内容正文:
微专题突破9 化学反应原理透视
2025届高三化学第二轮复习
微专题突破7 化学反应原理透视
一、选择题
1.(2025·江苏苏州市开学考)第19届杭州亚运会采用石墨烯纳米防滑涂层以增加地面防滑性。石墨烯属于
A.有机材料 B.无机非金属材料
C.金属材料 D.复合材料
【答案】B
【解析】石墨烯是一种碳的单质,属于新型无机非金属材料,故选B项。
2.(2025·江苏镇江市开学考)室温下通过下列实验探究H2C2O4的性质。已知Ka1(H2C2O4)=5.6×10-2,Ka2(H2C2O4)=1.5×10-4。
实验1:配制25 mL 0.1 mol·L-1的H2C2O4溶液,测得溶液pH=1.3
实验2:取等体积的0.1 mol·L-1 NaOH溶液与实验1所配溶液混合(忽略体积变化),溶液pH=2.8
实验3:向实验2中溶液滴入过量Ba(OH)2溶液,出现白色沉淀
下列说法不正确的是
A.实验1所得溶液中:c(OH-)+c(C2O42-)+c(HC2O4-)<c(H+)
B.实验2所得溶液中:c(H2C2O4)+c(HC2O4-)+c(C2O42-)=0.05 mol·L-1
C.实验3中反应的离子方程式为:Ba2++OH-+HC2O4-=BaC2O4↓+H2O
D.实验3反应后上层清液中:c(Ba2+)•c(C2O42-)>Ksp(BaC2O4)
【答案】D
【解析】A项,实验1所得溶液中存在电荷守恒:c(OH-)+2c(C2O42-)+c(HC2O4-)=c(H+),则c(OH-)+c(C2O42-)+c(HC2O4-)<c(H+),正确;B项,实验2所得溶液中溶质为NaHC2O4,根据物料守恒:c(H2C2O4)+c(HC2O4-)+c(C2O42-)=0.05 mol·L-1,正确;C项,实验3中氢氧化钡与NaHC2O4反应生成草酸钡沉淀和水,反应的离子方程式为:Ba2++OH-+HC2O4-=BaC2O4↓+H2O,正确;D项,实验3反应后上层清液为BaC2O4的饱和溶液,则c(Ba2+)•c(C2O42-)=Ksp(BaC2O4),不正确。
3.(2023·江苏南京市高三学期调研)用NaAlO2溶液制备Al2O3过程如图所示。下列说法不正确的是
A.0.1 mol·L-1 NaHCO3溶液中c(H+)-c(OH-)=c(CO32-)-c(H2CO3)
B.“反应”说明CO32-结合质子的能力强于AlO2-
C.“灼烧”时发生反应的∆S>0
D.“电解”时阳极(惰性电极)的电极反应为:2H2O-4e—+4CO32-=4HCO3-+O2↑
【答案】B
【解析】A项,0.1 mol·L-1 NaHCO3溶液中存在电荷守恒和物料守恒,①c(H+)+c(Na+)=c(OH-)+2c(CO32-)+c(HCO3-)、②c(Na+)=c(H2CO3)+c(CO32-)+c(HCO3-),两式联立①-②,得c(H+)-c(OH-)=c(CO32-)-c(H2CO3),正确;B项,“反应”中发生的反应为AlO2-+HCO3-+H2O=Al(OH)3↓+CO32-,说明CO32-结合质子的能力弱于AlO2-,错误;C项,“灼烧”时发生反应2Al(OH)3Al2O3+3H2O,有气体生成,∆S>0,正确;D项,由图中信息可知“电解”时电解碳酸钠溶液得到碳酸氢钠,阳极(惰性电极)水放电生成氧气,其电极反应为:2H2O-4e—+4CO32-=4HCO3-+O2↑,正确。
4.(2024·南通市二模)实验室通过下列过程制取草酸亚铁晶体。
已知:Ka1(H2C2O4)=5.6×10-2、Ka2(H2C2O4)=1.5×10-4
下列说法不正确的是
A.pH=2的H2C2O4溶液中:c(H2C2O4)<c(HC2O4-)
B.“酸化”后的溶液中:c(NH)+2c(Fe2+)<2c(SO42-)
C.可以用酸性KMnO4溶液检验“沉淀”后的上层清液中是否含有Fe2+
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项,pH=2的H2C2O4溶液中c(H+)=10-2 mol·L-1,Ka1(H2C2O4)==5.6×10-2,=5.6>1,即c(H2C2O4)<c(HC2O4-),正确;B项,根据电荷守恒:c(NH)+2c(Fe2+)+c(H+)=2c(SO42-)+c(OH-),溶液显酸性,c(H+)>c(OH-),c(NH)+2c(Fe2+)<2c(SO42-),正确;C项,酸性KMnO4除了可以氧化Fe2+,也可以氧化H2C2O4等,溶液褪色不能证明是否含Fe2+,错误;D项,乙醇与水互溶,用乙醇洗可带走水分,利于干燥,正确。
5.(2024·江苏省南通市三模)已知室温下,Ksp[Fe(OH)3]=1.0×10-36,Ksp[Ni(OH)2]=2×10-15,Ka(HClO)=3×10-8。用含少量Fe3+的NiCl2酸性溶液制备NiOOH的过程如下。下列说法正确的是
A.0.1 mol·L-1 Na2CO3溶液中:c(OH-)-c(H+)=0.1 mol·L-1+c(H2CO3)
B.pH=11的NaClO溶液中:c(HClO)>c(ClO-)
C.“调pH”得到的上层清液中:>10-28
D.“氧化”时主要发生反应:2ClO-+2Ni2++2OH-=2NiOOH↓+Cl2↑+H2O
【答案】C
【解析】用含少量Fe3+的NiCl2酸性溶液制备NiOOH的流程:加入Na2CO3溶液调pH,Fe3+转化为Fe(OH)3沉淀,Ni2+不沉淀,过滤除去Fe(OH)3沉淀得到含Ni2+的滤液,碱性条件下加入NaClO溶液,氧化Ni2+得到NiOOH沉淀,发生的反应为2Ni2++ClO-+4OH-=2NiOOH↓+Cl-+H2O,过滤、洗涤、干燥得到NiOOH固体,据此分析解答。
A项,0.1 mol·L-1 Na2CO3溶液中:物料守恒关系为c(CO32-)+c(HCO3-)+c(H2CO3)=c(Na+)=0.1 mol·L-1,电荷守恒关系为c(OH-)+2c(CO32-)+c(HCO3-)=c(H+)+c(Na+),则c(OH-)-c(H+)=c(Na+)-2c(CO32-)-c(HCO3-)=[2c(CO32-)+2c(HCO3-)+2c(H2CO3)]-2c(CO32-)-c(HCO3-)=c(HCO3-)+2c(H2CO3)=[c(HCO3-)+c(H2CO3)]+c(H2CO3)=0.1-c(CO32-)+c(H2CO3)<0.1 mol·L-1+c(H2CO3),错误;B项,pH=11的NaClO溶液中==3 000,即c(HClO)<c(ClO-),错误;C项,“调pH”得到的上层清液中浓度积Q[Fe(OH)3]=c(Fe3+)•c3(OH-)>Ksp[Fe(OH)3],Q[Ni(OH)2]=c(Ni2+)•c2(OH-)<Ksp[Ni(OH)2],则上层清液中>==1.25×10-28>10-28,正确;D项,碱性条件下加入NaClO溶液氧化Ni2+得到NiOOH沉淀,反应为2Ni2++ClO-+4OH-=2NiOOH↓+Cl-+H2O,错误。
6.(2024·江苏南京市、盐城市一模)室温下,用含少量Fe3+、Mg2+的粗NiSO4溶液制备NiSO4•6H2O晶体的流程如下图所示。
已知Ka(HF)=6.3×10-4,Ksp(MgF2)=5.2×10-11,Ksp[Mg(OH)2]=1.3×10-11。下列说法正确的是
A.粗NiSO4溶液中:2c(Ni2+)+3c(Fe3+)+2c(Mg2+)=2c(SO42-)
B.“沉铁”反应为:3Fe3++Na++2SO42-+6OH-=NaFe3(SO4)2(OH)6↓
C.0.1 mol·L-1 NaF溶液中:c(OH-)=c(HF)+c(H+)
D.“沉镁”后的滤液中:c(F-)<2c(OH-)
【答案】C
【解析】粗NiSO4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NaF溶液,生成沉淀MgF2,除去镁元素,经过后续操作得到NiSO4•6H2O。
A项,粗NiSO4溶液的电荷守恒中缺少氢离子和氢氧根离子浓度,错误;B项,溶液呈弱酸性,“沉铁”反应为:3Fe3++Na++2SO42-+6H2O=NaFe3(SO4)2(OH)6↓+6H+,错误;C项,氟化氢为弱酸,0.1 mol·L-1 NaF溶液中根据质子守恒:c(OH-)=c(HF)+c(H+),正确;D项,沉镁过程形成MgF2沉淀,根据沉淀溶解平衡,c(F-)= mol·L-1= mol·L-1=×10-3 mol·L-1,c(OH-)= mol·L-1= mol·L-1=×10-3 mol·L-1,此时c(F-)=2c(OH-),该溶液中,镁离子浓度相同,形成的是MgF2沉淀,没有形成Mg(OH)2沉淀,则溶液中c(OH-)<×10-3 mol·L-1,故得出沉镁后c(F-)>2c(OH-),错误。
