专题 5 水溶液中离子平衡图像

一、刷难关

1.亚砷酸 $ {\rm ({\mathrm{H}}_{3}{\mathrm{A}\mathrm{s}\mathrm{O}}_{3})} $ 可用于治疗白血病,其在溶液中存在多种微粒形态,各种微粒的物质的量分数与溶液 $ {\rm \mathrm{p}\mathrm{H}} $ 的关系如图所示。下列说法错误的是(      )

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A.人体血液的 $ {\rm \mathrm{p}\mathrm{H}} $ 为 $ 7.35\sim 7.45 $ ,用药后人体中含砷元素的主要微粒是 $ {\rm {\mathrm{H}}_{3}{\mathrm{A}\mathrm{s}\mathrm{O}}_{3}} $

B.当 $ {\rm n({\mathrm{H}}_{3}{\mathrm{A}\mathrm{s}\mathrm{O}}_{3}):n({\mathrm{H}}_{2}{\mathrm{A}\mathrm{s}\mathrm{O}}^{-}{}_{3})=1:1} $ 时,溶液呈碱性

C. $ {\rm \mathrm{p}\mathrm{H}=12} $ 时,溶液中 $ {\rm c({\mathrm{H}}_{2}{\mathrm{A}\mathrm{s}\mathrm{O}}^{-}{}_{3})+2c({\mathrm{H}\mathrm{A}\mathrm{s}\mathrm{O}}_{3}^{2-})+3c({\mathrm{A}\mathrm{s}\mathrm{O}}_{3}^{3-})+c({\mathrm{O}\mathrm{H}}^{-})=c({\mathrm{H}}^{+})} $

D. $ {\rm {\mathrm{K}}_{3}{\mathrm{A}\mathrm{s}\mathrm{O}}_{3}} $ 溶液中: $ {\rm c({\mathrm{A}\mathrm{s}\mathrm{O}}_{3}^{3-}) > c({\mathrm{O}\mathrm{H}}^{-}) > c({\mathrm{H}\mathrm{A}\mathrm{s}\mathrm{O}}_{3}^{2-}) > c({\mathrm{H}}_{2}{\mathrm{A}\mathrm{s}\mathrm{O}}^{-}{}_{3})} $

答案:C
解析:

由题图可知, $ {\rm \mathrm{p}\mathrm{H}=7.35\sim 7.45} $ 时,含 $ {\rm \mathrm{A}\mathrm{s}} $ 元素主要微粒是 $ {\rm {\mathrm{H}}_{3}{\mathrm{A}\mathrm{s}\mathrm{O}}_{3}} $ , $ {\rm \mathrm{A}} $ 正确;由题图可知,当 $ {\rm n({\mathrm{H}}_{3}{\mathrm{A}\mathrm{s}\mathrm{O}}_{3}):n({\mathrm{H}}_{2}{\mathrm{A}\mathrm{s}\mathrm{O}}^{-}{}_{3})=1:1} $ 时, $ {\rm \mathrm{p}\mathrm{H} > 7} $ ,溶液呈碱性, $ {\rm \mathrm{B}} $ 正确; $ {\rm \mathrm{p}\mathrm{H}=12} $ 时,溶液呈碱性, $ {\rm c({\mathrm{O}\mathrm{H}}^{-}) > c({\mathrm{H}}^{+})} $ ,则 $ {\rm c({\mathrm{H}}_{2}{\mathrm{A}\mathrm{s}\mathrm{O}}^{-}{}_{3})+2c({\mathrm{H}\mathrm{A}\mathrm{s}\mathrm{O}}_{3}^{2-})+3c({\mathrm{A}\mathrm{s}\mathrm{O}}_{3}^{3-})+c({\mathrm{O}\mathrm{H}}^{-}) > c({\mathrm{H}}^{+})} $ , $ {\rm \mathrm{C}} $ 错误; $ {\rm {\mathrm{K}}_{3}{\mathrm{A}\mathrm{s}\mathrm{O}}_{3}} $ 溶液中 $ {\rm {\mathrm{A}\mathrm{s}\mathrm{O}}_{3}^{3-}} $ 发生三步水解分别生成 $ {\rm {\mathrm{H}\mathrm{A}\mathrm{s}\mathrm{O}}_{3}^{2-}} $ 、 $ {\rm {\mathrm{H}}_{2}{\mathrm{A}\mathrm{s}\mathrm{O}}^{-}{}_{3}} $ 、 $ {\rm {\mathrm{H}}_{3}{\mathrm{A}\mathrm{s}\mathrm{O}}_{3}} $ ,且第一步水解程度大于第二步,第二步水解程度大于第三步,每一步水解均产生 $ {\rm {\mathrm{O}\mathrm{H}}^{-}} $ ,且水解都是微弱的,则溶液中: $ {\rm c({\mathrm{A}\mathrm{s}\mathrm{O}}_{3}^{3-}) > c({\mathrm{O}\mathrm{H}}^{-}) > c({\mathrm{H}\mathrm{A}\mathrm{s}\mathrm{O}}_{3}^{2-}) > c({\mathrm{H}}_{2}{\mathrm{A}\mathrm{s}\mathrm{O}}^{-}{}_{3})} $ , $ {\rm \mathrm{D}} $ 正确。


