第七单元 水溶液中的离子平衡测试题-2022年高考化学一轮复习名师精讲练
展开第七单元 水溶液中的离子平衡
1.下列有关电解质溶液的说法正确的是( )
A.向0.1 mol•L-1CH3COOH溶液中加入少量水,溶液中c(H+)/c(CH3COOH)减小
B.将CH3COONa溶液从20℃升温至60℃,溶液中c(CH3COO-)/[c(CH3COOH)·c(OH-)]增大
C.向盐酸中加入氨水至中性,溶液中c(NH4+)/c(Cl-)>1
D.pH=4.5的番茄汁中c(H+)是pH=6.5的牛奶中c(H+)的100倍
2.下列说法正确的是
A.除去FeSO4 溶液中的 Fe3+, 可向溶液中加入铜粉, 通过反应 Cu + 2Fe3+ = Cu2+ + 2Fe2+除去 Fe3+
B.常温下,pH为5的 NH4Cl 溶液和pH为5的稀盐酸中,水的电离程度相同
C.由于存在水的电离,0.1 mol•L-1 的 H2C2O4溶液中, c(H+)/c(C2O)略大于2
D.向氨水中滴加等浓度的盐酸溶液,滴加过程中,c(NH)先增大后减小
3.已知某二元酸H2A在溶液中存在如下电离:H2A=H++HAˉ,HAˉH++A2ˉ,K=1.2×10-2。设NA为阿伏加德罗常数值。关于常温下0.01mol·L-1的H2A溶液,下列说法正确的是
A. B.pH<2
C.c(H+)=2c(H2A)+c(HAˉ)+c(OHˉ) D.1L溶液中的H+数目为0.02NA
4.常温下,向10 mL 0.2mol•L-1 的MOH中逐滴加入0.2 mol•L-1的CH3COOH溶液,溶液的导电能力如图1所示,溶液的pH 变化如图2所示(已知:常温时,NH3∙H2O和CH3COOH的电离常数均为1.8×10-5), 下列说法正确的是
A.图l中N点时,加入CH3COOH溶液的体积为l 0 mL
B.MOH是一种弱碱,相同条件下其碱性弱于 NH3•H2O 的碱性
C.图2中b点时,加入CH3COOH溶液的体积为l 0 mL
D.若c点对应醋酸的体积是15 mL,则此时溶液中:c(CH3COOH) + c(CH3COO-) < 0.1 mol•L-1
5.常温下,0.1mol·L-1的H2A溶液中各种微粒浓度的对数值(lgc)与pH的关系如图所示。
下列说法不正确的是
A.H2A是二元弱酸
B.HA-H++A2-的电离平衡常数Ka=10-12
C.0.1mol·L-1的H2A溶液中:c(H+)=c(HA-)+2c(A2-)+c(OH-)
D.pH=4.2 时:c(HA-)=c(A2-)>c(H+)>c(H2A)>c(OH-)
6.25°C, 在 0. 1 mol• L-1 的CH3COOH 溶液中滴加 NaOH溶液,溶液中c(CH3COOH)、c(CH3COO-)与 pH的关系如图所示。下列叙述正确的是
A.曲线I表示混合溶液中c(CH3COO-)随pH变化关系
B.a点溶液的导电能力比b点的强
C.25℃时,CH3COOH的电离平衡常数为10-4.75
D.pH=5.5的溶液中:c(Na+)>c(CH3COO-)>c(CH3COOH)
7.室温下,用0.10 mol·L-1NaOH溶液滴定20 mL 0.10 mol·L-1HA溶液,测得混合溶液的pH与lg 的关系如图所示。下列叙述正确的是
A.HA为弱酸,Ka的数量级为10-3
B.b点时消耗NaOH溶液的体积大于20 mL
C.溶液的导电能力:b>a
D.b点溶液中:c(Na+)=c(Aˉ)=(H+)=c(OHˉ)=10-7mol/L
8.时,三种含铁元素的酸或酸根微粒在溶液中有如图所示变化关系,下列说法不正确的是( )
A.A、B两点对应溶液中水的电离程度:A>B
B.在水中的电离程度大于水解程度
C.的第一步水解平衡常数
D.C点溶液加适量水稀释,溶液中所有离子浓度均减小
9.常温下含碳各微粒H2CO3、和存在于CO2和NaOH溶液反应后的溶液中,其物质的量分数与溶液pH的关系如图所示,下列说法错误的是( )
A.pH=10.25时,c(Na+)=c()+c()
B.为获得尽可能纯的NaHCO3,宜控制溶液的pH为7~9之间
C.根据图中数据,可以计算得到H2CO3第一步电离的平衡常数K1(H2CO3)=10-6.37
D.若是0.1molNaOH反应后所得的1L溶液,pH=10时,溶液中存在以下关系:c(Na+)>c()>c()>c(OH-)>c(H+)
