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第3章 物质在水溶液中的行为 达标检测
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这是一份第3章 物质在水溶液中的行为 达标检测，共21页。
本章达标检测
(满分:100分;时间:90分钟)
一、选择题(本题共10小题,每小题2分,共20分。每小题只有一个选项符合题意)
1.下列水解的离子方程式正确的是( )
A.Na2CO3溶液中:CO32-+2H2O H2CO3+2OH-
B.NH4Cl溶液中:NH4++H2O NH3·H2O+OH-
C.NaF溶液中:F-+H2O HF+OH-
D.CuSO4溶液中:Cu2++2H2O Cu(OH)2+2H+
2.下列指定反应的离子方程式不正确的是( )
A.铁制器具上镀铜,阴极的电极反应为Cu2++2e- Cu
B.电解饱和食盐水制取烧碱和氯气:2Cl-+2H2O H2↑+Cl2↑+2OH-
C.饱和Na2CO3溶液与CaSO4固体反应:CO32-(aq)+CaSO4(s) CaCO3(s)+SO42-(aq)
D.向氢氧化钡溶液中加入稀硫酸:Ba2++OH-+H++SO42- BaSO4↓+H2O
3.下列叙述中正确的是( )
A.某同学用pH试纸测NaCl溶液的pH时,先用蒸馏水润湿pH试纸,则测得的结果偏小
B.在酸碱中和滴定实验中,滴定管、锥形瓶都需润洗,否则引起误差
C.用标准溶液盐酸滴定未知浓度NaOH溶液时,若滴定前滴定管尖嘴处有气泡未排出而滴定后消失,则所测结果偏高
D.HCl和NaOH反应的中和热为57.3 kJ· mol-1,则H2SO4和NaOH反应的中和热为114.6 kJ· mol-1
4.下列表述中合理的是( )
A.配制FeCl3溶液时,可加入少量稀硫酸,以防止溶液变浑浊
B.用25 mL碱式滴定管量取20.00 mL酸性高锰酸钾溶液
C.实验室盛放碳酸钠溶液的试剂瓶不能用磨口玻璃塞
D.在中和热的测定实验中,改变酸、碱的用量后所求中和热的数值也随之改变
5.室温下,有两种溶液:①0.01 mol·L-1 NH3·H2O溶液;②0.01 mol·L-1 NH4Cl溶液。下列操作可以使两种溶液中的c(NH4+)都增大的是( )
A.加入少量H2O
B.加入少量NaOH固体
C.通入少量HCl气体
D.升高温度
6.下列解释事实的化学用语不正确的是( )
A.碳酸钙与稀盐酸反应:CO32-+2H+ H2O+CO2↑
B.铜与稀硝酸反应:3Cu+8H++2NO3- 3Cu2++2NO↑+4H2O
C.氨的催化氧化反应:4NH3+5O2 4NO+6H2O
D.少量二氧化硫与氢氧化钠溶液反应:2OH-+SO2 SO32-+H2O
7.常温下,电解质溶液的性质与变化是多样的,下列说法正确的是( )
A.往稀氨水中加水,溶液中c(H+)·c(NH3·H2O)c(NH4+)的数值变小
B.pH相等的①CH3COONa、②NaClO、③NaOH三种溶液中c(Na+)大小:①>②>③
C.常温下pH=4的H2S溶液与pH=10的NaOH溶液等体积混合,存在等式:c(Na+)+c(H+)=c(OH-)+2c(S2-)
D.Ca(ClO)2溶液中通入少量CO2,ClO-水解程度增大,溶液碱性增强
8.常温下,将1.0 L x mol/L CH3COOH溶液与0.1 mol NaOH固体混合,充分反应后再向该混合溶液中通入HCl气体或加入NaOH固体(忽略溶液体积和温度变化),溶液pH随通入(或加入)物质的物质的量的变化如图所示。下列说法正确的是( )
A.x<0.1
B.b→a过程中,水的电离程度逐渐增大
C.Ka(CH3COOH)=10-8/(x-0.1)mol/L
D.b→c过程中,c(CH3COOH)/c(CH3COO-)逐渐变小
9.下列说法正确的是( )
A.将pH=a的氨水的体积稀释至10倍,稀释后c(OH-)是原溶液中c(OH-)的110
B.NaClO溶液与FeCl2溶液混合发生反应:2ClO-+Fe2++2H2O 2HClO+Fe(OH)2
C.实验室配制氯化铁溶液时,先将固体溶解在浓盐酸中,再稀释至所需浓度
D.在0.1 mol/L的NaHCO3溶液中:c(Na+)>c(HCO3-)>c(CO32-)>c(OH-)>c(H+)
10.常温下,向20 mL 0.1 mol/L H2A溶液中滴加0.1 mol/L NaOH溶液。已知NaHA溶液显碱性,下列说法不正确的是( )
A.0.1 mol/L H2A溶液中有c(HA-)+c(H2A)+c(A2-)=0.1 mol/L
B.当滴加至溶液呈中性时,溶液中c(Na+)=c(HA-)+c(A2-)
C.当消耗10 mL NaOH溶液时,常温下溶液的pH<7,溶液中c(HA-)>c(Na+)
D.消耗40 mL NaOH溶液时,溶液中c(Na+)>c(A2-)>c(OH-)>c(HA-)
二、选择题(本题共5小题,每小题4分,共20分。每小题有一个或两个选项符合题意,全部选对得4分,选对但不全的得2分,有选错的得0分)
11.对室温下pH相同、体积相同的稀氨水与氢氧化钠稀溶液,分别采取下列措施,有关叙述正确的是( )
A.温度均升高20 ℃,两溶液的pH均不变
B.加入适量氯化铵固体后,两溶液的pH均减小
C.加水稀释至体积为原来的100倍后,氨水中的c(OH-)比氢氧化钠溶液中的大
D.与足量的氯化铁溶液反应,产生的氢氧化铁沉淀一样多
12.室温下,用0.100 mol·L-1的NaOH溶液分别滴定体积和浓度均为20.00 mL 0.100 mol·L-1的盐酸和醋酸溶液,滴定曲线如图所示。下列说法错误的是( )
A.a表示的是醋酸溶液的滴定曲线
B.b曲线代表的滴定过程,指示剂可以是酚酞
C.pH=7时,滴定盐酸消耗的V(NaOH)=20.00 mL
D.V(NaOH)=10.00 mL时,醋酸溶液中c(Na+)>c(CH3COO-)>c(H+)>c(OH-)
13.下列说法正确的是( )
A.常温下某物质的溶液中由水电离出的c(H+)=1×10-a mol·L-1,若a>7时,则该溶液的pH一定为14-a
B.相同物质的量浓度的①NH4Al(SO4)2、②(NH4)2SO4、③CH3COONH4、④NH3·H2O溶液中,c(NH4+)由大到小的顺序是②>①>③>④
C.物质的量浓度相等的H2S和NaHS混合溶液中:c(Na+)+c(H+)=c(S2-)+c(HS-)+c(OH-)
D.AgCl悬浊液中存在平衡:AgCl(s) Ag+(aq)+Cl-(aq),往其中加入少量NaCl粉末,平衡会向左移动,Ksp减小
14.2019年诺贝尔化学奖授予在开发锂离子电池方面做出卓越贡献的三位化学家。锂离子二次电池正极铝钴膜主要含有LiCoO2、Al等,处理该废料的一种工艺如图所示,下列说法正确的是( )
A.酸溶时H2O2作氧化剂,且温度不宜过高
B.加氨水调pH的目的是除铝
C.沉钴的离子方程式为Co2++C2O42- CoC2O4↓
D.在空气中加热4.41 g CoC2O4得到2.41 g钴的氧化物,则该氧化物的化学式为Co3O4(已知:Co的相对原子质量为59)
