广西专用2022年高考化学一轮复习单元质检卷8水溶液中的离子平衡含解析新人教版
展开单元质检卷(八) 水溶液中的离子平衡
(时间:45分钟 满分:100分)
一、选择题(本题共8小题,每小题6分,共48分。每小题只有一个选项符合题目要求)
1.关于常温下,pH=2的醋酸溶液,下列叙述正确的是( )。
A.c(CH3COOH)=0.01 mol·L-1
B.c(H+)=c(CH3COO-)
C.加水稀释至原体积的100倍后,pH=4
D.加入醋酸钠固体,可抑制醋酸的电离
答案:D
解析:pH=2的醋酸溶液中,c(H+)=0.01mol·L-1,醋酸是弱酸,部分发生电离,故c(CH3COOH)>0.01mol·L-1,A错误;醋酸电离产生的c(H+)=c(CH3COO-),但在溶液中同时存在水电离产生的H+,故c(H+)>c(CH3COO-),B错误;加水稀释后醋酸的电离程度增大,故加水稀释至原体积的100倍后,溶液的pH<4,C错误;加入醋酸钠固体后,c(CH3COO-)增大,醋酸的电离平衡逆向移动,D正确。
2.剧毒物氰化钠(NaCN)固体遇水或酸生成剧毒易燃的HCN气体,同时HCN又能与水互溶,造成水污染。已知部分弱酸的电离平衡常数如下表:
弱酸
HCOOH
HCN
H2CO3
电离平衡常数(25℃)
K=1.77×10-4
K=5.0×10-10
K1=4.3×10-7
K2=5.6×10-11
下列选项错误的是( )。
A.向NaCN溶液中通入少量CO2发生的离子反应为2CN-+H2O+CO22HCN+CO32-
B.处理含CN-废水时,如用NaOH溶液调节pH=9,此时c(CN-)
D.等体积、等物质的量浓度的HCOONa和NaCN溶液中所含离子总数前者大于后者
答案:A
解析:从电离平衡常数来看,HCN的酸性强于HCO3-,所以向NaCN溶液中通入少量CO2发生的离子反应为CN-+H2O+CO2HCN+HCO3-,A项错误;处理含CN-废水时,如用NaOH溶液调节pH至9,K=c(CN-)·c(H+)c(HCN)=c(CN-)×10-9c(HCN)=5.0×10-10,故c(CN-)
A.某H2SO4溶液中c(OH-)c(H+)=1.0×10-8,由水电离出的c(H+)=1×10-11 mol·L-1
B.将0.02 mol·L-1盐酸与0.02 mol·L-1 Ba(OH)2溶液等体积混合后,溶液pH约为12
C.将一定体积稀盐酸与稀氨水混合,当溶质为NH3·H2O和NH4Cl时,溶液的pH≥7
D.向0.1 mol·L-1 Na2CO3溶液中逐滴滴加0.1 mol·L-1稀盐酸,溶液中c(HCO3-)先增大后减小
答案:C
解析:常温下,水的离子积KW=c(H+)·c(OH-)=10-14,由于c(OH-)c(H+)=1.0×10-8,解得c(OH-)=10-11mol·L-1,所以由水电离出的c(H+)=1×10-11mol·L-1,A项正确;等体积、等浓度的盐酸与Ba(OH)2溶液混合,Ba(OH)2过量,混合后c(OH-)=(0.02mol·L-1×2-0.02mol·L-1)×12=0.01mol·L-1(混合后溶液体积可视为二者体积之和),那么c(H+)=KWc(OH-)=10-12mol·L-1,pH=12,B项正确;盐酸与氨水混合,当溶液中溶质为NH3·H2O和NH4Cl时,因未知两者相对量,溶液的pH可能大于7、可能等于7、也可能小于7,C项错误;Na2CO3溶液中逐滴滴加稀盐酸,发生的反应依次为HCl+Na2CO3NaCl+NaHCO3、NaHCO3+HClNaCl+CO2↑+H2O,c(HCO3-)先增大后减小,D项正确。
