第八章水溶液中离子平衡测试卷
满分100分,考试时间90分钟
试卷说明:本试卷分第Ⅰ卷(选择题)和第Ⅱ卷(非选择题)两部分。请将第Ⅰ卷的答案填涂在答题卡上,第Ⅱ卷可在各题后直接作答。
本卷可能用到的相对原子质量:Mg—24Al—27Si—28 S—32Ba—137Ag—108Fe—56Cu—64Cl—35.5Br—80
第Ⅰ卷(选择题共48分)
一、选择题(本题包括16小题,每小题3分,共48分,每小题只有一个选项符合题意)
1.(2014·吉林省长春市高中毕业班第一次调研)常温下,下列溶液的pH或微粒的物质的量浓度关系正确的是()
A.某物质的溶液中由水电离出的c(H+)=1×10-a mol/L,若a>7,则该溶液的pH一定为14-a
B.某溶液中存在的离子有S2-、HS-、OH-、Na+、H+,则离子浓度的大小关系一定是:c(Na+)>c(S2-)>c(OH-)>c(HS-)>c(H+) C.pH=3的二元弱酸H2R溶液与pH=11的NaOH溶液混合后,混合液的pH等于7,则反应后的混合液:c(R2-)+c(HR-)=c(Na +)
D.将0.2 mol/L的某一元酸HA溶液和0.1 mol/L NaOH溶液等体积混合后溶液pH大于7,则反应后的混合液:2c(OH-)=2c(H+)+c(HA)-c(A-)
解析:本题考查电解质溶液有关知识,意在考查考生综合分析问题的能力。常温时,某溶液中由水电离出的c(H+)=1×10-a mol/L,
若a>7,说明水的电离受到抑制,可能为酸溶液也可能为碱溶液,若为酸溶液,则pH=a,若为碱溶液,则pH=14-a,A项错误;当溶质为硫化钠时,浓度大小关系符合,当溶质为硫氢化钠和硫化氢,且溶液呈酸性时,浓度大小关系不符合,B项错误;由电荷守恒知,2c(R2-)+c(HR-)+c(OH-)=c(Na+)+c(H+),混合液的pH等于7,故c(OH-)=c(H+),应有2c(R2-)+c(HR-)=c(Na+),C项错误;根据电荷守恒知,c(OH-)+c(A-)=c(H+)+c(Na+),根据物料守恒知,c(A-)+c(HA)=2c(Na+),二者联立可得:2c(OH-)+c(A-)=2c(H+)+c(HA),D项正确。
答案:D
2.(2014·河南省洛阳市高三统考)已知25 ℃时有关弱酸的电离平衡常数如下表:
A.HX、HY两种弱酸的酸性:HX>HY
B.相同条件下溶液的碱性:NaX>Na2CO3>NaY>NaHCO3
C.结合H+的能力:CO2-3>Y->X->HCO-3
D.HX和HY酸性相同,都比H2CO3弱
解析:本题考查电离平衡常数及其应用,意在考查考生的知识迁移能力。根据电离平衡常数可知酸性:H2CO3>HX>HCO-3>HY,则结合H+的能力:Y->CO2-3>X->HCO-3,故A正确、C错误。酸越弱,其对应的盐的水解能力越强,故相同条件下溶液的碱性:NaY>Na2CO3>NaX>NaHCO3,故B错误。HX与HY的电离平衡常
数不相等,所以其酸性不相同,D错误。
答案:A
3.(2014·河南省洛阳市高三统考)在25 ℃时,FeS的K sp=6.3×10-18,CuS的K
=1.3×10-36,ZnS的K sp=1.3×10-24。下列有关说法
sp
中正确的是()
A.25 ℃时,CuS的溶解度大于ZnS的溶解度
B.25 ℃时,饱和CuS溶液中Cu2+的浓度为1.3×10-36 mol·L-1 C.物质的量浓度相同的FeCl2、ZnCl2混合液中加入少量Na2S,只有FeS沉淀生成
D.除去某溶液中的Cu2+,可以选用FeS作沉淀剂
解析:本题考查溶度积及其应用,意在考查考生运用溶度积原理解决实际问题的能力。CuS的溶度积小于ZnS,所以CuS的溶解度小于ZnS,故A错误。饱和CuS溶液中c(Cu2+)=K sp(CuS)= 1.3×10-18 mol·L-1,B错误。由于ZnS的溶度积小于FeS,所以C项应该生成ZnS,故C错误。D项符合沉淀转化的规律。
答案:D
4.(2014·湖北省八市高三联考)在含有Ag+的酸性溶液中,以铁铵矾NH4Fe(SO4)2作指示剂,用KSCN的标准溶液滴定Ag+。已知:AgSCN(白色,s)Ag++SCN-,K sp=1.0×10-12,Fe3++SCN-(FeSCN)2+(红色),K=138,下列说法不正确的是()
A.边滴定,边摇动溶液,溶液中首先析出AgSCN白色沉淀
B.当Ag+定量沉淀后,少许过量的SCN-与Fe3+生成红色配合物,即为终点
C.上述实验可用KCl标准溶液代替KSCN的标准溶液滴定Ag +
D.滴定时,必须控制溶液一定的酸性,防止Fe3+水解,以免影响终点的观察
解析:本题考查化学实验与溶度积,意在考查考生的综合应用能力。对比AgSCN的溶度积常数及Fc3+与SCN-反应的平衡常数可知,溶液中首先析出AgSCN白色沉淀,A项正确;Fe3+与SCN-形成的配合物为红色,其颜色变化决定了这种配合物的形成与否,可以作为滴定终点判断的依据,B项正确;Cl-与Fe3+不反应,没有明显的颜色变化,C项错误;Fe3+易水解生成红褐色Fe(OH)3沉淀而干扰对红色的观察,D项正确。
答案:C
5.(2014·山西省高三年级第二次四校联考)下列叙述正确的是()
A.pH=5.2的CH3COOH与CH3COONa混合溶液中,c(Na +)>c(CH3COO-)
B.在滴有酚酞溶液的氨水里加入盐酸至溶液恰好无色,则此时溶液的pH=7
C.若100 mL pH=11的NaOH溶液与10 mL盐酸混合后溶液的pH=7,则盐酸溶液的pH=2
D.某醋酸溶液的pH=3,将此溶液稀释10倍后溶液的pH=4 解析:本题考查了溶液的酸碱性、盐类水解、弱电解质溶液的稀释、pH的计算、离子浓度大小比较等,意在考查考生的理解能力及计算能力。CH3COOH与CH3COONa混合溶液呈酸性,说明c(H +)>c(OH-),根据电荷守恒,c(CH3COO-)>c(Na+),A项错误;在滴有酚酞溶液的氨水里加入盐酸至溶液恰好无色,此时溶液的pH>7,B项错误;NaOH溶液(强碱)与盐酸(强酸)反应后,溶液恰好呈中性,说明n(NaOH)=n(HCl),即n(H+)=n(OH-),C项正确;醋酸是弱