7.(2024·江苏镇江市高三开学考)室温下,用氨水吸收燃煤烟气中SO2的流程如下图所示。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c(总)=c(H2SO3)+c(HSO3-)+c(SO32-)。H2SO3电离常数分别为Ka1=1.3×10-2,Ka2=6.3×10-7。
下列说法正确的是
A.0.1 mol·L-1氨水吸收SO2,c(总)=0.05 mol·L-1溶液中:c(H+)+c(HSO3-)+c(H2SO3)=c(OH-)+c(NH3·H2O)
B.NH4HSO3溶液中存在:c(H+)•c(SO32-)>c(SO32-)•c(OH-)
C.NH4HSO3溶液氧化过程中:比值逐渐减小
D.向氧化后的溶液中加入过量Ba(OH)2充分反应过滤,所得滤液中:c(Ba2+)•c(SO42-)<Ksp(BaSO4)
【答案】B
【解析】A项,0.1 mol·L-1氨水吸收SO2,c(总)=0.05 mol·L-1溶液中:2c(SO32-)+2c(HSO3-)+2c(H2SO3)=c(NH)+c(NH3·H2O),根据电荷守恒2c(SO32-)+c(H+)+c(HSO3-)=c(OH-)+c(NH),前者减去后者得到c(OH-)+c(HSO3-)+2c(H2SO3)=c(H+)+c(NH3·H2O),错误;B项,Ka1=1.3×10-2,Ka2=6.3×10-7,NH4HSO3溶液中亚硫酸氢根Ka2=6.3×10-7>Kh2=,亚硫酸氢根电离大于水解,c(H+)>c(OH-),c(SO32-)>c(H2SO3),则存在:c(H+)•c(SO32-)>c(SO32-)•c(OH-),正确;C项,NH4HSO3溶液氧化过程,溶液酸性增强,氢氧根浓度减小,则=比值逐渐增大,错误;D项,向氧化后的溶液中加入过量Ba(OH)2充分反应过滤,所得滤液中:c(Ba2+)•c(SO42-)=Ksp(BaSO4),错误。
8.(2024·淮安市高三上学期开学考)室温下,用FeSO4溶液制备FeCO3的过程如图所示。已知:Kb(NH3·H2O)=1.0×10-14,Ka1(H2CO3)=4.5×10-7,Ka2(H2CO3)=4.7×10-11,Ksp[Fe(OH)2]=8.0×10-16,Ka2(FeCO3)=3.1×10-11。下列说法正确的是
A.0.1 mol·L-1 NH4HCO3溶液中:c(NH3·H2O)>c(H2CO3)
B.(NH4)2SO4溶液中:c(H+)=2c(NH3·H2O)+c(OH-)
C.制备FeCO3的离子方程式为:Fe2++NH3·H2O+HCO3-=FeCO3↓+NH+H2O
D.c(Fe2+)=0.08 mol·L-1时,应控制pH≤8
【答案】C
【解析】A项,由于NH的水解常数Kh==≈5.56×10-10,HCO3-的水解常数Kh2==≈2.22×10-8,所以HCO3-的水解程度比NH的水解程度大,c(NH3·H2O)<c(H2CO3),错误;B项,(NH4)2SO4为强酸弱碱盐,溶液中根据质子守恒可知:c(H+)=c(NH3·H2O)+c(OH-),错误;C项,HCO3-与NH3·H2O反应产生的CO32-再与Fe2+结合生成FeCO3,反应的离子方程式为:Fe2++NH3·H2O+HCO3-=FeCO3↓+NH+H2O,正确;D项,当混合液中c(Fe2+)=0.08 mol·L-1时,为防止生成Fe(OH)2,c(OH-)≤==10-7 mol·L-1,即pH≤7,错误。
9.(2024·江苏南京市盐城市一模)室温下,用含少量Ca2+的FeSO4溶液制备FeCO3的过程如图所示。已知:Ksp(CaF2)=5.3×10-9,Ka(HF)=6.3×10-4,Ka1(H2CO3)=4.5×10-7、Ka2(H2CO3)=4.7×10-11。下列说法正确的是
A.0.1 mol·L-1 NH4F溶液中:c(F-)=c(NH)+c(NH3·H2O)
B.“除钙”得到的上层清液中:c(Ca2+)<
C.pH=10的氨水-NH4HCO3溶液:c(CO32-)<c(HCO3-)
D.“沉铁”反应的离子方程式:Fe2++2HCO3-=FeCO3↓+CO2↑+H2O
【答案】C
【解析】含少量Ca2+的FeSO4溶液中,加入NH4F溶液将Ca2+转化为CaF2沉淀除去,所得滤液主要含有Fe2+、SO42-和NH,再加入氨水−NH4HCO3溶液“沉铁”得到FeCO3沉淀,据此解答。
A项,因F−、NH均能水解生成HF、NH3·H2O,则0. 1 mol·L-1 NH4F溶液中,由物料守恒得:c(F-)+c(HF)=c(NH)+c(NH3·H2O),错误;B项,“除钙”得到的上层清液为CaF2的饱和溶液,则c(Ca2+)=,错误;C项,pH=10的氨水−NH4HCO3溶液中,因===0.47<1,则c(CO32-)<c(HCO3-),正确;D项,Fe2+与HCO3-反应生成FeCO3沉淀,HCO3-电离出的H+与NH3·H2O结合生成NH和H2O,则“沉铁”反应的离子方程式为:Fe2++HCO3-+NH3·H2O=FeCO3↓+NH+H2O,错误。
10.(2024·南京市二模)以磷石膏(含CaSO4和少量SiO2等)为原料制备轻质CaCO3的部分流程如图所示。室温下,Ka1(H2CO3)=4.5×10-7,Ka2(H2CO3)=4.7×10-11,Kb(NH3·H2O)=1.8×10-5。
下列说法不正确的是
A.0.1 mol·L-1 (NH4)2CO3溶液中:2c(CO32-)<c(NH)
B.室温下,pH=6的NH4Cl溶液中:c(NH3·H2O)=9.9×10-7 mol·L-1
C.“转化”后的清液中一定存在≥
D.“浸取”发生反应CaO+2NH=Ca2++2NH3↑+H2O
【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项,0.1 mol·L-1 (NH4)2CO3溶液中,若不考虑水解2c(CO32-)=c(NH),Ka2(H2CO3)=4.7×10-11,Kb(NH3·H2O)=1.8×10-5,Kh(CO32-)>Kh(NH),则2c(CO32-)<c(NH),正确;B项,室温下,pH=6的NH4Cl溶液中,依据物料守恒可得c(Cl-)=c(NH)+c(NH3•H2O),依据电荷守恒可得c(H+)+c(NH)=c(Cl-)+c(OH-),从而得出c(NH3•H2O)=c(H+)-c(OH-)=1×10-6 mol•L-1-1×10-8 mol•L-1=9.9×10-7mol•L-1,正确;C项,“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≤,不正确;D项,“浸取”时,NH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CaO+2NH=Ca2++2NH3↑+H2O,正确。
11.(2025·河北省沧州市10月月考)室温下,Na2CO3体系中各含碳粒子的物质的量分数与pH的关系如图1,Mg(OH)2、MgCO3的饱和溶液中lg[c(Mg2+)]与pH变化的关系如图2,下列说法错误的是
A.室温下,H2CO3的电离常数Ka1=10-6.37,Ka2=10-10.25
B.c(H2CO3)=c(CO32-)时,pH=8.31
C.由图2,pH=11、lg[c(Mg2+)]=-3时,无沉淀生成
D.由图1和图2,,pH=8、lg[c(Mg2+)]=-1时,存在反应Mg2++2HCO3-=MgCO3↓+CO2↑+H2O
【答案】C
【解析】A项,由图1可知,pH=6.37时c(HCO3-)=c(H2CO3),代入平衡常数Ka1表达式,Ka1==c(H+)=10-6.37,同理pH=10.25时 c(HCO3-)=c(CO32-),可推出Ka2==10-10.25,正确;B项,pH=8.31,c(H+)=10-8.31,Ka1=、Ka2=,Ka1•Ka2=,10-6.37×10-10.25=,可得c(H2CO3)=c(CO32-),正确;C项,由图2可知,pH=11、lg[c(Mg2+)]=-3时时,该点位于曲线Ⅰ和曲线Ⅱ的上方,浓度积Q>Ksp[Mg(OH)2)]和Ksp(MgCO3),会生成Mg(OH)2沉淀和MgCO3沉淀,错误;D项,pH=8时溶液中主要含碳微粒是HCO3-,pH=8、lg[c(Mg2+)]=-1时,该点位于曲线Ⅱ的上方,曲线Ⅰ的下方,所以Mg2+会和HCO3-反应生成MgCO3沉淀,则反应的离子方程式为Mg2++2HCO3-=MgCO3↓+CO2↑+H2O,正确。
二、填空题
12.(2024·南通市海安市高三上学期开学考)已知:i.Ksp[Cu(OH)2]=2×10—20;Cu2++4NH3·H2O[Cu(NH3)4]2++4H2O ∆H<0 K=2×1013。