4.常温下,向10 mL 0.1 mol·L-1 CuCl2溶液中滴入0.1 mol·L-1的Na2S溶液,滴加过程中溶液中的-lgc(Cu2+)随滴入的Na2S溶液体积的变化如图所示。下列叙述正确的是( )。
A.Na2S溶液中:c(S2-)+c(HS-)+c(H2S)=2c(Na+)
B.Ksp(CuS)的数量级为10-36
C.A、B、C三点溶液中,B点水的电离程度最大
D.C点溶液中:c(Cl-)=2c(Na+)
答案:B
解析:根据物料守恒可知,在Na2S溶液中,2c(S2-)+2c(HS-)+2c(H2S)=c(Na+),A项错误;B点是CuCl2与Na2S溶液恰好完全反应的点,c(Cu2+)=c(S2-),根据B点数据c(Cu2+)=1×10-18mol·L-1可知,该温度下Ksp(CuS)=1×10-36,Ksp(CuS)的数量级为10-36,B项正确;CuCl2、Na2S均能水解而促进水的电离,B点是CuCl2与Na2S溶液恰好完全反应的点,溶质是氯化钠,对水的电离平衡没有影响,故B点水的电离程度最小,C项错误;C点溶液中溶质为NaCl和Na2S,根据原子守恒可知,n(Cl-)=10mL×0.1mol·L-1×2×10-3L·mL-1=2×10-3mol,n(Na+)=0.1mol·L-1×20mL×10-3L·mL-1×2=4×10-3mol,则在C点溶液中,2c(Cl-)=c(Na+),D项错误。
5.(2020浙江卷)下列说法不正确的是( )。
A.2.0×10-7 mol·L-1的盐酸中c(H+)=2.0×10-7 mol·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CH3COOH溶液中加入醋酸钠固体,溶液pH增大
答案:A
解析:盐酸的浓度为2.0×10-7mol·L-1,完全电离,接近中性,溶剂水电离出的氢离子浓度与溶质HCl电离的氢离子浓度相差不大,则计算其中氢离子浓度时,不能忽略水电离的氢离子浓度,其数值应大于2.0×10-7mol·L-1,A项错误。KCl溶液为中性溶液,常温下pH=7,加热到80℃时,水的离子积KW增大,对应溶液的氢离子浓度随温度升高会增大,pH会减小,但溶液溶质仍为KCl,则仍呈中性,B项正确。NaCN溶液显碱性,说明该溶质为强碱弱酸盐,即CN-对应的酸HCN为弱电解质,C项正确。CH3COOH在溶液中存在电离平衡:CH3COOHCH3COO-+H+,向溶液中加入醋酸钠固体,CH3COO-浓度增大,该平衡会向生成弱电解质的方向(逆向)移动,使溶液中的氢离子浓度减小,pH增大,D项正确。
6.下列有关电解质溶液中粒子浓度关系正确的是( )。
A.pH=1的NaHSO4溶液:c(H+)=c(SO42-)+c(OH-)
B.含有AgCl和AgI固体的悬浊液:c(Ag+)>c(Cl-)=c(I-)
C.CH3COONa和CaCl2混合溶液:c(Na+)+c(Ca2+)=c(CH3COO-)+c(CH3COOH)+2c(Cl-)
D.0.1 mol·L-1 Na2C2O4与0.1 mol·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:A
解析:pH=1的NaHSO4溶液中,根据质子守恒可得:c(H+)=c(SO42-)+c(OH-),A项正确;含有AgCl和AgI固体的悬浊液中,氯化银的溶解度大于碘化银,则:c(Cl-)>c(I-),溶液中正确的离子浓度关系为c(Ag+)>c(Cl-)>c(I-),B项错误;由物料守恒可知,c(Na+)=c(CH3COO-)+c(CH3COOH),2c(Ca2+)=c(Cl-),则c(Na+)+2c(Ca2+)=c(CH3COO-)+c(CH3COOH)+c(Cl-),C项错误;根据电荷守恒有2c(C2O42-)+c(HC2O4-)+c(OH-)+c(Cl-)=c(Na+)+c(H+),D项错误。