15.常温下,用AgNO3溶液分别滴定浓度均为0.01 mol/L的KCl、K2C2O4溶液,所得的沉淀溶解平衡曲线如图所示(不考虑C2O42-的水解)。下列叙述正确的是( )
A.Ksp(Ag2C2O4)的数量级为10-7
B.n点表示AgCl的不饱和溶液
C.向c(Cl-)=c(C2O42-)=1.00 mol·L-1的混合液中滴入AgNO3溶液时,先生成Ag2C2O4沉淀
D.Ag2C2O4+2Cl- 2AgCl+C2O42-的平衡常数为109.04 L·mol-1
三、非选择题(本题共5小题,共60分)
16.(8分)氧化还原滴定实验与中和滴定类似。现用0.001 mol·L-1酸性KMnO4溶液滴定未知浓度的无色NaHSO3溶液。反应的离子方程式是2MnO4-+5HSO3-+H+ 2Mn2++5SO42-+3H2O。
回答下列问题:
(1)用 (填“酸”或“碱”)式滴定管盛放高锰酸钾溶液。
(2)该滴定实验选用何种指示剂并说明理由: (如无需加入指示剂也请说明理由)。
(3)滴定前平视KMnO4溶液液面,刻度为a mL,滴定后俯视液面刻度为b mL,则根据(b-a) mL计算得到的待测浓度比实际浓度偏 (填“大”或“小”)。
17.(12分)(1)25 ℃ 0.1 mol/L的Na2CO3溶液中滴入酚酞,溶液变为红色,原因是(用离子方程式表示) 。
①向其中逐滴加入0.1 mol/L的盐酸至过量,产生的现象是 ,依次发生反应的离子方程式是 。
②若向该溶液中逐滴加入BaCl2溶液至过量,产生的现象是 ,反应的离子方程式是 。
(2)在氢氧化镁的浊液中有Mg(OH)2(s) Mg2+(aq)+2OH-(aq)平衡。
①向其中加入FeCl3溶液,产生的现象是 ,反应的离子方程式是 。
②已知常温下NH4Cl溶液的pH<7,原因是(用离子方程式表示) 。向氢氧化镁的浊液中加入固体氯化铵或适量饱和氯化铵溶液发现浊液逐渐变澄清,甲同学认为NH4Cl溶液中的H+与OH-反应使溶解平衡右移致浊液变澄清;乙同学认为是NH4+与OH-反应生成NH3·H2O使溶解平衡右移致浊液变澄清;丙同学为了验证前两位同学谁的分析正确,用下列试剂代替NH4Cl做了相同的实验,他选择的试剂是 (填字母编号)。
A.NH4NO3溶液 B.CH3COONH4溶液
C.HNO3溶液 D.NH4HSO4溶液
则丙同学观察到的实验现象和结论可能是 。
18.(12分)某同学为测定烧碱样品(含有少量NaCl杂质)中NaOH的质量分数,进行如下实验操作:
a.将洁净的酸式滴定管和碱式滴定管分别用待装(或待量取)的酸、碱溶液润洗2遍
b.用碱式滴定管量取25.00 mL烧碱溶液于锥形瓶中,滴入2滴酚酞溶液
c.在天平上准确称取烧碱样品10.0 g,在烧杯中用蒸馏水溶解
d.将浓度为1.000 mol·L-1的盐酸装入酸式滴定管中,将烧碱溶液装入碱式滴定管中,并分别调节液面,记下开始时的读数
e.在锥形瓶下垫一张白纸,然后开始滴定,边滴加边振荡,至滴定终点,记下读数
f.在250 mL的容量瓶中定容,配制成250 mL烧碱溶液
请回答下列问题:
(1)正确的操作顺序是(填字母) → → →d→b→ 。
(2)下列仪器实验中不需要的是(填序号) 。
①托盘天平(带砝码,镊子) ②酸式滴定管 ③碱式滴定管 ④250 mL容量瓶 ⑤烧杯 ⑥漏斗 ⑦锥形瓶 ⑧铁架台(带滴定管夹) ⑨药匙
实验中用到的除上述仪器外,还缺少的仪器有(填名称) 。
(3)滴定至终点,溶液由 色变为 色,且30秒内不恢复原来的颜色。
(4)重复四次的实验数据如下表所示:
实验序号
盐酸/mol·L-1
滴定完成时消耗盐酸
的体积/mL
待测烧碱溶液的
体积/mL
1
1.000
19.96
25.00
2
1.000
19.00
25.00
3
1.000
20.04
25.00
4
1.000
20.00
25.00
根据以上数据,待测烧碱溶液中NaOH的物质的量浓度是 mol·L-1,该样品中NaOH的质量分数是 (精确到0.01%)。
(5)下列操作可能会造成上述实验结果偏高是 。
A.f操作中,定容时俯视
B.滴定终点读数时仰视
C.使用前碱式滴定管未用待装液润洗
D.锥形瓶水洗后未干燥就直接盛待测溶液
19.(14分)从海水中提取并制备碳酸锂,可以提高海水的综合利用价值,满足工业上对碳酸锂的需求。制备碳酸锂的一种工艺流程如下:
已知:
①海水中某些离子浓度如下:
离子
Li+
Mg2+
Ca2+
Mn2+
Cl-
浓度(mol/L)
0.113
0.049
0.001
0.010
0.501
②碳酸锂的溶解度:
温度(℃)
0
10
30
50
70
90
溶解度(g/L)
1.54
1.43
1.25
1.08
0.91
0.83
③几种难溶电解质的溶度积(25 ℃):
物质
Li2CO3
MgCO3
MnCO3
CaCO3
Mg(OH)2
Ksp
2.5×
10-2 mol3/L3
6.8×
10-6 mol2/L2
2.3×
10-11 mol2/L2
2.8×
10-9 mol2/L2
6×
10-10 mol3/L3
请回答下列问题:
(1)精制除杂阶段的滤渣为MgCO3、 。(写化学式)
(2)用HCl调pH为4~5的目的是 。
(3)二次除镁过程中,若25 ℃时,使Mg2+浓度为6×10-4 mol/L,应控制pH为 。
(4)沉锂阶段,实际测得不同纯碱加入量条件下的碳酸锂沉淀结果如表:
序号
n(CO32-)/
n(Li+)
沉淀质量
(g)
Li2CO3
含量(%)
锂回收率
(%)
①
0.9∶2.0
10.09
92.36
77.67
②
1.0∶2.0
10.97
90.19
82.46
③
1.1∶2.0
11.45
89.37
85.27
④
1.2∶2.0
12.14
84.82
85.85
综合以上信息及考虑实际生产时的原料成本,应按照 (填序号)中CO32-与Li+物质的量之比加入纯碱制备碳酸锂。
(5)沉锂温度需控制在90 ℃,主要原因是 。
(6)碳化分解具体过程为①向碳酸锂与水的浆料中通入CO2气体,充分反应后,过滤;②加热滤液使其分解。写出②中涉及的化学方程式: 。写出在碳化分解中可循环利用的物质的电子式: 。
20.(14分)2019年诺贝尔化学奖颁给了美国、日本的共3位科研人员,以表彰他们对锂离子电池研发做出的卓越贡献。
(1)自然界中主要的锂矿物为锂辉石、锂云母、透锂长石等。为鉴定某矿石中是否含有锂元素,可以采用焰色试验来进行鉴定,当观察到火焰呈 ,认为可能存在锂元素。
A.紫红色 B.紫色 C.黄色
(2)工业中利用锂辉石(主要成分为LiAlSi2O6,还含有FeO、CaO、MgO等)制备钴酸锂(LiCoO2)的流程如下:
已知部分金属氢氧化物的pKsp(pKsp=-lg Ksp)的柱状图如下所示:
回答下列问题:
①锂辉石的主要成分为LiAlSi2O6,其氧化物的形式为 。
②为提高“酸化、焙烧”效率,常采取的措施是 。
③“浸出液”步骤中加入CaCO3,其目的是除去“酸化、焙烧”中加入的过量的硫酸,控制pH使Fe3+、Al3+完全沉淀,则常温下pH至少为 。(已知:完全沉淀后离子浓度低于1×10-5 mol·L-1)
