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题型突破1　三大“平衡”的分析应用
1.(2024·江苏卷)室温下,通过下列实验探究SO2的性质。已知(H2SO3)=1.3×10-2,(H2SO3)=6.2×10-8。
实验1:将SO2气体通入水中,测得溶液pH=3。
实验2:将SO2气体通入0.1 mol·L-1 NaOH溶液中,当溶液pH=4时停止通气。
实验3:将SO2气体通入0.1 mol·L-1酸性KMnO4溶液中,当溶液恰好褪色时停止通气。
下列说法正确的是(　　)
A.实验1所得溶液中:c(HS)+c(S)>c(H+)
B.实验2所得溶液中:c(S)>c(HS)
C.实验2所得溶液经蒸干、灼烧制得NaHSO3固体
D.实验3所得溶液中:c(S)>c(Mn2+)
2.(2024·山东卷)常温下Ag(Ⅰ)-CH3COOH水溶液体系中存在反应:Ag++CH3COO-CH3COOAg(aq),平衡常数为K。已知初始浓度c0(Ag+)=c0(CH3COOH)=0.08 mol·L-1,所有含碳物种的摩尔分数与pH变化关系如图所示(忽略溶液体积变化)。下列说法正确的是(　　)
A.线 Ⅱ 表示CH3OOOH的变化情况
B.CH3OOOH的电离平衡常数Ka=10-n
C.pH=n时,c(Ag+)=mol·L-1
D.pH=10时,c(Ag+)+c(CH3COOAg)=0.08 mol·L-1
3.(2022·全国乙卷)常温下,一元酸HA的Ka(HA)=1.0×10-3。在某体系中,H+与A-不能穿过隔膜,未电离的HA可自由穿过该膜(如图所示)。
设溶液中c总(HA)=c(HA)+c(A-),当达到平衡时,下列叙述正确的是(　　)
A.溶液Ⅰ中c(H+)=c(OH-)+c(A-)
B.溶液Ⅱ中的HA的电离度[]为
C.溶液Ⅰ和Ⅱ中的c(HA)不相等
D.溶液Ⅰ和Ⅱ中的c总(HA)之比为10-4
4.(2023·浙江1月选考)碳酸钙是常见难溶物,将过量碳酸钙粉末置于水中达到溶解平衡:
CaCO3(s)Ca2+(aq)+C(aq)[已知Ksp(CaCO3)=3.4×10-9,Ksp(CaSO4)=4.9×10-5,H2CO3的电离常数=4.5×10-7,=4.7×10-11],下列有关说法正确的是(　　)
A.上层清液中存在c(Ca2+)=c(C)
B.上层清液中含碳微粒最主要以HC形式存在
C.向体系中通入CO2气体,溶液中c(Ca2+)保持不变
D.通过加Na2SO4溶液可实现CaCO3向CaSO4的有效转化
1.“三大”平衡对比
平衡类型 电离平衡(如CH3COOHCH3COO-+H+) 水解平衡(如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(弱酸、弱碱、水、多元弱酸酸式酸根)包括溶液 盐溶液(包括强酸弱碱盐、弱碱弱酸盐、弱酸强碱盐) 难溶电解质(如难溶的酸、碱、盐等)
平衡常数 Ka= Kh= Ksp=c(Ag+)·c(Cl-)
影 响 因 素 升温 促进电离 Ka增大 促进水解 Kh增大 若难溶物的溶解度与温度成正比,促进溶解;反之,则抑制溶解 若难溶物的溶解度与温度成正比,Ksp增大;反之,则Ksp减小
加水 促进电离 Ka不变 促进水解 Kh不变 促进溶解 Ksp不变
加入相应离子(或物质) 加入CH3COONa或HCl,抑制电离 Ka不变 加入CH3COOH或NaOH,抑制水解 Kh不变 加入AgNO3或NaCl,抑制溶解 Ksp不变
加入反应离子(或物质) 加入OH-,促进电离 Ka不变 加入H+,促进水解 Kh不变 加入氨水,促进溶解 Ksp不变
2.25 ℃时,不同溶液中水电离出的c(H+)或c(OH-)与溶液中c(H+)或c(OH-)的关系
举例 由水电离出的c(H+)/(mol·L-1) 说明
pH=3的HCl、CH3COOH溶液 10-11 ①酸(或显酸性的酸式盐)溶液中:c水(H+)=c水(OH-)= ②碱溶液中:c水(H+)= ③强酸弱碱盐溶液中:c水(H+)=c溶液(H+) ④强碱弱酸盐溶液中:c水(H+)=c水(OH-)=c溶液(OH-)
pH=12的NaOH、NH3·H2O溶液 10-12
pH=3的AlCl3、FeCl3溶液 10-3
pH=11的CH3COONa、Na2CO3、NaHCO3溶液 10-3
3.溶液中的平衡移动分析方法