反应Cu(OH)2+4NH3·H2O[Cu(NH3)4]2++2OH-+4H2O的平衡常数K1的数值为__________。
【答案】4×10—7
【解析】由方程式可知,反应的平衡常数K1===Ksp[Cu(OH)2]×K=2×10—20×2×1013=4×10—7,故答案为4×10—7。
13.(2024·南通市如皋二模)实验室从电解铜阳极泥(含Cu、Au、Ag2Se、Cu2Se等)中提取硒及银、金等贵金属,过程如下:
“浸出”时先加入稀硫酸,再加入盐酸.加盐酸时发生反应:Ag2SeO3+2H++2Cl-H2SeO3+2AgCl,该反应平衡常数K=_____________。[已知Ksp(Ag2SeO3)=1.0×10-15,Ksp(AgCl)=2.0×10-10,Ka1(H2SeO3)=3.0×10-3,Ka2(H2SeO3)=2.0×10-8]
【答案】4.2×1014
【解析】K=====4.2×1014。
14.(2024·徐州上学期期中)②锰元素浸出时,发生反应:MnS(s)+2H+(aq)Mn2+(aq)+H2S(aq),其平衡常数K与Ksp(MnS)、Ka1(H2S)、Ka2(H2S)的代数关系式为K=____________________________。
【答案】
【解析】H2S是二元弱酸分步电离,H2SH++HS- Ka1(H2S)=;HS-H++S2- Ka2(H2S)=,Ka1(H2S)•Ka2(H2S)=•=,MnS存在难溶物溶解平衡MnS(s)Mn2+(aq)+S2-(aq) Ksp(MnS)=c(Mn2+)•c(S2-),化学反应MnS(s)+2H+(aq)Mn2+(aq)+H2S(aq)的平衡常数K===。
15.(2024·连云港上学期调研一)镍的单质及氧化物常用作催化剂。以含镍废渣(主要含Ni,还含少量NiO、Fe2O3和Al2O3)为原料可通过如下过程制取高纯度NiO。
已知①常温时Ksp[Fe(OH)3]=4.0×10-38,Ksp[Al(OH)3]=1.0×10-33,Ksp[Ni(OH)2]=2.0×10-15,溶液中离子的浓度小于1.0×10-6可认为已除尽。
②NiC2O4•2H2O难溶于水。
(1)“浸取”时,当加料完成后,提高镍元素浸出速率的方法有_________________________、_______________________________________。
(2)“浸取”后,测得溶液中Fe3+、Al3+和Ni2+的物质的量浓度分别为0.2 mol·L-1、0.1 mol·L-1和0.2 mol·L-1,则“除铝铁”时应控制溶液的pH范围为_______________________(设加入氨水时溶液体积不发生变化)。
【答案】(1)①适当升高温度 ②增大稀硫酸浓度或搅拌 (2)5≤pH≤7
【解析】由题给流程可知,向镍废渣中加入稀硫酸浸取,将金属元素转化为可溶硫酸盐,过滤得到含有可溶硫酸盐的滤液;向滤液中加入氨水调节溶液pH,将铁离子、铝离子转化为氢氧化铁、氢氧化铝沉淀,过滤得到得到硫酸镍溶液;向硫酸镍溶液中加入草酸铵溶液,将溶液中镍离子转化为二水草酸镍沉淀,过滤得到二水草酸镍;二水草酸镍灼烧分解得到氧化镍。
(1)“浸取”时,适当升高温度,增大稀硫酸浓度、搅拌等措施能提高镍元素浸出速率,故答案为:适当升高温度;增大稀硫酸浓度或搅拌;(2)由溶度积可知,溶液中铝离子完全沉淀时,铁离子已经完全沉淀,则由氢氧化铝的溶度积可知,溶液中氢氧根离子浓度不小于=1×10—9 mol·L-1,则溶液pH大于5;溶液中镍离子浓度为0.2 mol·L-1,由氢氧化镍溶度积可知,溶液中氢氧根离子浓度=1×10—7 mol·L-1,则溶液pH小于7,所以除铝铁时应控制溶液的pH范围为5≤pH≤7。
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一、选择题
1.(2025·江苏苏州市开学考)第19届杭州亚运会采用石墨烯纳米防滑涂层以增加地面防滑性。石墨烯属于
A.有机材料 B.无机非金属材料
C.金属材料 D.复合材料
2.(2025·江苏镇江市开学考)室温下通过下列实验探究H2C2O4的性质。已知Ka1(H2C2O4)=5.6×10-2,Ka2(H2C2O4)=1.5×10-4。
实验1:配制25 mL 0.1 mol·L-1的H2C2O4溶液,测得溶液pH=1.3
实验2:取等体积的0.1 mol·L-1 NaOH溶液与实验1所配溶液混合(忽略体积变化),溶液pH=2.8
实验3:向实验2中溶液滴入过量Ba(OH)2溶液,出现白色沉淀
下列说法不正确的是
A.实验1所得溶液中:c(OH-)+c(C2O42-)+c(HC2O4-)<c(H+)
B.实验2所得溶液中:c(H2C2O4)+c(HC2O4-)+c(C2O42-)=0.05 mol·L-1
C.实验3中反应的离子方程式为:Ba2++OH-+HC2O4-=BaC2O4↓+H2O
D.实验3反应后上层清液中:c(Ba2+)•c(C2O42-)>Ksp(BaC2O4)
3.(2023·江苏南京市高三学期调研)用NaAlO2溶液制备Al2O3过程如图所示。下列说法不正确的是
A.0.1 mol·L-1 NaHCO3溶液中c(H+)-c(OH-)=c(CO32-)-c(H2CO3)
B.“反应”说明CO32-结合质子的能力强于AlO2-
C.“灼烧”时发生反应的∆S>0
D.“电解”时阳极(惰性电极)的电极反应为:2H2O-4e—+4CO32-=4HCO3-+O2↑
4.(2024·南通市二模)实验室通过下列过程制取草酸亚铁晶体。
已知:Ka1(H2C2O4)=5.6×10-2、Ka2(H2C2O4)=1.5×10-4
下列说法不正确的是
A.pH=2的H2C2O4溶液中:c(H2C2O4)<c(HC2O4-)
B.“酸化”后的溶液中:c(NH)+2c(Fe2+)<2c(SO42-)
C.可以用酸性KMnO4溶液检验“沉淀”后的上层清液中是否含有Fe2+
D.水洗后,再用乙醇洗涤有利于晶体快速干燥
5.(2024·江苏省南通市三模)已知室温下,Ksp[Fe(OH)3]=1.0×10-36,Ksp[Ni(OH)2]=2×10-15,Ka(HClO)=3×10-8。用含少量Fe3+的NiCl2酸性溶液制备NiOOH的过程如下。下列说法正确的是
A.0.1 mol·L-1 Na2CO3溶液中:c(OH-)-c(H+)=0.1 mol·L-1+c(H2CO3)
B.pH=11的NaClO溶液中:c(HClO)>c(ClO-)
C.“调pH”得到的上层清液中:>10-28
D.“氧化”时主要发生反应:2ClO-+2Ni2++2OH-=2NiOOH↓+Cl2↑+H2O
6.(2024·江苏南京市、盐城市一模)室温下,用含少量Fe3+、Mg2+的粗NiSO4溶液制备NiSO4•6H2O晶体的流程如下图所示。
已知Ka(HF)=6.3×10-4,Ksp(MgF2)=5.2×10-11,Ksp[Mg(OH)2]=1.3×10-11。下列说法正确的是
A.粗NiSO4溶液中:2c(Ni2+)+3c(Fe3+)+2c(Mg2+)=2c(SO42-)
B.“沉铁”反应为:3Fe3++Na++2SO42-+6OH-=NaFe3(SO4)2(OH)6↓
C.0.1 mol·L-1 NaF溶液中:c(OH-)=c(HF)+c(H+)
D.“沉镁”后的滤液中:c(F-)<2c(OH-)
7.(2024·江苏镇江市高三开学考)室温下,用氨水吸收燃煤烟气中SO2的流程如下图所示。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c(总)=c(H2SO3)+c(HSO3-)+c(SO32-)。H2SO3电离常数分别为Ka1=1.3×10-2,Ka2=6.3×10-7。
下列说法正确的是
A.0.1 mol·L-1氨水吸收SO2,c(总)=0.05 mol·L-1溶液中:c(H+)+c(HSO3-)+c(H2SO3)=c(OH-)+c(NH3·H2O)
B.NH4HSO3溶液中存在:c(H+)•c(SO32-)>c(SO32-)•c(OH-)
C.NH4HSO3溶液氧化过程中:比值逐渐减小
D.向氧化后的溶液中加入过量Ba(OH)2充分反应过滤,所得滤液中:c(Ba2+)•c(SO42-)<Ksp(BaSO4)
8.(2024·淮安市高三上学期开学考)室温下,用FeSO4溶液制备FeCO3的过程如图所示。已知:Kb(NH3·H2O)=1.0×10-14,Ka1(H2CO3)=4.5×10-7,Ka2(H2CO3)=4.7×10-11,Ksp[Fe(OH)2]=8.0×10-16,Ka2(FeCO3)=3.1×10-11。下列说法正确的是
A.0.1 mol·L-1 NH4HCO3溶液中:c(NH3·H2O)>c(H2CO3)
B.(NH4)2SO4溶液中:c(H+)=2c(NH3·H2O)+c(OH-)
