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山东专用高考化学一轮复习专题十四盐类水解和沉淀溶解平衡_模拟集训含解析
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这是一份山东专用高考化学一轮复习专题十四盐类水解和沉淀溶解平衡_模拟集训含解析，共87页。
专题十四 盐类水解和沉淀溶解平衡
【5年高考】
考点一 盐类水解
1.(2019浙江4月选考,5,2分)下列溶液呈碱性的是 ( )
A.NH4NO3 B.(NH4)2SO4 C.KCl D.K2CO3
答案 D
2.(2020天津,7,3分)常温下,下列有关电解质溶液的说法错误的是 ( )
A.相同浓度的HCOONa和NaF两溶液,前者的pH较大,则Ka(HCOOH)>Ka(HF)
B.相同浓度的CH3COOH和CH3COONa两溶液等体积混合后pH约为4.7,则溶液中c(CH3COO-)>c(Na+)>c(H+)>c(OH-)
C.FeS溶于稀硫酸,而CuS不溶于稀硫酸,则 Ksp(FeS)>Ksp(CuS)
D.在1mol·L-1Na2S溶液中,c(S2-)+c(HS-)+c(H2S)=1mol·L-1
答案 A
3.(2019上海选考,20,2分)常温下0.1mol/L①CH3COOH、②NaOH、③CH3COONa,下列叙述正确的是 ( )
A.①中c(CH3COOH)>c(CH3COO-)>c(H+)>c(OH-)
B.①②等体积混合后,醋酸根离子浓度小于③的二分之一
C.①③等体积混合以后,溶液呈酸性,则c(Na+)>c(CH3COO-)>c(H+)
D.①②等体积混合以后,水的电离程度比①③等体积混合后水的电离程度小
答案 B
4.(2019北京理综,12,6分)实验测得0.5mol·L-1CH3COONa溶液、0.5mol·L-1CuSO4溶液以及H2O的pH随温度变化的曲线如图所示。下列说法正确的是 ( )
A.随温度升高,纯水中c(H+)>c(OH-)
B.随温度升高,CH3COONa溶液的c(OH-)减小
C.随温度升高,CuSO4溶液的pH变化是KW改变与水解平衡移动共同作用的结果
D.随温度升高,CH3COONa溶液和CuSO4溶液的pH均降低,是因为CH3COO-、Cu2+水解平衡移动方向不同
答案 C
5.(2020江苏单科,14,4分)(双选)室温下,将两种浓度均为0.10mol·L-1的溶液等体积混合,若溶液混合引起的体积变化可忽略,下列各混合溶液中微粒物质的量浓度关系正确的是 ( )
A.NaHCO3-Na2CO3混合溶液(pH=10.30):c(Na+)>c(HCO3-)>c(CO32-)>c(OH-)
B.氨水-NH4Cl混合溶液(pH=9.25):c(NH4+)+c(H+)=c(NH3·H2O)+c(OH-)
C.CH3COOH-CH3COONa混合溶液(pH=4.76):c(Na+)>c(CH3COOH)>c(CH3COO-)>c(H+)
D.H2C2O4-NaHC2O4混合溶液(pH=1.68,H2C2O4为二元弱酸):c(H+)+c(H2C2O4)=c(Na+)+c(C2O42-)+c(OH-)
答案 AD
6.(2020浙江7月选考,23,2分)常温下,用0.1mol·L-1氨水滴定10mL浓度均为0.1mol·L-1的HCl和CH3COOH的混合液,下列说法不正确的是 ( )
A.在氨水滴定前,HCl和CH3COOH的混合液中c(Cl-)>c(CH3COO-)
B.当滴入氨水10mL时,c(NH4+)+c(NH3·H2O)=c(CH3COO-)+c(CH3COOH)
C.当滴入氨水20mL时,c(CH3COOH)+c(H+)=c(NH3·H2O)+c(OH-)
D.当溶液呈中性时,氨水滴入量大于20mL,c(NH4+)
7.(2019课标Ⅰ,11,6分)NaOH溶液滴定邻苯二甲酸氢钾(邻苯二甲酸H2A的Ka1=1.1×10-3,Ka2=3.9×10-6)溶液,混合溶液的相对导电能力变化曲线如图所示,其中b点为反应终点。下列叙述错误的是 ( )
A.混合溶液的导电能力与离子浓度和种类有关
B.Na+与A2-的导电能力之和大于HA-的
C.b点的混合溶液pH=7
D.c点的混合溶液中,c(Na+)>c(K+)>c(OH-)
答案 C
8.(2019浙江4月选考,21,2分)室温下,取20mL0.1mol·L-1某二元酸H2A,滴加0.2mol·L-1NaOH溶液。
已知:H2AH++HA-,HA-H++A2-。下列说法不正确的是 ( )
A.0.1mol·L-1H2A溶液中有c(H+)-c(OH-)-c(A2-)=0.1mol·L-1
B.当滴加至中性时,溶液中c(Na+)=c(HA-)+2c(A2-),用去NaOH溶液的体积小于10mL
C.当用去NaOH溶液体积10mL时,溶液的pH<7,此时溶液中有c(A2-)=c(H+)-c(OH-)
D.当用去NaOH溶液体积20mL时,此时溶液中有c(Na+)=2c(HA-)+2c(A2-)
答案 B
9.(2021浙江1月选考,23,2分)实验测得10mL0.50mol·L-1NH4Cl溶液、10mL0.50mol·L-1CH3COONa溶液的pH分别随温度与稀释加水量的变化如图所示。已知25℃时CH3COOH和NH3·H2O的电离常数均为1.8×10-5。下列说法不正确的是 ( )
A.图中实线表示pH随加水量的变化,虚线表示pH随温度的变化
B.将NH4Cl溶液加水稀释至浓度为0.50xmol·L-1,溶液pH变化值小于lgx
C.随温度升高,KW增大,CH3COONa溶液中c(OH-)减小,c(H+)增大,pH减小
D.25℃时稀释相同倍数的NH4Cl溶液与CH3COONa溶液中:c(Na+)-c(CH3COO-)=c(Cl-)-c(NH4+)
答案 C
考点二 沉淀溶解平衡及其应用
10.(2019海南单科,9,4分)(双选)一定温度下,AgCl(s)Ag+(aq)+Cl-(aq)体系中,c(Ag+)和c(Cl-)关系如图所示。下列说法正确的是 ( )
A.a、b、c三点对应的Ksp相等
B.AgCl在c点的溶解度比b点的大
C.AgCl溶于水形成的饱和溶液中,c(Ag+)=c(Cl-)
D.b点的溶液中加入AgNO3固体,c(Ag+)沿曲线向c点方向变化
答案 AC
11.(2019浙江4月选考,20,2分)在温热气候条件下,浅海地区有厚层的石灰石沉积,而深海地区却很少。下列解析不正确的是 ( )
A.与深海地区相比,浅海地区水温较高,有利于游离的CO2增多、石灰石沉积
B.与浅海地区相比,深海地区压强大,石灰石岩层易被CO2溶解,沉积少
C.深海地区石灰石岩层的溶解反应为:CaCO3(s)+H2O(l)+CO2(aq)Ca(HCO3)2(aq)
D.海水呈弱碱性,大气中CO2浓度增加,会导致海水中CO32-浓度增大
答案 D
12.(2019课标Ⅱ,12,6分)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)
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
13.(2018课标Ⅲ,12,6分)用0.100mol·L-1AgNO3滴定50.0mL0.0500mol·L-1Cl-溶液的滴定曲线如图所示。下列有关描述错误的是 ( )
A.根据曲线数据计算可知Ksp(AgCl)的数量级为10-10
B.曲线上各点的溶液满足关系式c(Ag+)·c(Cl-)=Ksp(AgCl)
C.相同实验条件下,若改为0.0400mol·L-1Cl-,反应终点c移到a
D.相同实验条件下,若改为0.0500mol·L-1Br-,反应终点c向b方向移动
答案 C
14.(2017课标Ⅲ,13,6分)在湿法炼锌的电解循环溶液中,较高浓度的Cl-会腐蚀阳极板而增大电解能耗。可向溶液中同时加入Cu和CuSO4,生成CuCl沉淀从而除去Cl-。根据溶液中平衡时相关离子浓度的关系图,下列说法错误的是 ( )
A.Ksp(CuCl)的数量级为10-7
B.除Cl-反应为Cu+Cu2++2Cl-2CuCl
C.加入Cu越多,Cu+浓度越高,除Cl-效果越好
D.2Cu+Cu2++Cu平衡常数很大,反应趋于完全
答案 C
15.(2019江苏单科,19,15分)实验室以工业废渣(主要含CaSO4·2H2O,还含少量SiO2、Al2O3、Fe2O3)为原料制取轻质CaCO3和(NH4)2SO4晶体,其实验流程如下:
(1)室温下,反应CaSO4(s)+CO32-(aq)CaCO3(s)+SO42-(aq)达到平衡,则溶液中c(SO42-)c(CO32-)= [Ksp(CaSO4)=4.8×10-5,Ksp(CaCO3)=3×10-9]。
(2)将氨水和NH4HCO3溶液混合,可制得(NH4)2CO3溶液,其离子方程式为 ;
浸取废渣时,向(NH4)2CO3溶液中加入适量浓氨水的目的是 。
(3)废渣浸取在如图所示的装置中进行。控制反应温度在60~70℃,搅拌,反应3小时。温度过高将会导致CaSO4的转化率下降,其原因是 ;保持温度、反应时间、反应物和溶剂的量不变,实验中提高CaSO4转化率的操作有 。
(4)滤渣水洗后,经多步处理得到制备轻质CaCO3所需的CaCl2溶液。设计以水洗后的滤渣为原料,制取CaCl2溶液的实验方案: [已知pH=5时Fe(OH)3和Al(OH)3沉淀完全;pH=8.5时Al(OH)3开始溶解。实验中必须使用的试剂:盐酸和Ca(OH)2]。
答案 (1)1.6×104
(2)HCO3-+NH3·H2ONH4++CO32-+H2O
(或HCO3-+NH3·H2ONH4++CO32-+H2O)
增加溶液中CO32-的浓度,促进CaSO4的转化
(3)温度过高,(NH4)2CO3分解 加快搅拌速率
(4)在搅拌下向足量稀盐酸中分批加入滤渣,待观察不到气泡产生后,过滤,向滤液中分批加入少量Ca(OH)2,用pH试纸测量溶液pH,当pH介于5~8.5时,过滤
16.(2016课标Ⅰ,27,15分)元素铬(Cr)在溶液中主要以Cr3+(蓝紫色)、Cr(OH)4-(绿色)、Cr2O72-(橙红色)、CrO42-(黄色)等形式存在。Cr(OH)3为难溶于水的灰蓝色固体。回答下列问题:
(1)Cr3+与Al3+的化学性质相似。在Cr2(SO4)3溶液中逐滴加入NaOH溶液直至过量,可观察到的现象是 。
(2)CrO42-和Cr2O72-在溶液中可相互转化。室温下,初始浓度为1.0mol·L-1的Na2CrO4溶液中c(Cr2O72-)随c(H+)的变化如图所示。
①用离子方程式表示Na2CrO4溶液中的转化反应 。
②由图可知,溶液酸性增大,CrO42-的平衡转化率 (填“增大”“减小”或“不变”)。根据A点数据,计算出该转化反应的平衡常数为 。
③升高温度,溶液中CrO42-的平衡转化率减小,则该反应的ΔH 0(填“大于”“小于”或“等于”)。
(3)在化学分析中采用K2CrO4为指示剂,以AgNO3标准溶液滴定溶液中Cl-,利用Ag+与CrO42-生成砖红色沉淀,指示到达滴定终点。当溶液中Cl-恰好沉淀完全(浓度等于1.0×10-5mol·L-1)时,溶液中c(Ag+)为 mol·L-1,此时溶液中c(CrO42-)等于 mol·L-1。(已知Ag2CrO4、AgCl的Ksp分别为2.0×10-12和2.0×10-10)
(4)+6价铬的化合物毒性较大,常用NaHSO3将废液中的Cr2O72-还原成Cr3+,该反应的离子方程式为 。
答案 (1)蓝紫色溶液变浅,同时有灰蓝色沉淀生成,然后沉淀逐渐溶解形成绿色溶液
(2)①2CrO42-+2H+Cr2O72-+H2O
②增大 1.0×1014
③小于
(3)2.0×10-5 5.0×10-3
(4)Cr2O72-+3HSO3-+5H+2Cr3++3SO42-+4H2O
[教师专用题组]
【5年高考】
考点一 盐类水解
1.(2020课标Ⅰ,13,6分)以酚酞为指示剂,用0.1000mol·L-1的NaOH溶液滴定20.00mL未知浓度的二元酸H2A溶液。溶液中,pH、分布系数δ随滴加NaOH溶液体积VNaOH的变化关系如下图所示。
[比如A2-的分布系数:δ(A2-)=c(A2-)c(H2A)+c(HA-)+c(A2-)]
下列叙述正确的是 ( )
A.曲线①代表δ(H2A),曲线②代表δ(HA-)
B.H2A溶液的浓度为0.2000mol·L-1
C.HA-的电离常数Ka=1.0×10-2
D.滴定终点时,溶液中c(Na+)<2c(A2-)+c(HA-)
答案 C 由题图可知加入NaOH溶液的体积为40mL时,溶液pH发生突跃,达到滴定终点,溶质为Na2A,故有n(H2A)=20.00mL×c(H2A)=12n(NaOH)=12×0.1000mol/L×40mL,则c(H2A)=0.1000mol/L,而起点时pH约为1,故H2A的电离过程应为H2AHA-+H+,HA-A2-+H+,故曲线①表示δ(HA-),曲线②表示δ(A2-),A、B项错误;由Ka=c(A2-)·c(H+)c(HA-),VNaOH等于25mL时,pH=2.0,且c(A2-)=c(HA-),可知Ka=1.0×10-2,C项正确;以酚酞作指示剂,滴定终点时的溶质为Na2A,溶液呈碱性,根据电荷守恒c(Na+)+c(H+)=c(OH-)+c(HA-)+2c(A2-),结合c(H+)c(HA-)+2c(A2-),D项错误。
解题关键 图像属于双纵坐标曲线,要注意分布分数看左纵坐标,滴定曲线看右纵坐标。酚酞指示剂属于碱性指示剂,主要指示终点为碱性的滴定。
2.(2020山东,15,4分)(双选)25℃时,某混合溶液中c(CH3COOH)+c(CH3COO-)=0.1mol·L-1,lgc(CH3COOH)、lgc(CH3COO-)、lgc(H+)和lgc(OH-)随pH变化的关系如下图所示。Ka为CH3COOH的电离常数,下列说法正确的是( )
A.O点时,c(CH3COOH)=c(CH3COO-)
B.N点时,pH=-lgKa
C.该体系中,c(CH3COOH)=0.1c(H+)Ka+c(H+)mol·L-1
D.pH由7到14的变化过程中,CH3COO-的水解程度始终增大
答案 BC 分析题图可知,N点为lgc(CH3COOH)与lgc(CH3COO-)随pH变化曲线的交点,此时c(CH3COOH)=c(CH3COO-),Ka=c(CH3COO-)·c(H+)c(CH3COOH)=c(H+),pH=-lgc(H+)=-lgKa,A错误,B正确。题目中c(CH3COOH)+c(CH3COO-)=0.1mol·L-1,则c(CH3COO-)=0.1mol·L-1-c(CH3COOH),Ka=c(CH3COO-)·c(H+)c(CH3COOH),解得c(CH3COOH)=0.1c(H+)Ka+c(H+)mol·L-1,C正确。pH由7到14过程中,溶液中c(OH-)逐渐增大,对CH3COO-的水解平衡(CH3COO-+H2OCH3COOH+OH-)有抑制作用,故CH3COO-的水解程度不可能始终增大,D错误。
3.(2020浙江7月选考,17,2分)下列说法不正确的是 ( )
A.2.0×10-7mol·L-1的盐酸中c(H+)=2.0×10-7mol·L-1
B.将KCl溶液从常温加热至80℃,溶液的pH变小但仍保持中性
C.常温下,NaCN溶液呈碱性,说明HCN是弱电解质
D.常温下,pH为3的醋酸溶液中加入醋酸钠固体,溶液pH增大
答案 A A项,盐酸是一元强酸,可以完全电离,但在2.0×10-7mol·L-1的盐酸中要考虑水的电离,故c(H+)不是2.0×10-7mol·L-1,错误;B项,KCl是强酸强碱盐,不会发生水解,故KCl溶液显中性,加热时,水的电离平衡正向移动,溶液的pH变小,但仍显中性,正确;C项,常温下NaCN溶液显碱性,说明CN-水解,HCN是弱酸,正确;D项,常温下,在醋酸溶液中加入醋酸钠固体,增大了c(CH3COO-),使醋酸的电离平衡逆向移动,溶液pH增大,正确。
4.(2018北京理综,11,6分)测定0.1mol·L-1Na2SO3溶液先升温再降温过程中的pH,数据如下。
时刻
①
②
③
④
温度/℃
25
30
40
25
pH
9.66
9.52
9.37
9.25
实验过程中,取①④时刻的溶液,加入盐酸酸化的BaCl2溶液做对比实验,④产生白色沉淀多。
下列说法不正确的是 ( )
A.Na2SO3溶液中存在水解平衡:SO32-+H2OHSO3-+OH-
B.④的pH与①不同,是由于SO32-浓度减小造成的
C.①→③的过程中,温度和浓度对水解平衡移动方向的影响一致
D.①与④的KW值相等
答案 C 本题考查Na2SO3的还原性和温度对水解平衡的影响。①→③过程中Na2SO3不断转化为Na2SO4,SO32-浓度逐渐减小,使水解平衡向逆反应方向移动,而升高温度使水解平衡向正反应方向移动,故C不正确。
拓展延伸 亚硫酸盐、H2SO3、SO2等+4价硫元素的化合物都具有较强的还原性。
5.(2018天津理综,3,6分)下列叙述正确的是 ( )
A.某温度下,一元弱酸HA的Ka越小,则NaA的Kh(水解常数)越小
B.铁管镀锌层局部破损后,铁管仍不易生锈
C.反应活化能越高,该反应越易进行
D.不能用红外光谱区分C2H5OH和CH3OCH3
答案 B A项,HA的Ka越小,说明该一元酸的酸性越弱,酸根离子的水解能力越强,NaA的Kh越大,错误;B项,镀锌层局部破损后有可能在特定的环境下形成原电池,铁作正极被保护而不易生锈,正确;C项,活化能越高,反应越不易进行,错误;D项,C2H5OH和CH3OCH3的官能团不同,红外光谱图也不同,所以用红外光谱可以区分,错误。
6.(2018浙江4月选考,4,2分)下列物质溶于水后溶液显酸性的是 ( )
A.KCl B.Na2O C.NH4Cl D.CH3COONa
答案 C 氯化钾是强碱强酸盐,其溶液显中性,故A错误;氧化钠溶于水发生反应:Na2O+H2O2NaOH,溶液显碱性,故B错误;氯化铵溶液中,NH4+水解,溶液显酸性,故C正确;醋酸钠是强碱弱酸盐,其溶液显碱性,故D错误。
7.(2017江苏单科,14,4分)常温下,Ka(HCOOH)=1.77×10-4,Ka(CH3COOH)=1.75×10-5,Kb(NH3·H2O)=1.76×10-5,下列说法正确的是 ( )
A.浓度均为0.1mol·L-1的HCOONa和NH4Cl溶液中阳离子的物质的量浓度之和:前者大于后者
B.用相同浓度的NaOH溶液分别滴定等体积pH均为3的HCOOH和CH3COOH溶液至终点,消耗NaOH溶液的体积相等
C.0.2mol·L-1HCOOH与0.1mol·L-1NaOH等体积混合后的溶液中:c(HCOO-)+c(OH-)=c(HCOOH)+c(H+)
D.0.2mol·L-1CH3COONa与0.1mol·L-1盐酸等体积混合后的溶液中(pH<7):c(CH3COO-)>c(Cl-)>c(CH3COOH)>c(H+)
答案 AD A项,HCOONa溶液中c(Na+)+c(H+)=0.1mol·L-1+c(H+),NH4Cl溶液中c(NH4+)+c(H+)=c(Cl-)+c(OH-)=0.1mol·L-1+c(OH-);已知:Ka(HCOOH)=1.77×10-4>Kb(NH3·H2O)=1.76×10-5,即同浓度时电离程度HCOOH>NH3·H2O,则水解程度HCOO-Ka(CH3COOH),所以n(HCOOH)c(CH3COO-)>c(Cl-)>c(CH3COOH)>c(H+)>c(OH-),故D项正确。
思路梳理 1.先确定溶液成分(两溶液混合时能发生反应者优先考虑反应);
2.再确定溶液酸碱性(考虑电离程度、水解程度的相对大小);
3.若选项中包含等式,要考虑两个守恒(物料守恒和电荷守恒);若选项中包含不等式,要考虑两个守恒且结合等量代换。
8.(2016江苏单科,14,4分)(双选)H2C2O4为二元弱酸。20℃时,配制一组c(H2C2O4)+c(HC2O4-)+c(C2O42-)=0.100mol·L-1的H2C2O4和NaOH混合溶液,溶液中部分微粒的物质的量浓度随pH的变化曲线如图所示。
下列指定溶液中微粒的物质的量浓度关系一定正确的是 ( )
A.pH=2.5的溶液中:c(H2C2O4)+c(C2O42-)>c(HC2O4-)
B.c(Na+)=0.100mol·L-1的溶液中:c(H+)+c(H2C2O4)=c(OH-)+c(C2O42-)
C.c(HC2O4-)=c(C2O42-)的溶液中:c(Na+)>0.100mol·L-1+c(HC2O4-)
D.pH=7.0的溶液中:c(Na+)>2c(C2O42-)
答案 BD 结合图像分析,pH=2.5时,c(H2C2O4)+c(C2O42-)远小于c(HC2O4-),A错误;c(Na+)=0.100mol·L-1的溶液中存在c(Na+)=c(C2O42-)+c(HC2O4-)+c(H2C2O4)、c(H+)+c(Na+)=c(HC2O4-)+2c(C2O42-)+c(OH-),联合两式可以得到c(H+)+c(H2C2O4)=c(OH-)+c(C2O42-),B正确;根据电荷守恒:c(H+)+c(Na+)=2c(C2O42-)+c(HC2O4-)+c(OH-),可以得到c(Na+)=2c(C2O42-)+c(HC2O4-)+c(OH-)-c(H+),再结合c(C2O42-)+c(HC2O4-)+c(H2C2O4)=0.100mol·L-1可以得出c(Na+)=0.100mol·L-1+c(C2O42-)-c(H2C2O4)+c(OH-)-c(H+)=0.100mol·L-1+c(HC2O4-)-c(H2C2O4)+c(OH-)-c(H+),因为此时溶液pH<7,则c(OH-)-c(H+)-c(H2C2O4)<0,故c(Na+)<0.100mol·L-1+c(HC2O4-),C错误;根据电荷守恒及c(H+)=c(OH-)可得,c(Na+)=2c(C2O42-)+c(HC2O4-),所以c(Na+)>2c(C2O42-),D正确。
9.(2016四川理综,7,6分)向1L含0.01molNaAlO2和0.02molNaOH的溶液中缓慢通入CO2,随n(CO2)增大,先后发生三个不同的反应,当0.01mol
n(CO2)/mol
溶液中离子的物质的量浓度
A
0
c(Na+)>c(AlO2-)+c(OH-)
B
0.01
c(Na+)>c(AlO2-)>c(OH-)>c(CO32-)
C
0.015
c(Na+)>c(HCO3-)>c(CO32-)>c(OH-)
D
0.03
c(Na+)>c(HCO3-)>c(OH-)>c(H+)
答案 D A项,n(CO2)=0时,溶液为NaAlO2和NaOH的混合溶液,根据电荷守恒有c(Na+)+c(H+)=c(AlO2-)+c(OH-),则c(Na+)
2 1 1
0.02mol 0.01mol 0.01mol
此时所得溶液为NaAlO2和Na2CO3的混合溶液,AlO2-、CO32-均发生微弱水解,水解生成的粒子浓度应小于水解剩余的粒子浓度,即c(OH-)
2 1 1
0.01mol 0.005mol 0.005mol
此时所得溶液为Na2CO3溶液,溶液中c(Na+)>c(CO32-)>c(OH-)>c(HCO3-),故错误;D项,反应②结束后继续通入CO20.015mol发生反应:
Na2CO3 + CO2 + H2O2NaHCO3 ③
1 1 2
0.015mol 0.015mol 0.03mol
此时所得溶液为NaHCO3溶液,溶液中c(Na+)>c(HCO3-)>c(OH-)>c(H+),故正确。
10.(2015安徽理综,13,6分)25℃时,在10mL浓度均为0.1mol·L-1的NaOH和NH3·H2O混合溶液中滴加0.1mol·L-1盐酸,下列有关溶液中粒子浓度关系正确的是 ( )
A.未加盐酸时:c(OH-)>c(Na+)=c(NH3·H2O)
B.加入10mL盐酸时:c(NH4+)+c(H+)=c(OH-)
C.加入盐酸至溶液pH=7时:c(Cl-)=c(Na+)
D.加入20mL盐酸时:c(Cl-)=c(NH4+)+c(Na+)
答案 B NH3·H2O发生微弱电离,溶液中c(OH-)>c(Na+)>c(NH3·H2O),A项不正确;加入10mL0.1mol·L-1盐酸时,混合溶液中:c(Na+)=c(Cl-),结合电荷守恒c(Na+)+c(H+)+c(NH4+)=c(OH-)+c(Cl-)可知B项正确;加入盐酸至溶液pH=7时,c(H+)=c(OH-),结合电荷守恒可知c(Na+)+c(NH4+)=c(Cl-),C项不正确;加入20mL盐酸时溶液中溶质为NaCl和NH4Cl,溶液显酸性:c(H+)>c(OH-),结合电荷守恒可知:c(Na+)+c(NH4+)
A.KWc(H+)<1.0×10-7mol/L
B.c(Na+)=c(HCO3-)+c(CO32-)+c(H2CO3)
C.c(H+)+c(NH4+)=c(OH-)+c(HCO3-)+2c(CO32-)
D.c(Cl-)>c(NH4+)>c(HCO3-)>c(CO32-)
答案 C 根据题意可知,过滤后的滤液中应有较多量的NH4Cl及少量的NaHCO3,D项正确;A项,KWc(H+)=c(OH-),滤液pH<7,则c(OH-)<1.0×10-7mol/L,正确;B项符合物料守恒关系,正确;C项,根据电荷守恒有c(H+)+c(NH4+)+c(Na+)=c(OH-)+c(HCO3-)+2c(CO32-)+c(Cl-),而c(Cl-)≠c(Na+),故错误。
12.(2015天津理综,5,6分)室温下,将0.05molNa2CO3固体溶于水配成100mL溶液,向溶液中加入下列物质,有关结论正确的是 ( )
加入的物质
结论
A.
50mL1mol·L-1H2SO4
反应结束后,c(Na+)=c(SO42-)
B.
0.05molCaO
溶液中c(OH-)c(HCO3-)增大
C.
50mLH2O
由水电离出的c(H+)·c(OH-)不变
D.