(1)定性分析法
①升高温度:溶液中的平衡一般右移,但常见的氢氧化钙沉淀溶解平衡左移。
②增加同离子:弱电解质电离和沉淀溶解平衡左移。
(2)沉淀溶解平衡移动定量计算法
①计算离子积;
②Q>Ksp:平衡左移;Q=Ksp:平衡状态;Q1.(北京卷)测定0.1 mol·L-1 Na2SO3溶液先升温再降温过程中的pH,数据如下。
时刻 ① ② ③ ④
温度/℃ 25 30 40 25
pH 9.66 9.52 9.37 9.25
实验过程中,取①④时刻的溶液,加入盐酸酸化的BaCl2溶液做对比实验,④产生白色沉淀多。下列说法不正确的是(　　)
A.Na2SO3溶液中存在水解平衡:S+H2OHS+OH-
B.④的pH与①不同,是由于S浓度减小造成的
C.①→③的过程中,温度和浓度对水解平衡移动方向的影响一致
D.①与④的Kw值相等
2.(2024·湖北孝感三模)已知溶剂分子结合H+的能力会影响酸给出H+的能力,某温度下部分酸在冰醋酸中的pKa如下表所示,下列说法错误的是(　　)
分子式 HClO4 H2SO4 HCl HNO3
pKa=-lgKa 4.87 7.24(一级) 8.9 9.4
A.HClO4在冰醋酸中的电离方程式:HClO4+CH3COOHCl+CH3COO
B.在冰醋酸中酸性:HClO4>H2SO4>HCl>HNO3
C.结合H+的能力:H2O>CH3COOH
D.相同温度下醋酸在液氨中的pKa大于其在水中的pKa
3.(2024·山东菏泽一模)向含有MgCO3固体的溶液中滴加少许浓盐酸(忽略体积变化),下列数值变小的是(　　)
A.c(C) B.c(Mg2+)
C.c(H+) D.Ksp(MgCO3)
4.(2024·广东肇庆二模)安息香酸(HR)是最简单的一元芳香酸,其钠盐(用NaR表示)的水溶液呈碱性。已知常温下,Ka(HR)>(H2CO3)。下列说法正确的是(　　)
A.常温下,0.001 mol·L-1 HR水溶液的pH=3
B.向NaR水溶液中加水稀释,溶液的pH升高
C.NaR水溶液中,c(HR)+c(H+)=c(R-)+c(OH-)
D.常温下,NaR溶液的碱性比同浓度的NaHCO3溶液弱
5.(2024·山西吕梁阶段练)某兴趣小组用铝箔制备Al2O3、AlCl3·6H2O及明矾大晶体,具体流程如图,下列说法错误的是(　　)
A.步骤Ⅲ,为了得到纯Al2O3,需灼烧至恒重
B.步骤Ⅴ中抽滤所需仪器:布氏漏斗、吸滤瓶、抽气泵等
C.通入HCl的作用是抑制AlCl3水解和增大溶液中Cl-的浓度,有利于AlCl3·6H2O结晶
D.步骤Ⅳ的操作是:配制高于室温10~20 ℃的明矾饱和溶液,选规则明矾小晶体并悬挂在溶液中央,快速冷却至室温,得到明矾大晶体
6.(2024·安徽淮北一模)黑色HgS的水溶性很差。已知:HgS+2H+Hg2++H2S平衡常数K=10-30.8,Ksp(HgS)=10-51.8,Ksp(FeS)=10-17.2。下列有关说法错误的是(　　)
A.降低pH可以增大HgS的溶解量
B.可将H2S气体通入Hg2+水溶液中制备HgS
C.H2S的电离平衡常数的乘积·=10-20
D.用FeS除废水中Hg2+∶FeS(s)+Hg2+(aq)===HgS(s)+Fe2+(aq),平衡常数K=1034.6
7.(2024·海南海口二模)已知:向难溶电解质饱和溶液中加入与该电解质没有相同离子的强电解质时,使难溶物溶解度增大的效应称为盐效应。常温下,在含大量BaSO4固体的浊液中加入0.01 mol下列物质(忽略体积变化),溶液中c(Ba2+)由大到小的排序正确的是(　　)
①BaSO4　②Na2SO4　③KNO3
A.②①③ B.③②①
C.③①② D.①③②
题型突破1　三大“平衡”的分析应用
1.(2024·江苏卷)室温下,通过下列实验探究SO2的性质。已知(H2SO3)=1.3×10-2,(H2SO3)=6.2×10-8。
实验1:将SO2气体通入水中,测得溶液pH=3。
实验2:将SO2气体通入0.1 mol·L-1 NaOH溶液中,当溶液pH=4时停止通气。
实验3:将SO2气体通入0.1 mol·L-1酸性KMnO4溶液中,当溶液恰好褪色时停止通气。
下列说法正确的是(　　)
A.实验1所得溶液中:c(HS)+c(S)>c(H+)
B.实验2所得溶液中:c(S)>c(HS)
C.实验2所得溶液经蒸干、灼烧制得NaHSO3固体
