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大单元七　综合与应用
高考特训16　电解质溶液中粒子浓度大小比较
1. (2024·苏锡常镇二模)实验室用如下方案测定Na2CO3和NaHCO3混合物的组成：称取一定质量样品溶解于锥形瓶中，加入2滴指示剂M，用标准盐酸滴定至终点时消耗盐酸V1 mL；向锥形瓶中再加入2滴指示剂N，继续用标准盐酸滴定至终点，又消耗盐酸V2 mL。下列说法正确的是(D)
A. 指示剂M、N可依次选用甲基橙、酚酞
B. 样品溶解后的溶液中：2c(Na＋)＝3c(CO)＋3c(HCO)＋3c(H2CO3)
C. 滴定至第一次终点时的溶液中：c(H＋)＋c(Na＋)＝c(OH－)＋c(HCO)＋2c(CO)
D. 样品中Na2CO3和NaHCO3物质的量之比为
【解析】 在滴定过程中，第一次到达滴定终点时，Na2CO3转化为NaHCO3，第二次达到滴定终点时NaHCO3转化为NaCl、H2O、CO2，故选择的指示剂M为酚酞、N为甲基橙，A错误；当Na2CO3和NaHCO3等物质的量混合时，根据元素守恒得2c(Na＋)＝3c(CO)＋3c(HCO)＋3c(H2CO3)，B错误；第一次到达滴定终点时，溶液中存在电荷守恒：c(H＋)＋c(Na＋)＝c(OH－)＋c(HCO)＋2c(CO)＋c(Cl－)，C错误；根据关系式：Na2CO3～HCl～NaHCO3，V1mL盐酸全部用于与Na2CO3反应，V2 mL 盐酸用于与所有 NaHCO3反应，故样品中Na2CO3和NaHCO3物质的量之比为，D正确。
2. (2024·海安中学)室温下，向FeSO4溶液中加入足量氨水-NH4HCO3混合溶液，生成FeCO3沉淀。已知：Kb＝1.8×10－5，Ka1＝4.0×10－7，Ka2＝5.0×10－11。下列说法正确的是(B)
A. 生成FeCO3的离子方程式：
Fe2＋＋2HCO===FeCO3↓＋CO2↑＋H2O
B. 0.1 mol/L NH4HCO3溶液中：(pH＝7.8)：c>c>c>c
C. 0.2 mol/L氨水和0.2 mol/L NH4HCO3溶液等体积混合：c＋c＝c＋c＋c
D. 生成FeCO3沉淀后的滤液中：c＋c＝c＋c＋2c
【解析】 向FeSO4溶液中加入足量氨水-NH4HCO3混合溶液，生成FeCO3的离子方程式为Fe2＋＋NH3·H2O＋HCO===FeCO3↓＋NH＋H2O，A错误；0.1 mol/L NH4HCO3溶液的pH＝7.8，说明HCO的水解程度大于NH的水解程度，故c>c>c>c，B正确；0.2 mol/L氨水和0.2 mol/L NH4HCO3溶液等体积混合，二者恰好发生反应，此时溶质为(NH4)2CO3，由元素守恒可得，c＋c＝2c＋2c＋2c，C错误；生成FeCO3沉淀后的滤液中还有SO，存在电荷守恒：c＋c＝c＋c＋2c＋2c，D错误。
3. (2023·海门中学)缓冲溶液可以抗御少量酸碱对溶液pH的影响。人体血液里存在H2CO3-HCO缓冲体系，可使血液的pH稳定在7.4左右。当血液pH低于7.2或高于7.6时，会发生酸中毒或碱中毒。H2CO3-HCO缓冲体系的缓冲作用可用下列平衡表示：H＋(aq)＋HCO(aq)??H2CO3(aq)??CO2(g)＋H2O(l)。实验室配制37 ℃时不同比例的NaHCO3-H2CO3缓冲溶液(已知：该温度下，H2CO3：pKa1≈6.1、pKa2≈10.3,101.3≈20)。