2.常温下,向 $ {\rm 20\mathrm{m}\mathrm{L}0.1\mathrm{m}\mathrm{o}\mathrm{l}\cdot {\mathrm{L}}^{-1}} $ 乙醇酸 $ {\rm ({\mathrm{H}\mathrm{O}\mathrm{C}\mathrm{H}}_{2}\mathrm{C}\mathrm{O}\mathrm{O}\mathrm{H})} $ 溶液中滴加 $ {\rm 0.1\mathrm{m}\mathrm{o}\mathrm{l}\cdot {\mathrm{L}}^{-1}\mathrm{N}\mathrm{a}\mathrm{O}\mathrm{H}} $ 溶液,含碳粒子分布系数 $ (\delta ) $ 、 $ {\rm \mathrm{N}\mathrm{a}\mathrm{O}\mathrm{H}} $ 溶液体积 $ {\rm (V)} $ 与溶液 $ {\rm \mathrm{p}\mathrm{H}} $ 的关系如图所示。已知: $ {\rm \delta ({\mathrm{H}\mathrm{O}\mathrm{C}\mathrm{H}}_{2}\mathrm{C}\mathrm{O}\mathrm{O}\mathrm{H})=\dfrac{c({\mathrm{H}\mathrm{O}\mathrm{C}\mathrm{H}}_{2}\mathrm{C}\mathrm{O}\mathrm{O}\mathrm{H})}{c({\mathrm{H}\mathrm{O}\mathrm{C}\mathrm{H}}_{2}\mathrm{C}\mathrm{O}\mathrm{O}\mathrm{H})+c({\mathrm{H}\mathrm{O}\mathrm{C}\mathrm{H}}_{2}{\mathrm{C}\mathrm{O}\mathrm{O}}^{-})}×100\%} $ 。下列叙述错误的是(      )

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A.水的电离程度: $ a < b $

B. $ {\rm {\mathrm{L}}_{2}} $ 曲线代表 $ {\rm \delta ({\mathrm{H}\mathrm{O}\mathrm{C}\mathrm{H}}_{2}\mathrm{C}\mathrm{O}\mathrm{O}\mathrm{H})} $ 与 $ {\rm \mathrm{p}\mathrm{H}} $ 的关系

C. $ {\rm {\mathrm{H}\mathrm{O}\mathrm{C}\mathrm{H}}_{2}\mathrm{C}\mathrm{O}\mathrm{O}\mathrm{H}} $ 的电离常数 $ {\rm ({K}_{\mathrm{a}})} $ 的数量级为 $ {10}^{-3} $

D. $ b $ 点粒子浓度关系为 $ {\rm c({\mathrm{N}\mathrm{a}}^{+}) > c({\mathrm{H}\mathrm{O}\mathrm{C}\mathrm{H}}_{2}{\mathrm{C}\mathrm{O}\mathrm{O}}^{-}) > c({\mathrm{O}\mathrm{H}}^{-}) > c({\mathrm{H}\mathrm{O}\mathrm{C}\mathrm{H}}_{2}\mathrm{C}\mathrm{O}\mathrm{O}\mathrm{H}) > c({\mathrm{H}}^{+})} $

答案:C
解析:

$ a $ 点溶液中溶质为 $ {\rm {\mathrm{H}\mathrm{O}\mathrm{C}\mathrm{H}}_{2}\mathrm{C}\mathrm{O}\mathrm{O}\mathrm{H}} $ 和 $ {\rm {\mathrm{H}\mathrm{O}\mathrm{C}\mathrm{H}}_{2}\mathrm{C}\mathrm{O}\mathrm{O}\mathrm{N}\mathrm{a}} $ , $ b $ 点溶液中溶质为 $ {\rm {\mathrm{H}\mathrm{O}\mathrm{C}\mathrm{H}}_{2}\mathrm{C}\mathrm{O}\mathrm{O}\mathrm{N}\mathrm{a}} $ , $ {\rm {\mathrm{H}\mathrm{O}\mathrm{C}\mathrm{H}}_{2}\mathrm{C}\mathrm{O}\mathrm{O}\mathrm{H}} $ 抑制水的电离, $ {\rm {\mathrm{H}\mathrm{O}\mathrm{C}\mathrm{H}}_{2}\mathrm{C}\mathrm{O}\mathrm{O}\mathrm{N}\mathrm{a}} $ 是可水解的盐,促进水的电离,则水的电离程度: $ a < b $ , $ {\rm \mathrm{A}} $ 正确;由【思路导引】知, $ {\rm {\mathrm{L}}_{2}} $ 曲线代表 $ {\rm \delta ({\mathrm{H}\mathrm{O}\mathrm{C}\mathrm{H}}_{2}\mathrm{C}\mathrm{O}\mathrm{O}\mathrm{H})} $ 与 $ {\rm \mathrm{p}\mathrm{H}} $ 的关系, $ {\rm \mathrm{B}} $ 正确; $ {\rm {K}_{\mathrm{a}}={10}^{-3.83}} $ ,数量级为 $ {10}^{-4} $ , $ {\rm \mathrm{C}} $ 错误; $ b $ 点为 $ {\rm {\mathrm{H}\mathrm{O}\mathrm{C}\mathrm{H}}_{2}\mathrm{C}\mathrm{O}\mathrm{O}\mathrm{N}\mathrm{a}} $ 溶液,溶液中存在平衡: $ {\rm {\mathrm{H}\mathrm{O}\mathrm{C}\mathrm{H}}_{2}{\mathrm{C}\mathrm{O}\mathrm{O}}^{-}+{\mathrm{H}}_{2}\mathrm{O}⇌{\mathrm{H}\mathrm{O}\mathrm{C}\mathrm{H}}_{2}\mathrm{C}\mathrm{O}\mathrm{O}\mathrm{H}+{\mathrm{O}\mathrm{H}}^{-}.} $ , $ {\rm {\mathrm{H}}_{2}\mathrm{O}⇌{\mathrm{H}}^{+}+{\mathrm{O}\mathrm{H}}^{-}.} $ , $ {\rm {K}_{\mathrm{h}}({\mathrm{H}\mathrm{O}\mathrm{C}\mathrm{H}}_{2}\mathrm{C}\mathrm{O}\mathrm{O}\mathrm{H})=\dfrac{{K}_{\mathrm{w}}}{{K}_{\mathrm{a}}({\mathrm{H}\mathrm{O}\mathrm{C}\mathrm{H}}_{2}\mathrm{C}\mathrm{O}\mathrm{O}\mathrm{H})}={10}^{-10.17} > {K}_{\mathrm{w}}} $ ,则 $ {\rm {\mathrm{H}\mathrm{O}\mathrm{C}\mathrm{H}}_{2}{\mathrm{C}\mathrm{O}\mathrm{O}}^{-}} $ 的水解程度大于水的电离程度,粒子浓度关系为 $ {\rm c({\mathrm{N}\mathrm{a}}^{+}) > c({\mathrm{H}\mathrm{O}\mathrm{C}\mathrm{H}}_{2}{\mathrm{C}\mathrm{O}\mathrm{O}}^{-}) > c({\mathrm{O}\mathrm{H}}^{-}) > c({\mathrm{H}\mathrm{O}\mathrm{C}\mathrm{H}}_{2}\mathrm{C}\mathrm{O}\mathrm{O}\mathrm{H}) > c({\mathrm{H}}^{+})} $ , $ {\rm \mathrm{D}} $ 正确。