0.1molNaHSO4固体
反应完全后,溶液pH减小,c(Na+)不变
答案 B A项,0.05molNa2CO3与0.05molH2SO4刚好反应生成Na2SO4,即所得溶液为Na2SO4溶液,c(Na+)=2c(SO42-);B项,向含0.05molNa2CO3的溶液中加入0.05molCaO,得到CaCO3和NaOH,故c(OH-)c(HCO3-)增大;C项,加水稀释Na2CO3溶液,水的电离程度减小,由水电离出的c(H+)·c(OH-)发生了改变;D项,充分反应后所得溶液为Na2SO4溶液,溶液中c(Na+)增大。
13.(2015江苏单科,14,4分)室温下,向下列溶液中通入相应的气体至溶液pH=7(通入气体对溶液体积的影响可忽略),溶液中部分微粒的物质的量浓度关系正确的是 ( )
A.向0.10mol·L-1NH4HCO3溶液中通CO2:c(NH4+)=c(HCO3-)+c(CO32-)
B.向0.10mol·L-1NaHSO3溶液中通NH3:c(Na+)>c(NH4+)>c(SO32-)
C.向0.10mol·L-1Na2SO3溶液中通SO2:c(Na+)=2[c(SO32-)+c(HSO3-)+c(H2SO3)]
D.向0.10mol·L-1CH3COONa溶液中通HCl:c(Na+)>c(CH3COOH)=c(Cl-)
答案 D A项,依据电荷守恒可得c(NH4+)+c(H+)=c(HCO3-)+2c(CO32-)+c(OH-),其中c(H+)=c(OH-),所以c(NH4+)=c(HCO3-)+2c(CO32-)。B项,向NaHSO3溶液中通入NH3显中性,根据电荷守恒知:c(Na+)+c(H+)+c(NH4+)=2c(SO32-)+c(HSO3-)+c(OH-)①;由物料守恒知,c(Na+)=c(SO32-)+c(HSO3-)+c(H2SO3)②;又pH=7,c(H+)=c(OH-)③,①、②、③联立得:c(NH4+)+c(H2SO3)=c(SO32-),则c(SO32-)>c(NH4+)。C项,未通SO2之前,Na2SO3溶液中物料守恒:c(Na+)=2[c(SO32-)+c(HSO3-)+c(H2SO3)],通入SO2后溶液中Na与S两元素不符合上述物料守恒,应c(Na+)<2[c(SO32-)+c(HSO3-)+c(H2SO3)]。D项,由电荷守恒知:c(Na+)+c(H+)=c(CH3COO-)+c(Cl-)+c(OH-)①;由物料守恒知:c(Na+)=c(CH3COOH)+c(CH3COO-)②;由pH=7知c(H+)=c(OH-)③,由①、③式推知c(Na+)>c(Cl-),把②、③式代入①中可得c(CH3COOH)=c(Cl-),故D正确。
14.(2014福建理综,10,6分)下列关于0.10mol·L-1NaHCO3溶液的说法正确的是 ( )
A.溶质的电离方程式为NaHCO3Na++H++CO32-
B.25℃时,加水稀释后,n(H+)与n(OH-)的乘积变大
C.离子浓度关系:c(Na+)+c(H+)=c(OH-)+c(HCO3-)+c(CO32-)
D.温度升高,c(HCO3-)增大
答案 B NaHCO3的电离方程式为NaHCO3Na++HCO3-,故A项错误;根据电荷守恒,c(Na+)+c(H+)=c(OH-)+c(HCO3-)+2c(CO32-),故C错误;温度升高,促进HCO3-水解,c(HCO3-)减小,故D错误。
15.(2014四川理综,6,6分)下列溶液中粒子的物质的量浓度关系正确的是 ( )
A.0.1mol/LNaHCO3溶液与0.1mol/LNaOH溶液等体积混合,所得溶液中:c(Na+)>c(CO32-)>c(HCO3-)>c(OH-)
B.20mL0.1mol/LCH3COONa溶液与10mL0.1mol/LHCl溶液混合后溶液呈酸性,所得溶液中:c(CH3COO-)>c(Cl-)>c(CH3COOH)>c(H+)
C.室温下,pH=2的盐酸与pH=12的氨水等体积混合,所得溶液中:c(Cl-)+c(H+)>c(NH4+)+c(OH-)
D.0.1mol/LCH3COOH溶液与0.1mol/LNaOH溶液等体积混合,所得溶液中:c(OH-)>c(H+)+c(CH3COOH)
答案 B A项,NaHCO3+NaOHNa2CO3+H2O,故溶液中离子浓度大小关系应为c(Na+)>c(CO32-)>c(OH-)>c(HCO3-),错误;B项正确;C项,两溶液混合,NH3·H2O过量,溶液呈碱性,c(OH-)>c(H+),c(NH4+)>c(Cl-),故c(Cl-)+c(H+)
A.0.1mol·L-1CH3COONa溶液与0.1mol·L-1HCl溶液等体积混合:c(Na+)=c(Cl-)>c(CH3COO-)>c(OH-)
B.0.1mol·L-1NH4Cl溶液与0.1mol·L-1氨水等体积混合(pH>7):c(NH3·H2O)>c(NH4+)>c(Cl-)>c(OH-)
C.0.1mol·L-1Na2CO3溶液与0.1mol·L-1NaHCO3溶液等体积混合:23c(Na+)=c(CO32-)+c(HCO3-)+c(H2CO3)
D.0.1mol·L-1Na2C2O4溶液与0.1mol·L-1HCl溶液等体积混合(H2C2O4为二元弱酸):2c(C2O42-)+c(HC2O4-)+c(OH-)=c(Na+)+c(H+)
答案 AC A项,两种溶液等体积混合,CH3COONa与HCl恰好完全反应生成浓度均为0.05mol·L-1 的NaCl、CH3COOH的混合溶液,由于CH3COOH是弱酸,部分电离,故c(Na+)=c(Cl-)=0.05mol·L-1>c(CH3COO-)>c(OH-),A项正确;B项,等浓度的NH4Cl溶液和氨水混合,溶液呈碱性,说明NH3·H2O的电离程度大于NH4+的水解程度,故c(NH4+)>c(NH3·H2O),B项错误;C项,根据物料守恒可知正确;D项,由电荷守恒可得:2c(C2O42-)+c(HC2O4-)+c(OH-)+c(Cl-)=c(Na+)+c(H+),D项错误。
方法归纳 出现等式关系时一般要用到守恒原理解题,C项中要用到物料守恒,即n(Na)n(C)=32,则2c(Na+)=3[c(CO32-)+c(HCO3-)+c(H2CO3)];D项中要用到电荷守恒,关键要找全溶液中的阴、阳离子。
对比突破 NH3·H2O与NH4Cl按物质的量之比1∶1混合,溶液呈碱性,即NH3·H2O的电离程度大于NH4+的水解程度,故可只考虑NH3·H2O的电离而忽略NH4+的水解,所以有c(NH4+)>c(Cl-)>c(NH3·H2O)>c(OH-)>c(H+);类似的还有CH3COOH和CH3COONa按物质的量之比1∶1混合,溶液呈酸性,有c(CH3COO-)>c(Na+)>c(CH3COOH)>c(H+)>c(OH-)。
17.(2013广东理综,12,4分)50℃时,下列各溶液中,离子的物质的量浓度关系正确的是 ( )
A.pH=4的醋酸中:c(H+)=4.0mol·L-1
B.饱和小苏打溶液中:c(Na+)=c(HCO3-)
C.饱和食盐水中:c(Na+)+c(H+)=c(Cl-)+c(OH-)
D.pH=12的纯碱溶液中:c(OH-)=1.0×10-2mol·L-1
答案 C pH=-lgc(H+),pH=4的醋酸中,c(H+)=1.0×10-4mol·L-1,A项错误;小苏打是弱酸的酸式盐,HCO3-+H2OH2CO3+OH-,c(Na+)>c(HCO3-),B项错误;饱和食盐水中存在H+、Na+、Cl-、OH-4种离子,依据电中性原则可知C项正确;常温下,在pH=12的纯碱溶液中,c(H+)=1.0×10-12mol·L-1,c(OH-)=KWc(H+)=1.0×10-2mol·L-1,温度升高,KW增大,c(H+)不变,则c(OH-)增大,D项错误。
18.(2013浙江理综,12,6分)25℃时,用浓度为0.1000mol·L-1的NaOH溶液滴定20.00mL浓度均为0.1000mol·L-1的三种酸HX、HY、HZ,滴定曲线如下图所示。下列说法正确的是 ( )
A.在相同温度下,同浓度的三种酸溶液的导电能力顺序:HZ
C.将上述HX、HY溶液等体积混合后,用NaOH溶液滴定至HX恰好完全反应时:c(X-)>c(Y-)>c(OH-)>c(H+)
D.HY与HZ混合,达到平衡时:c(H+)=Ka(HY)·c(HY)c(Y-)+c(Z-)+c(OH-)
答案 B 由滴定曲线可推知三种酸的酸性强弱顺序为HZ>HY>HX,故相同温度下,同浓度的三种酸的导电能力大小顺序为HZ>HY>HX,A错误;HY+NaOHNaY+H2O,当V(NaOH)=10.00mL时,HY被中和掉一半,此时溶液中c(HY)≈c(Y-),c(H+)=10-5mol/L,Ka(HY)=c(H+)·c(Y-)c(HY)≈c(H+)=10-5,B正确;因HY酸性强于HX,故在HX、HY的混合溶液中滴加NaOH溶液时,HY先反应,当HX恰好被完全中和时,溶液是等浓度的NaX与NaY的混合溶液,考虑到X-的水解程度大于Y-,故最终溶液中离子浓度的大小顺序为c(Y-)>c(X-)>c(OH-)>c(H+),C错误;HY与HZ混合,达到平衡时,根据电荷守恒可得c(H+)=c(Y-)+c(Z-)+c(OH-),D错误。
19.(2013重庆理综,2,6分)下列说法正确的是 ( )
A.KClO3和SO3溶于水后能导电,故KClO3和SO3为电解质
B.25℃时,用醋酸溶液滴定等浓度NaOH溶液至pH=7,V醋酸
D.AgCl沉淀易转化为AgI沉淀且K(AgX)=c(Ag+)·c(X-),故K(AgI)
20.(2012江苏单科,15,4分)25℃时,有c(CH3COOH)+c(CH3COO-)=0.1mol·L-1的一组醋酸、醋酸钠混合溶液,溶液中c(CH3COOH)、c(CH3COO-)与pH的关系如下图所示。下列有关溶液中离子浓度关系的叙述正确的是 ( )
A.pH=5.5的溶液中:c(CH3COOH)>c(CH3COO-)>c(H+)>c(OH-)
B.W点所表示的溶液中:c(Na+)+c(H+)=c(CH3COOH)+c(OH-)
C.pH=3.5的溶液中:c(Na+)+c(H+)-c(OH-)+c(CH3COOH)=0.1mol·L-1
D.向W点所表示的1.0L溶液中通入0.05molHCl气体(溶液体积变化可忽略):c(H+)=c(CH3COOH)+c(OH-)
答案 BC A项,由图示可知,pH=4.75时,c(CH3COO-)=0.050mol·L-1,若pH由4.75→5.5,溶液酸性减弱,说明CH3COONa的量增加,即c(CH3COO-)>0.050mol·L-1,c(CH3COOH)<0.050mol·L-1,即c(CH3COOH)
①HF(aq)+OH-(aq)F-(aq)+H2O(l)
ΔH=-67.7kJ·mol-1
②H+(aq)+OH-(aq)H2O(l) ΔH=-57.3kJ·mol-1
在20mL0.1mol·L-1氢氟酸中加入VmL0.1mol·L-1NaOH溶液。下列有关说法正确的是 ( )
A.氢氟酸的电离方程式及热效应可表示为:
HF(aq)F-(aq)+H+(aq) ΔH=+10.4kJ·mol-1
B.当V=20时,溶液中:c(OH-)=c(HF)+c(H+)
C.当V=20时,溶液中:c(F-)
答案 B A项,由①-②得:HF(aq)H+(aq)+F-(aq) ΔH=-10.4kJ·mol-1;B项,当加入20mL0.1mol·L-1NaOH溶液时,溶液中HF恰好完全反应生成NaF和H2O,依据水电离的c(H+)和c(OH-)相等建立质子守恒:c(OH-)=c(HF)+c(H+);C项,当V=20时,溶液总体积约为40mL,则c(Na+)<0.1mol·L-1;D项,当V>0时,可能存在HF过量,即有可能出现c(F-)>c(H+)>c(Na+)>c(OH-)。
22.(2012天津理综,5,6分)下列电解质溶液的有关叙述正确的是 ( )
A.同浓度、同体积的强酸与强碱溶液混合后,溶液的pH=7
B.在含有BaSO4沉淀的溶液中加入Na2SO4固体,c(Ba2+)增大
C.含1molKOH的溶液与1molCO2完全反应后,溶液中c(K+)=c(HCO3-)
D.在CH3COONa溶液中加入适量CH3COOH,可使c(Na+)=c(CH3COO-)
答案 D A项,同浓度、同体积的NaOH溶液与H2SO4溶液混合后,溶液的pH<7;B项,在含有BaSO4沉淀的溶液中,存在沉淀溶解平衡:BaSO4(s)Ba2+(aq)+SO42-(aq),加入Na2SO4固体后,SO42-浓度增大,平衡逆向移动,c(Ba2+)减小;C项,KOH+CO2KHCO3,而HCO3-既能水解,又能电离,故c(K+)>c(HCO3-);D项,CH3COONa溶液显碱性,加入适量CH3COOH使溶液显中性时,c(H+)=c(OH-),根据电荷守恒可得c(Na+)=c(CH3COO-)。
23.(2011全国,9,6分)室温时,将浓度和体积分别为c1、V1的NaOH溶液和c2、V2的CH3COOH溶液相混合,下列关于该混合溶液的叙述错误的是 ( )
A.若pH>7,则一定是c1V1=c2V2
B.在任何情况下都是c(Na+)+c(H+)=c(CH3COO-)+c(OH-)
C.当pH=7时,若V1=V2,则一定是c2>c1
D.若V1=V2,c1=c2,则c(CH3COO-)+c(CH3COOH)=c(Na+)
答案 A A项,pH>7时,可以是c1V1=c2V2,也可以是c1V1>c2V2,错误;B项,符合电荷守恒,正确;C项,当pH=7时,醋酸一定过量,正确;D项,符合物料守恒,正确。
24.(2011重庆,8,6分)对滴有酚酞试液的下列溶液,操作后颜色变深的是 ( )
A.明矾溶液加热
B.CH3COONa溶液加热
C.氨水中加入少量NH4Cl固体
D.小苏打溶液中加入少量NaCl固体
答案 B 明矾水解显酸性,加热促进水解,酚酞在酸性溶液中不显色,故A项错误;CH3COONa水解显碱性,加热促进水解,c(OH-)增大,溶液红色加深,B项正确;氨水显弱碱性,NH4Cl水解显酸性,溶液中c(OH-)减小,红色变浅,C项错误;加入少量NaCl固体对NaHCO3的水解不产生影响,溶液颜色无变化,D项错误。
25.(2011广东,11,4分)对于0.1mol·L-1Na2SO3溶液,正确的是 ( )
A.升高温度,溶液pH降低
B.c(Na+)=2c(SO32-)+c(HSO3-)+c(H2SO3)
C.c(Na+)+c(H+)=2c(SO32-)+2c(HSO3-)+c(OH-)
D.加入少量NaOH固体,c(SO32-)与c(Na+)均增大
答案 D 升高温度会促进SO32-的水解,溶液碱性增强,pH升高,A项错误;根据物料守恒得c(Na+)=2c(SO32-)+2c(HSO3-)+2c(H2SO3),B项错误;根据电荷守恒得c(Na+)+c(H+)=2c(SO32-)+c(HSO3-)+c(OH-),C项错误;加入少量NaOH固体,c(Na+)、c(OH-)均增大,平衡SO32-+H2OHSO3-+OH-逆向移动,c(SO32-)增大,D项正确。
26.(2011江苏,14,4分)下列有关电解质溶液中微粒的物质的量浓度关系正确的是 ( )
A.在0.1mol·L-1NaHCO3溶液中:c(Na+)>c(HCO3-)>c(CO32-)>c(H2CO3)
B.在0.1mol·L-1Na2CO3溶液中:c(OH-)-c(H+)=c(HCO3-)+2c(H2CO3)
C.向0.2mol·L-1NaHCO3溶液中加入等体积0.1mol·L-1NaOH溶液:c(CO32-)>c(HCO3-)>c(OH-)>c(H+)
D.常温下,CH3COONa和CH3COOH混合溶液[pH=7,c(Na+)=0.1mol·L-1]:c(Na+)=c(CH3COO-)>c(CH3COOH)>c(H+)=c(OH-)
答案 BD A项,由于NaHCO3溶液显碱性,所以HCO3-的水解程度大于其电离程度,即c(H2CO3)>c(CO32-),错误;B项,Na2CO3溶液中存在电荷守恒c(Na+)+c(H+)=c(HCO3-)+2c(CO32-)+c(OH-)及物料守恒c(Na+)=2c(CO32-)+2c(HCO3-)+2c(H2CO3),将两式联立,消去c(Na+)即得c(OH-)-c(H+)=c(HCO3-)+2c(H2CO3),正确;C项,该溶液为物质的量浓度均为0.05mol·L-1的Na2CO3和NaHCO3的混合溶液,同浓度时,多元弱酸的正盐的水解程度大于其酸式盐的水解程度,并且CO32-水解生成的OH-会抑制HCO3-的水解,因此,溶液中c(HCO3-)>c(CO32-),错误;D项,依据25℃时,醋酸的电离常数=c(H+)·c(CH3COO-)c(CH3COOH)=1.75×10-5可得出:c(CH3COOH)=10-7×0.11.75×10-5mol·L-1=5.7×10-4mol·L-1
A.pH>7时,c(C6H5O-)>c(K+)>c(H+)>c(OH-)
B.pH<7时,c(K+)>c(C6H5O-)>c(H+)>c(OH-)
C.V[C6H5OH(aq)]=10mL时,c(K+)=c(C6H5O-)>c(OH-)=c(H+)
D.V[C6H5OH(aq)]=20mL时,c(C6H5O-)+c(C6H5OH)=2c(K+)
答案 D A项,pH>7时,c(H+)c(C6H5O-)>c(OH-)>c(H+);D项,根据物料守恒可知D项正确。
考点二 沉淀溶解平衡及其应用
1.(2020天津,7,3分)常温下,下列有关电解质溶液的说法错误的是 ( )
A.相同浓度的HCOONa和NaF两溶液,前者的pH较大,则Ka(HCOOH)>Ka(HF)
B.相同浓度的CH3COOH和CH3COONa两溶液等体积混合后pH约为4.7,则溶液中c(CH3COO-)>c(Na+)>c(H+)>c(OH-)
C.FeS溶于稀硫酸,而CuS不溶于稀硫酸,则Ksp(FeS)>Ksp(CuS)
D.在1mol·L-1Na2S溶液中,c(S2-)+c(HS-)+c(H2S)=1mol·L-1
答案 A A项,相同浓度的HCOONa溶液和NaF溶液,HCOONa溶液的pH较大说明HCOO-水解程度大于F-,依据“越弱越水解”知,HCOOH的酸性弱于HF,即Ka(HCOOH)c(Na+)>c(H+)>c(OH-),正确;C项,在FeS中存在:FeS(s)Fe2+(aq)+S2-(aq),CuS中存在:CuS(s)Cu2+(aq)+S2-(aq),加入稀硫酸后FeS溶解是由于H+与S2-结合形成H2S,使沉淀溶解平衡正向移动;CuS不溶解说明溶液中c(S2-)小,即FeS的溶解度大于CuS,Ksp(FeS)>Ksp(CuS),正确;D项,在1mol·L-1Na2S溶液中,依据物料守恒知,c(S2-)+c(HS-)+c(H2S)=1mol·L-1,正确。
2.(2018海南单科,6,2分)某温度下向含AgCl固体的AgCl饱和溶液中加少量稀盐酸,下列说法正确的是 ( )
A.AgCl的溶解度、Ksp均减小
B.AgCl的溶解度、Ksp均不变
C.AgCl的溶解度减小、Ksp不变
D.AgCl的溶解度不变、Ksp减小
答案 C 饱和溶液中存在平衡:AgCl(s)Ag+(aq)+Cl-(aq),加入稀盐酸,Cl-浓度增大,平衡逆向移动,AgCl固体含量增多,即AgCl的溶解度减小。Ksp仅与温度有关,题中温度不变,则Ksp不变,故A、B、D均不正确,C正确。
3.(2018江苏单科,13,4分)根据下列图示所得出的结论不正确的是 ( )
A.图甲是CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)的平衡常数与反应温度的关系曲线,说明该反应的ΔH<0
B.图乙是室温下H2O2催化分解放出氧气的反应中c(H2O2)随反应时间变化的曲线,说明随着反应的进行H2O2分解速率逐渐减小
C.图丙是室温下用0.1000mol·L-1NaOH溶液滴定20.00mL0.1000mol·L-1某一元酸HX的滴定曲线,说明HX是一元强酸
D.图丁是室温下用Na2SO4除去溶液中Ba2+达到沉淀溶解平衡时,溶液中c(Ba2+)与c(SO42-)的关系曲线,说明溶液中c(SO42-)越大c(Ba2+)越小
答案 C 本题考查化学反应原理图像的应用。由图甲可知,温度升高,lgK减小,即K值减小,平衡逆向移动,故正反应放热,ΔH<0,A正确;由图乙可知随着时间的推移,单位时间内Δc(H2O2)越来越小,说明H2O2分解速率逐渐减小,B正确;由图丙可知0.1000mol·L-1一元酸(HX)的pH>1,故HX为弱酸,C错误;由图丁可知c(SO42-)与c(Ba2+)成反比,即c(SO42-)越大c(Ba2+)越小,D正确。
审题方法 解答图像题时要看清横坐标、纵坐标对应的物理量及二者的关系。如图甲,随着温度升高,lgK逐渐减小,即K值逐渐减小,说明平衡逆向移动。
4.(2017课标Ⅲ,13,6分)在湿法炼锌的电解循环溶液中,较高浓度的Cl-会腐蚀阳极板而增大电解能耗。可向溶液中同时加入Cu和CuSO4,生成CuCl沉淀从而除去Cl-。根据溶液中平衡时相关离子浓度的关系图,下列说法错误的是 ( )
A.Ksp(CuCl)的数量级为10-7
B.除Cl-反应为Cu+Cu2++2Cl-2CuCl
C.加入Cu越多,Cu+浓度越高,除Cl-效果越好
D.2Cu+Cu2++Cu平衡常数很大,反应趋于完全
答案 C 依据图像,选择一个坐标点(1.75,-5),lgc(Cu+)mol·L-1=-5,c(Cu+)=10-5mol·L-1,-lgc(Cl-)mol·L-1=1.75,c(Cl-)=10-1.75mol·L-1,Ksp(CuCl)=c(Cu+)·c(Cl-)=1×10-6.75,则Ksp(CuCl)的数量级为10-7,A正确;Cu和Cu2+发生氧化还原反应生成Cu+,Cu+与Cl-形成CuCl沉淀,B正确;Cu是固体,其量的多少不会引起平衡移动,对除Cl-无影响,C错误;2Cu+Cu2++Cu的平衡常数很大,说明反应正向进行的程度很大,反应趋于完全,D正确。
5.(2016海南单科,5,2分)向含有MgCO3固体的溶液中滴加少许浓盐酸(忽略体积变化),下列数值变小的是 ( )
A.c(CO32-) B.c(Mg2+)
C.c(H+) D.Ksp(MgCO3)
答案 A 含有MgCO3固体的溶液中存在溶解平衡:MgCO3(s)Mg2+(aq)+CO32-(aq),加入少量浓盐酸,H+可与CO32-反应,促使溶解平衡正向移动,故溶液中c(CO32-)减小,c(Mg2+)及c(H+)增大,Ksp(MgCO3)只与温度有关,不变。故A正确,B、C、D均不正确。
6.(2014课标Ⅰ,11,6分)溴酸银(AgBrO3)溶解度随温度变化曲线如图所示,下列说法错误··的是 ( )
A.溴酸银的溶解是放热过程
B.温度升高时溴酸银溶解速度加快
C.60℃时溴酸银的Ksp约等于6×10-4
D.若硝酸钾中含有少量溴酸银,可用重结晶方法提纯
答案 A 由题给曲线知,升高温度,AgBrO3的溶解度增大,说明升高温度,AgBrO3的溶解平衡AgBrO3(s)Ag+(aq)+BrO3-(aq)向右移动,故AgBrO3的溶解是吸热过程,A错误;温度越高,物质的溶解速度越快,B正确;60℃时饱和AgBrO3溶液的浓度c[AgBrO3(aq)]=c(Ag+)=c(BrO3-)≈1000×1×0.6100+0.6236mol/L≈0.025mol/L,故Ksp(AgBrO3)=c(Ag+)·c(BrO3-)=0.025×0.025≈6×10-4,C正确;KNO3中混有少量AgBrO3,因KNO3的溶解度受温度影响变化较大,故可用重结晶方法提纯,D正确。
7.(2015天津理综,3,6分)下列说法不正确的是 ( )
A.Na与H2O的反应是熵增的放热反应,该反应能自发进行
B.饱和Na2SO4溶液或浓硝酸均可使蛋白质溶液产生沉淀,但原理不同
C.FeCl3和MnO2均可加快H2O2分解,同等条件下二者对H2O2分解速率的改变相同
D.Mg(OH)2固体在溶液中存在平衡:Mg(OH)2(s)Mg2+(aq)+2OH-(aq),该固体可溶于NH4Cl溶液
答案 C A项,2Na(s)+2H2O(l)2NaOH(aq)+H2(g) ΔH<0,上述反应中ΔS>0、ΔH<0,则ΔG=ΔH-TΔS<0,该反应能自发进行。B项,饱和Na2SO4溶液使蛋白质溶液产生沉淀的原理是蛋白质发生盐析,属于物理变化;而浓硝酸使蛋白质沉淀的原理是蛋白质发生变性,属于化学变化。C项,FeCl3和MnO2都可作H2O2分解反应的催化剂,但催化效果不同。D项,Mg(OH)2固体在溶液中存在平衡:Mg(OH)2(s)Mg2+(aq)+2OH-(aq),向平衡体系中加入NH4Cl溶液后,NH4+与OH-反应生成NH3·H2O,从而使上述平衡正向移动,Mg(OH)2固体溶解。
8.(2014安徽理综,12,6分)中学化学中很多“规律”都有其适用范围,下列根据有关“规律”推出的结论正确的是 ( )
选项
规律
结论
A
较强酸可以制取较弱酸
次氯酸溶液无法制取盐酸
B
反应物浓度越大,反应速率越快
常温下,相同的铝片中分别加入足量的浓、稀硝酸,浓硝酸中铝片先溶解完
C
结构和组成相似的物质,沸点随相对分子质量增大而升高
NH3沸点低于PH3
D
溶解度小的沉淀易向溶解度更小的沉淀转化
ZnS沉淀中滴加CuSO4溶液可以得到CuS沉淀
答案 D A项,“较强酸可以制取较弱酸”适用于复分解反应,HClO制取HCl发生的是氧化还原反应,A项错误;B项,铝片加入浓硝酸中会发生钝化;C项,由于NH3分子间能形成氢键,故其沸点比PH3高,错误;D项,CuS比ZnS更难溶,ZnS易转化为CuS,D项正确。
9.(2013课标Ⅱ,13,6分)室温时,M(OH)2(s)M2+(aq)+2OH-(aq) Ksp=a。c(M2+)=bmol·L-1时,溶液的pH等于 ( )
A.12lg(ba) B.12lg(ab)
C.14+12lg(ab) D.14+12lg(ba)
答案 C 根据溶度积常数的表达式可知,c(OH-)=Kspc(M2+)=abmol·L-1,结合水的离子积可得:c(H+)=10-14abmol·L-1=
10-14bamol·L-1,则pH=-lgc(H+)=14+12lg(ab),C项正确。
评析 该题侧重考查学生的计算能力,熟练运用公式准确计算是得分的关键。
10.(2012江苏单科,13,4分)下列根据实验操作和现象所得出的结论正确的是 ( )
选项
实验操作
实验现象
结论
A
向两份蛋白质溶液中分别滴加饱和NaCl溶液和CuSO4溶液
均有固体析出
蛋白质均发生变性
B
向溶液X中先滴加稀硝酸,再滴加Ba(NO3)2溶液
出现白色沉淀
溶液X中一定含有SO42-
C
向一定浓度的Na2SiO3溶液中通入适量CO2气体
出现白色沉淀
H2SiO3的酸性比H2CO3的酸性强
D
向浓度均为0.1mol·L-1NaCl和NaI混合溶液中滴加少量AgNO3溶液
出现黄色沉淀
Ksp(AgCl)>
Ksp(AgI)
答案 D A项,向蛋白质溶液中滴加饱和NaCl溶液,蛋白质析出,该变化属于蛋白质的盐析,蛋白质并没有发生变性;B项,若溶液X中含有SO32-,滴加稀硝酸后,SO32-被氧化为SO42-,再滴加Ba(NO3)2溶液,也会出现白色沉淀;C项,Na2SiO3+CO2+H2OH2SiO3↓+Na2CO3,说明酸性H2CO3>H2SiO3;D项,对于相同类型的难溶物(如AB型),通常Ksp越小,越易形成沉淀。
11.(2015江苏单科,18,12分)软锰矿(主要成分MnO2,杂质金属元素Fe、Al、Mg等)的水悬浊液与烟气中SO2反应可制备MnSO4·H2O,反应的化学方程式为:MnO2+SO2MnSO4。
(1)质量为17.40g纯净MnO2最多能氧化 L(标准状况)SO2。
(2)已知:Ksp[Al(OH)3]=1×10-33,Ksp[Fe(OH)3]=3×10-39,pH=7.1时Mn(OH)2开始沉淀。室温下,除去MnSO4溶液中的Fe3+、Al3+(使其浓度均小于1×10-6mol·L-1),需调节溶液pH范围为 。
(3)下图可以看出,从MnSO4和MgSO4混合溶液中结晶MnSO4·H2O晶体,需控制的结晶温度范围为 。
(4)准确称取0.1710gMnSO4·H2O样品置于锥形瓶中,加入适量H3PO4和NH4NO3溶液,加热使Mn2+全部氧化成Mn3+,用c(Fe2+)=0.0500mol·L-1的标准溶液滴定至终点(滴定过程中Mn3+被还原为Mn2+),消耗Fe2+溶液20.00mL。计算MnSO4·H2O样品的纯度(请给出计算过程)。
答案 (1)4.48 (2)5.0
n(Mn2+)=n(Fe2+)=1.00×10-3mol
m(MnSO4·H2O)=1.00×10-3mol×169g·mol-1=0.169g
MnSO4·H2O样品的纯度为:0.169g0.1710g×100%=98.8%
解析 (1)根据已知化学方程式,可得n(SO2)=n(MnO2)=17.40g87g·mol-1=0.2mol,则标准状况下,V(SO2)=4.48L。
(2)Fe(OH)3与Al(OH)3同属AB3型,由Ksp数据分析可知,同浓度的Fe3+和Al3+,调节pH时,Fe3+先沉淀,且Al3+沉淀完全时,Fe3+也已完全沉淀,欲除去Al3+,可使溶液中c(OH-)>31×10-3310-6mol·L-1=10-9mol·L-1,即pH>5.0,结合题给信息,除去Al3+、Fe3+而不影响Mn2+的pH范围是5.0
12.(2011课标,26,14分)0.80gCuSO4·5H2O样品受热脱水过程的热重曲线(样品质量随温度变化的曲线)如下图所示。
请回答下列问题:
(1)试确定200℃时固体物质的化学式
(要求写出推断过程);
(2)取270℃所得样品,于570℃灼烧得到的主要产物是黑色粉末和一种氧化性气体,该反应的化学方程式为 。把该黑色粉末溶解于稀硫酸中,经浓缩、冷却,有晶体析出,该晶体的化学式为 ,
其存在的最高温度是 ;
(3)上述氧化性气体与水反应生成一种化合物,该化合物的浓溶液与Cu在加热时发生反应的化学方程式为 ;
(4)在0.10mol·L-1硫酸铜溶液中加入氢氧化钠稀溶液充分搅拌,有浅蓝色氢氧化铜沉淀生成,当溶液的pH=8时,c(Cu2+)= mol·L-1{Ksp[Cu(OH)2]=2.2×10-20}。若在0.1mol·L-1硫酸铜溶液中通入过量H2S气体,使Cu2+完全沉淀为CuS,此时溶液中的H+浓度是 mol·L-1。
答案 (1)CuSO4·5H2OCuSO4·(5-n)H2O+nH2O
250 18n
0.80g 0.80g-0.57g=0.23g
n=4
200℃时该固体物质的化学式为CuSO4·H2O
(2)CuSO4CuO+SO3↑ CuSO4·5H2O 102℃
(3)2H2SO4(浓)+CuCuSO4+SO2↑+2H2O
(4)2.2×10-8 0.2
解析 (1)由图像可知:200℃时,0.80gCuSO4·5H2O分解后剩余固体为0.57g,可分析出结晶水未完全失去,由CuSO4·5H2OCuSO4·(5-n)H2O+nH2O可求出n等于4。
(2)由图像可看出270℃时固体质量为0.51g,经过计算分析可知该固体为CuSO4;当加热到102℃时CuSO4·5H2O质量减少,说明该温度时晶体已开始分解,故其存在的最高温度是102℃。
(4)由pH=8知c(OH-)=10-1410-8mol·L-1=10-6mol·L-1,再根据Ksp[Cu(OH)2]=2.2×10-20=c(Cu2+)·c2(OH-)可求出c(Cu2+);H2S+CuSO4CuS↓+H2SO4,由题给数据可求出c(H+)=0.2mol·L-1。
【3年模拟】
时间:30分钟 分值:36分
选择题(本题共9小题,每小题4分,共36分,每小题有一个或两个选项符合题目要求)
1.(2020德州期末,15)已知:pNi=-lgc(Ni2+),常温下H2S的电离平衡常数:Ka1=1.3×10-7,Ka2=7.1×10-15。常温下,向10mL0.1mol·L-1Ni(NO3)2溶液中滴加0.1mol·L-1Na2S溶液,滴加过程中pNi与Na2S溶液体积的关系如图所示。下列说法正确的是 ( )
A.E、F、G三点中,F点对应溶液中水电离程度最大
B.常温下,Ksp(NiS)=1×10-21
C.Na2S溶液中c(S2-)+c(HS-)+c(H2S)=c(Na+)
D.Na2S溶液中,S2-第一步水解常数Kh1=1.0×10-147.1×10-15
答案 BD
2.(2020聊城二模,14)25℃时,H3AsO4水溶液中含砷的各物种的分布分数(平衡时某物种的浓度占各物种浓度之和的分数)与pH的关系分别如图所示。
下列叙述错误的是 ( )
A.将NaOH溶液逐滴加入到H3AsO4溶液中,当溶液pH在5~6时发生反应的离子方程式为H2AsO4-+OH-+H2O
B.Na2HAsO4溶液中离子浓度关系c(Na+)>c(HAsO42-)>c(OH-)>c(H2AsO4-)>c(AsO43-)
C.向H3AsO4溶液中滴加NaOH溶液至中性时c(Na+)=2c(HAsO42-)+3c(AsO43-)
D.AsO43-第一步水解的平衡常数的数量级为10-3
答案 C
