内容正文:
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专题3 水溶液中的
离子反应
第二单元 单元提升练
一、选择题(每小题只有一个选项符合题意)
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2.已知常温常压下,饱和CO2溶液的pH为3.9,用标准盐酸来滴定锥形瓶中放置时间较长的氢氧化钠溶液,应选用的指示剂及滴定终点颜色变化的情况正确的是( )
A.石蕊,由蓝变红
B.酚酞,红色褪去
C.甲基橙,由黄变橙
D.甲基橙,由橙变黄
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解析:因为氢氧化钠溶液放置时间较长,会与空气中的CO2反应生成Na2CO3,Na2CO3与盐酸反应生成CO2。已知常温常压下,饱和CO2溶液的pH为3.9,甲基橙的变色范围为3.1~4.4,酚酞变色范围为8.2~10,石蕊一般不用作中和滴定的指示剂,所以选用甲基橙为指示剂;滴定前将甲基橙加入NaOH溶液中,溶液呈黄色,当用盐酸滴定达到终点时,溶液变为橙色,滴定终点颜色变化为:由黄变橙,C正确。
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3.25 ℃时,用0.1 mol·L-1 NaOH溶液分别滴定20.00 mL 0.1 mol·L-1的盐酸和醋酸,滴定曲线如图所示,下列说法错误的是( )
A.Ⅰ、Ⅱ分别表示醋酸和盐酸的滴定曲线
B.Ⅱ可以选择酚酞或者甲基橙作为指示剂
C.pH=7时,盐酸和醋酸消耗的NaOH溶液
体积相等
D.滴定过程中,眼睛需注视锥形瓶内溶液
颜色的变化,而非滴定管
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解析:由图可知,开始时浓度均为0.1 mol·L-1的两溶液,Ⅰ曲线pH约为3,Ⅱ曲线pH为1,可知Ⅰ为醋酸的滴定曲线,Ⅱ为盐酸的滴定曲线。由以上分析可知,A正确;Ⅱ为盐酸的滴定曲线,强碱滴定强酸时指示剂可选酚酞或甲基
橙,B正确;盐酸和醋酸达到终点时消耗等量NaOH,此时醋酸转化为醋酸钠溶液,溶液呈碱性,若使pH=7,则醋酸溶液中需要少加NaOH,C错误;滴定过程中,眼睛需注视锥形瓶内溶液颜色变化,以便及时判断滴定终点,D正确。
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4.室温下,pH均为2的HA溶液和HB溶液各1 mL,分别加水稀释,pH随溶液体积的变化曲线如图所示。下列说法正确的是( )
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解析:强酸滴定弱碱要用甲基橙作指示剂,A错误。
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9.常温下,体积相同且浓度均为1.0 mol·L-1的HX溶液、HY溶液,分别加水稀释,稀释后溶液的pH随浓度的变化如图所示。下列叙述正确的是( )
A.HX是强酸,溶液每稀释至10倍,pH始终增大1
B.常温下HY的电离常数约为1.0×10-4
C.溶液中水的电离程度:a点大于b点
D.消耗同浓度的NaOH溶液体积:a点大于b点
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10.室温下,向10.00 mL 0.1000 mol·L-1 HX溶液中滴加0.1000 mol·L-1 NaOH溶液,溶液的pH随NaOH溶液体积的变化如图。下列说法错误的是( )
A.滴定时选用甲基橙作指示剂
B.HX的电离平衡常数的数量级为10-3
