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新教材适用2023年高中化学专题3水溶液中的离子反应测评A苏教版选择性必修1
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这是一份新教材适用2023年高中化学专题3水溶液中的离子反应测评A苏教版选择性必修1，共12页。
专题3测评(A)
(时间:90分钟 满分:100分)
一、选择题(本题包括10小题,每小题2分,共20分。在每小题给出的四个选项中,只有一项是符合题目要求的)
1.下列各组物质全部是弱电解质的是( )。
A.H2O、NH3·H2O、H3PO4、HF
B.NH3·H2O、CH3COOH、C2H5OH、CH3COONa
C.H2SO3、Ba(OH)2、BaSO4
D.H2SiO3、H2S、CO2
答案:A
2.如图是常温下X、Y、Z三种液体的近似pH,下列判断不正确的是( )。
A.X显酸性
B.Y一定是水
C.Z可能是碳酸钠溶液
D.Z可使紫色石蕊溶液变蓝
答案:B
解析:常温下,X液体的pH为1,小于7,呈酸性,A项正确;Y液体的pH为7,呈中性,但呈中性的液体不一定是水,如氯化钠溶液也是中性的,B项错误;Z液体的pH为10,大于7,呈碱性,碳酸钠溶液显碱性,C项正确;Z液体的pH为10,大于7,呈碱性,因此Z可使紫色石蕊溶液变蓝,D项正确。
3.在0.1 mol·L-1 NH3·H2O溶液中存在如下电离平衡:NH3·H2ON+OH-。对于该平衡,下列叙述中正确的是( )。
A.加入水时,溶液中增大
B.加入少量NaOH固体,平衡逆向移动,电离平衡常数减小
C.加入少量0.1 mol·L-1 HCl溶液,溶液中c(OH-)增大
D.降低温度,溶液中c(N)增大
答案:A
解析:加水能促进NH3·H2O的电离,溶液中n(OH-)增大,而n(NH3·H2O)减小,即增大,A项正确。加入NaOH固体,电离平衡常数不变,B项错误。加盐酸促进NH3·H2O电离,但OH-被中和,溶液中c(OH-)减小,C项错误。降温抑制电离,溶液中c(N)减小,D项错误。
4.下列措施能影响水的电离平衡,并使溶液中的c(H+)>c(OH-)的是( )。
A.向纯水中投入少量Na2O2
B.将水加热煮沸
C.向水中通入CO2
D.向水中加入NaCl
答案:C
解析:A项,生成NaOH,使c(OH-)>c(H+)。B项,可促进水的电离,但c(H+)=c(OH-)。D项,对水的电离无影响。C项,CO2可与水反应生成H2CO3,抑制水的电离,同时使c(H+)>c(OH-)。
5.下列说法正确的是( )。
A.向水中加入酸或碱,都可抑制水的电离,使水的离子积减小
B.向氢氧化镁沉淀中滴加适量的盐酸和氯化铵溶液,沉淀均能溶解
C.实验测定酸碱滴定曲线时,要保证整个过程测试和记录pH的间隔相同
D.Ksp大的难溶电解质一定能转化成Ksp小的难溶电解质,Ksp小的难溶电解质一定不能转化成Ksp大的难溶电解质
答案:B
解析:A项,向水中加入酸或碱,都可抑制水的电离,但水的离子积不变;B项,氢氧化镁可以与盐酸和氯化铵溶液反应;C项,实验测定酸碱滴定曲线时,整个过程测试和记录pH的间隔不一定相同,注意记录颜色突变过程所消耗的碱的量是关键;D项,满足一定条件时,Ksp小的难溶电解质也可转化为Ksp大的难溶电解质。
6.下列关于电解质溶液的判断正确的是( )。
A.在pH=12的溶液中,K+、Cl-、HC、Na+可以大量共存
B.在pH=0的溶液中,Na+、N、S、K+可以大量共存
C.常温下,由0.1 mol·L-1一元碱BOH溶液的pH=10,可推知BOH溶液存在BOHB++OH-
D.常温下,由0.1 mol·L-1一元酸HA溶液的pH=3,可推知NaA溶液存在A-+H2OHA+OH-
答案:D
解析:A项,HC在碱性溶液中不能大量存在;B项,S在酸性溶液中不能大量存在,且在酸性溶液中N能将S氧化为S;C项,该碱属于弱碱,其电离过程是可逆的;D项,HA为弱酸,故A-可发生水解:A-+H2OHA+OH-。
7.某同学进行如下实验:①向盛有1 mL 0.1 mol·L-1 MgCl2溶液的试管中加入1 mL 0.2 mol·L-1 NaOH溶液,得到浊液a,过滤得到滤液b和白色沉淀c。②向浊液a中滴加0.1 mol·L-1 FeCl3溶液,有红褐色沉淀生成。下列分析不正确的是( )。
A.滤液b中不含有Mg2+
B.该实验可以证明Fe(OH)3比Mg(OH)2更难溶
C.②中颜色变化说明Mg(OH)2转化为Fe(OH)3
D.浊液a中存在沉淀溶解平衡:Mg(OH)2(s)Mg2++2OH-
答案:A
解析:将1mL0.1mol·L-1MgCl2溶液和1mL0.2mol·L-1NaOH溶液等体积混合,恰好完全反应得到氢氧化镁沉淀和氯化钠溶液,氢氧化镁浊液中存在沉淀溶解平衡:Mg(OH)2(s)Mg2++2OH-,故滤液b中含有Mg2+,A项错误,D项正确;一种难溶物质可以转化为另一种更难溶的物质,所以该实验可以证明Fe(OH)3比Mg(OH)2更难溶,B、C项正确。
8.H2S2O3是一种弱酸,实验室欲用0.01 mol·L-1的Na2S2O3溶液滴定碘水,发生的反应为I2+2Na2S2O32NaI+Na2S4O6,下列说法正确的是( )。
A.该滴定反应可用甲基橙作指示剂
B.Na2S2O3是该反应的还原剂
C.可用酸式滴定管盛放Na2S2O3溶液
D.该反应中每消耗2 mol Na2S2O3,转移电子的物质的量为4 mol
答案:B
解析:该滴定反应不应用甲基橙作指示剂,应该用淀粉溶液作指示剂,A项错误。在该反应中,碘元素的化合价降低,I2作氧化剂,Na2S2O3中硫元素的化合价升高,Na2S2O3是该反应的还原剂,B项正确。Na2S2O3是强碱弱酸盐,其溶液显碱性,应该使用碱式滴定管盛放,不能用酸式滴定管盛放,C项错误。该反应中每消耗2molNa2S2O3,转移2mol电子,D项错误。
9.已知同温度下的溶解度:Zn(OH)2>ZnS,MgCO3>Mg(OH)2。就溶解或电离出S2-的能力而言,FeS>H2S>CuS。则下列离子方程式错误的是( )。
A.Mg2++2HC+2Ca2++4OH-Mg(OH)2↓+2CaCO3↓+2H2O
B.Cu2++H2SCuS↓+2H+
C.Zn2++S2-+2H2OZn(OH)2↓+H2S↑
D.FeS+2H+Fe2++H2S↑
答案:C
解析:因ZnS比Zn(OH)2难溶,S2-与Zn2+应先结合成ZnS沉淀,C项错误。
10.一定温度时,Cu2+、Mn2+、Fe2+、Zn2+四种金属离子(M2+)形成硫化物沉淀所需S2-最低浓度的对数值 lg c(S2-)与lg c(M2+)的关系如图所示。下列有关判断不正确的是( )。
