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2020年高考化学一轮总复习文档:第八章章末高考真题演练
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1.(2018·江苏高考)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0.1000 mol·L-1 NaOH溶液滴定20.00 mL 0.1000 mol·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(SO)的关系曲线,说明溶液中c(SO)越大c(Ba2+)越小
答案 C
解析 根据图甲,升高温度,lg K减小,平衡向逆反应方向移动,逆反应为吸热反应,正反应为放热反应,该反应的ΔH<0,A正确,根据图乙,随着时间的推移,c(H2O2)变化趋于平缓,说明随着反应的进行H2O2分解速率逐渐减小,B正确;根据图丙,没有滴入NaOH溶液时,0.1000 mol·L-1HX溶液的pH>1,HX为一元弱酸,C错误;根据图丁可见横坐标越小,纵坐标越大,-lg c(SO)越小,-lg c(Ba2+)越大,说明c(SO)越大,c(Ba2+)越小,D正确。
2.(2018·天津高考)LiH2PO4是制备电池的重要原料。室温下,LiH2PO4溶液的pH随c初始(H2PO)的变化如图1所示,H3PO4溶液中H2PO的分布分数δ随pH的变化如图2所示[δ=],下列有关LiH2PO4溶液的叙述正确的是( )
A.溶液中存在3个平衡
B.含P元素的粒子有H2PO、HPO、PO
C.随c初始(H2PO)增大,溶液的pH明显变小
D.用浓度大于1 mol·L-1的H3PO4溶液溶解Li2CO3,当pH达到4.66时,H3PO4几乎全部转化为LiH2PO4
答案 D
解析 溶液中存在H2PO的电离平衡和水解平衡,存在HPO的电离平衡,存在水的电离平衡等,所以至少存在4个平衡,A错误。含P元素的粒子有H2PO、HPO、PO和H3PO4,B错误。从图1中得到随着c初始(H2PO)增大,溶液的pH大约从5.5减小到4.66,谈不上明显变小,同时达到4.66以后就不变了,C错误。由图2得到,pH=4.66的时候,δ=0.994,即溶液中所有含P的成分中H2PO占99.4%,所以此时H3PO4几乎全部转化为LiH2PO4,D正确。
3.(2018·江苏高考)(双选)H2C2O4为二元弱酸,Ka1(H2C2O4)=5.4×10-2,Ka2(H2C2O4)=5.4×10-5,设H2C2O4溶液中c(总)=c(H2C2O4)+c(HC2O)+c(C2O)。室温下用NaOH溶液滴定25.00 mL 0.1000 mol·L-1 H2C2O4溶液至终点。滴定过程得到的下列溶液中微粒的物质的量浓度关系一定正确的是( )
A.0.1000 mol·L-1 H2C2O4溶液:c(H+)=0.1000 mol·L-1+c(C2O)+c(OH-)-c(H2C2O4)
B.c(Na+)=c(总)的溶液:c(Na+)>c(H2C2O4)>c(C2O)>c(H+)
C.pH=7的溶液:c(Na+)=0.1000 mol·L-1+c(C2O)-c(H2C2O4)
D.c(Na+)=2c(总)的溶液:c(OH-)-c(H+)=
2c(H2C2O4)+c(HC2O)
答案 AD
解析 H2C2O4溶液中的电荷守恒为c(H+)=c(HC2O)+2c(C2O)+c(OH-),0.1000 mol·L-1 H2C2O4溶液中0.1000 mol·L-1=c(H2C2O4)+c(HC2O)+c(C2O),两式整理得c(H+)=0.1000 mol·L-1-c(H2C2O4)+c(C2O)+c(OH-),A正确;c(Na+)=c(总)时溶液中溶质为NaHC2O4,HC2O既存在电离平衡又存在水解平衡,HC2O水解的离子方程式为HC2O+H2OH2C2O4+OH-,HC2O水解常数Kh=
===≈1.85×10-13≪Ka2(H2C2O4),HC2O的电离程度大于水解程度,则c(C2O)>c(H2C2O4),B错误;滴入NaOH溶液后,溶液中的电荷守恒为c(Na+)+c(H+)=c(HC2O)+2c(C2O)+c(OH-),室温pH=7即c(H+)=c(OH-),则c(Na+)=c(HC2O)+2c(C2O)=c(总)+c(C2O)-c(H2C2O4),由于溶液体积变大,c(总)<0.1000 mol·L-1,c(Na+)<0.1000 mol·L-1+c(C2O)-c(H2C2O4),C错误;c(Na+)=2c(总)时溶液中溶质为Na2C2O4,溶液中的电荷守恒为c(Na+)+c(H+)=c(HC2O)+2c(C2O)+c(OH-),物料守恒为c(Na+)=2[c(H2C2O4)+c(HC2O)+c(C2O)],两式整理得c(OH-)-c(H+)=2c(H2C2O4)+c(HC2O),D正确。
4.(2017·全国卷Ⅲ)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
解析 当-lg=0时,lg约为-7,即c(Cl-)=1 mol·L-1,c(Cu+)=10-7 mol·L-1,因此Ksp(CuCl)的数量级为10-7,A正确;分析生成物CuCl的化合价可知,Cl元素的化合价没有发生变化,Cu元素由0价和+2价均变为+1价,因此参加该反应的微粒为Cu、Cu2+和Cl-,生成物为CuCl,则反应的离子方程式为Cu+Cu2++2Cl-===2CuCl,B正确;铜为固体,只要满足反应用量,Cu的量对除Cl-效果无影响,C错误;2Cu+===Cu2++Cu的平衡常数K=,可取图像中的c(Cu+)=c(Cu2+)=1×10-6 mol·L-1代入平衡常数的表达式中计算,即