C.制备FeCO3的离子方程式为:Fe2++NH3·H2O+HCO3-=FeCO3↓+NH+H2O
D.c(Fe2+)=0.08 mol·L-1时,应控制pH≤8
9.(2024·江苏南京市盐城市一模)室温下,用含少量Ca2+的FeSO4溶液制备FeCO3的过程如图所示。已知:Ksp(CaF2)=5.3×10-9,Ka(HF)=6.3×10-4,Ka1(H2CO3)=4.5×10-7、Ka2(H2CO3)=4.7×10-11。下列说法正确的是
A.0.1 mol·L-1 NH4F溶液中:c(F-)=c(NH)+c(NH3·H2O)
B.“除钙”得到的上层清液中:c(Ca2+)<
C.pH=10的氨水-NH4HCO3溶液:c(CO32-)<c(HCO3-)
D.“沉铁”反应的离子方程式:Fe2++2HCO3-=FeCO3↓+CO2↑+H2O
10.(2024·南京市二模)以磷石膏(含CaSO4和少量SiO2等)为原料制备轻质CaCO3的部分流程如图所示。室温下,Ka1(H2CO3)=4.5×10-7,Ka2(H2CO3)=4.7×10-11,Kb(NH3·H2O)=1.8×10-5。
下列说法不正确的是
A.0.1 mol·L-1 (NH4)2CO3溶液中:2c(CO32-)<c(NH)
B.室温下,pH=6的NH4Cl溶液中:c(NH3·H2O)=9.9×10-7 mol·L-1
C.“转化”后的清液中一定存在≥
D.“浸取”发生反应CaO+2NH=Ca2++2NH3↑+H2O
11.(2025·河北省沧州市10月月考)室温下,Na2CO3体系中各含碳粒子的物质的量分数与pH的关系如图1,Mg(OH)2、MgCO3的饱和溶液中lg[c(Mg2+)]与pH变化的关系如图2,下列说法错误的是
A.室温下,H2CO3的电离常数Ka1=10-6.37,Ka2=10-10.25
B.c(H2CO3)=c(CO32-)时,pH=8.31
C.由图2,pH=11、lg[c(Mg2+)]=-3时,无沉淀生成
D.由图1和图2,pH=8、lg[c(Mg2+)]=-1时,存在反应Mg2++2HCO3-=MgCO3↓+CO2↑+H2O
二、填空题
12.(2024·南通市海安市高三上学期开学考)已知:i.Ksp[Cu(OH)2]=2×10—20;Cu2++4NH3·H2O[Cu(NH3)4]2++4H2O ∆H<0 K=2×1013。
反应Cu(OH)2+4NH3·H2O[Cu(NH3)4]2++2OH-+4H2O的平衡常数K1的数值为__________。
13.(2024·南通市如皋二模)实验室从电解铜阳极泥(含Cu、Au、Ag2Se、Cu2Se等)中提取硒及银、金等贵金属,过程如下:
“浸出”时先加入稀硫酸,再加入盐酸.加盐酸时发生反应:Ag2SeO3+2H++2Cl-H2SeO3+2AgCl,该反应平衡常数K=_____________。[已知Ksp(Ag2SeO3)=1.0×10-15,Ksp(AgCl)=2.0×10-10,Ka1(H2SeO3)=3.0×10-3,Ka2(H2SeO3)=2.0×10-8]
14.(2024·徐州上学期期中)②锰元素浸出时,发生反应:MnS(s)+2H+(aq)Mn2+(aq)+H2S(aq),其平衡常数K与Ksp(MnS)、Ka1(H2S)、Ka2(H2S)的代数关系式为K=____________________________。
15.(2024·连云港上学期调研一)镍的单质及氧化物常用作催化剂。以含镍废渣(主要含Ni,还含少量NiO、Fe2O3和Al2O3)为原料可通过如下过程制取高纯度NiO。
已知①常温时Ksp[Fe(OH)3]=4.0×10-38,Ksp[Al(OH)3]=1.0×10-33,Ksp[Ni(OH)2]=2.0×10-15,溶液中离子的浓度小于1.0×10-6可认为已除尽。
②NiC2O4•2H2O难溶于水。
(1)“浸取”时,当加料完成后,提高镍元素浸出速率的方法有_________________________、_______________________________________。
(2)“浸取”后,测得溶液中Fe3+、Al3+和Ni2+的物质的量浓度分别为0.2 mol·L-1、0.1 mol·L-1和0.2 mol·L-1,则“除铝铁”时应控制溶液的pH范围为_______________________(设加入氨水时溶液体积不发生变化)。
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$$微专题突破9 化学反应原理二
2025届高三化学第一轮复习
微专题突破9 化学反应原理透视二
一、选择题
1.(2024·江苏盐城市高三期中)碳元素及其化合物在自然界广泛存在且具有重要应用。12C、13C、14C是碳元素的3种核素,碳元素不仅可以形成金刚石等单质,还能形成CO2、CH4、CH3OH、CH3CH2OH、HCOONa、NaHCO3等重要化合物。CH4具有较大的燃烧热(890.3 kJ·mol-1),是常见燃料。用NaOH溶液吸收CO2生成NaHCO3溶液是CO2“固定”再利用的方法之一、电解NaHCO3溶液可获得CH4;向NaHCO3溶液中加入铁粉,反应初期产生H2并生成FeCO3,FeCO3迅速转化为活性Fe3O4-x,活性Fe3O4-x催化HCO3-加氢生成HCOO-。“侯氏制碱法”是以CO2、NH3、NaCl为原料制备Na2CO3。活性Fe3O4-x催化HCO3-加氢生成HCOO-的总反应为:HCO3-+H2HCOO-+3H2O,可能的反应历程如下图所示。下列说法正确的是
A.HCOO-的空间构型是三角锥形
B.该总反应为置换反应
C.步骤Ⅰ中吸附在Fe上的H与C结合
D.反应中消耗11.2 mL H2转移电子0.001 mol
2.(2025·广西上学期二调)电喷雾电离等方法得到的M+(Fe+、Co+、Ni+等)与O3反应可得MO+。与CH4反应能高选择性的生成甲醇。MO+分别与CH4、CD4反应,体系的能量随反应进程的变化如下图所示(两者历程相似,图中以CH4示例)。已知:直接参与化学键变化的元素被替换为更重的同位素时,反应速率会变慢。下列说法错误的是
A.步骤I和Ⅱ中涉及氢原子成键变化的是I
B.MO+与CD4反应的能量变化应为图中曲线c
C.若MO+与CH2D2反应,氘代甲醇的产量CH2DOD>CHD2OH
D.若MO+与CHD3反应,生成的氘代甲醇有2种
3.(2023·南京模拟)草酸亚铁(FeC2O4)是生产磷酸铁锂电池的原料,实验室可通过如图反应制取:
已知室温时:Ka1(H2C2O4)=5.6×10-2、Ka2(H2C2O4)=1.5×10-4、Ksp(FeC2O4)=2.1×10-7。
下列说法正确的是
A.酸化、溶解后的溶液中存在:2c(Fe2+)+c(H+)<c(NH)+c(OH-)
B.室温下,0.10 mol·L-1NaHC2O4溶液中存在:c(C2O)<c(H2C2O4)
C.向稀硫酸酸化的KMnO4溶液中滴加Na2C2O4溶液至溶液褪色,反应的离子方程式为5C2O+2MnO+8H2O=0CO2↑+2Mn2++16OH-
D.室温时反应Fe2++H2C2O4=FeC2O4+2H+的平衡常数K=40
4.(2023·苏州中学、淮阴中学、姜堰中学、海门中学联考)已知:室温下,Ka1(H2S)=10-7,Ka2(H2S)=10-12.9。通过下列实验探究含硫化合物的性质。
实验1:测得0.1 mol·L-1 NaHS溶液的pH>7。
实验2:向0.1 mol·L-1 NaHS溶液中通入过量Cl2,无淡黄色沉淀产生。
实验3:向0.1 mol·L-1 NaHS溶液中加入等体积0.1 mol·L-1 NaHCO3溶液充分混合,无气泡产生。
下列说法正确的是
A.由实验1可知:c(H+)·c(S2-)>c(H2S)·c(OH-)
B.实验2说明HS-不能被Cl2氧化
C.实验3所得溶液中:c(S2-)+c(HS-)+c(H2S)>c(CO)+c(HCO)+c(H2CO3)
D.0.001 mol·L-1 Na2S溶液中:c(Na+)>c(S2-)>c(OH-)>c(H+)
5.(2024·南通海安期末)室温下,通过下列实验探究NaHS溶液的性质。
实验
实验操作和现象
1
向0.1 mol·L-1NaHS溶液中滴加几滴酚酞试剂,溶液变红
2
向0.1 mol·L-1NaHS溶液中加入等体积0.1 mol·L-1NaOH溶液充分混合
3
向0.1 mol·L-1NaHS溶液中通入少量氯气,有淡黄色沉淀产生
4
向0.1 mol·L-1NaHS溶液中加入等体积0.1 mol·L-1HCl溶液,有气体放出
下列有关说法正确的是
A.实验1中0.1 mol·L-1NaHS溶液中:c(S2-)>c(H2S)
B.实验2中所得溶液中:c(Na+)=c(S2-)+c(HS-)+c(H2S)
C.实验3中反应的离子方程式:HS-+Cl2=S↓+H++2Cl-