C.a点溶液中存在c(Na+)=c(X-)
D.滴定至a点时消耗NaOH溶液的体积小于10 mL
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二、非选择题
13.某学生用0.2000 mol·L-1的标准NaOH溶液滴定未知浓度的盐酸,其操作为如下几步:
①用蒸馏水洗涤碱式滴定管,并立即注入NaOH溶液至“0”刻度线以上
②固定好滴定管并使滴定管尖嘴充满液体
③调节液面至“0”或“0”刻度线以下某一刻度,并记下读数
④移取20.00 mL待测液注入洁净的锥形瓶中,并加入3滴酚酞溶液
⑤用标准液滴定至终点,记下滴定管液面读数请回答:
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滴定次数 待测液体积/mL 标准NaOH溶液读数记录/mL
滴定前读数 滴定后读数
第一次 20.00 0.40 20.40
第二次 20.00 4.00 24.00
第三次 20.00 2.00 24.10
(1)以上步骤有错误的是________(填编号),该错误操作会导致测定结果________(填“偏大”“偏小”或“无影响”)。
(2)判断滴定终点的现象是锥形瓶中溶液从________色变为________色,且半分钟内不变色。
(3)如图是某次滴定时的滴定管中的液面,其读数为________ mL。
(4)根据下列数据,计算待测盐酸的浓度为________ mol·L-1。
①
偏大
无
粉红
22.60
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1.常温下,下列各组离子在指定溶液中一定能大量共存的是( )
A.水电离出的c(H+)=1×10-13 mol·L-1的溶液中:K+、Na+、SiOeq \o\al(2-,3)、SOeq \o\al(2-,4)
B.1.0 mol·L-1的CH3COOH溶液中:K+、Fe3+、NOeq \o\al(-,3)、Cl-
C.c(H+)∶c(OH-)=1×10-12的溶液中:NHeq \o\al(+,4)、Ba2+、Cl-、K+
D.滴入酚酞试剂不变色的溶液中:Na+、COeq \o\al(2-,3)、NOeq \o\al(-,3)、SOeq \o\al(2-,3)
解析:A项,常温下,水电离出的c(H+)=1×10-13 mol·L-1的溶液的pH=1或13,溶液呈酸性或碱性,若溶液呈酸性,SiOeq \o\al(2-,3)不能大量存在;C项,c(H+)∶c(OH-)=1×10-12的溶液呈碱性,NHeq \o\al(+,4)不能大量存在;D项,滴入酚酞试剂不变色的溶液可能呈酸性、中性或弱碱性,在酸性条件下,COeq \o\al(2-,3)、SOeq \o\al(2-,3)不能大量存在,同时酸性条件下NOeq \o\al(-,3)会与SOeq \o\al(2-,3)发生氧化还原反应不能大量共存。
A.HA的酸性比HB的酸性弱
B.a点对应溶液的导电性比c点对应溶液的导电性弱
C.若两溶液加水稀释,则所有离子的浓度都减小
D.对a、b两点对应溶液同时升高温度,则eq \f(c(A-),c(B-))减小
解析:A项,pH均为2的HA溶液和HB溶液各1 mL,
分别加水稀释至1000 mL,HA溶液的pH=5,HB溶液的pH
大于2小于5,故HA为强酸,HB为弱酸;B项,将a点对应
的溶液稀释至c点对应的溶液,自由移动离子浓度减小,故a点对应的溶液的导电性比c点对应的溶液的导电性强;C项,酸溶液加水稀释,c(H+)减小,故
c(OH-)增大;D项,将a、b两点溶液同时升高温度,c(A-)不变,HB电离平衡正向移动,c(B-)增大,则eq \f(c(A-),c(B-))减小。
