专题突破卷12 水溶液中的离子反应与平衡(二)-2025年高考化学一轮复习考点通关卷(江苏专用)
2024-09-18
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内容正文:
专题突破卷12 水溶液中的离子反应与平衡(二)
考点01 盐类的水解
考点02 沉淀溶解平衡
考点03 四大平衡常数的关系及应用
考点04 工业流程图综合
(考试时间:75分钟 试卷满分:100分)
一、选择题(本题共15小题,每小题3分,共45分。每小题只有一项是符合题目要求的)
1.一定条件下,CH3COONa溶液存在水解平衡:CH3COO-+H2OCH3COOH+OH-,下列说法正确的是( )
A.加入少量NaOH固体,c(CH3COO-)增大
B.加入少量FeCl3固体,c(CH3COO-)增大
C.稀释溶液,溶液的pH增大
D.加入适量醋酸得到的酸性混合溶液中:c(Na+)>c(CH3COO-)>c(H+)>c(OH-)
2.化工生产中常用MnS作为沉淀剂除去工业废水中Cu2+:Cu2+(aq)+MnS(s) CuS(s)+Mn2+(aq),下列说法错误的是( )
A.MnS的Ksp比CuS的Ksp大
B.该反应达平衡时c(Mn2+)=c(Cu2+)
C.往平衡体系中加入少量CuSO4固体后,c(Mn2+)变大
D.该反应的平衡常数K=
3.下列有关问题与盐类的水解有关的是( )
①NH4Cl与ZnCl2溶液可作焊接金属中的除锈剂
②草木灰与铵态氮肥不能混合施用
③实验室盛放碳酸钠溶液的试剂瓶不能用磨口玻璃塞
④加热蒸干CuCl2溶液得到Cu(OH)2固体
A.仅①②③ B.仅②③④
C.仅①④ D.①②③④
4.为探究FeCl3的性质,进行了如下实验(FeCl3和Na2SO3溶液浓度均为0.1 mol·L-1)。
实验
操作与现象
①
在5 mL水中滴加2滴FeCl3溶液,呈棕黄色;煮沸,溶液变红褐色
②
在5 mL FeCl3溶液中滴加2滴Na2SO3溶液,变红褐色;再滴加K3[Fe(CN)6]溶液,产生蓝色沉淀
③
在5 mL Na2SO3溶液中滴加2滴FeCl3溶液,变红褐色;将上述混合液分成两份,一份滴加K3[Fe(CN)6]溶液,无蓝色沉淀生成;另一份煮沸,产生红褐色沉淀
依据上述实验现象,结论不合理的是( )
A.实验①说明加热促进Fe3+水解反应
B.实验②说明Fe3+既发生了水解反应,又发生了还原反应
C.实验③说明Fe3+发生了水解反应,但没有发生还原反应
D.整个实验说明SO对Fe3+的水解反应无影响,但对还原反应有影响
5.常温下,几种难溶物的溶度积常数如下表所示。下列说法错误的是
化合物
CuCl
CuBr
Cu2S
Cu(OH)2
Fe(OH)2
CuS
Ksp
A.常温下,溶解度:CuCl>CuBr
B.向含同浓度的CuCl2和FeCl2混合溶液中滴加稀NaOH溶液,Cu2+先沉淀
C.向Cu(OH)2悬浊液中加入Na2S溶液,无明显现象
D.反应的平衡常数很小,反应几乎不进行
6.分别进行下列操作,由现象得出的结论正确的是( )
选项
操作
现象
结论
A
将稀硫酸和Na2S反应生成的气体通入AgNO3与AgCl组成的悬浊液中
出现黑色沉淀
Ksp(AgCl)>Ksp(Ag2S)
B
向盛有2 mL 0.1 mol·L-1AgNO3溶液的试管中滴加1 mL 0.1 mol·L-1 NaCl溶液,再向其中滴加4~5滴0.1 mol·L-1KI溶液
先有白色沉淀生成,后又产生黄色沉淀
Ksp(AgCl)>Ksp(AgI)
C
向AgI悬浊液中滴入Na2S溶液
固体变黑
Ksp(Ag2S)<Ksp(AgI)
D
将H2S气体通入浓度均为0.01 mol·L-1的ZnSO4和CuSO4溶液中
先出现CuS黑色沉淀
Ksp(CuS)>Ksp(ZnS)
7.绚丽多彩的无机颜料的应用曾创造了古代绘画和彩陶的辉煌。硫化镉(CdS)是一种难溶于水的黄色颜料,其在水中的沉淀溶解平衡曲线如图所示。下列说法错误的是( )
A.图中a和b分别为T1、T2温度下CdS在水中的溶解度
B.图中各点对应的Ksp的关系为:Ksp(m)=Ksp(n)<Ksp(p)<Ksp(q)
C.向m点的溶液中加入少量Na2S固体,溶液组成由m沿mpn线向p方向移动
D.温度降低时,q点的饱和溶液的组成由q沿qp线向p方向移动
8.室温下,通过矿物中获得的过程如下:
已知:,。下列说法正确的是
A.溶液中:
B.反应正向进行,需满足
C.“脱硫”后上层清液中:
D.悬浊液加入“溶解”过程中,溶液中浓度逐渐减小
9.室温下,用含少量的粗溶液制备晶体的流程如下图所示。
已知。下列说法正确的是
A.粗溶液中:
B.“沉铁”反应为:
C.溶液中:
D.“沉镁”后的滤液中:
10.室温下,用含少量和的溶液制备的过程如下。
已知:,;,
下列说法正确的是
A.溶液中:
B.“除钴镍”后得到的上层清液中为,则为
C.溶液中:
D.“沉铁”后的滤液中:
11.室温下,用含有少量的溶液制备的过程如下。下列说法正确的是
A.溶液中:
B.溶液中:
C.“过滤”所得滤液中:
D.“过滤”所得滤液中:
12.实验室通过下列过程制取草酸亚铁晶体
已知:、
下列说法不正确的是
A.的溶液中:
B.“酸化”后的溶液中:
C.可以用酸性溶液检验“沉淀”后的上层清液中是否含有
D.水洗后,再用乙醇洗涤有利于晶体快速干燥
13.以磷石膏(含CaSO4和少量SiO2等)为原料制备轻质CaCO3部分流程如图12图所示。室温下,,,。
下列说法不正确的是
A.溶液中:
B.室温下,pH=6的NH4Cl溶液中:
C.“转化”后的清液中一定存在
D.“浸取”发生反应
14.以废锌催化剂(主要含及少量)为原料制备锌的工艺流程如下图所示.