D.实验4中所得溶液中:c(S2-)+c(OH-)=c(H2S)+c(H+)
6.(2023·泰州期末)室温下,某兴趣小组通过下列实验制备少量NaHCO3并探究其性质。
实验1:测得100 mL 14 mol·L-1 氨水的pH约为12。
实验2:向上述氨水中加NaCl粉末至饱和,通入足量CO2后析出晶体。
实验3:将所得混合物静置后过滤、洗涤、干燥,得到NaHCO3。
实验4:配制100 mL一定浓度的NaHCO3溶液,测得pH为8.0。
下列说法正确的是
A.依据实验1推测Kb(NH3·H2O)≈7×10-26
B.依据实验2推测溶解度:NaHCO3>NaCl
C.实验3所得滤液中:c(NH)+c(H+)=c(Cl-)+c(OH-)
D.实验4的溶液中:c(H2CO3)-c(CO)=9.9×10-7 mol·L-1
7.(2024·常州高级中学开学考试)室温下,通过下列实验探究Na2CO3的性质。已知:25 ℃时,H2SO3的Ka1=1.4×10-2、Ka2=1.0×10-7,H2CO3的Ka1=4.3×10-7、Ka2=5.6×10-11。
实验1:配制50 mL 0.1 mol·L-1 Na2CO3溶液,测得溶液pH约为12;
实验2:取10 mL 0.1 mol·L-1 Na2CO3溶液,向其中加入一定量CaSO4固体充分搅拌,一段时间后过滤,向滤渣中加入足量稀盐酸,固体部分溶解;
实验3:取10 mL 0.1 mol·L-1 Na2CO3溶液,向其中缓慢滴入等体积0.1 mol·L-1稀盐酸。
下列说法正确的是
A.实验1所得溶液中,c(Na+)<c(CO)+c(HCO)
B.实验2,加入稀盐酸后的上层清液中c(Ca2+)=c(SO)
C.实验3反应后溶液中存在:c(Na+)=c(CO)+c(HCO)+c(H2CO3)
D.25 ℃时,反应CO+H2SO3HCO+HSO的平衡常数K=2.5×108
8.(2024·扬州期末)室温下取NH4Cl、氨水进行如下实验。
实验1:将0.1 mol·L-1NH4Cl 溶液和0.1 mol·L-1氨水等体积混合,混合溶液的pH>7。
实验2:将0.1 mol·L-1氨水与0.1 mol·L-1 FeCl3溶液等体积混合,生成红褐色沉淀。
实验3:向0.1 mol·L-1 NH4Cl溶液中通入少量NH3。
实验4:向10 mL0.1 mol·L-1氨水中滴加20 mL 0.1 mol·L-1 盐酸。
下列说法正确的是
A.Kb(NH3·H2O)<10-7
B.实验2说明混合时溶液中存在:Ksp[Fe(OH)3]>c3(OH-)·c(Fe3+)
C.实验3中NH的水解程度减小
D.实验4所得混合溶液中c(H+)<c(NH)+c(NH3·H2O)+c(OH-)
9.(2023·南通一模)常温下,将FeSO4溶液与NH4HCO3溶液混合可制得FeCO3,混合过程中有气体产生。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。下列说法不正确的是
A.向100 mL pH=10氨水中通入少量CO2,反应后溶液中存在:c(CO)>c(HCO)
B.0.1 mol·L-1 NH4HCO3溶液中:c(H2CO3)>c(CO)+c(NH3·H2O)
C.生成FeCO3的离子方程式为Fe2++2HCO=FeCO3↓+CO2↑+H2O
D.生成FeCO3沉淀后的上层清液中:c(Fe2+)·c(CO)=Ksp(FeCO3)
10.(2025·连云港市上学期期中)室温下,通过下列实验探究Na2S溶液的性质。
实验1:用pH计测量0.1 mol·L-1 Na2S溶液的pH,测得pH为12.65。
实验2:向0.1 mol·L-1的Na2S溶液中通入HCl气体至pH=7(忽略溶液体积的变化及H2S的挥发)。
实验3:向1 mL 0.1 mol·L-1的Na2S溶液中加入1 mL 0.1 mol·L-1 H2S溶液。
已知:Ka1(H2S)=9.1×10-8,Ka2(H2S)=1.0×10-12,Ka1(H2CO3)=4.3×10-7,Ka2(H2CO3)=5.6×10-11。
下列说法正确是
A.实验1所得溶液中:c(S2-)<c(HS-)
B.实验2所得溶液中:c(Cl-)+c(S2-)-c(H2S)=0.1 mol·L-1
C.实验3中:反应S2-+H2S=2HS-的平衡常数K=9.1×10-20
D.向Na2S溶液中通入少量CO2的离子方程式CO2+S2-+H2O=H2S↑+CO32-
11.(2025·常州市上学期期中)常温下,向20 mL 0.1 mol·L-1NaOH溶液中缓慢滴入0.1 mol·L-1的HCOOH溶液,混合溶液中某两种离子的浓度随加入HCOOH溶液体积的变化关系如图所示。已知:常温下HCOOH的电离常数Ka=1.8×10-4。下列说法不正确的是
A.水的电离程度:M<N
B.M点:2c(HCOO-)=c(Na+)+c(H+)
C.N点:c(HCOO-)>c(OH-)>c(HCOOH)>c(H+)
D.当V(HCOOH)=10 mL时,c(OH-)=c(H+)+c(HCOOH)+c(HCOO-)
二、填空题
12.MgO催化CO2合成碳酸乙烯酯()可能的反应机理如图所示,根据元素电负性的变化规律,步骤Ⅰ、Ⅱ的过程可描述为____________________________________________________________________
_________________________________________________________________________________________。
13.(2025·南通市如东县第一次调研)钴在新能源、新材料领域具有重要用途。某炼锌废渣含有锌、铅、铜、铁、钴、锰的+2价氧化物及锌和铜的单质。从该废渣中提取钴的一种流程如下。
注:加沉淀剂使一种金属离子浓度小于等于10-5 mol·L-1,其他金属离子不沉淀,即认为完全分离。
已知:①Ksp(ZnS)=2.5×10-22,Ksp(CuS)=6.3×10-36,Ksp(CoS)=4.0×10-21。
②以氢氧化物形式沉淀时,lgc(M)/mol·L-1和溶液pH的关系如图所示。
(1)一定时间内,提高“酸浸”过程中钻元素浸出率的措施:________________________________
___________________________________________(写出两条即可)。
(2)“酸浸”过程中硫酸过量太多会降低铜的沉淀率,其原因________________________________
______________________________________________。
(3)写出沉锰过程中离子反应方程式____________________________________________________。
(4)假设“沉铜”后得到的滤液中c(Zn2+)和c(Co2+)均为0.10 mol·L-1,向其中加入Na2S至Zn2+恰好沉淀完全时,通过计算判断能否实现Zn2+和Co2+完全分离___________________________________
___________________________________________________________________________________。
(5)“沉淀”步骤中,用NaOH调pH=4,分离出的滤渣是_______________。
(6)“沉钴”步骤中,控制溶液pH=5.0~5.5之间,补充完整由“沉钴”后的滤液制备ZnSO4•7H2O的实验方案:__________________________________________________________________________
_____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(实验中可选用的试剂:NaOH溶液、稀硫酸)
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2025届高三化学第一轮复习
微专题突破9 化学反应原理透视二
一、选择题
1.(2024·江苏盐城市高三期中)碳元素及其化合物在自然界广泛存在且具有重要应用。12C、13C、14C是碳元素的3种核素,碳元素不仅可以形成金刚石等单质,还能形成CO2、CH4、CH3OH、CH3CH2OH、HCOONa、NaHCO3等重要化合物。CH4具有较大的燃烧热(890.3 kJ·mol-1),是常见燃料。用NaOH溶液吸收CO2生成NaHCO3溶液是CO2“固定”再利用的方法之一、电解NaHCO3溶液可获得CH4;向NaHCO3溶液中加入铁粉,反应初期产生H2并生成FeCO3,FeCO3迅速转化为活性Fe3O4-x,活性Fe3O4-x催化HCO3-加氢生成HCOO-。“侯氏制碱法”是以CO2、NH3、NaCl为原料制备Na2CO3。活性Fe3O4-x催化HCO3-加氢生成HCOO-的总反应为:HCO3-+H2HCOO-+3H2O,可能的反应历程如下图所示。下列说法正确的是