A.该温度下,Ksp(MnS)大于1.0×10-35
B.向含Mn2+、Zn2+的稀溶液中滴加Na2S溶液,Mn2+最有可能先沉淀
C.向c(Fe2+)=0.1 mol·L-1的溶液中加入足量CuS粉末,有FeS沉淀析出
D.该温度下,溶解度:CuS>MnS>FeS>ZnS
答案:D
解析:由图可知,Ksp(CuS)=10-17.5×10-17.5=1×10-35,而Ksp(MnS)>Ksp(CuS),A项正确。依据此图可知,CuS的Ksp最小,其次是MnS、FeS和ZnS,所以向含Mn2+、Zn2+的稀溶液中滴加Na2S溶液,Mn2+最有可能先沉淀,B项正确。Ksp(FeS)=10-10×10-10=1×10-20,由于硫化铜饱和溶液中硫离子浓度是mol·L-1,向c(Fe2+)=0.1mol·L-1的溶液中加入足量CuS粉末后c(Fe2+)×c(S2-)大于1×10-20,所以有FeS沉淀析出,C项正确。依据此图可知,CuS的Ksp最小,其次是MnS、FeS和ZnS,所以该温度下,溶解度CuS
11.今有室温下四种溶液,下列有关叙述不正确的是( )。
序号
①
②
③
④
pH
11
11
3
3
溶液
氨水
氢氧化钠溶液
CH3COOH溶液
盐酸
A.③和④中分别加入适量的醋酸钠晶体后,两溶液的pH均增大
B.②和③两溶液等体积混合,所得溶液中c(H+)
D.a L ④与b L ①溶液混合后,若混合溶液pH=7,则a
解析:A项,可以从平衡移动角度分析,CH3COONa电离出的CH3COO-,与盐酸中的H+结合生成CH3COOH;电离平衡CH3COOHCH3COO-+H+左移,两溶液中H+浓度均减小,所以pH均增大。B项,CH3COOH是弱酸,③的浓度远远大于②,即混合后醋酸过量,溶液显酸性,c(H+)>c(OH-),错误。C项,分别加水稀释至原体积的10倍,假设平衡不移动,那么①②溶液的pH均为10,但稀释氨水使平衡NH3·H2ON+OH-右移,使①pH>10,同理稀释后③pH<4,正确。D项,假设是强酸和强碱,混合后溶液呈中性,a=b,但NH3·H2O是弱碱,①的浓度远远大于④,所以需要氨水的体积少,即a>b,D项错误。
12.CO2溶于水生成碳酸。已知下列数据:
弱电解质
H2CO3
NH3·H2O
电离平衡常数(25℃)
Ka1=4.3×10-7
Ka2=5.6×10-11
Kb=1.8×10-5
现有常温下1 mol·L-1的(NH4)2CO3溶液,已知N的水解平衡常数Kh=,C第一步水解的平衡常数Kh=。下列说法正确的是( )。
A.由数据可判断该溶液呈酸性
B.c(N)>c(HC)>c(C)>c(NH3·H2O)
C.c(N)+c(NH3·H2O)=2c(C)+2c(HC)+2c(H2CO3)
D.c(N)+c(H+)>c(HC)+c(OH-)+c(C)
答案:CD
解析:分析表中数据并结合题给信息知,C的水解程度大于N的水解程度,常温下1mol·L-1的(NH4)2CO3溶液呈碱性,A项错误。盐类的水解是微弱的,则在常温下1mol·L-1的(NH4)2CO3溶液中,c(N)>c(C)>c(HC)>c(NH3·H2O),B项错误。根据物料守恒可判断C项正确。根据电荷守恒知c(N)+c(H+)=2c(C)+c(HC)+c(OH-),D项正确。
13.为研究沉淀的生成及其转化,某小组进行如下实验。关于该实验分析不正确的是( )。
A.①浊液中存在平衡:AgSCN(s)Ag++SCN-
B.②中颜色变化说明上层清液中含有SCN-
C.③中颜色变化说明有AgI生成
D.该实验可以证明AgI比AgSCN更难溶
答案:D
解析:根据信息,白色沉淀是AgSCN,存在溶解平衡:AgSCN(s)Ag++SCN-,故A说法正确;取上层清液,加入Fe3+出现红色溶液,说明生成Fe(SCN)3,说明溶液中含有SCN-,故B说法正确;AgI是黄色沉淀,现象是产生黄色沉淀,说明有AgI产生,故C说法正确;可能是c(I-)·c(Ag+)>Ksp,出现沉淀,故D说法错误。
14.改变0.1 mol·L-1二元弱酸H2A溶液的pH,溶液中的H2A、HA-、A2-的物质的量分数δ(X)随pH的变化如图所示[已知δ(X)=]。下列叙述错误的是( )。
A.pH=1.2时,c(H2A)=c(HA-)
B.lg[K2(H2A)]=-4.2
C.pH=2.7时,c(HA-) >c(H2A)=c(A2-)
D.pH=4.2时,c(HA-)=c(A2-)=c(H+)
答案:D
解析:由图像可知pH=1.2时,H2A与HA-的曲线相交,则c(H2A)=c(HA-),A项正确;根据pH=4.2时,HA-与A2-相交,可得K2(H2A)==c(H+)=10-4.2,则lg[K2(H2A)]=-4.2,B项正确;由图像可知,pH=2.7时,c(H2A)=c(A2-),由纵坐标数据可知c(HA-)>c(H2A)=c(A2-),C项正确;pH=4.2时,c(HA-)=c(A2-),此时c(H+)=10-4.2mol·L-1,但不能确定c(HA-)、c(A2-)与c(H+)浓度的大小关系,D项错误。
15.纳米ZnS具有独特的光电效应,在电学、磁学、光学等领域应用广泛。以工业废渣锌灰(主要成分为Zn、ZnO,还含有Fe2O3、FeO、CuO等杂质)为原料制备纳米ZnS的工业流程如下:
已知Ksp[Fe(OH)3]=2.6×10-39,Ksp[Cu(OH)2]=2×10-20,Ksp(ZnS)=1.6×10-24。
下列说法不正确的是( )。
A.酸浸时FeO与稀硝酸反应的离子方程式为3FeO+10H++ N3Fe3++NO↑+5H2O
B.将酸浸的尾气循环利用,加入的X气体可以是O2
C.滤渣2中的成分是Zn和Fe
D.当溶液中c(Zn2+)<1.0×10-5 mol·L-1时,则可认为其沉淀完全。若要使Zn2+沉淀完全,溶液中S2-浓度应大于1.6×10-19 mol·L-1
答案:C
解析:由于稀硝酸具有强氧化性,所以FeO与稀硝酸反应的离子方程式为3FeO+10H++N3Fe3++NO↑+5H2O,A项正确。稀硝酸酸浸的尾气为一氧化氮,根据4NO+3O2+2H2O4HNO3,要将酸浸的尾气循环利用,加入的X气体可以是O2,B项正确。酸浸后所得溶液中含有三价铁、二价锌、二价铜离子,再加入氧化锌调节pH,将Fe3+以氢氧化铁沉淀形式除去,再加锌置换出溶液中的铜,所以滤渣2的成分是Zn和Cu,C项错误。要使Zn2+沉淀完全,c(S2-)>mol·L-1=1.6×10-19mol·L-1,D项正确。
三、非选择题(本题包括5小题,共60分)
16.(10分)常温下,向100 mL 0.01 mol·L-1 HA溶液中逐滴加入0.02 mol·L-1 MOH溶液,图中所示曲线表示混合溶液的pH变化情况(体积变化忽略不计)。回答下列问题。