5.下列说法错误的是( )
A.用湿润的pH试纸测定稀盐酸溶液所得的pH偏大
B.结合H+的能力强弱顺序:COeq \o\al(2-,3)>HCOeq \o\al(-,3)>Cl-
C.pH=2的H3PO4溶液加水稀释过程中,溶液中3-,4)eq \f(c(PO),c(HPOeq \o\al(2-,4)))
增大
D.常温下,将相同体积pH=3的HCl和pH=11的BOH(一元碱)溶液混合,所得溶液可能为中性也可能为酸性
解析:用湿润的pH试纸测定稀盐酸溶液的pH,相当于盐酸稀释,c(H+)减小,则所得溶液的pH偏大,A正确;相同浓度时,酸性HCl>H2CO3>HCOeq \o\al(-,3),则结合H+的能力强弱顺序:COeq \o\al(2-,3)>HCOeq \o\al(-,3)>Cl-,B正确;加水稀释,氢离子浓度减小,温度不变,Ka3不变,根据Ka3表达式可知,3-,4)eq \f(c(PO),c(HPOeq \o\al(2-,4)))
增大,C正确;若BOH为强碱,则所得溶液为中性,若BOH为弱碱,则BOH过量,所得溶液为碱性,D错误。
6.用标准盐酸滴定未知浓度的氨水,下列操作引起实验误差分析不正确的是( )
A.用酚酞作指示剂滴至红色刚变无色后,要等半分钟,若溶液红色不恢复,表明达到滴定终点
B.用蒸馏水洗净碱式滴定管后,装入未知浓度的氨水,再移取10.00 mL氨水至锥形瓶,最终会使实验结果偏低
C.用蒸馏水洗净锥形瓶后,再用氨水润洗,后装入氨水,然后进行滴定,最终会使实验结果偏高
D.用酸式滴定管盛放盐酸,滴定前开始调节液面时,仰视读数,最终会使实验结果偏低
7.室温下,甲、乙两烧杯均盛有5 mL pH=3的某一元酸溶液,向乙烧杯中加水稀释至pH=4。关于甲、乙两烧杯中溶液的描述正确的是( )
A.溶液的体积:10V甲≤V乙
B.水电离出的OH-浓度:10c甲(OH-)≤c乙(OH-)
C.若分别用等浓度的NaOH溶液完全中和,消耗NaOH溶液的体积:甲≤乙
D.若分别与5 mL pH=11 的NaOH溶液反应,所得溶液的pH:甲≥乙
解析:若该一元酸为强酸,乙烧杯中溶液的pH由3变为4,则稀释10倍,V乙=10V甲,若该一元酸为弱酸,由于弱酸稀释时电离程度增大,乙烧杯中溶液的pH由3变为4,则稀释10倍以上,V乙>10V甲,A正确;甲、乙烧杯中水的电离均受到抑制,则由水电离出的c(OH-)分别为1×10-11 mol·L-1、1×10-10 mol·L-1,故由水电离出的c(OH-):10c甲(OH-)=c乙(OH-),B错误;甲、乙两烧杯中该酸的物质的量相等,若分别用等浓度的NaOH溶液完全中和,消耗NaOH溶液的体积相等,C错误;若该一元酸为强酸,则恰好中和,所得溶液呈中性,甲、乙烧杯中溶液pH相等,若该一元酸为弱酸,则酸剩余,反应后溶液呈酸性,且甲烧杯中溶液的酸性较强,pH较小,故所得溶液pH:甲≤乙,D错误。
8.298 K时,在20.0 mL 0.10 mol·L-1氨水中滴入0.10 mol·L-1的盐酸,溶液的pH与所加盐酸的体积关系如图所示。已知0.10 mol·L-1氨水的电离度为1.32%,下列有关叙述正确的是(注:已知NH4Cl溶液显酸性)( )
A.该滴定过程应该选择酚酞作为指示剂
B.M点对应的盐酸体积为20.0 mL
C.M点处的溶液中c(NHeq \o\al(+,4))=c(Cl-)=c(H+)=c(OH-)
D.N点处的溶液中pH<12