A.HCOO-的空间构型是三角锥形
B.该总反应为置换反应
C.步骤Ⅰ中吸附在Fe上的H与C结合
D.反应中消耗11.2 mL H2转移电子0.001 mol
【答案】C
【解析】A项,根据HCOO-结构可知,中心原子C形成3个σ,无孤电子对,为平面三角形,错误;B项,根据题干信息可知,该反应生成物中无单质生成,不符合置换反应定义,错误;C项,吸附在Fe上的H显负电性,与显正电性的C结合,正确;D项,未指明气体是否处于标准状况,无法利用气体摩尔体积进行计算,错误。
2.(2025·广西上学期二调)电喷雾电离等方法得到的M+(Fe+、Co+、Ni+等)与O3反应可得MO+。与CH4反应能高选择性的生成甲醇。MO+分别与CH4、CD4反应,体系的能量随反应进程的变化如下图所示(两者历程相似,图中以CH4示例)。已知:直接参与化学键变化的元素被替换为更重的同位素时,反应速率会变慢。下列说法错误的是
A.步骤I和Ⅱ中涉及氢原子成键变化的是I
B.MO+与CD4反应的能量变化应为图中曲线c
C.若MO+与CH2D2反应,氘代甲醇的产量CH2DOD>CHD2OH
D.若MO+与CHD3反应,生成的氘代甲醇有2种
【答案】C
【解析】A项,由图可知,步骤Ⅰ涉及碳氢键的断裂和氢氧键的形成,步骤Ⅱ中涉及碳氧键形成,所以涉及氢原子成键变化的是步骤Ⅰ,正确;B项,直接参与化学键变化的元素被替换为更重的同位素时,反应速率会变慢,说明正反应活化能会增大,则MO+与CD4反应的能量变化应为图中曲线c,正确;C项,直接参与化学键变化的元素被替换为更重的同位素时,反应速率会变慢,则氧更容易和H而不是和D生成羟基,故氘代甲醇的产量CH2DOD<CHD2OH,错误;D项,根据反应机理可知,若MO+与CHD2反应,生成的氘代甲醇可能为CHD2OD或CD3OH,共2种,正确。
3.(2023·南京模拟)草酸亚铁(FeC2O4)是生产磷酸铁锂电池的原料,实验室可通过如图反应制取:
已知室温时:Ka1(H2C2O4)=5.6×10-2、Ka2(H2C2O4)=1.5×10-4、Ksp(FeC2O4)=2.1×10-7。
下列说法正确的是
A.酸化、溶解后的溶液中存在:2c(Fe2+)+c(H+)<c(NH)+c(OH-)
B.室温下,0.10 mol·L-1NaHC2O4溶液中存在:c(C2O)<c(H2C2O4)
C.向稀硫酸酸化的KMnO4溶液中滴加Na2C2O4溶液至溶液褪色,反应的离子方程式为5C2O+2MnO+8H2O=0CO2↑+2Mn2++16OH-
D.室温时反应Fe2++H2C2O4=FeC2O4+2H+的平衡常数K=40
【答案】D
【解析】A项,酸化、溶解后的溶液中存在电荷守恒:2c(Fe2+)+c(H+)+c(NH)=2c(SO)+c(OH-),c(SO)>c(NH),则2c(Fe2+)+c(H+)>c(NH)+c(OH-),错误;B项,室温下,0.10 mol·L-1NaHC2O4溶液中,Ka2(H2C2O4)=1.5×10-4>Kh(HC2O)=,说明HC2O的电离程度大于其水解程度,则存在c(H2C2O4)<c(C2O),错误;C项,向稀硫酸酸化的KMnO4溶液中滴加Na2C2O4溶液至溶液褪色,反应的离子方程式为5C2O+2MnO+16H+=10CO2↑+2Mn2++8H2O,错误;D项,室温时反应Fe2++H2C2O4=FeC2O4+2H+的平衡常数K======40,正确。
4.(2023·苏州中学、淮阴中学、姜堰中学、海门中学联考)已知:室温下,Ka1(H2S)=10-7,Ka2(H2S)=10-12.9。通过下列实验探究含硫化合物的性质。
实验1:测得0.1 mol·L-1 NaHS溶液的pH>7。
实验2:向0.1 mol·L-1 NaHS溶液中通入过量Cl2,无淡黄色沉淀产生。
实验3:向0.1 mol·L-1 NaHS溶液中加入等体积0.1 mol·L-1 NaHCO3溶液充分混合,无气泡产生。
下列说法正确的是
A.由实验1可知:c(H+)·c(S2-)>c(H2S)·c(OH-)
B.实验2说明HS-不能被Cl2氧化
C.实验3所得溶液中:c(S2-)+c(HS-)+c(H2S)>c(CO)+c(HCO)+c(H2CO3)
D.0.001 mol·L-1 Na2S溶液中:c(Na+)>c(S2-)>c(OH-)>c(H+)
【答案】D
【解析】A项,NaHS溶液的pH>7,说明HS-的水解程度大于其电离程度,则c(H2S)>c(S2-),c(OH-)>c(H+),故c(H+)·c(S2-)<c(H2S)·c(OH-),错误;B项,HS-能被Cl2氧化,实验2没有淡黄色沉淀产生,可能是Cl2将HS-氧化为SO,错误;C项,向0.1 mol·L-1 NaHS溶液中加入等体积0.1 mol·L-1 NaHCO3溶液充分混合,无气泡产生,C、S原子守恒知,c(S2-)+c(HS-)+c(H2S)=c(CO)+c(HCO)+c(H2CO3),错误;D项,0.001 mol·L-1 Na2S溶液中,S2-发生两步微弱水解,第一步水解产生OH-和HS-,第二步水解产生OH-和H2S,溶液呈碱性,则c(Na+)>c(S2-)>c(OH-)>c(H+),正确。
5.(2024·南通海安期末)室温下,通过下列实验探究NaHS溶液的性质。
实验
实验操作和现象
1
向0.1 mol·L-1NaHS溶液中滴加几滴酚酞试剂,溶液变红
2
向0.1 mol·L-1NaHS溶液中加入等体积0.1 mol·L-1NaOH溶液充分混合
3
向0.1 mol·L-1NaHS溶液中通入少量氯气,有淡黄色沉淀产生
4
向0.1 mol·L-1NaHS溶液中加入等体积0.1 mol·L-1HCl溶液,有气体放出
下列有关说法正确的是
A.实验1中0.1 mol·L-1NaHS溶液中:c(S2-)>c(H2S)
B.实验2中所得溶液中:c(Na+)=c(S2-)+c(HS-)+c(H2S)
C.实验3中反应的离子方程式:HS-+Cl2=S↓+H++2Cl-
D.实验4中所得溶液中:c(S2-)+c(OH-)=c(H2S)+c(H+)
【答案】C
【解析】A项,NaHS溶液中加酚酞溶液变红,说明溶液显碱性,HS-的水解程度大于其电离程度,故c(H2S)>c(S2-),错误;B项,等体积等浓度NaHS溶液与NaOH溶液混合后恰好反应生成Na2S,Na2S溶液中存在物料守恒:c(Na+)=2[c(S2-)+c(HS-)+c(H2S)],错误;C项,NaHS溶液中通入氯气产生淡黄色沉淀,说明氯气将硫元素氧化为硫单质,对应离子方程式为HS-+Cl2=S↓+H++2Cl-,正确;D项,NaHS与盐酸反应生成NaCl和H2S,故c(Na+)=c(Cl-),结合电荷守恒:2c(S2-)+c(OH-)+c(HS-)+c(Cl-)=c(Na+)+c(H+),得2c(S2-)+c(OH-)+c(HS-)=c(H+),若H2S未逸出,则存在物料守恒:c(Na+)=c(H2S)+c(S2-)+c(HS-),联立电荷守恒得:c(S2-)+c(OH-)+c(Cl-)=c(H+)+c(H2S),D项中等式不成立,若H2S部分逸出,由物料守恒可知c(Na+)>c(H2S)+c(S2-)+c(HS-),D项等式不成立,错误。
6.(2023·泰州期末)室温下,某兴趣小组通过下列实验制备少量NaHCO3并探究其性质。
实验1:测得100 mL 14 mol·L-1 氨水的pH约为12。
实验2:向上述氨水中加NaCl粉末至饱和,通入足量CO2后析出晶体。
实验3:将所得混合物静置后过滤、洗涤、干燥,得到NaHCO3。
实验4:配制100 mL一定浓度的NaHCO3溶液,测得pH为8.0。
下列说法正确的是
A.依据实验1推测Kb(NH3·H2O)≈7×10-26
B.依据实验2推测溶解度:NaHCO3>NaCl
C.实验3所得滤液中:c(NH)+c(H+)=c(Cl-)+c(OH-)
D.实验4的溶液中:c(H2CO3)-c(CO)=9.9×10-7 mol·L-1
【答案】D
【解析】A项,测得100 mL 14 mol·L-1氨水的pH约为12,c(H+)=10-12 mol·L-1,c(OH-)=10-2 mol·L-1,则Kb(NH3·H2O)==>7×10-26,错误;B项,实验2中发生的反应为NaCl+CO2+H2O+NH3=NaHCO3↓+NH4Cl,析出NaHCO3,说明溶解度:NaHCO3<NaCl,错误;C项,实验3所得滤液中主要含有NH4Cl,且含有少量NaHCO3,由电荷守恒知,溶液中存在:c(Na+)+c(NH)+c(H+)=c(OH-)+c(Cl-)+2c(CO)+c(HCO),错误;D项,实验4的溶液为NaHCO3溶液,存在质子守恒:c(CO)+c(OH-)=c(H+)+c(H2CO3),则c(H2CO3)-c(CO)=c(OH-)-c(H+)=(10-6-10-8) mol·L-1=9.9×10-7 mol·L-1,正确。