④“滤渣2”的主要成分为 。
⑤“沉锂”过程中加入的沉淀剂为饱和的 (填化学式)溶液;该过程所获得的“母液”中仍含有大量的Li+,可将其返回到“ ”步骤中循环利用。
⑥Li2CO3与Co3O4在敞口容器中高温焙烧生成钴酸锂的化学方程式为 。
(3)利用锂离子能在石墨烯表面和电极之间快速大量穿梭运动的特性,开发出石墨烯电池,电池反应式为LiCoO2+C6 LixC6+Li1-xCoO2。下列关于该电池的说法正确的是 (填字母)。
A.该电池若用隔膜可选用质子交换膜
B.石墨烯电池的优点是提高电池的储锂容量进而提高能量密度
C.充电时,LiCoO2极发生的电极反应为LiCoO2-xe- xLi++Li1-xCoO2
答案全解全析
1.D
2.D
3.C
4.C
5.C
6.A
7.B
8.B
9.C
10.B
11.BC
12.D
13.B
14.CD
15.D
1.D Na2CO3是强碱弱酸盐,在溶液中分步水解使溶液呈碱性,水解的离子方程式为CO32-+H2O HCO3-+OH-、HCO3-+H2O H2CO3+OH-,A项错误;NH4Cl是强酸弱碱盐,在溶液中水解使溶液呈酸性,水解的离子方程式为NH4++H2O NH3·H2O+H+,B项错误;NaF是强碱弱酸盐,在溶液中水解使溶液呈碱性,水解的离子方程式为F-+H2O HF+OH-,C项错误;CuSO4是强酸弱碱盐,在溶液中水解使溶液呈酸性,水解的离子方程式为Cu2++2H2O Cu(OH)2+2H+,D项正确。
2.D 电镀时,一般镀层金属作阳极,镀件作阴极,在阴极上,镀层金属阳离子获得电子,铁制器具上镀铜,阴极上Cu2+得电子变为单质Cu,反应原理符合事实,A项正确;电解饱和食盐水制取烧碱和氯气时,溶液中的阴离子Cl-在阳极上失去电子变为Cl2,水电离产生的H+在阴极上得电子变为H2,总反应的离子方程式为2Cl-+2H2O H2↑+Cl2↑+2OH-,B项正确;CaSO4在溶液中存在沉淀溶解平衡,当向溶液中加入饱和Na2CO3溶液时,由于c(Ca2+)·c(CO32-)>Ksp(CaCO3),会形成CaCO3沉淀,使CaSO4不断溶解,最终实现了沉淀的转化,C项正确;向氢氧化钡溶液中加入稀硫酸,二者反应产生的BaSO4和H2O的物质的量之比是1∶2,离子方程式为Ba2++2OH-+2H++SO42- BaSO4↓+2H2O,D项错误。
3.C 食盐水呈中性,即使pH试纸用蒸馏水润湿,也不会对测量结果造成影响,A项错误;滴定过程中,锥形瓶不能润洗,否则会导致锥形瓶中待测液的溶质的物质的量偏大,B项错误;读出来的标准溶液体积=实际消耗的溶液体积+气泡的体积,因此所测结果偏高,C项正确;反应的中和热是指强酸、强碱的稀溶液反应生成1 mol水时放出的热量,HCl和NaOH反应的中和热为57.3 kJ· mol-1,则H2SO4和NaOH反应的中和热也为57.3 kJ·mol-1,D项错误。
4.C 配制FeCl3溶液,可加入少量浓盐酸,以防止溶液变浑浊,A项不合理;用25 mL酸式滴定管量取20.00 mL酸性高锰酸钾溶液,B项不合理;碳酸钠溶液显碱性,则实验室盛放碳酸钠溶液的试剂瓶不能用磨口玻璃塞,C项合理;中和热是指强酸、强碱的稀溶液反应生成1 mol水时放出的热量,在中和热的测定实验中,改变酸、碱的用量后,所求中和热的数值不变,D项不合理。
5.C 两种溶液中加入少量H2O,NH4+浓度均减小,A项错误;两种溶液中加入少量NaOH固体,NH4Cl溶液中NH4+浓度减小,B项错误;NH3·H2O溶液中通入少量HCl气体生成氯化铵,铵根离子浓度增大,NH4Cl溶液中通入少量HCl气体,抑制铵根离子水解,铵根离子浓度增大,C项正确;NH3·H2O溶液升高温度,NH3·H2O的电离平衡正向移动,铵根离子浓度增大,NH4Cl溶液升高温度,NH4+的水解平衡正向移动,铵根离子浓度减小,D项错误。
6.A 碳酸钙与稀盐酸反应,碳酸钙应该写成化学式,正确的离子方程式为CaCO3+2H+ H2O+CO2↑+Ca2+,A项错误;铜与稀硝酸反应的化学方程式为3Cu+8HNO3 3Cu(NO3)2+2NO↑+4H2O,离子方程式为3Cu+8H++2NO3- 3Cu2++2NO↑+4H2O,B项正确;氨的催化氧化反应的化学方程式为4NH3+5O2 4NO+6H2O,C项正确;少量二氧化硫与氢氧化钠溶液反应生成亚硫酸钠和H2O,离子方程式为SO2+2OH- SO32-+H2O,D项正确。
7.B c(H+)·c(NH3·H2O)c(NH4+)=KWKb(NH3·H2O),温度不变,其值不变,A项错误;氢氧化钠是强碱,完全电离,溶液显碱性,醋酸根离子和次氯酸根离子水解使其对应强碱盐溶液显碱性,且醋酸根离子的水解能力小于次氯酸根离子,所以pH相同的①CH3COONa、②NaClO、③NaOH三种溶液c(Na+)大小:①>②>③,B项正确;常温下pH=4的H2S溶液与pH=10的NaOH溶液等体积混合,存在电荷守恒:c(Na+)+c(H+)=c(OH-)+2c(S2-)+c(HS-),C项错误;Ca(ClO)2溶液中通入少量CO2,发生反应生成碳酸钙和次氯酸,溶液酸性增强,D项错误。
8.B b点溶液呈酸性,酸过量,则x>0.1,A项错误;b→a过程中,加入NaOH,消耗过量的乙酸,生成乙酸钠,则水的电离程度逐渐增大,B项正确;a点时,共向乙酸溶液中加入了0.2 mol NaOH,溶液中c平(H+)=10-7 mol/L,c平(CH3COO-)=c(Na+)=0.2 mol/L,c平(CH3COOH)=(x-0.2) mol/L,则Ka(CH3COOH)=10-7×0.2x-0.2 mol/L,C项错误;b→c过程中,溶液酸性增强,c(CH3COOH)增大,c(CH3COO-)减小,故c(CH3COOH)c(CH3COO-)逐渐变大,D项错误。
9.C 加水稀释促进一水合氨电离,pH=a的氨水的体积稀释至10倍后,溶液中的氢氧根离子浓度大于原来的110,A项错误;NaClO溶液具有氧化性,可将二价铁氧化为三价铁,故反应的离子方程式为3ClO-+6Fe2++3H2O 3Cl-+2Fe(OH)3↓+4Fe3+,B项错误;氯化铁易水解,实验室配制氯化铁溶液时,先将氯化铁溶解在浓盐酸中,可防止氯化铁水解,C项正确;由于HCO3-的水解能力强于电离能力,故c(OH-)>c(H+),c(CO32-)是HCO3-电离得到的,则c(OH-)>c(CO32-),因此c(Na+)>c(HCO3-)>c(OH-)>c(H+)>c(CO32-),D项错误。
10.B 根据物料守恒可知在0.1 mol/L H2A溶液中有c(HA-)+c(H2A)+c(A2-)=0.1 mol/L,A项正确;在溶液中存在电荷守恒:c(Na+)+c(H+)=c(OH-)+c(HA-)+2c(A2-),当滴加至溶液呈中性时,c(H+)=c(OH-),所以溶液中c(Na+)=c(HA-)+2c(A2-),B项错误;消耗10 mL NaOH溶液时,溶液中溶质为等物质的量的NaHA和H2A,NaHA溶液显碱性,而常温下该混合溶液的pH<7,说明H2A的电离作用强于HA-的水解作用,所以溶液中c(HA-)>c(Na+),C项正确;当消耗40 mL NaOH溶液时,恰好完全反应产生Na2A,Na2A电离产生Na+、A2-,可知c(Na+)>c(A2-),A2-会发生水解产生HA-和OH-,水解产生的HA-继续水解产生H2A和OH-,同时溶液中还存在H2O的电离平衡,故溶液中离子浓度大小关系为c(Na+)>c(A2-)>c(OH-)>(HA-),D项正确。
