(新课标)2020高考化学二轮复习第1部分专题8水溶液中的离子平衡教案(含解析)

水溶液中的离子平衡

1．了解水的电离、离子积常数(KW)。 2.了解溶液pH的含义及其测定方法，能进行pH的简单计算。 3.理解弱电解质在水中的电离平衡，能利用电离平衡常数(Ka、Kb、Kh)进行相关计算。 4.了解盐类水解的原理，影响盐类水解程度的主要因素，盐类水解的应用。 5.了解难溶电解质的沉淀溶解平衡。理解溶度积(Ksp)的含义，能进行相关的计算。 6.以上各部分知识的综合运用。

■

真

题

引

领

——

感

悟

高

考

真

题·········································

1．(2019·全国卷Ⅰ)固体界面上强酸的吸附和离解是多相化学在环境、催化、材料科学等领域研究的重要课题。下图为少量HCl气体分子在253 K冰表面吸附和溶解过程的示意图，下列叙述错误的是( )

A．冰表面第一层中，HCl以分子形式存在

B．冰表面第二层中，H浓度为5×10 mol·L(设冰的密度为0.9 g·cm) C．冰表面第三层中，冰的氢键网络结构保持不变 D．冰表面各层之间，均存在可逆反应HCl

H＋Cl

＋

－

＋

－3

－1

－3

D [A项，由图示可知，第一层中，HCl以分子形式存在，正确；B项，第二层中，已知Cl∶H2O＝10∶1，HCl===H＋Cl，H和Cl的物质的量是相同的，设H2O的物质的量为1 mol，1 mol×18 g·mol10 mol3＋则n(H)＝10 mol，V(H2O)＝＝20 cm＝0.02 L，故c(H)＝＝－3

0.9 g·cm0.02 L

＋

－4

－1

－4

－

－4

＋

－

＋

－

5×10 mol·L，正确；C项，第三层中，只有水分子存在，所以冰的氢键网络结构保持不变，正确；D项，由A项、C项分析可知，第一层和第三层中的物质均以分子形式存在，故均不存在可逆反应HCl

H＋Cl，错误。]

－3

＋

－

－3－1

2．(2019·全国卷Ⅰ)NaOH溶液滴定邻苯二甲酸氢钾(邻苯二甲酸H2A的Ka1＝1.1×10，

Ka2＝3.9×10－6)溶液，混合溶液的相对导电能力变化曲线如图所示，其中b点为反应终点。下

列叙述错误的是( )

A．混合溶液的导电能力与离子浓度和种类有关 B．Na与A的导电能力之和大于HA的 C．b点的混合溶液pH＝7

D．c点的混合溶液中，c(Na)>c(K)>c(OH)

C [A项，溶液导电能力的强弱与溶液中自由移动的离子浓度和种类有关，正确；B项，由图像知，a点到b点，HA转化为A，b点导电能力相对于a点增强，可判断Na和A的导电能力之和大于HA的，正确；C项，b点为反应终点，发生的反应为2KHA＋2NaOH===Na2A＋K2A＋2H2O。因为H2A为弱酸，所以Na2A、K2A溶液显碱性，pH>7，错误；D项，c点为Na2A、K2A和NaOH的混合溶液，由图像经分析可知c(Na)>c(K)>c(OH)，正确。]

3．(2018·全国卷Ⅱ，节选)测定K3[Fe(C2O4)3]·3H2O(三草酸合铁酸钾)中铁的含量。 (1)称量m g样品于锥形瓶中，溶解后加稀H2SO4酸化，用c mol·L KMnO4溶液滴定至终点。滴定终点的现象是_____________________________。

(2)向上述溶液中加入过量锌粉至反应完全后，过滤、洗涤，将滤液及洗涤液全部收集到锥形瓶中。加稀H2SO4酸化，用c mol·L KMnO4溶液滴定至终点，消耗KMnO4溶液V mL。该晶体中铁的质量分数的表达式为________。

[解析] (1)将C2O4氧化成CO2，达到滴定终点时，KMnO4稍过量，溶液中出现粉红色且半分钟内不变色。(2)加入过量锌粉能将溶液中Fe还原为Fe，酸化后Fe与KMnO4溶液反应，根据化合价变化可找出关系式为5Fe～MnO4，根据消耗KMnO4溶液的浓度和体积可知溶液中

2＋

－

3＋

2＋

2＋

2－

－1

－1

＋

＋

－

－

－

2－

＋

2－

＋

＋

－

＋

2－

－

n(Fe2＋)＝c mol·L－1×V×10－3 L×5＝5×10－3cV mol，则该晶体中铁元素的质量分数为

5×10×cV mol×56 g·mol5cV×56

×100%或×100%。

m gm×1 000

[答案] (1)当滴入最后一滴标准液后，溶液变为粉红色，且半分钟内不变色 (2)

5cV×56

×100%

m×1 000

4．(2018·全国卷Ⅲ)用0.100 mol·L AgNO3滴定50.0 mL 0.050 0 mol·L Cl溶液的滴定曲线如图所示。下列有关描述错误的是( )

－1

－1

－

－3

－1

A．根据曲线数据计算可知Ksp(AgCl)的数量级为10

＋

－

－10

B．曲线上各点的溶液满足关系式c(Ag)·c(Cl)＝Ksp(AgCl)