7.(2020广西高三联考)常温下,用0.10 mol·L-1NaOH溶液分别滴定20.00 mL、浓度均为0.10 mol·L-1的CH3COOH溶液和HCN溶液,所得滴定曲线如下图所示。下列说法错误的是( )。
A.点①和点②所示溶液中:c(CH3COO-)>c(CN-)
B.点③和点④所示溶液中水的电离程度:③>④
C.点①和点②所示溶液中:c(CH3COO-)-c(CN-)=c(HCN)-c(CH3COOH)
D.相同条件下,浓度均为0.10 mol·L-1 CH3COOH溶液和HCN溶液的导电性:CH3COOH>HCN
答案:B
解析:点①溶液为等浓度的HCN和NaCN的混合溶液,根据图示可知溶液的pH>7,c(OH-)>c(H+),根据电荷守恒c(OH-)+c(CN-)=c(Na+)+c(H+)可知,c(CN-)
8.常温时,Ksp[Mg(OH)2]=1.1×10-11,Ksp(AgCl)=1.8×10-10,Ksp(Ag2CrO4)=1.9×10-12,Ksp(CH3COOAg)=2.3×10-3,下列叙述不正确的是( )。
A.浓度均为0.2 mol·L-1的AgNO3溶液和CH3COONa溶液等体积混合一定产生CH3COOAg沉淀
B.将0.001 mol·L-1的AgNO3溶液滴入0.001 mol·L-1的KCl和0.001 mol·L-1的K2CrO4溶液中,先产生Ag2CrO4沉淀
C.c(Mg2+)为0.11 mol·L-1的溶液中要产生Mg(OH)2沉淀,溶液的pH要控制在9以上
D.在其他条件不变的情况下,向饱和AgCl水溶液中加入NaCl溶液,Ksp(AgCl)不变
答案:B
解析:c(Ag+)·c(CH3COO-)=0.1×0.1=1×10-2>2.3×10-3,所以有CH3COOAg沉淀生成,A项正确;使Cl-沉淀所需Ag+浓度的最小值c(Ag+)=1.8×10-100.001mol·L-1=1.8×10-7mol·L-1,使CrO42-沉淀所需Ag+浓度的最小值c(Ag+)=1.9×10-120.001mol·L-1=4.36×10-5mol·L-1,所以先产生AgCl沉淀,B项错误;c(Mg2+)=0.11mol·L-1,c(OH-)=1.1×10-110.11mol·L-1=10-5mol·L-1,则pH=9,所以要产生Mg(OH)2沉淀,pH应控制在9以上,C项正确;Ksp只受温度影响,D项正确。
二、非选择题(本题共3个小题,共52分)
9.(16分)Ⅰ.水的电离平衡曲线如图甲所示。
(1)若以A点表示在25 ℃时水的电离达平衡时的离子浓度,当温度升高到100 ℃时,水的电离平衡状态到达B点,则此时水的离子积为 。
(2)将pH=8的Ba(OH)2溶液与pH=5的稀盐酸混合,并保持25 ℃的恒温,使混合溶液的pH=7,则Ba(OH)2溶液与盐酸的体积比为 。
Ⅱ.物质A~D为CH3COOH、NaOH、HCl、NH3·H2O中的各一种,常温下将各物质的溶液从1 mL稀释到1 000 mL,pH的变化关系如图乙所示。请回答下列问题:
(1)根据pH的变化关系,写出物质的化学式:
B ,C 。
(2)写出A与C反应的离子方程式: 。
(3)将含等物质的量的B和D两溶液充分混合后,其离子浓度由大到小的顺序是 。