3.常温下,向 $ {\rm 0.1\mathrm{m}\mathrm{o}\mathrm{l}\cdot {\mathrm{L}}^{-1}} $ 的 $ {\rm {\mathrm{H}}_{2}{\mathrm{C}}_{2}{\mathrm{O}}_{4}} $ 溶液中逐滴滴加等浓度的 $ {\rm \mathrm{N}\mathrm{a}\mathrm{O}\mathrm{H}} $ 溶液,混合溶液中 $ {\rm \lg X [X} $ 表示 $ {\rm \dfrac{c({\mathrm{H}\mathrm{C}}_{2}{\mathrm{O}}^{-}{}_{4})}{c({\mathrm{H}}_{2}{\mathrm{C}}_{2}{\mathrm{O}}_{4})}} $ 或 $ {\rm \dfrac{c ({\mathrm{C}}_{2}{\mathrm{O}}_{4}^{2-} )}{c ({\mathrm{H}\mathrm{C}}_{2}{\mathrm{O}}^{-}{}_{4} )} ]} $ 与 $ {\rm \mathrm{p}\mathrm{H}} $ 的变化关系如图所示。下列说法正确的是(      )

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A.Ⅰ表示 $ {\rm \lg \dfrac{c({\mathrm{H}\mathrm{C}}_{2}{\mathrm{O}}^{-}{}_{4})}{c({\mathrm{H}}_{2}{\mathrm{C}}_{2}{\mathrm{O}}_{4})}} $ 与 $ {\rm \mathrm{p}\mathrm{H}} $ 的变化关系

B.随着 $ {\rm \lg X} $ 的增大,溶液中水的电离程度一直增大

C. $ {\rm \mathrm{p}\mathrm{H}=1.3} $ 的溶液中存在 $ {\rm c({\mathrm{N}\mathrm{a}}^{+}) > c({\mathrm{H}\mathrm{C}}_{2}{\mathrm{O}}^{-}{}_{4}) > c({\mathrm{C}}_{2}{\mathrm{O}}_{4}^{2-})=c({\mathrm{H}}_{2}{\mathrm{C}}_{2}{\mathrm{O}}_{4})} $

D. $ {\rm \mathrm{p}\mathrm{H}=4.3} $ 的溶液中存在 $ {\rm c({\mathrm{N}\mathrm{a}}^{+})+c({\mathrm{H}}^{+})=3c({\mathrm{H}\mathrm{C}}_{2}{\mathrm{O}}^{-}{}_{4})+c({\mathrm{O}\mathrm{H}}^{-})} $

答案:D
解析:

由【思路导引】可知,Ⅱ表示 $ {\rm \lg \dfrac{c({\mathrm{H}\mathrm{C}}_{2}{\mathrm{O}}^{-}{}_{4})}{c({\mathrm{H}}_{2}{\mathrm{C}}_{2}{\mathrm{O}}_{4})}} $ 与 $ {\rm \mathrm{p}\mathrm{H}} $ 的变化关系, $ {\rm \mathrm{A}} $ 错误;向 $ {\rm {\mathrm{H}}_{2}{\mathrm{C}}_{2}{\mathrm{O}}_{4}} $ 溶液中滴加 $ {\rm \mathrm{N}\mathrm{a}\mathrm{O}\mathrm{H}} $ 溶液, $ {\rm \lg X} $ 会逐渐增大,当草酸变为正盐后,再滴加 $ {\rm \mathrm{N}\mathrm{a}\mathrm{O}\mathrm{H}} $ 溶液, $ {\rm \mathrm{N}\mathrm{a}\mathrm{O}\mathrm{H}} $ 过量会抑制水的电离,水的电离程度将会减小, $ {\rm \mathrm{B}} $ 错误; $ {\rm \mathrm{p}\mathrm{H}=1.3} $ 的溶液中存在 $ {\rm c({\mathrm{H}\mathrm{C}}_{2}{\mathrm{O}}^{-}{}_{4})=c({\mathrm{H}}_{2}{\mathrm{C}}_{2}{\mathrm{O}}_{4})} $ , $ {\rm \mathrm{C}} $ 错误; $ {\rm \mathrm{p}\mathrm{H}=4.3} $ 的溶液中存在 $ {\rm c({\mathrm{C}}_{2}{\mathrm{O}}_{4}^{2-})=c({\mathrm{H}\mathrm{C}}_{2}{\mathrm{O}}^{-}{}_{4})} $ ,根据电荷守恒 $ {\rm c({\mathrm{N}\mathrm{a}}^{+})+c({\mathrm{H}}^{+})=c({\mathrm{H}\mathrm{C}}_{2}{\mathrm{O}}^{-}{}_{4})+2c({\mathrm{C}}_{2}{\mathrm{O}}_{4}^{2-})+c({\mathrm{O}\mathrm{H}}^{-})} $ 可知 $ {\rm c({\mathrm{N}\mathrm{a}}^{+})+c({\mathrm{H}}^{+})=3c({\mathrm{H}\mathrm{C}}_{2}{\mathrm{O}}^{-}{}_{4})+c({\mathrm{O}\mathrm{H}}^{-})} $ , $ {\rm \mathrm{D}} $ 正确。