K==1×106 L·mol-1>105,因此平衡常数很大,反应趋于完全,D正确。
5.(2017·江苏高考)(双选)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0.1 mol·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.0.2 mol·L-1 HCOOH与0.1 mol·L-1 NaOH等体积混合后的溶液中:c(HCOO-)+c(OH-)=c(HCOOH)+c(H+)
D.0.2 mol·L-1 CH3COONa与0.1 mol·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
解析 相同浓度的HCOONa和NH4Cl溶液,水解程度NH大于HCOO-,根据电荷守恒c(Na+)+c(H+)=c(HCOO-)+c(OH-),c(NH)+c(H+)=c(Cl-)+c(OH-),可比较c(Na+)+c(H+)和c(Cl-)+c(OH-),c(Na+)=c(Cl-),又根据NH和HCOO-的水解程度得HCOONa中的c(H+)大于NH4Cl溶液中c(OH-),所以阳离子浓度之和,前者大于后者,A正确;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,因为CH3COOH的酸性弱于HCOOH,CH3COOH消耗NaOH溶液的体积比HCOOH的大,B错误;根据电荷守恒c(HCOO-)+c(OH-)=c(Na+)+c(H+),c(Na+)>c(HCOOH),C错误;反应后溶液相当于相同浓度的CH3COOH、CH3COONa、NaCl的混合溶液,溶液显酸性,c(CH3COO-)>0.05 mol·L-1,c(CH3COOH)<0.05 mol·L-1,c(Cl-)=0.05 mol·L-1,c(CH3COO-)>c(Cl-)>c(CH3COOH)>c(H+),D正确。
6.(2016·天津高考)室温下,用相同浓度的NaOH溶液,分别滴定浓度均为0.1 mol·L-1的三种酸(HA、HB和HD)溶液,滴定曲线如图所示,下列判断错误的是( )
A.三种酸的电离常数关系:KHA>KHB>KHD
B.滴定至P点时,溶液中:c(B-)>c(Na+)>c(HB)>c(H+)>c(OH-)
C.pH=7时,三种溶液中:c(A-)=c(B-)=c(D-)
D.当中和百分数达100%时,将三种溶液混合后:c(HA)+c(HB)+c(HD)=c(OH-)-c(H+)
答案 C
解析 浓度均为0.1 mol·L-1的HA、HB和HD三种酸溶液的pH不同,pH越小,则酸的电离常数越大,A正确;滴定至P点时,所得溶液为等物质的量浓度的HB与NaB的混合溶液,溶液显酸性,说明HB的电离程度强于B-的水解程度,故c(B-)>c(Na+)>c(HB)>c(H+)>c(OH-),B正确;pH=7时,三种溶液中:c(A-)>c(B-)>c(D-),C错误;根据质子守恒知D正确。
7.(2018·全国卷Ⅲ)硫代硫酸钠晶体(Na2S2O3·5H2O,M=248 g·mol-1)可用作定影剂、还原剂。回答下列问题:
(1)已知:Ksp(BaSO4)=1.1×10-10,Ksp(BaS2O3)=4.1×10-5。市售硫代硫酸钠中常含有硫酸根杂质,选用下列试剂设计实验方案进行检验:
试剂:稀盐酸、稀H2SO4、BaCl2溶液、Na2CO3溶液、H2O2溶液
(2)利用K2Cr2O7标准溶液定量测定硫代硫酸钠的纯度。测定步骤如下:
①溶液配制:称取1.2000 g某硫代硫酸钠晶体样品,用新煮沸并冷却的蒸馏水在________中溶解,完全溶解后,全部转移至100 mL的________中,加蒸馏水至________。
②滴定:取0.00950 mol·L-1的K2Cr2O7标准溶液20.00 mL,硫酸酸化后加入过量KI,发生反应:Cr2O+6I-+14H+===3I2+2Cr3++7H2O。然后用硫代硫酸钠样品溶液滴定至淡黄绿色,发生反应:I2+2S2O===S4O+2I-。加入淀粉溶液作为指示剂,继续滴定,当溶液________,即为终点。平行滴定3次,样品溶液的平均用量为24.80 mL,则样品纯度为________%(保留一位小数)。
答案 (1)③加入过量稀盐酸 ④出现乳黄色浑浊
⑤(吸)取上层清液,滴入BaCl2溶液 ⑥产生白色沉淀
(2)①烧杯 容量瓶 刻度线 ②蓝色褪去 95.0
解析 (1)检验样品中的硫酸根离子,应该先加入稀盐酸,再加入氯化钡溶液。但是本题中,硫代硫酸根离子和氢离子以及钡离子都反应,所以应该排除其干扰,具体过程应该为先将样品溶解,加入稀盐酸酸化(反应为S2O+2H+===SO2↑+S↓+H2O),静置,(吸)取上层清液,滴入氯化钡溶液,观察到白色沉淀,证明存在硫酸根离子。
(2)①配制一定物质的量浓度的溶液,应该先称量质量,在烧杯中溶解,再转移至容量瓶,最后定容即可。
②淡黄绿色溶液中有单质碘,加入淀粉作为指示剂,溶液显蓝色,用硫代硫酸钠溶液滴定溶液中的单质碘,到滴定终点时溶液的蓝色褪去。根据题目的两个方程式得到如下关系式:Cr2O~3I2~6S2O,则配制的100 mL样品溶液中硫代硫酸钠的浓度c= mol·L-1≈0.04597 mol·L-1,含有的硫代硫酸钠为0.004597 mol,所以样品纯度为×100%≈95.0%。
8.(2018·天津高考)CO2可以被NaOH溶液捕获。若所得溶液pH=13,CO2主要转化为________(写离子符号);若所得溶液c(HCO)∶c(CO)=2∶1,溶液pH=________。(室温下,H2CO3的K1=4×10-7;K2=5×10-11)
答案 CO 10
解析 CO2可以被NaOH溶液捕获。若所得溶液pH=13,因为得到溶液的碱性较强,所以CO2主要转化为碳酸根离子(CO)。若所得溶液c(HCO)∶c(CO)=2∶1,则根据第二步电离平衡常数K2===5×10-11,所以氢离子浓度为1×10-10 mol/L,pH=10。