已知:①
②可以溶于氨水生成和.
下列说法正确的是
A.“浸取”时发生反应:
B.溶液中存在:
C.”除铜”所得上层清液中存在
D.均不能溶于氨水生成和
15.一种脱除燃煤烟气中的方法如图所示。室温下用氨水吸收,若转化过程中气体挥发和溶液体积的变化可忽略,溶液中含硫物种的浓度。
下列说法正确的是
A.0.1 mol·L氨水中:
B.溶液氧化过程中比值逐渐减小
C.0.1 mol·L氨水吸收, mol·L溶液中:
D.1 L 0.1 mol·L氨水吸收标准状况1.68 L 后的溶液中:
二、非选择题(本题包括4小题,共55分)
16.(12分)现有0.175 mol·L-1醋酸钠溶液500 mL(已知醋酸的电离常数Ka=1.75×10-5)。
(1)写出醋酸钠水解反应的化学方程式: 。
(2)下列图像能说明醋酸钠的水解反应达到平衡的是 。
A.溶液中c(Na+)与反应时间t的关系
B.CH3COO-的水解速率与反应时间t的关系
C.溶液的pH与反应时间t的关系
D.KW与反应时间t的关系
(3)在醋酸钠溶液中加入下列少量物质,能使水解平衡右移的有 。
A.冰醋酸 B.纯碱固体
C.醋酸钙固体 D.氯化铵固体
(4)欲配制0.175 mol·L-1醋酸钠溶液500 mL,可采用以下两种方案;
方案一:用托盘天平称取 g无水醋酸钠,溶于适量水中,配成500 mL溶液。
方案二:用体积均为250 mL且浓度均为 mol·L-1的醋酸与氢氧化钠两溶液混合而成(设混合后的体积等于混合前两者体积之和)。
(5)在室温下,0.175 mol·L-1醋酸钠溶液的pH约为 [已知醋酸根离子水解反应的平衡常数Kh=]。
17.(12分)某科研课题小组研究利用含H+、Na+、Zn2+、Mn2+、Fe2+、Fe3+、SO的工业废电解质溶液,制备高纯的ZnO、MnO2、Fe2O3,设计出如下实验流程:
回答下列问题:
(1)加入双氧水的目的是 。
(2)第一次调pH使Fe3+完全沉淀,写出反应的离子方程式: 。
(3)第二次调pH前,科研小组成员分析此时的溶液,得到相关数据如下表(表中金属离子沉淀完全时,其浓度为1×10-5 mol·L-1)。
离子种类
氢氧化物的Ksp
开始沉淀时的pH
沉淀完全时的pH
Zn2+
0.12
1.2×10-17
6.0
8.1
Mn2+
0.10
4.0×10-14
7.8
9.8
为防止Mn2+也同时沉淀造成产品不纯,最终选择将溶液的pH控制为7,则此时溶液中Zn2+的沉淀率为 ,利用滤渣Ⅱ制备高纯的ZnO时,必然含有极其微量的 (以物质的化学式表示)。
(4)已知常温下,Ksp(MnS)=3.0×10-14、Ksp(ZnS)=1.5×10-24。在除锌时发生沉淀转化的反应为MnS(s)+Zn2+(aq)ZnS(s)+Mn2+(aq),其平衡常数K= 。
(5)沉锰反应在酸性条件下完成,写出该反应的离子方程式:
。
18.(14分)化学上把外加少量酸、碱,而pH基本不变的溶液,称为缓冲溶液。
Ⅰ.现有25 ℃时,浓度均为0.10 mol/L的CH3COOH和CH3COONa的缓冲溶液,pH=4.76,回答下列问题:[25 ℃时Ka(CH3COOH)=1.75×10-5,Kh为盐的水解常数]
(1)25 ℃时Kh(CH3COO-)= (写表达式),计算Kh(CH3COO-)= (保留三位有效数字)。
(2)该缓冲溶液中离子浓度由大到小的顺序是 。
(3)向1.0 L上述缓冲溶液中滴加几滴NaOH稀溶液(忽略溶液体积的变化),反应后溶液中c(H+)= mol/L。
(4)改变下列条件,能使CH3COONa稀溶液中保持增大的是 。
A.升温 B.加入NaOH固体 C.稀释 D.加入CH3COONa固体
Ⅱ.人体血液里主要通过碳酸氢盐缓冲体系()维持pH稳定。已知正常人体血液在正常体温时,H2CO3的一级电离常数Ka1=10-6.1,≈,lg2=0.3。由题给数据可算得正常人体血液的pH约为 ,当过量的酸进入血液中时,血液缓冲体系中的值将 (填“变大”“变小”或“不变”)。
19.(17分)Ⅰ.我国《生活饮用水卫生标准》中规定生活用水中镉的排放量不超过0.005 mg·L-1。处理含镉废水可采用化学沉淀法。
(1)写出磷酸镉[Cd3(PO4)2]沉淀溶解平衡常数的表达式:Ksp[Cd3(PO4)2]=________。
(2)一定温度下,CdCO3的Ksp=4.0×10-12,Cd(OH)2的Ksp=3.2×10-14,该温度下________[填“CdCO3”或“Cd(OH)2”]的饱和溶液中Cd2+浓度较大。
(3)向某含镉废水中加入Na2S,当S2-浓度达到7.9×10-8 mol·L-1 时,废水中Cd2+的浓度为________ mol·L-1 [已知:Ksp(CdS)=7.9×10-27],此时________(填“符合”或“不符合”)《生活饮用水卫生标准》。
