新教材適用2025版高考化學二輪總復習新高考選擇題突破十四四大平衡常數(shù)應用

新高考選擇題突破(十四)四大平衡常數(shù)應用1.(2024·河北石家莊統(tǒng)考一模)25℃時，已知0.1mol·L－1的氨水中存在如下平衡：①NH3(aq)＋H2O(aq)NH3·H2O(aq)，K1②NH3·H2O(aq)NHeq\o\al(＋,4)(aq)＋OH－(aq)，K2③H2O(l)H＋(aq)＋OH－(aq)，Kw下列說法正確的是(C)A．反應①和②互為可逆反應B．該氨水中存在c(NHeq\o\al(＋,4))＋c(H＋)＝2c(OH－)C．若該氨水中c(NH3)＝xmol·L－1，則c(OH－)＝eq\r(K1K2x＋Kw)mol·L－1D．向該氨水中加入硫酸，當c(NHeq\o\al(＋,4))＝c(SOeq\o\al(2－,4))時，溶液呈中性【解析】反應①和②的反應物和生成物不完全相同，不是可逆反應，故A錯誤；依據(jù)電荷守恒，氨水中存在電荷守恒c(NHeq\o\al(＋,4))＋c(H＋)＝c(OH－)，故B錯誤；反應①＋②可得反應NH3(aq)＋H2O(aq)NHeq\o\al(＋,4)(aq)＋OH－(aq)的K＝K1K2，K＝eq\f(cNH\o\al(＋,4)cOH－,cNH3)，即c(OH－)＝eq\f(K1K2x,cNH\o\al(＋,4))，又依據(jù)電荷守恒c(NHeq\o\al(＋,4))＋c(H＋)＝c(OH－)以及c(H＋)＝eq\f(Kw,cOH－)，故可得c(OH－)＝eq\r(K1K2x＋Kw)mol·L－1，故C正確；溶液呈中性，則c(H＋)＝c(OH－)，依據(jù)電荷守恒c(NHeq\o\al(＋,4))＋c(H＋)＝c(OH－)＋2c(SOeq\o\al(2－,4))，則c(NHeq\o\al(＋,4))＝2c(SOeq\o\al(2－,4))，故D錯誤；故選C。2.(2024·江蘇省南通市統(tǒng)考一模)常溫下，將FeSO4溶液與NH4HCO3溶液混合，可制得FeCO3，混合過程中有氣體產(chǎn)生。已知：Kb(NH3·H2O)＝1.8×10－5，Ka1(H2CO3)＝4.5×10－7，Ka2(H2CO3)＝4.7×10－11，Ksp(FeCO3)＝3.13×10－11。下列說法不正確的是(A)A．向100mLpH＝10的氨水中通入少量CO2，反應后溶液中存在：c(COeq\o\al(2－,3))>c(HCOeq\o\al(－,3))B．0.1mol·L－1NH4HCO3溶液中：c(H2CO3)>c(COeq\o\al(2－,3))＋c(NH3·H2O)C．生成FeCO3的離子方程式為Fe2＋＋2HCOeq\o\al(－,3)=FeCO3↓＋CO2↑＋H2OD．生成FeCO3沉淀后的上層清液中：c(Fe2＋)·c(COeq\o\al(2－,3))＝Ksp(FeCO3)【解析】通入少量CO2，CO2＋2NH3·H2O=(NH4)2CO3＋H2O，(NH4)2CO3中碳酸根離子會發(fā)生水解：COeq\o\al(2－,3)＋H2OHCOeq\o\al(－,3)＋OH－，Kh(COeq\o\al(2－,3))＝eq\f(Kw,Ka2)＝eq\f(1×10－14,4.7×10－11)＝eq\f(cHCO\o\al(－,3)×cOH－,cCO\o\al(2－,3))，pH＝10，c(OH－)＝10－4mol·L－1，則eq\f(cHCO\o\al(－,3),cCO\o\al