3.(2021届日照高三二次联考,15)TK时,现有25mL含KCl和KCN的溶液,用0.1000mol·L-1的硝酸银标准溶液对该混合液进行电位滴定(CN-与H+的反应可以忽略),获得电动势(E)和硝酸银标准溶液体积(V)的电位滴定曲线如图所示,曲线上的转折点即为化学计量点。
已知:Ⅰ.Ag+与CN-反应过程:①Ag++2CN-[Ag(CN)2]-,②[Ag(CN)2]-+Ag+2AgCN↓。
Ⅱ.TK时,Ksp(AgCN)=2×10-16,Ksp(AgCl)=2×10-10。
下列说法不正确的是 ( )
A.V1=5.00,B点时生成AgCN
B.c(KCN)=0.02000mol·L-1,c(KCl)=0.03000mol·L-1
C.反应①的平衡常数为K1,反应②的平衡常数为K2,则K1+K2=2Ksp(AgCN)
D.C点时,溶液中c(Cl-)c(CN-)=106
答案 C
4.(2021届山师附中高三期中,11)若用AG表示溶液的酸度,AG的定义式为AG=lg[H+][OH-],室温下实验室中用0.01mol·L-1的氢氧化钠溶液滴定20.00mL0.01mol·L-1醋酸,滴定过程如图所示,下列叙述正确的是 ( )
A.室温下,A点的溶液显酸性
B.A点时加入氢氧化钠溶液的体积小于20.00mL
C.室温下,AG=7 溶液的pH=3.5
D.从O到B,水的电离程度逐渐减小
答案 BC
5.(2021届烟台高三期中,14)常温下,几种弱电解质的电离平衡常数如表所示。向20mL0.1mol·L-1的盐酸中逐滴滴加0.1mol·L-1的氨水,溶液pH变化曲线如图所示。下列说法正确的是 ( )
弱电解质
K
H2CO3
Ka1=4×10-7 Ka2=4×10-11
NH3·H2O
Kb=1.75×10-5
CH3COOH
Ka=1.75×10-5
A.CH3COONH4溶液中,c(OH-)=c(H+)>1×10-7mol·L-1
B.曲线上a、b、c、d四个点,水的电离程度依次增大
C.d点时,3c(OH-)-3c(H+)=c(NH4+)-2c(NH3·H2O)
D.向足量的Na2CO3溶液中滴加几滴稀醋酸,反应的离子方程式:CO32-+H+HCO3-
答案 C
6.(2021届日照高三9月月考,15)向xmL0.1mol·L-1氨水中滴加等浓度的稀高氯酸,测得混合液的温度和pOH[pOH=-lgc(OH-)]随着加入稀高氯酸的体积变化如图所示(图中实线为温度变化,虚线为pOH变化)。下列说法错误的是 ( )
A.x=20
B.b、c点由水电离出的c(OH-)大小:b>c
C.b点时溶液中微粒浓度:c(NH4+)
答案 CD
7.(2020青岛一模,14)室温下,将10mL浓度为1mol·L-1的CH3NH2、NH2OH两种一元碱溶液分别加水稀释,曲线如图,V是溶液体积(mL),pOH=-lgc(OH-)。已知:CH3NH2+H2OCH3NH3++OH-;NH2OH+H2ONH3OH++OH-。下列说法正确的是 ( )
A.该温度下,Kb(NH2OH)的数量级为10-9
B.当lgV=3时,水的电离程度:NH2OH>CH3NH2
C.用等浓度盐酸分别滴定两种碱溶液至pH=7,消耗盐酸的体积:NH2OH>CH3NH2
D.等浓度的CH3NH3Cl和NH3OHCl两种盐溶液中离子总浓度相等
答案 AB
8.(2021届日照一中高三10月月考,10)25℃时,向 20mL0.1mol·L-1四氯金酸(HAuCl4)溶液中滴加 0.1mol·L-1NaOH 溶液,滴定曲线如图 1,含氯微粒的物质的量分数(δ)随 pH 变化关系如图 2,则下列说法不正确的是 ( )
A.b 点溶液中存在关系:2c(H+)+c(HAuCl4)=2c(OH-)+c(AuCl4-)
B.X 点描述的是滴定曲线中 b 点含氯微粒的物质的量分数 δ 与pH 的关系
C.c点溶液中存在关系:c(Na+)=c(AuCl4-)
D.d 点时,溶液中微粒浓度的大小关系为 c(Na+)>c(AuCl4-)>c(OH-)>c(H+)
答案 B
9.(2020泰安高三期末,13)已知溶解度也可用物质的量浓度表示,25℃时,Ag2CrO4在不同浓度CrO42-溶液中的溶解度如图所示,下列说法正确的是 ( )
A.图中a、b两点c(Ag+)相同
B.图中a点与b点Ag2CrO4溶度积相等
C.在a点向溶液中加入少量AgNO3,溶解度可变为c点
D.该温度下,Ag2CrO4溶度积的数量级为10-12
答案 BD
[教师专用题组]
【3年模拟】
时间:40分钟 分值:76分
一、选择题(本题共8小题,每小题2分,共12分。每小题只有一个选项符合题意。)
1.常温下,下列溶液浓度均为0.1mol·L-1,有关叙述正确的是 ( )
A.碳酸氢钠溶液中c(H2CO3)>c(CO32-)
B.碳酸钠溶液比碳酸氢钠溶液的pH小
C.碳酸钠溶液中c(OH-)=c(H+)+c(H2CO3)+c(CO32-)
D.碳酸钠溶液中滴加盐酸至pH=7,所得溶液的溶质只有NaCl
答案 A A项,碳酸氢钠溶液呈弱碱性,说明碳酸氢根离子的水解程度大于电离程度,因此水解产生的H2CO3浓度比电离产生的碳酸根离子浓度大,正确;B项,碳酸钠水解程度比碳酸氢钠水解程度大,相同浓度的碳酸钠溶液比碳酸氢钠溶液的pH大,错误;C项,碳酸钠溶液中存在物料守恒:c(Na+)=2c(HCO3-)+2c(CO32-)+2c(H2CO3),也存在电荷守恒:c(Na+)+c(H+)=c(HCO3-)+2c(CO32-)+c(OH-),联立得质子守恒:c(OH-)=c(HCO3-)+2c(H2CO3)+c(H+),错误;D项,碳酸钠溶液中滴加盐酸至pH=7,所得溶液的溶质除了氯化钠外,还有碳酸氢钠和碳酸,错误。
思路梳理 判断电解质溶液中粒子浓度间的关系时,正确利用电解质溶液都遵循的“三大守恒”规律,即物料守恒、电荷守恒和质子守恒。
2.已知Ksp(CaCO3)=2.8×10-9,Ka1(H2CO3)=4.2×10-7、Ka2(H2CO3)=5.6×10-11。溶洞是碳酸盐类岩石受到溶有CO2的流水长年累月的溶蚀而形成的,反应的原理可表示为CaCO3+H2CO3Ca2++2HCO3-,该反应的平衡常数为 ( )
A.3.7×10-13 B.6.7×10-3 C.5×10-3 D.2.1×10-5
答案 D K=c2(HCO3-)×c(Ca2+)c(H2CO3)=c2(HCO3-)×c(Ca2+)c(H2CO3)×c(H+)×c(CO32-)c(H+)×c(CO32-)=Ka1KspKa2=4.2×10-7×2.8×10-95.6×10-11=2.1×10-5,答案为D。
3.298K时,将0.1mol·L-1的两种钠盐NaX、NaY溶液加水稀释,溶液的pH与稀释倍数的对数lgVV0的关系如图所示。下列说法不正确的是 ( )
A.酸性:HY>HX
B.298K时,K(HX)/K(HY)=1/100
C.lgVV0=2时,c(HX)+c(X-)=c(HY)+c(Y-)
D.相同浓度时,NaX和NaY两溶液中离子总浓度相等
答案 D 从图像看,同温同浓度的钠盐,NaX溶液的pH较大,说明X-水解程度较大,则HX酸性较弱,A项正确;0.1mol·L-1的NaX溶液中,c(X-)≈0.1mol·L-1,c(OH-)=c(HX)=1×10-4mol·L-1,K(HX)=c(H+)·c(X-)c(HX)=KW·c(X-)c(OH-)·c(HX)=KW·c(X-)c2(OH-),同理可推知HY的平衡常数表达式,则K(HX)/K(HY)=1/100,B项正确;根据物料守恒,c(HX)+c(X-)=c(HY)+c(Y-),C项正确;根据电荷守恒:c(Na+)+c(H+)=c(X-)+c(OH-)、c(Na+)+c(H+)=c(Y-)+c(OH-),NaY溶液的c(H+)浓度较大,故NaY溶液中离子总浓度较大,D项错误。
4.常温下,用0.1mol·L-1稀盐酸分别滴定体积均为20mL、浓度均为0.1mol·L-1的NaOH溶液和AOH溶液,溶液的pH随加入稀盐酸体积变化如图所示,下列说法错误的是 ( )
A.ACl水解平衡常数约为10-5
B.Y点:c(AOH)-c(A+)>c(H+)-c(OH-)
C.将X点和Z点溶液混合后,呈碱性
D.向Z点溶液中逐滴加入NaOH溶液至pH=7:c(Cl-)>c(AOH)=c(Na+)>c(A+)
答案 C 题图中,上方曲线对应滴定NaOH溶液,下方曲线对应滴定AOH溶液,且AOH的电离平衡常数Kb=10-5×10-50.1=10-9,ACl的水解平衡常数Kh=10-5,故A正确;根据电荷守恒可知:c(Cl-)-c(A+)=c(H+)-c(OH-),Y点存在等物质的量的ACl和AOH且Y点溶液的pH小于7,所以Y点ACl的水解程度大于AOH的电离程度,故c(AOH)>c(Cl-),B正确;X点和Z点溶液混合后,溶液中ACl和AOH的物质的量相等,由Y点可知,溶液中AOH和ACl的物质的量相等时,溶液呈酸性,故C错误;向Z点溶液中,逐滴加入NaOH溶液至pH=7,由电荷守恒可知:c(Na+)+c(A+)=c(Cl-),由物料守恒可知:c(Cl-)=c(A+)+c(AOH),所以c(Cl-)>c(AOH)=c(Na+)>c(A+),故D正确。
5.25℃时,FeS和ZnS的饱和溶液中,金属阳离子与S2-的物质的量浓度的负对数关系如图所示。下列说法正确的是 ( )
A.溶解度S(FeS)
C.向b点对应溶液中加入Na2S溶液,可转化为c点对应的溶液
D.向c点对应的溶液中加入Na2S溶液,ZnS的Ksp增大
答案 B 由题图可知ZnS的溶度积远小于FeS,又因为FeS和ZnS是相同类型的化合物,故溶解度S(FeS)>S(ZnS),A项错误;a点FeS的离子浓度积小于其溶度积,故为不饱和溶液,根据图中数据知c(Fe2+)>c(S2-),B项正确;向b点对应溶液中加入Na2S溶液,c(S2-)增大,而b点到c点c(S2-)减小,C项错误;Ksp只与温度有关,向c点对应的溶液中加入Na2S溶液,ZnS的Ksp不变,D项错误。
6.砷(As)是一些工厂和矿山废水中的污染元素。常温下,H3AsO4水溶液中含砷的各微粒的分布分数(平衡时某微粒的浓度占各微粒浓度之和的分数)与pH的关系如图所示(已知:pKa=-lgKa),下列说法错误的是 ( )
A.Na2HAsO4溶液显碱性
B.H3AsO4溶液pKa2为2.2
C.m点对应溶液中由水电离出的c(OH-)为10-2.5mol·L-1
D.n点对应溶液中离子浓度关系为:c(HAsO42-)=c(H2AsO4-)>c(H+)=c(OH-)
答案 B 根据图像分析可知,Na2HAsO4溶液的pH大于7,溶液显碱性,A项正确;H3AsO4的Ka2=c(H+)c(HAsO42-)c(H2AsO4-),pH=7时c(HAsO42-)=c(H2AsO4-),则Ka2=10-7,pKa2=7,B项错误;m点对应溶液为HAsO42-和AsO43-的混合溶液,溶液显碱性,盐类水解促进水的电离,m点溶液的pH=11.5,则对应溶液中由水电离出的c(OH-)为10-2.5mol·L-1,C项正确;n点对应溶液pH=7,溶液中c(HAsO42-)=c(H2AsO4-)>c(H+)=c(OH-),D项正确。
二、选择题(每小题4分,共16分。每小题有一个或两个选项符合题意。)
7.某温度下,向10mL0.1mol·L-1NaCl溶液和10mL0.1mol·L-1K2CrO4溶液中分别滴加0.1mol·L-1AgNO3溶液。滴加过程中pM[-lgc(Cl-)或-lgc(CrO42-)]与所加AgNO3溶液体积之间的关系如图所示。已知Ag2CrO4为红棕色沉淀。下列说法错误的是( )
A.该温度下,Ksp(Ag2CrO4)=4×10-8
B.a1、b、c三点所示溶液中c(Ag+):a1>b>c
C.若将上述NaCl溶液浓度改为0.2mol·L-1,则a1点会平移至a2点
D.用AgNO3标准溶液滴定NaCl溶液时,可用K2CrO4溶液作指示剂
答案 AB 向10mL0.1mol·L-1NaCl溶液和10mL0.1mol·L-1K2CrO4溶液中分别滴加0.1mol·L-1AgNO3溶液,当加入10mLAgNO3溶液时,NaCl恰好完全反应,加入20mLAgNO3溶液时,K2CrO4恰好完全反应,因此a1点所在曲线表示NaCl溶液中的变化曲线,b、c点所在曲线表示K2CrO4溶液中的变化曲线。b点时恰好反应生成Ag2CrO4,由题图可知,此时-lgc(CrO42-)=4.0,则溶液中c(CrO42-)=1×10-4mol·L-1,c(Ag+)=2×10-4mol·L-1,该温度下,Ksp(Ag2CrO4)=c(CrO42-)×c2(Ag+)=4×10-12,故A错误。a1点时恰好反应生成AgCl,由题图可知,此时-lgc(Cl-)=4.9,则溶液中c(Cl-)=1×10-4.9mol·L-1,c(Ag+)=1×10-4.9mol·L-1;b点时溶液中c(Ag+)=2×10-4mol·L-1;c点时K2CrO4过量,充分反应后溶液中c(CrO42-)约为原溶液的14,则c(CrO42-)≈0.025mol·L-1,c(Ag+)=4×10-120.025mol·L-1=1.6×10-5mol·L-1,所以b点溶液中的c(Ag+)最大,故B错误。温度不变,氯化银的溶度积不变,若将题述NaCl溶液浓度改为0.2mol·L-1,平衡时,-lgc(Cl-)=4.9,但需要的硝酸银溶液的体积变成原来的2倍,因此a1点会平移至a2点,故C正确。由上述分析可知,当溶液中同时存在Cl-和CrO42-时,加入硝酸银溶液,Cl-先沉淀,因此用AgNO3标准溶液滴定NaCl溶液时,可用K2CrO4溶液作指示剂,滴定至终点时,会生成红棕色沉淀Ag2CrO4,故D正确。
思路点拨 由反应Cl-+Ag+AgCl↓和CrO42-+2Ag+Ag2CrO4↓分析,10mL0.1mol·L-1NaCl和10mL0.1mol·L-1Na2CrO4溶液中分别滴加等浓度的AgNO3浓液。10mL时,Cl-恰好完全沉淀,20mL时,CrO42-沉淀完全,据此分析反应对应曲线。
8.常温下,下列有关叙述正确的是 ( )
A.向0.1mol·L-1Na2CO3溶液中通入适量CO2气体后:c(Na+)=2[c(HCO3-)+c(CO32-)+c(H2CO3)]
B.常温下,pH=6的NaHSO3溶液中:c(SO32-)-c(H2SO3)=9.9×10-7mol·L-1
C.等物质的量浓度、等体积的Na2CO3和NaHCO3混合:c(HCO3-)c(H2CO3)
答案 B 向0.1mol·L-1Na2CO3溶液中通入适量CO2气体后,溶质为碳酸钠和碳酸氢钠或只有碳酸氢钠,根据物料守恒可知:c(Na+)<2[c(HCO3-)+c(CO32-)+c(H2CO3)],A项错误;常温下,pH=6的NaHSO3溶液中,由电荷守恒知c(H+)+c(Na+)=c(OH-)+2c(SO32-)+c(HSO3-),由物料守恒知c(Na+)=c(HSO3-)+c(SO32-)+c(H2SO3),由两个守恒关系式可得c(SO32-)-c(H2SO3)=c(H+)-c(OH-)=1×10-6mol·L-1-1×10-8mol·L-1=9.9×10-7mol·L-1,B项正确;根据H2CO3、HCO3-的电离平衡常数可得:c(HCO3-)c(H2CO3)=Ka(H2CO3)c(H+)、c(CO32-)c(HCO3-)=Ka(HCO3-)c(H+),同一溶液中H+浓度相同,根据H2CO3的电离平衡常数大于HCO3-的电离平衡常数可知,c(HCO3-)c(H2CO3)>c(CO32-)c(HCO3-),C项错误;0.1mol·L-1Na2C2O4溶液与0.1mol·L-1盐酸等体积混合(H2C2O4为二元弱酸),由电荷守恒可知2c(C2O42-)+c(HC2O4-)+c(OH-)+c(Cl-)=c(Na+)+c(H+),D项错误。
9.已知:pOH=-lgc(OH-)。常温下,某弱酸的钠盐(Na2XO3)溶液中微粒浓度的变化关系如下图所示。下列说法正确的是 ( )
A.溶液加水稀释,c(H+)c(HXO3-)先增大后不变
B.在NaHXO3溶液中:c(OH-)·c(H2XO3)c(H+)·c(XO32-)>1
C.向Na2XO3溶液中滴加稀盐酸至溶液显中性时:c(Na+)+2c(H+)=c(HXO3-)+2c(XO32-)+2c(OH-)
D.实线M表示pOH与lgc(HXO3-)c(XO32-)的变化关系
答案 B Na2XO3为强碱弱酸盐,水解显碱性,分两步水解:XO32-+H2OHXO3-+OH-、HXO3-+H2OH2XO3+OH-;水解的第一步程度较大,因此c(HXO3-)/c(XO32-)的值较大;第二步水解受到第一步的抑制,水解程度较小,相同pOH下c(H2XO3)/c(HXO3-)的值较小;所以实线M表示pOH与lgc(H2XO3)c(HXO3-)的变化关系,D项错误;Na2XO3溶液加水稀释,水解程度增大,但是溶液中c(HXO3-)、c(OH-)均减小,温度不变,KW不变,因此c(H+)增大,c(H+)c(HXO3-)一直增大,A项错误;c(OH-)·c(H2XO3)c(H+)·c(XO32-)=Kh2/Ka2,当lgc(HXO3-)c(XO32-)=0时,溶液的pOH=4,c(H+)=10-10mol·L-1,Ka2=c(XO32-)·c(H+)c(HXO3-)=10-10,当lgc(H2XO3)c(HXO3-)=0时,pOH=9,c(OH-)=10-9mol·L-1,Kh2=c(OH-)·c(H2XO3)c(HXO3-)=10-9,所以Kh2/Ka2>1,B项正确;向Na2XO3溶液中滴加稀盐酸至溶液显中性时,溶液中存在电荷守恒:c(Na+)+c(H+)=c(HXO3-)+2c(XO32-)+c(OH-)+c(Cl-),C项错误。
10.常温下,0.1molNa2CO3与盐酸混合所得的一组体积为1L的溶液中部分微粒与pH的关系如图所示。
下列有关溶液中离子浓度关系叙述正确的是 ( )
A.W点所示的溶液中:c(Na+)>c(CO32-)=c(HCO3-)>c(OH-)>c(H+)
B.pH=4的溶液中:c(H2CO3)+c(HCO3-)+c(CO32-)=0.1mol/L
C.pH=8的溶液中:c(Na+)>c(HCO3-)>c(H2CO3)>c(CO32-)
D.pH=11的溶液中:c(Na+)+c(H+)=c(OH-)+c(Cl-)+c(CO32-)+c(HCO3-)
答案 AC 由题图知,W点所示的溶液中c(CO32-)=c(HCO3-),溶液显碱性,则c(OH-)>c(H+),所以溶液中离子浓度关系为c(Na+)>c(CO32-)=c(HCO3-)>c(OH-)>c(H+),故A正确;pH=4时,反应中有CO2生成,根据物料守恒可知,c(H2CO3)+c(HCO3-)+c(CO32-)<0.1mol·L-1,故B错误;根据题图知pH=8时,溶液中碳酸氢钠的浓度远远大于碳酸钠的浓度,HCO3-的水解程度大于其电离程度,由图可知,c(H2CO3)>c(CO32-),故c(Na+)>c(HCO3-)>c(H2CO3)>c(CO32-),故C正确;根据题图知pH=11时,溶液中电荷守恒为c(Na+)+c(H+)=c(OH-)+c(Cl-)+2c(CO32-)+c(HCO3-),故D错误。
三、非选择题(共48分。)
11.某含镍(主要成分为NiO)废料中有FeO、Al2O3、MgO、SiO2等杂质,用此废料提取NiSO4的工艺流程如图:
已知:①有关金属离子生成氢氧化物沉淀所需的pH如图。
②25℃时,NH3·H2O的电离平衡常数Kb=1.8×10-5;HF的电离平衡常数Ka=7.2×10-4;Ksp(MgF2)=7.4×10-11。
(1)加Na2CO3调节溶液的pH至5,得到废渣2的主要成分是 (填化学式)。
(2)Mg能与饱和NH4Cl溶液反应产生NH3,请用化学平衡移动原理解释(用必要的文字和离子方程式回答):
。
(3)25℃时,1mol·L-1的NaF溶液中c(OH-)= mol·L-1(列出计算式即可)。NH4F溶液呈 (填“酸性”“碱性”或“中性”)。
(4)已知沉淀前溶液中c(Mg2+)=1.85×10-3mol·L-1,当除镁率达到99%时,溶液中c(F-)= mol·L-1。
(5)在NaOH溶液中用NaClO与NiSO4反应可得NiO(OH),化学方程式为 ;NiO(OH)与贮氢的镧镍合金可组成镍氢碱性电池(KOH溶液),工作原理为LaNi5H6+6NiO(OH)LaNi5+6NiO+6H2O,负极的电极反应式: 。
答案 (1)Fe(OH)3、Al(OH)3
(2)NH4Cl水解产生H+,NH4++H2ONH3·H2O+H+,Mg与H+反应产生H2,使c(H+)减小,促进上述平衡向右移动,生成的NH3·H2O部分分解产生NH3,即Mg+2NH4+Mg2++2NH3↑+H2↑
(3)10-147.2×10-4 酸性 (4)2.0×10-3
(5)2NiSO4+NaClO+4NaOH2Na2SO4+NaCl+2NiO(OH)+H2O LaNi5H6+6OH--6e-LaNi5+6H2O
解析 (1)浸取液中的金属离子有Fe2+、Al3+、Mg2+、Ni2+,加入H2O2将Fe2+氧化为Fe3+,调节溶液的pH为5,则Al3+、Fe3+形成沉淀。
(3)F-+H2OHF+OH-,水解平衡常数Kh=KW/Ka=c(HF)·c(OH-)c(F-),水解平衡时c(F-)近似取1mol·L-1,c(HF)=c(OH-),则c(OH-)=10-147.2×10-4。根据电离平衡常数可知,电离能力:HF>NH3·H2O,故水解能力:NH4+>F-,NH4F溶液呈酸性。
(4)c(Mg2+)·c2(F-)=Ksp(MgF2),当沉镁率达到99%时,溶液中c(Mg2+)=1.85×10-5mol·L-1,则c(F-)=2.0×10-3mol·L-1。
(5)NaClO与NiSO4反应中,NaClO→NaCl,氯的化合价降低2价,NiSO4→NiO(OH),镍的化合价升高1价,故该反应的化学方程式为2NiSO4+NaClO+4NaOH2Na2SO4+NaCl+2NiO(OH)+H2O。由电池总反应式可知放电时,NiO(OH)→NiO,发生还原反应,为正极反应;则贮氢合金为负极,其中的氢原子转化为H2O,负极反应式为LaNi5H6+6OH--6e-LaNi5+6H2O。
12.二氧化锰是制造锌锰干电池的基本材料,工业上以软锰矿为原料来制备。某软锰矿主要成分为MnO2,还含有Si(16.27%)、Fe(5.86%)、Al(3.42%)、Zn(2.68%)和Cu(0.86%)等元素的化合物,其处理流程图如下:
化合物
Al(OH)3
Fe(OH)2
Fe(OH)3
Ksp近似值
1×10-31
1×10-16
1×10-38
(1)硫酸亚铁在酸性条件下将MnO2还原为MnSO4,酸浸时发生的主要反应的化学方程式为 。
(2)“氨水、搅拌”过程中,“搅拌”不仅能加快反应速率,还能 ;滤渣A的成分是Fe(OH)3、Al(OH)3,加入氨水需调节pH至少达到 ,恰好能使Fe3+、Al3+沉淀完全。(当离子浓度小于1.0×10-5mol·L-1时,认为该离子沉淀完全)
(3)滤渣B的成分是 。
(4)MnO2也可在MnSO4-H2SO4-H2O为电解液的体系中电解获得,其阳极电极反应式为 。
(5)工业上采用间接氧化还原滴定法测定MnO2纯度,其操作过程如下:准确称量0.9200g该样品,与足量酸性KI溶液充分反应后,配制成100mL溶液。取出20.00mL溶液,恰好与25.00mL0.0800mol·L-1Na2S2O3溶液反应(I2+2S2O32-2I-+S4O62-)。计算可得该样品纯度为 %(小数点后保留1位数字)。
答案 (1)MnO2+2FeSO4+2H2SO4MnSO4+Fe2(SO4)3+2H2O (2)充分氧化过量的Fe2+ 5.4 (3)CuS、ZnS (4)Mn2+-2e-+2H2OMnO2+4H+ (5)47.3
解析 (1)MnO2→MnSO4,锰的化合价由+4价降低到+2价,发生还原反应,则Fe2+被氧化为Fe3+,反应的化学方程式为MnO2+2FeSO4+2H2SO4MnSO4+Fe2(SO4)3+2H2O。
(2)加入氨水的目的是除铁、铝,搅拌可以促使过量的Fe2+被空气中的氧气氧化为Fe3+。Al(OH)3的溶度积较大,故Al3+沉淀完全的pH较大,c3(OH-)=Ksp[Al(OH)3]/c(Al3+)=10-31/10-5,解得c(OH-)=310×10-9mol·L-1,故此时溶液的pH约为5.4。
(3)加入MnS的作用是将滤液中的Cu2+、Zn2+转化为CuS、ZnS沉淀。
(4)Mn2+→MnO2的转化为氧化反应,故阳极反应为Mn2+-2e-+2H2OMnO2+4H+。
(5)滴定过程中涉及的反应有MnO2+2I-+4H+Mn2++I2+2H2O、I2+2S2O32-2I-+S4O62-。存在如下关系:
MnO2 ~ 2S2O32-
87g 2mol
m(MnO2) 0.08mol·L-1×0.025L
m(MnO2)=0.087g
MnO2的纯度为0.087g×50.9200g×100%≈47.3%。
13.(7分)草酸即乙二酸,是一种有机二元酸,在工业上有重要的作用。草酸在100℃开始升华,157℃时大量升华,并开始分解。
电离方程式
电离常数
H2C2O4H++HC2O4-
K1=5.4×10-2
HC2O4-H++C2O42-
K2=5.4×10-5
NH3·H2ONH4++OH-
K=1.8×10-5
(1)(NH4)2C2O4溶液的pH 7(填“>”“<”或“=”)。
(2)用惰性电极电解饱和草酸溶液可制得乙醛酸(OHC—COOH),阴极的电极反应式为 。
(3)草酸钠是一种重要的还原剂。合成草酸钠的操作如下:
草酸 草酸钠晶体
①75%酒精的作用是 。
②当草酸与碳酸钠按物质的量之比为2∶1充分混合后,溶液中pH<7。请将该溶液中离子浓度按由大到小的顺序排列: 。
(4)已知某温度下CaC2O4的Ksp为2.5×10-9。将0.02mol·L-1澄清石灰水和0.01mol·L-1H2C2O4溶液等体积混合,所得溶液中C2O42-的物质的量浓度为 。
答案 (1)<
(2)HOOC—COOH+2e-+2H+OHC—COOH+H2O
(3)溶解碳酸钠,降低草酸在水中的溶解度 c(Na+)>c(HC2O4-)>c(C2O42-)>c(H+)>c(OH-)
(4)5.0×10-7mol·L-1
解析 (1)由表格可知,K2>K,根据越弱越水解的规律知,(NH4)2C2O4中NH4+更弱,水解显酸性,pH<7。(2)用惰性电极电解饱和草酸溶液,草酸在阴极放电,C由+3价降到+1价,得到2个电子,电极反应式为HOOC—COOH+2e-+2H+OHC—COOH+H2O。(3)②草酸与碳酸钠按物质的量之比为2∶1充分混合后,反应生成NaHC2O4,显酸性,Na+不水解,浓度最大,该溶液中离子浓度按由大到小的顺序排列:c(Na+)>c(HC2O4-)>c(H+)>c(C2O42-)>c(OH-)。(4)0.02mol·L-1澄清石灰水和0.01mol·L-1H2C2O4溶液等体积混合后,c(Ca2+)=0.005mol·L-1,根据CaC2O4的Ksp为2.5×10-9,所得溶液中c(C2O42-)=2.5×10-90.005mol·L-1=5.0×10-7mol·L-1。
易错提醒 计算混合后溶液中的c(C2O42-)时,c(Ca2+)不是0.01mol·L-1,因为C2O42-+Ca2+CaC2O4↓,Ca2+过量,浓度为0.005mol·L-1,然后利用Ksp计算溶液中c(C2O42-)。
【模块卷一】
时间:45分钟 分值:70分
一、选择题(每题2分,共24分)
1.下列关于轮船嵌有锌块实施保护的判断不合理的是 ( )
A.嵌入锌块后的负极反应:Fe-2e-Fe2+
B.可用镁合金块代替锌块进行保护
C.腐蚀的正极反应:2H2O+O2+4e-4OH-
D.该方法采用的是牺牲阳极的阴极保护法
答案 A A项,嵌入锌块作负极,负极反应为Zn-2e-Zn2+,错误;B项,该方法为牺牲阳极的阴极保护法,即牺牲作负极的锌块保护作正极的轮船,由于Mg的活动性比Zn还强,故可以用镁合金来代替锌块,正确;C项,由于海水呈弱碱性,铁发生吸氧腐蚀,故正极反应为2H2O+O2+4e-4OH-,正确;D项,此保护方法是构成了原电池,牺牲了锌块保护轮船,故为牺牲阳极的阴极保护法,正确。
2.中国研究人员研制出一种新型复合光催化剂,利用太阳光在催化剂表面实现高效分解水主要过程如下图所示。下列说法不正确的是 ( )
A.整个过程实现了光能向化学能的转化
B.过程Ⅱ有O—O单键生成并放出能量
C.过程Ⅲ发生的反应:2H2O22H2O+O2
D.整个过程的总反应:2H2O2H2+O2
答案 C A项,由题图可知,太阳能使水分解,则实现了光能向化学能的转化,正确;B项,过程Ⅱ中生成氢气、过氧化氢,过程Ⅱ放出能量并生成了O—O键,正确;C项,过程Ⅲ为H2O2中的O—H键断裂生成H2、O2的过程,错误;D项,用太阳光在催化剂表面实现高效分解水,总反应为水分解生成氢气和氧气,则总反应2H2O2H2+O2,正确。
3.通过以下反应均可获取H2。
①C(s)+H2O(g)CO(g)+H2(g) ΔH1=+131.3kJ·mol-1
②CH4(g)+H2O(g)CO(g)+3H2(g) ΔH2=+206.1kJ·mol-1
③CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g) ΔH3
下列说法正确的是 ( )
A.①中反应物的总能量大于生成物的总能量
B.②中使用适当催化剂,可以使ΔH2减小
C.由①、②计算反应CH4(g)C(s)+2H2(g)的ΔH=-74.8kJ·mol-1
D.若知反应C(s)+CO2(g)2CO(g)的ΔH,结合ΔH1可计算出ΔH3
答案 D A项,反应①为吸热反应,反应物的总能量低于生成物的总能量,错误;B项,使用催化剂可降低化学反应的活化能,但不能改变反应焓变,即②中使用适当催化剂,ΔH2不变,错误;C项,依据盖斯定律,②-①得,CH4(g)C(s)+2H2(g)的ΔH=+74.8kJ·mol-1,错误;D项,由盖斯定律知,ΔH3=ΔH1-ΔH,正确。
4.在某年3·15晚会中曝光一种劣质净水机的欺骗推销手段:销售人员用如图所示“验水器”检验居民家庭自来水,接通电源后自来水产生大量深色絮状沉淀,而净化后的水再用同一个“验水器”检验,再次接通电源后水没有明显变化依然澄清透明。关于该实验下列分析正确的是 ( )
A.净化水导电能力理论上比自来水强
B.两次通电可能通过开关反转正负极
C.两次通电的阴极反应产生气体不同
D.金属电极可能采用的是铝或铁材质
答案 B A项,净化水中离子浓度小于自来水中离子浓度,因此净化水导电能力理论上比自来水弱,错误;B项,根据图中双向开关得出两次通电可能通过开关反转正负极,正确;C项,前后两次通电的阴极反应产生气体都为氢气,阳极反应不相同,错误;D项,接通电源后自来水产生大量深色絮状沉淀,而Al(OH)3为白色絮状沉淀,说明金属电极可能采用的是铁材质,错误。
5.CO2催化加氢制取甲醇、乙醇等低碳醇的研究,对环境问题和能源问题都具有非常重要的意义。已知一定条件下的反应:
CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)
ΔH=-49.0kJ·mol-1
2CO2(g)+6H2(g)CH3CH2OH(g)+3H2O(g)
ΔH=-173.6kJ·mol-1
下列说法不正确的是 ( )
A.CH3OH(g)+CO2(g)+3H2(g)CH3CH2OH(g)+2H2O(g) ΔH<0
B.增大压强,有利于反应向生成低碳醇的方向移动,平衡常数增大
C.升高温度,可以加快生成低碳醇的速率,但反应限度降低
D.增大氢气浓度可以提高二氧化碳的转化率
答案 B A项,根据盖斯定律,用第二个反应减第一个反应得:CH3OH(g)+CO2(g)+3H2(g)CH3CH2OH(g)+2H2O(g) ΔH=-124.6kJ·mol-1,正确;B项,温度不变,平衡常数不变,错误;C项,升高温度,正、逆反应速率都加快,升高温度,平衡向吸热反应方向进行,即平衡逆向移动,反应限度降低,正确;D项,反应物中氢气和二氧化碳都是气体,增大一种反应物的浓度可以提高另一种反应物的转化率,正确。
6.向20mL0.40mol·L-1H2O2溶液中加入少量KI溶液:
ⅰ.H2O2+I-H2O+IO-;
ⅱ.H2O2+IO-H2O+O2↑+I-。
H2O2分解反应过程中能量变化和不同时刻测得生成O2的体积(已折算标准状况)如下。
t/min
0
5
10
15
20
V(O2)/mL
0.0
12.6
20.16
28.0
32.7
下列判断不正确的是 ( )
A.从图中可以看出,KI能增大H2O2的分解速率
B.反应ⅰ是放热反应,反应ⅱ是吸热反应
C.0~10min的平均反应速率:v(H2O2)=9.0×10-3mol·L-1·min-1
D.H2O2在反应过程中既体现了氧化性,又体现了还原性
答案 B A项,从题图中可以看出KI作催化剂,降低反应活化能,可以加快化学反应速率。B项,从题图中可以观察到,反应ⅰ的生成物总能量高于反应物总能量,为吸热反应;反应ⅱ的反应物总能量高于生成物总能量,为放热反应。C项,根据题表可知,0~10min生成氧气的物质的量:n(O2)=20.16×10-3L/22.4L·mol-1=9.0×10-4mol,根据化学方程式可知消耗过氧化氢的物质的量为1.8×10-3mol,则v(H2O2)=1.8×10-3mol/(20×10-3L×10min)=9.0×10-3mol·L-1·min-1;D项,反应ⅰ中过氧化氢作氧化剂,反应ⅱ中过氧化氢作还原剂。