Ⅱ.根据题目提供的溶度积数据进行计算并回答下列问题:
(4)已知25 ℃时,Ksp[Mg(OH)2]=5.6×10-12;酸碱指示剂百里酚蓝变色的pH范围如下:
pH
<8.0
8.0~9.6
>9.6
颜色
黄色
绿色
蓝色
25 ℃时,向Mg(OH)2饱和溶液中滴加2滴百里酚蓝指示剂,溶液所呈现的颜色为________。
(5)常温下,向50 mL 0.018 mol·L-1 的AgNO3溶液中加入50 mL 0.020 mol·L-1 的盐酸,生成沉淀。已知该温度下,Ksp(AgCl)=1.8×10-10,忽略溶液体积的变化。
①反应后,溶液中c(Ag+)=________ mol·L-1。
②反应后,溶液的pH=________。
③如果向反应后的溶液中继续加入50 mL 0.001 mol·L-1 的盐酸,________(填“有”或“无”)白色沉淀生成。
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专题突破卷12 水溶液中的离子反应与平衡(二)
考点01 盐类的水解
考点02 沉淀溶解平衡
考点03 四大平衡常数的关系及应用
考点04 工业流程图综合
(考试时间:75分钟 试卷满分:100分)
一、选择题(本题共15小题,每小题3分,共45分。每小题只有一项是符合题目要求的)
1.一定条件下,CH3COONa溶液存在水解平衡:CH3COO-+H2OCH3COOH+OH-,下列说法正确的是( )
A.加入少量NaOH固体,c(CH3COO-)增大
B.加入少量FeCl3固体,c(CH3COO-)增大
C.稀释溶液,溶液的pH增大
D.加入适量醋酸得到的酸性混合溶液中:c(Na+)>c(CH3COO-)>c(H+)>c(OH-)
【答案】A
【解析】加入少量NaOH固体,会增大溶液中OH-的浓度,使平衡向左移动,c(CH3COO-)增大,故A项正确;加入少量FeCl3固体,FeCl3水解显酸性,CH3COONa水解显碱性,在同一溶液中相互促进水解,c(CH3COO-)减小,故B项不正确;稀释溶液,c(OH-)减小,溶液的pH减小,故C项不正确;若c(Na+)>c(CH3COO-)>c(H+)>c(OH-),则有c(Na+)+c(H+)>c(OH-)+c(CH3COO-),不符合电荷守恒原理,故D项不正确。
2.化工生产中常用MnS作为沉淀剂除去工业废水中Cu2+:Cu2+(aq)+MnS(s) CuS(s)+Mn2+(aq),下列说法错误的是( )
A.MnS的Ksp比CuS的Ksp大
B.该反应达平衡时c(Mn2+)=c(Cu2+)
C.往平衡体系中加入少量CuSO4固体后,c(Mn2+)变大
D.该反应的平衡常数K=
【答案】B
【解析】根据沉淀转化向溶度积小的方向进行,Ksp(MnS)>Ksp(CuS),A对;该反应达平衡时c(Mn2+)、c(Cu2+)保持不变,但不一定相等,B错;往平衡体系中加入少量CuSO4固体后,平衡正向移动,c(Mn2+)变大,C对;该反应的平衡常数K===,D对。
3.下列有关问题与盐类的水解有关的是( )
①NH4Cl与ZnCl2溶液可作焊接金属中的除锈剂
②草木灰与铵态氮肥不能混合施用
③实验室盛放碳酸钠溶液的试剂瓶不能用磨口玻璃塞
④加热蒸干CuCl2溶液得到Cu(OH)2固体
A.仅①②③ B.仅②③④
C.仅①④ D.①②③④
【答案】D
【解析】 ①NH4Cl与ZnCl2溶液水解均显酸性,可以除去金属表面的锈;②草木灰的主要成分为碳酸钾,水解显碱性,而铵态氮肥水解显酸性,因而不能混合施用;③碳酸钠溶液水解显碱性,而磨口玻璃塞中的二氧化硅会与碱反应生成硅酸钠,将瓶塞与瓶口黏合在一块儿而打不开,因此实验室盛放碳酸钠的试剂瓶应用橡胶塞;④CuCl2 溶液中存在水解平衡:CuCl2+2H2OCu(OH)2+2HCl,加热时,HCl挥发使平衡不断右移,最终得到Cu(OH)2固体。
4.为探究FeCl3的性质,进行了如下实验(FeCl3和Na2SO3溶液浓度均为0.1 mol·L-1)。
实验
操作与现象
①
在5 mL水中滴加2滴FeCl3溶液,呈棕黄色;煮沸,溶液变红褐色
②
在5 mL FeCl3溶液中滴加2滴Na2SO3溶液,变红褐色;再滴加K3[Fe(CN)6]溶液,产生蓝色沉淀
③
在5 mL Na2SO3溶液中滴加2滴FeCl3溶液,变红褐色;将上述混合液分成两份,一份滴加K3[Fe(CN)6]溶液,无蓝色沉淀生成;另一份煮沸,产生红褐色沉淀
依据上述实验现象,结论不合理的是( )
A.实验①说明加热促进Fe3+水解反应
B.实验②说明Fe3+既发生了水解反应,又发生了还原反应
C.实验③说明Fe3+发生了水解反应,但没有发生还原反应
D.整个实验说明SO对Fe3+的水解反应无影响,但对还原反应有影响
【答案】D
