2025屆高三化學(xué)二輪專題突破-三大“平衡”的分析應(yīng)用【解析】

三大“平衡”的分析應(yīng)用【真題導(dǎo)引】1.(2024·江蘇卷)室溫下,通過下列實驗探究SO2的性質(zhì)。已知Ka1(H2SO3)=1.3×10-2,Ka2(H2SO實驗1:將SO2氣體通入水中,測得溶液pH=3。實驗2:將SO2氣體通入0.1mol·L-1NaOH溶液中,當(dāng)溶液pH=4時停止通氣。實驗3:將SO2氣體通入0.1mol·L-1酸性KMnO4溶液中,當(dāng)溶液恰好褪色時停止通氣。下列說法正確的是()A.實驗1所得溶液中:c(HSO3?)+c(SO32?)>B.實驗2所得溶液中:c(SO32?)>c(HSC.實驗2所得溶液經(jīng)蒸干、灼燒制得NaHSO3固體D.實驗3所得溶液中:c(SO42?)>c(Mn答案D解析實驗1所得溶液中存在電荷守恒:c(H+)=c(OH-)+c(HSO3?)+2c(SO32?)>c(HSO3?)+c(SO32?),A錯誤;實驗2所得溶液pH=4,即c(H+)=10-4mol·L-1,代入H2SO3的二級電離常數(shù)計算式Ka2(H2SO3)=c(H+)·c(SO32?)c(HSO3?)=6.2×10-8,得:c(SO32?)c(HSO3?)=6.2×10?810?4=6.2×10-4<1,故c(SO32?)<c(HSO3?),B錯誤;NaHSO3受熱易分解,且易被空氣中的O2氧化,2.(2024·山東卷)常溫下Ag(Ⅰ)-CH3COOH水溶液體系中存在反應(yīng):Ag++CH3COO-CH3COOAg(aq),平衡常數(shù)為K。已知初始濃度c0(Ag+)=c0(CH3COOH)=0.08mol·L-1,所有含碳物種的摩爾分?jǐn)?shù)與pH變化關(guān)系如圖所示(忽略溶液體積變化)。下列說法正確的是()A.線Ⅱ表示CH3OOOH的變化情況B.CH3OOOH的電離平衡常數(shù)Ka=10-nC.pH=n時,c(Ag+)=10m?D.pH=10時,c(Ag+)+c(CH3COOAg)=0.08mol·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),隨著pH的增大,c(H+)減小,平衡①③正向移動,c(CH3COOH)、c(Ag+)減小,pH較小時(約小于7.8)CH3COO-濃度增大的影響大于Ag+濃度減小的影響,CH3COOAg濃度增大,pH較大時(約大于7.8)CH3COO-濃度增大的影響小于Ag+濃度減小的影響,CH3COOAg濃度減小,故線Ⅰ表示CH3COOH的摩爾分?jǐn)?shù)隨pH變化的關(guān)系,線Ⅱ表示CH3COO-的摩爾分?jǐn)?shù)隨pH變化的關(guān)系,線Ⅲ表示CH3COOAg隨pH變化的關(guān)系。A.根據(jù)分析,線Ⅱ表示CH3COO-的變化情況,A項錯誤;B.由圖可知,當(dāng)c(CH3COOH)=c(CH3COO-)時(即線Ⅰ和線Ⅱ的交點),溶液的pH=m,則CH3COOH的電離平衡常數(shù)Ka=c(H+)·c(CH3COO?)c(CH3COOH)=10-m,B項錯誤;C.pH=n時c(H+)·c(CH3COO?)c(CH3COOH)=10-m,c(CH3COO-)=10?mc(CH3COOH)c(H+)=10n-mc(CH3COOH),Ag++CH3COO-CH3COOAg(aq)的K=c(CH3COOAg)c(Ag+3.(2022·全國乙卷)常溫下,一元酸HA的Ka(HA)=1.0×10-3。在某體系中,H+與A-不能穿過隔膜,未電離的HA可自由穿過該膜(如圖所示)。設(shè)溶液中c總(HA)=c(HA)+c(A-),當(dāng)達(dá)到平衡時,下列敘述正確的是()A.