10.常温下,浓度均为0.10 mol/L、体积均为V0的HA和HB溶液,分别加水稀释至体积V,pH随的变化如图所示,下列叙述正确的是( )
A.该温度下HB的电离平衡常数约等于1.11×10-5
B.当时,若两溶液同时升高温度,则减小
C.相同条件下NaA溶液的pH大于NaB溶液的pH
D.溶液中水的电离程度:a=c>b
11.已知锌及其化合物的性质与铝及其化合物相似。如图横坐标为溶液的pH,纵坐标为Zn2+或[Zn(OH)4 ]2-的物质的量浓度的对数。25℃时,下列说法中不正确的是
A.往ZnCl2溶液中加入过量氢氧化钠溶液,反应的离子方程式为Zn2++4OH-=[Zn(OH)4]2-
B.若要从某废液中完全沉淀Zn2+,通常可以调控该溶液的pH在8.0—12.0之间
C.pH=8.0与pH=12.0的两种废液中,Zn2+浓度之比为108
D.该温度时,Zn(OH)2的溶度积常数(Ksp)为1×l0-10
12.以菱镁矿(主要成分为MgCO3,含少量SiO2,Fe2O3和A12O3)为原料制备高纯镁砂的工艺流程如下:
已知浸出时产生的废渣中有SO2,Fe(OH)3和Al(OH)3。下列说法错误的是
A.浸出镁的反应为
B.浸出和沉镁的操作均应在较高温度下进行
C.流程中可循环使用的物质有NH3、NH4Cl
D.分离Mg2+与Al3+、Fe3+是利用了它们氢氧化物Ksp的不同
13.实验室由炼钢污泥(简称铁泥,主要成份为铁的氧化物)制备软磁性材料α-Fe2O3。
其主要实验流程如下:
(1)酸浸:用一定浓度的H2SO4溶液浸取铁泥中的铁元素。若其他条件不变,实验中采取下列措施能提高铁元素浸出率的有___________(填序号)。
A.适当升高酸浸温度
B.适当加快搅拌速度
C.适当缩短酸浸时间
(2)还原:向“酸浸”后的滤液中加入过量铁粉,使Fe3+完全转化为Fe2+。“还原”过程中除生成Fe2+外,还会生成___________(填化学式);检验Fe3+是否还原完全的实验操作是______________。
(3)除杂:向“还原”后的滤液中加入NH4F溶液,使Ca2+转化为CaF2沉淀除去。若溶液的pH偏低、将会导致CaF2沉淀不完全,其原因是___________[,]。
(4)沉铁:将提纯后的FeSO4溶液与氨水-NH4HCO3混合溶液反应,生成FeCO3沉淀。
①生成FeCO3沉淀的离子方程式为____________。
②设计以FeSO4溶液、氨水- NH4HCO3混合溶液为原料,制备FeCO3的实验方案:__。
(FeCO3沉淀需“洗涤完全”,Fe(OH)2开始沉淀的pH=6.5)。
14.某化学兴趣小组的同学利用酸碱滴定法测定某变质烧碱样品(含Na2CO3杂质)中 NaOH 的质量分数。实验步骤如下:
(I)迅速地称取烧碱样品0.50 g,溶解后配制成100 mL溶液,备用。
(II)将0.1000 mol·L−1HCl标准溶液装入酸式滴定管,调零,记录起始读数V0;用碱式滴定管取 20.00mL 样品溶液于锥形瓶中,滴加 2 滴酚酞;以HCl 标准溶液滴定至第一终点,记录酸式滴定管的读数V1;然后再向锥形瓶内滴加2滴甲基橙,继续用 HCl 标准溶液滴定至第二终点,记录酸式滴定管的读数V2。重复上述操作两次,记录数据如下:
实验序号
1
2
3
V0/ mL
0.00
0.00
0.00
V1/ mL
22.22
22.18
22.20
V2/ mL
23.72
23.68
23.70
(1)步骤I中所需的玻璃仪器有烧杯、玻璃棒、胶头滴管和__。酸式滴定管用蒸馏水洗净后、装入标准溶液并调零之前,应进行的操作是__。
(2)溶液中的H2CO3、、的物质的量分数随 pH 的变化如图所示:
酚酞和甲基橙指示剂的变色pH范围及对应颜色见表。
酚酞
无色
pH < 8.0
粉红
pH 8.0~9.8
红
pH > 9.8
甲基橙
红
pH < 3.1
橙
pH 3.1~4.4
黄
pH > 4.4
①滴定至第一终点时,溶液中含碳微粒的主要存在形式为__。
②滴定至第一终点的过程中,发生反应的离子方程式为__。
③已知:pKa1= −lgKa1,结合图像可知,H2CO3的pKa1约为__。
a.5.0 b.6.4 c.8.0 d.10.3
(3)下列有关滴定的说法正确的是__。
a.滴定至第一终点时,溶液中 c(H+)+c(Na+) = 2c() + c() + c(OH−)
b.滴定至第一终点时,溶液中 n(Cl−) +n() + n() + n(H2CO3) =n(Na+)