【解析】铁离子的水解反应为吸热反应,加热煮沸可促进水解平衡正向移动,使水解程度加深,生成较多的氢氧化铁,从而使溶液显红褐色,故A正确;在5 mL FeCl3溶液中滴加2滴同浓度的Na2SO3溶液,根据现象分析可知,Fe3+既发生了水解反应,生成红褐色的氢氧化铁,又被亚硫酸根离子还原,生成亚铁离子,加入铁氰化钾溶液后,生成蓝色沉淀,故B正确;实验③中在5 mL Na2SO3溶液中滴加2滴同浓度的FeCl3溶液,根据现象分析可知,仍发生铁离子的水解反应,但未发生铁离子的还原反应,即水解反应比氧化还原反应的速率快,故C正确;结合三组实验,说明铁离子与亚硫酸根离子混合时,铁离子的水解反应占主导作用,比氧化还原反应的速率快,因实验证据不足,不能说明亚硫酸根离子对铁离子的水解作用无影响,事实上,亚硫酸根离子水解显碱性,可促进铁离子的水解反应,故D错误。
5.常温下,几种难溶物的溶度积常数如下表所示。下列说法错误的是
化合物
CuCl
CuBr
Cu2S
Cu(OH)2
Fe(OH)2
CuS
Ksp
A.常温下,溶解度:CuCl>CuBr
B.向含同浓度的CuCl2和FeCl2混合溶液中滴加稀NaOH溶液,Cu2+先沉淀
C.向Cu(OH)2悬浊液中加入Na2S溶液,无明显现象
D.反应的平衡常数很小,反应几乎不进行
【答案】C
【解析】A.同类型的难溶化合物的溶度积越大,溶解度越大,由表格数据可知,氯化亚铜的溶度积大于溴化亚铜,则氯化亚铜的溶解度大于溴化亚铜,故A正确;
B.由表格数据可知,氢氧化铜的溶度积小于小于氢氧化亚铁,则向含同浓度的氯化铜和氯化亚铁混合溶液中滴加稀氢氧化钠溶液,铜离子优先反应,溶度积小的氢氧化铜先生成沉淀,故B正确;
C.由表格数据可知,硫化铜溶液中铜离子浓度小于氢氧化铜溶液中的铜离子浓度,则向氢氧化铜悬浊液中加入氯化钠溶液能发生反应Cu(OH)2+S2—=CuS+2OH—,氢氧化铜蓝色沉淀会转化为黑色沉淀,故C错误;
D.反应的平衡常数为==≈2.8×10—37,反应的平衡常数很小,反应几乎不进行,故D正确;
故选C。
6.分别进行下列操作,由现象得出的结论正确的是( )
选项
操作
现象
结论
A
将稀硫酸和Na2S反应生成的气体通入AgNO3与AgCl组成的悬浊液中
出现黑色沉淀
Ksp(AgCl)>Ksp(Ag2S)
B
向盛有2 mL 0.1 mol·L-1AgNO3溶液的试管中滴加1 mL 0.1 mol·L-1 NaCl溶液,再向其中滴加4~5滴0.1 mol·L-1KI溶液
先有白色沉淀生成,后又产生黄色沉淀
Ksp(AgCl)>Ksp(AgI)
C
向AgI悬浊液中滴入Na2S溶液
固体变黑
Ksp(Ag2S)<Ksp(AgI)
D
将H2S气体通入浓度均为0.01 mol·L-1的ZnSO4和CuSO4溶液中
先出现CuS黑色沉淀
Ksp(CuS)>Ksp(ZnS)
【答案】C
【解析】生成的硫化氢与硝酸银溶液反应生成硫化银沉淀,没有沉淀的转化,无法判断Ksp(AgCl)与Ksp(Ag2S)的大小,A错误;AgNO3溶液过量,KI直接与AgNO3反应,无法判断Ksp(AgCl)与Ksp(AgI)的大小关系,B错误;溶度积常数大的物质能转化为溶度积常数小的物质,AgI悬浊液中滴入Na2S溶液,固体变黑,说明Ksp(Ag2S)<Ksp(AgI),C正确;难溶的物质先沉淀出来,说明Ksp(CuS)<Ksp(ZnS),D错误。
7.绚丽多彩的无机颜料的应用曾创造了古代绘画和彩陶的辉煌。硫化镉(CdS)是一种难溶于水的黄色颜料,其在水中的沉淀溶解平衡曲线如图所示。下列说法错误的是( )
A.图中a和b分别为T1、T2温度下CdS在水中的溶解度
B.图中各点对应的Ksp的关系为:Ksp(m)=Ksp(n)<Ksp(p)<Ksp(q)
C.向m点的溶液中加入少量Na2S固体,溶液组成由m沿mpn线向p方向移动
D.温度降低时,q点的饱和溶液的组成由q沿qp线向p方向移动
【答案】B
【解析】a、b分别表示温度为T1、T2时溶液中Cd2+和S2-的物质的量浓度,可间接表示对应温度下CdS在水中的溶解度,A项正确;Ksp只受温度影响,即m、n、p三点对应的Ksp相同,又T1→T2,c(S2-)、c(Cd2+)都增大,故Ksp(m)=Ksp(n)=Ksp(p)<Ksp(q),B项错误;向m点的溶液中加入少量Na2S固体,溶液中c(S2-)增大,温度不变,Ksp不变,则溶液中c(Cd2+)减小,溶液组成由m点沿mpn线向p方向移动,C项正确;温度降低时,CdS的溶解度减小,q点的饱和溶液的组成由q沿qp线向p方向移动,D项正确。
8.室温下,通过矿物中获得的过程如下:
已知:,。下列说法正确的是
A.溶液中:
B.反应正向进行,需满足
C.“脱硫”后上层清液中:
D.悬浊液加入“溶解”过程中,溶液中浓度逐渐减小
【答案】D
【解析】中加入溶液脱硫,与反应转化为沉淀,再加入溶解得到。