下列说法正确的是(C)
A. 人体发生碱中毒时注射NaHCO3溶液可以缓解症状
B. pH＝7的缓冲体系中：
c(H2CO3)C. pH＝7.4的缓冲体系中：
c(HCO)∶c(H2CO3)≈20∶1
D. c(HCO)∶c(H2CO3)＝1的缓冲体系中：
c(OH－)＋2c(H2CO3)＋2c(CO)＝c(Na＋)＋c(H＋)
【解析】 NaHCO3溶液呈碱性，人体发生碱中毒时，可以注射酸性溶液缓解症状，A错误；c(H2CO3)4. (2024·无锡锡东高中)室温下，由二氧化锰与硫化锰矿(含Fe、Mg等杂质)制备MnSO4的流程如图所示。已知：Kb＝1.80×10－5，Kal＝4.30×10－7，Ka2＝5.60×10－11，Ksp＝2.24×10－11。下列说法不正确的是(D)
A. “酸溶”时的主要离子方程式：4MnO2＋MnS＋8H＋===5Mn2＋＋SO＋4H2O
B. 氨水中离子浓度：c＝c＋c
C. “沉锰”后上层清液存在：
＝2.5
D. NH4HCO3溶液中：
c<2c＋c
【解析】 “酸溶”时离子方程式：4MnO2＋MnS＋8H＋===5Mn2＋＋SO＋4H2O，A正确；根据电荷守恒，氨水中存在：c＝c＋c，B正确；“沉锰”后上层清液中：＝＝＝2.5，C正确；NH4HCO3溶液中存在电荷守恒：c＋c＝2c＋c＋c，Kb＞Kal，NH水解程度小于HCO水解程度，溶液呈碱性，c＜c，故c＞2c＋c，D错误。
5. (2024·扬州)硫代硫酸钠(Na2S2O3)的制备和应用相关流程如图所示。已知：25 ℃时，H2SO3的Ka1＝1.4×10－2，Ka2＝6.0×10－8；H2CO3的Ka1＝4.5×10－7，Ka2＝5.0×10－11。
下列说法正确的是(A)
A. 步骤1过程中pH＝8时，c·c(CO)＝0.03c·c
B. 步骤1所得的溶液中：c＝2[c(H2SO3)＋c(HSO)＋c(SO)]
C. 步骤3所得的清液中：
c·c>Ksp
D. 步骤3的离子方程式为
Ag＋＋2S2O===3－　
【解析】 Ka2(H2SO3)·Ka2(H2CO3)＝＝3×10－18，pH＝8，c(H＋)＝10－8，故c(SO)·c(CO)＝·c(HSO)·c(HCO)＝0.03c(HSO)·c(HCO)，A正确；步骤1中，Na2CO3溶液与NaHSO3溶液反应生成亚硫酸钠和碳酸氢钠，根据元素守恒，钠离子的浓度应大于2倍的含硫微粒浓度之和，B错误；步骤3所得是清液中，c·c≤Ksp(AgBr)，C错误；步骤3的离子方程式为AgBr＋2S2O===3－＋Br－，D错误。
6. (2024·南通市联考)H2C2O4为二元弱酸。20 ℃时，配制一组c(H2C2O4)＋c(HC2O)＋c(C2O)＝0.100 mol/L的H2C2O4和NaOH混合溶液，溶液中部分粒子的物质的量浓度随pH的变化曲线如图所示。下列指定溶液中粒子的物质的量浓度关系一定正确的是(B)
A. pH＝2.5的溶液中：
c(H2C2O4)＋c(C2O)>c(HC2O)
B. c(Na＋)＝0.100 mol/L的溶液中：
c(H＋)＋c(H2C2O4)＝c(OH－)＋c(C2O)
C. c(HC2O)＝c(C2O)的溶液中：
c(Na＋)>0.100 mol/L＋c(HC2O)
D. pH＝7的溶液中：c(Na＋)< 2c(C2O)