D.实验3所得溶液中:c(S)>c(Mn2+)
答案　D
解析　实验1所得溶液中存在电荷守恒:c(H+)=c(OH-)+c(HS)+2c(S)>c(HS)+c(S),A错误;实验2所得溶液pH=4,即c(H+)=10-4 mol·L-1,代入H2SO3的二级电离常数计算式(H2SO3)==6.2×10-8,得:==6.2×10-4<1,故c(S)c(Mn2+),D正确。
2.(2024·山东卷)常温下Ag(Ⅰ)-CH3COOH水溶液体系中存在反应:Ag++CH3COO-CH3COOAg(aq),平衡常数为K。已知初始浓度c0(Ag+)=c0(CH3COOH)=0.08 mol·L-1,所有含碳物种的摩尔分数与pH变化关系如图所示(忽略溶液体积变化)。下列说法正确的是(　　)
A.线 Ⅱ 表示CH3OOOH的变化情况
B.CH3OOOH的电离平衡常数Ka=10-n
C.pH=n时,c(Ag+)=mol·L-1
D.pH=10时,c(Ag+)+c(CH3COOAg)=0.08 mol·L-1
答案　C
解析　在溶液中存在平衡:CH3COOHCH3COO-+H+(①)、Ag++CH3COO-CH3COOAg(aq)(②),Ag+的水解平衡Ag++H2OAgOH+H+(③),随着pH的增大,c(H+)减小,平衡①③正向移动,c(CH3COOH)、c(Ag+)减小,pH较小时(约小于7.8)CH3COO-浓度增大的影响大于Ag+浓度减小的影响,CH3COOAg浓度增大,pH较大时(约大于7.8)CH3COO-浓度增大的影响小于Ag+浓度减小的影响,CH3COOAg浓度减小,故线 Ⅰ 表示CH3COOH的摩尔分数随pH变化的关系,线 Ⅱ 表示CH3COO-的摩尔分数随pH变化的关系,线 Ⅲ 表示CH3COOAg随pH变化的关系。A.根据分析,线 Ⅱ 表示CH3COO-的变化情况,A项错误;B.由图可知,当c(CH3COOH)=c(CH3COO-)时(即线 Ⅰ 和线 Ⅱ 的交点),溶液的pH=m,则CH3COOH的电离平衡常数Ka==10-m,B项错误;C.pH=n时=10-m,c(CH3COO-)==10n-mc(CH3COOH),Ag++CH3COO-CH3COOAg(aq)的K=,c(Ag+)=,由图可知pH=n时,c(CH3COOH)=c(CH3COOAg),代入整理得c(Ag+)= mol·L-1,C项正确;D.根据元素守恒,pH=10时溶液中c(Ag+)+c(CH3COOAg)+c(AgOH)=0.08 mol·L-1,D项错误。
3.(2022·全国乙卷)常温下,一元酸HA的Ka(HA)=1.0×10-3。在某体系中,H+与A-不能穿过隔膜,未电离的HA可自由穿过该膜(如图所示)。
设溶液中c总(HA)=c(HA)+c(A-),当达到平衡时,下列叙述正确的是(　　)
A.溶液Ⅰ中c(H+)=c(OH-)+c(A-)
B.溶液Ⅱ中的HA的电离度[]为
C.溶液Ⅰ和Ⅱ中的c(HA)不相等
D.溶液Ⅰ和Ⅱ中的c总(HA)之比为10-4
答案　B
解析　常温下,溶液Ⅰ的pH=7.0,则溶液Ⅰ中c(H+)=c(OH-)=1×10-7 mol·L-1,c(H+)4.(2023·浙江1月选考)碳酸钙是常见难溶物,将过量碳酸钙粉末置于水中达到溶解平衡:
CaCO3(s)Ca2+(aq)+C(aq)[已知Ksp(CaCO3)=3.4×10-9,Ksp(CaSO4)=4.9×10-5,H2CO3的电离常数=4.5×10-7,=4.7×10-11],下列有关说法正确的是(　　)
A.上层清液中存在c(Ca2+)=c(C)
B.上层清液中含碳微粒最主要以HC形式存在
C.向体系中通入CO2气体,溶液中c(Ca2+)保持不变
D.通过加Na2SO4溶液可实现CaCO3向CaSO4的有效转化
答案　B
解析　A项,上层清液为碳酸钙的饱和溶液,碳酸根离子水解生成碳酸氢根离子,因此c(Ca2+)>c(C),A错误;B项,根据=4.7×10-11可得=4.7×10-11,则碳酸根的水解常数为Kh==≈2×10-4,说明C的水解程度较大,则上层清液中含碳微粒主要为HC,B正确;C项,向体系中通入CO2,CaCO3与CO2反应生成Ca(HCO3)2,Ca(HCO3)2易溶于水,则溶液中c(Ca2+)增大,C错误;D项,由题干可知,Ksp(CaCO3)=3.4×10-9命题立意:弱电解质的电离平衡、盐类的水解平衡和沉淀溶解平衡是电解质溶液中的三大平衡,试题以弱电解质的电离平衡、盐的水解平衡或难溶电解质的沉淀溶解平衡为载体,考查电解质溶液中三大平衡的影响因素及相关内容,主要涉及离子浓度的定性分析和定量计算等必备知识。此类试题难度较大,涉及电解质溶液中的“三大”守恒,主要考查学生信息获取与加工、逻辑推理与论证能力。