7.用0.1000mol/LNaOH溶液分别滴定20.00mL0.1000mol/L盐酸和20.00mL0.1000mol/LCH3COOH溶液,得到如图所示两条滴定曲线,下列说法不正确的是 ( )
A.图1表示NaOH滴定盐酸的曲线
B.a=20
C.图2中,pH=7,c(CH3COO-)=c(Na+)
D.图1中,由水电离的c(H+)一直增大
答案 D A项,根据题图中开始未加NaOH溶液时的pH得出题图1表示NaOH滴定盐酸的曲线,正确;B项,根据图1信息,a点对应的pH=7,可知盐酸与NaOH溶液恰好完全反应,则a=20,正确;C项,题图2中,根据电荷守恒和pH=7,得到c(CH3COO-)=c(Na+),正确;D项,题图1中,溶液从酸性到中性,由水电离的c(H+)增大,从中性到碱性,由水电离的c(H+)减小,错误。
8.对Na2C2O4溶液进行研究,下列说法不正确的是(室温下0.1mol·L-1H2C2O4的pH=1.3) ( )
A.Na2C2O4溶液中离子关系:c(C2O42-)+c(HC2O4-)+c(H2C2O4)=c(Na+)
B.向Na2C2O4溶液中加入酚酞,溶液变红:C2O42-+H2OHC2O4-+OH-
C.向Na2C2O4溶液中加入酸性高锰酸钾溶液,紫色褪去:2MnO4-+5C2O42-+16H+2Mn2++10CO2↑+8H2O
D.向Na2C2O4溶液中加入足量稀硫酸制备草酸:C2O42-+2H+H2C2O4
答案 A A项,该溶液中存在物料守恒:2[c(C2O42-)+c(HC2O4-)+c(H2C2O4)]=c(Na+),错误;B项,草酸根离子水解导致溶液呈碱性,酚酞变红色,正确;C项,向草酸钠溶液中加入酸性高锰酸钾溶液紫色褪去,二者发生氧化还原反应,正确;D项,向草酸钠溶液中加入足量稀硫酸生成草酸,二者发生复分解反应,正确。
9.龋齿是有机酸使牙齿中的Ca5(PO4)3(OH)溶解造成的。饮水、食物里的F-会将其转化为Ca5(PO4)3F,后者更能抵抗酸的腐蚀。下列分析不正确的是 ( )
A.溶解度:Ca5(PO4)3(OH)
C.牙膏中添加NaF可发生反应:Ca5(PO4)3(OH)+F-Ca5(PO4)3F+OH-
D.上述过程涉及的反应类型只有复分解反应
答案 A A项,依据沉淀转化的原则,结合题意知,溶解度:Ca5(PO4)3(OH)>Ca5(PO4)3F;B项,Ca5(PO4)3(OH)电离出来的OH-能与H+反应生成水,PO43-能与H+反应生成HPO42-、H2PO4-、H3PO4;C项,牙膏中添加NaF,F-可与Ca5(PO4)3(OH)反应生成溶解度更小的Ca5(PO4)3F;D项,题述过程涉及的反应都是复分解反应。
知识拓展 在难溶电解质溶液中,沉淀转化的实质是沉淀溶解平衡的移动。一般来说,沉淀转化总是向着溶解度减小的方向进行。若难溶电解质的类型相同,则Ksp较大的沉淀易转化为Ksp较小的沉淀。
10.利用太阳能电解水制H2是解决能源危机的重要方向。采用固体氧化还原调节剂作为离子交换体系,实现H2、O2分离。下列分析正确的是 ( )
A.左侧电解池应选用酸性溶液,a极反应式:2H++2e-H2↑
B.b极反应式:NiOOH+H2O+e-Ni(OH)2+OH-
C.c为阳极,发生氧化反应
D.电解一段时间后,可将b、c对调,循环利用物质
答案 D 试题以采用固体氧化还原调节剂作为离子交换体系,实现H2、O2分离为情境,通过电解工作原理装置图考查对电解池工作原理的理解,涉及电解原理及其应用、电极反应式的书写等必备知识,主要考查理解能力和辨析能力,体现宏观辨识与微观探析和证据推理与模型认知的学科核心素养,突出对应用性的考查要求。
A项,根据题图,左侧电解池应选用碱性溶液,连接电源负极的为阴极,则a为阴极,阴极发生还原反应,电极反应式为2H2O+2e-H2↑+2OH-,错误;B项,b为阳极,阳极失电子发生氧化反应,故电极反应式为Ni(OH)2+OH--e-NiOOH+H2O,错误;C项,连接电源正极的为阳极,则d为阳极,c为阴极,阴极发生还原反应,错误;D项,b电极发生的反应为Ni(OH)2+OH--e-NiOOH+H2O,c电极发生的反应为NiOOH+H2O+e-Ni(OH)2+OH-,故电解一段时间后,可将b、c对调,循环利用,正确。
11.温度分别为T1和T2时,将气体X和气体Y各0.16mol充入10L恒容密闭容器中,发生反应X(g)+Y(g)2Z(g),一段时间后达到平衡,反应过程中测定的数据如下表:
t/minn(Y)/mol温度/K
t1
t2
t3
t4
T1
0.14
0.12
0.10
0.10
T2
0.13
0.09
0.08
下列说法正确的是 ( )
A.该反应的正反应为放热反应
B.T2下此反应的平衡常数K=4
C.温度为T1时,0~t1时间段的平均速率v(Z)=2.0×10-3mol·L-1·min-1
D.在T1下平衡后,保持其他条件不变,再充入0.2molZ,平衡时X的体积分数增大
答案 B A项,初始投料是相同的,比较表格中所给的数据可以看出,在t1时T2下的Y的物质的量小于T1,根据反应速率的快慢说明T2大于T1,对于T1来说,T2相当于升温,升温后Y减少,说明升温使平衡右移,说明正反应是吸热的,错误;B项,根据表格中数据,列出T2时的三段式:
X(g) + Y(g)2Z(g)
初始(mol·L-1) 0.016 0.016 0
变化(mol·L-1) 0.008 0.008 0.016
平衡(mol·L-1) 0.008 0.008 0.016
所以K=0.01620.008×0.008=4,正确;C项,t1未知,无法计算v(Z)的具体数值,错误;D项,其他条件不变时,充入0.2molZ等效于在恒温恒容容器中充入0.1molX和0.1molY,即相当于起始加入0.26molX和0.26molY,该反应前后气体分子数相等,所以达到平衡时X的体积分数不变,错误。
12.X、Y、Z是三种处于不同周期的短周期元素,且可形成如图所示的化合物。下列说法一定正确的是 ( )
A.Z的最高价氧化物的水化物为强碱
B.该化合物可作还原剂
C.原子半径:Z>Y>X
D.该化合物中X、Y均满足8e-稳定结构
答案 B 分析该化合物结构,X形成1条单键,则X为第ⅠA族的H或第ⅦA族的F、Cl;Y得到一个电子后形成4条单键,则Y最外层有3个电子,Y为第ⅢA族的B或Al;Z可形成Z+,则Z为ⅠA族的Li或Na。再根据X、Y、Z是三种处于不同周期的短周期元素,则X为H、Y为B(或Al)、Z为Na(或Li),即该化合物为NaBH4或LiAlH4。LiOH不是强碱,A项错误;NaBH4或LiAlH4中H元素的化合价均为-1价,可作还原剂,B项正确;原子半径:Na>B>H、Al>Li>H,C项错误;结合该化合物结构来看,H不满足8e-稳定结构,D项错误。
思路点拨 本题模拟2019年课标Ⅰ的第13题,考查原子结构与原子成键数目间的关系。根据价键理论,非金属元素原子能获得几个电子达到2电子或8电子稳定结构,该原子就能形成几条共价键(少数多电子化合物或缺电子化合物不考虑)。根据成键数可以判断元素的族序数。
二、非选择题(共46分)
13.醋酸是实验室及生活中的常见物质。
(1)写出醋酸的电离方程式: 。
(2)常温下醋酸溶液的pH<7,用文字描述其原因是 。
(3)能证明醋酸是弱酸的实验事实是(多选、错选不得分) 。
a.同浓度的CH3COOH溶液和盐酸分别与相同的Mg条反应,放出H2的初始速率醋酸慢
b.常温下0.1mol·L-1CH3COONa溶液的pH>7
c.CH3COOH溶液与Na2CO3反应生成CO2
d.0.1mol·L-1CH3COOH溶液可使紫色石蕊变红
e.常温下0.1mol·L-1醋酸溶液的pH>1
(4)25℃时,在体积均为20mL、浓度均为0.1mol·L-1的CH3COOH溶液、盐酸中,分别逐滴加入浓度为0.1mol·L-1的NaOH溶液,溶液pH随加入NaOH溶液体积变化如图所示。
ⅰ.当加入NaOH溶液20mL时,①溶液的离子浓度大小关系是 。
ⅱ.当②溶液的pH=7时,溶液中存在的微粒浓度大小关系正确的是 。
a.c(Na+)=c(CH3COO-)>c(CH3COOH)>c(H+)=c(OH-)
b.c(Na+)=c(CH3COO-)>c(H+)=c(OH-)>c(CH3COOH)
c.c(CH3COOH)>c(Na+)=c(CH3COO-)>c(H+)=c(OH-)
答案 (1)CH3COOHCH3COO-+H+
(2)醋酸可以电离出H+,溶液中c(H+)>c(OH-)
(3)abe
(4)ⅰ.c(Na+)=c(Cl-)>c(H+)=c(OH-) ⅱ.a
解析 (1)醋酸是弱电解质,不能完全电离,电离方程式为CH3COOHCH3COO-+H+。
(2)判断溶液酸碱性看溶液中的c(H+)和c(OH-)的相对大小,醋酸溶液显酸性的原因是:醋酸电离出氢离子,使溶液中的c(H+)大于c(OH-)。
(3)a项,同浓度的CH3COOH溶液和盐酸分别与相同的Mg条反应,放出H2的初始速率醋酸慢,说明醋酸溶液中的氢离子浓度小,可以说明醋酸为弱酸;b项,常温下,0.1mol·L-1CH3COONa溶液的pH>7,说明醋酸钠是强碱弱酸盐,即醋酸为弱酸;c项,CH3COOH溶液与Na2CO3反应生成CO2,只能证明醋酸的酸性比碳酸强,不能证明醋酸是弱酸;d项,0.1mol·L-1CH3COOH溶液可使紫色石蕊变红,只能证明醋酸溶液显酸性,不能证明醋酸为弱酸;e项,常温下0.1mol·L-1醋酸溶液的pH>1,说明醋酸部分电离,可以证明醋酸为弱酸。
(4)根据起点的pH可以判断出,①为HCl,②为CH3COOH。当加入20mL氢氧化钠溶液时,HCl和NaOH恰好完全反应得到NaCl溶液,溶液显中性,离子浓度大小关系为c(Na+)=c(Cl-)>c(H+)=c(OH-);当②溶液达到中性时,应该是醋酸和醋酸钠的混合溶液,此时氢离子和氢氧根离子浓度相等,结合电荷守恒可知钠离子和醋酸根离子浓度相等,溶液中存在的微粒浓度大小关系为c(Na+)=c(CH3COO-)>c(CH3COOH)>c(H+)=c(OH-)。
14.甲醇水蒸气重整制氢是目前比较成熟的制氢方法,且具有良好的应用前景。甲醇水蒸气重整制氢的部分反应过程如图所示:
(1)已知一定条件下
反应Ⅰ:CH3OH(g)CO(g)+2H2(g)
ΔH1=+90.7kJ/mol
反应Ⅲ:CH3OH(g)+H2O(g)CO2(g)+3H2(g)
ΔH3=+49.5kJ/mol
该条件下反应Ⅱ的热化学方程式是 。
(2)已知反应Ⅱ在进气比[n(CO)∶n(H2O)]不同时,在不同温度(T1、T2)下,测得相应的CO的平衡转化率见下图。
①比较T1、T2的大小,并解释原因 。
②A点对应的化学平衡常数是 。
③T1温度时,按下表数据开始反应建立平衡。
CO
H2O
H2
CO2
起始浓度(mol/L)
2
1
0
0
t时刻浓度(mol/L)
1.2
0.2
0.8
0.8
反应进行到t时刻时,判断v(正)、v(逆)的大小关系为:v(正) v(逆)(填“>”“<”或“=”)。
④当不同的进气比达到相同的CO平衡转化率时,对应的反应温度和进气比的关系是 。
(3)在经CO2饱和处理的KHCO3电解液中,电解活化CO2可以制备乙醇,原理如图所示。
①阴极的电极反应式是 。
②从电解后的溶液中分离出乙醇的操作方法是 。
答案 (1)H2O(g)+CO(g)H2(g)+CO2(g) ΔH=-41.2kJ·mol-1
(2)①T1
③<
④进气比越大,反应温度越低
(3)①2CO2+12e-+12H+CH3CH2OH+3H2O
②蒸馏
解析 (1)已知反应Ⅰ:CH3OH(g)CO(g)+2H2(g) ΔH1=+90.7kJ/mol
反应Ⅲ:CH3OH(g)+H2O(g)CO2(g)+3H2(g) ΔH3=+49.5kJ/mol
所求反应为:H2O(g)+CO(g)H2(g)+CO2(g) ΔH,该反应可由Ⅲ-Ⅰ得到,根据盖斯定律,该反应的焓变为ΔH=ΔH3-ΔH1=-41.2kJ/mol。
(2)①反应Ⅱ为放热反应,相同投料比下,升高温度不利于反应正向进行,CO转化率降低,所以T1
H2O(g)+CO(g)H2(g)+CO2(g)
起始(mol) n n 0 0
转化(mol) 0.5n 0.5n 0.5n 0.5n
平衡(mol) 0.5n 0.5n 0.5n 0.5n
所以平衡常数为K=c(H2)c(CO2)c(H2O)c(CO)=0.5n×0.5n0.5n×0.5n=1。
③反应进行到t时刻时,Qc=0.8×0.81.2×0.2=2.67>K=1,所以反应逆向进行,v(正)
(3)①阴极得到电子发生还原反应,故电极反应式为2CO2+12e-+12H+CH3CH2OH+3H2O。
15.羟基自由基(·OH,电中性,O为-1价)是一种活性含氧微粒。常温下,利用·OH处理含苯酚废水,可将其转化为无毒的氧化物。
(1)·OH的电子式为 。
(2)pH=3时Fe2+催化H2O2的分解过程中产生·OH中间体,催化循环反应如下。将ⅱ补充完整。
ⅰ.Fe2++H2O2+H+Fe3++H2O+·OH
ⅱ. + +O2↑+2H+
(3)已知:羟基自由基容易发生猝灭2·OHH2O2。用H2O2分解产生的·OH脱除苯酚,当其他条件不变时,不同温度下,苯酚的浓度随时间的变化如图1所示。0~20min时,温度从40℃上升到50℃,反应速率基本不变的原因是 。
图1 图2
(4)利用电化学高级氧化技术可以在电解槽中持续产生·OH,使处理含苯酚废水更加高效,装置如图2所示。已知a极主要发生的反应是O2生成H2O2,然后在电解液中产生·OH并迅速与苯酚反应。
①b极连接电源的 极(填“正”或“负”)。
②a极的电极反应式为 。③电解液中发生的主要反应方程式为 。
答案 (1)·O······H
(2)2Fe3++2·OH2Fe2++O2↑+2H+
(3)0~20min,40~50℃,升高温度化学反应速率应该加快;但是温度升高羟基自由基发生猝灭(或温度升高过氧化氢分解产生氧气),导致c(·OH)下降,所以温度从40℃上升到50℃,反应速率基本不变
(4)①正
②O2+2e-+2H+H2O2
③Fe2++H2O2+H+Fe3++H2O+·OH(答案合理即给分,如H2O22·OH),C6H6O+28·OH6CO2↑+17H2O
解析 (1)羟基自由基的电子式为·O······H。
(2)由题意可知Fe2+为H2O2分解反应的催化剂,则ⅰ和ⅱ反应合并的总反应为2H2O22H2O+O2↑,反应ⅰ为Fe2++H2O2+H+Fe3++H2O+·OH,则反应ⅱ为2Fe3++2·OH2Fe2++O2↑+2H+。
(4)①根据题意可知a极主要发生的反应是O2生成H2O2,氧气中的氧元素得电子由0价降低到-1价,发生还原反应,则a极为阴极,b极为阳极,故b极连接电源的正极。
②a极为阴极,电极反应为O2+2e-+2H+H2O2。
③由题意可知,a极主要发生的反应是O2生成H2O2,然后在电解液中产生·OH,b极电极反应式为Fe-2e-Fe2+,Fe2+向阴极移动。·OH能迅速与苯酚反应,则电解液中发生反应C6H6O+28·OH-6CO2↑+17H2O;b极生成的Fe2+也可与a极生成的H2O2发生反应Fe2++H2O2+H+Fe3++H2O+·OH。
16.某学习小组探究FeCl3溶液与Na2S溶液在某种条件下的反应。
实验Ⅰ:
已知:FeS、Fe2S3均为黑色固体,难溶于水。
(1)用化学用语解释Na2S溶液呈碱性的原因 。
(2)小组同学们对试管b中的黑色沉淀提出猜想:
猜想1:黑色沉淀是Fe2S3 猜想2:黑色沉淀是FeS
①针对猜想1,甲同学根据Na2S溶液呈碱性,推测试管b中黑色沉淀除Fe2S3外,还可能存在Fe(OH)3,补充实验Ⅱ如下:
编号
操作或过程
现象和结论
实验Ⅱ
向 NaOH溶液中滴加3滴pH=1的0.1mol·L-1的FeCl3溶液
有红褐色溶液生成;
试管b中黑色的Fe2S3可能影响Fe(OH)3红褐色的观察
甲同学继续查找数据:Ksp(Fe2S3)=1.0×10-88;Ksp[Fe(OH)3]=1.1×10-35。
②设计实验Ⅲ:向Fe(OH)3中加入过量pH=12.5的0.1mol·L-1Na2S溶液,观察到的现象是沉淀颜色由 ,该现象对应的离子方程式为 。
③针对猜想2,乙同学推测,若猜想2成立,应该还有S生成。写出该同学推测所依据的离子方程式: 。乙同学继续检验,确认黑色沉淀中无S单质,猜想2不成立。
(3)丙同学利用电化学原理继续进行探究:
编号
装置
操作及现象
实验Ⅳ
1.电流计指针有微弱偏转
2.2分钟后,取左侧烧杯溶液,滴加K3[Fe(CN)6]溶液,有少量蓝色沉淀;2小时后,右侧烧杯有黄色浑浊产生,再取左侧烧杯溶液,滴加K3[Fe(CN)6]溶液,有大量蓝色沉淀
丙同学依据实验Ⅳ得出结论:pH=1的0.1mol·L-1FeCl3溶液与pH=12.5的0.1mol·L-1Na2S溶液 (填“能”或“不能”)发生氧化还原反应。
(4)综合以上研究,从反应原理角度分析试管b中黑色沉淀是Fe2S3而不是FeS的原因 。
答案 (1)S2-+H2OHS-+OH-
(2)①3mLpH=12.5
②红褐色完全转化为黑色
2Fe(OH)3+3S2-Fe2S3+6OH-
③2Fe3++3S2-2FeS↓+S↓
(3)能
(4)在该条件下,FeCl3与Na2S反应生成Fe2S3速率(发生沉淀反应速率)大于生成FeS速率(氧化还原反应速率)
解析 (1)Na2S溶液呈碱性,是因硫离子水解导致的。
(2)①利用平行对比实验角度思考,改变物质而不改变体积和pH,因为实验Ⅰ中用的是3mLpH=12.5的Na2S溶液;②结合Ksp(Fe2S3)=1.0×10-88,Ksp[Fe(OH)3]=1.1×10-35,难溶物的溶解度越小越易转化生成,向Fe(OH)3中加入过量pH=12.5的0.1mol·L-1的Na2S溶液时,红褐色Fe(OH)3沉淀会转化为更难溶的黑色Fe2S3沉淀,对应的离子方程式为2Fe(OH)3+3S2-Fe2S3+6OH-。
(3)实验Ⅳ根据实验现象电流计指针有微弱偏转得出结论为能发生氧化还原反应生成FeS且速率不大。
(4)实验Ⅰ表明在Na2S溶液中逐滴加入FeCl3溶液,主要发生的是复分解反应,速率快,实验Ⅳ表明在FeCl3溶液中逐滴加入Na2S溶液能发生的是氧化还原反应,速率慢,由此可知FeCl3和Na2S间可发生复分解反应也可发生氧化还原反应,且反应速率不同。
【模块卷二】
时间:45分钟 分值:70分
一、选择题(每题2分,共22分)
1.高粱酿酒过程中的部分流程按顺序排列如下,其中能说明高粱转化过程中放出热量的是 ( )
A
B
C
D
“蒸粮”时加热
“拌曲”前摊晾
“堆酵”时升温
“馏酒”时控温
答案 C C项,发酵时温度升高,此过程中放出热量,正确。
2.短周期元素W、X、Y、Z原子序数依次增加。其中W、X、Y的最外层电子数之和为13;X与Y形成的化合物是常见的耐火材料;X与Z同主族。下列说法正确的是 ( )
A.常温常压下Z的单质为气态
B.X的氢化物为离子化合物
C.Y与Z形成的化合物溶于水可生成气体和沉淀
D.简单离子半径:X
归纳总结 元素推断题的“题眼”往往是某些物质的特殊性质或用途,常见的有:
1.Si可制作太阳能电池,SiO2是光导纤维、水晶的主要成分,且二者都是常见的原子晶体;
2.若某短周期元素原子的气态氢化物可与其最高价含氧酸反应生成盐,则该元素一定是N,且其气态氢化物为碱性气体;
3.既可以与强酸反应又可以与强碱反应的物质,常见的有Al、Al2O3、Al(OH)3;
4.HF可用来蚀刻玻璃。
3.以TiO2为催化剂的光热化学循环分解CO2反应为温室气体减排提供了一个新途径,该反应的机理及各分子化学键完全断裂时的能量变化如下图所示。
下列说法正确的是 ( )
A.过程①中钛氧键断裂会释放能量
B.该反应中,光能和热能转化为化学能
C.使用TiO2作催化剂可以降低反应的焓变,从而提高化学反应速率
D.CO2分解反应的热化学方程式为2CO2(g)2CO(g)+O2(g) ΔH=+30kJ/mol
答案 B A项,过程①中钛氧键断裂会吸收能量,错误;B项,分解CO2反应为吸热反应,该反应中光能和热能转化为化学能,正确;C项,使用TiO2作催化剂可以降低反应的活化能,从而提高化学反应速率,但不能改变焓变,错误;D项,依据已知的键能数据计算知,CO2分解反应的热化学方程式为2CO2(g)2CO(g)+O2(g) ΔH=+556kJ/mol,错误。
4.以太阳能为热源,热化学硫碘循环分解水是一种高效、环保的制氢方法,其流程图如下。
相关反应的热化学方程式如下:
反应Ⅰ:SO2(g)+I2(g)+2H2O(l)2HI(aq)+H2SO4(aq) ΔH1=-213kJ·mol-1
反应Ⅱ:H2SO4(aq)SO2(g)+H2O(l)+12O2(g)
ΔH2=+327kJ·mol-1
反应Ⅲ:2HI(aq)H2(g)+I2(g) ΔH3=+172kJ·mol-1
下列说法不正确的是 ( )
A.该过程实现了太阳能到化学能的转化
B.SO2和I2对总反应起到了催化剂的作用
C.总反应的热化学方程式为2H2O(l)2H2(g)+O2(g) ΔH=+286kJ·mol-1
D.该过程降低了水分解制氢反应的活化能,但总反应的ΔH不变
答案 C A项,由题给流程图可知,该过程实现了太阳能到化学能的转化;B项,SO2在反应Ⅰ与反应Ⅱ中循环生成与消耗,I2在反应Ⅰ与反应Ⅲ中循环生成与消耗,SO2和I2对总反应起到了催化剂的作用;C项,由盖斯定律可知,H2O(l)H2(g)+12O2(g) ΔH=ΔH1+ΔH2+ΔH3=+286kJ·mol-1;D项,该过程相当于引入SO2和I2作催化剂,降低了水分解制氢反应的活化能,但不能改变总反应的ΔH。
5.将物质的量之比为1∶3的氮气和氢气充入恒容密闭容器中,测定不同温度、压强下平衡混合物中氨的物质的量分数,结果如图所示。下列说法不正确的是 ( )
A.p1
C.a点,N2的转化率为40%
D.合成氨工业实现了人工固氮
答案 C A项,根据氮气与氢气反应的化学方程式3H2(g)+N2(g)2NH3(g)可知,反应前后气体分子数发生改变,温度相同,压强增大,平衡正向移动,氨的物质的量分数增大,所以根据题图可知,p1
起始(mol): 1 3 0
转化(mol): x 3x 2x
平衡(mol): 1-x 3-3x 2x
则2x1-x+3-3x+2x×100%=80%,x=89,所以N2的转化率为891×100%≈88.9%,错误;D项,合成氨工业实现了人工固氮,正确。
6.环戊二烯容易发生聚合生成二聚体,该反应为:。不同温度下,溶液中环戊二烯浓度与反应时间的关系如图所示,下列说法正确的是 ( )
A.T1>T2
B.a点的正反应速率小于b点的逆反应速率
C.a点的反应速率小于c点的反应速率
D.反应开始至b点时,双环戊二烯平均速率约为0.45mol·L-1·h-1
答案 D A项,温度越高反应速率越快,根据题图可知,在T2(虚线)下的反应速率较大,则T1v(逆),则a点的正反应速率大于b点的逆反应速率,错误;C项,根据题图可知,a点切线斜率的绝对值大于c点切线斜率的绝对值,则a点速率大于c点,错误;D项,从开始到b点时环戊二烯的浓度变化为1.5mol·L-1-0.6mol·L-1=0.9mol·L-1,双环戊二烯的浓度变化为环戊二烯浓度变化的12,则从开始到b点时双环戊二烯的浓度变化为0.45mol·L-1,平均速率为v=ΔcΔt=0.45mol·L-11h=0.45mol·L-1·h-1,正确。
7.某温度下,将pH和体积均相同的盐酸和CH3COOH溶液分别加水稀释,其pH随加水体积的变化如图所示。下列叙述正确的是 ( )
A.曲线Ⅱ代表盐酸的稀释过程
B.溶液中水的电离程度:b点>c点
C.从b点到d点,溶液中c(CH3COO-)·c(H+)c(CH3COOH)保持不变
D.该温度下,b点KW的数值比e点大
答案 C A项,等pH的盐酸和CH3COOH溶液分别加水稀释相同的倍数,盐酸的pH变化大,观察题图知,曲线Ⅰ代表盐酸的稀释过程,错误;B项,HCl和CH3COOH都抑制水的电离,c(H+)越大对水的电离程度抑制越大,b点pH小,c(H+)大,水的电离程度小,即溶液中水的电离程度:b点
①取一定量冰醋酸,配制成100mL0.1mol/L醋酸溶液;
②取20mL①中所配溶液,加入20mL0.1mol/LNaOH溶液;
③继续滴加amL0.1mol/L稀盐酸,至溶液的pH=7。
下列说法正确的是 ( )
A.①中溶液的pH=1
B.②中反应后溶液:c(Na+)>c(CH3COO-)>c(H+)>c(OH-)
C.③中,a=20
D.③中,反应后溶液:c(Na+)=c(CH3COO-)+c(Cl-)
答案 D A项,醋酸是弱电解质,不完全电离,0.1mol/LCH3COOH溶液中c(H+)<0.1mol/L,则溶液pH>1,错误;B项,取20mL①中所配溶液,加入20mL0.1mol/LNaOH溶液,反应恰好中和生成CH3COONa,CH3COO-水解使溶液呈碱性,溶液中c(OH-)>c(H+),则有c(Na+)>c(CH3COO-)>c(OH-)>c(H+),错误;C项,继续滴加amL0.1mol/L稀盐酸,至溶液的pH=7,溶液中c(H+)=c(OH-),但若a=20,反应恰好生成CH3COOH,此时溶液显酸性,pH<7,所以溶液pH=7时,a<20,错误;D项,溶液中存在电荷守恒:c(Na+)+c(H+)=c(OH-)+c(CH3COO-)+c(Cl-),溶液的pH=7,c(H+)=c(OH-),则有c(Na+)=c(CH3COO-)+c(Cl-),正确。
9.如图是典型微生物燃料电池原理示意图。若用含硝酸盐废水替代图中氧气,可达到废水处理的目的(已知:a室中微生物降解有机物产生e-、CO2和H+)。关于该电池,下列说法不正确的是 ( )
A.H+通过质子交换膜从a室进入b室
B.a室内发生氧化反应,电极为正极
C.b室内发生的电极反应为O2+4e-+4H+2H2O
D.将硝酸盐转化为N2时,电极反应为2NO3-+10e-+12H+N2↑+6H2O
答案 B A项,根据电子移动方向判断a室为负极室,b室为正极室,H+通过质子交换膜从a室进入b室,正确;B项,有机物在a室内失去电子,发生氧化反应,失去电子的电极为负极,错误;C项,在b室内O2获得电子,发生还原反应,发生的电极反应为O2+4e-+4H+2H2O,正确;D项,将硝酸盐转化为N2时,NO3-中的N得电子变为N2,正极的电极反应为2NO3-+10e-+12H+N2↑+6H2O,正确。
10.近期科学家报告了一种直接电化学合成H2O2的方法,装置如图。下列叙述不正确的是 ( )
A.该装置的工作原理是将化学能转化成电能
B.b极发生的电极反应为O2+H2O+2e-HO2-+OH-
C.电池工作时,内部发生反应:HO2-+OH-+2H+H2O2+H2O
D.电路中每通过2mol电子,消耗氧气22.4L(标准状况)
答案 A A项,该装置的工作原理是将电能转化成化学能,错误;B项,b极为阴极,发生还原反应,因此发生的电极反应为O2+H2O+2e-HO2-+OH-,正确;C项,根据题图及b极的电极反应知,电池工作时内部发生反应:HO2-+OH-+2H+H2O2+H2O,正确;D项,根据O2+H2O+2e-HO2-+OH-可知,电路中每通过2mol电子,消耗1mol氧气,体积为22.4L(标准状况),正确。
11.利用小粒径零价铁(ZVI)的电化学腐蚀处理三氯乙烯,进行水体修复的过程如图所示,H+、O2、NO3-等共存物会影响修复效果。下列说法错误的是 ( )
A.反应①②③④均为还原反应
B.1mol三氯乙烯完全脱Cl时,转移3mol电子
C.④的电极反应式为NO3-+10H++8e-NH4++3H2O
D.修复过程中可能产生Fe(OH)3
答案 B 试题以利用小粒径零价铁(ZVI)的电化学腐蚀处理三氯乙烯进行水体修复的过程为情境,通过图像给出修复原理,考查对原电池原理及其应用的理解,涉及氧化还原反应基本概念、原电池原理及其应用等必备知识,主要考查理解能力和推理论证能力,体现宏观辨识与微观探析的学科核心素养,突出对创新性的考查要求。
A项,由修复过程示意图中反应前后元素化合价变化可知,反应①②③④均为得电子的反应,所以均为还原反应,正确;B项,三氯乙烯C2HCl3中C原子化合价为+1价,乙烯中C原子化合价为-2价,1molC2HCl3转化为1molC2H4时,得到6mol电子,错误;C项,由题图及N元素的化合价变化可得出NO3-+8e-NH4+,由于生成物中有NH4+,所以只能用H+和H2O来配平该反应,而不能用H2O和OH-来配平,所以④的电极反应式为NO3-+10H++8e-NH4++3H2O,正确;D项,ZVI失去电子有Fe2+产生,Fe2+在氧气和OH-的作用下,可能产生Fe(OH)3,正确。
二、非选择题(共18分)
12.合成氨对人类生存具有重大意义,反应为N2(g)+3H2(g)2NH3(g) ΔH。
(1)科学家研究在催化剂表面合成氨的反应机理,反应步骤与能量的关系如图所示(吸附在催化剂表面的微粒用*标注,省略了反应过程中部分微粒)。
①NH3的电子式是 。
②写出步骤c的化学方程式: 。
③由图像可知合成氨反应的ΔH 0(填“>”“<”或“=”)。
(2)传统合成氨工艺是将N2和H2在高温、高压条件下发生反应。若向容积为1.0L的反应容器中投入5molN2、15molH2,在不同温度下分别达平衡时,混合气中NH3的质量分数随压强变化的曲线如图所示。
①温度T1、T2、T3大小关系是 。
②M点的平衡常数K= (可用分数表示)。
(3)目前科学家利用生物燃料电池原理(电池工作时MV2+/MV+在电极与酶之间传递电子),研究室温下合成氨并取得初步成果,示意图如下:
①导线中电子移动方向是 。
②固氮酶区域发生反应的离子方程式是 。
③相比传统工业合成氨,该方法的优点有 。
答案 (1)①H··N··H ····H
②*NNH+H2*N+NH3 ③<
(2)①T1
③条件温和、生成氨的同时释放电能(或其他合理答案)
解析 (1)②根据题图,化学方程式为*NNH+H2*N+NH3;③对比反应物与生成物的总能量发现,能量降低,故反应放热,可以判断ΔH<0。
(2)①合成氨的反应放热,升高温度,平衡向吸热的方向移动,所以在相同的压强下,温度越高,氨气的质量分数越小,故温度T1
N2(g)+3H2(g)2NH3(g)
开始(mol) 5 15 0
变化(mol) x 3x 2x
平衡(mol) 5-x 15-3x 2x
由题图知,M点氨气的质量分数为40%,则2x×17(5-x)×28+(15-3x)×2+2x×17×100%=40%,解得x=2,故K=c2(NH3)c(N2)c3(H2)=423×93=7.32×10-3。
(3)①根据题图,a电极上MV+→MV2+被氧化,失电子,因此a为负极,b为正极,导线中电子移动方向是a→b;②固氮酶区域发生的反应为氮气和MV+反应生成氨气和MV2+,根据氧化还原反应规律,该离子方程式为N2+6H++6MV+2NH3+6MV2+;③传统工业合成氨反应条件为高温、高压、催化剂,反应条件苛刻,该方法制取氨气条件温和、生成氨的同时释放电能。
思路分析 (2)合成氨的反应放热,升高温度,平衡向吸热的方向移动,根据题图,在相同的压强下,温度越高,氨气的质量分数越小,可以得到T1、T2、T3大小关系;根据M点氨气的质量分数,利用三段式求出M点的化学平衡常数;(3)生物燃料电池的工作原理是N2+3H22NH3,其中N2在正极区得电子发生还原反应,H2在负极区失电子发生氧化反应,原电池工作时阳离子向正极区移动,据此分析判断。
13.甲醇(CH3OH)的合成与应用具有广阔的发展前景。
Ⅰ.合成甲醇的部分工艺流程如下:
原料气 预热装置 合成反应器甲醇
(1)甲烷与水蒸气反应制备合成甲醇的原料气CO、CO2和H2。
CH4(g)+H2O(g)CO(g)+3H2(g) ΔH=+206.2kJ·mol-1
CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g) ΔH=-41.0kJ·mol-1
甲烷与水蒸气反应生成CO2和H2的热化学方程式为 。
(2)在催化剂的作用下,200~300℃时,合成反应器内发生反应:
ⅰ.CO(g)+2H2(g)CH3OH(g) ΔH<0
ⅱ.CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g) ΔH<0
①一段时间内,记录合成反应器出、入口样品的温度,数据如下图所示。曲线 是合成反应器出口样品的温度。
②如果你是工程师,请对合成反应器中压强的控制提出建议并说明理由: 。
合成反应器中有少量的副反应,会生成二甲醚(CH3OCH3)、甲酸甲酯等。
已知沸点:甲醇为64.7℃,二甲醚为-24.9℃,甲酸甲酯为32.0℃。
③CO和H2生成二甲醚的化学方程式是 。
④从合成反应器出来的产品经分离提纯可以得到甲醇,请简述该方法: 。
Ⅱ.下图为甲醇燃料电池的示意图。
(3)①负极的电极反应式是 。
②质子交换膜材料的合成是燃料电池的核心技术。我国科研人员研发的一种质子交换膜材料的结构片段如下,它由三种单体缩聚而成。
已知:ROH+R'ClR—O—R'+HCl