9.(2018·江苏高考)碱式硫酸铝溶液可用于烟气脱硫。室温下向一定浓度的硫酸铝溶液中加入一定量的碳酸钙粉末,反应后经过滤得到碱式硫酸铝溶液,反应方程式为(2-x)Al2(SO4)3+3xCaCO3+3xH2O===
2[(1-x)Al2(SO4)3·xAl(OH)3]+3xCaSO4↓+3xCO2↑
生成物(1-x)Al2(SO4)3·xAl(OH)3中x值的大小影响碱式硫酸铝溶液的脱硫效率。
(1)制备碱式硫酸铝溶液时,维持反应温度和反应时间不变,提高x值的方法有________________________。
(2)碱式硫酸铝溶液吸收SO2过程中,溶液的pH________(填“增大”“减小”或“不变”)。
(3)通过测定碱式硫酸铝溶液中相关离子的浓度确定x的值,测定方法如下:
①取碱式硫酸铝溶液25.00 mL,加入盐酸酸化的过量BaCl2溶液充分反应,静置后过滤、洗涤,干燥至恒重,得固体2.3300 g。
②取碱式硫酸铝溶液2.50 mL,稀释至25 mL,加入0.1000 mol·L-1 EDTA标准溶液25.00 mL,调节溶液pH约为4.2,煮沸,冷却后用0.08000 mol·L-1 CuSO4标准溶液滴定过量的EDTA至终点,消耗CuSO4标准溶液20.00 mL(已知Al3+、Cu2+与EDTA反应的化学计量比均为1∶1)。
计算(1-x)Al2(SO4)3·xAl(OH)3中的x值(写出计算过程)。
答案 (1)适当增加CaCO3的量或加快搅拌速率
(2)减小
(3)25 mL溶液中:n(SO)=n(BaSO4)==0.0100 mol,2.5 mL溶液中:n(Al3+)=n(EDTA)-n(Cu2+)=0.1000 mol·L-1×25.00 mL×10-3L·mL-1-0.08000 mol·L-1×20.00 mL×10-3 L·mL-1=9.000×10-4 mol,25 mL溶液中:n(Al3+)=9.000×10-3 mol,1 mol (1-x)Al2(SO4)3·xAl(OH)3中n(Al3+)=(2-x)mol,n(SO)=3(1-x)mol,==,x≈0.41。
解析 (1)制备碱式硫酸铝溶液,维持反应温度和反应时间不变,提高x的值,即促进Al3+的水解和CaSO4的生成,可以采取的方法是:适当增加CaCO3的量、加快搅拌速率。
(2)碱式硫酸铝溶液吸收SO2,溶液碱性减弱,pH减小。
10.(2018·北京高考)磷精矿湿法制备磷酸的一种工艺流程如下:
已知:磷精矿主要成分为Ca5(PO4)3(OH),还含有
Ca5(PO4)3F和有机碳等。
溶解度:Ca5(PO4)3(OH)
(1)上述流程中能加快反应速率的措施有____________。
(2)磷精矿粉酸浸时发生反应:2Ca5(PO4)3(OH)+3H2O+10H2SO410CaSO4·0.5H2O+6H3PO4
①该反应体现出酸性关系:H3PO4________H2SO4(填“>”或“<”)。
②结合元素周期律解释①中结论:P和S电子层数相同,__________________________________________。
(3)酸浸时,磷精矿中Ca5(PO4)3F所含氟转化为HF,并进一步转化为SiF4除去。写出生成HF的化学方程式:___________________________________ _____________________________。
(4)H2O2将粗磷酸中的有机碳氧化为CO2脱除,同时自身也会发生分解。相同投料比、相同反应时间,不同温度下的有机碳脱除率如图所示。80 ℃后脱除率变化的原因:_______________________________________________ ___________________。
(5)脱硫时,CaCO3稍过量,充分反应后仍有SO残留,原因是____________;加入BaCO3可进一步提高硫的脱除率,其离子方程式是________________________________________________________。
(6)取a g所得精制磷酸,加适量水稀释,以百里香酚酞作指示剂,用b mol·L-1 NaOH溶液滴定至终点时生成Na2HPO4,消耗NaOH溶液c mL,精制磷酸中H3PO4的质量分数是________。(已知:H3PO4摩尔质量为98 g·mol-1)
答案 (1)研磨、加热
(2)①< ②核电荷数P<S,原子半径P>S,得电子能力P<S,非金属性P<S
(3)2Ca5(PO4)3F+10H2SO4+5H2O10CaSO4·0.5H2O+6H3PO4+2HF↑
(4)80 ℃后,H2O2分解速率大,浓度显著降低
(5)CaSO4微溶 BaCO3+SO+2H3PO4===BaSO4+CO2↑+H2O+2H2PO
(6)
解析 (1)研磨能增大反应物的接触面积,加快反应速率,加热,升高温度加快反应速率;流程中能加快反应速率的措施有:研磨、加热。
(2)①根据“强酸制弱酸”的反应规律,酸性:H3PO4
②用元素周期律解释酸性:H3PO4S,得电子能力P
(4)图示是相同投料比、相同反应时间,不同温度下的有机碳脱除率,80 ℃前温度升高反应速率加快,相同时间内有机碳脱除率增大;80 ℃后温度升高,H2O2分解速率大,H2O2浓度显著降低,反应速率减慢,相同条件下有机碳脱除率减小。
(5)脱硫时,CaCO3稍过量,充分反应后仍有SO残留,原因是CaSO4微溶于水。加入BaCO3可进一步提高硫的脱除率,因为BaSO4难溶于水,其中SO与BaCO3生成BaSO4和CO,H3PO4的酸性强于H2CO3,在粗磷酸中CO转化成H2O和CO2,反应的离子方程式为BaCO3+SO+2H3PO4===BaSO4+CO2↑+2H2PO+H2O。