1.“三大”平衡对比
平衡类型 电离平衡(如CH3COOHCH3COO-+H+) 水解平衡(如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(弱酸、弱碱、水、多元弱酸酸式酸根)包括溶液 盐溶液(包括强酸弱碱盐、弱碱弱酸盐、弱酸强碱盐) 难溶电解质(如难溶的酸、碱、盐等)
平衡常数 Ka= Kh= Ksp=c(Ag+)·c(Cl-)
影 响 因 素 升温 促进电离 Ka增大 促进水解 Kh增大 若难溶物的溶解度与温度成正比,促进溶解;反之,则抑制溶解 若难溶物的溶解度与温度成正比,Ksp增大;反之,则Ksp减小
加水 促进电离 Ka不变 促进水解 Kh不变 促进溶解 Ksp不变
加入相应离子(或物质) 加入CH3COONa或HCl,抑制电离 Ka不变 加入CH3COOH或NaOH,抑制水解 Kh不变 加入AgNO3或NaCl,抑制溶解 Ksp不变
加入反应离子(或物质) 加入OH-,促进电离 Ka不变 加入H+,促进水解 Kh不变 加入氨水,促进溶解 Ksp不变
2.25 ℃时,不同溶液中水电离出的c(H+)或c(OH-)与溶液中c(H+)或c(OH-)的关系
举例 由水电离出的c(H+)/(mol·L-1) 说明
pH=3的HCl、CH3COOH溶液 10-11 ①酸(或显酸性的酸式盐)溶液中:c水(H+)=c水(OH-)= ②碱溶液中:c水(H+)= ③强酸弱碱盐溶液中:c水(H+)=c溶液(H+) ④强碱弱酸盐溶液中:c水(H+)=c水(OH-)=c溶液(OH-)
pH=12的NaOH、NH3·H2O溶液 10-12
pH=3的AlCl3、FeCl3溶液 10-3
pH=11的CH3COONa、Na2CO3、NaHCO3溶液 10-3
3.溶液中的平衡移动分析方法
(1)定性分析法
①升高温度:溶液中的平衡一般右移,但常见的氢氧化钙沉淀溶解平衡左移。
②增加同离子:弱电解质电离和沉淀溶解平衡左移。
(2)沉淀溶解平衡移动定量计算法
①计算离子积;
②Q>Ksp:平衡左移;Q=Ksp:平衡状态;Q1.(北京卷)测定0.1 mol·L-1 Na2SO3溶液先升温再降温过程中的pH,数据如下。
时刻 ① ② ③ ④
温度/℃ 25 30 40 25
pH 9.66 9.52 9.37 9.25
实验过程中,取①④时刻的溶液,加入盐酸酸化的BaCl2溶液做对比实验,④产生白色沉淀多。下列说法不正确的是(　　)
A.Na2SO3溶液中存在水解平衡:S+H2OHS+OH-
B.④的pH与①不同,是由于S浓度减小造成的
C.①→③的过程中,温度和浓度对水解平衡移动方向的影响一致
D.①与④的Kw值相等
答案　C
解析　亚硫酸钠是强碱弱酸盐,存在水解平衡:S+H2OHS+OH-,A项正确;①与④的温度相同,但pH不同,主要是由于亚硫酸钠被氧化为硫酸钠,从而导致溶液的碱性减弱,pH减小,B项正确;①→③的过程中,温度升高使水解平衡正向移动,而S浓度逐渐减小,使水解平衡逆向移动,故温度和浓度对水解平衡移动方向的影响不一致,C项错误;①与④的温度相同,故Kw相同,D项正确。
2.(2024·湖北孝感三模)已知溶剂分子结合H+的能力会影响酸给出H+的能力,某温度下部分酸在冰醋酸中的pKa如下表所示,下列说法错误的是(　　)
分子式 HClO4 H2SO4 HCl HNO3
pKa=-lgKa 4.87 7.24(一级) 8.9 9.4
A.HClO4在冰醋酸中的电离方程式:HClO4+CH3COOHCl+CH3COO
B.在冰醋酸中酸性:HClO4>H2SO4>HCl>HNO3
C.结合H+的能力:H2O>CH3COOH
D.相同温度下醋酸在液氨中的pKa大于其在水中的pKa
答案　D
解析　A.由表格数据可知,高氯酸在冰醋酸中部分电离出高氯酸根离子和CH3COO离子,电离方程式为HClO4+CH3COOHCl+CH3COO,正确;B.由表格数据可知,四种酸在冰醋酸中的电离常数的大小顺序为HClO4>H2SO4>HCl>HNO3,则在冰醋酸中酸性的大小顺序为HClO4>H2SO4>HCl>HNO3,正确;C.由表格数据可知,在水中完全电离的四种强酸在冰醋酸中均不能完全电离,说明水分子结合氢离子的能力强于醋酸,正确;D.相同温度下醋酸在液氨中的电离程度大于在水中的电离程度,所以在液氨中的pKa小于其在水中的pKa,错误。