单体的结构简式:、 。
答案 (1)CH4(g)+2H2O(g)CO2(g)+4H2(g) DH=+165.2kJ·mol-1
(2)①a
②适当加压。加压能使该反应速率增大、原料转化率升高,但也会增加设备和动力成本
③2CO+4H2CH3OCH3+H2O
④降温冷凝得到液态甲醇粗品再蒸馏提纯
(3)①CH3OH-6e-+H2OCO2+6H+
②、(或)
解析 Ⅰ.(1)根据盖斯定律,将两个热化学方程式相加得:CH4(g)+2H2O(g)CO2(g)+4H2(g) ΔH=+165.2kJ·mol-1。
(2)①两个反应都是放热反应,合成反应器出口样品的温度更高一些,故a正确;②两个反应都是气体体积减小的反应,从平衡移动的角度来看,增大压强,能使该反应速率增大、原料转化率升高,但是压强高,意味着设备要好,这就需要加大成本的投入,因此需要适当加压;③CO和H2反应生成二甲醚的化学方程式为2CO+4H2CH3OCH3+H2O;④题中给出了三种物质的沸点,甲醇的沸点较高,且和其他物质的沸点相差较大,可以通过降温冷凝的方法得到甲醇粗品,再经过蒸馏提纯。
Ⅱ.(3)①燃料电池的构造中有质子交换膜,则说明反应中产生H+,故负极电极反应为CH3OH-6e-+H2OCO2+6H+;②结合题中给出的化学方程式,可以推出另外的单体分别为、或。
14.铅具有优秀的机械加工性能,可以制备各种性能优良的合金。广泛用于电池制造、机械、船舶工业、以及放射性防护等领域。
(1)铅的主要矿藏形式是方铅矿(PbS),利用其冶炼铅的反应过程如下:
2PbS(s)+3O2(g)2PbO(s)+2SO2(g)
ΔH=akJ·mol-1
PbS(s)+2O2(g)PbSO4(s) ΔH=bkJ·mol-1
PbS(s)+2PbO(s)3Pb(s)+SO2(g)
ΔH=ckJ·mol-1
则利用方铅矿和铅矾矿(主要成分为PbSO4)冶炼铅并生产一种可能造成酸雨的气体的热化学方程式为 。
(2)铅也可以采用热还原法冶炼:PbO(s)+CO(g)Pb(s)+CO2(g) ΔH=dkJ·mol-1,已知该反应的平衡常数和温度的关系如下表:
温度/℃
300
727
1227
K
106.2
631
17.4
①d 0(填“>”“<”或“=”)。
②已知某温度下K=10,向密闭容器中加入足量的Pb和一定量的CO2,平衡时,混合气体中CO的体积分数为 。
(3)新型液流式铅蓄电池以可溶的甲基磺酸铅为电解质,电池总反应:Pb+PbO2+4H+2Pb2++2H2O,下列关于该电池的说法正确的是 。
a.充放电时,溶液中Pb2+浓度保持不变
b.放电时,溶液中H+向PbO2极区移动
c.放电时的负极反应式为Pb-2e-Pb2+
d.充电时的阳极反应式为Pb2++4OH--2e-PbO2+2H2O
(4)河流、湖泊中的铅污染日益被人们重视。已知常温下Pb元素在水中的各种存在形式的物质的量分数α和溶液pH的关系如图所示:
向醋酸铅溶液中逐滴滴加氢氧化钠溶液至pH=13时的主要离子反应方程式是 ,其平衡常数数值为 。
答案 (1)PbS(s)+PbSO4(s)2Pb(s)+2SO2(g) ΔH=2(a+c)-3b3kJ·mol-1
(2)①< ②9.09%或111
(3)bc
(4)Pb(OH)3-+OH-Pb(OH)42- 10
解析 (2)①升高温度,平衡常数减小,平衡逆向移动,逆反应是吸热反应,正反应是放热反应,因此d<0;②K=c(CO2)c(CO)=10,则混合气体中CO的体积分数V%=110+1×100%=9.09%。
(3)新型液流式铅蓄电池以可溶的甲基磺酸铅为电解质,电池总反应:Pb+PbO2+4H+2Pb2++2H2O;a项,根据总反应得出放电时,溶液中Pb2+浓度增加,充电时,Pb2+浓度减少,错误;b项,放电时,溶液中H+向正极即PbO2极区移动,正确;c项,根据总反应,放电时,Pb为负极,PbO2为正极,因此放电时的负极反应式为Pb-2e-Pb2+,正确;d项,由于溶液中不存在大量的OH-,所以充电时的阳极反应式为Pb2++2H2O-2e-PbO2+4H+,错误。
(4)向醋酸铅溶液中逐滴滴加氢氧化钠溶液至pH=13时,根据图中信息可知,主要是Pb(OH)3-与OH-反应生成Pb(OH)42-,其主要的离子反应方程式是Pb(OH)3-+OH-Pb(OH)42-;当pH=13时,由题图可知溶液中的Pb(OH)3-和Pb(OH)42-的物质的量分数相等,所以其平衡常数K=c[Pb(OH)42-]c[Pb(OH)3-]·c(OH-)=1c(OH-)=10.1=10。
15.乙二酸(H2C2O4)俗称草酸,在实验研究和化学工业中应用广泛。
(1)室温下,测得0.1mol·L-1H2C2O4溶液的pH=1.3,写出草酸的电离方程式: 。
(2)草酸溶液中各粒子的物质的量分数随溶液pH变化关系如下图所示:
①向草酸溶液中滴加KOH溶液至pH=2.5时发生的主要反应的离子方程式是 。
②0.1mol·L-1KHC2O4溶液中,下列粒子浓度关系正确的是 (填序号)。
a.c(K+)+c(H+)=c(HC2O4-)+c(C2O42-)+c(OH-)
b.c(K+)>c(HC2O4-)>c(C2O42-)>c(H2C2O4)
c.c(K+)=c(HC2O4-)+c(C2O42-)+c(H2C2O4)
(3)工业上利用硫酸亚铁与草酸反应制备草酸亚铁晶体,其离子方程式为:
Fe2++H2C2O4+xH2OFeC2O4·xH2O↓+2H+
①制备时需添加氨水以提高FeC2O4·xH2O的产率,从化学平衡移动原理角度解释原因: 。
②测定草酸亚铁晶体(FeC2O4·xH2O)的x值,实验如下:
称取0.5400g草酸亚铁晶体溶于一定浓度的硫酸中,用KMnO4酸性溶液滴定。到达滴定终点时,消耗0.1000mol·L-1的KMnO4酸性溶液18.00mL。
已知:滴定过程中铁、碳元素被氧化为Fe3+、CO2,锰元素被还原为Mn2+,则FeC2O4·xH2O中x= (FeC2O4的摩尔质量是144g·mol-1)。
答案 (1)H2C2O4H++HC2O4-,HC2O4-C2O42-+H+
(2)①H2C2O4+OH-HC2O4-+H2O
②bc
(3)①NH3·H2O与H+反应,降低c(H+),使Fe2++H2C2O4+xH2OFeC2O4·xH2O↓+2H+平衡向正反应方向移动,产生更多的FeC2O4·xH2O
②2
解析 (1)二元弱酸分步电离,则草酸电离方程式为H2C2O4H++HC2O4-,HC2O4-C2O42-+H+。
(2)①向草酸溶液中滴加KOH溶液至pH=2.5,由题图可以看出,随着氢氧化钾的加入,HC2O4-的浓度逐渐增大,草酸与氢氧化钾反应后生成HC2O4-和水。
②a项,根据电荷守恒:c(K+)+c(H+)=c(HC2O4-)+2c(C2O42-)+c(OH-),错误;b项,KHC2O4溶液中,HC2O4-要水解,c(K+)>c(HC2O4-),C2O42-是由HC2O4-电离后得到的,c(HC2O4-)>c(C2O42-),H2C2O4是由HC2O4-水解后得到的,HC2O4-既能够电离也能够水解,而KHC2O4溶液显酸性,说明HC2O4-的电离程度大于水解程度,则c(C2O42-)>c(H2C2O4),综上,c(K+)>c(HC2O4-)>c(C2O42-)>c(H2C2O4),正确;c项,根据物料守恒,可以得到c(K+)=c(HC2O4-)+c(C2O42-)+c(H2C2O4),正确。
(3)①应用勒夏特列原理,根据离子方程式:Fe2++H2C2O4+xH2OFeC2O4·xH2O↓+2H+,滴加NH3·H2O与H+反应,降低c(H+),使平衡向正反应方向移动,产生更多的FeC2O4·xH2O;②根据10FeC2O4·xH2O+6KMnO4+24H2SO45Fe2(SO4)3+20CO2↑+6MnSO4+3K2SO4+(10x+24)H2O可知,n(FeC2O4·xH2O)=106n(KMnO4)=106×0.1mol·L-1×0.018L=0.003mol,则M(FeC2O4·xH2O)=0.54g0.003mol=180g·mol-1,即18x+144=180,解得x=2。
专题十四 盐类水解和沉淀溶解平衡
【5年高考】
考点一 盐类水解
1.(2019浙江4月选考,5,2分)下列溶液呈碱性的是 ( )
A.NH4NO3 B.(NH4)2SO4 C.KCl D.K2CO3
答案 D
2.(2020天津,7,3分)常温下,下列有关电解质溶液的说法错误的是 ( )
A.相同浓度的HCOONa和NaF两溶液,前者的pH较大,则Ka(HCOOH)>Ka(HF)
B.相同浓度的CH3COOH和CH3COONa两溶液等体积混合后pH约为4.7,则溶液中c(CH3COO-)>c(Na+)>c(H+)>c(OH-)
C.FeS溶于稀硫酸,而CuS不溶于稀硫酸,则 Ksp(FeS)>Ksp(CuS)
D.在1mol·L-1Na2S溶液中,c(S2-)+c(HS-)+c(H2S)=1mol·L-1
答案 A
3.(2019上海选考,20,2分)常温下0.1mol/L①CH3COOH、②NaOH、③CH3COONa,下列叙述正确的是 ( )
A.①中c(CH3COOH)>c(CH3COO-)>c(H+)>c(OH-)
B.①②等体积混合后,醋酸根离子浓度小于③的二分之一
C.①③等体积混合以后,溶液呈酸性,则c(Na+)>c(CH3COO-)>c(H+)
D.①②等体积混合以后,水的电离程度比①③等体积混合后水的电离程度小
答案 B
4.(2019北京理综,12,6分)实验测得0.5mol·L-1CH3COONa溶液、0.5mol·L-1CuSO4溶液以及H2O的pH随温度变化的曲线如图所示。下列说法正确的是 ( )
A.随温度升高,纯水中c(H+)>c(OH-)
B.随温度升高,CH3COONa溶液的c(OH-)减小
C.随温度升高,CuSO4溶液的pH变化是KW改变与水解平衡移动共同作用的结果
D.随温度升高,CH3COONa溶液和CuSO4溶液的pH均降低,是因为CH3COO-、Cu2+水解平衡移动方向不同
答案 C
5.(2020江苏单科,14,4分)(双选)室温下,将两种浓度均为0.10mol·L-1的溶液等体积混合,若溶液混合引起的体积变化可忽略,下列各混合溶液中微粒物质的量浓度关系正确的是 ( )
A.NaHCO3-Na2CO3混合溶液(pH=10.30):c(Na+)>c(HCO3-)>c(CO32-)>c(OH-)
B.氨水-NH4Cl混合溶液(pH=9.25):c(NH4+)+c(H+)=c(NH3·H2O)+c(OH-)
C.CH3COOH-CH3COONa混合溶液(pH=4.76):c(Na+)>c(CH3COOH)>c(CH3COO-)>c(H+)
D.H2C2O4-NaHC2O4混合溶液(pH=1.68,H2C2O4为二元弱酸):c(H+)+c(H2C2O4)=c(Na+)+c(C2O42-)+c(OH-)
答案 AD
6.(2020浙江7月选考,23,2分)常温下,用0.1mol·L-1氨水滴定10mL浓度均为0.1mol·L-1的HCl和CH3COOH的混合液,下列说法不正确的是 ( )
A.在氨水滴定前,HCl和CH3COOH的混合液中c(Cl-)>c(CH3COO-)
B.当滴入氨水10mL时,c(NH4+)+c(NH3·H2O)=c(CH3COO-)+c(CH3COOH)
C.当滴入氨水20mL时,c(CH3COOH)+c(H+)=c(NH3·H2O)+c(OH-)
D.当溶液呈中性时,氨水滴入量大于20mL,c(NH4+)
7.(2019课标Ⅰ,11,6分)NaOH溶液滴定邻苯二甲酸氢钾(邻苯二甲酸H2A的Ka1=1.1×10-3,Ka2=3.9×10-6)溶液,混合溶液的相对导电能力变化曲线如图所示,其中b点为反应终点。下列叙述错误的是 ( )
A.混合溶液的导电能力与离子浓度和种类有关
B.Na+与A2-的导电能力之和大于HA-的
C.b点的混合溶液pH=7
D.c点的混合溶液中,c(Na+)>c(K+)>c(OH-)
答案 C
8.(2019浙江4月选考,21,2分)室温下,取20mL0.1mol·L-1某二元酸H2A,滴加0.2mol·L-1NaOH溶液。
已知:H2AH++HA-,HA-H++A2-。下列说法不正确的是 ( )
A.0.1mol·L-1H2A溶液中有c(H+)-c(OH-)-c(A2-)=0.1mol·L-1
B.当滴加至中性时,溶液中c(Na+)=c(HA-)+2c(A2-),用去NaOH溶液的体积小于10mL
C.当用去NaOH溶液体积10mL时,溶液的pH<7,此时溶液中有c(A2-)=c(H+)-c(OH-)
D.当用去NaOH溶液体积20mL时,此时溶液中有c(Na+)=2c(HA-)+2c(A2-)
答案 B
9.(2021浙江1月选考,23,2分)实验测得10mL0.50mol·L-1NH4Cl溶液、10mL0.50mol·L-1CH3COONa溶液的pH分别随温度与稀释加水量的变化如图所示。已知25℃时CH3COOH和NH3·H2O的电离常数均为1.8×10-5。下列说法不正确的是 ( )
A.图中实线表示pH随加水量的变化,虚线表示pH随温度的变化
B.将NH4Cl溶液加水稀释至浓度为0.50xmol·L-1,溶液pH变化值小于lgx
C.随温度升高,KW增大,CH3COONa溶液中c(OH-)减小,c(H+)增大,pH减小
D.25℃时稀释相同倍数的NH4Cl溶液与CH3COONa溶液中:c(Na+)-c(CH3COO-)=c(Cl-)-c(NH4+)
答案 C
考点二 沉淀溶解平衡及其应用
10.(2019海南单科,9,4分)(双选)一定温度下,AgCl(s)Ag+(aq)+Cl-(aq)体系中,c(Ag+)和c(Cl-)关系如图所示。下列说法正确的是 ( )
A.a、b、c三点对应的Ksp相等
B.AgCl在c点的溶解度比b点的大
C.AgCl溶于水形成的饱和溶液中,c(Ag+)=c(Cl-)
D.b点的溶液中加入AgNO3固体,c(Ag+)沿曲线向c点方向变化
答案 AC
11.(2019浙江4月选考,20,2分)在温热气候条件下,浅海地区有厚层的石灰石沉积,而深海地区却很少。下列解析不正确的是 ( )
A.与深海地区相比,浅海地区水温较高,有利于游离的CO2增多、石灰石沉积
B.与浅海地区相比,深海地区压强大,石灰石岩层易被CO2溶解,沉积少
C.深海地区石灰石岩层的溶解反应为:CaCO3(s)+H2O(l)+CO2(aq)Ca(HCO3)2(aq)
D.海水呈弱碱性,大气中CO2浓度增加,会导致海水中CO32-浓度增大
答案 D
12.(2019课标Ⅱ,12,6分)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)
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
13.(2018课标Ⅲ,12,6分)用0.100mol·L-1AgNO3滴定50.0mL0.0500mol·L-1Cl-溶液的滴定曲线如图所示。下列有关描述错误的是 ( )
A.根据曲线数据计算可知Ksp(AgCl)的数量级为10-10
B.曲线上各点的溶液满足关系式c(Ag+)·c(Cl-)=Ksp(AgCl)
C.相同实验条件下,若改为0.0400mol·L-1Cl-,反应终点c移到a
D.相同实验条件下,若改为0.0500mol·L-1Br-,反应终点c向b方向移动
答案 C
14.(2017课标Ⅲ,13,6分)在湿法炼锌的电解循环溶液中,较高浓度的Cl-会腐蚀阳极板而增大电解能耗。可向溶液中同时加入Cu和CuSO4,生成CuCl沉淀从而除去Cl-。根据溶液中平衡时相关离子浓度的关系图,下列说法错误的是 ( )
A.Ksp(CuCl)的数量级为10-7
B.除Cl-反应为Cu+Cu2++2Cl-2CuCl
C.加入Cu越多,Cu+浓度越高,除Cl-效果越好
D.2Cu+Cu2++Cu平衡常数很大,反应趋于完全
答案 C
15.(2019江苏单科,19,15分)实验室以工业废渣(主要含CaSO4·2H2O,还含少量SiO2、Al2O3、Fe2O3)为原料制取轻质CaCO3和(NH4)2SO4晶体,其实验流程如下:
(1)室温下,反应CaSO4(s)+CO32-(aq)CaCO3(s)+SO42-(aq)达到平衡,则溶液中c(SO42-)c(CO32-)= [Ksp(CaSO4)=4.8×10-5,Ksp(CaCO3)=3×10-9]。
(2)将氨水和NH4HCO3溶液混合,可制得(NH4)2CO3溶液,其离子方程式为 ;
浸取废渣时,向(NH4)2CO3溶液中加入适量浓氨水的目的是 。
(3)废渣浸取在如图所示的装置中进行。控制反应温度在60~70℃,搅拌,反应3小时。温度过高将会导致CaSO4的转化率下降,其原因是 ;保持温度、反应时间、反应物和溶剂的量不变,实验中提高CaSO4转化率的操作有 。
(4)滤渣水洗后,经多步处理得到制备轻质CaCO3所需的CaCl2溶液。设计以水洗后的滤渣为原料,制取CaCl2溶液的实验方案: [已知pH=5时Fe(OH)3和Al(OH)3沉淀完全;pH=8.5时Al(OH)3开始溶解。实验中必须使用的试剂:盐酸和Ca(OH)2]。
答案 (1)1.6×104
(2)HCO3-+NH3·H2ONH4++CO32-+H2O
(或HCO3-+NH3·H2ONH4++CO32-+H2O)
增加溶液中CO32-的浓度,促进CaSO4的转化
(3)温度过高,(NH4)2CO3分解 加快搅拌速率
(4)在搅拌下向足量稀盐酸中分批加入滤渣,待观察不到气泡产生后,过滤,向滤液中分批加入少量Ca(OH)2,用pH试纸测量溶液pH,当pH介于5~8.5时,过滤
16.(2016课标Ⅰ,27,15分)元素铬(Cr)在溶液中主要以Cr3+(蓝紫色)、Cr(OH)4-(绿色)、Cr2O72-(橙红色)、CrO42-(黄色)等形式存在。Cr(OH)3为难溶于水的灰蓝色固体。回答下列问题:
(1)Cr3+与Al3+的化学性质相似。在Cr2(SO4)3溶液中逐滴加入NaOH溶液直至过量,可观察到的现象是 。
(2)CrO42-和Cr2O72-在溶液中可相互转化。室温下,初始浓度为1.0mol·L-1的Na2CrO4溶液中c(Cr2O72-)随c(H+)的变化如图所示。
①用离子方程式表示Na2CrO4溶液中的转化反应 。
②由图可知,溶液酸性增大,CrO42-的平衡转化率 (填“增大”“减小”或“不变”)。根据A点数据,计算出该转化反应的平衡常数为 。
③升高温度,溶液中CrO42-的平衡转化率减小,则该反应的ΔH 0(填“大于”“小于”或“等于”)。
(3)在化学分析中采用K2CrO4为指示剂,以AgNO3标准溶液滴定溶液中Cl-,利用Ag+与CrO42-生成砖红色沉淀,指示到达滴定终点。当溶液中Cl-恰好沉淀完全(浓度等于1.0×10-5mol·L-1)时,溶液中c(Ag+)为 mol·L-1,此时溶液中c(CrO42-)等于 mol·L-1。(已知Ag2CrO4、AgCl的Ksp分别为2.0×10-12和2.0×10-10)
(4)+6价铬的化合物毒性较大,常用NaHSO3将废液中的Cr2O72-还原成Cr3+,该反应的离子方程式为 。
答案 (1)蓝紫色溶液变浅,同时有灰蓝色沉淀生成,然后沉淀逐渐溶解形成绿色溶液
(2)①2CrO42-+2H+Cr2O72-+H2O
②增大 1.0×1014
③小于
(3)2.0×10-5 5.0×10-3
(4)Cr2O72-+3HSO3-+5H+2Cr3++3SO42-+4H2O
[教师专用题组]
【5年高考】
考点一 盐类水解
1.(2020课标Ⅰ,13,6分)以酚酞为指示剂,用0.1000mol·L-1的NaOH溶液滴定20.00mL未知浓度的二元酸H2A溶液。溶液中,pH、分布系数δ随滴加NaOH溶液体积VNaOH的变化关系如下图所示。
[比如A2-的分布系数:δ(A2-)=c(A2-)c(H2A)+c(HA-)+c(A2-)]
下列叙述正确的是 ( )
A.曲线①代表δ(H2A),曲线②代表δ(HA-)
B.H2A溶液的浓度为0.2000mol·L-1
C.HA-的电离常数Ka=1.0×10-2
D.滴定终点时,溶液中c(Na+)<2c(A2-)+c(HA-)
答案 C 由题图可知加入NaOH溶液的体积为40mL时,溶液pH发生突跃,达到滴定终点,溶质为Na2A,故有n(H2A)=20.00mL×c(H2A)=12n(NaOH)=12×0.1000mol/L×40mL,则c(H2A)=0.1000mol/L,而起点时pH约为1,故H2A的电离过程应为H2AHA-+H+,HA-A2-+H+,故曲线①表示δ(HA-),曲线②表示δ(A2-),A、B项错误;由Ka=c(A2-)·c(H+)c(HA-),VNaOH等于25mL时,pH=2.0,且c(A2-)=c(HA-),可知Ka=1.0×10-2,C项正确;以酚酞作指示剂,滴定终点时的溶质为Na2A,溶液呈碱性,根据电荷守恒c(Na+)+c(H+)=c(OH-)+c(HA-)+2c(A2-),结合c(H+)
解题关键 图像属于双纵坐标曲线,要注意分布分数看左纵坐标,滴定曲线看右纵坐标。酚酞指示剂属于碱性指示剂,主要指示终点为碱性的滴定。
2.(2020山东,15,4分)(双选)25℃时,某混合溶液中c(CH3COOH)+c(CH3COO-)=0.1mol·L-1,lgc(CH3COOH)、lgc(CH3COO-)、lgc(H+)和lgc(OH-)随pH变化的关系如下图所示。Ka为CH3COOH的电离常数,下列说法正确的是( )
A.O点时,c(CH3COOH)=c(CH3COO-)
B.N点时,pH=-lgKa
C.该体系中,c(CH3COOH)=0.1c(H+)Ka+c(H+)mol·L-1
D.pH由7到14的变化过程中,CH3COO-的水解程度始终增大
答案 BC 分析题图可知,N点为lgc(CH3COOH)与lgc(CH3COO-)随pH变化曲线的交点,此时c(CH3COOH)=c(CH3COO-),Ka=c(CH3COO-)·c(H+)c(CH3COOH)=c(H+),pH=-lgc(H+)=-lgKa,A错误,B正确。题目中c(CH3COOH)+c(CH3COO-)=0.1mol·L-1,则c(CH3COO-)=0.1mol·L-1-c(CH3COOH),Ka=c(CH3COO-)·c(H+)c(CH3COOH),解得c(CH3COOH)=0.1c(H+)Ka+c(H+)mol·L-1,C正确。pH由7到14过程中,溶液中c(OH-)逐渐增大,对CH3COO-的水解平衡(CH3COO-+H2OCH3COOH+OH-)有抑制作用,故CH3COO-的水解程度不可能始终增大,D错误。
3.(2020浙江7月选考,17,2分)下列说法不正确的是 ( )
A.2.0×10-7mol·L-1的盐酸中c(H+)=2.0×10-7mol·L-1
B.将KCl溶液从常温加热至80℃,溶液的pH变小但仍保持中性
C.常温下,NaCN溶液呈碱性,说明HCN是弱电解质
D.常温下,pH为3的醋酸溶液中加入醋酸钠固体,溶液pH增大
答案 A A项,盐酸是一元强酸,可以完全电离,但在2.0×10-7mol·L-1的盐酸中要考虑水的电离,故c(H+)不是2.0×10-7mol·L-1,错误;B项,KCl是强酸强碱盐,不会发生水解,故KCl溶液显中性,加热时,水的电离平衡正向移动,溶液的pH变小,但仍显中性,正确;C项,常温下NaCN溶液显碱性,说明CN-水解,HCN是弱酸,正确;D项,常温下,在醋酸溶液中加入醋酸钠固体,增大了c(CH3COO-),使醋酸的电离平衡逆向移动,溶液pH增大,正确。
4.(2018北京理综,11,6分)测定0.1mol·L-1Na2SO3溶液先升温再降温过程中的pH,数据如下。
时刻
①
②
③
④
温度/℃
25
30
40
25
pH
9.66
9.52
9.37
9.25
实验过程中,取①④时刻的溶液,加入盐酸酸化的BaCl2溶液做对比实验,④产生白色沉淀多。
下列说法不正确的是 ( )
A.Na2SO3溶液中存在水解平衡:SO32-+H2OHSO3-+OH-
B.④的pH与①不同,是由于SO32-浓度减小造成的
C.①→③的过程中,温度和浓度对水解平衡移动方向的影响一致
D.①与④的KW值相等
答案 C 本题考查Na2SO3的还原性和温度对水解平衡的影响。①→③过程中Na2SO3不断转化为Na2SO4,SO32-浓度逐渐减小,使水解平衡向逆反应方向移动,而升高温度使水解平衡向正反应方向移动,故C不正确。
拓展延伸 亚硫酸盐、H2SO3、SO2等+4价硫元素的化合物都具有较强的还原性。
5.(2018天津理综,3,6分)下列叙述正确的是 ( )
A.某温度下,一元弱酸HA的Ka越小,则NaA的Kh(水解常数)越小
B.铁管镀锌层局部破损后,铁管仍不易生锈
C.反应活化能越高,该反应越易进行
D.不能用红外光谱区分C2H5OH和CH3OCH3
答案 B A项,HA的Ka越小,说明该一元酸的酸性越弱,酸根离子的水解能力越强,NaA的Kh越大,错误;B项,镀锌层局部破损后有可能在特定的环境下形成原电池,铁作正极被保护而不易生锈,正确;C项,活化能越高,反应越不易进行,错误;D项,C2H5OH和CH3OCH3的官能团不同,红外光谱图也不同,所以用红外光谱可以区分,错误。
6.(2018浙江4月选考,4,2分)下列物质溶于水后溶液显酸性的是 ( )
A.KCl B.Na2O C.NH4Cl D.CH3COONa
答案 C 氯化钾是强碱强酸盐,其溶液显中性,故A错误;氧化钠溶于水发生反应:Na2O+H2O2NaOH,溶液显碱性,故B错误;氯化铵溶液中,NH4+水解,溶液显酸性,故C正确;醋酸钠是强碱弱酸盐,其溶液显碱性,故D错误。
7.(2017江苏单科,14,4分)常温下,Ka(HCOOH)=1.77×10-4,Ka(CH3COOH)=1.75×10-5,Kb(NH3·H2O)=1.76×10-5,下列说法正确的是 ( )
A.浓度均为0.1mol·L-1的HCOONa和NH4Cl溶液中阳离子的物质的量浓度之和:前者大于后者
B.用相同浓度的NaOH溶液分别滴定等体积pH均为3的HCOOH和CH3COOH溶液至终点,消耗NaOH溶液的体积相等
C.0.2mol·L-1HCOOH与0.1mol·L-1NaOH等体积混合后的溶液中:c(HCOO-)+c(OH-)=c(HCOOH)+c(H+)
D.0.2mol·L-1CH3COONa与0.1mol·L-1盐酸等体积混合后的溶液中(pH<7):c(CH3COO-)>c(Cl-)>c(CH3COOH)>c(H+)
答案 AD A项,HCOONa溶液中c(Na+)+c(H+)=0.1mol·L-1+c(H+),NH4Cl溶液中c(NH4+)+c(H+)=c(Cl-)+c(OH-)=0.1mol·L-1+c(OH-);已知:Ka(HCOOH)=1.77×10-4>Kb(NH3·H2O)=1.76×10-5,即同浓度时电离程度HCOOH>NH3·H2O,则水解程度HCOO-
思路梳理 1.先确定溶液成分(两溶液混合时能发生反应者优先考虑反应);
2.再确定溶液酸碱性(考虑电离程度、水解程度的相对大小);
3.若选项中包含等式,要考虑两个守恒(物料守恒和电荷守恒);若选项中包含不等式,要考虑两个守恒且结合等量代换。
8.(2016江苏单科,14,4分)(双选)H2C2O4为二元弱酸。20℃时,配制一组c(H2C2O4)+c(HC2O4-)+c(C2O42-)=0.100mol·L-1的H2C2O4和NaOH混合溶液,溶液中部分微粒的物质的量浓度随pH的变化曲线如图所示。
下列指定溶液中微粒的物质的量浓度关系一定正确的是 ( )
A.pH=2.5的溶液中:c(H2C2O4)+c(C2O42-)>c(HC2O4-)
B.c(Na+)=0.100mol·L-1的溶液中:c(H+)+c(H2C2O4)=c(OH-)+c(C2O42-)
C.c(HC2O4-)=c(C2O42-)的溶液中:c(Na+)>0.100mol·L-1+c(HC2O4-)
D.pH=7.0的溶液中:c(Na+)>2c(C2O42-)
答案 BD 结合图像分析,pH=2.5时,c(H2C2O4)+c(C2O42-)远小于c(HC2O4-),A错误;c(Na+)=0.100mol·L-1的溶液中存在c(Na+)=c(C2O42-)+c(HC2O4-)+c(H2C2O4)、c(H+)+c(Na+)=c(HC2O4-)+2c(C2O42-)+c(OH-),联合两式可以得到c(H+)+c(H2C2O4)=c(OH-)+c(C2O42-),B正确;根据电荷守恒:c(H+)+c(Na+)=2c(C2O42-)+c(HC2O4-)+c(OH-),可以得到c(Na+)=2c(C2O42-)+c(HC2O4-)+c(OH-)-c(H+),再结合c(C2O42-)+c(HC2O4-)+c(H2C2O4)=0.100mol·L-1可以得出c(Na+)=0.100mol·L-1+c(C2O42-)-c(H2C2O4)+c(OH-)-c(H+)=0.100mol·L-1+c(HC2O4-)-c(H2C2O4)+c(OH-)-c(H+),因为此时溶液pH<7,则c(OH-)-c(H+)-c(H2C2O4)<0,故c(Na+)<0.100mol·L-1+c(HC2O4-),C错误;根据电荷守恒及c(H+)=c(OH-)可得,c(Na+)=2c(C2O42-)+c(HC2O4-),所以c(Na+)>2c(C2O42-),D正确。
9.(2016四川理综,7,6分)向1L含0.01molNaAlO2和0.02molNaOH的溶液中缓慢通入CO2,随n(CO2)增大,先后发生三个不同的反应,当0.01mol
n(CO2)/mol
溶液中离子的物质的量浓度
A
0
c(Na+)>c(AlO2-)+c(OH-)
B
0.01
c(Na+)>c(AlO2-)>c(OH-)>c(CO32-)
C
0.015
c(Na+)>c(HCO3-)>c(CO32-)>c(OH-)
D
0.03
c(Na+)>c(HCO3-)>c(OH-)>c(H+)
答案 D A项,n(CO2)=0时,溶液为NaAlO2和NaOH的混合溶液,根据电荷守恒有c(Na+)+c(H+)=c(AlO2-)+c(OH-),则c(Na+)
2 1 1
0.02mol 0.01mol 0.01mol
此时所得溶液为NaAlO2和Na2CO3的混合溶液,AlO2-、CO32-均发生微弱水解,水解生成的粒子浓度应小于水解剩余的粒子浓度,即c(OH-)
2 1 1
0.01mol 0.005mol 0.005mol
此时所得溶液为Na2CO3溶液,溶液中c(Na+)>c(CO32-)>c(OH-)>c(HCO3-),故错误;D项,反应②结束后继续通入CO20.015mol发生反应:
Na2CO3 + CO2 + H2O2NaHCO3 ③
1 1 2
0.015mol 0.015mol 0.03mol
此时所得溶液为NaHCO3溶液,溶液中c(Na+)>c(HCO3-)>c(OH-)>c(H+),故正确。
10.(2015安徽理综,13,6分)25℃时,在10mL浓度均为0.1mol·L-1的NaOH和NH3·H2O混合溶液中滴加0.1mol·L-1盐酸,下列有关溶液中粒子浓度关系正确的是 ( )
A.未加盐酸时:c(OH-)>c(Na+)=c(NH3·H2O)
B.加入10mL盐酸时:c(NH4+)+c(H+)=c(OH-)
C.加入盐酸至溶液pH=7时:c(Cl-)=c(Na+)
D.加入20mL盐酸时:c(Cl-)=c(NH4+)+c(Na+)
答案 B NH3·H2O发生微弱电离,溶液中c(OH-)>c(Na+)>c(NH3·H2O),A项不正确;加入10mL0.1mol·L-1盐酸时,混合溶液中:c(Na+)=c(Cl-),结合电荷守恒c(Na+)+c(H+)+c(NH4+)=c(OH-)+c(Cl-)可知B项正确;加入盐酸至溶液pH=7时,c(H+)=c(OH-),结合电荷守恒可知c(Na+)+c(NH4+)=c(Cl-),C项不正确;加入20mL盐酸时溶液中溶质为NaCl和NH4Cl,溶液显酸性:c(H+)>c(OH-),结合电荷守恒可知:c(Na+)+c(NH4+)
A.KWc(H+)<1.0×10-7mol/L
B.c(Na+)=c(HCO3-)+c(CO32-)+c(H2CO3)
C.c(H+)+c(NH4+)=c(OH-)+c(HCO3-)+2c(CO32-)
D.c(Cl-)>c(NH4+)>c(HCO3-)>c(CO32-)
答案 C 根据题意可知,过滤后的滤液中应有较多量的NH4Cl及少量的NaHCO3,D项正确;A项,KWc(H+)=c(OH-),滤液pH<7,则c(OH-)<1.0×10-7mol/L,正确;B项符合物料守恒关系,正确;C项,根据电荷守恒有c(H+)+c(NH4+)+c(Na+)=c(OH-)+c(HCO3-)+2c(CO32-)+c(Cl-),而c(Cl-)≠c(Na+),故错误。
12.(2015天津理综,5,6分)室温下,将0.05molNa2CO3固体溶于水配成100mL溶液,向溶液中加入下列物质,有关结论正确的是 ( )
加入的物质
结论
A.
50mL1mol·L-1H2SO4
反应结束后,c(Na+)=c(SO42-)
B.
0.05molCaO
溶液中c(OH-)c(HCO3-)增大
C.
50mLH2O
由水电离出的c(H+)·c(OH-)不变
D.