7.(2024·常州高级中学开学考试)室温下,通过下列实验探究Na2CO3的性质。已知:25 ℃时,H2SO3的Ka1=1.4×10-2、Ka2=1.0×10-7,H2CO3的Ka1=4.3×10-7、Ka2=5.6×10-11。
实验1:配制50 mL 0.1 mol·L-1 Na2CO3溶液,测得溶液pH约为12;
实验2:取10 mL 0.1 mol·L-1 Na2CO3溶液,向其中加入一定量CaSO4固体充分搅拌,一段时间后过滤,向滤渣中加入足量稀盐酸,固体部分溶解;
实验3:取10 mL 0.1 mol·L-1 Na2CO3溶液,向其中缓慢滴入等体积0.1 mol·L-1稀盐酸。
下列说法正确的是
A.实验1所得溶液中,c(Na+)<c(CO)+c(HCO)
B.实验2,加入稀盐酸后的上层清液中c(Ca2+)=c(SO)
C.实验3反应后溶液中存在:c(Na+)=c(CO)+c(HCO)+c(H2CO3)
D.25 ℃时,反应CO+H2SO3HCO+HSO的平衡常数K=2.5×108
【答案】D
【解析】A项,Na2CO3溶液呈碱性,c(OH-)>c(H+),电荷守恒关系为c(Na+)+c(H+)=c(HCO)+2c(CO)+c(OH-),则c(Na+)>c(HCO)+2c(CO)>c(CO)+c(HCO),错误;B项,向滤渣中加入足量稀盐酸,固体部分溶解,则滤渣为CaCO3和CaSO4的混合物,CaCO3溶于盐酸生成CaCl2,CaSO4存在溶解平衡,则实验2加入稀盐酸后的上层清液中c(Ca2+)>c(SO),错误;C项,Na2CO3溶液中滴入等体积0.1 mol·L-1稀盐酸后生成NaHCO3和NaCl,存在c(Na+)=c(CO)+c(HCO)+c(H2CO3)+c(Cl-),则c(Na+)>c(CO)+c(HCO)+c(H2CO3),错误;D项,反应CO+H2SO3HCO+HSO的平衡常数K====2.5×108,正确。
8.(2024·扬州期末)室温下取NH4Cl、氨水进行如下实验。
实验1:将0.1 mol·L-1NH4Cl 溶液和0.1 mol·L-1氨水等体积混合,混合溶液的pH>7。
实验2:将0.1 mol·L-1氨水与0.1 mol·L-1 FeCl3溶液等体积混合,生成红褐色沉淀。
实验3:向0.1 mol·L-1 NH4Cl溶液中通入少量NH3。
实验4:向10 mL0.1 mol·L-1氨水中滴加20 mL 0.1 mol·L-1 盐酸。
下列说法正确的是
A.Kb(NH3·H2O)<10-7
B.实验2说明混合时溶液中存在:Ksp[Fe(OH)3]>c3(OH-)·c(Fe3+)
C.实验3中NH的水解程度减小
D.实验4所得混合溶液中c(H+)<c(NH)+c(NH3·H2O)+c(OH-)
【答案】C
【解析】A项,若Kb(NH3·H2O)<10-7,则铵根离子水解平衡常数Kh>10-7,则0.1 mol·L-1NH4Cl 溶液和0.1 mol·L-1氨水等体积混合时溶液呈酸性,而与题意相违背,错误;B项,实验2说明混合时溶液中存在Q>Ksp[Fe(OH)3],因此有沉淀生成,错误;C项,向0.1 mol·L-1 NH4Cl溶液中通入少量NH3,一水合氨浓度增大,铵根离子水解平衡逆向移动,因此实验3中NH的水解程度减小,正确;D项,向10 mL 0.1 mol·L-1氨水中滴加20 mL 0.1 mol·L-1盐酸,溶质是氯化铵和HCl且两者浓度相等,根据电荷守恒得c(NH)+c(H+)=c(Cl-)+c(OH-),根据物料守恒得c(Cl-)=2c(NH)+2c(NH3·H2O),两式联立得到c(H+)=c(NH)+2c(NH3·H2O)+c(OH-),因此实验4所得混合溶液中c(H+)>c(NH)+c(NH3·H2O)+c(OH-),错误。
9.(2023·南通一模)常温下,将FeSO4溶液与NH4HCO3溶液混合可制得FeCO3,混合过程中有气体产生。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。下列说法不正确的是
A.向100 mL pH=10氨水中通入少量CO2,反应后溶液中存在:c(CO)>c(HCO)
B.0.1 mol·L-1 NH4HCO3溶液中:c(H2CO3)>c(CO)+c(NH3·H2O)
C.生成FeCO3的离子方程式为Fe2++2HCO=FeCO3↓+CO2↑+H2O
D.生成FeCO3沉淀后的上层清液中:c(Fe2+)·c(CO)=Ksp(FeCO3)
【答案】A
【解析】A项,通入少量CO2,pH仍约为10,CO2+2NH3·H2O=(NH4)2CO3+H2O,Ka2(H2CO3)===4.7×10-11,则=<1,可知c(CO)<c(HCO),错误;B项,Kh(NH)==<Kh(HCO)==,则HCO的水解程度大于NH的水解程度,溶液呈碱性:c(OH-)>c(H+),NH4HCO3溶液的质子守恒式为c(H+)+c(H2CO3)=c(OH-)+c(CO)+c(NH3·H2O),则c(H2CO3)>c(CO)+c(NH3·H2O),正确;C项,HCO电离出CO和H+,Fe2+结合CO生成FeCO3,H+结合HCO生成CO2和H2O,离子方程式为Fe2++2HCO=FeCO3↓+CO2↑+H2O,正确;D项,生成FeCO3沉淀后的上层清液为FeCO3的饱和溶液,溶液中:c(Fe2+)·c(CO)=Ksp(FeCO3),正确。
10.(2025·连云港市上学期期中)室温下,通过下列实验探究Na2S溶液的性质。
实验1:用pH计测量0.1 mol·L-1 Na2S溶液的pH,测得pH为12.65。
实验2:向0.1 mol·L-1的Na2S溶液中通入HCl气体至pH=7(忽略溶液体积的变化及H2S的挥发)。
实验3:向1 mL 0.1 mol·L-1的Na2S溶液中加入1 mL 0.1 mol·L-1 H2S溶液。
已知:Ka1(H2S)=9.1×10-8,Ka2(H2S)=1.0×10-12,Ka1(H2CO3)=4.3×10-7,Ka2(H2CO3)=5.6×10-11。
下列说法正确是
A.实验1所得溶液中:c(S2-)<c(HS-)
B.实验2所得溶液中:c(Cl-)+c(S2-)-c(H2S)=0.1 mol·L-1
C.实验3中:反应S2-+H2S=2HS-的平衡常数K=9.1×10-20
D.向Na2S溶液中通入少量CO2的离子方程式CO2+S2-+H2O=H2S↑+CO32-
【答案】B
【解析】A项,用pH计测量0.1 mol·L-1 Na2S溶液的pH,测得pH为12.65,溶液呈碱性,S2-水解生成HS-,水解是微弱的,则c(S2-)>c(HS-),错误;B项,向0.1 mol·L-1的Na2S溶液中通入HCl气体至pH=7,溶液呈中性,c(H+)=c(OH-),溶液中存在物料守恒:c(S2-)+c(H2S)+c(HS-)=0.1 mol·L-1,电荷守恒:2c(S2-)+c(HS-)+c(OH-)+c(Cl-)=c(Na+)+c(H+),c(Na+)=0.2 mol·L-1,结合上式可得c(Cl-)+c(S2-)-c(H2S)=0.1 mol·L-1,正确;C项,反应S2-+H2S=2HS-的平衡常数K======9.1×104,错误;D项,电离常数越大,酸性越强,则酸性:H2CO3>H2S>HCO3->HS-,根据强酸制取弱酸的原理,向NA2S溶液中通入少量CO2生成NaHS和Na2CO3,离子方程式为:CO2+2S2-+H2O=2HS-+CO32-,错误。
11.(2025·常州市上学期期中)常温下,向20 mL 0.1 mol·L-1NaOH溶液中缓慢滴入0.1 mol·L-1的HCOOH溶液,混合溶液中某两种离子的浓度随加入HCOOH溶液体积的变化关系如图所示。已知:常温下HCOOH的电离常数Ka=1.8×10-4。下列说法不正确的是
A.水的电离程度:M<N
B.M点:2c(HCOO-)=c(Na+)+c(H+)
C.N点:c(HCOO-)>c(OH-)>c(HCOOH)>c(H+)
D.当V(HCOOH)=10 mL时,c(OH-)=c(H+)+c(HCOOH)+c(HCOO-)
【答案】D
【解析】向20 mL 0.1 mol·L-1的NaOH溶液中缓慢滴入0.1 mol·L-1的HCOOH溶液,当滴入20 mL HCOOH溶液时,恰好完全反应生成HCOONa,c(HCOONa)=0.05 mol·L-1,HCOO-水解平衡常数为Kh=≈==,求得的c(OH-)非常小,几乎可以忽略不计,则下降的曲线表示c(OH-)浓度的变化;当V(HCOOH)=20 mL,溶质为HCOONa,c(HCOONa)=0.05 mol·L-1,HCOO-少部分水解,c(HCOO-)略小于0.05 mol·L-1,故上升的曲线代表c(HCOO-)。
