na 2 SO 3 溶液中离子浓度由大到小的顺序为[Na＋ ]>[SO 2 －3]>[OH－ ]>[HSO －3 ]>[H＋ ]；③由于K a2 (H 2 SO 3 )<K a1 (H 2 CO 3 )，所以 H 2 SO 3 溶液和 NaHCO 3 溶液反应的主要离子方程式为 H 2 SO 3 ＋HCO－3 ===HSO－3 ＋CO 2 ↑＋H 2 O。

　(4)联氨为二元弱碱，在水中的电离方程式与氨相似，则联氨第一步电离的方程式为 N 2 H 4 ＋H 2 O N 2 H＋5 ＋OH－ ，再根据已知：N2 H 4 ＋H＋N 2 H＋5 的 K＝8.7×107

　mol·L － 1及 K w ＝1.0×10－ 14

　mol·L － 1 ，故联氨第一步电离平衡常数为 K＝ [N 2 H＋5 ][OH－ ][N 2 H 4 ]＝ [N 2 H＋5 ][OH－ ][H ＋ ][N 2 H 4 ][H＋ ] ＝[N 2 H＋5 ][N 2 H 4 ][H＋ ] ×[OH－ ][H ＋ ]＝8.7×10 7 ×1.0×10 － 14

　mol·L － 1 ＝8.7×10 － 7

　mol·L － 1 ；联氨为二元弱

　碱，酸碱发生中和反应生成盐，则联氨与硫酸形成酸式盐的化学式为 N 2 H 6 (HSO 4 ) 2 。