A.由质子守恒关系得:,故A错误;
B.该反应的平衡常数,当浓度商时,平衡正向移动,故B错误;
C.“脱硫”后上层清液主要是溶液,还含有未反应完的溶液,守恒关系还应考虑,故C错误;
D.悬浊液加入“溶解”过程中,由于会和反应生成,所以溶液中浓度逐渐减小,故D正确;
故选D。
9.室温下,用含少量的粗溶液制备晶体的流程如下图所示。
已知。下列说法正确的是
A.粗溶液中:
B.“沉铁”反应为:
C.溶液中:
D.“沉镁”后的滤液中:
【答案】C
【解析】粗溶液中加入硫酸钠溶液,生成黄钠铁钒,除去铁元素;再向溶液中加入溶液,生成沉淀,除去镁元素,经过后续操作得到。
A.粗溶液的电荷守恒中缺少氢离子和氢氧根离子浓度,A错误;
B.溶液呈弱酸性,“沉铁”反应为:3Fe3++Na++2+6H2O=NaFe3(SO4)2(OH)6↓+6H+,B错误;
C.氟化氢为弱酸,溶液中根据质子守恒:,C正确;
D.沉镁过程形成沉淀,根据沉淀溶解平衡,,,此时,该溶液中,镁离子浓度相同,形成的是沉淀,没有形成沉淀,则溶液中,故得出沉镁后,D错误;
故选C。
10.室温下,用含少量和的溶液制备的过程如下。
已知:,;,
下列说法正确的是
A.溶液中:
B.“除钴镍”后得到的上层清液中为,则为
C.溶液中:
D.“沉铁”后的滤液中:
【答案】A
【分析】该工艺流程的原料为含少量和的溶液,产品为,加入溶液,使和转化为、沉淀过滤除去,滤液中加入溶液,与反应生成。
【详解】A.溶液中,发生水解、,水解程度较大,,以第一步水解为主,设发生水解的为xmol/L,,则,解得,故,A正确;
B.“除钴镍”后得到的上层清液中为,,则,B错误;
C.溶液存在电荷守恒及物料守恒,则质子守恒为,C错误;
D.除去和的溶液,加入溶液 “沉铁”后,滤液中含有、少量及可能过量的,故电荷守恒,因为阴离子种类不全,,D错误;
答案选A。
11.室温下,用含有少量的溶液制备的过程如下。下列说法正确的是
A.溶液中:
B.溶液中:
C.“过滤”所得滤液中:
D.“过滤”所得滤液中:
【答案】C
【分析】ZnSO4溶液中加入次氯酸钠将二价锰离子氧化为二氧化锰并除去,在滤液中加入碳酸氢铵与氨水沉淀锌离子,生成碳酸锌沉淀与碳酸铵,过滤得到碳酸锌,据此回答。
【详解】A.在次氯酸钠溶液中,根据电荷守恒可知,A错误;
B.在NH4HCO3中存在质子守恒:,B错误;
C.过滤之后的滤液为(NH4)2CO3,根据物料守恒,铵根离子以及水解产生的一水合氨分子的浓度之和等于碳酸氢根离子、电离产生的碳酸根离子、水解产生的碳酸分子的浓度之和的2倍,则为,所以,C正确;
D.过滤之后的溶液为碳酸锌的饱和溶液,但不是氢氧化锌的饱和溶液,所以对于氢氧化锌的饱和溶液而言,氢氧根离子浓度偏小,则,D错误;
故选C。
12.实验室通过下列过程制取草酸亚铁晶体
已知:、
下列说法不正确的是
A.的溶液中:
B.“酸化”后的溶液中:
C.可以用酸性溶液检验“沉淀”后的上层清液中是否含有
D.水洗后,再用乙醇洗涤有利于晶体快速干燥
【答案】C
【解析】A.的溶液中,,,即,A正确;
B.根据电荷守恒:,溶液显酸性,,,B正确;
C.酸性除了可以氧化,也可以氧化等,溶液褪色不能证明是否含,C错误;
D.乙醇与水互溶,用乙醇洗可带走水分,利于干燥,D正确;
答案选C。
13.以磷石膏(含CaSO4和少量SiO2等)为原料制备轻质CaCO3部分流程如图12图所示。室温下,,,。
下列说法不正确的是
A.溶液中:
B.室温下,pH=6的NH4Cl溶液中:
C.“转化”后的清液中一定存在
D.“浸取”发生反应
【答案】C
【解析】磷石膏(含CaSO4和少量SiO2等)中加入(NH4)2CO3溶液,CaSO4转化为CaCO3沉淀和(NH4)2SO4,过滤后,滤渣中含有CaCO3、SiO2;将滤渣煅烧,CaCO3分解为CaO和CO2气体;加入NH4Cl溶液浸取,滤渣为SiO2,滤液为CaCl2等;经过一系列操作后,可得到轻质CaCO3。
A.溶液中,若不考虑水解,,,,Kh()>Kh(),则,A正确;
B.室温下,pH=6的NH4Cl溶液中,依据物料守恒可得c(Cl-)=c()+c(NH3∙H2O),依据电荷守恒可得c(H+)+ c()=c(Cl-)+c(OH-),从而得出c(NH3∙H2O)= c(H+)-c(OH-)=1×10-6mol∙L-1-1×10-8mol∙L-1=9.9×10-7mol∙L-1,B正确;
C.“转化”后的清液中,CaCO3一定达到沉淀溶解平衡,而CaSO4不一定达到沉淀溶解平衡,则=c(Ca2+)≤,所以一定存在,C不正确;
D.“浸取”时,水解生成的H+与CaO反应生成Ca2+和水,反应放出的热量促进NH3∙H2O分解,所以发生反应,D正确;
故选C。
14.以废锌催化剂(主要含及少量)为原料制备锌的工艺流程如下图所示.