4. $ 25℃ $ 时,用 $ {\rm 0.1\mathrm{m}\mathrm{o}\mathrm{l}\cdot {\mathrm{L}}^{-1}\mathrm{K}\mathrm{O}\mathrm{H}} $ 溶液滴定同浓度的 $ {\rm {\mathrm{H}}_{2}\mathrm{A}} $ 溶液, $ {\rm {\mathrm{H}}_{2}\mathrm{A}} $ 被滴定分数 $ {\rm [\dfrac{n(\mathrm{K}\mathrm{O}\mathrm{H})}{n({\mathrm{H}}_{2}\mathrm{A})}]} $ 与 $ {\rm \mathrm{p}\mathrm{H}} $ 、微粒分布分数 $ {\rm \delta [\delta (\mathrm{X} )=\dfrac{n (\mathrm{X} )}{n ({\mathrm{H}}_{2}\mathrm{A} )+n ({\mathrm{H}\mathrm{A}}^{-} )+n ({\mathrm{A}}^{2-} )}} $ , $ {\rm \mathrm{X}} $ 表示 $ {\rm {\mathrm{H}}_{2}\mathrm{A}} $ 、 $ {\rm {\mathrm{H}\mathrm{A}}^{-}} $ 或 $ {\rm {\mathrm{A}}^{2-} ]} $ 的关系如图所示,下列说法正确的是(      )

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A. $ 25℃ $ 时, $ {\rm {\mathrm{H}}_{2}\mathrm{A}} $ 第二步电离平衡常数 $ {\rm {K}_{\mathrm{a}2}\approx {10}^{-9.2}} $

B. $ e $ 点对应的 $ {\rm \mathrm{p}\mathrm{H}} $ 约为2

C. $ c $ 点溶液中: $ {\rm 2c({\mathrm{K}}^{+})=3c({\mathrm{H}\mathrm{A}}^{-})} $

D. $ c $ 、 $ d $ 两点溶液中水的电离程度: $ c < d $

答案:D
解析:

$ {\rm {\mathrm{H}}_{2}\mathrm{A}} $ 的第二步电离平衡常数 $ {\rm {K}_{\mathrm{a}2}=\dfrac{c({\mathrm{H}}^{+})\cdot c({\mathrm{A}}^{2-})}{c({\mathrm{H}\mathrm{A}}^{-})}} $ ,当 $ {\rm \delta ({\mathrm{H}\mathrm{A}}^{-})=\delta ({\mathrm{A}}^{2-})} $ 时, $ {\rm c({\mathrm{H}\mathrm{A}}^{-})=c({\mathrm{A}}^{2-})} $ ,则 $ {\rm {K}_{\mathrm{a}2}=c({\mathrm{H}}^{+})} $ ,图像中 $ {\rm {\mathrm{H}\mathrm{A}}^{-}} $ 与 $ {\rm {\mathrm{A}}^{2-}} $ 分布分数曲线交点 $ (c $ 点 $ ) $ 对应的 $ {\rm \mathrm{p}\mathrm{H}} $ 为7,故 $ {\rm {K}_{\mathrm{a}2}={10}^{-7}} $ , $ {\rm \mathrm{A}} $ 错误;由题图知, $ e $ 点时 $ {\rm \delta ({\mathrm{H}}_{2}\mathrm{A})=\delta ({\mathrm{A}}^{2-})} $ ,此时 $ {\rm {\mathrm{H}}_{2}\mathrm{A}} $ 被滴定分数为1,由滴定曲线知,溶液 $ {\rm \mathrm{p}\mathrm{H} > 5} $ , $ {\rm \mathrm{B}} $ 错误; $ c $ 点时, $ {\rm \delta ({\mathrm{H}\mathrm{A}}^{-})=\delta ({\mathrm{A}}^{2-})} $ ,溶液中溶质为等物质的量的 $ {\rm \mathrm{K}\mathrm{H}\mathrm{A}} $ 和 $ {\rm {\mathrm{K}}_{2}\mathrm{A}} $ ,根据物料守恒关系 $ {\rm 2c({\mathrm{K}}^{+})=3[c({\mathrm{H}}_{2}\mathrm{A})+c({\mathrm{H}\mathrm{A}}^{-})+c({\mathrm{A}}^{2-})]} $ ,所以 $ {\rm 2c({\mathrm{K}}^{+}) > 3c({\mathrm{H}\mathrm{A}}^{-})} $ , $ {\rm \mathrm{C}} $ 错误; $ c $ 点到 $ d $ 点过程中, $ {\rm \mathrm{N}\mathrm{a}\mathrm{H}\mathrm{A}} $ 逐渐转化为 $ {\rm {\mathrm{N}\mathrm{a}}_{2}\mathrm{A}} $ ,水解程度: $ {\rm {\mathrm{A}}^{2-} > {\mathrm{H}\mathrm{A}}^{-}} $ , $ {\rm {\mathrm{A}}^{2-}} $ 浓度越大对水电离的促进作用越强,故水的电离程度: $ c < d $ , $ {\rm \mathrm{D}} $ 正确。