c.判断滴定至第二终点的现象是溶液由黄色变为橙色
d.记录酸式滴定管读数V1时,俯视标准液液面,会导致测得的NaOH质量分数偏低
(4)样品中NaOH的质量分数(NaOH) =__%(计算结果保留小数点后 1 位)
15.为探究Na2SO3 溶液和铬(VI)盐溶液的反应规律,某小组同学进行实验如下: 已知:(橙色)+ H2O⇌(黄色)+ 2H+
(1)配制溶液
序号
操作
现象
i
配制饱和Na2SO3 溶液,测溶液的pH
pH 约为 9
ii
配制0.05 mol·L−1 的K2Cr2O7溶液,把溶液平均分成两份,向两份溶液中分别滴加浓硫酸和浓 KOH 溶液,得到pH=2 的溶液A 和 pH=8 的溶液B
pH=2的溶液A 呈橙色;pH=8的溶液 B 呈黄色
① 用化学用语表示饱和 Na2SO3 溶液 pH 约为 9 的原因:__。
(2)进行实验iii 和 iv:
序号
操作
现象
iii
向 2 mL 溶液 A 中滴加 3 滴饱和 Na2SO3 溶液
溶液变绿色(含Cr3+)
iv
向 2 mL 溶液 B 中滴加 3 滴饱和 Na2SO3 溶液
溶液没有明显变化
② 用离子方程式解释 iii 中现象:__。
(3)继续进行实验v:
序号
操作
现象
v
向 2 mL 饱和 Na2SO3 溶液中滴加 3 滴溶液A
溶液变黄色
vi
向 2 mL 蒸馏水中滴加 3 滴溶液A
溶液变浅橙色
③ 实验 vi 的目的是__。
④ 用化学平衡移动原理解释 v 中现象:__。
⑤ 根据实验iii~v,可推测:Na2SO3 溶液和铬(VI)盐溶液的反应与溶液酸碱性有关,__。
⑥ 向实验 v 所得黄色溶液中滴加__,产生的现象证实了上述推测。
(4)继续探究溶液酸性增强对铬(VI)盐溶液氧化性的影响,该同学利用如图装置继续实验(已知电压大小反映了物质氧化还原性强弱的差异;物质氧化性与还原性强弱差异越大,电压越大)。
a.K 闭合时,电压为a。
b.向U 型管左侧溶液中滴加 3 滴浓硫酸后,电压增大了b。
⑦ 上述实验说明:__。
⑧ 有同学认为:随溶液酸性增强,溶液中O2 的氧化性增强也会使电压增大。利用如图装置选择合适试剂进行实验,结果表明O2 的存在不影响上述结论。该实验方案是__,测得电压增大了 d(d < b)。
16.某实验小组同学对影响 CuSO4 溶液和浓氨水反应产物的因素进行了如下探究。
(查阅资料)
①Cu(OH)2(s) ⇌ Cu2+ + 2OH- Ksp = 2.2×10-20; ⇌Cu2+ + 4NH3 K = 4.8×10-14
②Cu(NH3)4SO4·H2O 是一种易溶于水、难溶于乙醇的深蓝色固体, 加热分解有氨气放出。Cu(NH3)4SO4·H2O 在乙醇-水混合溶剂中的溶解度如下图所示。
(实验 1)CuSO4 溶液和浓氨水的反应。
序号
实验内容
实验现象
1-1
向 2 mL 0.1 mol/L CuSO4(pH=3.2)中逐滴加入 2 mL 1 mol/L 氨水
立即出现浅蓝色沉淀,溶液变无色; 随后沉淀逐渐溶解,溶液变为蓝色;最终得到澄清透明的深蓝色溶液 A
1-2
向 2 mL 1 mol/L 氨水中逐滴加入 2 mL 0.1 mol/L CuSO4(pH=3.2)
始终为澄清透明的深蓝色溶液 B
(1)进一步实验证明,深蓝色溶液 A、B 中均含有,相应的实验方案____(写出实验操作及现象)。
(实验 2)探究影响 CuSO4 溶液和浓氨水反应产物的因素。
序号
实验内容
实验现象
2-1
向实验 1-2 所得深蓝色溶液 B 中继续加入 2 mL 0.1 mol/L CuSO4(pH=3.2)
有浅蓝色沉淀生成,溶液颜色变浅
2-2
向实验 1-2 所得深蓝色溶液 B 中继续加入 1 mol/L NaOH
有浅蓝色沉淀生成,上层清液接近无色
2-3
向 2 mL 0.1 mol/L 氨水中逐滴加入2 mL 0.1 mol/L CuSO4(pH=3.2)
有浅蓝色沉淀生成,上层清液接近无色
(2)依据实验 2-1,甲同学认为 Cu2+浓度是影响 CuSO4 溶液和浓氨水反应产物的因素之一。乙同学认为实验 2-1 没有排除硫酸铜溶液呈酸性的干扰,并设计了如下对比实验:
序号
实验内容
实验现象
2-4
向实验 1-2 所得深蓝色溶液 B 中继续加入 2 mL 试剂 a
无明显现象
①用化学用语表示硫酸铜溶液呈酸性的原因:___________________________。