(4)醋酸溶液中存在电离平衡:CH3COOHCH3COO-+H+,下列叙述不正确的是 。
A.CH3COOH溶液中离子浓度的关系满足:c(H+)=c(OH-)+c(CH3COO-)
B.0.1 mol·L-1的CH3COOH溶液加水稀释,溶液中c(OH-)减小
C.CH3COOH溶液中加入少量CH3COONa固体,平衡逆向移动
D.常温下,pH=2的CH3COOH溶液与pH=12的NaOH溶液等体积混合后溶液的pH<7
答案:Ⅰ.(1)1×10-12 (2)10∶1
Ⅱ.(1)NaOH HCl (2)NH3·H2O+H+H2O+NH4+
(3)c(Na+)>c(CH3COO-)>c(OH-)>c(H+)
(4)B
解析:Ⅰ.(1)根据图像分析,100℃时水电离的氢离子和氢氧根离子浓度都为10-6mol·L-1,则水的离子积常数为1×10-12。
(2)氢氧化钡中的氢氧根离子浓度为10-6mol·L-1,盐酸中氢离子浓度为10-5mol·L-1,二者混合后溶液为中性,则氢离子和氢氧根离子的物质的量相等,其体积比等于浓度的反比,即为10-510-6=10∶1。
Ⅱ.(1)从图像分析,氢氧化钠和氨水都呈碱性,但加水稀释,氢氧化钠溶液pH变化较大,则B为NaOH,A为NH3·H2O。盐酸和醋酸呈酸性,加水稀释,盐酸pH变化较大,则C为HCl,D为醋酸。
(2)氨水与盐酸反应生成氯化铵和水,盐酸为强酸,氯化铵为可溶性盐,都可以拆成离子形式,故离子方程式为NH3·H2O+H+H2O+NH4+。
(3)等物质的量的氢氧化钠和醋酸混合后生成醋酸钠,溶液显碱性,故离子浓度关系为c(Na+)>c(CH3COO-)>c(OH-)>c(H+)。
(4)A项,在醋酸溶液中根据质子守恒分析,正确;B项,醋酸加水稀释,电离平衡正向移动,溶液的酸性减弱,氢氧根离子浓度增大,错误;C项,醋酸中加入醋酸钠,醋酸钠电离出的醋酸根离子抑制醋酸的电离,所以电离平衡逆向移动,正确;D项,两者混合后醋酸有剩余,显酸性,正确。
10.(18分)按要求回答下列问题:
(1)已知NaHSO3溶液显酸性,溶液中存在以下平衡:
HSO3-+H2OH2SO3+OH- ①
HSO3-H++SO32- ②
向0.1 mol·L-1的NaHSO3溶液中加入少量氢氧化钠固体,则c(SO32-)c(HSO3-) (填“增大”“减小”或“不变”,下同),c(Na+)c(SO32-) 。
(2)氯常用作饮用水的杀菌剂,且HClO的杀菌能力比ClO-强。25 ℃时氯气-氯水体系中存在以下平衡关系:
Cl2(g)Cl2(aq) ①
Cl2(aq)+H2OHClO+H++Cl- ②
HClOH++ClO- ③
其中Cl2(aq)、HClO和ClO-分别在三者中所占分数(α)随pH变化的关系如图所示。
①写出上述体系中属于电离平衡的平衡常数表达式:Ki= ,由图可知该常数值为 。
②在该体系中c(HClO)+c(ClO-) (填“大于”“小于”或“等于”)c(H+)-c(OH-)。
③用氯处理饮用水时,夏季的杀菌效果比冬季 (填“好”或“差”),请用勒夏特列原理解释:
。
(3)乙二酸俗称草酸(结构简式为HOOC—COOH,可简写为H2C2O4),它是一种重要的化工原料。常温下0.01 mol·L-1的H2C2O4、KHC2O4、K2C2O4溶液的pH如下表所示:
物质
H2C2O4
KHC2O4
K2C2O4
pH
2.1
3.1
8.1
填空:
①写出H2C2O4的电离方程式: 。
②KHC2O4溶液显酸性的原因是 ;
向0.1 mol·L-1的草酸氢钾溶液中滴加NaOH溶液至中性,此时溶液里各粒子浓度关系正确的是 。