酸,将pH=3的醋酸溶液稀释10倍后溶液的pH<4,D项错误。
答案:C
6.(2014·山西省高三年级第二次四校联考)已知AgI为黄色沉淀,AgCl为白色沉淀,25 ℃时,AgI饱和溶液中c(Ag+)=1.22×10-8 mol·L-1,AgCl饱和溶液中c(Ag+)=1.30×10-5 mol·L-1。若在5 mL 含有KCl和KI浓度均为0.01 mol·L-1的混合溶液中,滴加8 mL 0.01 mol·L-1的AgNO3溶液,则下列叙述中不正确的是() A.溶液中所含溶质的离子浓度大小关系为c(NO-3)>c(K+)>c(Cl -)>c(I-)>c(Ag+)
B.溶液中先产生的是AgI沉淀
C.AgCl的K sp的数值为1.69×10-10
D.若在AgI悬浊液中滴加KCl溶液、黄色沉淀可能转变成白色沉淀
解析:本题考查了难溶电解质的电离平衡、K sp的有关计算、离子浓度大小比较等,意在考查考生的理解能力及计算能力。根据已知条件,若在含有KCl和KI的溶液中加入AgNO3溶液,首先生成AgI 沉淀,反应后剩余n(Ag+)=(0.008-0.005) L×0.01 mol·L-1=3×10-5 mol,继续生成AgCl沉淀,反应后剩余n(Cl-)=0.005 L×0.01 mol·L
-1-3×10-5 mol=2×10-5 mol,c(Cl-)=
2×10-5 mol
(0.008+0.005) L
=1.54×10
-3mol/L,悬浊液中c(Ag+)=K sp(AgCl)
c(Cl-)
=
(1.30×10-5)2
1.54×10-3
=1.10×10-
7(mol·L-1),c(I-)=K sp(AgI)
c(Ag+)=
(1.22×10-8)2
1.10×10-7
=1.35×10-9,混合溶液中
n(K+)=1×10-4mol,n(NO-3)=0.008 L×0.01 mol·L-1=8.0×10-5 mol,则c(K+)>c(NO-3),故c(K+)>c(NO-3)>c(Cl-)>c(Ag+)>c(I-),A
项错误;AgI比AgCl更难溶,先产生的是AgI沉淀,B项正确;AgCl 的K sp的数值为(1.30×10-5)2=1.69×10-10,C项正确;AgI饱和溶液中c(Ag+)=1.22×10-8mol·L-1,K sp(AgCl)=1.69×10-10,当溶液中
c(Cl-)≥K sp(AgCl)
c(Ag+)
=
1.69×10-10
1.22×10-8
=1.39×10-2(mol·L-1)时,AgI可转化
为AgCl,D项正确。
答案:A
7.(2014·贵州省六校联盟高三第一次联考)室温下,水的电离达到平衡:H2O H++OH-。下列叙述正确的是()
A.将水加热,平衡向正反应方向移动,K W不变
B.向水中加入少量盐酸,平衡向逆反应方向移动,c(H+)增大C.向水中加入少量NaOH固体,平衡向逆反应方向移动,c(OH -)降低
D.向水中加入少量CH3COONa固体,平衡向正反应方向移动,c(OH-)=c(H+)
解析:本题考查水的电离平衡的影响因素,意在考查考生的分析能力。加热时,水的电离平衡正向移动,K W增大,A项错误;加入少量盐酸,水的电离平衡逆向移动,但c(H+)增大,B项正确;加入少量NaOH固体,水的电离平衡逆向移动,但c(OH-)增大,C项错误;加入少量CH3COONa固体,c(H+)减小,水的电离平衡正向移动,c(OH-)增大,c(OH-)>c(H+),D项错误。
答案:B
8.(2014·江西省南昌市高三一模)已知一定温度下,有下列难溶电解质的相关数据:
44243
不正确的是()
A.向该混合溶液中加过量铁粉,能观察到红色固体析出
B.向该混合溶液中逐滴加入NaOH溶液,最先看到红褐色沉淀C.该混合溶液中c(SO2-4):[c(Cu2+)+c(Fe2+)+c(Fe3+)]>5:4
D.向该混合溶液中加入适量氯水,并调pH至3~4后过滤,能得到纯净的CuSO4溶液
解析:本题考查溶度积常数,意在考查考生对难溶电解质溶解平衡的理解及计算能力。加入过量铁粉,发生反应:Fe+2Fe3+===3Fe2+、Fe+Cu2+===Fe2++Cu,有Cu析出,A项正确;对于M(OH)n,
开始产生沉淀时,c(OH-)=n K
sp
c(M n+)
,根据所给物质的K sp数据,
可以判断产生Fe(OH)3时所需c(OH-)最小,因此先产生Fe(OH)3沉淀,B项正确;假设各物质的物质的量均为a,则n(SO2-4)=5a,由于三种金属离子均发生水解反应,溶液中,n(Cu2+)+n(Fe2+)+n(Fe3+)<4a,则c(SO2-4):[c(Cu2+)+c(Fe2+)+c(Fe3+)]>5:4,C项正确;向混合溶液中加入适量氯水,Fe2+被氧化为Fe3+,调pH至3~4,Fe3+虽能完全沉淀,但由于引入了Cl-,得到CuCl2和CuSO4的混合溶液,D项错误。
答案:D
9.(2014·贵州省六校联盟高三第一次联考)下列关于电解质溶液的叙述正确的是()
A.常温下,同浓度的Na2CO3与NaHCO3溶液相比,Na2CO3
溶液的pH大
B.常温下,pH=7的NH4Cl与氨水的混合溶液中:c(Cl -)>c(NH+4)>c(H+)=c(OH-)
C.中和pH与体积均相同的盐酸和醋酸,消耗NaOH的物质的量相同
D.将pH =4的盐酸稀释后,溶液中所有离子的浓度均降低