(1)由图中信息可知HA为 (填“强”或“弱”)酸,理由是 。
(2)常温下一定浓度的MA稀溶液的pH=a,则a (填“>”“<”或“=”)7,用离子方程式表示其原因: 。
(3)请写出K点所对应的溶液中离子浓度的大小关系: 。
(4)K点对应的溶液中,c(M+)+c(MOH) (填“>”“<”或“=”)2c(A-);若此时溶液的pH=10,则c(MOH)+c(OH-)= mol·L-1。
答案:(1)强 0.01 mol·L-1 HA溶液的 pH=2,即c(H+)=0.01 mol·L-1,HA完全电离
(2)< M++H2OMOH+H+
(3)c(M+)>c(A-)>c(OH-)>c(H+)
(4)= 0.005
解析:(1)由题目信息可知0.01mol·L-1HA溶液的pH=2,说明HA完全电离,为强电解质。
(2)由题目图像可知向100mL0.01mol·L-1HA溶液中滴加51mL0.02mol·L-1MOH溶液,pH=7,说明MOH是弱碱,所对应的MA是强酸弱碱盐,水溶液显酸性。
(3)K点,由100mL0.01mol·L-1HA溶液与100mL0.02mol·L-1MOH溶液混合而成,反应后的溶液为等物质的量浓度的MA和MOH溶液,故c(M+)>c(A-)>c(OH-)>c(H+)。
(4)由物料守恒得c(M+)+c(MOH)=2c(A-),由电荷守恒得c(M+)+c(H+)=c(A-)+c(OH-),故c(MOH)+c(OH-)=c(A-)+c(H+)≈c(A-)=0.005mol·L-1。
17.(12分)Ⅰ.我国《生活饮用水卫生标准》中规定生活用水中镉的排放量不超过0.005 mg·L-1。处理含镉废水可采用化学沉淀法。请回答下列问题。
(1)磷酸镉[Cd3(PO4)2]沉淀溶解平衡常数的表达式为Ksp= 。
(2)向某含镉废水中加入Na2S,当S2-浓度达到7.9×10-8 mol·L-1时,废水中Cd2+的浓度为 mol·L-1[已知:Ksp(CdS)=7.9×10-27,Ar(Cd)=112],此时是否符合生活饮用水卫生标准? (填“是”或“否”)。
Ⅱ.根据题目提供的溶度积数据进行计算并回答下列问题。
(3)已知25 ℃时,Ksp=5.6×10-12;酸碱指示剂百里酚蓝变色的pH范围如下:
pH
<8.0
8.0~9.6
>9.6
颜色
黄色
绿色
蓝色
25 ℃时,向Mg(OH)2饱和溶液中滴加2滴百里酚蓝指示剂,溶液所呈现的颜色为 。
(4)25 ℃时,向50 mL 0.018 mol·L-1的AgNO3溶液中加入50 mL 0.020 mol·L-1的盐酸,生成沉淀。已知该温度下,AgCl的Ksp=1.8×10-10。
①完全沉淀后,溶液中c(Ag+)= 。(假设混合后溶液体积为混合前溶液体积之和,下同)
②完全沉淀后,溶液的pH= 。
③如果向完全沉淀后的溶液中继续加入50 mL 0.001 mol·L-1的盐酸,是否有白色沉淀生成? (填“是”或“否”)。
答案:(1)c3(Cd2+)·c2(P)
(2)1.0×10-19 是
(3)蓝色
(4)①1.8×10-7 mol·L-1 ②2 ③否
解析:(1)磷酸镉的沉淀溶解平衡为Cd3(PO4)2(s)3Cd2++2P,则磷酸镉[Cd3(PO4)2]沉淀溶解平衡常数的表达式为Ksp=c3(Cd2+)·c2(P)。
(2)当S2-浓度达到7.9×10-8mol·L-1时,Cd2+浓度为mol·L-1=1.0×10-19mol·L-1,则该废水中Cd的含量为<0.005mg·L-1,符合生活饮用水卫生标准。
(3)25℃时,Mg(OH)2的Ksp=5.6×10-12,则c(Mg2+)·c2(OH-)=5.6×10-12;设Mg(OH)2饱和溶液中OH-的浓度为xmol·L-1,c(OH-)=2c(Mg2+),可得0.5x×x2=5.6×10-12,则x≈2.24×10-4;c(H+)=mol·L-1=4.5×10-11mol·L-1,溶液的pH>9.6,所以溶液呈蓝色。
(4)①50mL0.018mol·L-1的AgNO3溶液与50mL0.020mol·L-1的盐酸发生反应,反应后溶液中c(Cl-)==10-3mol·L-1,则溶液中c(Ag+)==1.8×10-7mol·L-1。②完全沉淀后盐酸过量,溶液中c(H+)==0.010mol·L-1,则溶液的pH=2。③再向反应后的溶液中加入50mL0.001mol·L-1盐酸,不发生反应时c(Ag+)=×1.8×10-7mol·L-1=1.2×10-7mol·L-1、c(Cl-)=(0.001mol·L-1×100mL+1.8×10-7mol·L-1×100mL+0.001mol·L-1×50mL)÷150mL≈0.001mol·L-1,而离子浓度积=0.001×1.2×10-7=1.2×10-10<1.8×10-10,故不能产生沉淀。
18.(10分)实验室现有一瓶未知浓度的稀盐酸,某化学社团的学生为测定该稀盐酸的浓度,进行如下实验。
(1)配制250 mL 0.100 0 mol·L-1 标准NaOH溶液。
主要操作步骤:计算→称量→溶解→冷却→ →洗涤(并将洗涤液移入容量瓶)→ → →将配制好的溶液倒入试剂瓶,贴上标签。
(2)取20.00 mL待测盐酸放入锥形瓶中,并滴加3滴酚酞溶液作指示剂,用自己配制的标准NaOH溶液进行滴定。记录有关数据。
重复实验2次,记录数据如下。
实验编号
NaOH溶
待测盐酸的体积/mL
初始
终点
1
0.100 0
0.22
22.64
20.00
2
0.100 0
0.34
22.72
20.00
3
0.100 0
0.80
22.56
20.00
①滴定达到终点的标志是 。
②根据上述数据,可计算出该稀盐酸的浓度为 (保留4位有效数字)。
③在上述实验中,下列操作(其他操作均正确)会造成测定结果偏高的有 。
A.滴定终点读数时仰视读数
B.酸式滴定管使用前,水洗后未用待测盐酸润洗
C.锥形瓶水洗后未干燥
答案:(1)转移 定容 摇匀
(2)①滴入最后半滴NaOH溶液,溶液由无色恰好变为粉红色,且半分钟内不褪色
②0.112 0 mol·L-1 ③A
解析:(2)①根据终点时酚酞在溶液中的颜色变化判断终点。②计算盐酸的浓度时,应先判断异常值并舍去,将合理的数据取平均值进行计算。三次所用NaOH溶液的体积分别是22.42mL、22.38mL、21.76mL,第3次数据异常,根据前两次数据计算。最终可计算出c(HCl)=0.1120mol·L-1。③终点仰视读数,标准液体积偏大,结果偏高;酸式滴定管未润洗,则量取的酸减少,消耗标准液体积偏小,结果偏低;锥形瓶内有水对结果无影响。