A.c(K+)=c(HC2O4-)+c(H2C2O4)+c(C2O42-)
B.c(Na+)=c(H2C2O4)+c(C2O42-)
C.c(K+)+c(Na+)=c(HC2O4-)+c(C2O42-)
D.c(K+)>c(Na+)
答案:(1)增大 减小
(2)①c(H+)·c(ClO-)c(HClO) 10-7.5 ②小于
③差 温度升高,(溶解)平衡①逆向移动,Cl2(aq)浓度减小,使得(化学平衡)②逆向移动,c(HClO)减小,杀菌效果变差
(3)①H2C2O4H++HC2O4-,HC2O4-H++C2O42-
②HC2O4-的电离程度大于水解程度 AD
解析:(1)加入NaOH固体,OH-和H+反应,使②中电离平衡右移,所以c(SO32-)c(HSO3-)增大;未加NaOH固体之前,由于c(SO32-)很小,所以c(Na+)c(SO32-)很大,加入NaOH固体之后,NaHSO3+NaOHNa2SO3+H2O,c(SO32-)增大很多,所以c(Na+)c(SO32-)减小。
(2)①HClOH++ClO-属于电离平衡,由于当pH=7.5时,ClO-与HClO的物质的量浓度相等,所以Ki=10-7.5。②根据电荷守恒得c(H+)=c(Cl-)+c(OH-)+c(ClO-),所以c(Cl-)+c(ClO-)=c(H+)-c(OH-),由于c(HClO)
11.(18分)碳酸镍可用于电镀、陶瓷器着色等。镍矿渣中镍元素的主要存在形式是Ni(OH)2和NiS(含有Fe、Cu、Ca、Mg、Zn等元素杂质),从镍矿渣出发制备碳酸镍的流程如下:
已知常温下,溶度积常数如下表所示:
难溶物
NiS
ZnS
CuS
CaF2
MgF2
溶度积常数
1.07×10-21
2.93×10-25
1.27×10-36
1.46×10-10
7.42×10-11
(1)加入Na2CO3溶液沉铁时生成难溶于水的黄钠铁矾
[NaFe3(SO4)2(OH)6]和一种无色气体。写出此反应的离子方程式: 。
(2)加入NiS的作用是除去溶液中的Cu2+,原理是NiS(s)+Cu2+(aq)CuS(s)+Ni2+(aq),过滤后,溶液中c(Ni2+)=0.107 mol·L-1,溶液中残留c(Cu2+)为 mol·L-1。
(3)加入NaF的作用是 。
(4)加入Na2CO3溶液沉镍,检验Ni2+是否沉淀完全的方法是 。
答案:(1)Na++3Fe3++2SO42-+3H2O+3CO32-NaFe3(SO4)2(OH)6↓+3CO2↑
(2)1.27×10-16
(3)除去溶液中的Ca2+、Mg2+
(4)静置后取上层清液少许于试管中,滴加Na2CO3溶液,若未出现浑浊,则沉淀完全
解析:(1)因为产物为黄钠铁矾[NaFe3(SO4)2(OH)6],Fe为+3价,另一种无色气体与加入的Na2CO3溶液有关,故该气体是CO2,然后按质量守恒和电荷守恒配平离子方程式。
(2)因为溶液中的c(S2-)是一定的,Ksp(NiS)Ksp(CuS)=c(Ni2+)·c(S2-)c(Cu2+)·c(S2-)=c(Ni2+)c(Cu2+),代入数值可以得出c(Cu2+)=1.27×10-16mol·L-1。
(3)从表中数据可知CaF2和MgF2的Ksp很小,加入NaF的作用是除去溶液中的Ca2+、Mg2+。
(4)加入Na2CO3溶液沉镍,检验Ni2+是否沉淀完全的方法是静置后取上层清液少许放入试管中,再次滴加沉淀剂Na2CO3溶液,若未出现浑浊,则沉淀完全。
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