3.(2024·山东菏泽一模)向含有MgCO3固体的溶液中滴加少许浓盐酸(忽略体积变化),下列数值变小的是(　　)
A.c(C) B.c(Mg2+)
C.c(H+) D.Ksp(MgCO3)
答案　A
解析　含有MgCO3固体的溶液中存在沉淀溶解平衡:MgCO3(s)Mg2+(aq)+C(aq),滴加少许浓盐酸与C反应生成HC或H2CO3,促使平衡向右移动,则c(Mg2+)和c(H+)增大,c(C)减小,温度不变,Ksp(MgCO3)不变,故A正确。
4.(2024·广东肇庆二模)安息香酸(HR)是最简单的一元芳香酸,其钠盐(用NaR表示)的水溶液呈碱性。已知常温下,Ka(HR)>(H2CO3)。下列说法正确的是(　　)
A.常温下,0.001 mol·L-1 HR水溶液的pH=3
B.向NaR水溶液中加水稀释,溶液的pH升高
C.NaR水溶液中,c(HR)+c(H+)=c(R-)+c(OH-)
D.常温下,NaR溶液的碱性比同浓度的NaHCO3溶液弱
答案　D
解析　A.由题意,HR是有机酸,是弱酸,不完全电离,常温下,0.001 mol·L-1 HR水溶液的pH>3,错误;B.NaR水溶液中由于R-水解显碱性,加水稀释水解程度变大,但是碱性变弱,溶液的pH减小,错误;C.NaR水溶液中的质子守恒为c(HR)+c(H+)=c(OH-),错误;D.由已知,Ka(HR)>(H2CO3),HR酸性比碳酸强,根据越弱越水解,同浓度的NaHCO3溶液水解程度大,碱性强,故NaR溶液的碱性弱,正确。
5.(2024·山西吕梁阶段练)某兴趣小组用铝箔制备Al2O3、AlCl3·6H2O及明矾大晶体,具体流程如图,下列说法错误的是(　　)
A.步骤Ⅲ,为了得到纯Al2O3,需灼烧至恒重
B.步骤Ⅴ中抽滤所需仪器:布氏漏斗、吸滤瓶、抽气泵等
C.通入HCl的作用是抑制AlCl3水解和增大溶液中Cl-的浓度,有利于AlCl3·6H2O结晶
D.步骤Ⅳ的操作是:配制高于室温10~20 ℃的明矾饱和溶液,选规则明矾小晶体并悬挂在溶液中央,快速冷却至室温,得到明矾大晶体
答案　D
解析　根据流程:用NaOH溶液溶解铝箔,发生反应:2Al+2NaOH+6H2O===2Na[Al(OH)4]+3H2↑,向含有Na[Al(OH)4]的溶液通入过量的CO2气体,发生反应:Na[Al(OH)4]+CO2===Al(OH)3↓+NaHCO3,得到Al(OH)3的胶状固体,将一部分胶状固体洗涤得到Al(OH)3,灼烧Al(OH)3得到氧化铝,用硫酸溶解Al(OH)3,加入K2SO4溶液,配制高于室温10~20 ℃的明矾饱和溶液,选规则明矾小晶体并悬挂在溶液中央,自然冷却至室温,得到明矾大晶体,另一部分胶状固体用盐酸溶解,得到AlCl3溶液,将HCl气体通入AlCl3溶液,抑制AlCl3水解和促进AlCl3·6H2O结晶,冷水浴,用玻璃纤维抽滤,用浓盐酸洗涤晶体,滤纸吸干干燥得AlCl3·6H2O晶体。A.为了得到纯Al2O3,需灼烧至恒重,使氢氧化铝完全分解,正确;B.步骤Ⅴ中抽滤所需仪器:布氏漏斗、吸滤瓶、抽气泵等,正确;C.AlCl3水解生成Al(OH)3和HCl,通入HCl的作用是抑制AlCl3水解和增大溶液中Cl-的浓度,有利于AlCl3·6H2O结晶,正确;D.由分析可知,步骤Ⅳ的操作是:配制高于室温10~20 ℃的明矾饱和溶液,选规则明矾小晶体并悬挂在溶液中央,自然冷却至室温,得到明矾大晶体,错误。
6.(2024·安徽淮北一模)黑色HgS的水溶性很差。已知:HgS+2H+Hg2++H2S平衡常数K=10-30.8,Ksp(HgS)=10-51.8,Ksp(FeS)=10-17.2。下列有关说法错误的是(　　)
A.降低pH可以增大HgS的溶解量
B.可将H2S气体通入Hg2+水溶液中制备HgS
C.H2S的电离平衡常数的乘积·=10-20
D.用FeS除废水中Hg2+∶FeS(s)+Hg2+(aq)===HgS(s)+Fe2+(aq),平衡常数K=1034.6
答案　C