解析:本题考查电解质溶液,意在考查考生对水溶液中离子平衡理论的理解能力。Na2CO3比NaHCO3更易水解,因此浓度相同时,Na2CO3溶液的碱性强,pH大,A项正确;常温下,pH=7的NH4Cl 与氨水的混合溶液中,c(Cl-)=c(NH+4),B项错误;pH相同的盐酸和醋酸,c(醋酸)>c(盐酸),中和等体积的两种溶液时,醋酸消耗NaOH 的物质的量大,C项错误;pH=4的盐酸稀释后,c(H+)、c(Cl-)减小,由于K W不变,则c(OH-)增大,D项错误。
答案:A
10.(2014·河南省开封市高三第一次摸底)下列说法正确的是()
A.0.1 mol/L (NH4)2SO4溶液中的c(NH+4) B.相同温度下,0.6 mol/L氨水溶液与0.3 mol/L氨水溶液中c(OH-)之比是2 1 C.向0.1 mol/L NaNO3溶液中滴加盐酸使溶液pH=5,此时混合液中的c(Na+)=c(NO-3) D.常温下,向醋酸钠溶液中加入适量醋酸,使混合液的pH=7,此时混合液中c(Na+)>c(CH3COO-) 解析:本题考查溶液中微粒数目大小的比较,意在考查考生对电解质溶液性质的综合分析能力。NH+4水解程度很小,(NH4)2SO4溶液中c(NH+4)>c(SO2-4),A项错误;对于弱电解质来说,浓度越小,电 离程度越大,故B项中两种氨水中NH3·H2O的电离程度不同,故二者中的c(OH-)之比不等于,B项错误;C项中的NaNO3为强酸强碱盐,其中Na+与NO-3的浓度始终相等,与滴加盐酸的量无关,C 项正确;D项中电荷守恒式为c(Na+)+c(H+)=c(CH3COO-)+c(OH -),又因c(H+)=c(OH-),故c(Na+)=c(CH3COO-),D项错误。 答案:C 11.(2014·宁夏银川一中高三小班辅导(三))常温下,pH=3的HA溶液V1 mL与pH=11的KOH溶液V2 mL混合,则下列说法正确的是() A.若V1=V2,则反应后溶液的pH一定等于7 B.若反应后溶液呈酸性,则V1一定小于V2 C.若反应后溶液呈酸性,则V1一定大于V2 D.若反应后溶液呈中性,则混合液中一定存在c(H+)+c(OH-)=2×10-7 mol·L-1 解析:本题考查水溶液中的离子平衡,意在考查考生对水溶液中离子平衡理论的理解。V1=V2时,若HA为强酸,则二者恰好完全反应,pH=7,若HA为弱酸,则得到HA和NaA的混合溶液,溶液呈酸性,pH<7,A项错误;若反应后溶液呈酸性,则V1可能等于V2,B、C项错误;若反应后溶液呈中性,则c(H+)=c(OH-)=1×10-7 mol·L-1、c(H+)+c(OH-)=2×10-7 mol·L-1,D项正确。 答案:D 12.(2014·宁夏银川一中高三小班辅导(三))下列事实与结论(或推论)均正确的是() A.将浓氨水加到盛有AgCl固体的试管中,AgCl固体完全溶解,则所得溶液中c(Ag+)·c(Cl-)>K sp(AgCl) B .物质的量之比为1:2的Na 2O 2和NaHCO 3的固体混合物,在密闭容器中充分加热反应后,残留的固体是Na 2CO 3 C .向FeBr 2溶液中通入少量的氯气,再向反应后的溶液中滴加KSCN 溶液,结果溶液变为红色,那么向FeI 2溶液中通入少量的氯气,也会出现同样的现象 D .将某混合气体通入品红溶液中,溶液不褪色,该气体中无Cl 2 解析:本题考查沉淀的溶解平衡、氧化还原反应、气体的检验等,意在考查考生对化学反应原理的理解。由题意知AgCl 固体完全溶解,故c (Ag +)·c (Cl -)不大于K sp (AgCl),A 项错误;物质的量之比为1:2的Na 2O 2和NaHCO 3的固体混合物,加热时发生反应:2Na 2O 2+ 4NaHCO 3=====△4Na 2CO 3+O 2↑+2H 2O ,残余固体为Na 2CO 3 ,B 项正确;还原性:I ->Fe 2+>Br -,向FeI 2溶液中通入少量的氯气,I -先被氧化,滴加KSCN 溶液,不变红色,C 项错误;若混合气体中含有SO 2和Cl 2,且n (SO 2):n (Cl 2)=1:1,通入品红溶液中,溶液不褪色,D 项错误。 答案:B 13.(2014·河北省名校名师俱乐部高三第二次调研)已知K sp (AgCl)=1.78×10-10,K sp (Ag 2CrO 4)=2.00×10-12。在只含有KCl 、K 2CrO 4的混合溶液中滴加0.001 mol·L -1的AgNO 3溶液,当AgCl 与Ag 2CrO 4 共存时,测得溶液中CrO 2-4的浓度是5.000×10-3 mol· L -1,此时溶液中Cl -的物质的量浓度是( ) A .1.36×10-5 mol·L -1 B .8.90×10-6 mol·L -1 C .4.45×10-2 mol·L -1 D .1×10-5 mol·L -1 解析:此时溶液中c (Ag +)=K sp (Ag 2CrO 4)c (CrO 2-4)= 2.00×10-125.000×10-3 = 2.000×10-5 mol·L -1,故c (Cl -)=K sp (AgCl )c (Ag +)=1.78×10-102.000×10-5 =8.90×10-6 mol·L -1。 答案:B 14.(2014·河北省名校名师俱乐部高三第二次调研)常温下,下列 有关醋酸的叙述中不正确的是( ) A .pH =5.6的CH 3COOH 与CH 3COONa 混合溶液中:c (Na +) B .浓度均为0.1 mol·L -1的CH 3COOH 溶液和CH 3COONa 溶 液等体积混合后:c (CH 3COO -)-c (CH 3COOH)=2[c (H +)-c (OH -)] C .将pH =a 的醋酸稀释为pH =a +1的过程中,c (CH 3COOH )c (H +) 不断减小 D .