5.常温下,向一定浓度邻苯二甲酸钠(用 $ {\rm {\mathrm{N}\mathrm{a}}_{2}\mathrm{A}} $ 表示)溶液中通入 $ {\rm \mathrm{H}\mathrm{C}\mathrm{l}} $ 气体,溶液体积保持不变,测得 $ {\rm - \lg X} $ 与 $ {\rm \mathrm{p}\mathrm{O}\mathrm{H} [X} $ 为 $ {\rm c({\mathrm{H}}_{2}\mathrm{A})} $ 、 $ {\rm c({\mathrm{A}}^{2-})} $ 、 $ {\rm \dfrac{c({\mathrm{A}}^{2-})}{c({\mathrm{H}\mathrm{A}}^{-})}} $ ; $ {\rm \mathrm{p}\mathrm{O}\mathrm{H}=- \lg c ({\mathrm{O}\mathrm{H}}^{-} ) ]} $ 的关系如图所示。下列说法错误的是(      )

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A.曲线 $ {\rm {\mathrm{L}}_{2}} $ 表示 $ {\rm - \lg c({\mathrm{H}}_{2}\mathrm{A})} $

B. $ {\rm {K}_{\mathrm{a}1}({\mathrm{H}}_{2}\mathrm{A})=1×{10}^{-2}} $

C.水的电离程度: $ a > b > c $

D. $ c $ 点溶液中: $ {\rm c({\mathrm{N}\mathrm{a}}^{+})=2[c({\mathrm{H}}_{2}\mathrm{A})+c({\mathrm{H}\mathrm{A}}^{-})+c({\mathrm{A}}^{2-})]} $

答案:B
解析:

根据分析, $ {\rm {\mathrm{L}}_{2}} $ 表示 $ {\rm - \lg c({\mathrm{H}}_{2}\mathrm{A})} $ , $ {\rm \mathrm{A}} $ 正确;由分析结合题图中数据,当 $ {\rm \mathrm{p}\mathrm{O}\mathrm{H}=9.8} $ 时, $ {\rm \mathrm{p}\mathrm{H}=4.2} $ , $ {\rm c({\mathrm{A}}^{2-})=c({\mathrm{H}}_{2}\mathrm{A})} $ ,则 $ {\rm {K}_{\mathrm{a}1}{K}_{\mathrm{a}2}=\dfrac{{c}^{2}({\mathrm{H}}^{+})\cdot c({\mathrm{A}}^{2-})}{c({\mathrm{H}}_{2}\mathrm{A})}={c}^{2}({\mathrm{H}}^{+})={10}^{-8.4}} $ , $ {\rm {\mathrm{L}}_{3}} $ 表示 $ {\rm - \lg \dfrac{c({\mathrm{A}}^{2-})}{c({\mathrm{H}\mathrm{A}}^{-})}} $ ,当 $ {\rm \mathrm{p}\mathrm{O}\mathrm{H}=8.6} $ 即 $ {\rm \mathrm{p}\mathrm{H}=5.4} $ 时, $ {\rm - \lg \dfrac{c({\mathrm{A}}^{2-})}{c({\mathrm{H}\mathrm{A}}^{-})}=0} $ ,即 $ {\rm c({\mathrm{A}}^{2-})=c({\mathrm{H}\mathrm{A}}^{-})} $ ,则 $ {\rm {K}_{\mathrm{a}2}=\dfrac{c({\mathrm{H}}^{+})\cdot c({\mathrm{A}}^{2-})}{c({\mathrm{H}\mathrm{A}}^{-})}=c({\mathrm{H}}^{+})={10}^{-5.4}} $ ,所以 $ {\rm {K}_{\mathrm{a}1}=\dfrac{{10}^{-8.4}}{{10}^{-5.4}}={10}^{-3}} $ , $ {\rm \mathrm{B}} $ 错误;随 $ {\rm \mathrm{H}\mathrm{C}\mathrm{l}} $ 通入,溶液 $ {\rm \mathrm{p}\mathrm{O}\mathrm{H}} $ 逐渐增大,溶质的变化情况为 $ {\rm {\mathrm{N}\mathrm{a}}_{2}\mathrm{A}\to \mathrm{N}\mathrm{a}\mathrm{H}\mathrm{A}+{\mathrm{N}\mathrm{a}}_{2}\mathrm{A}+\mathrm{N}\mathrm{a}\mathrm{C}\mathrm{l}\to \mathrm{N}\mathrm{a}\mathrm{H}\mathrm{A}+\mathrm{N}\mathrm{a}\mathrm{C}\mathrm{l}\to \mathrm{N}\mathrm{a}\mathrm{H}\mathrm{A}+{\mathrm{H}}_{2}\mathrm{A}+\mathrm{N}\mathrm{a}\mathrm{C}\mathrm{l}\to {\mathrm{H}}_{2}\mathrm{A}+\mathrm{N}\mathrm{a}\mathrm{C}\mathrm{l}\to {\mathrm{H}}_{2}\mathrm{A}+\mathrm{H}\mathrm{C}\mathrm{l}+\mathrm{N}\mathrm{a}\mathrm{C}\mathrm{l}.} $ ,则对水电离的影响情况为促进 $ \to $ 促进减弱 $ \to $ 不促进也不抑制 $ \to $ 抑制 $ \to $ 抑制增强, $ {\rm \mathrm{p}\mathrm{O}\mathrm{H}:a < b < c} $ ,则水的电离程度: $ a > b > c $ , $ {\rm \mathrm{C}} $ 正确;根据物料守恒, $ {\rm {\mathrm{N}\mathrm{a}}_{2}\mathrm{A}} $ 溶液中 $ {\rm n({\mathrm{N}\mathrm{a}}^{+})=2n(\mathrm{A})} $ ,通入 $ {\rm \mathrm{H}\mathrm{C}\mathrm{l}} $ 后 $ {\rm \mathrm{A}} $ 是以 $ {\rm {\mathrm{H}}_{2}\mathrm{A}} $ 、 $ {\rm {\mathrm{H}\mathrm{A}}^{-}} $ 、 $ {\rm {\mathrm{A}}^{2-}} $ 形式存在,故 $ c $ 点溶液中 $ {\rm c({\mathrm{N}\mathrm{a}}^{+})=2[c({\mathrm{H}}_{2}\mathrm{A})+c({\mathrm{H}\mathrm{A}}^{-})+c({\mathrm{A}}^{2-})]} $ , $ {\rm \mathrm{D}} $ 正确。