19.(14分)NH4Al(SO4)2是一种食品添加剂,用于焙烤食品;NH4HSO4在分析化学、制药工业中用途广泛。请回答下列问题:
(1)NH4Al(SO4)2可作净水剂,其理由是 (用必要的化学用语和相关文字说明)。
(2)相同条件下,0.1 mol·L-1
NH4Al(SO4)2溶液中的c(N) (填“等于”“大于”或“小于”)0.1 mol·L-1 NH4HSO4溶液中的c(N)。
(3)如图是0.1 mol·L-1电解质溶液的pH随温度变化的图像。
①其中符合0.1 mol·L-1 NH4Al(SO4)2溶液的pH随温度变化的曲线是 (填写序号),导致pH随温度变化的原因是 ;
②20 ℃时,0.1 mol·L-1的NH4Al(SO4)2溶液中2c(S)-c(N)-3c(Al3+)= (填数值)。
(4)室温时,向100 mL 0.1 mol·L-1的NH4HSO4溶液中滴加0.1 mol·L-1的NaOH溶液,所得溶液的pH与所加NaOH溶液体积的关系曲线如图所示:
试分析图中A、B、C、D四个点,水的电离程度最大的是 ;在B点,溶液中各离子浓度由大到小的排列顺序是 。
答案:(1)Al3+水解生成的Al(OH)3胶体具有吸附性,即Al3++3H2OAl(OH)3(胶体)+3H+,Al(OH)3胶体吸附水中的悬浮颗粒使其沉降从而净化水
(2)小于
(3)①Ⅰ NH4Al(SO4)2溶液呈酸性,升高温度,其水解程度增大,pH减小 ②10-3 mol·L-1
(4)A点 c(Na+)>c(S)>c(N)>c(OH-)=c(H+)
解析:(1)Al3+水解生成的Al(OH)3胶体具有吸附性,即Al3++3H2OAl(OH)3(胶体)+3H+,Al(OH)3吸附水中的悬浮颗粒使其沉降。(2)NH4Al(SO4)2溶液与NH4HSO4溶液中的N均发生水解,但NH4Al(SO4)2溶液中Al3+水解后溶液呈酸性抑制N的水解,NH4HSO4溶液中HS电离出的H+同样抑制N的水解,相同条件下,因为HS电离生成的H+浓度比Al3+水解生成的H+浓度大,所以NH4HSO4溶液中N的水解程度比NH4Al(SO4)2溶液中N的小。(3)NH4Al(SO4)2溶液呈酸性,升高温度,其水解程度增大,pH减小,符合其变化的曲线为Ⅰ。根据电荷守恒,可以得出2c(S)-c(N)-3c(Al3+)=c(H+)-c(OH-)=10-3mol·L-1[其中c(OH-)太小,可忽略]。(4)分析A、B、C、D四个点,根据反应物的用量可知,A点恰好消耗完HS电离出来的H+,溶液中的溶质为(NH4)2SO4与Na2SO4;B、C、D三点溶液中均含有NH3·H2O,(NH4)2SO4可以促进水的电离,而NH3·H2O抑制水的电离,故A点水的电离程度最大。B点溶液呈中性,即溶液中含有(NH4)2SO4、Na2SO4、NH3·H2O三种溶质,A点时c(Na+)=c(S),则B点时c(Na+)>c(S),根据电荷守恒可得B点时c(N)+c(Na+)=2c(S),故可以得出c(S)>c(N),故B点时c(Na+)>c(S)>c(N)>c(OH-)=c(H+)。
20.(14分)某油脂厂废弃的油脂加氢镍催化剂主要含金属Ni、Al、Fe及其氧化物,还有少量其他不溶性物质。采用如下工艺流程回收其中的镍制备硫酸镍晶体(NiSO4·7H2O):
溶液中金属离子开始沉淀和完全沉淀的pH如下表所示:
金属离子
Ni2+
Al3+
Fe3+
Fe2+
开始沉淀时(c=0.01mol·L-1)的pH
7.2
3.7
2.2
7.5
沉淀完全时(c=1.0×10-5mol·L-1)的pH
8.7
4.7
3.2
9.0
回答下列问题:
(1)“碱浸”中NaOH的两个作用分别是 。为回收金属,用稀硫酸将“滤液①”调为中性,生成沉淀。写出该反应的离子方程式 。
(2)“滤液②”中含有的金属离子是 。
(3)“转化” 中可替代H2O2的物质是 。若工艺流程改为先“调pH”后“转化”,即,“滤液③”中可能含有的杂质离子为 。
(4)利用上述表格数据,计算Ni(OH)2的Ksp= (列出计算式) 。如果“转化”后的溶液中Ni2+ 浓度为1.0 mol·L-1,则“调pH”应控制的pH范围是 。
(5)硫酸镍在强碱溶液中用NaClO氧化,可沉淀出能用作镍镉电池正极材料的NiOOH。写出该反应的离子方程式 。
(6)将分离出硫酸镍晶体后的母液收集、循环使用,其意义是 。
答案:(1)除去油脂、溶解铝及其氧化物
Al+2H2O+H+Al(OH)3↓+H2O
(2)Ni2+、Fe2+、Fe3+
(3)O2或空气 Fe3+
(4)0.01×(107.2-14)2[或10-5×(108.7-14)2] 3.2~6.2
(5)2Ni2++ClO-+4OH-2NiOOH↓+Cl-+H2O
(6)提高镍回收率
解析:本题考查了以废弃的含镍催化剂为原料,通过一定的工艺流程制取硫酸镍晶体的过程。
(1)废镍催化剂中能与NaOH溶液反应的有油脂、铝及其氧化物。“滤液①”中的溶质为NaAlO2、高级脂肪酸钠和甘油,当向该滤液中滴加稀硫酸时,其中的NaAlO2可与稀硫酸反应得到Al(OH)3沉淀。
(2)“滤饼①”的成分为Ni、Fe及其氧化物等,用稀硫酸酸浸时可得到NiSO4、FeSO4、Fe2(SO4)3等,则“滤液②”中的金属阳离子有Ni2+、Fe2+、Fe3+。
(3)加H2O2溶液“转化”的目的是将Fe2+氧化为Fe3+,替代起氧化作用的H2O2溶液的可以为O2或空气,这样既能将Fe2+氧化,又不引进新杂质。由于Fe2+开始沉淀、沉淀完全时的pH与Ni2+的相近,所以若工艺流程改为先“调pH”后“转化”,则“调pH”得到Fe(OH)3沉淀,Fe2+与Ni2+一起存在于溶液中,通过“转化”(氧化)使Fe2+转变为Fe3+而被沉淀出来,则“滤液③”中可能的杂质离子为氧化得到的Fe3+。
(4)根据Ni2+开始沉淀时的pH为7.2,可得Ni(OH)2的Ksp=c(Ni2+)·c2(OH-)=0.01×(107.2-14)2;根据Ni2+完全沉淀时的pH为8.7,也可得Ni(OH)2的Ksp=c(Ni2+)·c2(OH-)=10-5×(108.7-14)2。
“调pH”是为了使Fe3+沉淀完全,根据Fe3+完全沉淀时的pH为3.2可知,pH应大于3.2;同时不能使Ni2+沉淀,则c(Ni2+)·c2(OH-)<0.01×(107.2-14)2,根据c(Ni2+)=1.0mol·L-1,可求得c(OH-)<10-7.8mol·L-1,对应c(H+)>10-6.2mol·L-1,则“调pH”的pH应小于6.2,则“调pH”控制的pH范围是3.2~6.2。
(5)Ni2+被ClO-氧化为NiOOH,ClO-被还原为Cl-,根据电子守恒可配平得:2Ni2++ClO-2NiOOH↓+Cl-,最后可配平得:2Ni2++ClO-+4OH-2NiOOH↓+Cl-+H2O。