11.BC 升高温度,水的离子积KW变大,所以两溶液的pH一定改变,A项错误;加入氯化铵之后,由于同离子效应,NH3·H2O的电离程度减小,c(OH-)减小,溶液pH减小,而NaOH溶液中,NH4+和OH-反应使c(OH-)减小,溶液pH也减小,B项正确;向pH相同的两溶液中加水稀释至体积为原来的100倍,NaOH溶液的pH的变化为2,而氨水的pH的变化小于2,即稀释后氨水的pH较大,则氨水中的c(OH-)比氢氧化钠溶液中的大,C项正确;体积相同、pH相同的两溶液中n(OH-)相同,但是氨水中存在电离平衡,实际上未电离的NH3·H2O还有很多,这部分NH3·H2O还可以再电离提供OH-,故这两种溶液和足量的FeCl3反应,氨水中产生的Fe(OH)3更多,D项错误。
12.D 根据题意,开始时HCl和CH3COOH的浓度相同,则相同浓度下,强酸的pH更小,则b为滴定盐酸的曲线,a为滴定醋酸溶液的曲线。a为滴定醋酸溶液的曲线,A项正确;b为强碱滴定强酸的曲线,滴定终点呈中性,可以选择酚酞作为指示剂,B项正确;室温下pH=7说明溶液呈中性,滴定盐酸消耗的V(NaOH)=20.00 mL,C项正确;V(NaOH)=10.00 mL时,醋酸溶液呈酸性,c(H+)>c(OH-),根据电荷守恒可知c(Na+)
14.CD “酸溶”时加入H2O2的目的是将+3价的钴还原为+2价的钴,H2O2是还原剂,为防止H2O2分解,温度不宜过高,A项错误;加氨水调节pH的目的是将Li+转变为LiOH沉淀而除去,B项错误;“沉钴”时,CoSO4和(NH4)2C2O4反应生成CoC2O4沉淀和(NH4)2SO4,离子方程式为Co2++C2O42- CoC2O4↓,C项正确;煅烧4.41 g(0.03 mol)CoC2O4生成钴的氧化物,测得充分煅烧后的固体质量为2.41 g,根据Co守恒,钴原子的物质的量为0.03 mol,钴元素的质量为0.03 mol×59 g/mol=1.77 g,则氧元素的质量为2.41 g-1.77 g=0.64 g,氧原子的物质的量为0.04 mol,据此可知该钴的氧化物的化学式为Co3O4,D项正确。
15.D Ksp(Ag2C2O4)=(10-4)2×10-2.46 mol3·L-3=10-10.46 mol3·L-3,它的数量级为10-11,A项错误;n点时Q(AgCl)>Ksp(AgCl),所以n点表示AgCl的过饱和溶液,B项错误;混合液中滴入AgNO3溶液时,生成Ag2C2O4沉淀所需c(Ag+)=10-10.461.00 mol·L-1=10-5.23 mol·L-1,生成AgCl沉淀所需c(Ag+)=10-9.75 mol·L-1,显然后者所需的c(Ag+)小,即先生成AgCl沉淀,C项错误;Ag2C2O4+2Cl- 2AgCl+C2O42-的平衡常数为10-2.46(10-5.75)2 L·mol-1=109.04 L·mol-1,D项正确。
16.答案 (1)酸
(2)不加指示剂,高锰酸钾被还原成Mn2+时会褪色
(3)小
解析 (1)酸性高锰酸钾溶液具有强氧化性,能腐蚀碱式滴定管的橡胶管,所以不能用碱式滴定管盛放酸性高锰酸钾溶液,应该用酸式滴定管。
(2)酸性高锰酸钾溶液的颜色为紫色,当滴入最后一滴酸性高锰酸钾溶液时,溶液恰好由无色变为紫色,且半分钟内不褪色,即可判断达到滴定终点,因此不需要用指示剂就可以判断滴定终点。
(3)滴定前平视KMnO4溶液液面,刻度为a mL,滴定后俯视液面刻度为b mL,则读数偏小,(b-a) mL比实际消耗的酸性KMnO4溶液体积偏小,根据(b-a) mL计算得到的待测浓度偏小。
17.答案 (1)CO32-+H2O HCO3-+OH-(若写了HCO3-+H2O H2CO3+OH-也正确) ①溶液的红色逐渐变浅直至消失且有无色气泡冒出 CO32-+H+ HCO3-、HCO3-+H+ CO2↑+H2O(写总反应不给分) ②红色逐渐变浅直至消失且有白色沉淀生成 CO32-+Ba2+ BaCO3↓
(2)①白色沉淀变为红褐色沉淀 2Fe3++3Mg(OH)2 2Fe(OH)3+3Mg2+或2Fe3+(aq)+3Mg(OH)2(s) 2Fe(OH)3(s)+3Mg2+(aq) ②NH4++H2O NH3·H2O+H+ B 若沉淀不溶解则甲正确,若沉淀溶解则乙正确
解析 (1)碳酸钠溶液中,碳酸根离子水解:CO32-+H2O HCO3-+OH-,导致溶液呈碱性,滴入酚酞,溶液变为红色。
①向碳酸钠溶液中逐滴加入0.1 mol/L的盐酸至过量,依次发生反应的离子方程式是CO32-+H+ HCO3-、HCO3-+H+ CO2↑+H2O,盐酸过量,使溶液显酸性,因此产生的现象为溶液的红色逐渐变浅直至消失且有无色气泡冒出。
②若向该溶液中逐滴加入BaCl2溶液至过量,由于发生反应CO32-+Ba2+ BaCO3↓,导致碳酸根离子的水解平衡CO32-+H2O HCO3-+OH-逆向移动,因此产生的现象是溶液红色逐渐变浅直至消失且有白色沉淀生成。
(2)①在氢氧化镁的浊液中有Mg(OH)2(s) Mg2+(aq)+2OH-(aq)平衡,向其中加入FeCl3溶液,Fe3+结合OH-生成Fe(OH)3红褐色沉淀,导致平衡Mg(OH)2(s) Mg2+(aq)+2OH-(aq)正向移动,产生的现象是白色沉淀变为红褐色沉淀,反应的离子方程式是2Fe3++3Mg(OH)2 2Fe(OH)3+3Mg2+或2Fe3+(aq)+3Mg(OH)2(s) 2Fe(OH)3(s)+3Mg2+(aq)。
②NH4Cl溶液中,NH4+发生水解:NH4++H2O NH3·H2O+H+,则常温下NH4Cl溶液的pH<7;NH4HSO4溶液、HNO3溶液呈酸性,而NH4NO3溶液与NH4Cl溶液相似,醋酸铵溶液呈中性,将醋酸铵溶液滴入Mg(OH)2的浊液中,如果氢氧化镁不溶解,则甲同学的解释正确;如果氢氧化镁溶解,则乙同学的解释正确。
18.答案 (1)c f a e (2)⑥ 玻璃棒、胶头滴管 (3)浅红 无 (4)0.800 0 80.00% (5)AB
解析 (1)根据先配制溶液然后进行滴定的排序,正确的操作顺序为称量→溶解→定容→取液→滴定,所以操作步骤的顺序为c→f→a→d→b→e。
(2)由实验的操作顺序可知,实验中用到的仪器有托盘天平(带砝码、镊子)、药匙、烧杯、玻璃棒、胶头滴管、250 mL容量瓶、酸式滴定管、碱式滴定管、铁架台(带滴定管夹)、锥形瓶,则用不到的仪器为漏斗,还缺少的仪器为玻璃棒、胶头滴管。
(3)滴定至终点时,实验现象为滴入最后一滴盐酸,溶液由浅红色变为无色,且30秒内不恢复原来的颜色。