溶液Ⅰ中c(H+)=c(OH-)+c(A-)B.溶液Ⅱ中的HA的電離度[c(AC.溶液Ⅰ和Ⅱ中的c(HA)不相等D.溶液Ⅰ和Ⅱ中的c總(HA)之比為10-4答案B解析常溫下,溶液Ⅰ的pH=7.0,則溶液Ⅰ中c(H+)=c(OH-)=1×10-7mol·L-1,c(H+)<c(OH-)+c(A-),A錯誤;常溫下,溶液Ⅱ的pH=1.0,溶液中c(H+)=0.1mol·L-1,Ka(HA)=c(H+)·c(A?)c(HA)=1.0×10-3,c總(HA)=c(HA)+c(A-),則0.1c(A?)c總(HA)?c(A?)=1.0×10-3,解得c(A?)c總(HA)=1101,B正確;根據(jù)題意,未電離的HA可自由穿過隔膜,故溶液Ⅰ和Ⅱ中的c(HA)相等,C錯誤;常溫下,溶液Ⅰ的pH=7.0,溶液Ⅰ中c(H+)=1×10-7mol·L-1,Ka(HA)=c(H+)·c(A?)c(HA)=1.0×10-3,c總(HA)=c(HA)+c(A-),10?7[c總(HA)?c(HA)]c(HA)=1.0×10-3,溶液Ⅰ中c總(HA)=(104+1)c4.(2023·浙江1月選考)碳酸鈣是常見難溶物,將過量碳酸鈣粉末置于水中達(dá)到溶解平衡:CaCO3(s)Ca2+(aq)+CO32?(aq)[已知Ksp(CaCO3)=3.4×10-9,Ksp(CaSO4)=4.9×10-5,H2CO3的電離常數(shù)Ka1=4.5×10-7,KA.上層清液中存在c(Ca2+)=c(CO3B.上層清液中含碳微粒最主要以HCO3C.向體系中通入CO2氣體,溶液中c(Ca2+)保持不變D.通過加Na2SO4溶液可實現(xiàn)CaCO3向CaSO4的有效轉(zhuǎn)化答案B解析A項,上層清液為碳酸鈣的飽和溶液,碳酸根離子水解生成碳酸氫根離子,因此c(Ca2+)>c(CO32?),A錯誤;B項,根據(jù)Ka2=4.7×10-11可得c(CO32?)·c(H+)c(HCO3?)=4.7×10-11,則碳酸根的水解常數(shù)為Kh=c(HCO3?)·c(OH?)c(CO32?)=KwKa2≈2×10-4,說明CO32?的水解程度較大,則上層清液中含碳微粒主要為HCO3?,B正確;C項,向體系中通入CO2,CaCO3與CO2反應(yīng)生成Ca(HCO3)2,Ca(HCO3)2易溶于水命題立意:弱電解質(zhì)的電離平衡、鹽類的水解平衡和沉淀溶解平衡是電解質(zhì)溶液中的三大平衡,試題以弱電解質(zhì)的電離平衡、鹽的水解平衡或難溶電解質(zhì)的沉淀溶解平衡為載體,考查電解質(zhì)溶液中三大平衡的影響因素及相關(guān)內(nèi)容,主要涉及離子濃度的定性分析和定量計算等必備知識。此類試題難度較大,涉及電解質(zhì)溶液中的“三大”守恒,主要考查學(xué)生信息獲取與加工、邏輯推理與論證能力?！竞诵恼稀?.“三大”平衡對比平衡類型電離平衡(如CH3COOHCH3COO-+H+)水解平衡(如CH3COO-+H2OCH3COOH+OH-)沉淀溶解平衡(如AgCl懸濁液)AgCl(s)Ag+(aq)+Cl-(aq)研究對象弱電解質(zhì)(弱酸、弱堿、水、多元弱酸酸式酸根)包括溶液鹽溶液(包括強(qiáng)酸弱堿鹽、弱堿弱酸鹽、弱酸強(qiáng)堿鹽)難溶電解質(zhì)(如難溶的酸、堿、鹽等)平衡常數(shù)Ka=cKh=cKsp=c(Ag+)·c(Cl-)影響因素升溫促進(jìn)電離Ka增大促進(jìn)水解Kh增大若難溶物的溶解度與溫度成正比,促進(jìn)溶解;反之,則抑制溶解若難溶物的溶解度與溫度成正比,Ksp增大;反之,則Ksp減小加水促進(jìn)電離Ka不變促進(jìn)水解Kh不變促進(jìn)溶解Ksp不變加入相應(yīng)離子(或物質(zhì))加入CH3COONa或HCl,抑