②试剂 a 为 ___________________________。
(3)利用平衡移动原理对实验 2-2 的现象进行解释:____________________________。
(4)实验 2-3 的目的是__________________________。
(5)综合上述实验可以推测, 影响 CuSO4 溶液和浓氨水反应产物的因素有____________。
参考答案
1.D【解析】A.向0.1 mol•L-1CH3COOH溶液中加入少量水,醋酸电离平衡正向移动,溶液中增大,故A错误;
B.将CH3COONa溶液从20℃升温至60℃,醋酸根离子水解平衡正向移动,溶液中c(CH3COO-)减小,c(CH3COOH)、c(OH-)均增大,所以减小,故B错误;
C.向盐酸中加入氨水至中性,根据电荷守恒,溶液中c(NH4+)=c(Cl-),所以:c(NH4+):c(Cl-)=1,故C错误;
D.pH=4.5的番茄汁中c(H+)= ,是pH=6.5的牛奶中c(H+)= ,pH=4.5的番茄汁中c(H+)是pH=6.5的牛奶中c(H+)的100倍,故D正确;
故选D。
2.D【解析】A.向溶液中加入铜粉,铜与 Fe3+发生反应 Cu + 2Fe3+ = Cu2+ + 2Fe2+,会引入Cu2+ 杂质,不符合除杂原则,故A错误;
B.NH4Cl 水解促进水的电离,稀盐酸中盐酸电离出的氢离子抑制水的电离,因此常温下,pH为5的 NH4Cl 溶液和pH为5的稀盐酸中,水的电离程度不相同,故B错误;
C.草酸为弱酸,以第一步电离为主,因此0.1 mol•L-1 的 H2C2O4溶液中c(H+)/c(C2O)远大于2,故C错误;
D.氨水中存在NH3·H2ONH4++OH-,滴加等浓度的盐酸溶液,c(OH-)减小,平衡正向移动,c(NH)增大,当二者恰好完全反应后继续滴加等浓度的盐酸溶液,溶液的体积增大,c(NH)又减小,故D正确;
故选D。
3.B【解析】A.,根据题意可知H2A第一步完全电离,第二步部分电离,所以0.01mol·L-1的H2A溶液中c(H+)>0.01mol/L,K=1.2×10-2,所以<1.2,故A错误;
B.H2A第一步完全电离,第二步部分电离,所以0.01mol·L-1的H2A溶液中c(H+)>0.01mol/L,则溶液的pH小于2,故B正确;
C.由于第一步完全电离,所以溶液中并不存在H2A,故C错误;
D.H2A第一步完全电离,第二步部分电离,所以0.01mol·L-1的H2A溶液中0.01mol/L<c(H+)<0.02mol/L,则1L该溶液中氢离子数目小于0.02NA,故D错误;
答案为B。
4.A【解析】根据图2可知,0.2mol•L-1 的MOH的pH=12,说明MOH为弱碱,则MOH的电离平衡常数===5.2×10-4;向10 mL 0.2mol•L-1 的MOH中逐滴加入0.2 mol•L-1的CH3COOH溶液,随着醋酸的加入,溶液的导电能力逐渐增强,是因为反应生成了强电解质CH3COOM,当二者恰好完全反应时,溶液中CH3COOM浓度最大,溶液的导电能力最强,继续滴加醋酸溶液,溶液的体积增大,溶液的导电能力又逐渐减小,结合滴定曲线分析解答。
A.MOH为弱碱,向10 mL 0.2mol•L-1 的MOH中逐滴加入0.2 mol•L-1的CH3COOH溶液,随着醋酸的加入,溶液的导电能力逐渐增强,是因为反应生成了强电解质CH3COOM,当二者恰好完全反应时,溶液中CH3COOM浓度最大,溶液的导电能力最强,因此图l中N点时,加入CH3COOH溶液的体积为l 0 mL,故A正确;
B.根据上述计算,MOH的电离平衡常数===5.2×10-4>1.8×10-5,即相同条件下其碱性比 NH3•H2O 的碱性强,故B错误;
C.常温时,NH3∙H2O和CH3COOH的电离常数均为1.8×10-5,说明醋酸铵溶液显中性;MOH的碱性比 NH3•H2O 的碱性强,与醋酸恰好中和时,溶液显碱性,而b点pH=7,因此b点不是滴定终点,而且b点加入CH3COOH溶液的体积大于l 0 mL,故C错误;
D.若c点对应醋酸的体积是15 mL,此时溶液中含有醋酸和CH3COOM,根据物料守恒,c(CH3COOH) + c(CH3COO-)= >0.1 mol•L-1,故D错误。
故选A。