等体积pH =a 的醋酸与pH =b 的NaOH 溶液恰好中和时,a +b =14 解析:A 项,根据电荷守恒关系c (Na +)+c (H +)=c (CH 3COO -) +c (OH -),因pH =5.6,c (H +)>c (OH -),故c (Na +) 答案:D 15.(2014·辽宁省知名重点中学高三联考)我们已经知道,pH 表 示溶液中c (H +)的负对数,同样也可以定义pOH 表示溶液中c (OH -)的负对数,即pOH =-lg c (OH -),温度T 时水的离子积常数用K W 表示,此温度下不能判定溶液呈中性的依据是( ) A.pH pOH =1 B .pOH =-lg K W C.c(H+)=10-pOH D.pH+pOH=lg 2 K W 解析:本题考查了pH的计算、水的离子积常数等,意在考查考生的计算能力及解决实际问题的能力。由pH=pOH,可以推出c(H +)=c(OH-),从而判定溶液呈中性,A项正确;由K W=c(H+)·c(OH -),pOH=-lg K w,说明c(H+)=c(OH-),从而判定溶液呈中性,B 项正确;由c(H+)=10-pOH,可以推出c(H+)=c(OH-),从而判定溶 液呈中性,C项正确;lg 2 K W=lg 2 c(H+)·c(OH-) =lg2-[lg c(H+)+lg c(OH-)]=lg2+pH+pOH≠pH+pOH,D项错误。 答案:D 16.(2014·云南省第一次高中毕业生复习统测)25 ℃,某浓度的盐酸、氯化铵溶液中由水电离出的氢离子浓度分别为1.0×10-a mol·L -1、1.0×10-b mol·L-1,这两种溶液的pH之和为() A.14-a+b B.14+a+b C.14-a-b D.14+a-b 解析:本题考查了水的电离与溶液的pH,意在考查考生对电离和pH概念的理解及计算能力。盐酸中水电离出的H+与溶液中的OH -浓度相同,故该浓度的盐酸中c(H+)=1.0×10-14 1.0×10-a mol·L-1=1.0×10 -14+a mol·L-1,故其pH=14-a;氯化铵溶液中H+完全来自水的电离,即c(H+)=1.0×10-b mol·L-1,故其pH=b,因此两种溶液的pH 之和为14-a+b,即A项正确。 答案:A 第Ⅱ卷(非选择题共52分) 二、非选择题 17.(2014·山西省高三年级第二次四校联考)(12分)最近雾霾天气又开始肆虐我国大部分地区。其中SO2是造成空气污染的主要原因,利用钠碱循环法可除去SO2。 (1)钠碱循环法中,吸收液为Na2SO3溶液,该吸收反应的离子方程式是________________。 (2)已知H2SO3的电离常数为K1=1.54×10-2,K2=1.02×10-7,H2CO3的电离常数为K1=4.30×10-7,K2=5.60×10-11,则下列微粒可以共存的是________________。 A.CO2-3HSO-3B.HCO-3HSO-3 C.SO2-3HCO-3D.H2SO3HCO-3 (3)吸收液吸收SO2的过程中,pH随n(SO2-3):n(HSO-3)变化关系如下表: n(SO2-3n(HSO-3) 3 解释原因________________。 ②在NaHSO3溶液中微粒浓度关系不正确的是________(选填字母)。 A.c(Na+)=2c(SO2-3)+c(HSO-3) B.c(Na+)>c(HSO-3)>c(H+)>c(SO2-3)>c(OH-) C.c(H2SO3)+c(H+)=c(SO2-3)+c(OH-) D.c(Na+)+c(H+)=2c(SO2-3)+c(HSO-3)+c(OH-) (4)当吸收液的pH降至约为6时,需送至电解槽再生。再生示意 图如下: ①吸收液再生过程中的总反应方程式是________________。 ②当电极上有1 mol电子转移时阴极产物为________g。 解析:本题考查了化学反应原理有关知识,意在考查考生对相关知识的理解与应用能力。(1)SO2能被Na2SO3溶液吸收,反应的离子方程式是SO2-3+SO2+H2O===2HSO-3。(2)CO2-3+HSO-3===SO2-3+HCO-3,A项不能共存;H2SO3+HCO-3===HSO-3+CO2↑+H2O,D 项不能共存。(3)①HSO-3存在:HSO-3SO2-3+H+和HSO-3+H2O H2SO3+OH-,根据表中的数据可知,随n(HSO-3)的增大,溶液pH减小,这说明HSO-3的电离程度大于HSO-3的水解程度,因此NaHSO4溶液显酸性。②根据电荷守恒可知,c(Na+)+c(H+)=2c(SO2-3)+c(HSO-3)+c(OH-),D正确,A错误;HSO-3的电离程度大于水解程度,所以c(Na+)>c(HSO-3)>c(H+)>c(SO2-3)>c(OH-),B正确;物料守恒式为c(Na+)=c(SO2-3)+c(HSO-3)+c(H2SO3),由电荷守恒式和物料守恒式可得出,c(H2SO3)+c(H+)=c(SO2-3)+c(OH-),C 正确。(4)根据电解槽所示的变化,可知HSO-3在阳极放电的电极反应式是HSO-3+H2O-2e-===3H++SO2-4;H+在阴极得电子生成H2,溶液的c(H+)降低,促使HSO-3电离生成SO2-3,且Na+进入阴极室, 吸收液得以再生。吸收液再生过程中的总反应方程式是HSO-3+H2O===SO2-4+H++H2↑。当电极上有1 mol电子转移时,阴极生成0.5 mol H2,质量为1 g。 答案:(每空1分)(1)SO2-3+SO2+H2O===2HSO-3 (2)BC (3)①酸HSO-3存在:HSO-3SO2-3+H+和HSO-3+H2O H2SO3+OH-,HSO-3的电离程度大于水解程度②A (4)①HSO-3+H2O===SO2-4+H++H2↑②1 18.(2014·浙江省名校新高考研究联盟第一次联考)(12分)锌烂板液是制作印刷锌板时用稀HNO3腐蚀锌板后得到的废液,主要含Zn(NO3)2和自来水带进的Cl-、Fe3+等杂质离子。