周练（十五）水溶液中的离子反应与平衡-【高考领航】2027年高考化学总复习四测通关卷（A版）

**基本信息** 聚焦水溶液离子反应与平衡，以概念辨析-原理应用-综合计算为逻辑主线，覆盖电解质分类、电离平衡、沉淀溶解等核心考点，强化科学思维与化学观念的融合应用。 **专项设计** |模块|题量/典例|题型特征|知识逻辑| |----|-----------|----------|----------| |基础概念|3题（1-3）|判断选择|电解质分类→电离方程式书写→溶液酸碱性本质| |平衡原理|4题（4-7）|图表分析/计算|电离平衡移动→离子共存→沉淀溶解平衡应用| |综合应用|3题（8-10）|数据推断|电离常数比较→沉淀转化→多离子体系分析| |实验探究|4题（11-14）|计算/简答|pH计算→滴定分析→工业流程中的离子除杂|

周练(十五)　水溶液中的离子反应与平衡 1．D　盐酸是混合物，不是化合物，不能作为强电解质，A错误；CH3COONH4是盐，属于强电解质，而非弱电解质，B错误；铜是单质，不属于电解质；H2O是弱电解质，不是非电解质，C错误；BaSO4是强电解质(难溶但完全离解)，HCN是弱电解质，CO2是非电解质，D正确。 2．A　纯碱(Na2CO3)溶液呈碱性是因水解生成和OH－，方程式正确使用可逆符号且符合主要水解过程，A正确；醋酸为弱酸，电离应使用可逆符号(⥫⥬)，电离方程式为CH3COOH⥫⥬CH3COO－＋H＋，B错误；NaHS溶液呈碱性是因HS－水解生成H2S和OH－，水解方程式为HS－＋H2O⥫⥬OH－＋H2S，C错误；BaSO4的沉淀溶解平衡应使用可逆符号(⥫⥬)，表示为BaSO4(s)⥫⥬Ba2+(aq)＋(aq)，D错误。 3．D　温度不变时，水的离子积(Kw)恒定，H＋浓度和OH－浓度的乘积不变，因此两者不能同时增大，故A正确；pH<7的溶液是否呈酸性需结合温度判断。若在常温下，pH<7为酸性；若温度升高(如100 ℃时中性溶液pH≈6)，此时pH<7仍可能为中性。但选项表述为“可能呈酸性”，存在合理情况，故B正确；纯水中H＋浓度和OH－浓度始终相等，无论数值如何，溶液均呈中性。若H＋浓度为2×10-7 mol·L-1，则OH－浓度也为2×10-7 mol·L-1，溶液为中性，故C正确；pH试纸直接浸入待测液会污染溶液，正确操作应蘸取少量液体或用玻璃棒点涂，故D错误。 4．D　根据图中数据判断，pH＞6.10时，碳酸氢根浓度大于碳酸浓度，则pH＝7.00的血液中，故A正确；发生酸中毒时，应该用碱性物质缓解，例如NaHCO3溶液，碳酸氢根浓度增大，使题干中平衡左移，氢离子浓度降低，可避免酸中毒，故B正确；水的离子积常数只与温度有关，与溶液的酸碱性无关，故C正确；碳酸氢钠溶液因水解程度大于电离程度呈碱性＝1时，pH＝6.10，溶液为酸性，说明碳酸的电离程度大于碳酸氢根离子水解程度，故D错误。 5．A　K＋、Na＋、、均为可溶性离子，在澄清透明溶液中无沉淀或氧化还原反应发生，能共存，A正确；水电离出的c(H＋)＝1.0×10-12 mol·L-1的溶液可能为强酸性或强碱性。若为酸性与Fe2+发生氧化还原反应；若为碱性和Fe2+均无法存在，B错误；甲基橙变红的溶液显酸性，[Al(OH)4]－、会与H＋反应生成Al3+和H2SiO3沉淀，C错误；通入足量NH3的溶液呈碱性，Mg2+会与OH－生成Mg(OH)2沉淀，D错误。 6．D　平衡常数K只与温度有关，温度不变则K不变，A错误；加入NaOH使OH－浓度增大，平衡左移，NH2OH的物质的量增加，B错误；加入NaOH导致OH－浓度增大，H＋浓度减小，比值减小，C错误；根据K＝，加入NaOH后增大，D正确。 