(6)滴定终点生成Na2HPO4,则消耗的H3PO4与NaOH物质的量之比为1∶2,n(H3PO4)=n(NaOH)=×b mol·L-1×c×10-3 L= mol,m(H3PO4)= mol×98 g·mol-1= g=0.049bc g,精制磷酸中H3PO4的质量分数为。
11.(2017·全国卷Ⅰ)Li4Ti5O12和LiFePO4都是锂离子电池的电极材料,可利用钛铁矿(主要成分为FeTiO3,还含有少量MgO、SiO2等杂质)来制备。工艺流程如下:
回答下列问题:
(1)“酸浸”实验中,铁的浸出率结果如图所示。由图可知,当铁的浸出率为70%时,所采用的实验条件为__________________。
(2)“酸浸”后,钛主要以TiOCl形式存在,写出相应反应的离子方程式________________________________________________________________________。
(3)TiO2·xH2O沉淀与双氧水、氨水反应40 min所得实验结果如下表所示:
温度/℃
30
35
40
45
50
TiO2·xH2O转化率/%
92
95
97
93
88
分析40 ℃时TiO2·xH2O转化率最高的原因________________。
(4)Li2Ti5O15中Ti的化合价为+4,其中过氧键的数目为________。
(5)若“滤液②”中c(Mg2+)=0.02 mol·L-1,加入双氧水和磷酸(设溶液体积增加1倍),使Fe3+恰好沉淀完全即溶液中c(Fe3+)=1.0×10-5 mol·L-1,此时是否有Mg3(PO4)2沉淀生成?_________________________________________________ _______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________(列式计算)。
FePO4、Mg3(PO4)2的Ksp分别为1.3×10-22、1.0×10-24。
(6)写出“高温煅烧②”中由FePO4制备LiFePO4的化学方程式____________________________________________________________________。
答案 (1)100 ℃、2 h,90 ℃、5 h
(2)FeTiO3+4H++4Cl-===Fe2++TiOCl+2H2O
(3)低于40 ℃,TiO2·xH2O转化反应速率随温度升高而增加;超过40 ℃,双氧水分解与氨气逸出导致TiO2·xH2O转化反应速率下降
(4)4
(5)Fe3+恰好沉淀完全时,c(PO)= mol·L-1=1.3×10-17 mol·L-1,c3(Mg2+)·c2(PO)值为0.013×(1.3×10-17)2≈1.7×10-40<
Ksp[Mg3(PO4)2],因此不会生成Mg3(PO4)2沉淀
(6)2FePO4+Li2CO3+H2C2O42LiFePO4+3CO2↑+H2O
解析 (1)根据图像分析,当铁的浸出率为70%时,所采用的实验条件为100 ℃、2 h,90 ℃、5 h。
(2)“酸浸”时,发生反应的离子方程式为FeTiO3+4H++4Cl-===Fe2++TiOCl+2H2O。
(3)当温度低于40 ℃时,H2O2、NH3·H2O不易分解,但是温度低,反应速率慢,TiO2·xH2O转化率低;当温度高于40 ℃时,H2O2分解,NH3逸出,反应物浓度降低,TiO2·xH2O的转化率低。
(4)设Li2Ti5O15中过氧键的数目为x,则非过氧键氧原子数目为15-2x,根据化合物中各元素正、负化合价代数和为零可得:2x+2×(15-2x)=1×2+4×5,解得:x=4。
(5)根据Ksp(FePO4)=1.3×10-22及Fe3+恰好完全沉淀时溶液中c(Fe3+)=1.0×10-5 mol·L-1,可得c(PO)= mol·L-1=1.3×10-17 mol·L-1。c(Mg2+)= mol·L-1=0.01 mol·L-1,则c3(Mg2+)·c2(PO)=0.013×(1.3×10-17)2=1.69×10-40≈1.7×10-40<Ksp[Mg3(PO4)2]=1.0×10-24,因此不会生成Mg3(PO4)2沉淀。
(6)煅烧过程中,Fe元素化合价由+3降至+2,被还原,则H2C2O4应作还原剂,其氧化产物为CO2,反应的化学方程式为2FePO4+Li2CO3+H2C2O42LiFePO4+3CO2↑+H2O。
12.(1)(2016·全国卷Ⅱ)联氨为二元弱碱,在水中的电离方式与氨相似。联氨第一步电离反应的平衡常数值为________(已知:N2H4+H+N2H的K=8.7×107;Kw=1.0×10-14)。联氨与硫酸形成的酸式盐的化学式为__________________。
(2)(2016·浙江高考)为测定无水MgBr2产品的纯度,可用EDTA(简写为Y4-)标准溶液滴定,反应的离子方程式:
Mg2++Y4-===MgY2-
①滴定前润洗滴定管的操作方法是______________________________________________。
②测定前,先称取0.2500 g无水MgBr2产品,溶解后,用0.0500 mol·L-1的EDTA标准溶液滴定至终点,消耗EDTA标准溶液26.50 mL,则测得无水MgBr2产品的纯度是______________(以质量分数表示)。
答案 (1)8.7×10-7 N2H6(HSO4)2
(2)①从滴定管上口加入少量待装液,倾斜着转动滴定管,使液体润湿内壁,然后从下部放出,重复2~3次 ②97.5%
解析 (1)NH3在水中的电离方程式为NH3+H2ONH+OH-,则N2H4在水中的第一步电离方程式为N2H4+H2ON2H+OH-,该步电离的平衡常数K1=,又知N2H4+H+N2H,K===8.7×107,则K1=K·Kw=8.7×107×1.0×10-14=8.7×10-7。