(2－,3))＝eq\f(\f(1×10－14,4.7×10－11),10－4)>1，可知：c(COeq\o\al(2－,3))<c(HCOeq\o\al(－,3))，故A錯誤；由電荷守恒：c(H＋)＋c(NHeq\o\al(＋,4))＝2c(COeq\o\al(2－,3))＋c(HCOeq\o\al(－,3))＋c(OH－)①；物料守恒：c(NH3·H2O)＋c(NHeq\o\al(＋,4))＝c(COeq\o\al(2－,3))＋c(HCOeq\o\al(－,3))＋c(H2CO3)②；①－②得：c(H＋)＋c(H2CO3)＝c(COeq\o\al(2－,3))＋c(OH－)＋c(NH3·H2O)③；在NH4HCO3溶液中：NHeq\o\al(＋,4)的水解常數(shù)Kh(NHeq\o\al(＋,4))＝eq\f(Kw,KbNH3·H2O)＝eq\f(1.0×10－14,1.8×10－5)≈5.7×10－10；HCOeq\o\al(－,3)的水解常數(shù)Kh(HCOeq\o\al(－,3))＝eq\f(Kw,Ka1)＝eq\f(1×10－14,4.5×10－7)≈2.3×10－8，由于銨根離子水解程度大于碳酸氫根離子水解程度，故溶液呈堿性，結合③式可知：c(H2CO3)>c(COeq\o\al(2－,3))＋c(NH3·H2O)，故B正確；由題意：HCOeq\o\al(－,3)電離出COeq\o\al(2－,3)和H＋，亞鐵離子結合COeq\o\al(2－,3)生成FeCO3，并且H＋結合HCOeq\o\al(－,3)生成二氧化碳和水，反應離子方程式為Fe2＋＋2HCOeq\o\al(－,3)=FeCO3↓＋CO2↑＋H2O，故C正確；生成FeCO3沉淀后的上層清液為碳酸亞鐵的飽和溶液，溶液中c(Fe2＋)·c(COeq\o\al(2－,3))＝Ksp(FeCO3)，故D正確；故選A。3.(2024·江蘇省蘇北四市(徐州、淮安、宿遷、連云港)統(tǒng)考一模)工業(yè)上可利用氨水汲取SO2和NO2，原理如圖所示。已知：25℃時，NH3·H2O的Kb＝1.7×10－5，H2SO3的Ka1＝1.3×10－2，Ka2＝6.2×10－8，下列說法正確的是(C)A．向氨水中通入SO2恰好生成NH4HSO3：c(H2SO3)>c(NH3·H2O)＋c(SOeq\o\al(2－,3))B．向氨水中通入SO2至pH＝7；c(HSOeq\o\al(－,3))>c(NHeq\o\al(＋,4))>c(H＋)＝c(OH－)C．反應NH3·H2O＋H2SO3=NHeq\o\al(＋,4)＋HSOeq\o\al(－,3)＋H2O的平衡常數(shù)K＝2.21×107D．NO2被NH4HSO3汲取的離子方程式：2NO2＋4SOeq\o\al(2－,3)=N2＋4SOeq\o\al(2－,4)【解析】向氨水中通入SO2恰好生成NH4HSO3，電荷守恒c(NHeq\o\al(＋,4))＋c(H＋)＝2c(SOeq\o\al(2－,3))＋c(HSOeq\o\al(－,3))＋c(OH－)，物料守恒c(NHeq\o\al(＋,4))＋c(NH3·H2O)＝c(SOeq\o\al(2－,3))＋c(HSOeq\o\al(－,3))＋c(H2SO3)，則c(H＋)＋c(H2SO3)＝c(SOeq\o\al(2－,3))＋c(OH－)＋c(NH3·H2O)，因為NH3·H2O的Kb＝1.7×10－5小于H2SO3的Ka1＝1.3×10－2，溶液呈酸性，c(H＋)