7．B　FeSO4溶液中含少量Ca2+，先加入NH4F溶液除Ca2+，生成CaF2沉淀，过滤，向滤液中加入碳酸氢铵溶液沉铁，生成FeCO3。Fe2+易被氧化为Fe3+，Fe粉具有还原性，可将Fe3+还原为Fe2+，因此保存FeSO4溶液需加少量铁粉防止Fe2+被氧化，A正确；NH4F溶液中存在质子守恒：c(NH3·H2O)＋c(OH－)＝c(HF)＋c(H＋)，B错误；确保Ca2+沉淀完全，c(Ca2+)≤1×10-5 mol·L-1，当c(Ca2+)＝1×10-5 mol·L-1时，c(F－)＝ mol·L-1＝ mol·L-1＝2×10-2 mol·L-1，故氟离子浓度至少为2×10-2 mol·L-1，C正确；“沉铁”时发生反应的离子方程式：Fe2+＋===FeCO3↓＋H2O＋CO2↑，D正确。 8．C　根据表格中CH3COOH在不同温度下的Ka值变化，温度升高时Ka略有增大，但变化幅度较小，说明电离常数Ka与温度有关，但Ka随温度的变化不大，A正确；相同温度下，电离常数越大酸性越强，根据25 ℃的Ka值，酸性大小：HNO2>CH3COOH>HClO>HCN，B正确；常温下，HClO的Ka(4.0×10-8)大于HCN的Ka(6.2×10-10)，说明HClO酸性强于HCN，根据“强酸制弱酸”规律，HCN无法与NaClO反应生成HClO，故该反应不能发生，C错误；0.1 mol·L-1 HCN溶液中，c(H＋)＝ mol·L-1＝×10-6 mol·L-1，D正确。 9．BD　CaF2的溶解度小于BaF2，则图像上取相同的横坐标，即c(F－)相同时， c(Ca2+)应更小， －lg c(Ca2+)更大，所以曲线Ⅰ代表 －lg c(Ca2+)与 －lg c(F－)关系，则曲线Ⅱ代表 －lg c(Ba2+)与－lg c(F－)关系，A错误；取曲线Ⅱ中 b点数据可计算： Ksp(BaF2)＝10-2.74× (10-2.0)2＝10-6.74，数量级为10-7，B正确；M点对应的溶液中Q＝c(Ba2+)·c2(F－)<Ksp(BaF2)，即M点是BaF2的不饱和溶液，C错误；取曲线Ⅰ中a点数据计算： Ksp(CaF2)＝10-7.84×(10-1.0)2＝10-9.84，K＝＝103.1，D正确。 10．C　根据题图可知，pH增大，H＋的浓度减小，F－的浓度增大，－lg c(F－)减小，则①为pH与pc(F－)的关系，根据pc(F－)＝1时，pH＝3.2，则Ka＝＝10-3.2，根据③给的点可知，Ksp＝10-5.4×(10-1)2＝10-7.4，根据②给的点可得，此时Ka＝与pH的关系，②为pc(Ba2+)与pH的关系。根据以上分析可知，①为pH与pc(F－)的关系，A正确；根据以上分析可知，Ksp(BaF2)＝10-5.7，B正确；①与②线的交点为c(F－)＝c(Ba2+)＝＝10-1.9，Ka＝＝10-3.2，c(H＋)＝10-2.3 mol·L-1，则pH为2.3，C错误；当pH＝2时，Ka＝＝10-2.2mol·L-1＜c(H＋)，溶液中c(Ba2+)＝，则c(Ba2+)＞c(H＋)>c(F－)>c(OH－)，D正确。 11．