(4)分析表中数据知,实验2所用盐酸体积偏差较大,应舍弃,滴定所用盐酸的体积为(19.96+20.04+20.00)mL3=20.00 mL,由滴定终点时酸、碱恰好完全反应可得c(NaOH)×0.025 00 L=1.000 mol·L-1×0.020 00 L,解得c(NaOH)=0.800 0 mol·L-1,10.0 g样品中NaOH的物质的量是0.800 0×0.250 0 mol=0.200 0 mol,则样品中NaOH的质量分数是0.200 0mol×40 g·mol-110.0 g×100%=80.00%。
(5)A项,定容时俯视液面,会导致溶液体积偏小,配制的溶液浓度偏大,消耗盐酸的体积偏大,所测结果偏高,正确;B项,滴定终点读数时仰视,会导致计算出的消耗盐酸的体积偏大,所测结果偏高,正确;C项,使用前碱式滴定管未用待装液润洗,会导致氢氧化钠的物质的量偏小,消耗盐酸的体积偏小,所测结果偏低,错误;D项,稀释前后溶质的物质的量不变,锥形瓶水洗后未干燥就直接盛待测溶液,对氢氧化钠的物质的量无影响,对消耗盐酸的体积无影响,对所测结果无影响,错误。
19.答案 (1)MnCO3、CaCO3
(2)除去过量的Na2CO3,防止蒸发浓缩时Li2CO3和Na2CO3析出
(3)11
(4)③
(5)该温度下,碳酸锂的溶解度更小,可以增加产率(或回收率)
(6)2LiHCO3 Li2CO3+CO2↑+H2O
解析 (1)该工艺流程是为了从海水中提取并制备碳酸锂,则Mn2+、Mg2+和Ca2+均为杂质离子,精制除杂阶段加入Na2CO3调节pH为10,主要为了除去Mg2+、Mn2+和Ca2+,它们与CO32-分别形成MgCO3、MnCO3和CaCO3而被除去。
(2)在精制除杂操作时加入了过量的Na2CO3,用HCl调pH为4~5,此时溶液为酸性,可以除去过量的Na2CO3,防止蒸发浓缩时Li2CO3和Na2CO3析出。
(3)二次除镁过程中,若25 ℃时,使Mg2+浓度为6×10-4 mol/L,则此时溶液中c平(OH-)=Ksp[Mg(OH)2]c平(Mg2+)=10-3 mol/L,所以应控制溶液pH=11。
(4)要求尽可能多的回收Li+,在高回收率相差不大情况下,再考虑使用较少的纯碱,综合考虑应按③中CO32-与Li+物质的量之比加入纯碱制备碳酸锂。
(5)随着温度升高,Li2CO3的溶解度降低,所以温度控制在90 ℃时,碳酸锂的溶解度更小,可以增加产率(或回收率)。
(6)向碳酸锂与水的浆料中通入CO2气体,充分反应后,过滤得到LiHCO3,加热,LiHCO3发生分解产生Li2CO3、CO2和H2O,则发生反应的化学方程式为2LiHCO3 Li2CO3+CO2↑+H2O,得到的CO2可以循环利用,CO2的电子式为。
20.答案 (1)A (2)①Li2O·Al2O3·4SiO2 ②将矿石磨细(搅拌、升高温度或其他合理答案) ③4.7 ④Mg(OH)2、CaCO3 ⑤Na2CO3(或其他合理答案) 净化 ⑥6Li2CO3+4Co3O4+O2 12LiCoO2+6CO2 (3)BC
解析 (1)焰色反应常用来检测金属元素,钠元素的焰色为黄色,钾元素的焰色为紫色,利用排除法可选出锂元素的焰色为紫红色。
(2)①锂辉石的主要成分为LiAlSi2O6,根据硅酸盐改写成氧化物形式的方法可知其氧化物的形式为Li2O·Al2O3·4SiO2。
②为提高“酸化、焙烧”效率,常采取的措施是将矿石磨细、搅拌、升高温度等。
③根据柱状图分析可知,Al(OH)3的Ksp大于Fe(OH)3的,那么使Al3+完全沉淀的pH大于Fe3+的,Al(OH)3的Ksp=1×10-33 mol4·L-4,c(OH-)=3Kspc(Al3+)=31×10-331×10-5 mol·L-1=1×10-9.3 mol·L-1,常温下c(H+)=1×10-4.7 mol·L-1,即常温下pH至少为4.7。
④“净化”步骤是尽最大可能除去杂质离子,如Mg2+、Ca2+等,结合加入物质Ca(OH)2、Na2CO3,可以推出“滤渣2”的主要成分为Mg(OH)2、CaCO3。
⑤“沉锂”后形成Li2CO3固体,考虑大量生产的成本问题,该过程中加入的沉淀剂为Na2CO3溶液;该过程所获得的“母液”中仍含有大量的Li+,需要从中2次提取,应将其返回“净化”步骤中循环利用。
⑥Li2CO3与Co3O4在敞口容器中高温反应生成LiCoO2时Co元素的化合价升高,因此推断空气中的O2参与反应,化学方程式为6Li2CO3+4Co3O4+O2 12LiCoO2+6CO2。
(3)电池反应式为LiCoO2+C6 LixC6+Li1-xCoO2,由此可知,放电时,负极电极反应式为LixC6-xe- xLi++C6,正极电极反应式为Li1-xCoO2+xLi++xe- LiCoO2。该电池是利用锂离子能在石墨烯表面和电极之间快速大量穿梭运动的特性制作的,因此隔膜不能选用质子交换膜,A项错误;石墨烯电池利用的是Li的失电子能力,因此其优点是在提高电池的储锂容量的基础上提高了能量密度,B项正确;充电时,LiCoO2极为阳极,阳极反应式为LiCoO2-xe- xLi++Li1-xCoO2,C项正确。
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(满分:100分;时间:90分钟)
一、选择题(本题共10小题,每小题2分,共20分。每小题只有一个选项符合题意)
1.下列水解的离子方程式正确的是( )
A.Na2CO3溶液中:CO32-+2H2O H2CO3+2OH-
B.NH4Cl溶液中:NH4++H2O NH3·H2O+OH-
C.NaF溶液中:F-+H2O HF+OH-
D.CuSO4溶液中:Cu2++2H2O Cu(OH)2+2H+
2.下列指定反应的离子方程式不正确的是( )
A.铁制器具上镀铜,阴极的电极反应为Cu2++2e- Cu
B.电解饱和食盐水制取烧碱和氯气:2Cl-+2H2O H2↑+Cl2↑+2OH-
C.饱和Na2CO3溶液与CaSO4固体反应:CO32-(aq)+CaSO4(s) CaCO3(s)+SO42-(aq)
D.向氢氧化钡溶液中加入稀硫酸:Ba2++OH-+H++SO42- BaSO4↓+H2O
3.下列叙述中正确的是( )
A.某同学用pH试纸测NaCl溶液的pH时,先用蒸馏水润湿pH试纸,则测得的结果偏小
B.在酸碱中和滴定实验中,滴定管、锥形瓶都需润洗,否则引起误差
C.用标准溶液盐酸滴定未知浓度NaOH溶液时,若滴定前滴定管尖嘴处有气泡未排出而滴定后消失,则所测结果偏高
D.HCl和NaOH反应的中和热为57.3 kJ· mol-1,则H2SO4和NaOH反应的中和热为114.6 kJ· mol-1
4.下列表述中合理的是( )
A.配制FeCl3溶液时,可加入少量稀硫酸,以防止溶液变浑浊
B.用25 mL碱式滴定管量取20.00 mL酸性高锰酸钾溶液
C.实验室盛放碳酸钠溶液的试剂瓶不能用磨口玻璃塞
D.在中和热的测定实验中,改变酸、碱的用量后所求中和热的数值也随之改变
5.室温下,有两种溶液:①0.01 mol·L-1 NH3·H2O溶液;②0.01 mol·L-1 NH4Cl溶液。下列操作可以使两种溶液中的c(NH4+)都增大的是( )