0.1molNaHSO4固体
反应完全后,溶液pH减小,c(Na+)不变
答案 B A项,0.05molNa2CO3与0.05molH2SO4刚好反应生成Na2SO4,即所得溶液为Na2SO4溶液,c(Na+)=2c(SO42-);B项,向含0.05molNa2CO3的溶液中加入0.05molCaO,得到CaCO3和NaOH,故c(OH-)c(HCO3-)增大;C项,加水稀释Na2CO3溶液,水的电离程度减小,由水电离出的c(H+)·c(OH-)发生了改变;D项,充分反应后所得溶液为Na2SO4溶液,溶液中c(Na+)增大。
13.(2015江苏单科,14,4分)室温下,向下列溶液中通入相应的气体至溶液pH=7(通入气体对溶液体积的影响可忽略),溶液中部分微粒的物质的量浓度关系正确的是 ( )
A.向0.10mol·L-1NH4HCO3溶液中通CO2:c(NH4+)=c(HCO3-)+c(CO32-)
B.向0.10mol·L-1NaHSO3溶液中通NH3:c(Na+)>c(NH4+)>c(SO32-)
C.向0.10mol·L-1Na2SO3溶液中通SO2:c(Na+)=2[c(SO32-)+c(HSO3-)+c(H2SO3)]
D.向0.10mol·L-1CH3COONa溶液中通HCl:c(Na+)>c(CH3COOH)=c(Cl-)
答案 D A项,依据电荷守恒可得c(NH4+)+c(H+)=c(HCO3-)+2c(CO32-)+c(OH-),其中c(H+)=c(OH-),所以c(NH4+)=c(HCO3-)+2c(CO32-)。B项,向NaHSO3溶液中通入NH3显中性,根据电荷守恒知:c(Na+)+c(H+)+c(NH4+)=2c(SO32-)+c(HSO3-)+c(OH-)①;由物料守恒知,c(Na+)=c(SO32-)+c(HSO3-)+c(H2SO3)②;又pH=7,c(H+)=c(OH-)③,①、②、③联立得:c(NH4+)+c(H2SO3)=c(SO32-),则c(SO32-)>c(NH4+)。C项,未通SO2之前,Na2SO3溶液中物料守恒:c(Na+)=2[c(SO32-)+c(HSO3-)+c(H2SO3)],通入SO2后溶液中Na与S两元素不符合上述物料守恒,应c(Na+)<2[c(SO32-)+c(HSO3-)+c(H2SO3)]。D项,由电荷守恒知:c(Na+)+c(H+)=c(CH3COO-)+c(Cl-)+c(OH-)①;由物料守恒知:c(Na+)=c(CH3COOH)+c(CH3COO-)②;由pH=7知c(H+)=c(OH-)③,由①、③式推知c(Na+)>c(Cl-),把②、③式代入①中可得c(CH3COOH)=c(Cl-),故D正确。
14.(2014福建理综,10,6分)下列关于0.10mol·L-1NaHCO3溶液的说法正确的是 ( )
A.溶质的电离方程式为NaHCO3Na++H++CO32-
B.25℃时,加水稀释后,n(H+)与n(OH-)的乘积变大
C.离子浓度关系:c(Na+)+c(H+)=c(OH-)+c(HCO3-)+c(CO32-)
D.温度升高,c(HCO3-)增大
答案 B NaHCO3的电离方程式为NaHCO3Na++HCO3-,故A项错误;根据电荷守恒,c(Na+)+c(H+)=c(OH-)+c(HCO3-)+2c(CO32-),故C错误;温度升高,促进HCO3-水解,c(HCO3-)减小,故D错误。
15.(2014四川理综,6,6分)下列溶液中粒子的物质的量浓度关系正确的是 ( )
A.0.1mol/LNaHCO3溶液与0.1mol/LNaOH溶液等体积混合,所得溶液中:c(Na+)>c(CO32-)>c(HCO3-)>c(OH-)
B.20mL0.1mol/LCH3COONa溶液与10mL0.1mol/LHCl溶液混合后溶液呈酸性,所得溶液中:c(CH3COO-)>c(Cl-)>c(CH3COOH)>c(H+)
C.室温下,pH=2的盐酸与pH=12的氨水等体积混合,所得溶液中:c(Cl-)+c(H+)>c(NH4+)+c(OH-)
D.0.1mol/LCH3COOH溶液与0.1mol/LNaOH溶液等体积混合,所得溶液中:c(OH-)>c(H+)+c(CH3COOH)
答案 B A项,NaHCO3+NaOHNa2CO3+H2O,故溶液中离子浓度大小关系应为c(Na+)>c(CO32-)>c(OH-)>c(HCO3-),错误;B项正确;C项,两溶液混合,NH3·H2O过量,溶液呈碱性,c(OH-)>c(H+),c(NH4+)>c(Cl-),故c(Cl-)+c(H+)
A.0.1mol·L-1CH3COONa溶液与0.1mol·L-1HCl溶液等体积混合:c(Na+)=c(Cl-)>c(CH3COO-)>c(OH-)
B.0.1mol·L-1NH4Cl溶液与0.1mol·L-1氨水等体积混合(pH>7):c(NH3·H2O)>c(NH4+)>c(Cl-)>c(OH-)
C.0.1mol·L-1Na2CO3溶液与0.1mol·L-1NaHCO3溶液等体积混合:23c(Na+)=c(CO32-)+c(HCO3-)+c(H2CO3)
D.0.1mol·L-1Na2C2O4溶液与0.1mol·L-1HCl溶液等体积混合(H2C2O4为二元弱酸):2c(C2O42-)+c(HC2O4-)+c(OH-)=c(Na+)+c(H+)
答案 AC A项,两种溶液等体积混合,CH3COONa与HCl恰好完全反应生成浓度均为0.05mol·L-1 的NaCl、CH3COOH的混合溶液,由于CH3COOH是弱酸,部分电离,故c(Na+)=c(Cl-)=0.05mol·L-1>c(CH3COO-)>c(OH-),A项正确;B项,等浓度的NH4Cl溶液和氨水混合,溶液呈碱性,说明NH3·H2O的电离程度大于NH4+的水解程度,故c(NH4+)>c(NH3·H2O),B项错误;C项,根据物料守恒可知正确;D项,由电荷守恒可得:2c(C2O42-)+c(HC2O4-)+c(OH-)+c(Cl-)=c(Na+)+c(H+),D项错误。
方法归纳 出现等式关系时一般要用到守恒原理解题,C项中要用到物料守恒,即n(Na)n(C)=32,则2c(Na+)=3[c(CO32-)+c(HCO3-)+c(H2CO3)];D项中要用到电荷守恒,关键要找全溶液中的阴、阳离子。
对比突破 NH3·H2O与NH4Cl按物质的量之比1∶1混合,溶液呈碱性,即NH3·H2O的电离程度大于NH4+的水解程度,故可只考虑NH3·H2O的电离而忽略NH4+的水解,所以有c(NH4+)>c(Cl-)>c(NH3·H2O)>c(OH-)>c(H+);类似的还有CH3COOH和CH3COONa按物质的量之比1∶1混合,溶液呈酸性,有c(CH3COO-)>c(Na+)>c(CH3COOH)>c(H+)>c(OH-)。
17.(2013广东理综,12,4分)50℃时,下列各溶液中,离子的物质的量浓度关系正确的是 ( )
A.pH=4的醋酸中:c(H+)=4.0mol·L-1
B.饱和小苏打溶液中:c(Na+)=c(HCO3-)
C.饱和食盐水中:c(Na+)+c(H+)=c(Cl-)+c(OH-)
D.pH=12的纯碱溶液中:c(OH-)=1.0×10-2mol·L-1
答案 C pH=-lgc(H+),pH=4的醋酸中,c(H+)=1.0×10-4mol·L-1,A项错误;小苏打是弱酸的酸式盐,HCO3-+H2OH2CO3+OH-,c(Na+)>c(HCO3-),B项错误;饱和食盐水中存在H+、Na+、Cl-、OH-4种离子,依据电中性原则可知C项正确;常温下,在pH=12的纯碱溶液中,c(H+)=1.0×10-12mol·L-1,c(OH-)=KWc(H+)=1.0×10-2mol·L-1,温度升高,KW增大,c(H+)不变,则c(OH-)增大,D项错误。
18.(2013浙江理综,12,6分)25℃时,用浓度为0.1000mol·L-1的NaOH溶液滴定20.00mL浓度均为0.1000mol·L-1的三种酸HX、HY、HZ,滴定曲线如下图所示。下列说法正确的是 ( )
A.在相同温度下,同浓度的三种酸溶液的导电能力顺序:HZ
C.将上述HX、HY溶液等体积混合后,用NaOH溶液滴定至HX恰好完全反应时:c(X-)>c(Y-)>c(OH-)>c(H+)
D.HY与HZ混合,达到平衡时:c(H+)=Ka(HY)·c(HY)c(Y-)+c(Z-)+c(OH-)
答案 B 由滴定曲线可推知三种酸的酸性强弱顺序为HZ>HY>HX,故相同温度下,同浓度的三种酸的导电能力大小顺序为HZ>HY>HX,A错误;HY+NaOHNaY+H2O,当V(NaOH)=10.00mL时,HY被中和掉一半,此时溶液中c(HY)≈c(Y-),c(H+)=10-5mol/L,Ka(HY)=c(H+)·c(Y-)c(HY)≈c(H+)=10-5,B正确;因HY酸性强于HX,故在HX、HY的混合溶液中滴加NaOH溶液时,HY先反应,当HX恰好被完全中和时,溶液是等浓度的NaX与NaY的混合溶液,考虑到X-的水解程度大于Y-,故最终溶液中离子浓度的大小顺序为c(Y-)>c(X-)>c(OH-)>c(H+),C错误;HY与HZ混合,达到平衡时,根据电荷守恒可得c(H+)=c(Y-)+c(Z-)+c(OH-),D错误。
19.(2013重庆理综,2,6分)下列说法正确的是 ( )
A.KClO3和SO3溶于水后能导电,故KClO3和SO3为电解质
B.25℃时,用醋酸溶液滴定等浓度NaOH溶液至pH=7,V醋酸
D.AgCl沉淀易转化为AgI沉淀且K(AgX)=c(Ag+)·c(X-),故K(AgI)
20.(2012江苏单科,15,4分)25℃时,有c(CH3COOH)+c(CH3COO-)=0.1mol·L-1的一组醋酸、醋酸钠混合溶液,溶液中c(CH3COOH)、c(CH3COO-)与pH的关系如下图所示。下列有关溶液中离子浓度关系的叙述正确的是 ( )
A.pH=5.5的溶液中:c(CH3COOH)>c(CH3COO-)>c(H+)>c(OH-)
B.W点所表示的溶液中:c(Na+)+c(H+)=c(CH3COOH)+c(OH-)
C.pH=3.5的溶液中:c(Na+)+c(H+)-c(OH-)+c(CH3COOH)=0.1mol·L-1
D.向W点所表示的1.0L溶液中通入0.05molHCl气体(溶液体积变化可忽略):c(H+)=c(CH3COOH)+c(OH-)
答案 BC A项,由图示可知,pH=4.75时,c(CH3COO-)=0.050mol·L-1,若pH由4.75→5.5,溶液酸性减弱,说明CH3COONa的量增加,即c(CH3COO-)>0.050mol·L-1,c(CH3COOH)<0.050mol·L-1,即c(CH3COOH)
①HF(aq)+OH-(aq)F-(aq)+H2O(l)
ΔH=-67.7kJ·mol-1
②H+(aq)+OH-(aq)H2O(l) ΔH=-57.3kJ·mol-1
在20mL0.1mol·L-1氢氟酸中加入VmL0.1mol·L-1NaOH溶液。下列有关说法正确的是 ( )
A.氢氟酸的电离方程式及热效应可表示为:
HF(aq)F-(aq)+H+(aq) ΔH=+10.4kJ·mol-1
B.当V=20时,溶液中:c(OH-)=c(HF)+c(H+)
C.当V=20时,溶液中:c(F-)
答案 B A项,由①-②得:HF(aq)H+(aq)+F-(aq) ΔH=-10.4kJ·mol-1;B项,当加入20mL0.1mol·L-1NaOH溶液时,溶液中HF恰好完全反应生成NaF和H2O,依据水电离的c(H+)和c(OH-)相等建立质子守恒:c(OH-)=c(HF)+c(H+);C项,当V=20时,溶液总体积约为40mL,则c(Na+)<0.1mol·L-1;D项,当V>0时,可能存在HF过量,即有可能出现c(F-)>c(H+)>c(Na+)>c(OH-)。
22.(2012天津理综,5,6分)下列电解质溶液的有关叙述正确的是 ( )
A.同浓度、同体积的强酸与强碱溶液混合后,溶液的pH=7
B.在含有BaSO4沉淀的溶液中加入Na2SO4固体,c(Ba2+)增大
C.含1molKOH的溶液与1molCO2完全反应后,溶液中c(K+)=c(HCO3-)
D.在CH3COONa溶液中加入适量CH3COOH,可使c(Na+)=c(CH3COO-)
答案 D A项,同浓度、同体积的NaOH溶液与H2SO4溶液混合后,溶液的pH<7;B项,在含有BaSO4沉淀的溶液中,存在沉淀溶解平衡:BaSO4(s)Ba2+(aq)+SO42-(aq),加入Na2SO4固体后,SO42-浓度增大,平衡逆向移动,c(Ba2+)减小;C项,KOH+CO2KHCO3,而HCO3-既能水解,又能电离,故c(K+)>c(HCO3-);D项,CH3COONa溶液显碱性,加入适量CH3COOH使溶液显中性时,c(H+)=c(OH-),根据电荷守恒可得c(Na+)=c(CH3COO-)。
23.(2011全国,9,6分)室温时,将浓度和体积分别为c1、V1的NaOH溶液和c2、V2的CH3COOH溶液相混合,下列关于该混合溶液的叙述错误的是 ( )
A.若pH>7,则一定是c1V1=c2V2
B.在任何情况下都是c(Na+)+c(H+)=c(CH3COO-)+c(OH-)
C.当pH=7时,若V1=V2,则一定是c2>c1
D.若V1=V2,c1=c2,则c(CH3COO-)+c(CH3COOH)=c(Na+)
答案 A A项,pH>7时,可以是c1V1=c2V2,也可以是c1V1>c2V2,错误;B项,符合电荷守恒,正确;C项,当pH=7时,醋酸一定过量,正确;D项,符合物料守恒,正确。
24.(2011重庆,8,6分)对滴有酚酞试液的下列溶液,操作后颜色变深的是 ( )
A.明矾溶液加热
B.CH3COONa溶液加热
C.氨水中加入少量NH4Cl固体
D.小苏打溶液中加入少量NaCl固体
答案 B 明矾水解显酸性,加热促进水解,酚酞在酸性溶液中不显色,故A项错误;CH3COONa水解显碱性,加热促进水解,c(OH-)增大,溶液红色加深,B项正确;氨水显弱碱性,NH4Cl水解显酸性,溶液中c(OH-)减小,红色变浅,C项错误;加入少量NaCl固体对NaHCO3的水解不产生影响,溶液颜色无变化,D项错误。
25.(2011广东,11,4分)对于0.1mol·L-1Na2SO3溶液,正确的是 ( )
A.升高温度,溶液pH降低
B.c(Na+)=2c(SO32-)+c(HSO3-)+c(H2SO3)
C.c(Na+)+c(H+)=2c(SO32-)+2c(HSO3-)+c(OH-)
D.加入少量NaOH固体,c(SO32-)与c(Na+)均增大
答案 D 升高温度会促进SO32-的水解,溶液碱性增强,pH升高,A项错误;根据物料守恒得c(Na+)=2c(SO32-)+2c(HSO3-)+2c(H2SO3),B项错误;根据电荷守恒得c(Na+)+c(H+)=2c(SO32-)+c(HSO3-)+c(OH-),C项错误;加入少量NaOH固体,c(Na+)、c(OH-)均增大,平衡SO32-+H2OHSO3-+OH-逆向移动,c(SO32-)增大,D项正确。
26.(2011江苏,14,4分)下列有关电解质溶液中微粒的物质的量浓度关系正确的是 ( )
A.在0.1mol·L-1NaHCO3溶液中:c(Na+)>c(HCO3-)>c(CO32-)>c(H2CO3)
B.在0.1mol·L-1Na2CO3溶液中:c(OH-)-c(H+)=c(HCO3-)+2c(H2CO3)
C.向0.2mol·L-1NaHCO3溶液中加入等体积0.1mol·L-1NaOH溶液:c(CO32-)>c(HCO3-)>c(OH-)>c(H+)
D.常温下,CH3COONa和CH3COOH混合溶液[pH=7,c(Na+)=0.1mol·L-1]:c(Na+)=c(CH3COO-)>c(CH3COOH)>c(H+)=c(OH-)
答案 BD A项,由于NaHCO3溶液显碱性,所以HCO3-的水解程度大于其电离程度,即c(H2CO3)>c(CO32-),错误;B项,Na2CO3溶液中存在电荷守恒c(Na+)+c(H+)=c(HCO3-)+2c(CO32-)+c(OH-)及物料守恒c(Na+)=2c(CO32-)+2c(HCO3-)+2c(H2CO3),将两式联立,消去c(Na+)即得c(OH-)-c(H+)=c(HCO3-)+2c(H2CO3),正确;C项,该溶液为物质的量浓度均为0.05mol·L-1的Na2CO3和NaHCO3的混合溶液,同浓度时,多元弱酸的正盐的水解程度大于其酸式盐的水解程度,并且CO32-水解生成的OH-会抑制HCO3-的水解,因此,溶液中c(HCO3-)>c(CO32-),错误;D项,依据25℃时,醋酸的电离常数=c(H+)·c(CH3COO-)c(CH3COOH)=1.75×10-5可得出:c(CH3COOH)=10-7×0.11.75×10-5mol·L-1=5.7×10-4mol·L-1
A.pH>7时,c(C6H5O-)>c(K+)>c(H+)>c(OH-)
B.pH<7时,c(K+)>c(C6H5O-)>c(H+)>c(OH-)
C.V[C6H5OH(aq)]=10mL时,c(K+)=c(C6H5O-)>c(OH-)=c(H+)
D.V[C6H5OH(aq)]=20mL时,c(C6H5O-)+c(C6H5OH)=2c(K+)
答案 D A项,pH>7时,c(H+)
考点二 沉淀溶解平衡及其应用
1.(2020天津,7,3分)常温下,下列有关电解质溶液的说法错误的是 ( )
A.相同浓度的HCOONa和NaF两溶液,前者的pH较大,则Ka(HCOOH)>Ka(HF)
B.相同浓度的CH3COOH和CH3COONa两溶液等体积混合后pH约为4.7,则溶液中c(CH3COO-)>c(Na+)>c(H+)>c(OH-)
C.FeS溶于稀硫酸,而CuS不溶于稀硫酸,则Ksp(FeS)>Ksp(CuS)
D.在1mol·L-1Na2S溶液中,c(S2-)+c(HS-)+c(H2S)=1mol·L-1
答案 A A项,相同浓度的HCOONa溶液和NaF溶液,HCOONa溶液的pH较大说明HCOO-水解程度大于F-,依据“越弱越水解”知,HCOOH的酸性弱于HF,即Ka(HCOOH)
2.(2018海南单科,6,2分)某温度下向含AgCl固体的AgCl饱和溶液中加少量稀盐酸,下列说法正确的是 ( )
A.AgCl的溶解度、Ksp均减小
B.AgCl的溶解度、Ksp均不变
C.AgCl的溶解度减小、Ksp不变
D.AgCl的溶解度不变、Ksp减小
答案 C 饱和溶液中存在平衡:AgCl(s)Ag+(aq)+Cl-(aq),加入稀盐酸,Cl-浓度增大,平衡逆向移动,AgCl固体含量增多,即AgCl的溶解度减小。Ksp仅与温度有关,题中温度不变,则Ksp不变,故A、B、D均不正确,C正确。
3.(2018江苏单科,13,4分)根据下列图示所得出的结论不正确的是 ( )
A.图甲是CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)的平衡常数与反应温度的关系曲线,说明该反应的ΔH<0
B.图乙是室温下H2O2催化分解放出氧气的反应中c(H2O2)随反应时间变化的曲线,说明随着反应的进行H2O2分解速率逐渐减小
C.图丙是室温下用0.1000mol·L-1NaOH溶液滴定20.00mL0.1000mol·L-1某一元酸HX的滴定曲线,说明HX是一元强酸
D.图丁是室温下用Na2SO4除去溶液中Ba2+达到沉淀溶解平衡时,溶液中c(Ba2+)与c(SO42-)的关系曲线,说明溶液中c(SO42-)越大c(Ba2+)越小
答案 C 本题考查化学反应原理图像的应用。由图甲可知,温度升高,lgK减小,即K值减小,平衡逆向移动,故正反应放热,ΔH<0,A正确;由图乙可知随着时间的推移,单位时间内Δc(H2O2)越来越小,说明H2O2分解速率逐渐减小,B正确;由图丙可知0.1000mol·L-1一元酸(HX)的pH>1,故HX为弱酸,C错误;由图丁可知c(SO42-)与c(Ba2+)成反比,即c(SO42-)越大c(Ba2+)越小,D正确。
审题方法 解答图像题时要看清横坐标、纵坐标对应的物理量及二者的关系。如图甲,随着温度升高,lgK逐渐减小,即K值逐渐减小,说明平衡逆向移动。
4.(2017课标Ⅲ,13,6分)在湿法炼锌的电解循环溶液中,较高浓度的Cl-会腐蚀阳极板而增大电解能耗。可向溶液中同时加入Cu和CuSO4,生成CuCl沉淀从而除去Cl-。根据溶液中平衡时相关离子浓度的关系图,下列说法错误的是 ( )
A.Ksp(CuCl)的数量级为10-7
B.除Cl-反应为Cu+Cu2++2Cl-2CuCl
C.加入Cu越多,Cu+浓度越高,除Cl-效果越好
D.2Cu+Cu2++Cu平衡常数很大,反应趋于完全
答案 C 依据图像,选择一个坐标点(1.75,-5),lgc(Cu+)mol·L-1=-5,c(Cu+)=10-5mol·L-1,-lgc(Cl-)mol·L-1=1.75,c(Cl-)=10-1.75mol·L-1,Ksp(CuCl)=c(Cu+)·c(Cl-)=1×10-6.75,则Ksp(CuCl)的数量级为10-7,A正确;Cu和Cu2+发生氧化还原反应生成Cu+,Cu+与Cl-形成CuCl沉淀,B正确;Cu是固体,其量的多少不会引起平衡移动,对除Cl-无影响,C错误;2Cu+Cu2++Cu的平衡常数很大,说明反应正向进行的程度很大,反应趋于完全,D正确。
5.(2016海南单科,5,2分)向含有MgCO3固体的溶液中滴加少许浓盐酸(忽略体积变化),下列数值变小的是 ( )
A.c(CO32-) B.c(Mg2+)
C.c(H+) D.Ksp(MgCO3)
答案 A 含有MgCO3固体的溶液中存在溶解平衡:MgCO3(s)Mg2+(aq)+CO32-(aq),加入少量浓盐酸,H+可与CO32-反应,促使溶解平衡正向移动,故溶液中c(CO32-)减小,c(Mg2+)及c(H+)增大,Ksp(MgCO3)只与温度有关,不变。故A正确,B、C、D均不正确。
6.(2014课标Ⅰ,11,6分)溴酸银(AgBrO3)溶解度随温度变化曲线如图所示,下列说法错误··的是 ( )
A.溴酸银的溶解是放热过程
B.温度升高时溴酸银溶解速度加快
C.60℃时溴酸银的Ksp约等于6×10-4
D.若硝酸钾中含有少量溴酸银,可用重结晶方法提纯
答案 A 由题给曲线知,升高温度,AgBrO3的溶解度增大,说明升高温度,AgBrO3的溶解平衡AgBrO3(s)Ag+(aq)+BrO3-(aq)向右移动,故AgBrO3的溶解是吸热过程,A错误;温度越高,物质的溶解速度越快,B正确;60℃时饱和AgBrO3溶液的浓度c[AgBrO3(aq)]=c(Ag+)=c(BrO3-)≈1000×1×0.6100+0.6236mol/L≈0.025mol/L,故Ksp(AgBrO3)=c(Ag+)·c(BrO3-)=0.025×0.025≈6×10-4,C正确;KNO3中混有少量AgBrO3,因KNO3的溶解度受温度影响变化较大,故可用重结晶方法提纯,D正确。
7.(2015天津理综,3,6分)下列说法不正确的是 ( )
A.Na与H2O的反应是熵增的放热反应,该反应能自发进行
B.饱和Na2SO4溶液或浓硝酸均可使蛋白质溶液产生沉淀,但原理不同
C.FeCl3和MnO2均可加快H2O2分解,同等条件下二者对H2O2分解速率的改变相同
D.Mg(OH)2固体在溶液中存在平衡:Mg(OH)2(s)Mg2+(aq)+2OH-(aq),该固体可溶于NH4Cl溶液
答案 C A项,2Na(s)+2H2O(l)2NaOH(aq)+H2(g) ΔH<0,上述反应中ΔS>0、ΔH<0,则ΔG=ΔH-TΔS<0,该反应能自发进行。B项,饱和Na2SO4溶液使蛋白质溶液产生沉淀的原理是蛋白质发生盐析,属于物理变化;而浓硝酸使蛋白质沉淀的原理是蛋白质发生变性,属于化学变化。C项,FeCl3和MnO2都可作H2O2分解反应的催化剂,但催化效果不同。D项,Mg(OH)2固体在溶液中存在平衡:Mg(OH)2(s)Mg2+(aq)+2OH-(aq),向平衡体系中加入NH4Cl溶液后,NH4+与OH-反应生成NH3·H2O,从而使上述平衡正向移动,Mg(OH)2固体溶解。
8.(2014安徽理综,12,6分)中学化学中很多“规律”都有其适用范围,下列根据有关“规律”推出的结论正确的是 ( )
选项
规律
结论
A
较强酸可以制取较弱酸
次氯酸溶液无法制取盐酸
B
反应物浓度越大,反应速率越快
常温下,相同的铝片中分别加入足量的浓、稀硝酸,浓硝酸中铝片先溶解完
C
结构和组成相似的物质,沸点随相对分子质量增大而升高
NH3沸点低于PH3
D
溶解度小的沉淀易向溶解度更小的沉淀转化
ZnS沉淀中滴加CuSO4溶液可以得到CuS沉淀
答案 D A项,“较强酸可以制取较弱酸”适用于复分解反应,HClO制取HCl发生的是氧化还原反应,A项错误;B项,铝片加入浓硝酸中会发生钝化;C项,由于NH3分子间能形成氢键,故其沸点比PH3高,错误;D项,CuS比ZnS更难溶,ZnS易转化为CuS,D项正确。
9.(2013课标Ⅱ,13,6分)室温时,M(OH)2(s)M2+(aq)+2OH-(aq) Ksp=a。c(M2+)=bmol·L-1时,溶液的pH等于 ( )
A.12lg(ba) B.12lg(ab)
C.14+12lg(ab) D.14+12lg(ba)
答案 C 根据溶度积常数的表达式可知,c(OH-)=Kspc(M2+)=abmol·L-1,结合水的离子积可得:c(H+)=10-14abmol·L-1=
10-14bamol·L-1,则pH=-lgc(H+)=14+12lg(ab),C项正确。
评析 该题侧重考查学生的计算能力,熟练运用公式准确计算是得分的关键。
10.(2012江苏单科,13,4分)下列根据实验操作和现象所得出的结论正确的是 ( )
选项
实验操作
实验现象
结论
A
向两份蛋白质溶液中分别滴加饱和NaCl溶液和CuSO4溶液
均有固体析出
蛋白质均发生变性
B
向溶液X中先滴加稀硝酸,再滴加Ba(NO3)2溶液
出现白色沉淀
溶液X中一定含有SO42-
C
向一定浓度的Na2SiO3溶液中通入适量CO2气体
出现白色沉淀
H2SiO3的酸性比H2CO3的酸性强
D
向浓度均为0.1mol·L-1NaCl和NaI混合溶液中滴加少量AgNO3溶液
出现黄色沉淀
Ksp(AgCl)>
Ksp(AgI)
答案 D A项,向蛋白质溶液中滴加饱和NaCl溶液,蛋白质析出,该变化属于蛋白质的盐析,蛋白质并没有发生变性;B项,若溶液X中含有SO32-,滴加稀硝酸后,SO32-被氧化为SO42-,再滴加Ba(NO3)2溶液,也会出现白色沉淀;C项,Na2SiO3+CO2+H2OH2SiO3↓+Na2CO3,说明酸性H2CO3>H2SiO3;D项,对于相同类型的难溶物(如AB型),通常Ksp越小,越易形成沉淀。
11.(2015江苏单科,18,12分)软锰矿(主要成分MnO2,杂质金属元素Fe、Al、Mg等)的水悬浊液与烟气中SO2反应可制备MnSO4·H2O,反应的化学方程式为:MnO2+SO2MnSO4。
(1)质量为17.40g纯净MnO2最多能氧化 L(标准状况)SO2。
(2)已知:Ksp[Al(OH)3]=1×10-33,Ksp[Fe(OH)3]=3×10-39,pH=7.1时Mn(OH)2开始沉淀。室温下,除去MnSO4溶液中的Fe3+、Al3+(使其浓度均小于1×10-6mol·L-1),需调节溶液pH范围为 。
(3)下图可以看出,从MnSO4和MgSO4混合溶液中结晶MnSO4·H2O晶体,需控制的结晶温度范围为 。
(4)准确称取0.1710gMnSO4·H2O样品置于锥形瓶中,加入适量H3PO4和NH4NO3溶液,加热使Mn2+全部氧化成Mn3+,用c(Fe2+)=0.0500mol·L-1的标准溶液滴定至终点(滴定过程中Mn3+被还原为Mn2+),消耗Fe2+溶液20.00mL。计算MnSO4·H2O样品的纯度(请给出计算过程)。
答案 (1)4.48 (2)5.0
n(Mn2+)=n(Fe2+)=1.00×10-3mol
m(MnSO4·H2O)=1.00×10-3mol×169g·mol-1=0.169g
MnSO4·H2O样品的纯度为:0.169g0.1710g×100%=98.8%
解析 (1)根据已知化学方程式,可得n(SO2)=n(MnO2)=17.40g87g·mol-1=0.2mol,则标准状况下,V(SO2)=4.48L。
(2)Fe(OH)3与Al(OH)3同属AB3型,由Ksp数据分析可知,同浓度的Fe3+和Al3+,调节pH时,Fe3+先沉淀,且Al3+沉淀完全时,Fe3+也已完全沉淀,欲除去Al3+,可使溶液中c(OH-)>31×10-3310-6mol·L-1=10-9mol·L-1,即pH>5.0,结合题给信息,除去Al3+、Fe3+而不影响Mn2+的pH范围是5.0
12.(2011课标,26,14分)0.80gCuSO4·5H2O样品受热脱水过程的热重曲线(样品质量随温度变化的曲线)如下图所示。
请回答下列问题:
(1)试确定200℃时固体物质的化学式
(要求写出推断过程);
(2)取270℃所得样品,于570℃灼烧得到的主要产物是黑色粉末和一种氧化性气体,该反应的化学方程式为 。把该黑色粉末溶解于稀硫酸中,经浓缩、冷却,有晶体析出,该晶体的化学式为 ,
其存在的最高温度是 ;
(3)上述氧化性气体与水反应生成一种化合物,该化合物的浓溶液与Cu在加热时发生反应的化学方程式为 ;
(4)在0.10mol·L-1硫酸铜溶液中加入氢氧化钠稀溶液充分搅拌,有浅蓝色氢氧化铜沉淀生成,当溶液的pH=8时,c(Cu2+)= mol·L-1{Ksp[Cu(OH)2]=2.2×10-20}。若在0.1mol·L-1硫酸铜溶液中通入过量H2S气体,使Cu2+完全沉淀为CuS,此时溶液中的H+浓度是 mol·L-1。
答案 (1)CuSO4·5H2OCuSO4·(5-n)H2O+nH2O
250 18n
0.80g 0.80g-0.57g=0.23g
n=4
200℃时该固体物质的化学式为CuSO4·H2O
(2)CuSO4CuO+SO3↑ CuSO4·5H2O 102℃
(3)2H2SO4(浓)+CuCuSO4+SO2↑+2H2O
(4)2.2×10-8 0.2
解析 (1)由图像可知:200℃时,0.80gCuSO4·5H2O分解后剩余固体为0.57g,可分析出结晶水未完全失去,由CuSO4·5H2OCuSO4·(5-n)H2O+nH2O可求出n等于4。
(2)由图像可看出270℃时固体质量为0.51g,经过计算分析可知该固体为CuSO4;当加热到102℃时CuSO4·5H2O质量减少,说明该温度时晶体已开始分解,故其存在的最高温度是102℃。
(4)由pH=8知c(OH-)=10-1410-8mol·L-1=10-6mol·L-1,再根据Ksp[Cu(OH)2]=2.2×10-20=c(Cu2+)·c2(OH-)可求出c(Cu2+);H2S+CuSO4CuS↓+H2SO4,由题给数据可求出c(H+)=0.2mol·L-1。
【3年模拟】
时间:30分钟 分值:36分
选择题(本题共9小题,每小题4分,共36分,每小题有一个或两个选项符合题目要求)
1.(2020德州期末,15)已知:pNi=-lgc(Ni2+),常温下H2S的电离平衡常数:Ka1=1.3×10-7,Ka2=7.1×10-15。常温下,向10mL0.1mol·L-1Ni(NO3)2溶液中滴加0.1mol·L-1Na2S溶液,滴加过程中pNi与Na2S溶液体积的关系如图所示。下列说法正确的是 ( )
A.E、F、G三点中,F点对应溶液中水电离程度最大
B.常温下,Ksp(NiS)=1×10-21
C.Na2S溶液中c(S2-)+c(HS-)+c(H2S)=c(Na+)
D.Na2S溶液中,S2-第一步水解常数Kh1=1.0×10-147.1×10-15
答案 BD
2.(2020聊城二模,14)25℃时,H3AsO4水溶液中含砷的各物种的分布分数(平衡时某物种的浓度占各物种浓度之和的分数)与pH的关系分别如图所示。
下列叙述错误的是 ( )
A.将NaOH溶液逐滴加入到H3AsO4溶液中,当溶液pH在5~6时发生反应的离子方程式为H2AsO4-+OH-+H2O
B.Na2HAsO4溶液中离子浓度关系c(Na+)>c(HAsO42-)>c(OH-)>c(H2AsO4-)>c(AsO43-)
C.向H3AsO4溶液中滴加NaOH溶液至中性时c(Na+)=2c(HAsO42-)+3c(AsO43-)
D.AsO43-第一步水解的平衡常数的数量级为10-3
答案 C
3.(2021届日照高三二次联考,15)TK时,现有25mL含KCl和KCN的溶液,用0.1000mol·L-1的硝酸银标准溶液对该混合液进行电位滴定(CN-与H+的反应可以忽略),获得电动势(E)和硝酸银标准溶液体积(V)的电位滴定曲线如图所示,曲线上的转折点即为化学计量点。
已知:Ⅰ.Ag+与CN-反应过程:①Ag++2CN-[Ag(CN)2]-,②[Ag(CN)2]-+Ag+2AgCN↓。
Ⅱ.TK时,Ksp(AgCN)=2×10-16,Ksp(AgCl)=2×10-10。
下列说法不正确的是 ( )
A.V1=5.00,B点时生成AgCN
B.c(KCN)=0.02000mol·L-1,c(KCl)=0.03000mol·L-1
C.反应①的平衡常数为K1,反应②的平衡常数为K2,则K1+K2=2Ksp(AgCN)
D.C点时,溶液中c(Cl-)c(CN-)=106
答案 C
4.(2021届山师附中高三期中,11)若用AG表示溶液的酸度,AG的定义式为AG=lg[H+][OH-],室温下实验室中用0.01mol·L-1的氢氧化钠溶液滴定20.00mL0.01mol·L-1醋酸,滴定过程如图所示,下列叙述正确的是 ( )
A.室温下,A点的溶液显酸性
B.A点时加入氢氧化钠溶液的体积小于20.00mL
C.室温下,AG=7 溶液的pH=3.5
D.从O到B,水的电离程度逐渐减小
答案 BC
5.(2021届烟台高三期中,14)常温下,几种弱电解质的电离平衡常数如表所示。向20mL0.1mol·L-1的盐酸中逐滴滴加0.1mol·L-1的氨水,溶液pH变化曲线如图所示。下列说法正确的是 ( )
弱电解质
K
H2CO3
Ka1=4×10-7 Ka2=4×10-11
NH3·H2O
Kb=1.75×10-5
CH3COOH
Ka=1.75×10-5
A.CH3COONH4溶液中,c(OH-)=c(H+)>1×10-7mol·L-1
B.曲线上a、b、c、d四个点,水的电离程度依次增大
C.d点时,3c(OH-)-3c(H+)=c(NH4+)-2c(NH3·H2O)
D.向足量的Na2CO3溶液中滴加几滴稀醋酸,反应的离子方程式:CO32-+H+HCO3-
答案 C
6.(2021届日照高三9月月考,15)向xmL0.1mol·L-1氨水中滴加等浓度的稀高氯酸,测得混合液的温度和pOH[pOH=-lgc(OH-)]随着加入稀高氯酸的体积变化如图所示(图中实线为温度变化,虚线为pOH变化)。下列说法错误的是 ( )
A.x=20
B.b、c点由水电离出的c(OH-)大小:b>c
C.b点时溶液中微粒浓度:c(NH4+)
答案 CD
7.(2020青岛一模,14)室温下,将10mL浓度为1mol·L-1的CH3NH2、NH2OH两种一元碱溶液分别加水稀释,曲线如图,V是溶液体积(mL),pOH=-lgc(OH-)。已知:CH3NH2+H2OCH3NH3++OH-;NH2OH+H2ONH3OH++OH-。下列说法正确的是 ( )
A.该温度下,Kb(NH2OH)的数量级为10-9
B.当lgV=3时,水的电离程度:NH2OH>CH3NH2