＞c(OH－)，故c(H2SO3)＜c(SOeq\o\al(2－,3))＋c(NH3·H2O)，A錯誤；向氨水中通入SO2至pH＝7：c(H＋)＝c(OH－)，電荷守恒c(H＋)＋c(NHeq\o\al(＋,4))＝2c(SOeq\o\al(2－,3))＋c(HSOeq\o\al(－,3))＋c(OH－)，c(NHeq\o\al(＋,4))＞c(HSOeq\o\al(－,3))，B錯誤；反應NH3·H2O＋H2SO3=NHeq\o\al(＋,4)＋HSOeq\o\al(－,3)＋H2O的平衡常數(shù)K＝eq\f(cNH\o\al(＋,4)cHSO\o\al(－,3),cNH3·H2OcH2SO3)，Kb＝eq\f(cNH\o\al(＋,4)cOH－,cNH3·H2O)，Ka1＝eq\f(cHSO\o\al(－,3)cH＋,cH2SO3)，Kw＝c(H＋)c(OH－)，解得K＝eq\f(Ka1Kb,Kw)＝2.21×107，C正確；NO2被NH4HSO3汲取的離子方程式：2NO2＋4HSOeq\o\al(－,3)=N2＋4SOeq\o\al(2－,4)＋4H＋，D錯誤；故選C。4.(2024·山東青島一模)25℃時，向0.1mol·L－1的NH4HCO3溶液(pH＝7.8)中通入HCl或加入NaOH調整pH，不考慮溶液體積改變且過程中無氣體逸出。含碳(或氮)微粒的分布分數(shù)δeq\b\lc\[\rc\](\a\vs4\al\co1(如：δHCO\o\al(－,3)＝\f(cHCO\o\al(－,3),c總含碳微粒)))與pH關系如圖。下列說法正確的是(A)A．NH4HCO3溶液中存在：c(OH－)＋c(NH3·H2O)＋c(COeq\o\al(2－,3))＝c(H2CO3)＋c(H＋)B．曲線M表示NH3·H2O的分布分數(shù)隨pH改變C．H2CO3的Ka2＝10－9.7D．該體系中c(NHeq\o\al(＋,4))＝eq\f(10－4.7,cOH－＋10－4.7)【解析】向0.1mol·L－1的NH4HCO3溶液(pH＝7.8)中通入HCl或加入NaOH調整pH，不考慮溶液體積改變且過程中無氣體逸出。圖像中左側的曲線分別是H2CO3、HCOeq\o\al(－,3)、COeq\o\al(2－,3)的分布分數(shù)δ；右側為NH3·H2O、NHeq\o\al(＋,4)的分布分數(shù)δ，其中M為NHeq\o\al(＋,4)的分布分數(shù)δ。由質子守恒可知NH4HCO3溶液中存在c(OH－)＋c(NH3·H2O)＋c(COeq\o\al(2－,3))＝c(H2CO3)＋c(H＋)，A正確；曲線M表示NHeq\o\al(＋,4)的分布分數(shù)隨pH改變，B錯誤；Ka1＝eq\f(cH＋cHCO\o\al(－,3),cH2CO3)，圖中pH＝6.3時c(H2CO3)＝c(HCOeq\o\al(－,3))，Ka1＝c(H＋)＝10－6.3；Ka1×Ka2＝eq\f(cH＋cCO\o\al(2－,3),cHCO\o\al(－,3))×eq\f(cH＋cHCO\o\al(－,3),cH2CO3)＝eq\f(c2H＋cCO\o\al(2－,3),cH2CO3)，圖像中pH＝8.3時c(COeq\o\al(2－,3))＝c(H2CO3)，Ka1×Ka2＝c2(H＋)，即(10－8.3)2＝10－6.3×Ka2，Ka2＝10－10.3，C錯誤；NH3·H2ONHeq\o\al(＋,4)＋OH－，Kb＝eq\f(cNH\o\al(