(2)②n(EDTA)=n(MgBr2)=26.50 mL×0.0500 mol·L-1×10-3 L·mL-1=0.001325 mol,m(MgBr2)=0.001325 mol×184 g·mol-1=0.2438 g,纯度为×100%≈97.5%。
1.(2018·江苏高考)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0.1000 mol·L-1 NaOH溶液滴定20.00 mL 0.1000 mol·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(SO)的关系曲线,说明溶液中c(SO)越大c(Ba2+)越小
答案 C
解析 根据图甲,升高温度,lg K减小,平衡向逆反应方向移动,逆反应为吸热反应,正反应为放热反应,该反应的ΔH<0,A正确,根据图乙,随着时间的推移,c(H2O2)变化趋于平缓,说明随着反应的进行H2O2分解速率逐渐减小,B正确;根据图丙,没有滴入NaOH溶液时,0.1000 mol·L-1HX溶液的pH>1,HX为一元弱酸,C错误;根据图丁可见横坐标越小,纵坐标越大,-lg c(SO)越小,-lg c(Ba2+)越大,说明c(SO)越大,c(Ba2+)越小,D正确。
2.(2018·天津高考)LiH2PO4是制备电池的重要原料。室温下,LiH2PO4溶液的pH随c初始(H2PO)的变化如图1所示,H3PO4溶液中H2PO的分布分数δ随pH的变化如图2所示[δ=],下列有关LiH2PO4溶液的叙述正确的是( )
A.溶液中存在3个平衡
B.含P元素的粒子有H2PO、HPO、PO
C.随c初始(H2PO)增大,溶液的pH明显变小
D.用浓度大于1 mol·L-1的H3PO4溶液溶解Li2CO3,当pH达到4.66时,H3PO4几乎全部转化为LiH2PO4
答案 D
解析 溶液中存在H2PO的电离平衡和水解平衡,存在HPO的电离平衡,存在水的电离平衡等,所以至少存在4个平衡,A错误。含P元素的粒子有H2PO、HPO、PO和H3PO4,B错误。从图1中得到随着c初始(H2PO)增大,溶液的pH大约从5.5减小到4.66,谈不上明显变小,同时达到4.66以后就不变了,C错误。由图2得到,pH=4.66的时候,δ=0.994,即溶液中所有含P的成分中H2PO占99.4%,所以此时H3PO4几乎全部转化为LiH2PO4,D正确。
3.(2018·江苏高考)(双选)H2C2O4为二元弱酸,Ka1(H2C2O4)=5.4×10-2,Ka2(H2C2O4)=5.4×10-5,设H2C2O4溶液中c(总)=c(H2C2O4)+c(HC2O)+c(C2O)。室温下用NaOH溶液滴定25.00 mL 0.1000 mol·L-1 H2C2O4溶液至终点。滴定过程得到的下列溶液中微粒的物质的量浓度关系一定正确的是( )
A.0.1000 mol·L-1 H2C2O4溶液:c(H+)=0.1000 mol·L-1+c(C2O)+c(OH-)-c(H2C2O4)
B.c(Na+)=c(总)的溶液:c(Na+)>c(H2C2O4)>c(C2O)>c(H+)
C.pH=7的溶液:c(Na+)=0.1000 mol·L-1+c(C2O)-c(H2C2O4)
D.c(Na+)=2c(总)的溶液:c(OH-)-c(H+)=
2c(H2C2O4)+c(HC2O)
答案 AD
解析 H2C2O4溶液中的电荷守恒为c(H+)=c(HC2O)+2c(C2O)+c(OH-),0.1000 mol·L-1 H2C2O4溶液中0.1000 mol·L-1=c(H2C2O4)+c(HC2O)+c(C2O),两式整理得c(H+)=0.1000 mol·L-1-c(H2C2O4)+c(C2O)+c(OH-),A正确;c(Na+)=c(总)时溶液中溶质为NaHC2O4,HC2O既存在电离平衡又存在水解平衡,HC2O水解的离子方程式为HC2O+H2OH2C2O4+OH-,HC2O水解常数Kh=
===≈1.85×10-13≪Ka2(H2C2O4),HC2O的电离程度大于水解程度,则c(C2O)>c(H2C2O4),B错误;滴入NaOH溶液后,溶液中的电荷守恒为c(Na+)+c(H+)=c(HC2O)+2c(C2O)+c(OH-),室温pH=7即c(H+)=c(OH-),则c(Na+)=c(HC2O)+2c(C2O)=c(总)+c(C2O)-c(H2C2O4),由于溶液体积变大,c(总)<0.1000 mol·L-1,c(Na+)<0.1000 mol·L-1+c(C2O)-c(H2C2O4),C错误;c(Na+)=2c(总)时溶液中溶质为Na2C2O4,溶液中的电荷守恒为c(Na+)+c(H+)=c(HC2O)+2c(C2O)+c(OH-),物料守恒为c(Na+)=2[c(H2C2O4)+c(HC2O)+c(C2O)],两式整理得c(OH-)-c(H+)=2c(H2C2O4)+c(HC2O),D正确。
4.(2017·全国卷Ⅲ)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
解析 当-lg=0时,lg约为-7,即c(Cl-)=1 mol·L-1,c(Cu+)=10-7 mol·L-1,因此Ksp(CuCl)的数量级为10-7,A正确;分析生成物CuCl的化合价可知,Cl元素的化合价没有发生变化,Cu元素由0价和+2价均变为+1价,因此参加该反应的微粒为Cu、Cu2+和Cl-,生成物为CuCl,则反应的离子方程式为Cu+Cu2++2Cl-===2CuCl,B正确;铜为固体,只要满足反应用量,Cu的量对除Cl-效果无影响,C错误;2Cu+===Cu2++Cu的平衡常数K=,可取图像中的c(Cu+)=c(Cu2+)=1×10-6 mol·L-1代入平衡常数的表达式中计算,即
K==1×106 L·mol-1>105,因此平衡常数很大,反应趋于完全,D正确。