(6)母液中含有未结晶的硫酸镍,循环使用母液可提高镍的回收率。
专题3测评(A)
(时间:90分钟 满分:100分)
一、选择题(本题包括10小题,每小题2分,共20分。在每小题给出的四个选项中,只有一项是符合题目要求的)
1.下列各组物质全部是弱电解质的是( )。
A.H2O、NH3·H2O、H3PO4、HF
B.NH3·H2O、CH3COOH、C2H5OH、CH3COONa
C.H2SO3、Ba(OH)2、BaSO4
D.H2SiO3、H2S、CO2
答案:A
2.如图是常温下X、Y、Z三种液体的近似pH,下列判断不正确的是( )。
A.X显酸性
B.Y一定是水
C.Z可能是碳酸钠溶液
D.Z可使紫色石蕊溶液变蓝
答案:B
解析:常温下,X液体的pH为1,小于7,呈酸性,A项正确;Y液体的pH为7,呈中性,但呈中性的液体不一定是水,如氯化钠溶液也是中性的,B项错误;Z液体的pH为10,大于7,呈碱性,碳酸钠溶液显碱性,C项正确;Z液体的pH为10,大于7,呈碱性,因此Z可使紫色石蕊溶液变蓝,D项正确。
3.在0.1 mol·L-1 NH3·H2O溶液中存在如下电离平衡:NH3·H2ON+OH-。对于该平衡,下列叙述中正确的是( )。
A.加入水时,溶液中增大
B.加入少量NaOH固体,平衡逆向移动,电离平衡常数减小
C.加入少量0.1 mol·L-1 HCl溶液,溶液中c(OH-)增大
D.降低温度,溶液中c(N)增大
答案:A
解析:加水能促进NH3·H2O的电离,溶液中n(OH-)增大,而n(NH3·H2O)减小,即增大,A项正确。加入NaOH固体,电离平衡常数不变,B项错误。加盐酸促进NH3·H2O电离,但OH-被中和,溶液中c(OH-)减小,C项错误。降温抑制电离,溶液中c(N)减小,D项错误。
4.下列措施能影响水的电离平衡,并使溶液中的c(H+)>c(OH-)的是( )。
A.向纯水中投入少量Na2O2
B.将水加热煮沸
C.向水中通入CO2
D.向水中加入NaCl
答案:C
解析:A项,生成NaOH,使c(OH-)>c(H+)。B项,可促进水的电离,但c(H+)=c(OH-)。D项,对水的电离无影响。C项,CO2可与水反应生成H2CO3,抑制水的电离,同时使c(H+)>c(OH-)。
5.下列说法正确的是( )。
A.向水中加入酸或碱,都可抑制水的电离,使水的离子积减小
B.向氢氧化镁沉淀中滴加适量的盐酸和氯化铵溶液,沉淀均能溶解
C.实验测定酸碱滴定曲线时,要保证整个过程测试和记录pH的间隔相同
D.Ksp大的难溶电解质一定能转化成Ksp小的难溶电解质,Ksp小的难溶电解质一定不能转化成Ksp大的难溶电解质
答案:B
解析:A项,向水中加入酸或碱,都可抑制水的电离,但水的离子积不变;B项,氢氧化镁可以与盐酸和氯化铵溶液反应;C项,实验测定酸碱滴定曲线时,整个过程测试和记录pH的间隔不一定相同,注意记录颜色突变过程所消耗的碱的量是关键;D项,满足一定条件时,Ksp小的难溶电解质也可转化为Ksp大的难溶电解质。
6.下列关于电解质溶液的判断正确的是( )。
A.在pH=12的溶液中,K+、Cl-、HC、Na+可以大量共存
B.在pH=0的溶液中,Na+、N、S、K+可以大量共存
C.常温下,由0.1 mol·L-1一元碱BOH溶液的pH=10,可推知BOH溶液存在BOHB++OH-
D.常温下,由0.1 mol·L-1一元酸HA溶液的pH=3,可推知NaA溶液存在A-+H2OHA+OH-
答案:D
解析:A项,HC在碱性溶液中不能大量存在;B项,S在酸性溶液中不能大量存在,且在酸性溶液中N能将S氧化为S;C项,该碱属于弱碱,其电离过程是可逆的;D项,HA为弱酸,故A-可发生水解:A-+H2OHA+OH-。
7.某同学进行如下实验:①向盛有1 mL 0.1 mol·L-1 MgCl2溶液的试管中加入1 mL 0.2 mol·L-1 NaOH溶液,得到浊液a,过滤得到滤液b和白色沉淀c。②向浊液a中滴加0.1 mol·L-1 FeCl3溶液,有红褐色沉淀生成。下列分析不正确的是( )。
A.滤液b中不含有Mg2+
B.该实验可以证明Fe(OH)3比Mg(OH)2更难溶
C.②中颜色变化说明Mg(OH)2转化为Fe(OH)3
D.浊液a中存在沉淀溶解平衡:Mg(OH)2(s)Mg2++2OH-
答案:A
解析:将1mL0.1mol·L-1MgCl2溶液和1mL0.2mol·L-1NaOH溶液等体积混合,恰好完全反应得到氢氧化镁沉淀和氯化钠溶液,氢氧化镁浊液中存在沉淀溶解平衡:Mg(OH)2(s)Mg2++2OH-,故滤液b中含有Mg2+,A项错误,D项正确;一种难溶物质可以转化为另一种更难溶的物质,所以该实验可以证明Fe(OH)3比Mg(OH)2更难溶,B、C项正确。
8.H2S2O3是一种弱酸,实验室欲用0.01 mol·L-1的Na2S2O3溶液滴定碘水,发生的反应为I2+2Na2S2O32NaI+Na2S4O6,下列说法正确的是( )。
A.该滴定反应可用甲基橙作指示剂
B.Na2S2O3是该反应的还原剂
C.可用酸式滴定管盛放Na2S2O3溶液
D.该反应中每消耗2 mol Na2S2O3,转移电子的物质的量为4 mol
答案:B
解析:该滴定反应不应用甲基橙作指示剂,应该用淀粉溶液作指示剂,A项错误。在该反应中,碘元素的化合价降低,I2作氧化剂,Na2S2O3中硫元素的化合价升高,Na2S2O3是该反应的还原剂,B项正确。Na2S2O3是强碱弱酸盐,其溶液显碱性,应该使用碱式滴定管盛放,不能用酸式滴定管盛放,C项错误。该反应中每消耗2molNa2S2O3,转移2mol电子,D项错误。
9.已知同温度下的溶解度:Zn(OH)2>ZnS,MgCO3>Mg(OH)2。就溶解或电离出S2-的能力而言,FeS>H2S>CuS。则下列离子方程式错误的是( )。
A.Mg2++2HC+2Ca2++4OH-Mg(OH)2↓+2CaCO3↓+2H2O
B.Cu2++H2SCuS↓+2H+
C.Zn2++S2-+2H2OZn(OH)2↓+H2S↑
D.FeS+2H+Fe2++H2S↑
答案:C
解析:因ZnS比Zn(OH)2难溶,S2-与Zn2+应先结合成ZnS沉淀,C项错误。
10.一定温度时,Cu2+、Mn2+、Fe2+、Zn2+四种金属离子(M2+)形成硫化物沉淀所需S2-最低浓度的对数值 lg c(S2-)与lg c(M2+)的关系如图所示。下列有关判断不正确的是( )。
A.该温度下,Ksp(MnS)大于1.0×10-35
B.向含Mn2+、Zn2+的稀溶液中滴加Na2S溶液,Mn2+最有可能先沉淀
C.向c(Fe2+)=0.1 mol·L-1的溶液中加入足量CuS粉末,有FeS沉淀析出