解析：(1)该温度下，Kw＝c平(H＋)·c平(OH－)＝10-12 mol2·L-2；①pH＝7时，c平(H＋)＝10-7 mol·L-1，c平(OH－)＝10-5 mol·L-1，c平(H＋)<c平(OH－)，溶液呈碱性；②pH＝－lg c平(H＋)＝－lg 0.1＝1；③0.05 mol·L-1的Ba(OH)2溶液的c平(OH－)＝0.1 mol·L-1，则c平(H＋)＝ 于由水电离产生的c水(H＋)，即由水电离产生的c水(OH－)＝10-7 mol·L-1。 答案：(1)①碱性　②1　③11　(2)①1×10-12 mol2·L-2　>　②4　10-7 12．解析：(1)HF会腐蚀玻璃(SiO2)，石英、普通玻璃含SiO2，故应选有机玻璃；NaOH滴定HF，应用酚酞作指示剂，强碱滴定弱酸，pH突跃在碱性范围；酚酞遇碱性溶液变红色，滴定终点为：当滴入最后半滴NaOH标准溶液，溶液变为粉红色，且半分钟内不褪色。(2)Na2SiO3和KF、H2SO4反应生成K2SiF6沉淀、K2SO4 、Na2SO4和H2O，反应的方程式为：Na2SiO3＋6KF＋3H2SO4===K2SiF6↓＋2K2SO4＋Na2SO4＋3H2O，离子方程式为2K＋＋＋6F－＋6H＋===K2SiF6↓＋3H2O。(3)1 mol K2SiF6～4 mol HF、1 mol HF～1 mol NaOH，所以1 mol K2SiF6消耗4 mol NaOH，则氮化硅样品中硅元素的质量分数为×100%＝%。 答案：(1)有机玻璃　酚酞　滴入最后半滴NaOH标准溶液，溶液变为粉红色，且半分钟内不褪色 (2)2K＋＋＋6F－＋6H＋===K2SiF6↓＋3H2O (3) 13．解析：(1)将辉铜矿粉碎(或适当增加硫酸浓度、加热、搅拌等措施)均可加快“浸取”速率。(2)“浸取”时发生反应Cu2S＋2MnO2＋4H2SO4===2CuSO4＋2MnSO4＋S↓＋4H2O，溶液中有Mn2+、Cu2+，另有Fe2O3溶于H2SO4生成Fe3+。(3)“除铁”时只除去Fe3+，保留Mn2+、Cu2+，即Fe3+沉淀完全，而Mn2+、Cu2+未沉淀，查pH表知3.8≤pH<5.5，为了不引入新的杂质，可以加入CuO或Cu(OH)2来调节溶液的pH值，pH调为4时，c(OH－)＝10-10 mol·L-1，则溶液中c(Fe3+)＝＝2.8×10-9 mol·L-1。(4)“沉锰”(除 Mn2+)过程中是锰离子、碳酸氢根还有氨气发生反应，反应的离子方程式：Mn2+＋＋NH3===MnCO3↓＋。 答案：(1)将辉铜矿粉碎(或适当增加硫酸浓度、加热、搅拌等)　(2)Fe3+、Mn2+、Cu2+　(3)CuO或Cu(OH)2　3.8≤pH<5.5　2.8×10-9　(4)Mn2+＋＋NH3===MnCO3↓＋ 14．解析：(1)①HF是弱酸，HF的电离方程式HF⥫⥬H＋＋F－。②结合电离常数判断，NaClO＋HF===HClO＋NaF进行的程度较大，其理由是该反应NaClO＋HF===HClO＋NaF的平衡常数K＝＝1.575×104，可知该反应进行的程度较大。(2)室温时，0.1 mol·L-1某一元酸HA在水中有0.1%发生电离，则溶液中的c(H＋)≈c(A－)＝0.1%×0.1 mol·L-1＝10-4 mol·L-1 ，K＝≈10-7。＋2CH3COOH===2CH3COO－＋CO2↑＋H2O，由题中表格数据可知，Ka(CH3COOH)>Ka1(H2CO3)，即CH3COOH的酸性大于H2CO3，根据强酸制弱酸原理，CH3COOH能够制取碳酸，该反应能够发生，故A不符合题意；ClO－＋CH3COOH ===CH3COO－＋HClO，由题中表格数据可知， ＋2HClO===2ClO－＋CO2↑＋H2O，由题中表格数据可知，Ka1(H2CO3)>Ka(HClO)，即HClO的酸性小于碳酸，该反应无法发生，故C符合题意；2ClO－＋CO2＋＋2HClO，由题中表格数据可知，即酸性，则碳酸与次氯酸根离子反应只能生成，不会生成，该反应不能发生，故D符合题意。