5.(2017·江苏高考)(双选)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0.1 mol·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.0.2 mol·L-1 HCOOH与0.1 mol·L-1 NaOH等体积混合后的溶液中:c(HCOO-)+c(OH-)=c(HCOOH)+c(H+)
D.0.2 mol·L-1 CH3COONa与0.1 mol·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
解析 相同浓度的HCOONa和NH4Cl溶液,水解程度NH大于HCOO-,根据电荷守恒c(Na+)+c(H+)=c(HCOO-)+c(OH-),c(NH)+c(H+)=c(Cl-)+c(OH-),可比较c(Na+)+c(H+)和c(Cl-)+c(OH-),c(Na+)=c(Cl-),又根据NH和HCOO-的水解程度得HCOONa中的c(H+)大于NH4Cl溶液中c(OH-),所以阳离子浓度之和,前者大于后者,A正确;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,因为CH3COOH的酸性弱于HCOOH,CH3COOH消耗NaOH溶液的体积比HCOOH的大,B错误;根据电荷守恒c(HCOO-)+c(OH-)=c(Na+)+c(H+),c(Na+)>c(HCOOH),C错误;反应后溶液相当于相同浓度的CH3COOH、CH3COONa、NaCl的混合溶液,溶液显酸性,c(CH3COO-)>0.05 mol·L-1,c(CH3COOH)<0.05 mol·L-1,c(Cl-)=0.05 mol·L-1,c(CH3COO-)>c(Cl-)>c(CH3COOH)>c(H+),D正确。
6.(2016·天津高考)室温下,用相同浓度的NaOH溶液,分别滴定浓度均为0.1 mol·L-1的三种酸(HA、HB和HD)溶液,滴定曲线如图所示,下列判断错误的是( )
A.三种酸的电离常数关系:KHA>KHB>KHD
B.滴定至P点时,溶液中:c(B-)>c(Na+)>c(HB)>c(H+)>c(OH-)
C.pH=7时,三种溶液中:c(A-)=c(B-)=c(D-)
D.当中和百分数达100%时,将三种溶液混合后:c(HA)+c(HB)+c(HD)=c(OH-)-c(H+)
答案 C
解析 浓度均为0.1 mol·L-1的HA、HB和HD三种酸溶液的pH不同,pH越小,则酸的电离常数越大,A正确;滴定至P点时,所得溶液为等物质的量浓度的HB与NaB的混合溶液,溶液显酸性,说明HB的电离程度强于B-的水解程度,故c(B-)>c(Na+)>c(HB)>c(H+)>c(OH-),B正确;pH=7时,三种溶液中:c(A-)>c(B-)>c(D-),C错误;根据质子守恒知D正确。
7.(2018·全国卷Ⅲ)硫代硫酸钠晶体(Na2S2O3·5H2O,M=248 g·mol-1)可用作定影剂、还原剂。回答下列问题:
(1)已知:Ksp(BaSO4)=1.1×10-10,Ksp(BaS2O3)=4.1×10-5。市售硫代硫酸钠中常含有硫酸根杂质,选用下列试剂设计实验方案进行检验:
试剂:稀盐酸、稀H2SO4、BaCl2溶液、Na2CO3溶液、H2O2溶液
(2)利用K2Cr2O7标准溶液定量测定硫代硫酸钠的纯度。测定步骤如下:
①溶液配制:称取1.2000 g某硫代硫酸钠晶体样品,用新煮沸并冷却的蒸馏水在________中溶解,完全溶解后,全部转移至100 mL的________中,加蒸馏水至________。
②滴定:取0.00950 mol·L-1的K2Cr2O7标准溶液20.00 mL,硫酸酸化后加入过量KI,发生反应:Cr2O+6I-+14H+===3I2+2Cr3++7H2O。然后用硫代硫酸钠样品溶液滴定至淡黄绿色,发生反应:I2+2S2O===S4O+2I-。加入淀粉溶液作为指示剂,继续滴定,当溶液________,即为终点。平行滴定3次,样品溶液的平均用量为24.80 mL,则样品纯度为________%(保留一位小数)。
答案 (1)③加入过量稀盐酸 ④出现乳黄色浑浊
⑤(吸)取上层清液,滴入BaCl2溶液 ⑥产生白色沉淀
(2)①烧杯 容量瓶 刻度线 ②蓝色褪去 95.0
解析 (1)检验样品中的硫酸根离子,应该先加入稀盐酸,再加入氯化钡溶液。但是本题中,硫代硫酸根离子和氢离子以及钡离子都反应,所以应该排除其干扰,具体过程应该为先将样品溶解,加入稀盐酸酸化(反应为S2O+2H+===SO2↑+S↓+H2O),静置,(吸)取上层清液,滴入氯化钡溶液,观察到白色沉淀,证明存在硫酸根离子。
(2)①配制一定物质的量浓度的溶液,应该先称量质量,在烧杯中溶解,再转移至容量瓶,最后定容即可。
②淡黄绿色溶液中有单质碘,加入淀粉作为指示剂,溶液显蓝色,用硫代硫酸钠溶液滴定溶液中的单质碘,到滴定终点时溶液的蓝色褪去。根据题目的两个方程式得到如下关系式:Cr2O~3I2~6S2O,则配制的100 mL样品溶液中硫代硫酸钠的浓度c= mol·L-1≈0.04597 mol·L-1,含有的硫代硫酸钠为0.004597 mol,所以样品纯度为×100%≈95.0%。
8.(2018·天津高考)CO2可以被NaOH溶液捕获。若所得溶液pH=13,CO2主要转化为________(写离子符号);若所得溶液c(HCO)∶c(CO)=2∶1,溶液pH=________。(室温下,H2CO3的K1=4×10-7;K2=5×10-11)
答案 CO 10
解析 CO2可以被NaOH溶液捕获。若所得溶液pH=13,因为得到溶液的碱性较强,所以CO2主要转化为碳酸根离子(CO)。若所得溶液c(HCO)∶c(CO)=2∶1,则根据第二步电离平衡常数K2===5×10-11,所以氢离子浓度为1×10-10 mol/L,pH=10。