5.B【解析】A. 溶液中存在H2A、H+、HA-、A2-,说明H2A是二元弱酸,故A正确;B. HA-H++A2-的电离平衡常数Ka==c(H+)=10-4.2,故B不正确;C. 0.1mol·L-1的H2A溶液中:c(H+)=c(HA-)+2c(A2-)+c(OH-),故C正确;D. 由图可知pH=4.2时:c(HA-)=c(A2-)>c(H+)>c(H2A)>c(OH-),故D正确。故选B。
6.C【解析】A.根据分析,曲线Ⅱ表示混合溶液中c(CH3COO-)随pH变化关系,故A错误;
B.a、b点均在曲线Ⅱ上,从a到b溶液的c(CH3COO-)浓度增大,c(CH3COOH)逐渐减小,溶液中离子的含量最多,导电能力增强,则a点溶液的导电能力比b点的若,故B错误;
C.25℃时,CH3COOH的电离平衡常数表达式为:Ka=,c点时,c(CH3COO-)= c(CH3COOH),溶液pH=4.75,即溶液中c(H+)=10-4.75mol/L,则Ka=c(H+)=10-4.75mol/L,故C正确;
D.由图像可知,pH=5.5的溶液中,c(CH3COO-)>c(CH3COOH),溶液中存在电荷守恒:c(Na+)+ c(H+)= c(CH3COO-)+ c(OH-),溶液显酸性,则c(H+)>c(OH-),因此c(Na+)<c(CH3COO-),故D错误;
答案选C。
7.C【解析】A.据图可知溶液pH为7时溶液中同时存在HA和Aˉ,说明NaA溶液显碱性,存在Aˉ的水解,所以HA为弱酸;根据a点可知当lg=2时pH=5.8,即=102时c(H+)=10-5.8,Ka==10-3.8≈1.58×10-4,所以数量级为10-4,故A错误;
B.当NaOH溶液为20mL时,溶液中的溶质为NaA,由于HA为弱酸,所以溶液显碱性,所以当溶液pH=7时加入的NaOH溶液体积小于20mL,故B错误;
C.a点和b点溶液中均存在电荷守恒c(Na+)+c(H+)=c(Aˉ)+c(OHˉ),所以溶液中总离子浓度均为2[c(Aˉ)+c(OHˉ)],b点c(Aˉ)和c(OHˉ)均更大,所以b点溶液中总离子浓度更大,离子所带电荷数相同,所以b点溶液导电能力更强,故C正确;
D.b点溶液中溶质为NaA和HA,存在电荷守恒:c(Na+)+c(H+)=c(Aˉ)+c(OHˉ),溶液显中性,所以c(H+)=c(OHˉ),所以c(Na+)=c(Aˉ),弱电解质的电离和弱酸根的水解都是微弱的,所以c(Na+)=c(Aˉ)>(H+)=c(OHˉ),故D错误;
综上所述答案为C。
8.D【解析】A.图中A、B点溶液均为酸性,主要存在 和的电离平衡,A点 值大于B点,A点大于 B点,OH-几乎由水电离出,故水的电离程度A点大于B点,故A 正确;
B.当最大时溶液为酸性,故在水中的电离大于水解, 故B正确;
C.的第一步水解反应为:,,C点,pH=6.9,即mol/L,,故C正确;
D.时,温度不变,水的离子积常数不变,与不可能同时减小,故D错误;
答案选D。
9.A【解析】A.pH=10.25时,溶质为碳酸钠和碳酸氢钠,碳酸钠溶液中满足物料守恒:,碳酸氢钠溶液中存在物料守恒:,则混合液中,故A说法错误;
B.根据图示可知,pH在7∼9之间,溶液中主要存在,该pH范围内可获得较纯的NaHCO3,故B说法正确;
C.根据图象曲线可知,pH=6.37时,H2CO3和的浓度相等,碳酸的第一步电离的平衡常数,故C说法正确;
D.pH=10时的溶液为碱性,则c(OH−)>c(H+),溶质为碳酸钠和碳酸氢钠,c(Na+)离子浓度最大,结合图象曲线变化可知:,OH-为、水解所得,水解程度微弱,因此离子浓度大小为:,故D说法正确;
综上所述,说法错误的是A,故答案为:A。
10.A【解析】0.1mol/L的HA溶液的pH=1,说明HA完全电离,所以HA为强酸,0.1mol/L的HB溶液的pH>2,说明HB在溶液中部分电离,所以HB是弱酸。
A.a点时,存在平衡:HB⇌H++B-,稀释100倍后,HB溶液的pH=4,溶液中c(B-)≈c(H+)=10-4mol/L,则Ka=c(H+)c(B−)/c(HB)=10−4×10−4/(0.001−10−4)=1.11×10-5,A正确;
B.升高温度促进弱酸的电离,所以HB中B-浓度增大,强酸的酸根离子浓度不变,所以A-的浓度不变,因此c(B−)/c(A−)增大,B错误;
C.HA为强酸,NaA是强酸强碱盐不水解,溶液显中性,NaB为强碱弱酸盐,水解显碱性,所以相同条件下NaA溶液的pH小于NaB溶液的pH,C错误;
D.酸抑制水的电离,酸电离出的氢离子浓度越大,对水的抑制程度越大,氢离子浓度:a=c>b,所以溶液中水的电离程度:a=c<b,D错误;