(4)等浓度的弱酸溶液，Ka越大则c(H＋)越大，当c(H＋)相同时，Ka越大则酸溶液浓度越小，消耗NaOH溶液的体积由大到小的排列顺序是③>②>①。(5)根据溶液中H2C2O4、、的物质的量分数随pH变化图所示，pH＝4.2时＝，则草酸的第二步电离常数Ka2＝＝10-4.2。 答案：(1)①HF⥫⥬H＋＋F－　②大　该反应NaClO＋HF===HClO＋NaF的平衡常数为：K＝1.575×104，可知该反应进行的程度较大　(2)1×10-7 (3)CD　(4)③>②>①　(5)10-4.2 学科网（北京）股份有限公司 $ 周练(十五)　水溶液中的离子反应与平衡 (时间：45分钟　满分：80分) 可能用到的相对原子质量：H 1　C 12　O 16　Ca 40 一、选择题(本题共7小题，每小题3分，共21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．下列关于强电解质、弱电解质、非电解质的归类正确的是(　　) 选项 A B C D 强电解质 盐酸 H2SO4 铜 BaSO4 弱电解质 H2CO3 CH3COONH4 Mg(OH)2 HCN 非电解质 乙醇 葡萄糖 H2O CO2 2.化学用语是学习化学的工具和基础，下列有关化学用语的使用正确的是(　　) A．纯碱溶液呈碱性的原因是：＋OH－ B．食醋呈酸性的原因是：CH3COOH===CH3COO－＋H＋ C．NaHS水溶液呈碱性的原因：HS－＋H2O⥫⥬H3O＋＋S2- D．BaSO4溶液中存在沉淀溶解平衡：BaSO4(s)===Ba2+(aq)＋(aq) 3．下列有关溶液的酸碱性与pH的说法中，错误的是(　　) A．在温度不变时，水溶液中c(H＋)和c(OH－)不能同时增大 B．pH<7的溶液，可能呈酸性 C．某温度下，纯水中c(H＋)＝2×10-7 mol·L-1，其呈中性 D．将pH试纸直接伸入待测溶液中，测其pH 4．人体血液中存在平衡：CO2＋＋H＋，使血液pH保持在7.35～7.45之间，否则就会发生酸中毒或碱中毒。已知pH随∶c(H2CO3)变化关系如表所示，下列说法不正确的是(　　) 5. 常温下,下列各组粒子在指定溶液中一定能大量共存的是(　　) A．澄清透明溶液：K＋、Na＋、、 B．由水电离出的c(H＋)＝1.0×10-12 mol·L-1的溶液：、Fe2+、、Cl－ C．使甲基橙变红的溶液：、Fe3+、[Al(OH)4]－、 D．通入足量NH3的溶液：K＋、Mg2+、、Cl－ 6.羟胺(NH2OH)在水溶液中的电离方程式为NH2OH＋H2O⥫⥬NH3OH＋＋OH－。常温下，向该溶液中加入少量NaOH固体，下列说法正确的是(　　) A．平衡常数K减小 B．n(NH2OH)减小 C．增大 D．增大 7．用含少量Ca2+的FeSO4溶液制备FeCO3的过程如图所示。下列说法错误的是(　　) 已知：①当c(Mn＋)≤1.0×10-5 mol·L-1，可认为Mn＋已沉淀完全。 ②室温下，Ksp(CaF2)＝4.0×10-9，Ka(HF)＝6.3×10-4 A．保存FeSO4溶液需加少量铁粉防止Fe2+被氧化 B．NH4F溶液中：c(NH3·H2O)＋＝c(H＋)＋c(HF) C．为确保Ca2+沉淀完全，除钙后的溶液中氟离子浓度至少为2.0×10-2 mol·L-1 D．