9.(2018·江苏高考)碱式硫酸铝溶液可用于烟气脱硫。室温下向一定浓度的硫酸铝溶液中加入一定量的碳酸钙粉末,反应后经过滤得到碱式硫酸铝溶液,反应方程式为(2-x)Al2(SO4)3+3xCaCO3+3xH2O===
2[(1-x)Al2(SO4)3·xAl(OH)3]+3xCaSO4↓+3xCO2↑
生成物(1-x)Al2(SO4)3·xAl(OH)3中x值的大小影响碱式硫酸铝溶液的脱硫效率。
(1)制备碱式硫酸铝溶液时,维持反应温度和反应时间不变,提高x值的方法有________________________。
(2)碱式硫酸铝溶液吸收SO2过程中,溶液的pH________(填“增大”“减小”或“不变”)。
(3)通过测定碱式硫酸铝溶液中相关离子的浓度确定x的值,测定方法如下:
①取碱式硫酸铝溶液25.00 mL,加入盐酸酸化的过量BaCl2溶液充分反应,静置后过滤、洗涤,干燥至恒重,得固体2.3300 g。
②取碱式硫酸铝溶液2.50 mL,稀释至25 mL,加入0.1000 mol·L-1 EDTA标准溶液25.00 mL,调节溶液pH约为4.2,煮沸,冷却后用0.08000 mol·L-1 CuSO4标准溶液滴定过量的EDTA至终点,消耗CuSO4标准溶液20.00 mL(已知Al3+、Cu2+与EDTA反应的化学计量比均为1∶1)。
计算(1-x)Al2(SO4)3·xAl(OH)3中的x值(写出计算过程)。
答案 (1)适当增加CaCO3的量或加快搅拌速率
(2)减小
(3)25 mL溶液中:n(SO)=n(BaSO4)==0.0100 mol,2.5 mL溶液中:n(Al3+)=n(EDTA)-n(Cu2+)=0.1000 mol·L-1×25.00 mL×10-3L·mL-1-0.08000 mol·L-1×20.00 mL×10-3 L·mL-1=9.000×10-4 mol,25 mL溶液中:n(Al3+)=9.000×10-3 mol,1 mol (1-x)Al2(SO4)3·xAl(OH)3中n(Al3+)=(2-x)mol,n(SO)=3(1-x)mol,==,x≈0.41。
解析 (1)制备碱式硫酸铝溶液,维持反应温度和反应时间不变,提高x的值,即促进Al3+的水解和CaSO4的生成,可以采取的方法是:适当增加CaCO3的量、加快搅拌速率。
(2)碱式硫酸铝溶液吸收SO2,溶液碱性减弱,pH减小。
10.(2018·北京高考)磷精矿湿法制备磷酸的一种工艺流程如下:
已知:磷精矿主要成分为Ca5(PO4)3(OH),还含有
Ca5(PO4)3F和有机碳等。
溶解度:Ca5(PO4)3(OH)
(2)磷精矿粉酸浸时发生反应:2Ca5(PO4)3(OH)+3H2O+10H2SO410CaSO4·0.5H2O+6H3PO4
①该反应体现出酸性关系:H3PO4________H2SO4(填“>”或“<”)。
②结合元素周期律解释①中结论:P和S电子层数相同,__________________________________________。
(3)酸浸时,磷精矿中Ca5(PO4)3F所含氟转化为HF,并进一步转化为SiF4除去。写出生成HF的化学方程式:___________________________________ _____________________________。
(4)H2O2将粗磷酸中的有机碳氧化为CO2脱除,同时自身也会发生分解。相同投料比、相同反应时间,不同温度下的有机碳脱除率如图所示。80 ℃后脱除率变化的原因:_______________________________________________ ___________________。
(5)脱硫时,CaCO3稍过量,充分反应后仍有SO残留,原因是____________;加入BaCO3可进一步提高硫的脱除率,其离子方程式是________________________________________________________。
(6)取a g所得精制磷酸,加适量水稀释,以百里香酚酞作指示剂,用b mol·L-1 NaOH溶液滴定至终点时生成Na2HPO4,消耗NaOH溶液c mL,精制磷酸中H3PO4的质量分数是________。(已知:H3PO4摩尔质量为98 g·mol-1)
答案 (1)研磨、加热
(2)①< ②核电荷数P<S,原子半径P>S,得电子能力P<S,非金属性P<S
(3)2Ca5(PO4)3F+10H2SO4+5H2O10CaSO4·0.5H2O+6H3PO4+2HF↑
(4)80 ℃后,H2O2分解速率大,浓度显著降低
(5)CaSO4微溶 BaCO3+SO+2H3PO4===BaSO4+CO2↑+H2O+2H2PO
(6)
解析 (1)研磨能增大反应物的接触面积,加快反应速率,加热,升高温度加快反应速率;流程中能加快反应速率的措施有:研磨、加热。
(2)①根据“强酸制弱酸”的反应规律,酸性:H3PO4
(5)脱硫时,CaCO3稍过量,充分反应后仍有SO残留,原因是CaSO4微溶于水。加入BaCO3可进一步提高硫的脱除率,因为BaSO4难溶于水,其中SO与BaCO3生成BaSO4和CO,H3PO4的酸性强于H2CO3,在粗磷酸中CO转化成H2O和CO2,反应的离子方程式为BaCO3+SO+2H3PO4===BaSO4+CO2↑+2H2PO+H2O。
(6)滴定终点生成Na2HPO4,则消耗的H3PO4与NaOH物质的量之比为1∶2,n(H3PO4)=n(NaOH)=×b mol·L-1×c×10-3 L= mol,m(H3PO4)= mol×98 g·mol-1= g=0.049bc g,精制磷酸中H3PO4的质量分数为。
11.(2017·全国卷Ⅰ)Li4Ti5O12和LiFePO4都是锂离子电池的电极材料,可利用钛铁矿(主要成分为FeTiO3,还含有少量MgO、SiO2等杂质)来制备。工艺流程如下:
回答下列问题:
(1)“酸浸”实验中,铁的浸出率结果如图所示。由图可知,当铁的浸出率为70%时,所采用的实验条件为__________________。
(2)“酸浸”后,钛主要以TiOCl形式存在,写出相应反应的离子方程式________________________________________________________________________。
(3)TiO2·xH2O沉淀与双氧水、氨水反应40 min所得实验结果如下表所示:
温度/℃
30
35
40
45
50
TiO2·xH2O转化率/%
92
95
97
93
88
分析40 ℃时TiO2·xH2O转化率最高的原因________________。
(4)Li2Ti5O15中Ti的化合价为+4,其中过氧键的数目为________。
(5)若“滤液②”中c(Mg2+)=0.02 mol·L-1,加入双氧水和磷酸(设溶液体积增加1倍),使Fe3+恰好沉淀完全即溶液中c(Fe3+)=1.0×10-5 mol·L-1,此时是否有Mg3(PO4)2沉淀生成?_________________________________________________ _______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________(列式计算)。
FePO4、Mg3(PO4)2的Ksp分别为1.3×10-22、1.0×10-24。
(6)写出“高温煅烧②”中由FePO4制备LiFePO4的化学方程式____________________________________________________________________。
答案 (1)100 ℃、2 h,90 ℃、5 h
(2)FeTiO3+4H++4Cl-===Fe2++TiOCl+2H2O
(3)低于40 ℃,TiO2·xH2O转化反应速率随温度升高而增加;超过40 ℃,双氧水分解与氨气逸出导致TiO2·xH2O转化反应速率下降
(4)4
(5)Fe3+恰好沉淀完全时,c(PO)= mol·L-1=1.3×10-17 mol·L-1,c3(Mg2+)·c2(PO)值为0.013×(1.3×10-17)2≈1.7×10-40<
Ksp[Mg3(PO4)2],因此不会生成Mg3(PO4)2沉淀
(6)2FePO4+Li2CO3+H2C2O42LiFePO4+3CO2↑+H2O
解析 (1)根据图像分析,当铁的浸出率为70%时,所采用的实验条件为100 ℃、2 h,90 ℃、5 h。
(2)“酸浸”时,发生反应的离子方程式为FeTiO3+4H++4Cl-===Fe2++TiOCl+2H2O。
(3)当温度低于40 ℃时,H2O2、NH3·H2O不易分解,但是温度低,反应速率慢,TiO2·xH2O转化率低;当温度高于40 ℃时,H2O2分解,NH3逸出,反应物浓度降低,TiO2·xH2O的转化率低。
(4)设Li2Ti5O15中过氧键的数目为x,则非过氧键氧原子数目为15-2x,根据化合物中各元素正、负化合价代数和为零可得:2x+2×(15-2x)=1×2+4×5,解得:x=4。
(5)根据Ksp(FePO4)=1.3×10-22及Fe3+恰好完全沉淀时溶液中c(Fe3+)=1.0×10-5 mol·L-1,可得c(PO)= mol·L-1=1.3×10-17 mol·L-1。c(Mg2+)= mol·L-1=0.01 mol·L-1,则c3(Mg2+)·c2(PO)=0.013×(1.3×10-17)2=1.69×10-40≈1.7×10-40<Ksp[Mg3(PO4)2]=1.0×10-24,因此不会生成Mg3(PO4)2沉淀。
(6)煅烧过程中,Fe元素化合价由+3降至+2,被还原,则H2C2O4应作还原剂,其氧化产物为CO2,反应的化学方程式为2FePO4+Li2CO3+H2C2O42LiFePO4+3CO2↑+H2O。
12.(1)(2016·全国卷Ⅱ)联氨为二元弱碱,在水中的电离方式与氨相似。联氨第一步电离反应的平衡常数值为________(已知:N2H4+H+N2H的K=8.7×107;Kw=1.0×10-14)。联氨与硫酸形成的酸式盐的化学式为__________________。
(2)(2016·浙江高考)为测定无水MgBr2产品的纯度,可用EDTA(简写为Y4-)标准溶液滴定,反应的离子方程式:
Mg2++Y4-===MgY2-
①滴定前润洗滴定管的操作方法是______________________________________________。
②测定前,先称取0.2500 g无水MgBr2产品,溶解后,用0.0500 mol·L-1的EDTA标准溶液滴定至终点,消耗EDTA标准溶液26.50 mL,则测得无水MgBr2产品的纯度是______________(以质量分数表示)。
答案 (1)8.7×10-7 N2H6(HSO4)2
(2)①从滴定管上口加入少量待装液,倾斜着转动滴定管,使液体润湿内壁,然后从下部放出,重复2~3次 ②97.5%
解析 (1)NH3在水中的电离方程式为NH3+H2ONH+OH-,则N2H4在水中的第一步电离方程式为N2H4+H2ON2H+OH-,该步电离的平衡常数K1=,又知N2H4+H+N2H,K===8.7×107,则K1=K·Kw=8.7×107×1.0×10-14=8.7×10-7。
(2)②n(EDTA)=n(MgBr2)=26.50 mL×0.0500 mol·L-1×10-3 L·mL-1=0.001325 mol,m(MgBr2)=0.001325 mol×184 g·mol-1=0.2438 g,纯度为×100%≈97.5%。
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