解析　A.已知:HgS+2H+Hg2++H2S,降低pH,氢离子浓度增大,平衡正向移动,HgS的溶解量增大,正确;B.HgS的溶解平衡为HgS(s)Hg2+(aq)+S2-(aq),可将H2S气体通入Hg2+水溶液中,S2-浓度增大,平衡逆向移动,可制备HgS,正确;C.H2S的电离平衡常数的乘积·====10-21,错误;D.用FeS除废水中Hg2+:FeS(s)+Hg2+(aq)===HgS(s)+Fe2+(aq),平衡常数K=====1034.6,正确。
7.(2024·海南海口二模)已知:向难溶电解质饱和溶液中加入与该电解质没有相同离子的强电解质时,使难溶物溶解度增大的效应称为盐效应。常温下,在含大量BaSO4固体的浊液中加入0.01 mol下列物质(忽略体积变化),溶液中c(Ba2+)由大到小的排序正确的是(　　)
①BaSO4　②Na2SO4　③KNO3
A.②①③ B.③②①
C.③①② D.①③②
答案　C
解析　在含大量BaSO4固体的浊液中加入0.01 mol ①BaSO4时,对BaSO4的沉淀溶解平衡不产生任何影响,c(Ba2+)不变;加入0.01 mol ②Na2SO4时,增大了溶液中的c(S),使BaSO4的沉淀溶解平衡逆向移动,c(Ba2+)减小;加入0.01 mol ③KNO3时,发生盐效应,使BaSO4的溶解度增大,从而使c(Ba2+)增大。综合以上分析,溶液中c(Ba2+)由大到小的排序③①②,故选C。(共29张PPT)
第一篇　新高考题型突破
板块Ⅴ　水溶液中的离子平衡
题型突破选择题　题型突破1　三大“平衡”的分析应用
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模拟预测
1.(2024·江苏卷)室温下,通过下列实验探究SO2的性质。已知(H2SO3)=1.3×10-2, (H2SO3)=6.2×10-8。
实验1:将SO2气体通入水中,测得溶液pH=3。
实验2:将SO2气体通入0.1 mol·L-1 NaOH溶液中,当溶液pH=4时停止通气。
实验3:将SO2气体通入0.1 mol·L-1酸性KMnO4溶液中,当溶液恰好褪色时停止通气。
下列说法正确的是(　　)
A.实验1所得溶液中:c(HS)+c(S)>c(H+)
B.实验2所得溶液中:c(S)>c(HS)
C.实验2所得溶液经蒸干、灼烧制得NaHSO3固体
D.实验3所得溶液中:c(S)>c(Mn2+)
D
解析　实验1所得溶液中存在电荷守恒:c(H+)=c(OH-)+c(HS)+ 2c(S)>c(HS)+c(S),A错误;实验2所得溶液pH=4,即c(H+)=10-4 mol·L-1,代入H2SO3的二级电离常数计算式(H2SO3)==6.2×10-8,得:==6.2×10-4<1,故c(S)c(Mn2+),D正确。
A.线 Ⅱ 表示CH3OOOH的变化情况
B.CH3OOOH的电离平衡常数Ka=10-n
C.pH=n时,c(Ag+)=mol·L-1
D.pH=10时,c(Ag+)+c(CH3COOAg)=0.08 mol·L-1
C
3.(2022·全国乙卷)常温下,一元酸HA的Ka(HA)=1.0×10-3。在某体系中,H+与A-不能穿过隔膜,未电离的HA可自由穿过该膜(如图所示)。
设溶液中c总(HA)=c(HA)+c(A-),当达到平衡时,下列叙述正确的是(　　)
A.溶液Ⅰ中c(H+)=c(OH-)+c(A-)
B.溶液Ⅱ中的HA的电离度[]为
C.溶液Ⅰ和Ⅱ中的c(HA)不相等
D.溶液Ⅰ和Ⅱ中的c总(HA)之比为10-4
B
解析　常温下,溶液Ⅰ的pH=7.0,则溶液Ⅰ中c(H+)=c(OH-)=1×10-7 mol·L-1, c(H+)4.(2023·浙江1月选考)碳酸钙是常见难溶物,将过量碳酸钙粉末置于水中达到溶解平衡:
CaCO3(s) Ca2+(aq)+C(aq)[已知Ksp(CaCO3)=3.4×10-9,Ksp(CaSO4)=4.9×10-5, H2CO3的电离常数=4.5×10-7,=4.7×10-11],下列有关说法正确的是(　　)
A.上层清液中存在c(Ca2+)=c(C)
B.上层清液中含碳微粒最主要以HC形式存在
C.向体系中通入CO2气体,溶液中c(Ca2+)保持不变
D.通过加Na2SO4溶液可实现CaCO3向CaSO4的有效转化
B