A.加入少量H2O
B.加入少量NaOH固体
C.通入少量HCl气体
D.升高温度
6.下列解释事实的化学用语不正确的是( )
A.碳酸钙与稀盐酸反应:CO32-+2H+ H2O+CO2↑
B.铜与稀硝酸反应:3Cu+8H++2NO3- 3Cu2++2NO↑+4H2O
C.氨的催化氧化反应:4NH3+5O2 4NO+6H2O
D.少量二氧化硫与氢氧化钠溶液反应:2OH-+SO2 SO32-+H2O
7.常温下,电解质溶液的性质与变化是多样的,下列说法正确的是( )
A.往稀氨水中加水,溶液中c(H+)·c(NH3·H2O)c(NH4+)的数值变小
B.pH相等的①CH3COONa、②NaClO、③NaOH三种溶液中c(Na+)大小:①>②>③
C.常温下pH=4的H2S溶液与pH=10的NaOH溶液等体积混合,存在等式:c(Na+)+c(H+)=c(OH-)+2c(S2-)
D.Ca(ClO)2溶液中通入少量CO2,ClO-水解程度增大,溶液碱性增强
8.常温下,将1.0 L x mol/L CH3COOH溶液与0.1 mol NaOH固体混合,充分反应后再向该混合溶液中通入HCl气体或加入NaOH固体(忽略溶液体积和温度变化),溶液pH随通入(或加入)物质的物质的量的变化如图所示。下列说法正确的是( )
A.x<0.1
B.b→a过程中,水的电离程度逐渐增大
C.Ka(CH3COOH)=10-8/(x-0.1)mol/L
D.b→c过程中,c(CH3COOH)/c(CH3COO-)逐渐变小
9.下列说法正确的是( )
A.将pH=a的氨水的体积稀释至10倍,稀释后c(OH-)是原溶液中c(OH-)的110
B.NaClO溶液与FeCl2溶液混合发生反应:2ClO-+Fe2++2H2O 2HClO+Fe(OH)2
C.实验室配制氯化铁溶液时,先将固体溶解在浓盐酸中,再稀释至所需浓度
D.在0.1 mol/L的NaHCO3溶液中:c(Na+)>c(HCO3-)>c(CO32-)>c(OH-)>c(H+)
10.常温下,向20 mL 0.1 mol/L H2A溶液中滴加0.1 mol/L NaOH溶液。已知NaHA溶液显碱性,下列说法不正确的是( )
A.0.1 mol/L H2A溶液中有c(HA-)+c(H2A)+c(A2-)=0.1 mol/L
B.当滴加至溶液呈中性时,溶液中c(Na+)=c(HA-)+c(A2-)
C.当消耗10 mL NaOH溶液时,常温下溶液的pH<7,溶液中c(HA-)>c(Na+)
D.消耗40 mL NaOH溶液时,溶液中c(Na+)>c(A2-)>c(OH-)>c(HA-)
二、选择题(本题共5小题,每小题4分,共20分。每小题有一个或两个选项符合题意,全部选对得4分,选对但不全的得2分,有选错的得0分)
11.对室温下pH相同、体积相同的稀氨水与氢氧化钠稀溶液,分别采取下列措施,有关叙述正确的是( )
A.温度均升高20 ℃,两溶液的pH均不变
B.加入适量氯化铵固体后,两溶液的pH均减小
C.加水稀释至体积为原来的100倍后,氨水中的c(OH-)比氢氧化钠溶液中的大
D.与足量的氯化铁溶液反应,产生的氢氧化铁沉淀一样多
12.室温下,用0.100 mol·L-1的NaOH溶液分别滴定体积和浓度均为20.00 mL 0.100 mol·L-1的盐酸和醋酸溶液,滴定曲线如图所示。下列说法错误的是( )
A.a表示的是醋酸溶液的滴定曲线
B.b曲线代表的滴定过程,指示剂可以是酚酞
C.pH=7时,滴定盐酸消耗的V(NaOH)=20.00 mL
D.V(NaOH)=10.00 mL时,醋酸溶液中c(Na+)>c(CH3COO-)>c(H+)>c(OH-)
13.下列说法正确的是( )
A.常温下某物质的溶液中由水电离出的c(H+)=1×10-a mol·L-1,若a>7时,则该溶液的pH一定为14-a
B.相同物质的量浓度的①NH4Al(SO4)2、②(NH4)2SO4、③CH3COONH4、④NH3·H2O溶液中,c(NH4+)由大到小的顺序是②>①>③>④
C.物质的量浓度相等的H2S和NaHS混合溶液中:c(Na+)+c(H+)=c(S2-)+c(HS-)+c(OH-)
D.AgCl悬浊液中存在平衡:AgCl(s) Ag+(aq)+Cl-(aq),往其中加入少量NaCl粉末,平衡会向左移动,Ksp减小
14.2019年诺贝尔化学奖授予在开发锂离子电池方面做出卓越贡献的三位化学家。锂离子二次电池正极铝钴膜主要含有LiCoO2、Al等,处理该废料的一种工艺如图所示,下列说法正确的是( )
A.酸溶时H2O2作氧化剂,且温度不宜过高
B.加氨水调pH的目的是除铝
C.沉钴的离子方程式为Co2++C2O42- CoC2O4↓
D.在空气中加热4.41 g CoC2O4得到2.41 g钴的氧化物,则该氧化物的化学式为Co3O4(已知:Co的相对原子质量为59)
15.常温下,用AgNO3溶液分别滴定浓度均为0.01 mol/L的KCl、K2C2O4溶液,所得的沉淀溶解平衡曲线如图所示(不考虑C2O42-的水解)。下列叙述正确的是( )
A.Ksp(Ag2C2O4)的数量级为10-7
B.n点表示AgCl的不饱和溶液
C.向c(Cl-)=c(C2O42-)=1.00 mol·L-1的混合液中滴入AgNO3溶液时,先生成Ag2C2O4沉淀
D.Ag2C2O4+2Cl- 2AgCl+C2O42-的平衡常数为109.04 L·mol-1
三、非选择题(本题共5小题,共60分)
16.(8分)氧化还原滴定实验与中和滴定类似。现用0.001 mol·L-1酸性KMnO4溶液滴定未知浓度的无色NaHSO3溶液。反应的离子方程式是2MnO4-+5HSO3-+H+ 2Mn2++5SO42-+3H2O。
回答下列问题:
(1)用 (填“酸”或“碱”)式滴定管盛放高锰酸钾溶液。
(2)该滴定实验选用何种指示剂并说明理由: (如无需加入指示剂也请说明理由)。
(3)滴定前平视KMnO4溶液液面,刻度为a mL,滴定后俯视液面刻度为b mL,则根据(b-a) mL计算得到的待测浓度比实际浓度偏 (填“大”或“小”)。
17.(12分)(1)25 ℃ 0.1 mol/L的Na2CO3溶液中滴入酚酞,溶液变为红色,原因是(用离子方程式表示) 。
①向其中逐滴加入0.1 mol/L的盐酸至过量,产生的现象是 ,依次发生反应的离子方程式是 。
②若向该溶液中逐滴加入BaCl2溶液至过量,产生的现象是 ,反应的离子方程式是 。
(2)在氢氧化镁的浊液中有Mg(OH)2(s) Mg2+(aq)+2OH-(aq)平衡。
①向其中加入FeCl3溶液,产生的现象是 ,反应的离子方程式是 。
②已知常温下NH4Cl溶液的pH<7,原因是(用离子方程式表示) 。向氢氧化镁的浊液中加入固体氯化铵或适量饱和氯化铵溶液发现浊液逐渐变澄清,甲同学认为NH4Cl溶液中的H+与OH-反应使溶解平衡右移致浊液变澄清;乙同学认为是NH4+与OH-反应生成NH3·H2O使溶解平衡右移致浊液变澄清;丙同学为了验证前两位同学谁的分析正确,用下列试剂代替NH4Cl做了相同的实验,他选择的试剂是 (填字母编号)。