某兴趣小组在实验室中由锌烂板液制取ZnSO4·7H2O的步骤如下: ①在锌烂板液中逐渐加入6 mol/L氢氧化钠溶液,用pH试纸检验,直至pH=8; ②过滤后得到粗Zn(OH)2沉淀,用蒸馏水多次洗涤沉淀; ③用2 mol/L硫酸慢慢将洗净的粗Zn(OH)2沉淀溶解,保持一定pH,加热煮沸,趁热过滤,滤液即为ZnSO4溶液; ④在滤液中注入2 mol/L的硫酸,调节pH为2左右,后经相关操作得到ZnSO4·7H2O晶体。 已知:常温下,Fe3+在pH=1.9开始沉淀,pH=3.2沉淀完全;Zn2+在pH=6.4开始沉淀,pH=8.0沉淀完全;Zn(OH)2的化学性质与Al(OH)3相似。 (1)在以上所有步骤中都需要用到的仪器是烧杯、___________。 (2)步骤②的目的是除去________________等杂质离子,检验沉淀是否已洗净的具体操作是________________。 (3)步骤①保持pH=8的目的是________________,步骤④保持 pH =2的目的是________________。 (4)步骤③为了除去Fe3+,故保持的pH范围为_____________,加热煮沸的目的是________________。 (5)步骤④中得到ZnSO4·7H2O晶体的操作步骤为____________、________________、过滤、洗涤、干燥。 解析:本题考查了硫酸锌晶体的制备,意在考查考生的实验操作能力和分析能力。(1)实验过程中,各步骤都需要用到烧杯和玻璃棒。 (2)步骤②的目的是除去Cl-、NO-3、Na+等杂质离子,以提高纯度;检验沉淀是否已洗净,可检验滤液中是否含有Cl-,方法是取最后一次洗涤滤液少量于试管中,滴加硝酸酸化的AgNO3溶液,若无白色沉淀产生,说明沉淀已洗涤干净。(3)根据题给信息,Zn2+在pH=6.4开始沉淀,在pH=8.0沉淀完全,故步骤①保持pH=8,既保证Zn2+完全沉淀,又避免Zn(OH) 溶解。步骤④保持pH=2的目的是避免 2 Zn2+水解。(4)根据题给信息,Fe3+在pH=1.9开始沉淀,在pH=3.2沉淀完全,而又不能让Zn2+沉淀出来,故步骤③保持的pH范围为3.2~6.4;加热可以促使Fe3+充分水解。(5)步骤④中得到ZnSO4·7H2O 晶体的操作为蒸发浓缩、冷却结晶,然后过滤、洗涤、干燥。 答案:(1)玻璃棒(1分) (2)Cl-、NO-3、Na+(2分)取最后一次洗涤滤液少量于试管中,滴加硝酸酸化的AgNO3溶液,若无白色沉淀产生,说明沉淀已洗涤干净(2分) (3)既保证Zn2+完全沉淀,又避免Zn(OH)2溶解(1分)避免Zn2+水解(1分) (4)3.2~6.4(2分)促使Fe3+充分水解(1分) (5)蒸发浓缩(1分)冷却结晶(1分) 19.(2014·北京市东城区高三第一学期期末统考)(8分)某兴趣小组用废铁泥(主要成分为Fe 2O 3、FeO 和少量Fe)制备磁性Fe 3O 4纳米材料的流程示意图如下: 已知:R =n (Fe +3) n (Fe +2) 步骤⑤中,相同条件下测得Fe 3O 4的产率与R 的关系如图所示。 (1)步骤②中,主要反应的离子方程式是__________________。 (2)已知:Fe 3+在pH =2.8时沉淀完全;Fe 2+在pH =6.3时开始沉淀,在pH =8.3时沉淀完全。 步骤③中,用NaOH 溶液调pH 至9,原因是________________。 (3)浊液D 中铁元素以FeOOH 形式存在。步骤④中,反应的化学方程式是____________________。 (4)下列说法正确的是________(选填字母)。 a .步骤④中,当反应完成后需再加热一段时间 b .步骤⑤中,反应过程中需要不断补充碱液 c .步骤⑤恰好反应时,n (FeOOH )n (Fe 2+) =2:1 d .当n (浊液D 中的FeOOH )n (滤液B 中的铁元素)=47 时,Fe 3O 4的产率最高 解析:本题考查无机化工流程,意在考查考生对元素化合物的性质的理解和应用能力。(1)根据题目信息知滤液A 中含有Fe 3+、Fe 2+、H +,加入Fe ,发生反应:Fe +2Fe 3+===3Fe 2+、Fe +2H +===Fe 2++H 2↑,主要反应是前者。(2)溶液的pH ≥8.3时,可使Fe 2+沉淀完全。 (3)步骤④中的反应物是Fe(OH)2、H 2O 2,生成物中含有FeOOH 。根据得失电子守恒、元素守恒完成方程式的书写。(4)步骤④中反应完成后,浊液D 中可能含有过量的H 2O 2,需加热使其分解除去,防止其在步骤⑤中继续氧化+2价铁元素,a 正确。步骤⑤是FeOOH 与Fe 2+反应制备纳米Fe 3O 4,根据反应环境可知其反应的离子方程式为2FeOOH +Fe 2++2OH -===Fe 3O 4+2H 2O ,所以反应过程中需要不断补充碱液,b 正确。Fe 3O 4中Fe +3与Fe +2 的物质的量之比为2:1,所以步骤⑤恰好反应时,FeOOH 与Fe 2+的物质的量之比为2:1,c 正确。观 察图像可知,Fe 3O 4的产率最高时,R =n (Fe +3)n (Fe +2) =1.75=74,即d 项中所给的物质的量之比应为7:4,故d 错误。 答案:(每空2分)(1)2Fe 3++Fe===3Fe 2+ (2)使亚铁离子沉淀完全 (3)2Fe(OH)2+H 2O 2===2FeOOH +2H 2O (4)abc 20.(2014·江西省南昌市高三零模调研)(8分)A 、B 、C 、D 、E 均为易溶于水的化合物,其离子组成如下。(各化合物中离子组成不重复) ①用pH试纸分别测得B、C溶液均呈碱性,且0.1 mol/L B溶液pH>13; ②D溶液加入铜粉,溶液质量增加; ③在E溶液中加过量B,没有沉淀产生; ④在A溶液中逐滴滴入氨水至过量,先先成白色沉淀,后沉淀溶解。 