答案选A。
11.D【解析】由题意知,锌及其化合物的性质与铝及其化合物相似,则氢氧化锌是两性氢氧化物。由图可知,在a点,pH=7.0,lgc(Zn2+)=-3.0,所以c(OH-)=10-7mol/L、c(Zn2+)=10-3mol/L,Ksp[Zn(OH) 2]=10-17。当pH=8.0时,c(Zn2+)=mol/L,当pH=12.0时,c(Zn2+)=mol/L,所以pH=8.0与pH=12.0的两种废液中,Zn2+浓度之比为108。A. 往ZnCl2溶液中加入过量氢氧化钠溶液,反应的离子方程式为Zn2++4OH-=[Zn(OH)4]2-,A正确;B. 若要从某废液中完全沉淀Zn2+,由图像可知,通常可以调控该溶液的pH在8.0—12.0之间,B正确;C. pH=8.0与pH=12.0的两种废液中,Zn2+浓度之比为108,C正确;D. 该温度时,Zn(OH)2的溶度积常数(Ksp)为1×l0-17,D不正确。本题选D。
12.B【解析】菱镁矿煅烧后得到轻烧粉,MgCO3转化为MgO,加入氯化铵溶液浸取,浸出的废渣有SiO2、Fe(OH)3、Al(OH)3,同时产生氨气,则此时浸出液中主要含有Mg2+,加入氨水得到Mg(OH)2沉淀,煅烧得到高纯镁砂。
A.高温煅烧后Mg元素主要以MgO的形式存在,MgO可以与铵根水解产生的氢离子反应,促进铵根的水解,所以得到氯化镁、氨气和水,化学方程式为MgO+2NH4Cl=MgCl2+2NH3↑+H2O,故A正确;
B.一水合氨受热易分解,沉镁时在较高温度下进行会造成一水合氨大量分解,挥发出氨气,降低利用率,故B错误;
C.浸出过程产生的氨气可以回收制备氨水,沉镁时氯化镁与氨水反应生成的氯化铵又可以利用到浸出过程中,故C正确;
D.Fe(OH)3、Al(OH)3的Ksp远小于Mg(OH)2的Ksp,所以当pH达到一定值时Fe3+、Al3+产生沉淀,而Mg2+不沉淀,从而将其分离,故D正确;
故答案为B。
13.(1)AB(2)H2;取少量清液,向其中滴加几滴KSCN溶液,观察溶液颜色是否呈血红色(3)pH偏低形成HF,导致溶液中F-浓度减小,CaF2沉淀不完全(4)①或②在搅拌下向FeSO4溶液中缓慢加入氨水-NH4HCO3混合溶液,控制溶液pH不大于6.5;静置后过滤,所得沉淀用蒸馏水洗涤2~3次;取最后一次洗涤后的滤液,滴加盐酸酸化的BaCl2溶液,不出现白色沉淀
【解析】铁泥的主要成份为铁的氧化物,铁泥用H2SO4溶液“酸浸”得到相应硫酸盐溶液,向“酸浸”后的滤液中加入过量铁粉将Fe3+还原为Fe2+;向“还原”后的滤液中加入NH4F使Ca2+转化为CaF2沉淀而除去;然后进行“沉铁”生成FeCO3,将FeCO3沉淀经过系列操作制得α—Fe2O3;据此分析作答。
(1)A.适当升高酸浸温度,加快酸浸速率,能提高铁元素的浸出率,A选;
B.适当加快搅拌速率,增大铁泥与硫酸溶液的接触,加快酸浸速率,能提高铁元素的浸出率,B选;
C.适当缩短酸浸时间,铁元素的浸出率会降低,C不选;
答案选AB。
(2)为了提高铁元素的浸出率,“酸浸”过程中硫酸溶液要适当过量,故向“酸浸”后的滤液中加入过量的铁粉发生的反应有:Fe+2Fe3+=3Fe2+、Fe+2H+=Fe2++H2↑,“还原”过程中除生成Fe2+外,还有H2生成;通常用KSCN溶液检验Fe3+,故检验Fe3+是否还原完全的实验操作是:取少量清液,向其中滴加几滴KSCN溶液,观察溶液颜色是否呈血红色,若不呈血红色,则Fe3+还原完全,若溶液呈血红色,则Fe3+没有还原完全,故答案为:H2,取少量清液,向其中滴加几滴KSCN溶液,观察溶液颜色是否呈血红色。
(3)向“还原”后的滤液中加入NH4F溶液,使Ca2+转化为CaF2沉淀,Ksp(CaF2)=c(Ca2+)·c2(F-),当Ca2+完全沉淀(某离子浓度小于1×10-5mol/L表明该离子沉淀完全)时,溶液中c(F-)至少为mol/L=×10-2mol/L;若溶液的pH偏低,即溶液中H+浓度较大,H+与F-形成弱酸HF,导致溶液中c(F-)减小,CaF2沉淀不完全,故答案为:pH偏低形成HF,导致溶液中F-浓度减小,CaF2沉淀不完全。