D.该温度下,溶解度:CuS>MnS>FeS>ZnS
答案:D
解析:由图可知,Ksp(CuS)=10-17.5×10-17.5=1×10-35,而Ksp(MnS)>Ksp(CuS),A项正确。依据此图可知,CuS的Ksp最小,其次是MnS、FeS和ZnS,所以向含Mn2+、Zn2+的稀溶液中滴加Na2S溶液,Mn2+最有可能先沉淀,B项正确。Ksp(FeS)=10-10×10-10=1×10-20,由于硫化铜饱和溶液中硫离子浓度是mol·L-1,向c(Fe2+)=0.1mol·L-1的溶液中加入足量CuS粉末后c(Fe2+)×c(S2-)大于1×10-20,所以有FeS沉淀析出,C项正确。依据此图可知,CuS的Ksp最小,其次是MnS、FeS和ZnS,所以该温度下,溶解度CuS
11.今有室温下四种溶液,下列有关叙述不正确的是( )。
序号
①
②
③
④
pH
11
11
3
3
溶液
氨水
氢氧化钠溶液
CH3COOH溶液
盐酸
A.③和④中分别加入适量的醋酸钠晶体后,两溶液的pH均增大
B.②和③两溶液等体积混合,所得溶液中c(H+)
D.a L ④与b L ①溶液混合后,若混合溶液pH=7,则a
解析:A项,可以从平衡移动角度分析,CH3COONa电离出的CH3COO-,与盐酸中的H+结合生成CH3COOH;电离平衡CH3COOHCH3COO-+H+左移,两溶液中H+浓度均减小,所以pH均增大。B项,CH3COOH是弱酸,③的浓度远远大于②,即混合后醋酸过量,溶液显酸性,c(H+)>c(OH-),错误。C项,分别加水稀释至原体积的10倍,假设平衡不移动,那么①②溶液的pH均为10,但稀释氨水使平衡NH3·H2ON+OH-右移,使①pH>10,同理稀释后③pH<4,正确。D项,假设是强酸和强碱,混合后溶液呈中性,a=b,但NH3·H2O是弱碱,①的浓度远远大于④,所以需要氨水的体积少,即a>b,D项错误。
12.CO2溶于水生成碳酸。已知下列数据:
弱电解质
H2CO3
NH3·H2O
电离平衡常数(25℃)
Ka1=4.3×10-7
Ka2=5.6×10-11
Kb=1.8×10-5
现有常温下1 mol·L-1的(NH4)2CO3溶液,已知N的水解平衡常数Kh=,C第一步水解的平衡常数Kh=。下列说法正确的是( )。
A.由数据可判断该溶液呈酸性
B.c(N)>c(HC)>c(C)>c(NH3·H2O)
C.c(N)+c(NH3·H2O)=2c(C)+2c(HC)+2c(H2CO3)
D.c(N)+c(H+)>c(HC)+c(OH-)+c(C)
答案:CD
解析:分析表中数据并结合题给信息知,C的水解程度大于N的水解程度,常温下1mol·L-1的(NH4)2CO3溶液呈碱性,A项错误。盐类的水解是微弱的,则在常温下1mol·L-1的(NH4)2CO3溶液中,c(N)>c(C)>c(HC)>c(NH3·H2O),B项错误。根据物料守恒可判断C项正确。根据电荷守恒知c(N)+c(H+)=2c(C)+c(HC)+c(OH-),D项正确。
13.为研究沉淀的生成及其转化,某小组进行如下实验。关于该实验分析不正确的是( )。
A.①浊液中存在平衡:AgSCN(s)Ag++SCN-
B.②中颜色变化说明上层清液中含有SCN-
C.③中颜色变化说明有AgI生成
D.该实验可以证明AgI比AgSCN更难溶
答案:D
解析:根据信息,白色沉淀是AgSCN,存在溶解平衡:AgSCN(s)Ag++SCN-,故A说法正确;取上层清液,加入Fe3+出现红色溶液,说明生成Fe(SCN)3,说明溶液中含有SCN-,故B说法正确;AgI是黄色沉淀,现象是产生黄色沉淀,说明有AgI产生,故C说法正确;可能是c(I-)·c(Ag+)>Ksp,出现沉淀,故D说法错误。
14.改变0.1 mol·L-1二元弱酸H2A溶液的pH,溶液中的H2A、HA-、A2-的物质的量分数δ(X)随pH的变化如图所示[已知δ(X)=]。下列叙述错误的是( )。
A.pH=1.2时,c(H2A)=c(HA-)
B.lg[K2(H2A)]=-4.2
C.pH=2.7时,c(HA-) >c(H2A)=c(A2-)
D.pH=4.2时,c(HA-)=c(A2-)=c(H+)
答案:D
解析:由图像可知pH=1.2时,H2A与HA-的曲线相交,则c(H2A)=c(HA-),A项正确;根据pH=4.2时,HA-与A2-相交,可得K2(H2A)==c(H+)=10-4.2,则lg[K2(H2A)]=-4.2,B项正确;由图像可知,pH=2.7时,c(H2A)=c(A2-),由纵坐标数据可知c(HA-)>c(H2A)=c(A2-),C项正确;pH=4.2时,c(HA-)=c(A2-),此时c(H+)=10-4.2mol·L-1,但不能确定c(HA-)、c(A2-)与c(H+)浓度的大小关系,D项错误。
15.纳米ZnS具有独特的光电效应,在电学、磁学、光学等领域应用广泛。以工业废渣锌灰(主要成分为Zn、ZnO,还含有Fe2O3、FeO、CuO等杂质)为原料制备纳米ZnS的工业流程如下:
已知Ksp[Fe(OH)3]=2.6×10-39,Ksp[Cu(OH)2]=2×10-20,Ksp(ZnS)=1.6×10-24。
下列说法不正确的是( )。
A.酸浸时FeO与稀硝酸反应的离子方程式为3FeO+10H++ N3Fe3++NO↑+5H2O
B.将酸浸的尾气循环利用,加入的X气体可以是O2
C.滤渣2中的成分是Zn和Fe
D.当溶液中c(Zn2+)<1.0×10-5 mol·L-1时,则可认为其沉淀完全。若要使Zn2+沉淀完全,溶液中S2-浓度应大于1.6×10-19 mol·L-1
答案:C
解析:由于稀硝酸具有强氧化性,所以FeO与稀硝酸反应的离子方程式为3FeO+10H++N3Fe3++NO↑+5H2O,A项正确。稀硝酸酸浸的尾气为一氧化氮,根据4NO+3O2+2H2O4HNO3,要将酸浸的尾气循环利用,加入的X气体可以是O2,B项正确。酸浸后所得溶液中含有三价铁、二价锌、二价铜离子,再加入氧化锌调节pH,将Fe3+以氢氧化铁沉淀形式除去,再加锌置换出溶液中的铜,所以滤渣2的成分是Zn和Cu,C项错误。要使Zn2+沉淀完全,c(S2-)>mol·L-1=1.6×10-19mol·L-1,D项正确。
三、非选择题(本题包括5小题,共60分)
16.(10分)常温下,向100 mL 0.01 mol·L-1 HA溶液中逐滴加入0.02 mol·L-1 MOH溶液,图中所示曲线表示混合溶液的pH变化情况(体积变化忽略不计)。回答下列问题。
(1)由图中信息可知HA为 (填“强”或“弱”)酸,理由是 。
(2)常温下一定浓度的MA稀溶液的pH=a,则a (填“>”“<”或“=”)7,用离子方程式表示其原因: 。