制電離Ka不變加入CH3COOH或NaOH,抑制水解Kh不變加入AgNO3或NaCl,抑制溶解Ksp不變加入反應(yīng)離子(或物質(zhì))加入OH-,促進(jìn)電離Ka不變加入H+,促進(jìn)水解Kh不變加入氨水,促進(jìn)溶解Ksp不變2.25℃時,不同溶液中水電離出的c(H+)或c(OH-)與溶液中c(H+)或c(OH-)的關(guān)系舉例由水電離出的c(H+)/(mol·L-1)說明pH=3的HCl、CH3COOH溶液10-11①酸(或顯酸性的酸式鹽)溶液中:c水(H+)=c水(OH-)=K②堿溶液中:c水(H+)=K③強(qiáng)酸弱堿鹽溶液中:c水(H+)=c溶液(H+)④強(qiáng)堿弱酸鹽溶液中:c水(H+)=c水(OH-)=c溶液(OH-)pH=12的NaOH、NH3·H2O溶液10-12pH=3的AlCl3、FeCl3溶液10-3pH=11的CH3COONa、Na2CO3、NaHCO3溶液10-33.溶液中的平衡移動分析方法(1)定性分析法①升高溫度:溶液中的平衡一般右移,但常見的氫氧化鈣沉淀溶解平衡左移。②增加同離子:弱電解質(zhì)電離和沉淀溶解平衡左移。(2)沉淀溶解平衡移動定量計算法①計算離子積;②Q>Ksp:平衡左移;Q=Ksp:平衡狀態(tài);Q<Ksp:平衡右移。【模擬預(yù)測】1.(北京卷)測定0.1mol·L-1Na2SO3溶液先升溫再降溫過程中的pH,數(shù)據(jù)如下。時刻①②③④溫度/℃25304025pH9.669.529.379.25實驗過程中,?、佗軙r刻的溶液,加入鹽酸酸化的BaCl2溶液做對比實驗,④產(chǎn)生白色沉淀多。下列說法不正確的是()A.Na2SO3溶液中存在水解平衡:SO32?+H2OHSO3B.④的pH與①不同,是由于SO3C.①→③的過程中,溫度和濃度對水解平衡移動方向的影響一致D.①與④的Kw值相等答案C解析亞硫酸鈉是強(qiáng)堿弱酸鹽,存在水解平衡:SO32?+H2OHSO3?+OH-,A項正確;①與④的溫度相同,但pH不同,主要是由于亞硫酸鈉被氧化為硫酸鈉,從而導(dǎo)致溶液的堿性減弱,pH減小,B項正確;①→③的過程中,溫度升高使水解平衡正向移動,而SO32?濃度逐漸減小,使水解平衡逆向移動,故溫度和濃度對水解平衡移動方向的影響不一致,C項錯誤;①與④的溫度相同,故2.(2024·湖北孝感三模)已知溶劑分子結(jié)合H+的能力會影響酸給出H+的能力,某溫度下部分酸在冰醋酸中的pKa如下表所示,下列說法錯誤的是()分子式HClO4H2SO4HClHNO3pKa=-lgKa4.877.24(一級)8.99.4A.HClO4在冰醋酸中的電離方程式:HClO4+CH3COOHClO4?+CH3COOB.在冰醋酸中酸性:HClO4>H2SO4>HCl>HNO3C.結(jié)合H+的能力:H2O>CH3COOHD.相同溫度下醋酸在液氨中的pKa大于其在水中的pKa答案D解析A.由表格數(shù)據(jù)可知,高氯酸在冰醋酸中部分電離出高氯酸根離子和CH3COOH2+離子,電離方程式為HClO4+CH3COOHClO4?+CH3COOH2+,正確;B.由表格數(shù)據(jù)可知,四種酸在冰醋酸中的電離常數(shù)的大小順序為HClO4>H2SO4>HCl>HNO3,則在冰醋酸中酸性的大小順序為HClO4>H2SO4>HCl>HNO3,正確;C.由表格數(shù)據(jù)可知,在水中完全電離的四種強(qiáng)酸在冰醋酸中均不能完全電離,說明水分子結(jié)合氫離子的能力強(qiáng)于醋酸,正確;D.相同溫度下醋酸在液氨中的電離程度大于在水中的電離程度,所以在液氨中的pKa小于其在水中的3.