请回答下列问题: (1)B的名称:________,E的名称:________。 (2)C水溶液呈碱性的原因(用离子方程式表示):________;0.1 mol/L的C溶液中和0.1 mol/L的NaHCO3溶液中,阴离子的总数:C溶液________NaHCO3溶液。(填“>”、“=”或“<”) (3)D溶液呈________(填“酸性”、“碱性”或“中性”);若将D溶液加热蒸干,得到的固体应是:________________________。(填化学式) 解析:本题考查了离子反应与离子检验,意在考查考生对常见离子反应的判断能力。由己知离子组成的易溶于水的化合物中,显碱性的有NaCO3、Ba(OH)2、NaOH,其中0.1 mol/L,Ba(OH)2溶液的pH>13,又由于各化合物中离子组成不重复,故实验①可以确定B 为Ba(OH)2,C为Na2CO3;由银氨溶液的制备可知实验④中的A为 AgNO3;结合以上分析及实验②可知D为FeCl3或Fe2(SO4)3;再由实验③可知E为氯化物,故D只能是Fe2(SO4)3,则E为AlCl3。(1)B 为氢氧化钡;E为氯化铝。(2)碳酸钠溶液显碱性是CO2-3水解的缘故; 0.1 mol/L的碳酸钠溶液中阴离子总数比0.1 mol/L的碳酸氢钠溶液中阴离子总数大。(3)D为Fe2(SO4)3,Fe3+水解显酸性;加热硫酸铁溶液促进Fe3+的水解,但硫酸为高沸点物质,不能挥发,加热蒸干得到的还是硫酸铁固体。 答案:(1)氢氧化钡(2分)氯化铝(2分) (2)CO2-3+H2O HCO-3+OH-(1分)>(1分) (3)酸性(1分)Fe2(SO4)3(1分) 21.(2014·山东省潍坊市高三联考)(10分)下表是几种弱电解质的电离平衡常数、难溶电解质的溶度积K sp(25 ℃) 回答下列问题: (1)写出C6H5OH与Na3PO4反应的离子方程式:__________。 (2)25 ℃时,向10 mL 0.01 mol·L-1C6H5OH溶液中滴加V mL 水溶液中的离子平衡 1.常温下将稀NaOH溶液和稀CH3COOH溶液混合,溶液中不可能出现的结果是(). A.pH>7,且c(OH-)>c(Na+)>c(H+)>c(CH3COO-) B.pH>7,且c(Na+)+c(H+)=c(CH3COO-)+c(OH-) C.pH<7,且c(CH3COO-)>c(H+)>c(Na+)>c(OH-) D.pH=7,且c(CH3COO-)>c(Na+)>c(H+)=c(OH-) 2. 在25℃,将a mol/L的氨水与b…的盐酸等体积混合,反应后显中性…用含a和b的代数式表示 该混合溶液中一水合氨的电离平衡常数是? 3.水的电离平衡曲线如图所示,下列说法中,正确的是() A、图中A、 B、D三点处Kw的大小关系:B>A>D B、25℃时,向pH=1的稀硫酸中逐滴加入pH=8的稀氨水,溶液中c(NH4+)/c(NH3?H2O)的值逐渐减小 C、在25℃时,保持温度不变,在水中加人适量NH4Cl固体,体系可从A点变化到C点 D、A点所对应的溶液中,可同时大量存在Na+、Fe3+、Cl-、S042- 4. 设水的电离平衡线如图所示: (1)若以A点表示25℃时水在电离平衡时的离子浓度,当温度上升到100℃时,水的电离平衡状态到B 点,则此时水的离子积从_____增加到____,造成水的离子积增大的原因是____. (2)将pH=8的Ba(OH) 2 溶液与pH=5的稀盐酸混合,并保持100℃的恒温,欲混合溶液pH=7,则 Ba(OH) 2 溶液与盐酸的体积比为____. (3)100℃时,已知某强酸溶液的pH酸与某强碱溶液的pH碱存在如下关系:pH酸+ pH碱=13,若要 使该强酸与该强碱混合后溶液呈中性,则该强酸溶液的体积与强碱溶液的体积之比为__ 5. 已知NaHSO4在水中的电离方程式为:NaHSO4═Na++H++SO42-.某温度下,向pH=6的蒸馏水中加入 NaHSO4晶体,保持温度不变,测得溶液的pH为2.下列对该溶液的叙述中,不正确的是()A.该温度高于25℃ B.由水电离出来的H+的浓度是1.0×10-10mol/L C.加入NaHSO4晶体抑制了水的电离 D.该温度下加入等体积pH=12的NaOH溶液可使该溶液恰好呈中性 (人教版选修四)第三章《水溶液中的离子平衡》综合测试题 (考试时间:90分钟满分:100分) 本试卷分第Ⅰ卷(选择题)和第Ⅱ卷(非选择题)两部分。第Ⅰ卷54分,第Ⅱ卷46分,共100分,考试时间90分钟。 第Ⅰ卷(选择题共50分) 一、选择题(本大题共25小题,每小题2分,共50分。在每小题给出的四个选项中,只有一项是符合题目要求的) 1.下列说法中正确的是( D) A.二氧化硫溶于水能导电,故二氧化硫属于电解质 B.硫酸钡难溶于水,故硫酸钡属于弱电解质 C.硫酸是强电解质,故纯硫酸能导电 D.氢氧根离子浓度相同的氢氧化钠溶液和氨水导电能力相同 2.将mol·L-1醋酸溶液加水稀释,下列说法正确的是( D) A.溶液中c(OH-)和c(H+)都减小 B.溶液中c(H+)增大 C.醋酸电离平衡向左移动 D.溶液的pH增大 A、因醋酸溶液中加水稀释,溶液的体积增大,则电离产生的氢离子的浓度减小,则氢 氧根浓度增大,故A错误; B 、因醋酸溶液中加水稀释,溶液的体积增大,则电离产生的氢离子的浓度减小,故B 错误; C 、醋酸是弱电解质,则醋酸溶液中加水稀释将促进电离,平衡向右移动,故C 错误; D 、醋酸溶液中加水稀释,溶液的体积增大,则电离产生的氢离子的浓度减小,根据Kw 值不变,所以氢氧根浓度增大,故D 正确;故选D . 3.相同温度下,等物质的量浓度的下列溶液中,pH 最小的是( C ) A .NH 4Cl B .NH 4HCO 3 C .NH 4HSO 4 D .