解析:强酸滴定弱碱,达到滴定终点时溶液呈酸性,应选用甲基橙作指示剂,A错误;若氨水和盐酸恰好反应生成NH4Cl,溶液呈酸性,要使pH为7,盐酸应偏少,即M点对应的盐酸体积小于20.0 mL,B错误;M点对应的溶液中离子浓度大小关系应为c(NHeq \o\al(+,4))=c(Cl-)>c(H+)=c(OH-),C错误;N点对应的溶液为氨水,c(OH-)=0.10 mol·L-1×1.32%=1.32×10-3mol·L-1,c(H+)=eq \f(Kw,c(OH-))=eq \f(10-14,1.32×10-3) mol·L-1,pH=11+lg 1.32<12,D正确。
解析:根据图像可知,1.0 mol·L-1HX溶液的pH=0,
说明HX为强酸,加水稀释溶液pH最终趋于7,但pH一直
小于7,故溶液每稀释至10倍,pH不可能始终增大,A错误;
1.0 mol·L-1HY溶液的pH=2,c(H+)=10-2 mol·L-1,HY的
电离平衡常数=eq \f(c(H+)·c(Y-),c(HY))=eq \f(10-2×10-2,1.0-0.01)≈1×10-4,B正确;由图可知,HX为强酸,HY为弱酸,加水稀释相同倍数,a点HX溶液中氢离子浓度大于b点HY溶液,溶液中水的电离程度:a点小于b点,C错误;a点和b点分别为相同浓度和相同体积的HX溶液和HY溶液分别稀释相同的倍数后所得溶液,两溶液中n(HX)=n(HY),则消耗NaOH溶液的体积相同,D错误。
解析:由题图知,0.1000 mol·L-1HX溶液的pH=2,则该酸为弱酸,强碱滴定弱酸,应选择酚酞作指示剂,A错误;Ka(HX)=eq \f(c(H+)·c(X-),c(HX))=eq \f(10-2×10-2,0.1-10-2)≈1.11×10-3,B正确;a点溶液呈中性,c(H+)=c(OH-),依据电荷守恒c(Na+)+c(H+)=c(OH-)+c(X-)知c(Na+)=c(X-),C正确;当滴入10 mL NaOH溶液时,酸碱恰好完全反应,此时溶液显碱性,故溶液呈中性时,V(NaOH)<10 mL,D正确。
11.常温下,向0.1 mol·L-1 H2SO3溶液中缓慢加入固体NaOH(溶液体积不变),溶液中H2SO3、HSOeq \o\al(-,3)、SOeq \o\al(2-,3)的物质的量分数随pH的变化如图所示。下列说法错误的是( )
A.Ka1(H2SO3)=1×10-2
B.向a点溶液通入氯气,溶液中HSOeq \o\al(-,3)数
目减少
C.m点溶液中离子的物质的量浓度大小为
c(HSOeq \o\al(-,3))>c(H+)>c(OH-)
D.溶液导电性:a>b
解析:Ka1(H2SO3)=-,3)eq \f(c(HSO)·c(H+),c(H2SO3))
,据图可知,当
c(HSOeq \o\al(-,3))=c(H2SO3)时溶液的pH=2,即c(H+)=10-2 mol·L-1,
所以Ka1(H2SO3)=1×10-2,A正确;氯气具有氧化性,能将+4
价的S元素氧化为硫酸根离子,所以向a点溶液通入氯气,溶液中HSOeq \o\al(-,3)数目减少,B正确;据图可知m点HSOeq \o\al(-,3)的物质的量分数约为0.80,所以c(HSOeq \o\al(-,3))≈0.1 mol·L-1×0.80=0.080 mol·L-1,pH约为3,则c(H+)≈10-3 mol·L-1,所以溶液中离子的物质的量浓度大小为c(HSOeq \o\al(-,3))>c(H+)>c(OH-),C正确;a点溶液中的溶质主要为NaHSO3和H2SO3,而b点溶液中的溶质为NaHSO3和Na2SO3,溶液体积不变,溶液中的离子浓度变大,导电能力变强,D错误。
12.盐酸羟胺(NH2OH·HCl)是一种分析试剂。用0.1000 mol·L-1 NaOH溶液滴定20.00 mL NH2OH·HCl(Mr=69.5)和NH4Cl(Mr=53.5)的混合溶液以测定NH2OH·HCl的含量,待测液中溶质总质量为0.2460 g,滴定曲线如图甲所示,四种含氮物质分布分数δ与pH关系如图乙所示+,3)eq \b\lc\[\rc\](\a\vs4\al\co1(如:δ(NHOH)=,\f(c(NHeq \o\al(+,3)OH),c(NHeq \o\al(+,3)OH)+c(NH2OH))))