C．相同实验条件下，若改为0.040 0 mol·L Cl，反应终点c移到a D．相同实验条件下，若改为0.050 0 mol·L Br，反应终点c向b方向移动 C [根据滴定曲线，当加入25 mL AgNO3溶液时，Ag与Cl刚好完全反应，AgCl处于沉淀溶解平衡状态，此时溶液中c(Ag)＝c(Cl)＝10＝10

－

－9.5

＋

－

－4.75

＋

－

－1

－

－1

－

mol·L，Ksp(AgCl)＝c(Ag)·c(Cl)

＋

－1＋－

≈3.16×10

－10

，A项正确；曲线上各点都处于沉淀溶解平衡状态，故符合c(Ag)·c(Cl

－

－1

)＝Ksp(AgCl)，B项正确；根据图示，Cl浓度为0.050 0 mol·L时消耗25 mL AgNO3溶液，

－

－1

则Cl浓度为0.040 0 mol·L时消耗20 mL AgNO3溶液，a点对应AgNO3溶液体积为15 mL，所以反应终点不可能由c点移到a点，C项错误；由于AgBr的Ksp小于AgCl的Ksp，初始c(Br

－

)与c(Cl)相同时，反应终点时消耗的AgNO3溶液体积相同，但Br浓度小于Cl浓度，即反

－－－

应终点从曲线上的c点向b点方向移动，D项正确。]

5．(2017·全国卷Ⅰ)常温下将NaOH溶液滴加到己二酸(H2X)溶液中，混合溶液的pH与离子浓度变化的关系如图所示。下列叙述错误的是( )

A．Ka2(H2X)的数量级为10

－6

c（HX－）

B．曲线N表示pH与lg 的变化关系

c（H2X）

C．NaHX溶液中c(H)>c(OH)

D．当混合溶液呈中性时，c(Na)>c(HX)>c(X)>c(OH)＝c(H)

＋

－

2－

－

＋

＋

－

c（HX－）c（X2－）

D [由Ka1?Ka2，则－ lgKa1<－lgKa2。当lg ＝lg 时，有pH1

c（H2X）c（HX－）c（HX－）c（X2－）

线N表示pH与lg 的变化关系，曲线M表示pH与lg 的变化关系，B项正

c（H2X）c（HX－）c（X2－）c（X2－）

确。由曲线M可知，当pH＝4.8 时，lg ≈－0.6，由pH2＝－lgKa2＋lg 可

c（HX－）c（HX－）

得：lgKa2≈－0.6－4.8＝－5.4，Ka2＝10

－5.4

＝10×10，故Ka2的数量级为10，A项正确。

0.6－6－6

c（X2－）c（X2－）＋

NaHX溶液中，<1，则lg <0，此时溶液pH<5.4，溶液呈酸性，所以c(H)>c(OH－－c（HX）c（HX）

－

)，C项正确。

由以上分析可知，HX的电离程度大于其水解程度，故当溶液呈中性时，c(Na2X)>c(NaHX)，

－

溶液中各离子浓度大小关系为c(Na)>c(X)>c(HX)>c(OH)＝c(H)，D项错误。]

6．(1)(2017·全国卷Ⅰ，节选)若“滤液②”中c(Mg)＝0.02 mol·L，加入双氧水和磷酸(设溶液体积增加1倍)，使Fe恰好沉淀完全即溶液中c(Fe)＝1.0×10 mol·L，此时是否有Mg3(PO4)2沉淀生成？

_____________________________________________________ _____________________________________________________ _____________________________________________________ (列式计算)。FePO4、Mg3(PO4)2的Ksp分别为1.3×10

－22

3＋

3＋

－5

－1

2＋

－1

＋2－－－＋

、1.0×10

－24

。

－17

(2)(2015·全国卷Ⅱ，节选)已知：Ksp[Fe(OH)3]＝1×10＝1.6×10

－14

－39

，Ksp[Zn(OH)2]＝10，Ksp[Fe(OH)2]

。用废电池的锌皮制备ZnSO4·7H2O的过程中，需除去锌皮中的少量杂质铁，其

方法是加稀H2SO4和H2O2溶解，铁变为________，加碱调节至pH为______时，铁刚好沉淀完全(离子浓度小于1×10mol·L时，即可认为该离子沉淀完全)；继续加碱至pH为________时，锌开始沉淀(假定Zn浓度为0.1 mol·L)。若上述过程不加H2O2后果是

_____________________________________________________ _____________________________________________________， 原因是____________________________________________。

[解析] (2)根据氢氧化铁的溶度积常数可知，当铁离子完全沉淀时溶液中氢氧根的浓度310－39－1－12－1－3－1

为mol·L，所以氢离子浓度是2×10mol·L，因此加碱调节－5mol·L≈5×10

10pH为2.7，Fe刚好完全沉淀。Zn浓度为0.1 mol·L，根据氢氧化锌的溶度积常数可知开始沉淀时的氢氧根浓度为10mol·L，则pH＝6，即继续加碱调节pH为6，锌开始沉淀。如果不加双氧水，则在沉淀锌离子的同时亚铁离子也沉淀，导致生成的氢氧化锌不纯，无法分离开Zn和Fe。

[答案] (1)Fe恰好沉淀完全时，c(PO4)＝ 1.3×10－1－17－1

＝1.3×10 mol·L， －5 mol·L

1×10

－

c3(Mg2＋)·c2(PO34)

－22

3＋

3－

2＋

2＋

－8

－1

3＋

2＋

－1

2＋

－1

－5

－1

13－172－40－24

＝(0.02×)×(1.3×10)≈1.7×10

2Mg3(PO4)2沉淀