(NH 4)2SO 4 解析:NH4Cl 和(NH4)2SO4对比,水解都呈酸性,(NH4)2SO4pH 较小;NH4HCO3水解呈碱性,pH 最大;NH4HSO4为酸式盐,HSO4-完全电离,溶液酸性最强,则pH 最小,故选C 。 4.下列各电离方程式中,书写正确的是( D ) A .H 2S 2H ++S 2— B .KHSO 4K ++H ++SO 2- 4 C .Al(OH)3===Al 3++3OH - D .NaH 2PO 4===Na ++H 2PO -4 A .氢硫酸分步电离,应该分步写,主要以第一步为主,其正确的为:H 2S H ++HS — ,故A 错误; B .为强电解质,应该用等号,正确的为:KHSO4==K++H++SO42-,故B 错误; C .为弱电解质,应该用可逆号,正确的为:Al (OH )3==Al3++3OH-,故C 错误; 水溶液中的离子平衡练习题 1.已知水的电离方程式:H 2O H++ OH-。下列叙述中,正确的是A.升高温度,K W增大,pH不变 B.向水中加入少量硫酸,c(H+)增大,K W不变 C.向水中加入氨水,平衡向逆反应方向移动,c(OH-)降低 D.向水中加入少量固体CH3COONa,平衡向逆反应方向移动,c(H+)降低 2.A、B两种酸溶液pH都是2,各取1 mL分别加水稀释成1000 mL,其pH的变化如图所示,则下列判断正确的是 A.原酸溶液的浓度c(A)=c(B) B.若a=5,则B为强酸,A为弱酸 C.原酸溶液的浓度c(A)>c(B) D.若a<5,则A、B都是弱酸 3.某温度下,相同pH值的盐酸和醋酸溶液分别加水稀释,溶液的pH值随溶液体积变化的曲线如右图所示。据图判断正确的是 A.Ⅱ为盐酸稀释时的pH值变化曲线 B.b点溶液的导电性比c点溶液的导电性强 C.a点K W的数值比c点K W的数值大 D.b点酸的总浓度大于a点酸的总浓度 4.现有等pH或等物质的量浓度的盐酸和醋酸溶液,分别加入足量镁产生H2的体积(同温同 压下测定)的变化图示如下: 其中正确的是 A.①③B.②④C.①②③④D.都不对 5.(12分)有甲、乙两份等体积的浓度均为0.1mol·L-1的氨水,pH为11。 (1)甲用蒸馏水稀释100倍,则NH3·H2O的电离平衡向__________ (填“促进”或“抑制”)电离的方向移动,溶液的pH将为_______ (填序号)。 A.9~11之间B.11 C.12~13之间D.13 (2)乙用0.1mol·L-1的氯化铵溶液稀释100倍。稀释后的乙溶液与稀释后的甲溶液比较,pH______(填“甲大”、“乙大”或“相等”),其原因是_____________________________________。25.(6分)根据电离平衡原理,设计实验证明NH3?H2O是弱碱。 可选用的试剂:酚酞、石蕊、稀氨水、醋酸铵晶体和蒸馏水。 专题16 水溶液中的离子平衡 2017年高考题 1.【2017高考全国卷Ⅱ卷12题】改变0.1 mol·L-1二元弱酸H2A溶液的pH,溶液中H2A、 HA-、A2-的物质的量分数δ(X)随pH的变化如图所示[已知δ(X)=]。下列叙述错误的是() A.pH=1.2时,c(H2A)=c(HA-) B.lg [K2(H2A)]=-4.2 C.pH=2.7时,c(HA-)>c(H2A)=c(A2-) D.pH=4.2时,c(HA-)=c(A2-)=c(H+) 【答案】D 【解析】本题考查水溶液中的离子平衡。解答本题的关键是明确δ(X)与溶液pH的对应关系,以及H2A、HA-、A2-的浓度与pH的大小关系。从图象中可以看出pH=1.2时,δ(H2A)=δ(HA-), 则c(H2A)=c(HA-),A项正确;根据HA-H++A2-,可确定K2(H2A)=,从图象中 可以看出pH=4.2时,δ(HA-)=δ(A2-),则c(HA-)=c(A2-),即lg [K2(H2A)]=lg c(H+)=-4.2,B项正确;从图象中可以看出pH=2.7时,δ(HA-)>δ(H2A)=δ(A2-),则c(HA-)>c(H2A)=c(A2-),C 项正确;从图象中可以看出pH=4.2时,δ(HA-)=δ(A2-),则c(HA-)=c(A2-)≈0.05 mol·L-1,而 c(H+)=10-4.2 mol·L-1,D项错误。 2.【2017高考全国卷Ⅲ卷13题】在湿法炼锌的电解循环溶液中,较高浓度的Cl-会腐蚀阳极板而增大电解能耗。可向溶液中同时加入Cu和CuSO4,生成CuCl沉淀从而除去Cl-。根据溶液中平衡时相关离子浓度的关系图,下列说法错误的是() A.K sp(CuCl)的数量级为10-7 B.除Cl-反应为Cu+Cu2++2Cl-2CuCl 《第三章水溶液中的离子平衡》单元测试题 满分:100分时间90分钟 1.下列电离方程式书写正确的是() A.H2S2H++S2-B.H2S+H2O H3O++HS- C.NH3+H2O===NH+4+OH-D.HClO===H++ClO- 2.等体积等物质的量浓度MOH强碱和HA弱酸溶液混合后,混合液中有关离子浓度应满足的关系是() A.c(M+)>c(OH-)>c(A-)>c(H+) B.c(M+)>c(A-)>c(H+)>c(OH-) C.c(M+)>c(A-)>c(OH-)>c(H+) D.c(M+)>c(H+)>c(A-)>c(OH-) 3.向盛有0.1mol/LAgNO3溶液的试管中滴加0.05mol/LNa2S溶液至沉淀完全,再向上层清液中滴加足量NaCl,产生的现象及发生的反应是() A.黑色沉淀完全转化为白色沉淀B.既有Ag2S也有AgCl C.不能由黑色沉淀转变为白色沉淀D.只有AgCl白色沉淀 4.用0.1mol·L-1的盐酸滴定0.10mol·L-1的氨水,滴定过程中不可能 ...