(4)①将提纯后的FeSO4溶液与氨水—NH4HCO3混合溶液反应生成FeCO3沉淀,生成FeCO3的化学方程式为FeSO4+NH3·H2O+NH4HCO3=FeCO3↓+(NH4)2SO4+H2O[或FeSO4+NH3+NH4HCO3=FeCO3↓+(NH4)2SO4],离子方程式为Fe2+++NH3·H2O=FeCO3↓++H2O(或Fe2+++NH3=FeCO3↓+),答案为:Fe2+++NH3·H2O=FeCO3↓++H2O(或Fe2+++NH3=FeCO3↓+)。
②根据题意Fe(OH)2开始沉淀的pH=6.5,为防止产生Fe(OH)2沉淀,所以将FeSO4溶液与氨水—NH4HCO3混合溶液反应制备FeCO3沉淀的过程中要控制溶液的pH不大于6.5;FeCO3沉淀需“洗涤完全”,所以设计的实验方案中要用盐酸酸化的BaCl2溶液检验最后的洗涤液中不含 ;则设计的实验方案为:在搅拌下向FeSO4溶液中缓慢加入氨水—NH4HCO3混合溶液,控制溶液pH不大于6.5;静置后过滤,所得沉淀用蒸馏水洗涤2~3次;取最后一次洗涤后的滤液,滴加盐酸酸化的BaCl2溶液,不出现白色沉淀,故答案为:在搅拌下向FeSO4溶液中缓慢加入氨水—NH4HCO3混合溶液,控制溶液pH不大于6.5;静置后过滤,所得沉淀用蒸馏水洗涤2~3次;取最后一次洗涤后的滤液,滴加盐酸酸化的BaCl2溶液,不出现白色沉淀。
14.(1)100mL容量瓶(量筒);用标准盐酸溶液润洗酸式滴定管(2) ①②H++OH-═H2O、H+ +=③b(3)bcd(4)84.1
【解析】(1)配制一定物质的量浓度溶液的一般步骤为:计算、称量、溶解、移液、洗涤、定容、摇匀,用到的仪器:托盘天平、药匙、烧杯、玻璃棒、胶头滴管;还缺少的玻璃仪器:100mL容量瓶(量筒),酸式滴定管用蒸馏水洗净后、装入标准溶液前,应进行的操作是:用HCl标准溶液润洗酸式滴定管,故答案为:100 mL容量瓶;用HCl标准溶液润洗酸式滴定管;
(2) ①第一阶段滴定使用了酚酞做指示剂,故滴定到pH为8时,即为滴定终点,对照微粒分布图中可知,此时,溶液中含碳微粒的主要存在形式为,故答案为:;
②滴定至第一终点的过程中OH-和与盐酸反应分别生成水和,故该过程中发生反应的离子方程式为H++OH-═H2O,H+ +=,故答案为:H++OH-═H2O,H+ +=;
③根据电离平衡常数表达式可知H2CO3的Ka1= 结合图像可知,当pH=6.4左右时,c() = c(),故H2CO3的pKa1约为6.4,故答案为:b;
(3) a.滴定至第一终点时,溶液中的电荷守恒式为c(H+)+c(Na+) = 2c() + c() +c(OH−)+c(Cl−),故a错误;
b.滴定至第一终点时,溶液中是氯化钠和碳酸氢钠的混合溶液,故由物料守恒式:n(Cl−) +n() + n() +n(H2CO3) =n(Na+),故b正确;
c.根据图中可知,碳酸氢根基本完全转化为碳酸时,pH大致为4,故滴定至第二终点的现象是溶液由黄色变为橙色,故c正确;
d.记录酸式滴定管读数V1时,俯视标准液液面,记录盐酸溶液体积V1减小,计算得到碳酸钠质量增大,氢氧化钠质量减小,质量分数减小,故d正确;
故答案为:bcd;
(4)将0.1000mol/L HCl标准溶液装入酸式滴定管,调零,记录起始读数V0;用碱式滴定管取20.00 mL样品溶液于锥形瓶中,滴加2滴酚酞;以HCl标准溶液滴定至第一终点(此时溶质为NaCl和NaHCO3),记录酸式滴定管的读数V1,发生的反应为NaOH+HCl=NaCl+H2O,Na2CO3+HCl=NaHCO3+NaCl,然后再向锥形瓶内滴加2滴甲基橙,继续用HCl标准溶液滴定至第二终点,发生的反应为:NaHCO3+HCl=NaCl+H2O+CO2↑,记录酸式滴定管的读数V2。重复上述操作两次,记录数据如表,
平均V1=,平均V2=,发生反应NaHCO3+HCl=NaCl+H2O+CO2↑,消耗的盐酸溶液体积=23.70mL-22.20mL=1.50mL,结合反应过程计算样品中碳酸钠的质量=0.0015L×0.1mol/L×=0.00075mol,得到样品中氢氧化钠的质量分数=
,故答案为:84.1。
15.(1)①+H2O+OH-(2)②+3+8H+=2Cr3++3+4H2O(3)③排除水的稀释对溶液颜色变化造成的影响④(橙色)+ H2O⇌(黄色)+2H+,溶液中大量的或OH-,与H+结合,导致溶液中c(H+)下降,平衡正向移动,溶液颜色变黄色⑤在碱性条件下,Na2SO3 溶液和铬(VI)盐溶液不发生氧化还原反应,在酸性条件下,Na2SO3 溶液和铬(VI)盐溶液不发生氧化还原反应,生成Cr3+⑥硫酸(4)⑦溶液酸性增强,铬(VI)盐溶液的氧化性增强⑧U型管左侧盛放pH=2的0.05 mol·L−1 的K2SO4溶液,右侧盛放Na2SO3溶液,闭合K,记录电压,左侧溶液中滴加3滴浓硫酸后,再记录电压