【解析】 由图可知，pH＝2.5的溶液中c(H2C2O4)和c(C2O)浓度之和小于c(HC2O)，则c(H2C2O4)＋c(C2O)c(OH－)，c(H2C2O4)＋c(HC2O)＋c(C2O)＝0.100 mol/L，得到溶液中c(Na＋)<0.100 mol/L＋c(HC2O)，C错误；pH＝7，c(H＋)＝c(OH－)，根据电荷守恒c(H＋)＋c(Na＋)＝2c(C2O)＋c(HC2O)＋c(OH－)可知：c(Na＋)>2c(C2O)，D错误。
7. (2024·南师苏州附中)草酸亚铁是生产磷酸铁锂电池的原料，实验室可通过如图反应制取FeC2O4。
(NH4)2Fe(SO4)2·6H2OFeC2O4固体
已知室温时：Ka1(H2C2O4)＝5.6×10－2、Ka2(H2C2O4)＝1.5×10－4、Ksp(FeC2O4)＝2.1×10－7。下列说法正确的是(C)
A. 室温下，0.10 mol/L NaHC2O4溶液中存在：c(C2O)B. 酸化、溶解后的溶液中存在：
c(NH)＋2c(Fe2＋)＞2c(SO)
C. 室温时，反应Fe2＋＋H2C2O4===FeC2O4↓＋2H＋的平衡常数K＝40
D. 过滤后的上层清液中：
c(Fe2＋)·c(C2O)≥2.1×10－7
【解析】 草酸氢钠溶液中Ka2(H2C2O4)＝1.5×10－4，水解常数为Kh2＝＝＝c(H2C2O4)，A错误；硫酸亚铁铵晶体溶于水后存在电荷守恒：c(NH)＋2c(Fe2＋)＋c(H＋)＝2c(SO)＋c(OH－)，酸化、溶解后的溶液呈酸性，c(H＋)>c(OH－)，故溶液中存在：c(NH)＋2c(Fe2＋)<2c(SO)，B错误；室温时，反应Fe2＋＋H2C2O4===FeC2O4↓＋2H＋的平衡常数K＝＝＝＝40，C正确；当c(Fe2＋)·c(C2O)≥Ksp＝2.1×10－7时形成FeC2O4沉淀，过滤后的上层清液中不会生成FeC2O4沉淀，故c(Fe2＋)·c(C2O)<2.1×10－7，D错误。
8. (2024·泰州一模)室温下，Na2CO3体系中各含碳粒子的物质的量分数与pH的关系如图1所示。在c起始＝0.1 mol/L的体系中，研究Mg2＋在不同pH时的可能产物，c与pH的关系如图2所示，曲线Ⅰ的离子浓度关系符合c·c＝Ksp，曲线Ⅱ的离子浓度关系符合c·c2＝Ksp。
图1
图2
下列说法正确的是(D)
A. 由M点可求得Ka2＝1×10－6.37
B. pH＝11的体系中：cC. Q点的体系中，发生反应：
Mg2＋＋2HCO===Mg(OH)2↓＋2CO2↑
D. P点的体系中，c＋c＋c＝0.1 mol/L
【解析】 N点时，pH＝10.25，溶液中c(CO)＝c(HCO)，则Ka2＝＝c＝10－10.25，A错误；pH＝11的体系中，c>c，B错误；图2中图像的纵坐标是－lg c，即从下往上c(Mg2＋)减小，因此位于曲线上方离子浓度小的点表示未生成该沉淀，位于曲线下方离子浓度大的点会生成该沉淀，因此，Q点的体系中，会生成碳酸镁沉淀，因此反应的离子方程式为Mg2＋＋2HCO===MgCO3↓＋CO2↑＋H2O，C错误；P点的体系中，从图2可以看出pH＝11、－lg c＝6时，该点位于曲线Ⅰ、Ⅱ的上方，不会生成碳酸镁沉淀和氢氧化镁沉淀，c起始＝0.1 mol/L，根据元素守恒，溶液中存在：c＋c＋c＝0.1 mol/L，D正确。