A.NH4NO3溶液 B.CH3COONH4溶液
C.HNO3溶液 D.NH4HSO4溶液
则丙同学观察到的实验现象和结论可能是 。
18.(12分)某同学为测定烧碱样品(含有少量NaCl杂质)中NaOH的质量分数,进行如下实验操作:
a.将洁净的酸式滴定管和碱式滴定管分别用待装(或待量取)的酸、碱溶液润洗2遍
b.用碱式滴定管量取25.00 mL烧碱溶液于锥形瓶中,滴入2滴酚酞溶液
c.在天平上准确称取烧碱样品10.0 g,在烧杯中用蒸馏水溶解
d.将浓度为1.000 mol·L-1的盐酸装入酸式滴定管中,将烧碱溶液装入碱式滴定管中,并分别调节液面,记下开始时的读数
e.在锥形瓶下垫一张白纸,然后开始滴定,边滴加边振荡,至滴定终点,记下读数
f.在250 mL的容量瓶中定容,配制成250 mL烧碱溶液
请回答下列问题:
(1)正确的操作顺序是(填字母) → → →d→b→ 。
(2)下列仪器实验中不需要的是(填序号) 。
①托盘天平(带砝码,镊子) ②酸式滴定管 ③碱式滴定管 ④250 mL容量瓶 ⑤烧杯 ⑥漏斗 ⑦锥形瓶 ⑧铁架台(带滴定管夹) ⑨药匙
实验中用到的除上述仪器外,还缺少的仪器有(填名称) 。
(3)滴定至终点,溶液由 色变为 色,且30秒内不恢复原来的颜色。
(4)重复四次的实验数据如下表所示:
实验序号
盐酸/mol·L-1
滴定完成时消耗盐酸
的体积/mL
待测烧碱溶液的
体积/mL
1
1.000
19.96
25.00
2
1.000
19.00
25.00
3
1.000
20.04
25.00
4
1.000
20.00
25.00
根据以上数据,待测烧碱溶液中NaOH的物质的量浓度是 mol·L-1,该样品中NaOH的质量分数是 (精确到0.01%)。
(5)下列操作可能会造成上述实验结果偏高是 。
A.f操作中,定容时俯视
B.滴定终点读数时仰视
C.使用前碱式滴定管未用待装液润洗
D.锥形瓶水洗后未干燥就直接盛待测溶液
19.(14分)从海水中提取并制备碳酸锂,可以提高海水的综合利用价值,满足工业上对碳酸锂的需求。制备碳酸锂的一种工艺流程如下:
已知:
①海水中某些离子浓度如下:
离子
Li+
Mg2+
Ca2+
Mn2+
Cl-
浓度(mol/L)
0.113
0.049
0.001
0.010
0.501
②碳酸锂的溶解度:
温度(℃)
0
10
30
50
70
90
溶解度(g/L)
1.54
1.43
1.25
1.08
0.91
0.83
③几种难溶电解质的溶度积(25 ℃):
物质
Li2CO3
MgCO3
MnCO3
CaCO3
Mg(OH)2
Ksp
2.5×
10-2 mol3/L3
6.8×
10-6 mol2/L2
2.3×
10-11 mol2/L2
2.8×
10-9 mol2/L2
6×
10-10 mol3/L3
请回答下列问题:
(1)精制除杂阶段的滤渣为MgCO3、 。(写化学式)
(2)用HCl调pH为4~5的目的是 。
(3)二次除镁过程中,若25 ℃时,使Mg2+浓度为6×10-4 mol/L,应控制pH为 。
(4)沉锂阶段,实际测得不同纯碱加入量条件下的碳酸锂沉淀结果如表:
序号
n(CO32-)/
n(Li+)
沉淀质量
(g)
Li2CO3
含量(%)
锂回收率
(%)
①
0.9∶2.0
10.09
92.36
77.67
②
1.0∶2.0
10.97
90.19
82.46
③
1.1∶2.0
11.45
89.37
85.27
④
1.2∶2.0
12.14
84.82
85.85
综合以上信息及考虑实际生产时的原料成本,应按照 (填序号)中CO32-与Li+物质的量之比加入纯碱制备碳酸锂。
(5)沉锂温度需控制在90 ℃,主要原因是 。
(6)碳化分解具体过程为①向碳酸锂与水的浆料中通入CO2气体,充分反应后,过滤;②加热滤液使其分解。写出②中涉及的化学方程式: 。写出在碳化分解中可循环利用的物质的电子式: 。
20.(14分)2019年诺贝尔化学奖颁给了美国、日本的共3位科研人员,以表彰他们对锂离子电池研发做出的卓越贡献。
(1)自然界中主要的锂矿物为锂辉石、锂云母、透锂长石等。为鉴定某矿石中是否含有锂元素,可以采用焰色试验来进行鉴定,当观察到火焰呈 ,认为可能存在锂元素。
A.紫红色 B.紫色 C.黄色
(2)工业中利用锂辉石(主要成分为LiAlSi2O6,还含有FeO、CaO、MgO等)制备钴酸锂(LiCoO2)的流程如下:
已知部分金属氢氧化物的pKsp(pKsp=-lg Ksp)的柱状图如下所示:
回答下列问题:
①锂辉石的主要成分为LiAlSi2O6,其氧化物的形式为 。
②为提高“酸化、焙烧”效率,常采取的措施是 。
③“浸出液”步骤中加入CaCO3,其目的是除去“酸化、焙烧”中加入的过量的硫酸,控制pH使Fe3+、Al3+完全沉淀,则常温下pH至少为 。(已知:完全沉淀后离子浓度低于1×10-5 mol·L-1)
④“滤渣2”的主要成分为 。
⑤“沉锂”过程中加入的沉淀剂为饱和的 (填化学式)溶液;该过程所获得的“母液”中仍含有大量的Li+,可将其返回到“ ”步骤中循环利用。
⑥Li2CO3与Co3O4在敞口容器中高温焙烧生成钴酸锂的化学方程式为 。
(3)利用锂离子能在石墨烯表面和电极之间快速大量穿梭运动的特性,开发出石墨烯电池,电池反应式为LiCoO2+C6 LixC6+Li1-xCoO2。下列关于该电池的说法正确的是 (填字母)。
A.该电池若用隔膜可选用质子交换膜
B.石墨烯电池的优点是提高电池的储锂容量进而提高能量密度
C.充电时,LiCoO2极发生的电极反应为LiCoO2-xe- xLi++Li1-xCoO2
答案全解全析
1.D
2.D
3.C
4.C
5.C
6.A
7.B
8.B
9.C
10.B
11.BC
12.D
13.B
14.CD
15.D
1.D Na2CO3是强碱弱酸盐,在溶液中分步水解使溶液呈碱性,水解的离子方程式为CO32-+H2O HCO3-+OH-、HCO3-+H2O H2CO3+OH-,A项错误;NH4Cl是强酸弱碱盐,在溶液中水解使溶液呈酸性,水解的离子方程式为NH4++H2O NH3·H2O+H+,B项错误;NaF是强碱弱酸盐,在溶液中水解使溶液呈碱性,水解的离子方程式为F-+H2O HF+OH-,C项错误;CuSO4是强酸弱碱盐,在溶液中水解使溶液呈酸性,水解的离子方程式为Cu2++2H2O Cu(OH)2+2H+,D项正确。
2.D 电镀时,一般镀层金属作阳极,镀件作阴极,在阴极上,镀层金属阳离子获得电子,铁制器具上镀铜,阴极上Cu2+得电子变为单质Cu,反应原理符合事实,A项正确;电解饱和食盐水制取烧碱和氯气时,溶液中的阴离子Cl-在阳极上失去电子变为Cl2,水电离产生的H+在阴极上得电子变为H2,总反应的离子方程式为2Cl-+2H2O H2↑+Cl2↑+2OH-,B项正确;CaSO4在溶液中存在沉淀溶解平衡,当向溶液中加入饱和Na2CO3溶液时,由于c(Ca2+)·c(CO32-)>Ksp(CaCO3),会形成CaCO3沉淀,使CaSO4不断溶解,最终实现了沉淀的转化,C项正确;向氢氧化钡溶液中加入稀硫酸,二者反应产生的BaSO4和H2O的物质的量之比是1∶2,离子方程式为Ba2++2OH-+2H++SO42- BaSO4↓+2H2O,D项错误。