＋,4)cOH－,cNH3·H2O)，利用圖中pH＝9.3的交叉點時c(NHeq\o\al(＋,4))＝c(NH3·H2O)，解得Kb＝10－4.7；由氮元素守恒可知c(NHeq\o\al(＋,4))＋c(NH3·H2O)＝0.1mol·L－1，故Kb＝eq\f(cNH\o\al(＋,4)cOH－,cNH3·H2O)＝eq\f(cNH\o\al(＋,4)cOH－,0.1－cNH\o\al(＋,4))＝10－4.7，c(NHeq\o\al(＋,4))＝eq\f(10－5.7,cOH－＋10－4.7)，D錯誤；故選A。5.(2024·江蘇省南京市中華中學一模調研)常溫下，向0.1mol·L－1NH4HCO3溶液逐滴加入NaOH溶液中并復原至常溫，溶液中NHeq\o\al(＋,4)、NH3·H2O、HCOeq\o\al(－,3)、COeq\o\al(2－,3)的粒子分布比例如圖(忽視溶液體積的改變，不考慮氨水的揮發(fā))。已知常溫下Kb(NH3·H2O)＝1.8×10－5，Ka1(H2CO3)＝4.2×10－7，Ka2(H2CO3)＝5.6×10－11，則下列說法正確的是(D)A．曲線a表示的是c(NH3·H2O)的改變B．m點時，c(NH3·H2O)<c(HCOeq\o\al(－,3))C．n點時，溶液中3c(HCOeq\o\al(－,3))＋c(OH－)＝c(NHeq\o\al(＋,4))＋c(H＋)D．反應HCOeq\o\al(－,3)＋OH－=COeq\o\al(2－,3)＋H2O的平衡常數(shù)K＝5.6×103【解析】溶液中0.1mol·L－1NH4HCO3，加入NaOH時，NaOH先和HCOeq\o\al(－,3)反應生成COeq\o\al(2－,3)，然后和NHeq\o\al(＋,4)反應生成NH3·H2O，所以隨著NaOH溶液的加入，溶液中c(HCOeq\o\al(－,3))、c(NHeq\o\al(＋,4))都減小，而c(COeq\o\al(2－,3))、c(NH3·H2O)都增大，因為先和HCOeq\o\al(－,3)反應后和NHeq\o\al(＋,4)反應，c(COeq\o\al(2－,3))先增大，依據(jù)圖知，曲線a表示c(COeq\o\al(2－,3))，另一條曲線表示c(NH3·H2O)，以此來解析；由分析，曲線a表示c(COeq\o\al(2－,3))的改變，另一條線是c(NH3·H2O)的改變，A錯誤；NH4HCO3溶液中存在物料守恒c(NHeq\o\al(＋,4))＋c(NH3·H2O)＝c(HCOeq\o\al(－,3))＋c(COeq\o\al(2－,3))＋c(H2CO3)，m點時，c(NHeq\o\al(＋,4))＝c(COeq\o\al(2－,3))，c(NH3·H2O)＝c(HCOeq\o\al(－,3))＋c(H2CO3)＞c(HCOeq\o\al(－,3))，B錯誤；溶液中存在電荷守恒：2c(COeq\o\al(2－,3))＋c(HCOeq\o\al(－,3))＋c(OH－)＝c(NHeq\o\al(＋,4))＋c(H＋)＋c(Na＋)，n點時，c(COeq\o\al(2－,3))＝c(HCOeq\o\al(－,3))，溶液中3c(HCOeq\o\al(－,3))＋c(OH－)＝c(NHeq\o\al(＋,4))＋c(H＋)＋c(Na＋)，C錯誤；反應HCOeq\o\al(－,3)＋OH－COeq\o\al(2－,3)＋H2O的平衡常數(shù)K＝eq\f(cCO\o\al(2－,3),cHCO\o\al(－,3)cOH－)×eq\f(cH＋,cH＋)＝eq\f(Ka2H2CO3,Kw)＝eq\f(5.6×10－11,10－14)＝5.6×103，D正確；故選D。