解析　A项,上层清液为碳酸钙的饱和溶液,碳酸根离子水解生成碳酸氢根离子,因此c(Ca2+)>c(C),A错误;B项,根据=4.7×10-11可得=4.7×10-11,则碳酸根的水解常数为Kh==≈2×10-4,说明C的水解程度较大,则上层清液中含碳微粒主要为HC,B正确;C项,向体系中通入CO2,CaCO3与CO2反应生成Ca(HCO3)2,Ca(HCO3)2易溶于水,则溶液中c(Ca2+)增大,C错误;D项,由题干可知,Ksp(CaCO3)=3.4×10-9命题立意:弱电解质的电离平衡、盐类的水解平衡和沉淀溶解平衡是电解质溶液中的三大平衡,试题以弱电解质的电离平衡、盐的水解平衡或难溶电解质的沉淀溶解平衡为载体,考查电解质溶液中三大平衡的影响因素及相关内容,主要涉及离子浓度的定性分析和定量计算等必备知识。此类试题难度较大,涉及电解质溶液中的“三大”守恒,主要考查学生信息获取与加工、逻辑推理与论证能力。
1.“三大”平衡对比
平衡类型 电离平衡(如CH3COOH CH3COO-+H+) 水解平衡(如CH3COO-+H2O CH3COOH +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(弱酸、弱碱、水、多元弱酸酸式酸根)包括溶液 盐溶液(包括强酸弱碱盐、弱碱弱酸盐、弱酸强碱盐) 难溶电解质(如难溶的酸、碱、盐等)
平衡常数 Ka= Kh= Ksp=_______________
c(Ag+)·c(Cl-)
影 响 因 素 升温 ______电离 Ka____ ______水解 Kh___ 若难溶物的溶解度与温度成正比, ____ 溶解;反之,则____溶解 若难溶物的溶解度与温度成正比, Ksp______;反之,则Ksp______
加水 ______电离 Ka____ ______水解 Kh___ ______溶解 Ksp______
加入相应离子 (或物质) 加入 CH3COONa或HCl,___ 电离 Ka____ 加入CH3COOH或NaOH,_____ 水解 Kh___ 加入AgNO3或NaCl,______ 溶解 Ksp______
加入反应离子 (或物质) 加入OH-, ______ 电离 Ka____ 加入H+,______ 水解 Kh___ 加入氨水, ______ 溶解 Ksp______
促进
增大
促进
增大
促进
抑制
增大
减小
促进
不变
促进
不变
促进
不变
抑制
不变
抑制
不变
抑制
不变
促进
不变
促进
不变
促进
不变
2.25 ℃时,不同溶液中水电离出的c(H+)或c(OH-)与溶液中c(H+)或c(OH-)的关系
举例 由水电离出的c(H+)/(mol·L-1) 说明
pH=3的HCl、CH3COOH溶液 ①酸(或显酸性的酸式盐)溶液中:c水(H+)=
________________________
②碱溶液中:c水(H+)=__________
③强酸弱碱盐溶液中:c水(H+)=c溶液(H+)
④强碱弱酸盐溶液中:c水(H+)=c水(OH-)=c溶液(OH-)
pH=12的NaOH、NH3·H2O溶液
pH=3的AlCl3、FeCl3溶液
pH=11的CH3COONa、Na2CO3、NaHCO3溶液
10-11
10-12
10-3
10-3
c水(OH-)=
3.溶液中的平衡移动分析方法
(1)定性分析法
①升高温度:溶液中的平衡一般右移,但常见的氢氧化钙沉淀溶解平衡左移。
②增加同离子:弱电解质电离和沉淀溶解平衡左移。
(2)沉淀溶解平衡移动定量计算法
①计算离子积;
②Q>Ksp:平衡左移;Q=Ksp:平衡状态;Q1.(北京卷)测定0.1 mol·L-1 Na2SO3溶液先升温再降温过程中的pH,数据如下。
实验过程中,取①④时刻的溶液,加入盐酸酸化的BaCl2溶液做对比实验,④产生白色沉淀多。下列说法不正确的是(　　)
A.Na2SO3溶液中存在水解平衡:S+H2O HS+OH-
B.④的pH与①不同,是由于S浓度减小造成的
C.①→③的过程中,温度和浓度对水解平衡移动方向的影响一致
D.①与④的Kw值相等
C
时刻 ① ② ③ ④
温度/℃ 25 30 40 25
pH 9.66 9.52 9.37 9.25
2.(2024·湖北孝感三模)已知溶剂分子结合H+的能力会影响酸给出H+的能力,某温度下部分酸在冰醋酸中的pKa如下表所示,下列说法错误的是(　　)
D
分子式 HClO4 H2SO4 HCl HNO3
pKa=-lgKa 4.87 7.24(一级) 8.9 9.4
3.(2024·山东菏泽一模)向含有MgCO3固体的溶液中滴加少许浓盐酸(忽略体积变化),下列数值变小的是(　　)