(2024·山東菏澤一模)向含有MgCO3固體的溶液中滴加少許濃鹽酸(忽略體積變化),下列數(shù)值變小的是()A.c(CO32?) B.c(MgC.c(H+) D.Ksp(MgCO3)答案A解析含有MgCO3固體的溶液中存在沉淀溶解平衡:MgCO3(s)Mg2+(aq)+CO32?(aq),滴加少許濃鹽酸與CO32?反應(yīng)生成HCO3?或H2CO3,促使平衡向右移動,則c(Mg2+)和c(H+)增大,c(CO32?)減小,溫度不變,Ksp(MgCO4.(2024·廣東肇慶二模)安息香酸(HR)是最簡單的一元芳香酸,其鈉鹽(用NaR表示)的水溶液呈堿性。已知常溫下,Ka(HR)>Ka1(H2COA.常溫下,0.001mol·L-1HR水溶液的pH=3B.向NaR水溶液中加水稀釋,溶液的pH升高C.NaR水溶液中,c(HR)+c(H+)=c(R-)+c(OH-)D.常溫下,NaR溶液的堿性比同濃度的NaHCO3溶液弱答案D解析A.由題意,HR是有機(jī)酸,是弱酸,不完全電離,常溫下,0.001mol·L-1HR水溶液的pH>3,錯誤;B.NaR水溶液中由于R-水解顯堿性,加水稀釋水解程度變大,但是堿性變?nèi)?溶液的pH減小,錯誤;C.NaR水溶液中的質(zhì)子守恒為c(HR)+c(H+)=c(OH-),錯誤;D.由已知,Ka(HR)>Ka1(H2CO3),HR酸性比碳酸強(qiáng),根據(jù)越弱越水解,同濃度的NaHCO3溶液水解程度大,堿性強(qiáng),故NaR溶液的堿性弱5.(2024·山西呂梁階段練)某興趣小組用鋁箔制備Al2O3、AlCl3·6H2O及明礬大晶體,具體流程如圖,下列說法錯誤的是()A.步驟Ⅲ,為了得到純Al2O3,需灼燒至恒重B.步驟Ⅴ中抽濾所需儀器:布氏漏斗、吸濾瓶、抽氣泵等C.通入HCl的作用是抑制AlCl3水解和增大溶液中Cl-的濃度,有利于AlCl3·6H2O結(jié)晶D.步驟Ⅳ的操作是:配制高于室溫10~20℃的明礬飽和溶液,選規(guī)則明礬小晶體并懸掛在溶液中央,快速冷卻至室溫,得到明礬大晶體答案D解析根據(jù)流程:用NaOH溶液溶解鋁箔,發(fā)生反應(yīng):2Al+2NaOH+6H2O===2Na[Al(OH)4]+3H2↑,向含有Na[Al(OH)4]的溶液通入過量的CO2氣體,發(fā)生反應(yīng):Na[Al(OH)4]+CO2===Al(OH)3↓+NaHCO3,得到Al(OH)3的膠狀固體,將一部分膠狀固體洗滌得到Al(OH)3,灼燒Al(OH)3得到氧化鋁,用硫酸溶解Al(OH)3,加入K2SO4溶液,配制高于室溫10~20℃的明礬飽和溶液,選規(guī)則明礬小晶體并懸掛在溶液中央,自然冷卻至室溫,得到明礬大晶體,另一部分膠狀固體用鹽酸溶解,得到AlCl3溶液,將HCl氣體通入AlCl3溶液,抑制AlCl3水解和促進(jìn)AlCl3·6H2O結(jié)晶,冷水浴,用玻璃纖維抽濾,用濃鹽酸洗滌晶體,濾紙吸干干燥得AlCl3·6H2O晶體。A.為了得到純Al2O3,需灼燒至恒重,使氫氧化鋁完全分解,正確;B.步驟Ⅴ中抽濾所需儀器:布氏漏斗、吸濾瓶、抽氣泵等,正確;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-的濃度,有利于AlCl3·6H2O結(jié)晶,正確;D.由分析可知,步驟Ⅳ的操作是:配制高于室溫10~20℃的明礬飽和溶液,選規(guī)則明礬小晶體并懸掛在溶液中央,自然冷卻至室溫,得到明礬大晶體,錯誤。6.(2024·安徽淮北一模)黑色HgS的水溶性很差。已知:HgS+2H+Hg2++H2S平衡常數(shù)K=10-30.8,Ksp(HgS)=10-51.8,Ksp(FeS)=10-17.2。下列有關(guān)說法錯誤的是()A.降低pH可以增大HgS的溶解量B.可將H2S氣體通入Hg2+水溶液中制備HgSC.H