A项,N点HCOOH溶液与NaOH溶液恰好反应生成HCOONa,此时仅存在HCOONa的水解,对水的电离是促进作用,M点时仍剩余有未反应的NaOH,对水的电离是抑制的,故水的电离程度M<N,正确;B项,M点溶液中电荷守恒有c(Na+)+c(H+)=c(HCOO-)+c(OH-),M点为交点可知c(HCOO-)=c(OH-),联合可得2c(HCOO-)=c(Na+)+c(H+),正确;C项,由分析可知,N点溶质为0.05 mol·L-1 HCOONa,HCOO-发生水解,同时水还会电离,则满足离子浓度关系c(HCOO-)>c(OH-)>c(HCOOH);由Ka=得到=<1,则c(HCOOH)>c(H+),正确;D项,当V(HCOOH)=10 mL时,溶液中的溶质为c(NaOH)=c(HCOONa),根据电荷守恒有c(Na+)+c(H+)=c(HCOO-)+c(OH-),物料守恒有c(Na+)=2c(HCOO-)+2c(HCOOH),联立得到c(OH-)=c(H+)+2c(HCOOH)+c(HCOO-),错误。
二、填空题
12.MgO催化CO2合成碳酸乙烯酯()可能的反应机理如图所示,根据元素电负性的变化规律,步骤Ⅰ、Ⅱ的过程可描述为____________________________________________________________________
_________________________________________________________________________________________。
【答案】环氧乙烷中的电负性大的氧原子吸附在镁离子上;环氧乙烷中的碳氧键断裂,二氧化碳中的一个氧原子与环氧乙烷中的一个碳原子结合,二氧化碳中的碳原子与氧离子结合
【解析】MgO催化CO2合成碳酸乙烯酯()可能的反应机理过程中,根据元素电负性的变化规律,步骤Ⅰ、Ⅱ的过程可描述为环氧乙烷中的电负性大的氧原子吸附在镁离子上,环氧乙烷中的碳氧键断裂,二氧化碳中的一个氧原子与环氧乙烷中的一个碳原子结合,二氧化碳中的碳原子与氧离子结合。
13.(2025·南通市如东县第一次调研)钴在新能源、新材料领域具有重要用途。某炼锌废渣含有锌、铅、铜、铁、钴、锰的+2价氧化物及锌和铜的单质。从该废渣中提取钴的一种流程如下。
注:加沉淀剂使一种金属离子浓度小于等于10-5 mol·L-1,其他金属离子不沉淀,即认为完全分离。
已知:①Ksp(ZnS)=2.5×10-22,Ksp(CuS)=6.3×10-36,Ksp(CoS)=4.0×10-21。
②以氢氧化物形式沉淀时,lgc(M)/mol·L-1和溶液pH的关系如图所示。
(1)一定时间内,提高“酸浸”过程中钻元素浸出率的措施:________________________________
___________________________________________(写出两条即可)。
(2)“酸浸”过程中硫酸过量太多会降低铜的沉淀率,其原因________________________________
______________________________________________。
(3)写出沉锰过程中离子反应方程式____________________________________________________。
(4)假设“沉铜”后得到的滤液中c(Zn2+)和c(Co2+)均为0.10 mol·L-1,向其中加入Na2S至Zn2+恰好沉淀完全时,通过计算判断能否实现Zn2+和Co2+完全分离___________________________________
___________________________________________________________________________________。
(5)“沉淀”步骤中,用NaOH调pH=4,分离出的滤渣是_______________。
(6)“沉钴”步骤中,控制溶液pH=5.0~5.5之间,补充完整由“沉钴”后的滤液制备ZnSO4•7H2O的实验方案:__________________________________________________________________________
_____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(实验中可选用的试剂:NaOH溶液、稀硫酸)
【答案】(1)粉碎炼锌废渣、适当提高硫酸浓度、适当升高温度、搅拌等 (2)酸性过强,H2S的溶解度减小,c(S2-)减小,CuS沉淀时的速率减小 (3)S2O82-+Mn2++2H2O=2SO42-+MnO2↓+4H+ (4)Zn2+沉淀完全时,溶液中c(S2-)==2.5×10-17 mol·L-1,QC(CoS)=0.10×2.5×10-17=2.5×10-18>Ksp(CoS),有CoS沉淀生成,所以不能实现Zn2+和Co2+完全分离或Zn2+完全沉淀时,c(Co2+)==1.6×10-4 mol·L-1>10-5 mol·L-1,所以不能实现Zn2+和Co2+完全分离 (5)Fe(OH)3 (6)边搅拌边向滤液中滴加NaOH溶液,控制溶液的pH接近12但不大于12,过滤,向沉淀中滴加入稀硫酸溶液直至固体完全溶解,蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、低温干燥
【解析】炼锌废渣含有锌、铅、铜、铁、钴、锰的+2价氧化物及锌和铜的单质,经稀硫酸酸浸时,铜不溶解,Zn及其他价氧化物除铅元素转化为硫酸铅沉淀外,其他均转化为相应的+2价阳离子进入溶液;然后通入硫化氢沉铜生成CuS沉淀;过滤后,滤液中加入Na2S2O8将锰离子氧化为二氧化锰除去,同时亚铁离子也被氧化为铁离子;再次过滤后,用氢氧化钠调节pH=4,铁离子完全转化为氢氧化铁沉淀除去;第三次过滤后的滤液中加入次氯酸钠沉钴,得到Co(OH)3。
(1)“酸浸”前,将废渣粉碎炼锌废渣、适当提高硫酸浓度、适当升高温度、搅拌增大固体与酸反应的接触面积,提高钴元素的浸出效率;故答案为:粉碎炼锌废渣、适当提高硫酸浓度、适当升高温度、搅拌;(2)酸性过强,H2S的溶解度减小,c(S2-)减小,CuS沉淀时的速率减小,“酸浸”过程中硫酸过量太多会降低铜的沉淀率;故答案为:酸性过强,H2S的溶解度减小,c(S2-)减小,CuS沉淀时的速率减小;(3)“沉锰”步骤中,Na2S2O8将Mn2+氧化为二氧化锰除去,发生的反应为S2O82-+Mn2++2H2O=2SO42-+MnO2↓+4H+;故答案为:S2O82-+Mn2++2H2O=2SO42-+MnO2↓+4H+;(4)假设“沉铜”后得到的滤液中c(Zn2+)和c(Co2+)均为0.10 mol·L-1,向其中加入Na2S至Zn2+沉淀完全,此时溶液中c(S2-)= mol·L-1=2.5×10-17 mol·L-1,Qc(CoS)=2.5×10−18>Ksp(CoS),有CoS沉淀生成,所以不能实现Zn2+和Co2+完全分离或Zn2+完全沉淀时,c(Co2+)==1.6×10−4 mol·L-1>10−5 mol·L-1,所以不能实现Zn2+和Co2+完全分离;故答案为:Zn2+沉淀完全时,溶液中c(S2-)=2.5×10−17 mol·L-1,Qc(CoS)=2.5×10−18 mol·L-1>Ksp(CoS),有CoS沉淀生成,所以不能实现Zn2+和Co2+完全分离或Zn2+完全时,c(Co2+)=1,6×10−4 mol·L-1>10−5 mol·L-1,所以不能实现Zn2+和Co2+完全分离;(5)“沉锰”步骤中,S2O82-同时将Fe2+氧化为Fe3+,“沉淀”步骤中用NaOH调pH=4,Fe3+可以完全沉淀为Fe(OH)3,因此,分离出的滤渣是Fe(OH)3;故答案为:Fe(OH)3;(6)根据题中给出的信息,“沉钴”后的滤液的pH=5.0~5.5,溶液中有元素以形式存在,当pH>12后氢氧化锌会溶解转化为Zn(OH)42-,因此,边搅拌边向滤液中滴加NaOH溶液,控制溶液的pH接近12但不大于12,过滤,向沉淀中滴加入稀硫酸溶液直至固体完全溶解,蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、低温干燥;故答案为:边搅拌边向滤液中滴加NaOH溶液,控制溶液的pH接近12但不大于12,过滤,向沉淀中滴加入稀硫酸溶液直至固体完全溶解,蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、低温干燥。
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