C.用等浓度盐酸分别滴定两种碱溶液至pH=7,消耗盐酸的体积:NH2OH>CH3NH2
D.等浓度的CH3NH3Cl和NH3OHCl两种盐溶液中离子总浓度相等
答案 AB
8.(2021届日照一中高三10月月考,10)25℃时,向 20mL0.1mol·L-1四氯金酸(HAuCl4)溶液中滴加 0.1mol·L-1NaOH 溶液,滴定曲线如图 1,含氯微粒的物质的量分数(δ)随 pH 变化关系如图 2,则下列说法不正确的是 ( )
A.b 点溶液中存在关系:2c(H+)+c(HAuCl4)=2c(OH-)+c(AuCl4-)
B.X 点描述的是滴定曲线中 b 点含氯微粒的物质的量分数 δ 与pH 的关系
C.c点溶液中存在关系:c(Na+)=c(AuCl4-)
D.d 点时,溶液中微粒浓度的大小关系为 c(Na+)>c(AuCl4-)>c(OH-)>c(H+)
答案 B
9.(2020泰安高三期末,13)已知溶解度也可用物质的量浓度表示,25℃时,Ag2CrO4在不同浓度CrO42-溶液中的溶解度如图所示,下列说法正确的是 ( )
A.图中a、b两点c(Ag+)相同
B.图中a点与b点Ag2CrO4溶度积相等
C.在a点向溶液中加入少量AgNO3,溶解度可变为c点
D.该温度下,Ag2CrO4溶度积的数量级为10-12
答案 BD
[教师专用题组]
【3年模拟】
时间:40分钟 分值:76分
一、选择题(本题共8小题,每小题2分,共12分。每小题只有一个选项符合题意。)
1.常温下,下列溶液浓度均为0.1mol·L-1,有关叙述正确的是 ( )
A.碳酸氢钠溶液中c(H2CO3)>c(CO32-)
B.碳酸钠溶液比碳酸氢钠溶液的pH小
C.碳酸钠溶液中c(OH-)=c(H+)+c(H2CO3)+c(CO32-)
D.碳酸钠溶液中滴加盐酸至pH=7,所得溶液的溶质只有NaCl
答案 A A项,碳酸氢钠溶液呈弱碱性,说明碳酸氢根离子的水解程度大于电离程度,因此水解产生的H2CO3浓度比电离产生的碳酸根离子浓度大,正确;B项,碳酸钠水解程度比碳酸氢钠水解程度大,相同浓度的碳酸钠溶液比碳酸氢钠溶液的pH大,错误;C项,碳酸钠溶液中存在物料守恒:c(Na+)=2c(HCO3-)+2c(CO32-)+2c(H2CO3),也存在电荷守恒:c(Na+)+c(H+)=c(HCO3-)+2c(CO32-)+c(OH-),联立得质子守恒:c(OH-)=c(HCO3-)+2c(H2CO3)+c(H+),错误;D项,碳酸钠溶液中滴加盐酸至pH=7,所得溶液的溶质除了氯化钠外,还有碳酸氢钠和碳酸,错误。
思路梳理 判断电解质溶液中粒子浓度间的关系时,正确利用电解质溶液都遵循的“三大守恒”规律,即物料守恒、电荷守恒和质子守恒。
2.已知Ksp(CaCO3)=2.8×10-9,Ka1(H2CO3)=4.2×10-7、Ka2(H2CO3)=5.6×10-11。溶洞是碳酸盐类岩石受到溶有CO2的流水长年累月的溶蚀而形成的,反应的原理可表示为CaCO3+H2CO3Ca2++2HCO3-,该反应的平衡常数为 ( )
A.3.7×10-13 B.6.7×10-3 C.5×10-3 D.2.1×10-5
答案 D K=c2(HCO3-)×c(Ca2+)c(H2CO3)=c2(HCO3-)×c(Ca2+)c(H2CO3)×c(H+)×c(CO32-)c(H+)×c(CO32-)=Ka1KspKa2=4.2×10-7×2.8×10-95.6×10-11=2.1×10-5,答案为D。
3.298K时,将0.1mol·L-1的两种钠盐NaX、NaY溶液加水稀释,溶液的pH与稀释倍数的对数lgVV0的关系如图所示。下列说法不正确的是 ( )
A.酸性:HY>HX
B.298K时,K(HX)/K(HY)=1/100
C.lgVV0=2时,c(HX)+c(X-)=c(HY)+c(Y-)
D.相同浓度时,NaX和NaY两溶液中离子总浓度相等
答案 D 从图像看,同温同浓度的钠盐,NaX溶液的pH较大,说明X-水解程度较大,则HX酸性较弱,A项正确;0.1mol·L-1的NaX溶液中,c(X-)≈0.1mol·L-1,c(OH-)=c(HX)=1×10-4mol·L-1,K(HX)=c(H+)·c(X-)c(HX)=KW·c(X-)c(OH-)·c(HX)=KW·c(X-)c2(OH-),同理可推知HY的平衡常数表达式,则K(HX)/K(HY)=1/100,B项正确;根据物料守恒,c(HX)+c(X-)=c(HY)+c(Y-),C项正确;根据电荷守恒:c(Na+)+c(H+)=c(X-)+c(OH-)、c(Na+)+c(H+)=c(Y-)+c(OH-),NaY溶液的c(H+)浓度较大,故NaY溶液中离子总浓度较大,D项错误。
4.常温下,用0.1mol·L-1稀盐酸分别滴定体积均为20mL、浓度均为0.1mol·L-1的NaOH溶液和AOH溶液,溶液的pH随加入稀盐酸体积变化如图所示,下列说法错误的是 ( )
A.ACl水解平衡常数约为10-5
B.Y点:c(AOH)-c(A+)>c(H+)-c(OH-)
C.将X点和Z点溶液混合后,呈碱性
D.向Z点溶液中逐滴加入NaOH溶液至pH=7:c(Cl-)>c(AOH)=c(Na+)>c(A+)
答案 C 题图中,上方曲线对应滴定NaOH溶液,下方曲线对应滴定AOH溶液,且AOH的电离平衡常数Kb=10-5×10-50.1=10-9,ACl的水解平衡常数Kh=10-5,故A正确;根据电荷守恒可知:c(Cl-)-c(A+)=c(H+)-c(OH-),Y点存在等物质的量的ACl和AOH且Y点溶液的pH小于7,所以Y点ACl的水解程度大于AOH的电离程度,故c(AOH)>c(Cl-),B正确;X点和Z点溶液混合后,溶液中ACl和AOH的物质的量相等,由Y点可知,溶液中AOH和ACl的物质的量相等时,溶液呈酸性,故C错误;向Z点溶液中,逐滴加入NaOH溶液至pH=7,由电荷守恒可知:c(Na+)+c(A+)=c(Cl-),由物料守恒可知:c(Cl-)=c(A+)+c(AOH),所以c(Cl-)>c(AOH)=c(Na+)>c(A+),故D正确。
5.25℃时,FeS和ZnS的饱和溶液中,金属阳离子与S2-的物质的量浓度的负对数关系如图所示。下列说法正确的是 ( )
A.溶解度S(FeS)
C.向b点对应溶液中加入Na2S溶液,可转化为c点对应的溶液
D.向c点对应的溶液中加入Na2S溶液,ZnS的Ksp增大
答案 B 由题图可知ZnS的溶度积远小于FeS,又因为FeS和ZnS是相同类型的化合物,故溶解度S(FeS)>S(ZnS),A项错误;a点FeS的离子浓度积小于其溶度积,故为不饱和溶液,根据图中数据知c(Fe2+)>c(S2-),B项正确;向b点对应溶液中加入Na2S溶液,c(S2-)增大,而b点到c点c(S2-)减小,C项错误;Ksp只与温度有关,向c点对应的溶液中加入Na2S溶液,ZnS的Ksp不变,D项错误。
6.砷(As)是一些工厂和矿山废水中的污染元素。常温下,H3AsO4水溶液中含砷的各微粒的分布分数(平衡时某微粒的浓度占各微粒浓度之和的分数)与pH的关系如图所示(已知:pKa=-lgKa),下列说法错误的是 ( )
A.Na2HAsO4溶液显碱性
B.H3AsO4溶液pKa2为2.2
C.m点对应溶液中由水电离出的c(OH-)为10-2.5mol·L-1
D.n点对应溶液中离子浓度关系为:c(HAsO42-)=c(H2AsO4-)>c(H+)=c(OH-)
答案 B 根据图像分析可知,Na2HAsO4溶液的pH大于7,溶液显碱性,A项正确;H3AsO4的Ka2=c(H+)c(HAsO42-)c(H2AsO4-),pH=7时c(HAsO42-)=c(H2AsO4-),则Ka2=10-7,pKa2=7,B项错误;m点对应溶液为HAsO42-和AsO43-的混合溶液,溶液显碱性,盐类水解促进水的电离,m点溶液的pH=11.5,则对应溶液中由水电离出的c(OH-)为10-2.5mol·L-1,C项正确;n点对应溶液pH=7,溶液中c(HAsO42-)=c(H2AsO4-)>c(H+)=c(OH-),D项正确。
二、选择题(每小题4分,共16分。每小题有一个或两个选项符合题意。)
7.某温度下,向10mL0.1mol·L-1NaCl溶液和10mL0.1mol·L-1K2CrO4溶液中分别滴加0.1mol·L-1AgNO3溶液。滴加过程中pM[-lgc(Cl-)或-lgc(CrO42-)]与所加AgNO3溶液体积之间的关系如图所示。已知Ag2CrO4为红棕色沉淀。下列说法错误的是( )
A.该温度下,Ksp(Ag2CrO4)=4×10-8
B.a1、b、c三点所示溶液中c(Ag+):a1>b>c
C.若将上述NaCl溶液浓度改为0.2mol·L-1,则a1点会平移至a2点
D.用AgNO3标准溶液滴定NaCl溶液时,可用K2CrO4溶液作指示剂
答案 AB 向10mL0.1mol·L-1NaCl溶液和10mL0.1mol·L-1K2CrO4溶液中分别滴加0.1mol·L-1AgNO3溶液,当加入10mLAgNO3溶液时,NaCl恰好完全反应,加入20mLAgNO3溶液时,K2CrO4恰好完全反应,因此a1点所在曲线表示NaCl溶液中的变化曲线,b、c点所在曲线表示K2CrO4溶液中的变化曲线。b点时恰好反应生成Ag2CrO4,由题图可知,此时-lgc(CrO42-)=4.0,则溶液中c(CrO42-)=1×10-4mol·L-1,c(Ag+)=2×10-4mol·L-1,该温度下,Ksp(Ag2CrO4)=c(CrO42-)×c2(Ag+)=4×10-12,故A错误。a1点时恰好反应生成AgCl,由题图可知,此时-lgc(Cl-)=4.9,则溶液中c(Cl-)=1×10-4.9mol·L-1,c(Ag+)=1×10-4.9mol·L-1;b点时溶液中c(Ag+)=2×10-4mol·L-1;c点时K2CrO4过量,充分反应后溶液中c(CrO42-)约为原溶液的14,则c(CrO42-)≈0.025mol·L-1,c(Ag+)=4×10-120.025mol·L-1=1.6×10-5mol·L-1,所以b点溶液中的c(Ag+)最大,故B错误。温度不变,氯化银的溶度积不变,若将题述NaCl溶液浓度改为0.2mol·L-1,平衡时,-lgc(Cl-)=4.9,但需要的硝酸银溶液的体积变成原来的2倍,因此a1点会平移至a2点,故C正确。由上述分析可知,当溶液中同时存在Cl-和CrO42-时,加入硝酸银溶液,Cl-先沉淀,因此用AgNO3标准溶液滴定NaCl溶液时,可用K2CrO4溶液作指示剂,滴定至终点时,会生成红棕色沉淀Ag2CrO4,故D正确。
思路点拨 由反应Cl-+Ag+AgCl↓和CrO42-+2Ag+Ag2CrO4↓分析,10mL0.1mol·L-1NaCl和10mL0.1mol·L-1Na2CrO4溶液中分别滴加等浓度的AgNO3浓液。10mL时,Cl-恰好完全沉淀,20mL时,CrO42-沉淀完全,据此分析反应对应曲线。
8.常温下,下列有关叙述正确的是 ( )
A.向0.1mol·L-1Na2CO3溶液中通入适量CO2气体后:c(Na+)=2[c(HCO3-)+c(CO32-)+c(H2CO3)]
B.常温下,pH=6的NaHSO3溶液中:c(SO32-)-c(H2SO3)=9.9×10-7mol·L-1
C.等物质的量浓度、等体积的Na2CO3和NaHCO3混合:c(HCO3-)c(H2CO3)
答案 B 向0.1mol·L-1Na2CO3溶液中通入适量CO2气体后,溶质为碳酸钠和碳酸氢钠或只有碳酸氢钠,根据物料守恒可知:c(Na+)<2[c(HCO3-)+c(CO32-)+c(H2CO3)],A项错误;常温下,pH=6的NaHSO3溶液中,由电荷守恒知c(H+)+c(Na+)=c(OH-)+2c(SO32-)+c(HSO3-),由物料守恒知c(Na+)=c(HSO3-)+c(SO32-)+c(H2SO3),由两个守恒关系式可得c(SO32-)-c(H2SO3)=c(H+)-c(OH-)=1×10-6mol·L-1-1×10-8mol·L-1=9.9×10-7mol·L-1,B项正确;根据H2CO3、HCO3-的电离平衡常数可得:c(HCO3-)c(H2CO3)=Ka(H2CO3)c(H+)、c(CO32-)c(HCO3-)=Ka(HCO3-)c(H+),同一溶液中H+浓度相同,根据H2CO3的电离平衡常数大于HCO3-的电离平衡常数可知,c(HCO3-)c(H2CO3)>c(CO32-)c(HCO3-),C项错误;0.1mol·L-1Na2C2O4溶液与0.1mol·L-1盐酸等体积混合(H2C2O4为二元弱酸),由电荷守恒可知2c(C2O42-)+c(HC2O4-)+c(OH-)+c(Cl-)=c(Na+)+c(H+),D项错误。
9.已知:pOH=-lgc(OH-)。常温下,某弱酸的钠盐(Na2XO3)溶液中微粒浓度的变化关系如下图所示。下列说法正确的是 ( )
A.溶液加水稀释,c(H+)c(HXO3-)先增大后不变
B.在NaHXO3溶液中:c(OH-)·c(H2XO3)c(H+)·c(XO32-)>1
C.向Na2XO3溶液中滴加稀盐酸至溶液显中性时:c(Na+)+2c(H+)=c(HXO3-)+2c(XO32-)+2c(OH-)
D.实线M表示pOH与lgc(HXO3-)c(XO32-)的变化关系
答案 B Na2XO3为强碱弱酸盐,水解显碱性,分两步水解:XO32-+H2OHXO3-+OH-、HXO3-+H2OH2XO3+OH-;水解的第一步程度较大,因此c(HXO3-)/c(XO32-)的值较大;第二步水解受到第一步的抑制,水解程度较小,相同pOH下c(H2XO3)/c(HXO3-)的值较小;所以实线M表示pOH与lgc(H2XO3)c(HXO3-)的变化关系,D项错误;Na2XO3溶液加水稀释,水解程度增大,但是溶液中c(HXO3-)、c(OH-)均减小,温度不变,KW不变,因此c(H+)增大,c(H+)c(HXO3-)一直增大,A项错误;c(OH-)·c(H2XO3)c(H+)·c(XO32-)=Kh2/Ka2,当lgc(HXO3-)c(XO32-)=0时,溶液的pOH=4,c(H+)=10-10mol·L-1,Ka2=c(XO32-)·c(H+)c(HXO3-)=10-10,当lgc(H2XO3)c(HXO3-)=0时,pOH=9,c(OH-)=10-9mol·L-1,Kh2=c(OH-)·c(H2XO3)c(HXO3-)=10-9,所以Kh2/Ka2>1,B项正确;向Na2XO3溶液中滴加稀盐酸至溶液显中性时,溶液中存在电荷守恒:c(Na+)+c(H+)=c(HXO3-)+2c(XO32-)+c(OH-)+c(Cl-),C项错误。
10.常温下,0.1molNa2CO3与盐酸混合所得的一组体积为1L的溶液中部分微粒与pH的关系如图所示。
下列有关溶液中离子浓度关系叙述正确的是 ( )
A.W点所示的溶液中:c(Na+)>c(CO32-)=c(HCO3-)>c(OH-)>c(H+)
B.pH=4的溶液中:c(H2CO3)+c(HCO3-)+c(CO32-)=0.1mol/L
C.pH=8的溶液中:c(Na+)>c(HCO3-)>c(H2CO3)>c(CO32-)
D.pH=11的溶液中:c(Na+)+c(H+)=c(OH-)+c(Cl-)+c(CO32-)+c(HCO3-)
答案 AC 由题图知,W点所示的溶液中c(CO32-)=c(HCO3-),溶液显碱性,则c(OH-)>c(H+),所以溶液中离子浓度关系为c(Na+)>c(CO32-)=c(HCO3-)>c(OH-)>c(H+),故A正确;pH=4时,反应中有CO2生成,根据物料守恒可知,c(H2CO3)+c(HCO3-)+c(CO32-)<0.1mol·L-1,故B错误;根据题图知pH=8时,溶液中碳酸氢钠的浓度远远大于碳酸钠的浓度,HCO3-的水解程度大于其电离程度,由图可知,c(H2CO3)>c(CO32-),故c(Na+)>c(HCO3-)>c(H2CO3)>c(CO32-),故C正确;根据题图知pH=11时,溶液中电荷守恒为c(Na+)+c(H+)=c(OH-)+c(Cl-)+2c(CO32-)+c(HCO3-),故D错误。
三、非选择题(共48分。)
11.某含镍(主要成分为NiO)废料中有FeO、Al2O3、MgO、SiO2等杂质,用此废料提取NiSO4的工艺流程如图:
已知:①有关金属离子生成氢氧化物沉淀所需的pH如图。
②25℃时,NH3·H2O的电离平衡常数Kb=1.8×10-5;HF的电离平衡常数Ka=7.2×10-4;Ksp(MgF2)=7.4×10-11。
(1)加Na2CO3调节溶液的pH至5,得到废渣2的主要成分是 (填化学式)。
(2)Mg能与饱和NH4Cl溶液反应产生NH3,请用化学平衡移动原理解释(用必要的文字和离子方程式回答):
。
(3)25℃时,1mol·L-1的NaF溶液中c(OH-)= mol·L-1(列出计算式即可)。NH4F溶液呈 (填“酸性”“碱性”或“中性”)。
(4)已知沉淀前溶液中c(Mg2+)=1.85×10-3mol·L-1,当除镁率达到99%时,溶液中c(F-)= mol·L-1。
(5)在NaOH溶液中用NaClO与NiSO4反应可得NiO(OH),化学方程式为 ;NiO(OH)与贮氢的镧镍合金可组成镍氢碱性电池(KOH溶液),工作原理为LaNi5H6+6NiO(OH)LaNi5+6NiO+6H2O,负极的电极反应式: 。
答案 (1)Fe(OH)3、Al(OH)3
(2)NH4Cl水解产生H+,NH4++H2ONH3·H2O+H+,Mg与H+反应产生H2,使c(H+)减小,促进上述平衡向右移动,生成的NH3·H2O部分分解产生NH3,即Mg+2NH4+Mg2++2NH3↑+H2↑
(3)10-147.2×10-4 酸性 (4)2.0×10-3
(5)2NiSO4+NaClO+4NaOH2Na2SO4+NaCl+2NiO(OH)+H2O LaNi5H6+6OH--6e-LaNi5+6H2O
解析 (1)浸取液中的金属离子有Fe2+、Al3+、Mg2+、Ni2+,加入H2O2将Fe2+氧化为Fe3+,调节溶液的pH为5,则Al3+、Fe3+形成沉淀。
(3)F-+H2OHF+OH-,水解平衡常数Kh=KW/Ka=c(HF)·c(OH-)c(F-),水解平衡时c(F-)近似取1mol·L-1,c(HF)=c(OH-),则c(OH-)=10-147.2×10-4。根据电离平衡常数可知,电离能力:HF>NH3·H2O,故水解能力:NH4+>F-,NH4F溶液呈酸性。
(4)c(Mg2+)·c2(F-)=Ksp(MgF2),当沉镁率达到99%时,溶液中c(Mg2+)=1.85×10-5mol·L-1,则c(F-)=2.0×10-3mol·L-1。
(5)NaClO与NiSO4反应中,NaClO→NaCl,氯的化合价降低2价,NiSO4→NiO(OH),镍的化合价升高1价,故该反应的化学方程式为2NiSO4+NaClO+4NaOH2Na2SO4+NaCl+2NiO(OH)+H2O。由电池总反应式可知放电时,NiO(OH)→NiO,发生还原反应,为正极反应;则贮氢合金为负极,其中的氢原子转化为H2O,负极反应式为LaNi5H6+6OH--6e-LaNi5+6H2O。
12.二氧化锰是制造锌锰干电池的基本材料,工业上以软锰矿为原料来制备。某软锰矿主要成分为MnO2,还含有Si(16.27%)、Fe(5.86%)、Al(3.42%)、Zn(2.68%)和Cu(0.86%)等元素的化合物,其处理流程图如下:
化合物
Al(OH)3
Fe(OH)2
Fe(OH)3
Ksp近似值
1×10-31
1×10-16
1×10-38
(1)硫酸亚铁在酸性条件下将MnO2还原为MnSO4,酸浸时发生的主要反应的化学方程式为 。
(2)“氨水、搅拌”过程中,“搅拌”不仅能加快反应速率,还能 ;滤渣A的成分是Fe(OH)3、Al(OH)3,加入氨水需调节pH至少达到 ,恰好能使Fe3+、Al3+沉淀完全。(当离子浓度小于1.0×10-5mol·L-1时,认为该离子沉淀完全)
(3)滤渣B的成分是 。
(4)MnO2也可在MnSO4-H2SO4-H2O为电解液的体系中电解获得,其阳极电极反应式为 。
(5)工业上采用间接氧化还原滴定法测定MnO2纯度,其操作过程如下:准确称量0.9200g该样品,与足量酸性KI溶液充分反应后,配制成100mL溶液。取出20.00mL溶液,恰好与25.00mL0.0800mol·L-1Na2S2O3溶液反应(I2+2S2O32-2I-+S4O62-)。计算可得该样品纯度为 %(小数点后保留1位数字)。
答案 (1)MnO2+2FeSO4+2H2SO4MnSO4+Fe2(SO4)3+2H2O (2)充分氧化过量的Fe2+ 5.4 (3)CuS、ZnS (4)Mn2+-2e-+2H2OMnO2+4H+ (5)47.3
解析 (1)MnO2→MnSO4,锰的化合价由+4价降低到+2价,发生还原反应,则Fe2+被氧化为Fe3+,反应的化学方程式为MnO2+2FeSO4+2H2SO4MnSO4+Fe2(SO4)3+2H2O。
(2)加入氨水的目的是除铁、铝,搅拌可以促使过量的Fe2+被空气中的氧气氧化为Fe3+。Al(OH)3的溶度积较大,故Al3+沉淀完全的pH较大,c3(OH-)=Ksp[Al(OH)3]/c(Al3+)=10-31/10-5,解得c(OH-)=310×10-9mol·L-1,故此时溶液的pH约为5.4。
(3)加入MnS的作用是将滤液中的Cu2+、Zn2+转化为CuS、ZnS沉淀。
(4)Mn2+→MnO2的转化为氧化反应,故阳极反应为Mn2+-2e-+2H2OMnO2+4H+。
(5)滴定过程中涉及的反应有MnO2+2I-+4H+Mn2++I2+2H2O、I2+2S2O32-2I-+S4O62-。存在如下关系:
MnO2 ~ 2S2O32-
87g 2mol
m(MnO2) 0.08mol·L-1×0.025L
m(MnO2)=0.087g
MnO2的纯度为0.087g×50.9200g×100%≈47.3%。
13.(7分)草酸即乙二酸,是一种有机二元酸,在工业上有重要的作用。草酸在100℃开始升华,157℃时大量升华,并开始分解。
电离方程式
电离常数
H2C2O4H++HC2O4-
K1=5.4×10-2
HC2O4-H++C2O42-
K2=5.4×10-5
NH3·H2ONH4++OH-
K=1.8×10-5
(1)(NH4)2C2O4溶液的pH 7(填“>”“<”或“=”)。
(2)用惰性电极电解饱和草酸溶液可制得乙醛酸(OHC—COOH),阴极的电极反应式为 。
(3)草酸钠是一种重要的还原剂。合成草酸钠的操作如下:
草酸 草酸钠晶体
①75%酒精的作用是 。
②当草酸与碳酸钠按物质的量之比为2∶1充分混合后,溶液中pH<7。请将该溶液中离子浓度按由大到小的顺序排列: 。
(4)已知某温度下CaC2O4的Ksp为2.5×10-9。将0.02mol·L-1澄清石灰水和0.01mol·L-1H2C2O4溶液等体积混合,所得溶液中C2O42-的物质的量浓度为 。
答案 (1)<
(2)HOOC—COOH+2e-+2H+OHC—COOH+H2O
(3)溶解碳酸钠,降低草酸在水中的溶解度 c(Na+)>c(HC2O4-)>c(C2O42-)>c(H+)>c(OH-)
(4)5.0×10-7mol·L-1
解析 (1)由表格可知,K2>K,根据越弱越水解的规律知,(NH4)2C2O4中NH4+更弱,水解显酸性,pH<7。(2)用惰性电极电解饱和草酸溶液,草酸在阴极放电,C由+3价降到+1价,得到2个电子,电极反应式为HOOC—COOH+2e-+2H+OHC—COOH+H2O。(3)②草酸与碳酸钠按物质的量之比为2∶1充分混合后,反应生成NaHC2O4,显酸性,Na+不水解,浓度最大,该溶液中离子浓度按由大到小的顺序排列:c(Na+)>c(HC2O4-)>c(H+)>c(C2O42-)>c(OH-)。(4)0.02mol·L-1澄清石灰水和0.01mol·L-1H2C2O4溶液等体积混合后,c(Ca2+)=0.005mol·L-1,根据CaC2O4的Ksp为2.5×10-9,所得溶液中c(C2O42-)=2.5×10-90.005mol·L-1=5.0×10-7mol·L-1。
易错提醒 计算混合后溶液中的c(C2O42-)时,c(Ca2+)不是0.01mol·L-1,因为C2O42-+Ca2+CaC2O4↓,Ca2+过量,浓度为0.005mol·L-1,然后利用Ksp计算溶液中c(C2O42-)。
【模块卷一】
时间:45分钟 分值:70分
一、选择题(每题2分,共24分)
1.下列关于轮船嵌有锌块实施保护的判断不合理的是 ( )
A.嵌入锌块后的负极反应:Fe-2e-Fe2+
B.可用镁合金块代替锌块进行保护
C.腐蚀的正极反应:2H2O+O2+4e-4OH-
D.该方法采用的是牺牲阳极的阴极保护法
答案 A A项,嵌入锌块作负极,负极反应为Zn-2e-Zn2+,错误;B项,该方法为牺牲阳极的阴极保护法,即牺牲作负极的锌块保护作正极的轮船,由于Mg的活动性比Zn还强,故可以用镁合金来代替锌块,正确;C项,由于海水呈弱碱性,铁发生吸氧腐蚀,故正极反应为2H2O+O2+4e-4OH-,正确;D项,此保护方法是构成了原电池,牺牲了锌块保护轮船,故为牺牲阳极的阴极保护法,正确。
2.中国研究人员研制出一种新型复合光催化剂,利用太阳光在催化剂表面实现高效分解水主要过程如下图所示。下列说法不正确的是 ( )
A.整个过程实现了光能向化学能的转化
B.过程Ⅱ有O—O单键生成并放出能量
C.过程Ⅲ发生的反应:2H2O22H2O+O2
D.整个过程的总反应:2H2O2H2+O2
答案 C A项,由题图可知,太阳能使水分解,则实现了光能向化学能的转化,正确;B项,过程Ⅱ中生成氢气、过氧化氢,过程Ⅱ放出能量并生成了O—O键,正确;C项,过程Ⅲ为H2O2中的O—H键断裂生成H2、O2的过程,错误;D项,用太阳光在催化剂表面实现高效分解水,总反应为水分解生成氢气和氧气,则总反应2H2O2H2+O2,正确。
3.通过以下反应均可获取H2。
①C(s)+H2O(g)CO(g)+H2(g) ΔH1=+131.3kJ·mol-1
②CH4(g)+H2O(g)CO(g)+3H2(g) ΔH2=+206.1kJ·mol-1
③CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g) ΔH3
下列说法正确的是 ( )
A.①中反应物的总能量大于生成物的总能量
B.②中使用适当催化剂,可以使ΔH2减小
C.由①、②计算反应CH4(g)C(s)+2H2(g)的ΔH=-74.8kJ·mol-1
D.若知反应C(s)+CO2(g)2CO(g)的ΔH,结合ΔH1可计算出ΔH3
答案 D A项,反应①为吸热反应,反应物的总能量低于生成物的总能量,错误;B项,使用催化剂可降低化学反应的活化能,但不能改变反应焓变,即②中使用适当催化剂,ΔH2不变,错误;C项,依据盖斯定律,②-①得,CH4(g)C(s)+2H2(g)的ΔH=+74.8kJ·mol-1,错误;D项,由盖斯定律知,ΔH3=ΔH1-ΔH,正确。
4.在某年3·15晚会中曝光一种劣质净水机的欺骗推销手段:销售人员用如图所示“验水器”检验居民家庭自来水,接通电源后自来水产生大量深色絮状沉淀,而净化后的水再用同一个“验水器”检验,再次接通电源后水没有明显变化依然澄清透明。关于该实验下列分析正确的是 ( )
A.净化水导电能力理论上比自来水强
B.两次通电可能通过开关反转正负极
C.两次通电的阴极反应产生气体不同
D.金属电极可能采用的是铝或铁材质
答案 B A项,净化水中离子浓度小于自来水中离子浓度,因此净化水导电能力理论上比自来水弱,错误;B项,根据图中双向开关得出两次通电可能通过开关反转正负极,正确;C项,前后两次通电的阴极反应产生气体都为氢气,阳极反应不相同,错误;D项,接通电源后自来水产生大量深色絮状沉淀,而Al(OH)3为白色絮状沉淀,说明金属电极可能采用的是铁材质,错误。
5.CO2催化加氢制取甲醇、乙醇等低碳醇的研究,对环境问题和能源问题都具有非常重要的意义。已知一定条件下的反应:
CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)
ΔH=-49.0kJ·mol-1
2CO2(g)+6H2(g)CH3CH2OH(g)+3H2O(g)
ΔH=-173.6kJ·mol-1
下列说法不正确的是 ( )
A.CH3OH(g)+CO2(g)+3H2(g)CH3CH2OH(g)+2H2O(g) ΔH<0
B.增大压强,有利于反应向生成低碳醇的方向移动,平衡常数增大
C.升高温度,可以加快生成低碳醇的速率,但反应限度降低
D.增大氢气浓度可以提高二氧化碳的转化率
答案 B A项,根据盖斯定律,用第二个反应减第一个反应得:CH3OH(g)+CO2(g)+3H2(g)CH3CH2OH(g)+2H2O(g) ΔH=-124.6kJ·mol-1,正确;B项,温度不变,平衡常数不变,错误;C项,升高温度,正、逆反应速率都加快,升高温度,平衡向吸热反应方向进行,即平衡逆向移动,反应限度降低,正确;D项,反应物中氢气和二氧化碳都是气体,增大一种反应物的浓度可以提高另一种反应物的转化率,正确。
6.向20mL0.40mol·L-1H2O2溶液中加入少量KI溶液:
ⅰ.H2O2+I-H2O+IO-;
ⅱ.H2O2+IO-H2O+O2↑+I-。
H2O2分解反应过程中能量变化和不同时刻测得生成O2的体积(已折算标准状况)如下。
t/min
0
5
10
15
20
V(O2)/mL
0.0
12.6
20.16
28.0
32.7
下列判断不正确的是 ( )
A.从图中可以看出,KI能增大H2O2的分解速率
B.反应ⅰ是放热反应,反应ⅱ是吸热反应
C.0~10min的平均反应速率:v(H2O2)=9.0×10-3mol·L-1·min-1
D.H2O2在反应过程中既体现了氧化性,又体现了还原性
答案 B A项,从题图中可以看出KI作催化剂,降低反应活化能,可以加快化学反应速率。B项,从题图中可以观察到,反应ⅰ的生成物总能量高于反应物总能量,为吸热反应;反应ⅱ的反应物总能量高于生成物总能量,为放热反应。C项,根据题表可知,0~10min生成氧气的物质的量:n(O2)=20.16×10-3L/22.4L·mol-1=9.0×10-4mol,根据化学方程式可知消耗过氧化氢的物质的量为1.8×10-3mol,则v(H2O2)=1.8×10-3mol/(20×10-3L×10min)=9.0×10-3mol·L-1·min-1;D项,反应ⅰ中过氧化氢作氧化剂,反应ⅱ中过氧化氢作还原剂。
7.用0.1000mol/LNaOH溶液分别滴定20.00mL0.1000mol/L盐酸和20.00mL0.1000mol/LCH3COOH溶液,得到如图所示两条滴定曲线,下列说法不正确的是 ( )
A.图1表示NaOH滴定盐酸的曲线
B.a=20
C.图2中,pH=7,c(CH3COO-)=c(Na+)
D.图1中,由水电离的c(H+)一直增大
答案 D A项,根据题图中开始未加NaOH溶液时的pH得出题图1表示NaOH滴定盐酸的曲线,正确;B项,根据图1信息,a点对应的pH=7,可知盐酸与NaOH溶液恰好完全反应,则a=20,正确;C项,题图2中,根据电荷守恒和pH=7,得到c(CH3COO-)=c(Na+),正确;D项,题图1中,溶液从酸性到中性,由水电离的c(H+)增大,从中性到碱性,由水电离的c(H+)减小,错误。
8.对Na2C2O4溶液进行研究,下列说法不正确的是(室温下0.1mol·L-1H2C2O4的pH=1.3) ( )
A.Na2C2O4溶液中离子关系:c(C2O42-)+c(HC2O4-)+c(H2C2O4)=c(Na+)
B.向Na2C2O4溶液中加入酚酞,溶液变红:C2O42-+H2OHC2O4-+OH-
C.向Na2C2O4溶液中加入酸性高锰酸钾溶液,紫色褪去:2MnO4-+5C2O42-+16H+2Mn2++10CO2↑+8H2O
D.向Na2C2O4溶液中加入足量稀硫酸制备草酸:C2O42-+2H+H2C2O4
答案 A A项,该溶液中存在物料守恒:2[c(C2O42-)+c(HC2O4-)+c(H2C2O4)]=c(Na+),错误;B项,草酸根离子水解导致溶液呈碱性,酚酞变红色,正确;C项,向草酸钠溶液中加入酸性高锰酸钾溶液紫色褪去,二者发生氧化还原反应,正确;D项,向草酸钠溶液中加入足量稀硫酸生成草酸,二者发生复分解反应,正确。
9.龋齿是有机酸使牙齿中的Ca5(PO4)3(OH)溶解造成的。饮水、食物里的F-会将其转化为Ca5(PO4)3F,后者更能抵抗酸的腐蚀。下列分析不正确的是 ( )
A.溶解度:Ca5(PO4)3(OH)
C.牙膏中添加NaF可发生反应:Ca5(PO4)3(OH)+F-Ca5(PO4)3F+OH-
D.上述过程涉及的反应类型只有复分解反应
答案 A A项,依据沉淀转化的原则,结合题意知,溶解度:Ca5(PO4)3(OH)>Ca5(PO4)3F;B项,Ca5(PO4)3(OH)电离出来的OH-能与H+反应生成水,PO43-能与H+反应生成HPO42-、H2PO4-、H3PO4;C项,牙膏中添加NaF,F-可与Ca5(PO4)3(OH)反应生成溶解度更小的Ca5(PO4)3F;D项,题述过程涉及的反应都是复分解反应。
知识拓展 在难溶电解质溶液中,沉淀转化的实质是沉淀溶解平衡的移动。一般来说,沉淀转化总是向着溶解度减小的方向进行。若难溶电解质的类型相同,则Ksp较大的沉淀易转化为Ksp较小的沉淀。
10.利用太阳能电解水制H2是解决能源危机的重要方向。采用固体氧化还原调节剂作为离子交换体系,实现H2、O2分离。下列分析正确的是 ( )
A.左侧电解池应选用酸性溶液,a极反应式:2H++2e-H2↑
B.b极反应式:NiOOH+H2O+e-Ni(OH)2+OH-
C.c为阳极,发生氧化反应
D.电解一段时间后,可将b、c对调,循环利用物质
答案 D 试题以采用固体氧化还原调节剂作为离子交换体系,实现H2、O2分离为情境,通过电解工作原理装置图考查对电解池工作原理的理解,涉及电解原理及其应用、电极反应式的书写等必备知识,主要考查理解能力和辨析能力,体现宏观辨识与微观探析和证据推理与模型认知的学科核心素养,突出对应用性的考查要求。
A项,根据题图,左侧电解池应选用碱性溶液,连接电源负极的为阴极,则a为阴极,阴极发生还原反应,电极反应式为2H2O+2e-H2↑+2OH-,错误;B项,b为阳极,阳极失电子发生氧化反应,故电极反应式为Ni(OH)2+OH--e-NiOOH+H2O,错误;C项,连接电源正极的为阳极,则d为阳极,c为阴极,阴极发生还原反应,错误;D项,b电极发生的反应为Ni(OH)2+OH--e-NiOOH+H2O,c电极发生的反应为NiOOH+H2O+e-Ni(OH)2+OH-,故电解一段时间后,可将b、c对调,循环利用,正确。
11.温度分别为T1和T2时,将气体X和气体Y各0.16mol充入10L恒容密闭容器中,发生反应X(g)+Y(g)2Z(g),一段时间后达到平衡,反应过程中测定的数据如下表:
t/minn(Y)/mol温度/K
t1
t2
t3
t4
T1
0.14
0.12
0.10
0.10
T2
0.13
0.09
0.08
下列说法正确的是 ( )
A.该反应的正反应为放热反应
B.T2下此反应的平衡常数K=4
C.温度为T1时,0~t1时间段的平均速率v(Z)=2.0×10-3mol·L-1·min-1
D.在T1下平衡后,保持其他条件不变,再充入0.2molZ,平衡时X的体积分数增大