已知:①
②可以溶于氨水生成和.
下列说法正确的是
A.“浸取”时发生反应:
B.溶液中存在:
C.”除铜”所得上层清液中存在
D 均不能溶于氨水生成和
【答案】C
【解析】A.根据已知②,“浸取”时发生反应:,A错误;
B.的溶液中存在质子守恒:,B错误;
C.”除铜”所得上层清液中锌离子没有沉淀,溶液中存在,,故存在,C正确;
D.除铜步骤中,说明氨不易与CuS反应生成配离子四氨合铜离子,同理不能和S2-反应生成四氨合铜离子离子,说明能溶于氨水生成配离子,D错误;
故选C。
15.一种脱除燃煤烟气中的方法如图所示。室温下用氨水吸收,若转化过程中气体挥发和溶液体积的变化可忽略,溶液中含硫物种的浓度。
下列说法正确的是
A.0.1 mol·L氨水中:
B.溶液氧化过程中比值逐渐减小
C.0.1 mol·L氨水吸收, mol·L溶液中:
D.1 L 0.1 mol·L氨水吸收标准状况1.68 L 后的溶液中:
【答案】C
【解析】A.0.1 mol·L氨水中部分电离产生和OH-,溶液呈碱性,溶液中个各粒子浓度关系为,故A错误;
B.溶液和氧气反应生成(NH4)2SO4,离子方程式为:2+O2=2+2H+,溶液酸性增强,c(OH-)减小,则增大,故B错误;
C.和得到,0.1 mol·L氨水吸收, mol·L溶液时,此时溶液为等浓度的和混合溶液,电荷守恒:,物料守恒:,则,则,故C正确;
D.1.68 L 的物质的量为=0.075mol,1 L 0.1 mol·L氨水吸收0.075mol得到含有0.075mol和0.025mol的混合溶液,则存在物料守恒,故D错误;
故选C。
二、非选择题(本题包括4小题,共55分)
16.(12分)现有0.175 mol·L-1醋酸钠溶液500 mL(已知醋酸的电离常数Ka=1.75×10-5)。
(1)写出醋酸钠水解反应的化学方程式: 。
(2)下列图像能说明醋酸钠的水解反应达到平衡的是 。
A.溶液中c(Na+)与反应时间t的关系
B.CH3COO-的水解速率与反应时间t的关系
C.溶液的pH与反应时间t的关系
D.KW与反应时间t的关系
(3)在醋酸钠溶液中加入下列少量物质,能使水解平衡右移的有 。
A.冰醋酸 B.纯碱固体
C.醋酸钙固体 D.氯化铵固体
(4)欲配制0.175 mol·L-1醋酸钠溶液500 mL,可采用以下两种方案;
方案一:用托盘天平称取 g无水醋酸钠,溶于适量水中,配成500 mL溶液。
方案二:用体积均为250 mL且浓度均为 mol·L-1的醋酸与氢氧化钠两溶液混合而成(设混合后的体积等于混合前两者体积之和)。
(5)在室温下,0.175 mol·L-1醋酸钠溶液的pH约为 [已知醋酸根离子水解反应的平衡常数Kh=]。
【答案】 (1)CH3COONa+H2OCH3COOH+NaOH (2分) (2)BC (2分) (3)CD (2分) (4)7.2 (2分)0.35 (2分)(5)9 (2分)
【解析】(1)醋酸钠水解生成醋酸和氢氧化钠,化学方程式为CH3COONa+H2OCH3COOH+NaOH。(2)A项,钠离子不水解,所以浓度始终不变,错误;B项,醋酸根离子开始时水解速率最大,后逐渐减小,平衡时不再变化,正确;C项,随着水解的逐渐进行,pH逐渐增大,平衡时不再发生变化,正确;D项,KW是温度常数,温度不变,KW不变,错误。(3)A项,加入冰醋酸,溶液中醋酸浓度增大,平衡左移,错误;B项,加入纯碱固体,由于CO的水解会产生OH-,抑制CH3COO-的水解,平衡左移,错误;C项,加入醋酸钙固体,溶液的醋酸根离子浓度增大,平衡右移,正确;D项,加入氯化铵固体,铵根离子与水解生成的氢氧根离子结合成一水合氨,使溶液中氢氧根离子浓度减小,平衡右移,正确。(4)由m=nM得醋酸钠的质量为7.175 g,由托盘天平的精确度知托盘天平称量的质量为7.2 g;醋酸与氢氧化钠溶液等浓度等体积混合,混合后的溶液浓度减半为0.175 mol·L-1,所以原来的浓度为0.35 mol·L-1。(5)醋酸根离子水解反应的平衡常数Kh===,则=,得c(OH-)=10-5 mol·L-1,pH=9。
17.(12分)某科研课题小组研究利用含H+、Na+、Zn2+、Mn2+、Fe2+、Fe3+、SO的工业废电解质溶液,制备高纯的ZnO、MnO2、Fe2O3,设计出如下实验流程:
回答下列问题:
(1)加入双氧水的目的是 。
(2)第一次调pH使Fe3+完全沉淀,写出反应的离子方程式:
。
(3)第二次调pH前,科研小组成员分析此时的溶液,得到相关数据如下表(表中金属离子沉淀完全时,其浓度为1×10-5 mol·L-1)。
离子种类