“沉铁”时发生反应的离子方程式：Fe2+＋===FeCO3↓＋H2O＋CO2↑ 二、选择题(本题共3小题，每小题4分，共12分。每小题有一个或两个选项符合题目要求，全部选对得4分，选对但不全的得2分，有选错的得0分) 8．对比观察下表数据，从中获得的有关结论不正确的是(　　) 25 ℃几种酸的Ka 不同温度下CH3COOH的Ka HNO2 5.6×10-4 0 ℃ 1.66×10-5 HClO 4.0×10-8 10 ℃ 1.73×10-5 HCN 6.2×10-10 25 ℃ 1.75×10-5 A.电离常数Ka与温度有关，但Ka随温度的变化不大 B．根据25 ℃下的电离常数，可判断酸性HNO2>CH3COOH>HClO>HCN C．推测常温下可发生反应： NaClO＋HCN===NaCN＋HClO D．常温下， 0.1 mol·L-1 的HCN溶液中c(H＋)≈×10-6 mol·L-1 9．常温下，CaF2、BaF2的沉淀溶解曲线如图所示。已知：(CaF2的溶解度小于BaF2，M2+代表Ba2+或Ca2+)。下列叙述正确的是(　　) A．曲线Ⅰ代表－lg c(Ba2+)与－lg c(F－)关系 B．常温下，Ksp(BaF2)的数量级为 10-7 C．M点对应的溶液可能是BaF2的过饱和溶液 D．BaF2(s)＋Ca2+(aq)===CaF2(s)＋Ba2+(aq)的平衡常数K＝103.1 10．某温度下，保持溶液中c(HF)＝0.1 mol·L-1，通过调节pH使Pb2+、Ba2+形成氟化物而分离，体系中pH与pX[X表示c(F－)、 c(Ba2+)、c(Pb2+)]的关系如图所示。已知：pX＝－lg X；Ksp(BaF2)>Ksp(PbF2)。则下列说法错误的是(　　) A．①为pH与pc(F－)的关系 B．Ksp(BaF2)＝1.0×10-5.7 C．①与②线的交点pH为2.1 D．pH＝2时，c(Ba2+)>c(H＋)>c(F－)>c(OH－) 答 题 栏 题号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 答案 三、非选择题(本题共4小题，共47分) 11．(11分)请回答下列问题。 (1)已知某温度下纯水的pH＝6。 ①pH＝7的溶液呈________(填“酸性”“中性”或“碱性”)。 ②该温度下0.1 mol·L-1的盐酸的pH＝________。 ③该温度下0.05 mol·L-1的Ba(OH)2溶液的pH＝________。 (2)某温度(T)下的溶液中，c平(H＋)＝10－x mol·L-1，c平(OH－)＝10－y mol·L-1，x与y的关系如图所示。请回答下列问题： ①此温度下，水的离子积Kw＝________，则该温度T________(填“＞”“＜”或“＝”)25 ℃。 ②在此温度下，向Ba(OH)2溶液中逐滴加入pH＝a的盐酸，测得混合溶液的部分pH如表所示： 实验序号 Ba(OH)2溶液的体积/mL 盐酸的体积/mL 溶液的pH ⅰ 22.00 0.00 8 ⅱ 22.00 18.00 7 ⅲ 22.00 22.00 6 假设溶液混合前后的体积变化忽略不计，则a＝________，实验ⅱ中由水电离产生的c水(OH－)＝________mol·L-1。 12．(12分)硅含量是Si3N4品质高低的重要指标，实验室用NaOH溶液浸出Si3N4，得到Na2SiO3溶液，再加入KF溶液并加硫酸酸化，得到K2SiF6沉淀，得到的K2SiF6沉淀经除酸洗净后加中性沸水使K2SiF6水解，析出的HF用0.1000 mol·L-1 NaOH标准溶液滴定。 (1)滴定过程中锥形瓶的材质为________(填“石英”“普通玻璃”或“有机玻璃”)，滴定过程中使用的指示剂为________。判断达到滴定终点的现象是______________________________。 (2)写出生成K2SiF6沉淀的离子方程式：________________________________________________________________________。 (3)已知K2SiF6水解的方程式为K2SiF6＋3H2O===2KF＋H2SiO3＋4HF，取a g氮化硅样品经上述处理，滴定最终消耗NaOH标准溶液b mL，则氮化硅样品中硅元素的质量分数为________%(用含a、b的式子表示)。 13．(12分)铜及其化合物在工业生产上有许多用途。某工厂以辉铜矿(主要成分为Cu2S，含少量Fe2O3、SiO2等杂质)为原料制备不溶于水的碱式碳酸铜的流程如图： 离子 Fe2+ Fe3+ Cu2+ Mn2+ 开始沉淀时pH 7.5 2.7 5.5 8.3 完全沉淀时pH 9.0 3.8 6.7 9.8 常温下，Ksp[Fe(OH)3]＝2.8×10-39。 (1)加快“浸取”速率可采取的措施有　(任写一种)。 (2)“过滤Ⅰ”所得滤液中主要含有的金属阳离子有____________(填离子符号)。 (3)常温下“除铁”时加入的含铜化合物A可用____________(填化学式)，调节pH范围为____________，若加入A后溶液的pH调为4，则溶液中c(Fe3+)＝____________mol·L-1。 (4)写出“沉锰”过程中生成MnCO3的离子方程式：________________________________________________________________________。 14．(12分)弱电解质在自然界分布广泛，具有重要用途。 (1)室温下，各酸的电离常数如下： 酸 HF CH3COOH HClO H2CO3 电离常数(Ka) 6.3×10-4 1.75×10-5 4.0×10-8 K1＝4.3×10-7， K2＝5.6×10-11 ①请写出HF的电离方程式：___________。 ②结合电离常数判断，NaClO＋HF===HClO＋NaF进行的程度较________(填“大”或“小”)，其理由是_____________________。(从化学平衡常数角度回答) (2)室温时，0.1 mol·L-1某一元酸HA在水中有0.1%发生电离，则此时：HA的电离平衡常数K＝______。 (3)下列反应不能发生的是________(填字母)。 ＋2CH3COOH===2CH3COO－＋CO2↑＋H2O B．ClO－＋CH3COOH===CH3COO－＋HClO ＋2HClO===2ClO－＋CO2↑＋H2O D．2ClO－＋CO2＋＋2HClO (4)用体积相同，c(H＋)相同的①HF；②CH3COOH；③HClO三种酸溶液分别和等浓度的NaOH溶液发生中和反应，消耗NaOH溶液的体积由大到小的排列顺序是________(填序号)。 (5)25 ℃时，向20 mL 0.2 mol·L-1 H2C2O4溶液中逐滴加入0.2 mol·L-1 NaOH溶液。溶液中H2C2O4、、的物质的量分数随pH变化如图所示，则草酸的第二步电离常数Ka2＝________。(pH＝－lg c(H＋)) 学科网（北京）股份有限公司 $