【解析】 (1)①Na2SO3溶液中会水解使溶液显碱性,pH约为9,其水解方程式为:+H2O+OH-,故答案为:+H2O+OH-;
(2)②酸性环境下,K2Cr2O7与Na2SO3发生氧化还原反应生成Cr3+,其离子反应方程式为:+3+8H+=2Cr3++3+4H2O,故答案为:+3+8H+=2Cr3++3+4H2O;
(3)③实验vi的目的是排除水的稀释对溶液颜色变化造成的影响,故答案为:排除水的稀释对溶液颜色变化造成的影响;
④向2 mL饱和Na2SO3溶液中滴加酸性K2Cr2O7溶液,根据(橙色)+ H2O⇌(黄色)+2H+,溶液中大量的或OH-,与H+结合,导致溶液中c(H+)下降,平衡正向移动,溶液颜色变黄色,故答案为:(橙色)+ H2O⇌(黄色)+2H+,溶液中大量的或OH-,与H+结合,导致溶液中c(H+)下降,平衡正向移动,溶液颜色变黄色;
⑤根据实验iii~v,可推测:Na2SO3 溶液和铬(VI)盐溶液的反应与溶液酸碱性有关,在碱性条件下,Na2SO3 溶液和铬(VI)盐溶液不发生氧化还原反应,在酸性条件下,Na2SO3 溶液和铬(VI)盐溶液不发生氧化还原反应,生成Cr3+,故答案为:在碱性条件下,Na2SO3溶液和铬(VI)盐溶液不发生氧化还原反应,在酸性条件下,Na2SO3 溶液和铬(VI)盐溶液不发生氧化还原反应,生成Cr3+;
⑥向实验v所得黄色溶液中继续滴加硫酸,溶液变绿,产生的现象证实了上述推测,故答案为:硫酸;
(4)⑦U型管左侧溶液A为pH=2的0.05 mol·L−1 的K2Cr2O7溶液,滴加浓硫酸,电压增大,说明溶液酸性增强,K2Cr2O7溶液的氧化性增强,故答案为:溶液酸性增强,铬(VI)盐溶液的氧化性增强;
⑧U型管左侧盛放pH=2的0.05 mol·L−1 的K2SO4溶液,右侧盛放Na2SO3溶液,闭合K,记录电压,左侧溶液中滴加3滴浓硫酸后,再记录电压,故答案为:U型管左侧盛放pH=2的0.05 mol·L−1 的K2SO4溶液,右侧盛放Na2SO3溶液,闭合K,记录电压,左侧溶液中滴加3滴浓硫酸后,再记录电压。
16.(1)向深蓝色溶液中加入大量乙醇,出现深蓝色沉淀,过滤洗涤沉淀后,将沉淀置于试管中加热,并将湿润的红色石蕊试纸放在试管口,观察到红色的石蕊试纸变蓝(2)①Cu2+ +2H2O⇌Cu(OH)2+2H+②c(SO42-)= 0.1 mol/L且pH=3.2的硫酸—硫酸钠混合溶液(3)存在 ⇌Cu2+ + 4NH3,当加入氢氧化钠溶液,氢氧根离子和铜离子结合成氢氧化铜浅蓝色沉淀,使平衡向右移动,浓度降低,溶液变为无色(4)与实验 1-2对比,探究其它条件相同的情况下,氨水浓度对反应产物的影响(5)铜离子的浓度、溶液的碱性、氨水的浓度(或氨水的浓度、硫酸铜和氨水的相对用量)
【解析】(1)因为Cu(NH3)4SO4·H2O是一种易溶于水、难溶于乙醇的深蓝色固体, 加热分解有氨气放出,所以检验溶液 A、B 中均含有,向溶液中加入大量乙醇,出现深蓝色沉淀,过滤洗涤沉淀后,将沉淀置于试管中加热,并将湿润的红色石蕊试纸放在试管口,观察到红色的石蕊试纸变蓝;
(2)①硫酸铜是强酸弱碱盐,铜离子水解使溶液显酸性,水解的离子方程式是Cu2++2H2O⇌Cu(OH)2+2H+;
②跟据乙同学认为实验 2-1 没有排除硫酸铜溶液呈酸性的干扰,根据控制变量法,应设计一个对比实验,对比在没有Cu2+且c(SO42-)和pH相同的条件下对反应产物的影响,所以可以加入c(SO42-)= 0.1 mol/L且pH=3.2的硫酸—硫酸钠混合溶液,排除酸性溶液的干扰;
(3) ⇌Cu2++ 4NH3是可逆反应,当加入氢氧化钠溶液时,铜离子与氢氧根离子反应生成氢氧化铜沉淀,使铜离子浓度减少,依据勒夏特列原理,平衡向向右移动,浓度降低,溶液变为无色;
(4)实验 2-3是对比实验,与实验 1-2对比,探究其它条件相同的情况下,氨水浓度对反应产物的影响;
(5)有实验2-1、2-2、2-3可以推测,影响CuSO4 溶液和浓氨水反应产物的因素有铜离子的浓度、溶液的碱性、氨水的浓度(或氨水的浓度、硫酸铜和氨水的相对用量)。
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