9. (2023·南通三调)常温下，肼(N2H4)的水溶液显碱性，存在如下平衡：N2H4＋H2O??N2H＋OH－、N2H＋H2O??N2H＋OH－。平衡时溶液中含氮微粒的分布分数δ与溶液pOH[pOH＝－lg c(OH－)]的关系如图所示。
向10.00 mL 0.01 mol/L N2H4的水溶液中逐滴滴加0.005 mol/L 稀硫酸。下列说法正确的是(B)
A. N2H4的电子式：
B. N2H4＋N2H??2N2H的平衡常数为108.88
C. 当加入5.00 mL稀硫酸时，溶液中：
c(N2H4)>c(N2H)
D. 当加入10.00 mL稀硫酸时，溶液中：
c(SO)＝c(N2H)＋c(N2H4)＋c(N2H)
【解析】 N2H4分子中，两个N原子以单键相连，电子式为，A错误；由图中交点可知，Kb1(N2H4)＝c1(OH－)＝10－6.02，Kb2(N2H4)＝c2(OH－)＝10－14.9，该反应的平衡常数K＝＝＝＝＝108.88，B正确；当加入5.00 mL c(H＋)＝0.01 mol/L的稀硫酸时，有一半的N2H4转化为N2H，由于N2H4的电离程度大于N2H(以水解为主)的水解程度，故溶液中存在：c(N2H4)10. (2024·盐城东台中学)标准状况下，CO2的溶解度约为1∶1，H2O＋CO2??H2CO3，K＝。室温下H2CO3溶液中各含碳粒子的物质的量分数与pH的关系如图1所示。向碳酸钠和碳酸氢钠混合溶液中滴加氯化钡溶液，溶液中－lgc与lg的关系如图2所示。下列说法正确的是(D)
图1 图2　
A. 饱和碳酸的浓度c约为7.5×10－4 mol/L
B. a对应的溶液中存在：c＋2c<3c＋c
C. a→b的过程中，溶液中一直增大
D. b点对应溶液的pH为8.25
【解析】 根据题意，1 L水中溶解1 L CO2，物质的量为mol，K＝＝＝，饱和碳酸的浓度c约为mol/L＝7.4×10－5mol/L，A错误；a点对应溶液中，lg＝0，则c＝c，由A可知溶液pH约为10.25，溶液中c3c＋c，B错误；＝＝
，a→b的过程中，lg逐渐增大，逐渐减小，Ka1不变，则逐渐减小，C错误；b点对应溶液lg＝2，则c＝100c，由Ka2＝＝5.6×10－11得，c＝5.6×10－11×100 mol/L＝5.6×10－9 mol/L，pH≈8.25，D正确。
11. (2024·扬州中学)As2S3可转化为用于治疗白血病的亚砷酸(H3AsO3)。H3AsO3在水溶液中存在多种粒子形态，各种粒子的物质的量分数与溶液pH关系如图所示。
(1) H3AsO3的电离常数分别为Ka1＝10－9.2、Ka2＝10－12.1、Ka3＝10－13.4，则a点pH＝10.65。
(2) 工业含As废水具有剧毒，常用铁盐处理后排放。其原理是：铁盐混凝剂在溶液中产生Fe3胶粒，其表面带有正电荷，可吸附含砷化合物。不同pH条件下铁盐对水中As的去除率如图所示。在pH＝5～9溶液中，pH越大，铁盐混凝剂去除水中As的速率越快，原因是c增大，更多的H3AsO3转变为H2AsO，H2AsO的物质的量分数增大，带负电荷的H2AsO更易被带正电荷的Fe3胶粒吸附除去；c增大，Fe3胶粒的量增多，吸附效果增强。
【解析】 (1) Ka1·Ka2＝×＝10－9.2×10－12.1，由图可知，a点c＝c，则c2＝10－9.2×10－12.1，c＝10－10.65，pH＝10.65。

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