A.c(C) B.c(Mg2+)
C.c(H+) D.Ksp(MgCO3)
A
4.(2024·广东肇庆二模)安息香酸(HR)是最简单的一元芳香酸,其钠盐(用NaR表示)的水溶液呈碱性。已知常温下,Ka(HR)>(H2CO3)。下列说法正确的是(　　)
A.常温下,0.001 mol·L-1 HR水溶液的pH=3
B.向NaR水溶液中加水稀释,溶液的pH升高
C.NaR水溶液中,c(HR)+c(H+)=c(R-)+c(OH-)
D.常温下,NaR溶液的碱性比同浓度的NaHCO3溶液弱
D
解析　A.由题意,HR是有机酸,是弱酸,不完全电离,常温下,0.001 mol·L-1 HR水溶液的pH>3,错误;B.NaR水溶液中由于R-水解显碱性,加水稀释水解程度变大,但是碱性变弱,溶液的pH减小,错误;C.NaR水溶液中的质子守恒为c(HR)+c(H+)=c(OH-),错误;D.由已知,Ka(HR)>(H2CO3),HR酸性比碳酸强,根据越弱越水解,同浓度的NaHCO3溶液水解程度大,碱性强,故NaR溶液的碱性弱,正确。
5.(2024·山西吕梁阶段练)某兴趣小组用铝箔制备Al2O3、AlCl3·6H2O及明矾大晶体,具体流程如图,下列说法错误的是(　　)
A.步骤Ⅲ,为了得到纯Al2O3,需灼烧至恒重
B.步骤Ⅴ中抽滤所需仪器:布氏漏斗、吸
滤瓶、抽气泵等
C.通入HCl的作用是抑制AlCl3水解和
增大溶液中Cl-的浓度,有利于AlCl3·6H2O结晶
D.步骤Ⅳ的操作是:配制高于室温10~20 ℃的明矾饱和溶液,选规则明矾小晶体并悬挂在溶液中央,快速冷却至室温,得到明矾大晶体
D
解析　根据流程:用NaOH溶液溶解铝箔,发生反应:2Al+2NaOH+6H2O===2Na[Al(OH)4]+3H2↑,向含有Na[Al(OH)4]的溶液通入过量的CO2气体,发生反应:Na[Al(OH)4]+CO2===Al(OH)3↓+NaHCO3,得到Al(OH)3的胶状固体,将一部分胶状固体洗涤得到Al(OH)3,灼烧Al(OH)3得到氧化铝,用硫酸溶解Al(OH)3,加入K2SO4溶液,配制高于室温10~20 ℃的明矾饱和溶液,选规则明矾小晶体并悬挂在溶液中央,自然冷却至室温,得到明矾大晶体,另一部分胶状固体用盐酸溶解,得到AlCl3溶液,将HCl气体通入AlCl3溶液,抑制AlCl3水解和促进
AlCl3·6H2O结晶,冷水浴,用玻璃纤维抽滤,用浓盐酸洗涤晶体,滤纸吸干干燥得AlCl3·6H2O晶体。A.为了得到纯Al2O3,需灼烧至恒重,使氢氧化铝完全分解,正确;B.步骤Ⅴ中抽滤所需仪器:布氏漏斗、吸滤瓶、抽气泵等,正确;C.AlCl3水解生成Al(OH)3和HCl,通入HCl的作用是抑制AlCl3水解和增大溶液中Cl-的浓度,有利于AlCl3·6H2O结晶,正确;D.由分析可知,步骤Ⅳ的操作是:配制高于室温10~20 ℃的明矾饱和溶液,选规则明矾小晶体并悬挂在溶液中央,自然冷却至室温,得到明矾大晶体,错误。
A.降低pH可以增大HgS的溶解量
B.可将H2S气体通入Hg2+水溶液中制备HgS
C.H2S的电离平衡常数的乘积·=10-20
D.用FeS除废水中Hg2+∶FeS(s)+Hg2+(aq)===HgS(s)+Fe2+(aq),平衡常数K=1034.6
C
7.(2024·海南海口二模)已知:向难溶电解质饱和溶液中加入与该电解质没有相同离子的强电解质时,使难溶物溶解度增大的效应称为盐效应。常温下,在含大量BaSO4固体的浊液中加入0.01 mol下列物质(忽略体积变化),溶液中c(Ba2+)由大到小的排序正确的是(　　)
①BaSO4　②Na2SO4　③KNO3
A.②①③ B.③②① C.③①② D.①③②
C
解析　在含大量BaSO4固体的浊液中加入0.01 mol ①BaSO4时,对BaSO4的沉淀溶解平衡不产生任何影响,c(Ba2+)不变;加入0.01 mol ②Na2SO4时,增大了溶液中的c(S),使BaSO4的沉淀溶解平衡逆向移动,c(Ba2+)减小;加入0.01 mol ③KNO3时,发生盐效应,使BaSO4的溶解度增大,从而使c(Ba2+)增大。综合以上分析,溶液中c(Ba2+)由大到小的排序③①②,故选C。

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