(3)请写出K点所对应的溶液中离子浓度的大小关系: 。
(4)K点对应的溶液中,c(M+)+c(MOH) (填“>”“<”或“=”)2c(A-);若此时溶液的pH=10,则c(MOH)+c(OH-)= mol·L-1。
答案:(1)强 0.01 mol·L-1 HA溶液的 pH=2,即c(H+)=0.01 mol·L-1,HA完全电离
(2)< M++H2OMOH+H+
(3)c(M+)>c(A-)>c(OH-)>c(H+)
(4)= 0.005
解析:(1)由题目信息可知0.01mol·L-1HA溶液的pH=2,说明HA完全电离,为强电解质。
(2)由题目图像可知向100mL0.01mol·L-1HA溶液中滴加51mL0.02mol·L-1MOH溶液,pH=7,说明MOH是弱碱,所对应的MA是强酸弱碱盐,水溶液显酸性。
(3)K点,由100mL0.01mol·L-1HA溶液与100mL0.02mol·L-1MOH溶液混合而成,反应后的溶液为等物质的量浓度的MA和MOH溶液,故c(M+)>c(A-)>c(OH-)>c(H+)。
(4)由物料守恒得c(M+)+c(MOH)=2c(A-),由电荷守恒得c(M+)+c(H+)=c(A-)+c(OH-),故c(MOH)+c(OH-)=c(A-)+c(H+)≈c(A-)=0.005mol·L-1。
17.(12分)Ⅰ.我国《生活饮用水卫生标准》中规定生活用水中镉的排放量不超过0.005 mg·L-1。处理含镉废水可采用化学沉淀法。请回答下列问题。
(1)磷酸镉[Cd3(PO4)2]沉淀溶解平衡常数的表达式为Ksp= 。
(2)向某含镉废水中加入Na2S,当S2-浓度达到7.9×10-8 mol·L-1时,废水中Cd2+的浓度为 mol·L-1[已知:Ksp(CdS)=7.9×10-27,Ar(Cd)=112],此时是否符合生活饮用水卫生标准? (填“是”或“否”)。
Ⅱ.根据题目提供的溶度积数据进行计算并回答下列问题。
(3)已知25 ℃时,Ksp=5.6×10-12;酸碱指示剂百里酚蓝变色的pH范围如下:
pH
<8.0
8.0~9.6
>9.6
颜色
黄色
绿色
蓝色
25 ℃时,向Mg(OH)2饱和溶液中滴加2滴百里酚蓝指示剂,溶液所呈现的颜色为 。
(4)25 ℃时,向50 mL 0.018 mol·L-1的AgNO3溶液中加入50 mL 0.020 mol·L-1的盐酸,生成沉淀。已知该温度下,AgCl的Ksp=1.8×10-10。
①完全沉淀后,溶液中c(Ag+)= 。(假设混合后溶液体积为混合前溶液体积之和,下同)
②完全沉淀后,溶液的pH= 。
③如果向完全沉淀后的溶液中继续加入50 mL 0.001 mol·L-1的盐酸,是否有白色沉淀生成? (填“是”或“否”)。
答案:(1)c3(Cd2+)·c2(P)
(2)1.0×10-19 是
(3)蓝色
(4)①1.8×10-7 mol·L-1 ②2 ③否
解析:(1)磷酸镉的沉淀溶解平衡为Cd3(PO4)2(s)3Cd2++2P,则磷酸镉[Cd3(PO4)2]沉淀溶解平衡常数的表达式为Ksp=c3(Cd2+)·c2(P)。
(2)当S2-浓度达到7.9×10-8mol·L-1时,Cd2+浓度为mol·L-1=1.0×10-19mol·L-1,则该废水中Cd的含量为<0.005mg·L-1,符合生活饮用水卫生标准。
(3)25℃时,Mg(OH)2的Ksp=5.6×10-12,则c(Mg2+)·c2(OH-)=5.6×10-12;设Mg(OH)2饱和溶液中OH-的浓度为xmol·L-1,c(OH-)=2c(Mg2+),可得0.5x×x2=5.6×10-12,则x≈2.24×10-4;c(H+)=mol·L-1=4.5×10-11mol·L-1,溶液的pH>9.6,所以溶液呈蓝色。
(4)①50mL0.018mol·L-1的AgNO3溶液与50mL0.020mol·L-1的盐酸发生反应,反应后溶液中c(Cl-)==10-3mol·L-1,则溶液中c(Ag+)==1.8×10-7mol·L-1。②完全沉淀后盐酸过量,溶液中c(H+)==0.010mol·L-1,则溶液的pH=2。③再向反应后的溶液中加入50mL0.001mol·L-1盐酸,不发生反应时c(Ag+)=×1.8×10-7mol·L-1=1.2×10-7mol·L-1、c(Cl-)=(0.001mol·L-1×100mL+1.8×10-7mol·L-1×100mL+0.001mol·L-1×50mL)÷150mL≈0.001mol·L-1,而离子浓度积=0.001×1.2×10-7=1.2×10-10<1.8×10-10,故不能产生沉淀。
18.(10分)实验室现有一瓶未知浓度的稀盐酸,某化学社团的学生为测定该稀盐酸的浓度,进行如下实验。
(1)配制250 mL 0.100 0 mol·L-1 标准NaOH溶液。
主要操作步骤:计算→称量→溶解→冷却→ →洗涤(并将洗涤液移入容量瓶)→ → →将配制好的溶液倒入试剂瓶,贴上标签。
(2)取20.00 mL待测盐酸放入锥形瓶中,并滴加3滴酚酞溶液作指示剂,用自己配制的标准NaOH溶液进行滴定。记录有关数据。
重复实验2次,记录数据如下。
实验编号
NaOH溶
待测盐酸的体积/mL
初始
终点
1
0.100 0
0.22
22.64
20.00
2
0.100 0
0.34
22.72
20.00
3
0.100 0
0.80
22.56
20.00
①滴定达到终点的标志是 。
②根据上述数据,可计算出该稀盐酸的浓度为 (保留4位有效数字)。
③在上述实验中,下列操作(其他操作均正确)会造成测定结果偏高的有 。
A.滴定终点读数时仰视读数
B.酸式滴定管使用前,水洗后未用待测盐酸润洗
C.锥形瓶水洗后未干燥
答案:(1)转移 定容 摇匀
(2)①滴入最后半滴NaOH溶液,溶液由无色恰好变为粉红色,且半分钟内不褪色
②0.112 0 mol·L-1 ③A
解析:(2)①根据终点时酚酞在溶液中的颜色变化判断终点。②计算盐酸的浓度时,应先判断异常值并舍去,将合理的数据取平均值进行计算。三次所用NaOH溶液的体积分别是22.42mL、22.38mL、21.76mL,第3次数据异常,根据前两次数据计算。最终可计算出c(HCl)=0.1120mol·L-1。③终点仰视读数,标准液体积偏大,结果偏高;酸式滴定管未润洗,则量取的酸减少,消耗标准液体积偏小,结果偏低;锥形瓶内有水对结果无影响。
19.(14分)NH4Al(SO4)2是一种食品添加剂,用于焙烤食品;NH4HSO4在分析化学、制药工业中用途广泛。请回答下列问题:
(1)NH4Al(SO4)2可作净水剂,其理由是 (用必要的化学用语和相关文字说明)。
(2)相同条件下,0.1 mol·L-1