6.(2024·江蘇省南京外國語中學一模調研)室溫下，用0.1mol·L－1NaOH溶液分別滴定體積均為20mL、濃度均為0.1mol·L－1的HCl和HX溶液，溶液pH隨加入NaOH溶液體積的改變如圖所示，下列說法不正確的是(C)A．HX的電離平衡常數(shù)Ka<1×10－7B．M點存在：c(HX)－c(X－)>c(OH－)－c(H＋)C．將P點和N點的溶液混合，溶液呈酸性D．向N點的溶液中通入HCl氣體至pH＝7：c(Na＋)>c(HX)＝c(Cl－)>c(X－)【解析】M點時HX溶液中加入了10mLNaOH溶液，c(NaX)∶c(HX)＝1∶1，且混合溶液呈堿性，說明HX的電離常數(shù)Ka小于X－的水解常數(shù)Kh＝eq\f(Kw,Ka)，即Ka<Kh＝eq\f(Kw,Ka)，解得Ka<1×10－7，A正確；M點c(NaX)∶c(HX)＝1∶1，溶液中存在電荷守恒c(Na＋)＋c(H＋)＝c(X－)＋c(OH－)①，物料守恒2c(Na＋)＝c(HX)＋c(X－)②，①×2－②得c(HX)＋2c(H＋)＝c(X－)＋2c(OH－)，移項得c(HX)－c(X－)＝2[c(OH－)－c(H＋)]，且M點：c(OH－)>c(H＋)，所以c(HX)－c(X－)>c(OH－)－c(H＋)，B正確；P點n(NaCl)＝n(HCl)＝1×10－3mol，N點n(NaX)＝2×10－3mol，二者混合后HCl和NaX發(fā)生反應得到NaCl和HX，此時溶液中n(NaCl)∶n(HX)∶n(NaX)＝2∶1∶1，由A選項可知，溶液呈堿性，C錯誤；N點溶質為NaX，通入HCl氣體至pH＝7，由電荷守恒推知c(Na＋)＝c(X－)＋c(Cl－)①，物料守恒為c(Na＋)＝c(HX)＋c(X－)②，所以c(Na＋)>c(HX)＝c(Cl－)，又由A選項知Ka＝eq\f(cH＋·cX－,cHX)<1×10－7，c(H＋)＝1×10－7mol·L－1時c(HX)>c(X－)，即c(Na＋)>c(HX)＝c(Cl－)>c(X－)，D正確；故選C。7.(2024·山東濰坊一模)常溫下，將0.2mol·L－1NH4Cl溶液與0.2mol·L－1NaHA溶液等體積混合所得溶液pOH＝6.2。向混合溶液中緩慢通入HCl氣體或加入NaOH固體(無NH3逸出)，溶液中的粒子分布系數(shù)δ(X)隨溶液pOH的改變如圖所示。已知：δ(X)＝eq\f(cX,cH2A＋cHA－＋cA2－)或δ(X)＝eq\f(cX,cNH3·H2O＋cNH\o\al(＋,4))；a、b、c、d、e分別表示A2－、HA－、H2A、NHeq\o\al(＋,4)、NH3·H2O中的一種。Kb(NH3·H2O)＝1.7×10－5。下列說法錯誤的是(D)A．圖中曲線a表示的是A2－，曲線e表示的是H2AB．pH＝7時，c(Cl－)＋c(A2－)＋c(NH3·H2O)－c(H2A)＝0.1mol·L－1C．M點時，eq\f(cA2－,cHA－)＝eq\f(1.7Ka2H2A·cNH3·H2O×1010,1－10cNH3·H2O)D．