答案 B A项,初始投料是相同的,比较表格中所给的数据可以看出,在t1时T2下的Y的物质的量小于T1,根据反应速率的快慢说明T2大于T1,对于T1来说,T2相当于升温,升温后Y减少,说明升温使平衡右移,说明正反应是吸热的,错误;B项,根据表格中数据,列出T2时的三段式:
X(g) + Y(g)2Z(g)
初始(mol·L-1) 0.016 0.016 0
变化(mol·L-1) 0.008 0.008 0.016
平衡(mol·L-1) 0.008 0.008 0.016
所以K=0.01620.008×0.008=4,正确;C项,t1未知,无法计算v(Z)的具体数值,错误;D项,其他条件不变时,充入0.2molZ等效于在恒温恒容容器中充入0.1molX和0.1molY,即相当于起始加入0.26molX和0.26molY,该反应前后气体分子数相等,所以达到平衡时X的体积分数不变,错误。
12.X、Y、Z是三种处于不同周期的短周期元素,且可形成如图所示的化合物。下列说法一定正确的是 ( )
A.Z的最高价氧化物的水化物为强碱
B.该化合物可作还原剂
C.原子半径:Z>Y>X
D.该化合物中X、Y均满足8e-稳定结构
答案 B 分析该化合物结构,X形成1条单键,则X为第ⅠA族的H或第ⅦA族的F、Cl;Y得到一个电子后形成4条单键,则Y最外层有3个电子,Y为第ⅢA族的B或Al;Z可形成Z+,则Z为ⅠA族的Li或Na。再根据X、Y、Z是三种处于不同周期的短周期元素,则X为H、Y为B(或Al)、Z为Na(或Li),即该化合物为NaBH4或LiAlH4。LiOH不是强碱,A项错误;NaBH4或LiAlH4中H元素的化合价均为-1价,可作还原剂,B项正确;原子半径:Na>B>H、Al>Li>H,C项错误;结合该化合物结构来看,H不满足8e-稳定结构,D项错误。
思路点拨 本题模拟2019年课标Ⅰ的第13题,考查原子结构与原子成键数目间的关系。根据价键理论,非金属元素原子能获得几个电子达到2电子或8电子稳定结构,该原子就能形成几条共价键(少数多电子化合物或缺电子化合物不考虑)。根据成键数可以判断元素的族序数。
二、非选择题(共46分)
13.醋酸是实验室及生活中的常见物质。
(1)写出醋酸的电离方程式: 。
(2)常温下醋酸溶液的pH<7,用文字描述其原因是 。
(3)能证明醋酸是弱酸的实验事实是(多选、错选不得分) 。
a.同浓度的CH3COOH溶液和盐酸分别与相同的Mg条反应,放出H2的初始速率醋酸慢
b.常温下0.1mol·L-1CH3COONa溶液的pH>7
c.CH3COOH溶液与Na2CO3反应生成CO2
d.0.1mol·L-1CH3COOH溶液可使紫色石蕊变红
e.常温下0.1mol·L-1醋酸溶液的pH>1
(4)25℃时,在体积均为20mL、浓度均为0.1mol·L-1的CH3COOH溶液、盐酸中,分别逐滴加入浓度为0.1mol·L-1的NaOH溶液,溶液pH随加入NaOH溶液体积变化如图所示。
ⅰ.当加入NaOH溶液20mL时,①溶液的离子浓度大小关系是 。
ⅱ.当②溶液的pH=7时,溶液中存在的微粒浓度大小关系正确的是 。
a.c(Na+)=c(CH3COO-)>c(CH3COOH)>c(H+)=c(OH-)
b.c(Na+)=c(CH3COO-)>c(H+)=c(OH-)>c(CH3COOH)
c.c(CH3COOH)>c(Na+)=c(CH3COO-)>c(H+)=c(OH-)
答案 (1)CH3COOHCH3COO-+H+
(2)醋酸可以电离出H+,溶液中c(H+)>c(OH-)
(3)abe
(4)ⅰ.c(Na+)=c(Cl-)>c(H+)=c(OH-) ⅱ.a
解析 (1)醋酸是弱电解质,不能完全电离,电离方程式为CH3COOHCH3COO-+H+。
(2)判断溶液酸碱性看溶液中的c(H+)和c(OH-)的相对大小,醋酸溶液显酸性的原因是:醋酸电离出氢离子,使溶液中的c(H+)大于c(OH-)。
(3)a项,同浓度的CH3COOH溶液和盐酸分别与相同的Mg条反应,放出H2的初始速率醋酸慢,说明醋酸溶液中的氢离子浓度小,可以说明醋酸为弱酸;b项,常温下,0.1mol·L-1CH3COONa溶液的pH>7,说明醋酸钠是强碱弱酸盐,即醋酸为弱酸;c项,CH3COOH溶液与Na2CO3反应生成CO2,只能证明醋酸的酸性比碳酸强,不能证明醋酸是弱酸;d项,0.1mol·L-1CH3COOH溶液可使紫色石蕊变红,只能证明醋酸溶液显酸性,不能证明醋酸为弱酸;e项,常温下0.1mol·L-1醋酸溶液的pH>1,说明醋酸部分电离,可以证明醋酸为弱酸。
(4)根据起点的pH可以判断出,①为HCl,②为CH3COOH。当加入20mL氢氧化钠溶液时,HCl和NaOH恰好完全反应得到NaCl溶液,溶液显中性,离子浓度大小关系为c(Na+)=c(Cl-)>c(H+)=c(OH-);当②溶液达到中性时,应该是醋酸和醋酸钠的混合溶液,此时氢离子和氢氧根离子浓度相等,结合电荷守恒可知钠离子和醋酸根离子浓度相等,溶液中存在的微粒浓度大小关系为c(Na+)=c(CH3COO-)>c(CH3COOH)>c(H+)=c(OH-)。
14.甲醇水蒸气重整制氢是目前比较成熟的制氢方法,且具有良好的应用前景。甲醇水蒸气重整制氢的部分反应过程如图所示:
(1)已知一定条件下
反应Ⅰ:CH3OH(g)CO(g)+2H2(g)
ΔH1=+90.7kJ/mol
反应Ⅲ:CH3OH(g)+H2O(g)CO2(g)+3H2(g)
ΔH3=+49.5kJ/mol
该条件下反应Ⅱ的热化学方程式是 。
(2)已知反应Ⅱ在进气比[n(CO)∶n(H2O)]不同时,在不同温度(T1、T2)下,测得相应的CO的平衡转化率见下图。
①比较T1、T2的大小,并解释原因 。
②A点对应的化学平衡常数是 。
③T1温度时,按下表数据开始反应建立平衡。
CO
H2O
H2
CO2
起始浓度(mol/L)
2
1
0
0
t时刻浓度(mol/L)
1.2
0.2
0.8
0.8
反应进行到t时刻时,判断v(正)、v(逆)的大小关系为:v(正) v(逆)(填“>”“<”或“=”)。
④当不同的进气比达到相同的CO平衡转化率时,对应的反应温度和进气比的关系是 。
(3)在经CO2饱和处理的KHCO3电解液中,电解活化CO2可以制备乙醇,原理如图所示。
①阴极的电极反应式是 。
②从电解后的溶液中分离出乙醇的操作方法是 。
答案 (1)H2O(g)+CO(g)H2(g)+CO2(g) ΔH=-41.2kJ·mol-1
(2)①T1
③<
④进气比越大,反应温度越低
(3)①2CO2+12e-+12H+CH3CH2OH+3H2O
②蒸馏
解析 (1)已知反应Ⅰ:CH3OH(g)CO(g)+2H2(g) ΔH1=+90.7kJ/mol
反应Ⅲ:CH3OH(g)+H2O(g)CO2(g)+3H2(g) ΔH3=+49.5kJ/mol
所求反应为:H2O(g)+CO(g)H2(g)+CO2(g) ΔH,该反应可由Ⅲ-Ⅰ得到,根据盖斯定律,该反应的焓变为ΔH=ΔH3-ΔH1=-41.2kJ/mol。
(2)①反应Ⅱ为放热反应,相同投料比下,升高温度不利于反应正向进行,CO转化率降低,所以T1
H2O(g)+CO(g)H2(g)+CO2(g)
起始(mol) n n 0 0
转化(mol) 0.5n 0.5n 0.5n 0.5n
平衡(mol) 0.5n 0.5n 0.5n 0.5n
所以平衡常数为K=c(H2)c(CO2)c(H2O)c(CO)=0.5n×0.5n0.5n×0.5n=1。
③反应进行到t时刻时,Qc=0.8×0.81.2×0.2=2.67>K=1,所以反应逆向进行,v(正)
(3)①阴极得到电子发生还原反应,故电极反应式为2CO2+12e-+12H+CH3CH2OH+3H2O。
15.羟基自由基(·OH,电中性,O为-1价)是一种活性含氧微粒。常温下,利用·OH处理含苯酚废水,可将其转化为无毒的氧化物。
(1)·OH的电子式为 。
(2)pH=3时Fe2+催化H2O2的分解过程中产生·OH中间体,催化循环反应如下。将ⅱ补充完整。
ⅰ.Fe2++H2O2+H+Fe3++H2O+·OH
ⅱ. + +O2↑+2H+
(3)已知:羟基自由基容易发生猝灭2·OHH2O2。用H2O2分解产生的·OH脱除苯酚,当其他条件不变时,不同温度下,苯酚的浓度随时间的变化如图1所示。0~20min时,温度从40℃上升到50℃,反应速率基本不变的原因是 。
图1 图2
(4)利用电化学高级氧化技术可以在电解槽中持续产生·OH,使处理含苯酚废水更加高效,装置如图2所示。已知a极主要发生的反应是O2生成H2O2,然后在电解液中产生·OH并迅速与苯酚反应。
①b极连接电源的 极(填“正”或“负”)。
②a极的电极反应式为 。③电解液中发生的主要反应方程式为 。
答案 (1)·O······H
(2)2Fe3++2·OH2Fe2++O2↑+2H+
(3)0~20min,40~50℃,升高温度化学反应速率应该加快;但是温度升高羟基自由基发生猝灭(或温度升高过氧化氢分解产生氧气),导致c(·OH)下降,所以温度从40℃上升到50℃,反应速率基本不变
(4)①正
②O2+2e-+2H+H2O2
③Fe2++H2O2+H+Fe3++H2O+·OH(答案合理即给分,如H2O22·OH),C6H6O+28·OH6CO2↑+17H2O
解析 (1)羟基自由基的电子式为·O······H。
(2)由题意可知Fe2+为H2O2分解反应的催化剂,则ⅰ和ⅱ反应合并的总反应为2H2O22H2O+O2↑,反应ⅰ为Fe2++H2O2+H+Fe3++H2O+·OH,则反应ⅱ为2Fe3++2·OH2Fe2++O2↑+2H+。
(4)①根据题意可知a极主要发生的反应是O2生成H2O2,氧气中的氧元素得电子由0价降低到-1价,发生还原反应,则a极为阴极,b极为阳极,故b极连接电源的正极。
②a极为阴极,电极反应为O2+2e-+2H+H2O2。
③由题意可知,a极主要发生的反应是O2生成H2O2,然后在电解液中产生·OH,b极电极反应式为Fe-2e-Fe2+,Fe2+向阴极移动。·OH能迅速与苯酚反应,则电解液中发生反应C6H6O+28·OH-6CO2↑+17H2O;b极生成的Fe2+也可与a极生成的H2O2发生反应Fe2++H2O2+H+Fe3++H2O+·OH。
16.某学习小组探究FeCl3溶液与Na2S溶液在某种条件下的反应。
实验Ⅰ:
已知:FeS、Fe2S3均为黑色固体,难溶于水。
(1)用化学用语解释Na2S溶液呈碱性的原因 。
(2)小组同学们对试管b中的黑色沉淀提出猜想:
猜想1:黑色沉淀是Fe2S3 猜想2:黑色沉淀是FeS
①针对猜想1,甲同学根据Na2S溶液呈碱性,推测试管b中黑色沉淀除Fe2S3外,还可能存在Fe(OH)3,补充实验Ⅱ如下:
编号
操作或过程
现象和结论
实验Ⅱ
向 NaOH溶液中滴加3滴pH=1的0.1mol·L-1的FeCl3溶液
有红褐色溶液生成;
试管b中黑色的Fe2S3可能影响Fe(OH)3红褐色的观察
甲同学继续查找数据:Ksp(Fe2S3)=1.0×10-88;Ksp[Fe(OH)3]=1.1×10-35。
②设计实验Ⅲ:向Fe(OH)3中加入过量pH=12.5的0.1mol·L-1Na2S溶液,观察到的现象是沉淀颜色由 ,该现象对应的离子方程式为 。
③针对猜想2,乙同学推测,若猜想2成立,应该还有S生成。写出该同学推测所依据的离子方程式: 。乙同学继续检验,确认黑色沉淀中无S单质,猜想2不成立。
(3)丙同学利用电化学原理继续进行探究:
编号
装置
操作及现象
实验Ⅳ
1.电流计指针有微弱偏转
2.2分钟后,取左侧烧杯溶液,滴加K3[Fe(CN)6]溶液,有少量蓝色沉淀;2小时后,右侧烧杯有黄色浑浊产生,再取左侧烧杯溶液,滴加K3[Fe(CN)6]溶液,有大量蓝色沉淀
丙同学依据实验Ⅳ得出结论:pH=1的0.1mol·L-1FeCl3溶液与pH=12.5的0.1mol·L-1Na2S溶液 (填“能”或“不能”)发生氧化还原反应。
(4)综合以上研究,从反应原理角度分析试管b中黑色沉淀是Fe2S3而不是FeS的原因 。
答案 (1)S2-+H2OHS-+OH-
(2)①3mLpH=12.5
②红褐色完全转化为黑色
2Fe(OH)3+3S2-Fe2S3+6OH-
③2Fe3++3S2-2FeS↓+S↓
(3)能
(4)在该条件下,FeCl3与Na2S反应生成Fe2S3速率(发生沉淀反应速率)大于生成FeS速率(氧化还原反应速率)
解析 (1)Na2S溶液呈碱性,是因硫离子水解导致的。
(2)①利用平行对比实验角度思考,改变物质而不改变体积和pH,因为实验Ⅰ中用的是3mLpH=12.5的Na2S溶液;②结合Ksp(Fe2S3)=1.0×10-88,Ksp[Fe(OH)3]=1.1×10-35,难溶物的溶解度越小越易转化生成,向Fe(OH)3中加入过量pH=12.5的0.1mol·L-1的Na2S溶液时,红褐色Fe(OH)3沉淀会转化为更难溶的黑色Fe2S3沉淀,对应的离子方程式为2Fe(OH)3+3S2-Fe2S3+6OH-。
(3)实验Ⅳ根据实验现象电流计指针有微弱偏转得出结论为能发生氧化还原反应生成FeS且速率不大。
(4)实验Ⅰ表明在Na2S溶液中逐滴加入FeCl3溶液,主要发生的是复分解反应,速率快,实验Ⅳ表明在FeCl3溶液中逐滴加入Na2S溶液能发生的是氧化还原反应,速率慢,由此可知FeCl3和Na2S间可发生复分解反应也可发生氧化还原反应,且反应速率不同。
【模块卷二】
时间:45分钟 分值:70分
一、选择题(每题2分,共22分)
1.高粱酿酒过程中的部分流程按顺序排列如下,其中能说明高粱转化过程中放出热量的是 ( )
A
B
C
D
“蒸粮”时加热
“拌曲”前摊晾
“堆酵”时升温
“馏酒”时控温
答案 C C项,发酵时温度升高,此过程中放出热量,正确。
2.短周期元素W、X、Y、Z原子序数依次增加。其中W、X、Y的最外层电子数之和为13;X与Y形成的化合物是常见的耐火材料;X与Z同主族。下列说法正确的是 ( )
A.常温常压下Z的单质为气态
B.X的氢化物为离子化合物
C.Y与Z形成的化合物溶于水可生成气体和沉淀
D.简单离子半径:X
归纳总结 元素推断题的“题眼”往往是某些物质的特殊性质或用途,常见的有:
1.Si可制作太阳能电池,SiO2是光导纤维、水晶的主要成分,且二者都是常见的原子晶体;
2.若某短周期元素原子的气态氢化物可与其最高价含氧酸反应生成盐,则该元素一定是N,且其气态氢化物为碱性气体;
3.既可以与强酸反应又可以与强碱反应的物质,常见的有Al、Al2O3、Al(OH)3;
4.HF可用来蚀刻玻璃。
3.以TiO2为催化剂的光热化学循环分解CO2反应为温室气体减排提供了一个新途径,该反应的机理及各分子化学键完全断裂时的能量变化如下图所示。
下列说法正确的是 ( )
A.过程①中钛氧键断裂会释放能量
B.该反应中,光能和热能转化为化学能
C.使用TiO2作催化剂可以降低反应的焓变,从而提高化学反应速率
D.CO2分解反应的热化学方程式为2CO2(g)2CO(g)+O2(g) ΔH=+30kJ/mol
答案 B A项,过程①中钛氧键断裂会吸收能量,错误;B项,分解CO2反应为吸热反应,该反应中光能和热能转化为化学能,正确;C项,使用TiO2作催化剂可以降低反应的活化能,从而提高化学反应速率,但不能改变焓变,错误;D项,依据已知的键能数据计算知,CO2分解反应的热化学方程式为2CO2(g)2CO(g)+O2(g) ΔH=+556kJ/mol,错误。
4.以太阳能为热源,热化学硫碘循环分解水是一种高效、环保的制氢方法,其流程图如下。
相关反应的热化学方程式如下:
反应Ⅰ:SO2(g)+I2(g)+2H2O(l)2HI(aq)+H2SO4(aq) ΔH1=-213kJ·mol-1
反应Ⅱ:H2SO4(aq)SO2(g)+H2O(l)+12O2(g)
ΔH2=+327kJ·mol-1
反应Ⅲ:2HI(aq)H2(g)+I2(g) ΔH3=+172kJ·mol-1
下列说法不正确的是 ( )
A.该过程实现了太阳能到化学能的转化
B.SO2和I2对总反应起到了催化剂的作用
C.总反应的热化学方程式为2H2O(l)2H2(g)+O2(g) ΔH=+286kJ·mol-1
D.该过程降低了水分解制氢反应的活化能,但总反应的ΔH不变
答案 C A项,由题给流程图可知,该过程实现了太阳能到化学能的转化;B项,SO2在反应Ⅰ与反应Ⅱ中循环生成与消耗,I2在反应Ⅰ与反应Ⅲ中循环生成与消耗,SO2和I2对总反应起到了催化剂的作用;C项,由盖斯定律可知,H2O(l)H2(g)+12O2(g) ΔH=ΔH1+ΔH2+ΔH3=+286kJ·mol-1;D项,该过程相当于引入SO2和I2作催化剂,降低了水分解制氢反应的活化能,但不能改变总反应的ΔH。
5.将物质的量之比为1∶3的氮气和氢气充入恒容密闭容器中,测定不同温度、压强下平衡混合物中氨的物质的量分数,结果如图所示。下列说法不正确的是 ( )
A.p1
C.a点,N2的转化率为40%
D.合成氨工业实现了人工固氮
答案 C A项,根据氮气与氢气反应的化学方程式3H2(g)+N2(g)2NH3(g)可知,反应前后气体分子数发生改变,温度相同,压强增大,平衡正向移动,氨的物质的量分数增大,所以根据题图可知,p1
起始(mol): 1 3 0
转化(mol): x 3x 2x
平衡(mol): 1-x 3-3x 2x
则2x1-x+3-3x+2x×100%=80%,x=89,所以N2的转化率为891×100%≈88.9%,错误;D项,合成氨工业实现了人工固氮,正确。
6.环戊二烯容易发生聚合生成二聚体,该反应为:。不同温度下,溶液中环戊二烯浓度与反应时间的关系如图所示,下列说法正确的是 ( )
A.T1>T2
B.a点的正反应速率小于b点的逆反应速率
C.a点的反应速率小于c点的反应速率
D.反应开始至b点时,双环戊二烯平均速率约为0.45mol·L-1·h-1
答案 D A项,温度越高反应速率越快,根据题图可知,在T2(虚线)下的反应速率较大,则T1
7.某温度下,将pH和体积均相同的盐酸和CH3COOH溶液分别加水稀释,其pH随加水体积的变化如图所示。下列叙述正确的是 ( )
A.曲线Ⅱ代表盐酸的稀释过程
B.溶液中水的电离程度:b点>c点
C.从b点到d点,溶液中c(CH3COO-)·c(H+)c(CH3COOH)保持不变
D.该温度下,b点KW的数值比e点大
答案 C A项,等pH的盐酸和CH3COOH溶液分别加水稀释相同的倍数,盐酸的pH变化大,观察题图知,曲线Ⅰ代表盐酸的稀释过程,错误;B项,HCl和CH3COOH都抑制水的电离,c(H+)越大对水的电离程度抑制越大,b点pH小,c(H+)大,水的电离程度小,即溶液中水的电离程度:b点
①取一定量冰醋酸,配制成100mL0.1mol/L醋酸溶液;
②取20mL①中所配溶液,加入20mL0.1mol/LNaOH溶液;
③继续滴加amL0.1mol/L稀盐酸,至溶液的pH=7。
下列说法正确的是 ( )
A.①中溶液的pH=1
B.②中反应后溶液:c(Na+)>c(CH3COO-)>c(H+)>c(OH-)
C.③中,a=20
D.③中,反应后溶液:c(Na+)=c(CH3COO-)+c(Cl-)
答案 D A项,醋酸是弱电解质,不完全电离,0.1mol/LCH3COOH溶液中c(H+)<0.1mol/L,则溶液pH>1,错误;B项,取20mL①中所配溶液,加入20mL0.1mol/LNaOH溶液,反应恰好中和生成CH3COONa,CH3COO-水解使溶液呈碱性,溶液中c(OH-)>c(H+),则有c(Na+)>c(CH3COO-)>c(OH-)>c(H+),错误;C项,继续滴加amL0.1mol/L稀盐酸,至溶液的pH=7,溶液中c(H+)=c(OH-),但若a=20,反应恰好生成CH3COOH,此时溶液显酸性,pH<7,所以溶液pH=7时,a<20,错误;D项,溶液中存在电荷守恒:c(Na+)+c(H+)=c(OH-)+c(CH3COO-)+c(Cl-),溶液的pH=7,c(H+)=c(OH-),则有c(Na+)=c(CH3COO-)+c(Cl-),正确。
9.如图是典型微生物燃料电池原理示意图。若用含硝酸盐废水替代图中氧气,可达到废水处理的目的(已知:a室中微生物降解有机物产生e-、CO2和H+)。关于该电池,下列说法不正确的是 ( )
A.H+通过质子交换膜从a室进入b室
B.a室内发生氧化反应,电极为正极
C.b室内发生的电极反应为O2+4e-+4H+2H2O
D.将硝酸盐转化为N2时,电极反应为2NO3-+10e-+12H+N2↑+6H2O
答案 B A项,根据电子移动方向判断a室为负极室,b室为正极室,H+通过质子交换膜从a室进入b室,正确;B项,有机物在a室内失去电子,发生氧化反应,失去电子的电极为负极,错误;C项,在b室内O2获得电子,发生还原反应,发生的电极反应为O2+4e-+4H+2H2O,正确;D项,将硝酸盐转化为N2时,NO3-中的N得电子变为N2,正极的电极反应为2NO3-+10e-+12H+N2↑+6H2O,正确。
10.近期科学家报告了一种直接电化学合成H2O2的方法,装置如图。下列叙述不正确的是 ( )
A.该装置的工作原理是将化学能转化成电能
B.b极发生的电极反应为O2+H2O+2e-HO2-+OH-
C.电池工作时,内部发生反应:HO2-+OH-+2H+H2O2+H2O
D.电路中每通过2mol电子,消耗氧气22.4L(标准状况)
答案 A A项,该装置的工作原理是将电能转化成化学能,错误;B项,b极为阴极,发生还原反应,因此发生的电极反应为O2+H2O+2e-HO2-+OH-,正确;C项,根据题图及b极的电极反应知,电池工作时内部发生反应:HO2-+OH-+2H+H2O2+H2O,正确;D项,根据O2+H2O+2e-HO2-+OH-可知,电路中每通过2mol电子,消耗1mol氧气,体积为22.4L(标准状况),正确。
11.利用小粒径零价铁(ZVI)的电化学腐蚀处理三氯乙烯,进行水体修复的过程如图所示,H+、O2、NO3-等共存物会影响修复效果。下列说法错误的是 ( )
A.反应①②③④均为还原反应
B.1mol三氯乙烯完全脱Cl时,转移3mol电子
C.④的电极反应式为NO3-+10H++8e-NH4++3H2O
D.修复过程中可能产生Fe(OH)3
答案 B 试题以利用小粒径零价铁(ZVI)的电化学腐蚀处理三氯乙烯进行水体修复的过程为情境,通过图像给出修复原理,考查对原电池原理及其应用的理解,涉及氧化还原反应基本概念、原电池原理及其应用等必备知识,主要考查理解能力和推理论证能力,体现宏观辨识与微观探析的学科核心素养,突出对创新性的考查要求。
A项,由修复过程示意图中反应前后元素化合价变化可知,反应①②③④均为得电子的反应,所以均为还原反应,正确;B项,三氯乙烯C2HCl3中C原子化合价为+1价,乙烯中C原子化合价为-2价,1molC2HCl3转化为1molC2H4时,得到6mol电子,错误;C项,由题图及N元素的化合价变化可得出NO3-+8e-NH4+,由于生成物中有NH4+,所以只能用H+和H2O来配平该反应,而不能用H2O和OH-来配平,所以④的电极反应式为NO3-+10H++8e-NH4++3H2O,正确;D项,ZVI失去电子有Fe2+产生,Fe2+在氧气和OH-的作用下,可能产生Fe(OH)3,正确。
二、非选择题(共18分)
12.合成氨对人类生存具有重大意义,反应为N2(g)+3H2(g)2NH3(g) ΔH。
(1)科学家研究在催化剂表面合成氨的反应机理,反应步骤与能量的关系如图所示(吸附在催化剂表面的微粒用*标注,省略了反应过程中部分微粒)。
①NH3的电子式是 。
②写出步骤c的化学方程式: 。
③由图像可知合成氨反应的ΔH 0(填“>”“<”或“=”)。
(2)传统合成氨工艺是将N2和H2在高温、高压条件下发生反应。若向容积为1.0L的反应容器中投入5molN2、15molH2,在不同温度下分别达平衡时,混合气中NH3的质量分数随压强变化的曲线如图所示。
①温度T1、T2、T3大小关系是 。
②M点的平衡常数K= (可用分数表示)。
(3)目前科学家利用生物燃料电池原理(电池工作时MV2+/MV+在电极与酶之间传递电子),研究室温下合成氨并取得初步成果,示意图如下:
①导线中电子移动方向是 。
②固氮酶区域发生反应的离子方程式是 。
③相比传统工业合成氨,该方法的优点有 。
答案 (1)①H··N··H ····H
②*NNH+H2*N+NH3 ③<
(2)①T1
③条件温和、生成氨的同时释放电能(或其他合理答案)
解析 (1)②根据题图,化学方程式为*NNH+H2*N+NH3;③对比反应物与生成物的总能量发现,能量降低,故反应放热,可以判断ΔH<0。
(2)①合成氨的反应放热,升高温度,平衡向吸热的方向移动,所以在相同的压强下,温度越高,氨气的质量分数越小,故温度T1
N2(g)+3H2(g)2NH3(g)
开始(mol) 5 15 0
变化(mol) x 3x 2x
平衡(mol) 5-x 15-3x 2x
由题图知,M点氨气的质量分数为40%,则2x×17(5-x)×28+(15-3x)×2+2x×17×100%=40%,解得x=2,故K=c2(NH3)c(N2)c3(H2)=423×93=7.32×10-3。
(3)①根据题图,a电极上MV+→MV2+被氧化,失电子,因此a为负极,b为正极,导线中电子移动方向是a→b;②固氮酶区域发生的反应为氮气和MV+反应生成氨气和MV2+,根据氧化还原反应规律,该离子方程式为N2+6H++6MV+2NH3+6MV2+;③传统工业合成氨反应条件为高温、高压、催化剂,反应条件苛刻,该方法制取氨气条件温和、生成氨的同时释放电能。
思路分析 (2)合成氨的反应放热,升高温度,平衡向吸热的方向移动,根据题图,在相同的压强下,温度越高,氨气的质量分数越小,可以得到T1、T2、T3大小关系;根据M点氨气的质量分数,利用三段式求出M点的化学平衡常数;(3)生物燃料电池的工作原理是N2+3H22NH3,其中N2在正极区得电子发生还原反应,H2在负极区失电子发生氧化反应,原电池工作时阳离子向正极区移动,据此分析判断。
13.甲醇(CH3OH)的合成与应用具有广阔的发展前景。
Ⅰ.合成甲醇的部分工艺流程如下:
原料气 预热装置 合成反应器甲醇
(1)甲烷与水蒸气反应制备合成甲醇的原料气CO、CO2和H2。
CH4(g)+H2O(g)CO(g)+3H2(g) ΔH=+206.2kJ·mol-1
CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g) ΔH=-41.0kJ·mol-1
甲烷与水蒸气反应生成CO2和H2的热化学方程式为 。
(2)在催化剂的作用下,200~300℃时,合成反应器内发生反应:
ⅰ.CO(g)+2H2(g)CH3OH(g) ΔH<0
ⅱ.CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g) ΔH<0
①一段时间内,记录合成反应器出、入口样品的温度,数据如下图所示。曲线 是合成反应器出口样品的温度。
②如果你是工程师,请对合成反应器中压强的控制提出建议并说明理由: 。
合成反应器中有少量的副反应,会生成二甲醚(CH3OCH3)、甲酸甲酯等。
已知沸点:甲醇为64.7℃,二甲醚为-24.9℃,甲酸甲酯为32.0℃。
③CO和H2生成二甲醚的化学方程式是 。
④从合成反应器出来的产品经分离提纯可以得到甲醇,请简述该方法: 。
Ⅱ.下图为甲醇燃料电池的示意图。
(3)①负极的电极反应式是 。
②质子交换膜材料的合成是燃料电池的核心技术。我国科研人员研发的一种质子交换膜材料的结构片段如下,它由三种单体缩聚而成。
已知:ROH+R'ClR—O—R'+HCl
单体的结构简式:、 。
答案 (1)CH4(g)+2H2O(g)CO2(g)+4H2(g) DH=+165.2kJ·mol-1
(2)①a
②适当加压。加压能使该反应速率增大、原料转化率升高,但也会增加设备和动力成本
③2CO+4H2CH3OCH3+H2O
④降温冷凝得到液态甲醇粗品再蒸馏提纯
(3)①CH3OH-6e-+H2OCO2+6H+
②、(或)
解析 Ⅰ.(1)根据盖斯定律,将两个热化学方程式相加得:CH4(g)+2H2O(g)CO2(g)+4H2(g) ΔH=+165.2kJ·mol-1。
(2)①两个反应都是放热反应,合成反应器出口样品的温度更高一些,故a正确;②两个反应都是气体体积减小的反应,从平衡移动的角度来看,增大压强,能使该反应速率增大、原料转化率升高,但是压强高,意味着设备要好,这就需要加大成本的投入,因此需要适当加压;③CO和H2反应生成二甲醚的化学方程式为2CO+4H2CH3OCH3+H2O;④题中给出了三种物质的沸点,甲醇的沸点较高,且和其他物质的沸点相差较大,可以通过降温冷凝的方法得到甲醇粗品,再经过蒸馏提纯。
Ⅱ.(3)①燃料电池的构造中有质子交换膜,则说明反应中产生H+,故负极电极反应为CH3OH-6e-+H2OCO2+6H+;②结合题中给出的化学方程式,可以推出另外的单体分别为、或。
14.铅具有优秀的机械加工性能,可以制备各种性能优良的合金。广泛用于电池制造、机械、船舶工业、以及放射性防护等领域。
(1)铅的主要矿藏形式是方铅矿(PbS),利用其冶炼铅的反应过程如下:
2PbS(s)+3O2(g)2PbO(s)+2SO2(g)
ΔH=akJ·mol-1
PbS(s)+2O2(g)PbSO4(s) ΔH=bkJ·mol-1
PbS(s)+2PbO(s)3Pb(s)+SO2(g)
ΔH=ckJ·mol-1
则利用方铅矿和铅矾矿(主要成分为PbSO4)冶炼铅并生产一种可能造成酸雨的气体的热化学方程式为 。
(2)铅也可以采用热还原法冶炼:PbO(s)+CO(g)Pb(s)+CO2(g) ΔH=dkJ·mol-1,已知该反应的平衡常数和温度的关系如下表:
温度/℃
300
727
1227
K
106.2
631
17.4
①d 0(填“>”“<”或“=”)。
②已知某温度下K=10,向密闭容器中加入足量的Pb和一定量的CO2,平衡时,混合气体中CO的体积分数为 。
(3)新型液流式铅蓄电池以可溶的甲基磺酸铅为电解质,电池总反应:Pb+PbO2+4H+2Pb2++2H2O,下列关于该电池的说法正确的是 。
a.充放电时,溶液中Pb2+浓度保持不变
b.放电时,溶液中H+向PbO2极区移动
c.放电时的负极反应式为Pb-2e-Pb2+
d.充电时的阳极反应式为Pb2++4OH--2e-PbO2+2H2O
(4)河流、湖泊中的铅污染日益被人们重视。已知常温下Pb元素在水中的各种存在形式的物质的量分数α和溶液pH的关系如图所示:
向醋酸铅溶液中逐滴滴加氢氧化钠溶液至pH=13时的主要离子反应方程式是 ,其平衡常数数值为 。
答案 (1)PbS(s)+PbSO4(s)2Pb(s)+2SO2(g) ΔH=2(a+c)-3b3kJ·mol-1
(2)①< ②9.09%或111
(3)bc
(4)Pb(OH)3-+OH-Pb(OH)42- 10
解析 (2)①升高温度,平衡常数减小,平衡逆向移动,逆反应是吸热反应,正反应是放热反应,因此d<0;②K=c(CO2)c(CO)=10,则混合气体中CO的体积分数V%=110+1×100%=9.09%。
(3)新型液流式铅蓄电池以可溶的甲基磺酸铅为电解质,电池总反应:Pb+PbO2+4H+2Pb2++2H2O;a项,根据总反应得出放电时,溶液中Pb2+浓度增加,充电时,Pb2+浓度减少,错误;b项,放电时,溶液中H+向正极即PbO2极区移动,正确;c项,根据总反应,放电时,Pb为负极,PbO2为正极,因此放电时的负极反应式为Pb-2e-Pb2+,正确;d项,由于溶液中不存在大量的OH-,所以充电时的阳极反应式为Pb2++2H2O-2e-PbO2+4H+,错误。
(4)向醋酸铅溶液中逐滴滴加氢氧化钠溶液至pH=13时,根据图中信息可知,主要是Pb(OH)3-与OH-反应生成Pb(OH)42-,其主要的离子反应方程式是Pb(OH)3-+OH-Pb(OH)42-;当pH=13时,由题图可知溶液中的Pb(OH)3-和Pb(OH)42-的物质的量分数相等,所以其平衡常数K=c[Pb(OH)42-]c[Pb(OH)3-]·c(OH-)=1c(OH-)=10.1=10。
15.乙二酸(H2C2O4)俗称草酸,在实验研究和化学工业中应用广泛。
(1)室温下,测得0.1mol·L-1H2C2O4溶液的pH=1.3,写出草酸的电离方程式: 。
(2)草酸溶液中各粒子的物质的量分数随溶液pH变化关系如下图所示:
①向草酸溶液中滴加KOH溶液至pH=2.5时发生的主要反应的离子方程式是 。
②0.1mol·L-1KHC2O4溶液中,下列粒子浓度关系正确的是 (填序号)。
a.c(K+)+c(H+)=c(HC2O4-)+c(C2O42-)+c(OH-)
b.c(K+)>c(HC2O4-)>c(C2O42-)>c(H2C2O4)
c.c(K+)=c(HC2O4-)+c(C2O42-)+c(H2C2O4)
(3)工业上利用硫酸亚铁与草酸反应制备草酸亚铁晶体,其离子方程式为:
Fe2++H2C2O4+xH2OFeC2O4·xH2O↓+2H+
①制备时需添加氨水以提高FeC2O4·xH2O的产率,从化学平衡移动原理角度解释原因: 。
②测定草酸亚铁晶体(FeC2O4·xH2O)的x值,实验如下:
称取0.5400g草酸亚铁晶体溶于一定浓度的硫酸中,用KMnO4酸性溶液滴定。到达滴定终点时,消耗0.1000mol·L-1的KMnO4酸性溶液18.00mL。
已知:滴定过程中铁、碳元素被氧化为Fe3+、CO2,锰元素被还原为Mn2+,则FeC2O4·xH2O中x= (FeC2O4的摩尔质量是144g·mol-1)。
答案 (1)H2C2O4H++HC2O4-,HC2O4-C2O42-+H+
(2)①H2C2O4+OH-HC2O4-+H2O
②bc
(3)①NH3·H2O与H+反应,降低c(H+),使Fe2++H2C2O4+xH2OFeC2O4·xH2O↓+2H+平衡向正反应方向移动,产生更多的FeC2O4·xH2O
②2
解析 (1)二元弱酸分步电离,则草酸电离方程式为H2C2O4H++HC2O4-,HC2O4-C2O42-+H+。
(2)①向草酸溶液中滴加KOH溶液至pH=2.5,由题图可以看出,随着氢氧化钾的加入,HC2O4-的浓度逐渐增大,草酸与氢氧化钾反应后生成HC2O4-和水。
②a项,根据电荷守恒:c(K+)+c(H+)=c(HC2O4-)+2c(C2O42-)+c(OH-),错误;b项,KHC2O4溶液中,HC2O4-要水解,c(K+)>c(HC2O4-),C2O42-是由HC2O4-电离后得到的,c(HC2O4-)>c(C2O42-),H2C2O4是由HC2O4-水解后得到的,HC2O4-既能够电离也能够水解,而KHC2O4溶液显酸性,说明HC2O4-的电离程度大于水解程度,则c(C2O42-)>c(H2C2O4),综上,c(K+)>c(HC2O4-)>c(C2O42-)>c(H2C2O4),正确;c项,根据物料守恒,可以得到c(K+)=c(HC2O4-)+c(C2O42-)+c(H2C2O4),正确。
(3)①应用勒夏特列原理,根据离子方程式:Fe2++H2C2O4+xH2OFeC2O4·xH2O↓+2H+,滴加NH3·H2O与H+反应,降低c(H+),使平衡向正反应方向移动,产生更多的FeC2O4·xH2O;②根据10FeC2O4·xH2O+6KMnO4+24H2SO45Fe2(SO4)3+20CO2↑+6MnSO4+3K2SO4+(10x+24)H2O可知,n(FeC2O4·xH2O)=106n(KMnO4)=106×0.1mol·L-1×0.018L=0.003mol,则M(FeC2O4·xH2O)=0.54g0.003mol=180g·mol-1,即18x+144=180,解得x=2。
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