氢氧化物的Ksp
开始沉淀时的pH
沉淀完全时的pH
Zn2+
0.12
1.2×10-17
6.0
8.1
Mn2+
0.10
4.0×10-14
7.8
9.8
为防止Mn2+也同时沉淀造成产品不纯,最终选择将溶液的pH控制为7,则此时溶液中Zn2+的沉淀率为 ,利用滤渣Ⅱ制备高纯的ZnO时,必然含有极其微量的 (以物质的化学式表示)。
(4)已知常温下,Ksp(MnS)=3.0×10-14、Ksp(ZnS)=1.5×10-24。在除锌时发生沉淀转化的反应为MnS(s)+Zn2+(aq)ZnS(s)+Mn2+(aq),其平衡常数K= 。
(5)沉锰反应在酸性条件下完成,写出该反应的离子方程式:
。
【答案】(1)将Fe2+氧化为Fe3+ (2分)
(2)Fe3++3OH-===Fe(OH)3↓ (2分)
(3)99% (2分) Fe2O3 (2分) (4)2×1010 (2分)
(5)Mn2++S2O+2H2O===MnO2↓+2SO+4H+ (2分)
【解析】(1)加入双氧水的目的是将Fe2+氧化为Fe3+。(2)第一次调pH使Fe3+完全沉淀,其反应的离子方程式为Fe3++3OH-===Fe(OH)3↓。(3)pH控制为7时c(H+)=10-7 mol·L-1,c(OH-)=10-7 mol·L-1,c(Zn2+)==1.2×10-3 mol·L-1,×100%=1%,则Zn2+的沉淀率=1-1%=99%。第一次调pH使Fe3+完全沉淀时,有极其少量的Fe3+存在,所以利用滤渣Ⅱ制备高纯的ZnO时,必然含有极其微量的Fe2O3。(4)根据题意可知,MnS(s)===Mn2+(aq)+S2-(aq) Ksp(MnS)=3.0×10-14,ZnS(s)Zn2+(aq)+S2-(aq) Ksp(ZnS)=1.5×10-24,在除锌时发生沉淀转化反应MnS(s)+Zn2+(aq)ZnS(s)+Mn2+(aq),其平衡常数K===2×1010。(5)沉锰反应在酸性条件下完成,由生成物为MnO2可知Mn化合价升高,则O化合价下降,根据得失电子守恒配平反应的离子方程式为Mn2++S2O+2H2O===MnO2↓+2SO+4H+。
18.(14分)化学上把外加少量酸、碱,而pH基本不变的溶液,称为缓冲溶液。
Ⅰ.现有25 ℃时,浓度均为0.10 mol/L的CH3COOH和CH3COONa的缓冲溶液,pH=4.76,回答下列问题:[25 ℃时Ka(CH3COOH)=1.75×10-5,Kh为盐的水解常数]
(1)25 ℃时Kh(CH3COO-)= (写表达式),计算Kh(CH3COO-)= (保留三位有效数字)。
(2)该缓冲溶液中离子浓度由大到小的顺序是 。
(3)向1.0 L上述缓冲溶液中滴加几滴NaOH稀溶液(忽略溶液体积的变化),反应后溶液中c(H+)= mol/L。
(4)改变下列条件,能使CH3COONa稀溶液中保持增大的是 。
A.升温 B.加入NaOH固体 C.稀释 D.加入CH3COONa固体
Ⅱ.人体血液里主要通过碳酸氢盐缓冲体系()维持pH稳定。已知正常人体血液在正常体温时,H2CO3的一级电离常数Ka1=10-6.1,≈,lg2=0.3。由题给数据可算得正常人体血液的pH约为 ,当过量的酸进入血液中时,血液缓冲体系中的值将 (填“变大”“变小”或“不变”)。
【答案】Ⅰ.(1) (2分) 5.71×10-10 (2分)(2)c(CH3COO-)>c(Na+)>c(H+)>c(OH-) (2分)
(3)1×10-4.76 (2分) (4)d (2分)Ⅱ.7.4 (2分)变小 (2分)
【解析】Ⅰ.(1)25 ℃时醋酸根离子水解的离子方程式是CH3COO-+H2OCH3COOH+OH-,常数Kh(CH3COO-)=,
Kh(CH3COO-)==
===5.71×10-10;(2) 浓度均为0.10 mol/L的CH3COOH和CH3COONa的缓冲溶液,pH=4.76,溶液呈酸性,说明醋酸电离大于醋酸钠水解,该缓冲溶液中离子浓度由大到小的顺序是c(CH3COO-)>c(Na+)>c(H+)>c(OH-);(3)向1.0 L上述缓冲溶液中滴加几滴NaOH稀溶液(忽略溶液体积的变化),pH几乎不变,反应后溶液中c(H+)=1×10-4.76 mol/L;(4)A.升温,CH3COO-+H2OCH3COOH+OH-平衡正向移动,c(CH3COO-) 减小、c(OH-) 增大,但减小;B.加入NaOH固体,c(OH-)增大,CH3COO-+H2OCH3COOH+OH-平衡逆向移动,c(CH3COOH)减小,不变,所以减小;C.稀释,c(CH3COOH)减小,不变,所以减小;D.加入CH3COONa固体,c(CH3COO-) 增大,CH3COO-+H2OCH3COOH+OH-平衡正向移动,c(CH3COOH)增大,不变,所以增大;选d。