出现的结果是() A.c(NH+4)>c(Cl-),c(OH-)>c(H+) B.c(NH+4)=c(Cl-),c(OH-)=c(H+) C.c(Cl-)>c(NH+4),c(OH-)>c(H+) D.c(Cl-)>c(NH+4),c(H+)>c(OH-) 5.25℃,向纯水中加入NaOH,使溶液的pH为11,则该溶液中由NaOH电离出的c(OH-)与由水电离出的c(OH-)之比为() A.1010∶1 B.5×109∶1 C.108∶1 D.1∶1 6. 25℃时,BaCl2溶液呈中性,溶液中存在平衡:H2O H++OH-;ΔH>0,下列叙述正 确的是 A.向溶液中加入稀氨水,平衡逆向移动,c(OH―)降低,K w不变 B.向溶液中加入少量固体CuSO4,c (H+)增大,K w不变 C.向溶液中加入少量固体CH3COONa,平衡逆向移动,c (H+)降低,K w不变 D.将溶液加热到90℃,K w增大,溶液仍呈中性,pH不变 7.下列各组离子一定能大量共存的是 A.在含大量Fe3+的溶液中:NH4+、Na+、Cl-、SCN- B.在强碱溶液中:Na+、K+、AlO2-、CO32- C.在c(H+)=10—13mol/L的溶液中:NH4+、Al3+、CO32-、NO3- D.在pH=1的溶液中:K+、Fe2+、Cl-、NO3- 8.室温下,物质的量浓度相同的三种盐NaX、NaY、NaZ溶液,其pH依次为7、8、9。下列有关说法正确的是 A.HX、HY、HZ三种酸的强弱顺序为:HZ>HY>HX B.HX是强酸,HY、HZ是弱酸,且酸HY强于酸HZ C.X-、Y-、Z-三种酸根均能水解,且水解程度Z->Y->X- D.三种盐溶液中X-、Y-、Z-的浓度大小顺序为c(Z-)>c(Y-)>c(X-) 9.下列关于盐酸与醋酸两种稀溶液的说法正确的是() A.相同浓度的两溶液中c(H+)相同 B.100mL 0.1mol/L的两溶液能中和等物质的量的氢氧化钠 C.pH=3的两溶液稀释100倍,pH都为5 D.两溶液中分别加入少量对应的钠盐,c(H+)均明显减小 10.常温下,以下4种溶液pH最小的是() 专题3水溶液中的离子平衡学案 考情解读: 1.了解弱电解质在水溶液中存在电离平衡。 2.了解水的电离、离子积常数。 3.了解溶液pH的定义,能进行pH的简单计算。 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.了解难溶电解质的溶解平衡。了解溶度积的含义,能用平衡移动原理分析沉淀溶解、生成和转化过程。 水溶液中的离子平衡是化学平衡的延伸和应用,也是高考中考点分布较多的内容之一。其中沉淀溶解平衡是新课标中新增的知识点,题型主要是选择题和填空题,其考查主要内容有:①电离平衡。②酸、碱混合溶液酸碱性的判断及pH的简单计算。③盐对水电离平衡的影响及盐溶液蒸干(或灼烧)后产物的判断。④电解质溶液中离子浓度的大小比较。⑤沉淀的溶解平衡及沉淀的转化。 从高考命题的变化趋势来看,溶液中离子浓度的大小比较及沉淀的溶解平衡和转化是主流试题。此类题目考查的内容既与盐的水解有关,又与弱电解质的电离平衡有关。题目不仅偏重考查粒子的浓度大小顺序,而且还侧重溶液中的各种守恒(电荷守恒、物料守恒、质子守恒)关系的考查,从而使题目具有一定的综合性、灵活性和技巧性。 重点知识梳理: 一、电解质 1.强、弱电解质与物质分类的关系 2.强、弱电解质与化学键的关系 一般电解质的键型不同,电离程度就不同,已知典型的离子化合物,如强碱(NaOH、KOH等)、大部分盐类(如NaCl、CaCl2)以及强极性共价化合物(如HCl、H2SO4),在水分子作用下能够全部电离,我们称这种在水溶液中能够完全电离的物质为强电解质。而含弱极性键的共价化合物如 CH3COOH、NH3·H2O、H2O等,在水中仅部分电离,为弱电解质。但是,仅从键型来区分强、弱电解质是不全面的,即使强极性共价化合物也有属于弱电解质的情况,如HF。 溶液中的离子平衡图像题 一、溶液的导电性 溶液的导电性与离子浓度成正比 1.在一定温度下,无水醋酸加水稀释过程中,溶液的导电能力I随加入水的体积 V变化的曲线如图所示。请回答: (1)“O”点导电能力为O的理由是______________; (2)a、b、c三点处,溶液的c(H+)由小到大的顺序为_________; (3)a、b、c三点处,电离程度最大的是___________________; 2.(2016北京)在两份相同的Ba(OH)2溶液中,分别滴入物质的量浓度相等的H2SO4、NaHSO4溶液,其导电能力随滴入溶液体积变化的曲线如右图所示。 下列分析不正确 ...的是() A.①代表滴加H2SO4溶液的变化曲线 B.b点,溶液中大量存在的离子是Na+、OH– C.c点,两溶液中含有相同量的OH– D.a、d两点对应的溶液均显中性 ※3.电导率是衡量电解质溶液导电能力大小的物理量。常温下,将相同体积的氢氧化钠溶液和醋酸溶液分别加水稀释,溶液的电导率随溶液体积变化的曲线如图所示。下列说法正确的是()A.I表示NaOH溶液加水稀释过程中溶液电导率的变化 B.a、b、c三点溶液的pH:b>c>a C.将a、b两点溶液混合,所得溶液中: c(Na+)>c(CH3COO-)>c(OH-)>c(H+) D.a点水电离出的n(H+)大于c点水电离出的n(H+) 二、强、弱电解质溶液的稀释 等浓度弱酸碱的PH更靠近7;等PH弱酸碱的浓度更大;越弱稀释时PH变化越小;无论酸碱溶液稀释时PH不过7;每稀释10倍PH变化1为强电解质;酸碱盐反应的量不分强弱。 4.能表示人体大量喝水时,胃液的pH变化的是() pH pH 7 7 7 7 0 V(H2O) 0 V(H2O) 0 V(H2O) 0 V(H2O) A C D 5.0.1 -c(H+)的变化曲线(如下图)正确的是()水溶液中的离子平衡典型练习试题和答案及解析
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