6.乙二胺 $ {\rm ({\mathrm{H}}_{2}{\mathrm{N}\mathrm{C}\mathrm{H}}_{2}{\mathrm{C}\mathrm{H}}_{2}{\mathrm{N}\mathrm{H}}_{2}} $ ,简写为 $ {\rm \mathrm{E}\mathrm{D}\mathrm{A})} $ 是常用的分析试剂,为二元弱碱,在水中的电离方式与氨类似。 $ 25℃ $ 时,向 $ {\rm 20\mathrm{m}\mathrm{L}0.1\mathrm{m}\mathrm{o}\mathrm{l}\cdot {\mathrm{L}}^{-1}} $ 其盐酸盐溶液 $ {\rm {\mathrm{E}\mathrm{D}\mathrm{A}\mathrm{H}}_{2}{\mathrm{C}\mathrm{l}}_{2}} $ 中加入 $ {\rm \mathrm{N}\mathrm{a}\mathrm{O}\mathrm{H}} $ 固体(溶液体积变化忽略不计),体系中 $ {\rm {\mathrm{E}\mathrm{D}\mathrm{A}\mathrm{H}}_{2}^{2+}} $ 、 $ {\rm {\mathrm{E}\mathrm{D}\mathrm{A}\mathrm{H}}^{+}} $ 、 $ {\rm \mathrm{E}\mathrm{D}\mathrm{A}} $ 三种粒子的浓度的对数值 $ ( \lg c) $ 、所加 $ {\rm \mathrm{N}\mathrm{a}\mathrm{O}\mathrm{H}} $ 固体质量与 $ {\rm \mathrm{p}\mathrm{O}\mathrm{H}({\mathrm{O}\mathrm{H}}^{-}} $ 浓度的负对数 $ ) $ 的关系如图所示。下列说法错误的是(      )

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A.乙二胺的第二步电离常数为 $ {10}^{-7.2} $

B. $ {p}_{2} $ 处, $ {\rm c({\mathrm{N}\mathrm{a}}^{+})=c({\mathrm{E}\mathrm{D}\mathrm{A}\mathrm{H}}^{+})+2c(\mathrm{E}\mathrm{D}\mathrm{A})} $

C. $ {\rm \mathrm{p}\mathrm{H}=12} $ 时: $ {\rm c(\mathrm{E}\mathrm{D}\mathrm{A}) > c({\mathrm{E}\mathrm{D}\mathrm{A}\mathrm{H}}^{+}) > c({\mathrm{E}\mathrm{D}\mathrm{A}\mathrm{H}}_{2}^{2+})} $

D. $ {p}_{1} $ 、 $ {p}_{2} $ 、 $ {p}_{3} $ 中,水的电离程度最大的是 $ {p}_{3} $

答案:D
解析:

乙二胺为二元弱碱,第二步电离的平衡常数 $ {\rm {K}_{\mathrm{b}2}=\dfrac{c({\mathrm{E}\mathrm{D}\mathrm{A}\mathrm{H}}_{2}^{2+})\cdot c({\mathrm{O}\mathrm{H}}^{-})}{c({\mathrm{E}\mathrm{D}\mathrm{A}\mathrm{H}}^{+})}} $ , $ {p}_{1} $ 点处 $ {\rm c({\mathrm{E}\mathrm{D}\mathrm{A}\mathrm{H}}_{2}^{2+})=c({\mathrm{E}\mathrm{D}\mathrm{A}\mathrm{H}}^{+})} $ ,则 $ {\rm {K}_{\mathrm{b}2}=c({\mathrm{O}\mathrm{H}}^{-})} $ ,此时 $ {\rm \mathrm{p}\mathrm{O}\mathrm{H}=- \lg c({\mathrm{O}\mathrm{H}}^{-})=- \lg {K}_{\mathrm{b}2}=7.20} $ ,故 $ {\rm {K}_{\mathrm{b}2}={10}^{-7.2}} $ , $ {\rm \mathrm{A}} $ 正确; $ {p}_{2} $ 处,溶液呈中性,根据电荷守恒: $ {\rm c({\mathrm{N}\mathrm{a}}^{+})+2c({\mathrm{E}\mathrm{D}\mathrm{A}\mathrm{H}}_{2}^{2+})+c({\mathrm{E}\mathrm{D}\mathrm{A}\mathrm{H}}^{+})+c({\mathrm{H}}^{+})=c({\mathrm{C}\mathrm{l}}^{-})+c({\mathrm{O}\mathrm{H}}^{-})} $ ,初始溶液中溶质为 $ {\rm {\mathrm{E}\mathrm{D}\mathrm{A}\mathrm{H}}_{2}{\mathrm{C}\mathrm{l}}_{2}} $ ,由此可得物料守恒: $ {\rm c({\mathrm{C}\mathrm{l}}^{-})=2[c({\mathrm{E}\mathrm{D}\mathrm{A}\mathrm{H}}_{2}^{2+})+c({\mathrm{E}\mathrm{D}\mathrm{A}\mathrm{H}}^{+})+c(\mathrm{E}\mathrm{D}\mathrm{A})]} $ ,两式相加并结合溶液呈中性时 $ {\rm c({\mathrm{H}}^{+})=c({\mathrm{O}\mathrm{H}}^{-})} $ 可得 $ {\rm c({\mathrm{N}\mathrm{a}}^{+})=c({\mathrm{E}\mathrm{D}\mathrm{A}\mathrm{H}}^{+})+2c(\mathrm{E}\mathrm{D}\mathrm{A})} $ , $ {\rm \mathrm{B}} $ 正确; $ {\rm \mathrm{p}\mathrm{H}=12} $ 时, $ {\rm \mathrm{p}\mathrm{O}\mathrm{H}=2} $ ,由图可知 $ {\rm c(\mathrm{E}\mathrm{D}\mathrm{A}) > c({\mathrm{E}\mathrm{D}\mathrm{A}\mathrm{H}}^{+}) > c({\mathrm{E}\mathrm{D}\mathrm{A}\mathrm{H}}_{2}^{2+})} $ , $ {\rm \mathrm{C}} $ 正确;盐促进水的电离,碱抑制水的电离,故 $ {\rm {\mathrm{E}\mathrm{D}\mathrm{A}\mathrm{H}}_{2}^{2+}} $ 浓度越大,水的电离程度越大, $ {p}_{1} $ 时水的电离程度最大, $ {\rm \mathrm{D}} $ 错误。


7.常温下,将一定量稀硫酸逐滴滴入高铁酸钠 $ {\rm ({\mathrm{N}\mathrm{a}}_{2}{\mathrm{F}\mathrm{e}\mathrm{O}}_{4})} $ 溶液中,溶液中含铁微粒存在如下平衡: $ {\rm {\mathrm{F}\mathrm{e}\mathrm{O}}_{4}^{2-}\stackrel{{K}_{1}}{⇌}{\mathrm{H}\mathrm{F}\mathrm{e}\mathrm{O}}^{-}{}_{4}\stackrel{{K}_{2}}{⇌}{\mathrm{H}}_{2}{\mathrm{F}\mathrm{e}\mathrm{O}}_{4}\stackrel{{K}_{3}}{⇌}{\mathrm{H}}_{3}{\mathrm{F}\mathrm{e}\mathrm{O}}^{+}{}_{4}} $ ,各含铁微粒的物质的量分数 $ {\rm \delta (\mathrm{X})} $ 随 $ {\rm \mathrm{p}\mathrm{O}\mathrm{H}} $ 的变化如图 $ {\rm [\mathrm{p}\mathrm{O}\mathrm{H}=- \lg c({\mathrm{O}\mathrm{H}}^{-})]} $ 。 $ {\rm \delta (\mathrm{X})=\dfrac{c(\mathrm{X})}{c({\mathrm{F}\mathrm{e}\mathrm{O}}_{4}^{2-})+c({\mathrm{H}\mathrm{F}\mathrm{e}\mathrm{O}}^{-}{}_{4})+c({\mathrm{H}}_{2}{\mathrm{F}\mathrm{e}\mathrm{O}}_{4})+c({\mathrm{H}}_{3}{\mathrm{F}\mathrm{e}\mathrm{O}}^{+}{}_{4})}} $ ,下列说法正确的是(      )

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A. $ {\rm \mathrm{p}\mathrm{O}\mathrm{H}=4.5} $ 时,溶液中存在: $ {\rm c({\mathrm{H}}_{2}{\mathrm{F}\mathrm{e}\mathrm{O}}_{4}) > c({\mathrm{H}\mathrm{F}\mathrm{e}\mathrm{O}}^{-}{}_{4}) > c({\mathrm{F}\mathrm{e}\mathrm{O}}_{4}^{2-})} $

B.当 $ {\rm c({\mathrm{H}\mathrm{F}\mathrm{e}\mathrm{O}}^{-}{}_{4})=c({\mathrm{H}}_{2}{\mathrm{F}\mathrm{e}\mathrm{O}}_{4})} $ 时,溶液 $ {\rm \mathrm{p}\mathrm{H}=5.2} $

C. $ {\rm \dfrac{{K}_{2}}{{K}_{1}} < \dfrac{{K}_{3}}{{K}_{2}}} $

D. $ {\rm \mathrm{p}\mathrm{H}=7} $ 时,溶液中 $ {\rm c({\mathrm{N}\mathrm{a}}^{+})+c({\mathrm{H}}_{3}{\mathrm{F}\mathrm{e}\mathrm{O}}^{+}{}_{4})=2c({\mathrm{F}\mathrm{e}\mathrm{O}}_{4}^{2-})+c({\mathrm{H}\mathrm{F}\mathrm{e}\mathrm{O}}^{-}{}_{4})} $

答案:C
解析:

$ {\rm \delta (\mathrm{X})} $ 越大,其代表微粒浓度越大,根据题图可知 $ {\rm \mathrm{p}\mathrm{O}\mathrm{H}=4.5} $ 时,溶液中存在: $ {\rm c({\mathrm{H}\mathrm{F}\mathrm{e}\mathrm{O}}^{-}{}_{4}) > c({\mathrm{H}}_{2}{\mathrm{F}\mathrm{e}\mathrm{O}}_{4}) > c({\mathrm{F}\mathrm{e}\mathrm{O}}_{4}^{2-})} $ , $ {\rm \mathrm{A}} $ 错误;Ⅱ代表 $ {\rm {\mathrm{H}\mathrm{F}\mathrm{e}\mathrm{O}}^{-}{}_{4}} $ , $ Ⅲ $ 代表 $ {\rm {\mathrm{H}}_{2}{\mathrm{F}\mathrm{e}\mathrm{O}}_{4}} $ ,当 $ {\rm c({\mathrm{H}\mathrm{F}\mathrm{e}\mathrm{O}}^{-}{}_{4})=c({\mathrm{H}}_{2}{\mathrm{F}\mathrm{e}\mathrm{O}}_{4})} $ 时,Ⅱ、Ⅲ相交于 $ b $ 点, $ {\rm \mathrm{p}\mathrm{O}\mathrm{H}=5.2} $ ,则 $ {\rm \mathrm{p}\mathrm{H}=14-\mathrm{p}\mathrm{O}\mathrm{H}=8.8} $ , $ {\rm \mathrm{B}} $ 错误; $ a $ 点时, $ {\rm c({\mathrm{F}\mathrm{e}\mathrm{O}}_{4}^{2-})=c({\mathrm{H}\mathrm{F}\mathrm{e}\mathrm{O}}^{-}{}_{4})} $ , $ {\rm {K}_{1}=\dfrac{c({\mathrm{H}\mathrm{F}\mathrm{e}\mathrm{O}}^{-}{}_{4})}{c({\mathrm{F}\mathrm{e}\mathrm{O}}_{4}^{2-})\cdot c({\mathrm{H}}^{+})}=\dfrac{1}{c({\mathrm{H}}^{+})}} $ , $ {\rm \mathrm{p}\mathrm{O}\mathrm{H}=1.6} $ ,则 $ {\rm c({\mathrm{O}\mathrm{H}}^{-})=1×{10}^{-1.6}\mathrm{m}\mathrm{o}\mathrm{l}\cdot {\mathrm{L}}^{-1}} $ , $ {\rm c({\mathrm{H}}^{+})=\dfrac{{K}_{\mathrm{w}}}{c({\mathrm{O}\mathrm{H}}^{-})}=\dfrac{1×{10}^{-14}}{1×{10}^{-1.6}}\mathrm{m}\mathrm{o}\mathrm{l}\cdot {\mathrm{L}}^{-1}=1×{10}^{-12.4}\mathrm{m}\mathrm{o}\mathrm{l}\cdot {\mathrm{L}}^{-1}} $ ,则 $ {\rm {K}_{1}={10}^{12.4}} $ ,同理在 $ b $ 点和 $ c $ 点分别计算出 $ {\rm {K}_{2}={10}^{8.8}} $ , $ {\rm {K}_{3}={10}^{6.7}} $ ,代入数据计算可得 $ {\rm \dfrac{{K}_{2}}{{K}_{1}}=\dfrac{{10}^{8.8}}{{10}^{12.4}}={10}^{-3.6}} $ , $ {\rm \dfrac{{K}_{3}}{{K}_{2}}=\dfrac{{10}^{6.7}}{{10}^{8.8}}={10}^{-2.1}} $ ,可知 $ {\rm \dfrac{{K}_{2}}{{K}_{1}} < \dfrac{{K}_{3}}{{K}_{2}}} $ , $ {\rm \mathrm{C}} $ 正确;溶液中的阴离子除了 $ {\rm {\mathrm{F}\mathrm{e}\mathrm{O}}_{4}^{2-}} $ 、 $ {\rm {\mathrm{H}\mathrm{F}\mathrm{e}\mathrm{O}}^{-}{}_{4}} $ 还有 $ {\rm {\mathrm{S}\mathrm{O}}_{4}^{2-}} $ ,根据电荷守恒: $ {\rm c({\mathrm{N}\mathrm{a}}^{+})+c({\mathrm{H}}_{3}{\mathrm{F}\mathrm{e}\mathrm{O}}^{+}{}_{4})+c({\mathrm{H}}^{+})=2c({\mathrm{F}\mathrm{e}\mathrm{O}}_{4}^{2-})+c({\mathrm{H}\mathrm{F}\mathrm{e}\mathrm{O}}^{-}{}_{4})+2c({\mathrm{S}\mathrm{O}}_{4}^{2-})+c({\mathrm{O}\mathrm{H}}^{-})} $ , $ {\rm \mathrm{p}\mathrm{H}=7} $ 时,溶液中的 $ {\rm c({\mathrm{O}\mathrm{H}}^{-})=c({\mathrm{H}}^{+})} $ ,则 $ {\rm c({\mathrm{N}\mathrm{a}}^{+})+c({\mathrm{H}}_{3}{\mathrm{F}\mathrm{e}\mathrm{O}}^{+}{}_{4})=2c({\mathrm{F}\mathrm{e}\mathrm{O}}_{4}^{2-})+c({\mathrm{H}\mathrm{F}\mathrm{e}\mathrm{O}}^{-}{}_{4})+2c({\mathrm{S}\mathrm{O}}_{4}^{2-})} $ , $ {\rm \mathrm{D}} $ 错误。