Ⅱ.Ka1==10-6.1,≈,20×c(H+)=10-6.1,c(H+)=,则正常人体血液的pH约为7.4,当过量的酸进入血液中时,不变,氢离子浓度增大,所以血液缓冲体系中的值将变小。
19.(17分)Ⅰ.我国《生活饮用水卫生标准》中规定生活用水中镉的排放量不超过0.005 mg·L-1。处理含镉废水可采用化学沉淀法。
(1)写出磷酸镉[Cd3(PO4)2]沉淀溶解平衡常数的表达式:Ksp[Cd3(PO4)2]=________。
(2)一定温度下,CdCO3的Ksp=4.0×10-12,Cd(OH)2的Ksp=3.2×10-14,该温度下________[填“CdCO3”或“Cd(OH)2”]的饱和溶液中Cd2+浓度较大。
(3)向某含镉废水中加入Na2S,当S2-浓度达到7.9×10-8 mol·L-1 时,废水中Cd2+的浓度为________ mol·L-1 [已知:Ksp(CdS)=7.9×10-27],此时________(填“符合”或“不符合”)《生活饮用水卫生标准》。
Ⅱ.根据题目提供的溶度积数据进行计算并回答下列问题:
(4)已知25 ℃时,Ksp[Mg(OH)2]=5.6×10-12;酸碱指示剂百里酚蓝变色的pH范围如下:
pH
<8.0
8.0~9.6
>9.6
颜色
黄色
绿色
蓝色
25 ℃时,向Mg(OH)2饱和溶液中滴加2滴百里酚蓝指示剂,溶液所呈现的颜色为________。
(5)常温下,向50 mL 0.018 mol·L-1 的AgNO3溶液中加入50 mL 0.020 mol·L-1 的盐酸,生成沉淀。已知该温度下,Ksp(AgCl)=1.8×10-10,忽略溶液体积的变化。
①反应后,溶液中c(Ag+)=________ mol·L-1。
②反应后,溶液的pH=________。
③如果向反应后的溶液中继续加入50 mL 0.001 mol·L-1 的盐酸,________(填“有”或“无”)白色沉淀生成。
【答案】 (1)c3(Cd2+)·c2(PO) (2分)
(2)Cd(OH)2 (2分)(3)1.0×10-19 (2分)符合 (2分)(4)蓝色 (2分)
(5)①1.8×10-7 (2分) ②2 (2分)③无 (3分)
【解析】(1)磷酸镉[Cd3(PO4)2]沉淀溶解平衡常数的表达式:Ksp[Cd3(PO4)2]=c3(Cd2+)·c2(PO)。(2)当CdCO3达到沉淀溶解平衡时有CdCO3(s)Cd2+(aq)+CO(aq),则该温度下CdCO3饱和溶液中c(Cd2+)== mol·L-1 =2.0×10-6 mol·L-1,当Cd(OH)2达到沉淀溶解平衡时有Cd(OH)2(s)Cd2+(aq)+2OH-(aq),则该温度下Cd(OH)2饱和溶液中c(Cd2+)== mol·L-1 =2.0×10-5 mol·L-1,则Cd(OH)2的饱和溶液中Cd2+浓度较大。(3)当c(S2-)=7.9×10-8 mol·L-1 时,c(Cd2+)= mol·L-1 =1.0×10-19 mol·L-1 =10-19×112×103 mg·L-1<0.005 mg·L-1,符合《生活饮用水卫生标准》。(4)25 ℃时,Ksp[Mg(OH)2]=c(Mg2+)·c2(OH-)=5.6×10-12,设Mg(OH)2饱和溶液中c(OH-)=x mol·L-1,则0.5x×x2=5.6×10-12,解得x≈2.24×10-4;c(H+)= mol·L-1 ≈4.5×10-11 mol·L-1,pH=10.4>9.6,所以溶液呈蓝色。(5)①常温下,向50 mL 0.018 mol·L-1 的AgNO3溶液中加入50 mL 0.020 mol·L-1 的盐酸,反应后溶液中c(Cl-)= mol·L-1 =10-3 mol·L-1,则溶液中c(Ag+)== mol·L-1 =1.8×10-7 mol·L-1;②反应后,溶液中c(H+)==0.010 mol·L-1,则溶液的pH=-lgc(H+)=2;③再向反应后的溶液中加入50 mL 0.001 mol·L-1 盐酸,溶液中c(Ag+)=×1.8×10-7 mol·L-1=1.2×10-7 mol·L-1 、c(Cl-)=10-3 mol·L-1,Q=10-3×1.2×10-7=1.2×10-10<1.8×10-10,故无沉淀产生。
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