NH4Al(SO4)2溶液中的c(N) (填“等于”“大于”或“小于”)0.1 mol·L-1 NH4HSO4溶液中的c(N)。
(3)如图是0.1 mol·L-1电解质溶液的pH随温度变化的图像。
①其中符合0.1 mol·L-1 NH4Al(SO4)2溶液的pH随温度变化的曲线是 (填写序号),导致pH随温度变化的原因是 ;
②20 ℃时,0.1 mol·L-1的NH4Al(SO4)2溶液中2c(S)-c(N)-3c(Al3+)= (填数值)。
(4)室温时,向100 mL 0.1 mol·L-1的NH4HSO4溶液中滴加0.1 mol·L-1的NaOH溶液,所得溶液的pH与所加NaOH溶液体积的关系曲线如图所示:
试分析图中A、B、C、D四个点,水的电离程度最大的是 ;在B点,溶液中各离子浓度由大到小的排列顺序是 。
答案:(1)Al3+水解生成的Al(OH)3胶体具有吸附性,即Al3++3H2OAl(OH)3(胶体)+3H+,Al(OH)3胶体吸附水中的悬浮颗粒使其沉降从而净化水
(2)小于
(3)①Ⅰ NH4Al(SO4)2溶液呈酸性,升高温度,其水解程度增大,pH减小 ②10-3 mol·L-1
(4)A点 c(Na+)>c(S)>c(N)>c(OH-)=c(H+)
解析:(1)Al3+水解生成的Al(OH)3胶体具有吸附性,即Al3++3H2OAl(OH)3(胶体)+3H+,Al(OH)3吸附水中的悬浮颗粒使其沉降。(2)NH4Al(SO4)2溶液与NH4HSO4溶液中的N均发生水解,但NH4Al(SO4)2溶液中Al3+水解后溶液呈酸性抑制N的水解,NH4HSO4溶液中HS电离出的H+同样抑制N的水解,相同条件下,因为HS电离生成的H+浓度比Al3+水解生成的H+浓度大,所以NH4HSO4溶液中N的水解程度比NH4Al(SO4)2溶液中N的小。(3)NH4Al(SO4)2溶液呈酸性,升高温度,其水解程度增大,pH减小,符合其变化的曲线为Ⅰ。根据电荷守恒,可以得出2c(S)-c(N)-3c(Al3+)=c(H+)-c(OH-)=10-3mol·L-1[其中c(OH-)太小,可忽略]。(4)分析A、B、C、D四个点,根据反应物的用量可知,A点恰好消耗完HS电离出来的H+,溶液中的溶质为(NH4)2SO4与Na2SO4;B、C、D三点溶液中均含有NH3·H2O,(NH4)2SO4可以促进水的电离,而NH3·H2O抑制水的电离,故A点水的电离程度最大。B点溶液呈中性,即溶液中含有(NH4)2SO4、Na2SO4、NH3·H2O三种溶质,A点时c(Na+)=c(S),则B点时c(Na+)>c(S),根据电荷守恒可得B点时c(N)+c(Na+)=2c(S),故可以得出c(S)>c(N),故B点时c(Na+)>c(S)>c(N)>c(OH-)=c(H+)。
20.(14分)某油脂厂废弃的油脂加氢镍催化剂主要含金属Ni、Al、Fe及其氧化物,还有少量其他不溶性物质。采用如下工艺流程回收其中的镍制备硫酸镍晶体(NiSO4·7H2O):
溶液中金属离子开始沉淀和完全沉淀的pH如下表所示:
金属离子
Ni2+
Al3+
Fe3+
Fe2+
开始沉淀时(c=0.01mol·L-1)的pH
7.2
3.7
2.2
7.5
沉淀完全时(c=1.0×10-5mol·L-1)的pH
8.7
4.7
3.2
9.0
回答下列问题:
(1)“碱浸”中NaOH的两个作用分别是 。为回收金属,用稀硫酸将“滤液①”调为中性,生成沉淀。写出该反应的离子方程式 。
(2)“滤液②”中含有的金属离子是 。
(3)“转化” 中可替代H2O2的物质是 。若工艺流程改为先“调pH”后“转化”,即,“滤液③”中可能含有的杂质离子为 。
(4)利用上述表格数据,计算Ni(OH)2的Ksp= (列出计算式) 。如果“转化”后的溶液中Ni2+ 浓度为1.0 mol·L-1,则“调pH”应控制的pH范围是 。
(5)硫酸镍在强碱溶液中用NaClO氧化,可沉淀出能用作镍镉电池正极材料的NiOOH。写出该反应的离子方程式 。
(6)将分离出硫酸镍晶体后的母液收集、循环使用,其意义是 。
答案:(1)除去油脂、溶解铝及其氧化物
Al+2H2O+H+Al(OH)3↓+H2O
(2)Ni2+、Fe2+、Fe3+
(3)O2或空气 Fe3+
(4)0.01×(107.2-14)2[或10-5×(108.7-14)2] 3.2~6.2
(5)2Ni2++ClO-+4OH-2NiOOH↓+Cl-+H2O
(6)提高镍回收率
解析:本题考查了以废弃的含镍催化剂为原料,通过一定的工艺流程制取硫酸镍晶体的过程。
(1)废镍催化剂中能与NaOH溶液反应的有油脂、铝及其氧化物。“滤液①”中的溶质为NaAlO2、高级脂肪酸钠和甘油,当向该滤液中滴加稀硫酸时,其中的NaAlO2可与稀硫酸反应得到Al(OH)3沉淀。
(2)“滤饼①”的成分为Ni、Fe及其氧化物等,用稀硫酸酸浸时可得到NiSO4、FeSO4、Fe2(SO4)3等,则“滤液②”中的金属阳离子有Ni2+、Fe2+、Fe3+。
(3)加H2O2溶液“转化”的目的是将Fe2+氧化为Fe3+,替代起氧化作用的H2O2溶液的可以为O2或空气,这样既能将Fe2+氧化,又不引进新杂质。由于Fe2+开始沉淀、沉淀完全时的pH与Ni2+的相近,所以若工艺流程改为先“调pH”后“转化”,则“调pH”得到Fe(OH)3沉淀,Fe2+与Ni2+一起存在于溶液中,通过“转化”(氧化)使Fe2+转变为Fe3+而被沉淀出来,则“滤液③”中可能的杂质离子为氧化得到的Fe3+。
(4)根据Ni2+开始沉淀时的pH为7.2,可得Ni(OH)2的Ksp=c(Ni2+)·c2(OH-)=0.01×(107.2-14)2;根据Ni2+完全沉淀时的pH为8.7,也可得Ni(OH)2的Ksp=c(Ni2+)·c2(OH-)=10-5×(108.7-14)2。
“调pH”是为了使Fe3+沉淀完全,根据Fe3+完全沉淀时的pH为3.2可知,pH应大于3.2;同时不能使Ni2+沉淀,则c(Ni2+)·c2(OH-)<0.01×(107.2-14)2,根据c(Ni2+)=1.0mol·L-1,可求得c(OH-)<10-7.8mol·L-1,对应c(H+)>10-6.2mol·L-1,则“调pH”的pH应小于6.2,则“调pH”控制的pH范围是3.2~6.2。
(5)Ni2+被ClO-氧化为NiOOH,ClO-被还原为Cl-,根据电子守恒可配平得:2Ni2++ClO-2NiOOH↓+Cl-,最后可配平得:2Ni2++ClO-+4OH-2NiOOH↓+Cl-+H2O。
(6)母液中含有未结晶的硫酸镍,循环使用母液可提高镍的回收率。
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