pOH＝8時，c(H2A)>c(HA－)>c(OH－)>c(NH3·H2O)【解析】常溫下，將0.2mol·L－1NH4Cl溶液與0.2mol·L－1NaHA溶液等體積混合所得溶液pOH＝6.2，溶液顯堿性，則NaHA水解程度大于其電離程度，且大于NH4Cl水解程度；混合液隨著pH變大，NH3·H2O濃度變大、NHeq\o\al(＋,4)離子濃度減小、H2A濃度減小、HA－濃度先減小后增大、A2－濃度增大，故a、b、c、d、e分別表示A2－、NH3·H2O、HA－、NHeq\o\al(＋,4)、H2A曲線；由分析可知，曲線a表示的是A2－，曲線e表示的是H2A，A正確；等體積混合所得初始混合液pOH＝6.2，此時pH＝7，則必定為加入了HCl，則依據(jù)物料守恒可知：c(NHeq\o\al(＋,4))＋c(NH3·H2O)＝0.1mol·L－1、c(H2A)＋c(HA－)＋c(A2－)＝0.1mol·L－1、c(Na＋)＝0.1mol·L－1，依據(jù)電荷守恒可知，c(Na＋)＋c(H＋)＋c(NHeq\o\al(＋,4))＝c(OH－)＋c(Cl－)＋c(HA－)＋2c(A2－)，c(H＋)＝c(OH－)；以上式子聯(lián)立可得，c(Cl－)＋c(A2－)＋c(NH3·H2O)－c(H2A)＝0.1mol·L－1，B正確；Ka2(H2A)＝eq\f(cH＋cA2－,cHA－)，可得eq\f(cA2－,cHA－)＝eq\f(Ka2H2A,cH＋)；Kw＝c(H＋)c(OH－)、Kb(NH3·H2O)＝eq\f(cNH\o\al(＋,4)cOH－,cNH3·H2O)；M點時溶液顯堿性，應當加入了氫氧化鈉，依據(jù)物料守恒可知：c(NHeq\o\al(＋,4))＋c(NH3·H2O)＝0.1mol·L－1，由以上式子可得c(H＋)＝eq\f([0.1－cNH3·H2O]×10－14,cNH3·H2O×1.7×10－5)；c(H＋)代入eq\f(cA2－,cHA－)＝eq\f(Ka2H2A,cH＋)中得eq\f(cA2－,cHA－)＝eq\f(1.7Ka2H2A·cNH3·H2O×1010,1－10cNH3·H2O)，C正確；pOH＝8時，c(NHeq\o\al(＋,4))＋c(NH3·H2O)＝0.1mol·L－1、c(OH－)＝10－8mol·L－1，Kb(NH3·H2O)＝eq\f(cNH\o\al(＋,4)cOH－,cNH3·H2O)＝eq\f([0.1－cNH3·H2O]×10－8,cNH3·H2O)＝1.7×10－5，則c(NH3·H2O)≈0.06×10－3mol·L－1，故c(OH－)<c(NH3·H2O)，D錯誤；故選D。8.(2024·山東煙臺一模)分析化學中“滴定分數(shù)”的定義為滴定過程中標準溶液與待測溶液溶質的物質的量之比。常溫下用0.01mol·L－1的NaOH溶液滴定0.01mol·L－1某二元弱酸H2R溶液的滴定曲線如圖所示。下列說法錯誤的是(C)A．H2R的Ka1約為5.67×10－2，Ka2約為4×10－5B．從b點到e點，溶液中肯定存在：c(R2－)>c(H2R)C．c點溶液中，c(R2－)＋c(OH－)＝c(HR－)＋c(H＋)＋3c(H2R)D．滴定過程中，混合溶液中eq\f(cHR－,cR2－)減小【解析】由a可知，滴定分數(shù)為0.85，此時溶液中溶質H2R、NaHR的物質的量之比為0.15∶0.85，pH＝2，則H2R的Ka1＝eq\f(cH＋cHR－,cH2R)＝eq\f(10－2×0.85,0.15)≈5.67×10－2；由d可知，滴定分數(shù)為1.8，此時溶液中溶質Na2R、NaHR的物質的量之比為0.8∶0.2，pH＝5，則H2R的Ka2＝eq\