。
下列说法正确的是( )
A.曲线②表示δ(NHeq \o\al(+,4))~pH的变化关系
B.a点有97.8%的NH4Cl参加了反应
C.b点的电荷守恒关系:c(NHeq \o\al(+,3)OH)+c(H+)+c(NHeq \o\al(+,4))=c(Cl-)+c(OH-)
D.溶质中NH2OH·HCl的含量为56.5%
解析:由图甲可知,加入氢氧化钠溶液20 mL时,溶液pH为7.61,显碱性;图乙起点①③分布分数δ=1,说明①③代表NHeq \o\al(+,3)OH和NH4Cl,加入氢氧化钠会先和NHeq \o\al(+,3)OH反应,其分布分数会先减小,则①代表δ(NHeq \o\al(+,3)OH)、③代表δ(NH4Cl);随着NHeq \o\al(+,3)OH和氢氧化钠的反应,δ(NH2OH)会逐渐增大,所以②代表δ(NH2OH),④代表δ(NH3·H2O)。根据分析可知,A错误;图甲中a点pH为7.61,对应图乙中e和f点,δ(NH4Cl)=0.978,a点有97.8%的NH4Cl还未参加反应,B错误;b点的pH在8~10,从图乙可看出此时是NH4Cl与氢氧化钠反应,
根据溶液中电荷守恒关系有c(NHeq \o\al(+,3)OH)+c(H+)+c(NHeq \o\al(+,4))+c(Na+)=c(Cl-)+c(OH-),C错误;加入氢氧化钠20 mL时,即加入n(NaOH)=0.002 mol,设
n(NHeq \o\al(+,3)OH)=x mol,根据反应列三段式分析
NHeq \o\al(+,3)OH+OH-===H2O+NH2OH
起始量(mol) x
变化量(mol) 0.002 0.002 0.002
终态量(mol) x-0.002 0.002
则δ(NHeq \o\al(+,3)OH)=+,3)eq \f(c(NHOH),c(NHeq \o\al(+,3)OH)+c(NH2OH))
=eq \f(x-0.002,x)=0.022,x≈0.002,所以NH2OH·HCl的含量为eq \f(0.002 mol×69.5 g·mol-1,0.2460 g)×100%≈56.5%,D正确。
14.(1)常温下,将1 mL pH=1的H2SO4溶液加水稀释到100 mL,稀释后的溶液中eq \f(c(H+),c(OH-))=________。
(2)常温下,pH=13的Ba(OH)2溶液a L与pH=3的H2SO4溶液b L混合(设混合后溶液体积为两溶液体积之和,下同)。
若所得混合溶液呈中性,则a∶b=__________。若所得混合溶液pH=12,则a∶b=________。
(3)在某温度下Kw=1×10-13,将pH=a的NaOH溶液V1 L与pH=b的H2SO4溶液V2 L混合。
若所得混合液的pH=10,且a=12,b=2,则V1∶V2=________。
解析:(2)若混合溶液呈中性,则0.1a=10-3b,a∶b=1∶100;若混合溶液的pH=12,则c(OH-)=eq \f(0.1a-10-3b,a+b) mol/L=0.01 mol/L,a∶b=11∶90。
(3)Kw=1×10-13,若混合溶液pH=10,呈碱性,则c混(OH-)=eq \f(Kw,c(H+))=10-3 mol/L,而c混(OH-)=eq \f(10-13+a·V1-10-b·V2,V1+V2) mol/L,将a=12,b=2代入,得V1∶V2=1∶9。
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