3.C 食盐水呈中性,即使pH试纸用蒸馏水润湿,也不会对测量结果造成影响,A项错误;滴定过程中,锥形瓶不能润洗,否则会导致锥形瓶中待测液的溶质的物质的量偏大,B项错误;读出来的标准溶液体积=实际消耗的溶液体积+气泡的体积,因此所测结果偏高,C项正确;反应的中和热是指强酸、强碱的稀溶液反应生成1 mol水时放出的热量,HCl和NaOH反应的中和热为57.3 kJ· mol-1,则H2SO4和NaOH反应的中和热也为57.3 kJ·mol-1,D项错误。
4.C 配制FeCl3溶液,可加入少量浓盐酸,以防止溶液变浑浊,A项不合理;用25 mL酸式滴定管量取20.00 mL酸性高锰酸钾溶液,B项不合理;碳酸钠溶液显碱性,则实验室盛放碳酸钠溶液的试剂瓶不能用磨口玻璃塞,C项合理;中和热是指强酸、强碱的稀溶液反应生成1 mol水时放出的热量,在中和热的测定实验中,改变酸、碱的用量后,所求中和热的数值不变,D项不合理。
5.C 两种溶液中加入少量H2O,NH4+浓度均减小,A项错误;两种溶液中加入少量NaOH固体,NH4Cl溶液中NH4+浓度减小,B项错误;NH3·H2O溶液中通入少量HCl气体生成氯化铵,铵根离子浓度增大,NH4Cl溶液中通入少量HCl气体,抑制铵根离子水解,铵根离子浓度增大,C项正确;NH3·H2O溶液升高温度,NH3·H2O的电离平衡正向移动,铵根离子浓度增大,NH4Cl溶液升高温度,NH4+的水解平衡正向移动,铵根离子浓度减小,D项错误。
6.A 碳酸钙与稀盐酸反应,碳酸钙应该写成化学式,正确的离子方程式为CaCO3+2H+ H2O+CO2↑+Ca2+,A项错误;铜与稀硝酸反应的化学方程式为3Cu+8HNO3 3Cu(NO3)2+2NO↑+4H2O,离子方程式为3Cu+8H++2NO3- 3Cu2++2NO↑+4H2O,B项正确;氨的催化氧化反应的化学方程式为4NH3+5O2 4NO+6H2O,C项正确;少量二氧化硫与氢氧化钠溶液反应生成亚硫酸钠和H2O,离子方程式为SO2+2OH- SO32-+H2O,D项正确。
7.B c(H+)·c(NH3·H2O)c(NH4+)=KWKb(NH3·H2O),温度不变,其值不变,A项错误;氢氧化钠是强碱,完全电离,溶液显碱性,醋酸根离子和次氯酸根离子水解使其对应强碱盐溶液显碱性,且醋酸根离子的水解能力小于次氯酸根离子,所以pH相同的①CH3COONa、②NaClO、③NaOH三种溶液c(Na+)大小:①>②>③,B项正确;常温下pH=4的H2S溶液与pH=10的NaOH溶液等体积混合,存在电荷守恒:c(Na+)+c(H+)=c(OH-)+2c(S2-)+c(HS-),C项错误;Ca(ClO)2溶液中通入少量CO2,发生反应生成碳酸钙和次氯酸,溶液酸性增强,D项错误。
8.B b点溶液呈酸性,酸过量,则x>0.1,A项错误;b→a过程中,加入NaOH,消耗过量的乙酸,生成乙酸钠,则水的电离程度逐渐增大,B项正确;a点时,共向乙酸溶液中加入了0.2 mol NaOH,溶液中c平(H+)=10-7 mol/L,c平(CH3COO-)=c(Na+)=0.2 mol/L,c平(CH3COOH)=(x-0.2) mol/L,则Ka(CH3COOH)=10-7×0.2x-0.2 mol/L,C项错误;b→c过程中,溶液酸性增强,c(CH3COOH)增大,c(CH3COO-)减小,故c(CH3COOH)c(CH3COO-)逐渐变大,D项错误。
9.C 加水稀释促进一水合氨电离,pH=a的氨水的体积稀释至10倍后,溶液中的氢氧根离子浓度大于原来的110,A项错误;NaClO溶液具有氧化性,可将二价铁氧化为三价铁,故反应的离子方程式为3ClO-+6Fe2++3H2O 3Cl-+2Fe(OH)3↓+4Fe3+,B项错误;氯化铁易水解,实验室配制氯化铁溶液时,先将氯化铁溶解在浓盐酸中,可防止氯化铁水解,C项正确;由于HCO3-的水解能力强于电离能力,故c(OH-)>c(H+),c(CO32-)是HCO3-电离得到的,则c(OH-)>c(CO32-),因此c(Na+)>c(HCO3-)>c(OH-)>c(H+)>c(CO32-),D项错误。
10.B 根据物料守恒可知在0.1 mol/L H2A溶液中有c(HA-)+c(H2A)+c(A2-)=0.1 mol/L,A项正确;在溶液中存在电荷守恒:c(Na+)+c(H+)=c(OH-)+c(HA-)+2c(A2-),当滴加至溶液呈中性时,c(H+)=c(OH-),所以溶液中c(Na+)=c(HA-)+2c(A2-),B项错误;消耗10 mL NaOH溶液时,溶液中溶质为等物质的量的NaHA和H2A,NaHA溶液显碱性,而常温下该混合溶液的pH<7,说明H2A的电离作用强于HA-的水解作用,所以溶液中c(HA-)>c(Na+),C项正确;当消耗40 mL NaOH溶液时,恰好完全反应产生Na2A,Na2A电离产生Na+、A2-,可知c(Na+)>c(A2-),A2-会发生水解产生HA-和OH-,水解产生的HA-继续水解产生H2A和OH-,同时溶液中还存在H2O的电离平衡,故溶液中离子浓度大小关系为c(Na+)>c(A2-)>c(OH-)>(HA-),D项正确。
11.BC 升高温度,水的离子积KW变大,所以两溶液的pH一定改变,A项错误;加入氯化铵之后,由于同离子效应,NH3·H2O的电离程度减小,c(OH-)减小,溶液pH减小,而NaOH溶液中,NH4+和OH-反应使c(OH-)减小,溶液pH也减小,B项正确;向pH相同的两溶液中加水稀释至体积为原来的100倍,NaOH溶液的pH的变化为2,而氨水的pH的变化小于2,即稀释后氨水的pH较大,则氨水中的c(OH-)比氢氧化钠溶液中的大,C项正确;体积相同、pH相同的两溶液中n(OH-)相同,但是氨水中存在电离平衡,实际上未电离的NH3·H2O还有很多,这部分NH3·H2O还可以再电离提供OH-,故这两种溶液和足量的FeCl3反应,氨水中产生的Fe(OH)3更多,D项错误。
12.D 根据题意,开始时HCl和CH3COOH的浓度相同,则相同浓度下,强酸的pH更小,则b为滴定盐酸的曲线,a为滴定醋酸溶液的曲线。a为滴定醋酸溶液的曲线,A项正确;b为强碱滴定强酸的曲线,滴定终点呈中性,可以选择酚酞作为指示剂,B项正确;室温下pH=7说明溶液呈中性,滴定盐酸消耗的V(NaOH)=20.00 mL,C项正确;V(NaOH)=10.00 mL时,醋酸溶液呈酸性,c(H+)>c(OH-),根据电荷守恒可知c(Na+)
14.CD “酸溶”时加入H2O2的目的是将+3价的钴还原为+2价的钴,H2O2是还原剂,为防止H2O2分解,温度不宜过高,A项错误;加氨水调节pH的目的是将Li+转变为LiOH沉淀而除去,B项错误;“沉钴”时,CoSO4和(NH4)2C2O4反应生成CoC2O4沉淀和(NH4)2SO4,离子方程式为Co2++C2O42- CoC2O4↓,C项正确;煅烧4.41 g(0.03 mol)CoC2O4生成钴的氧化物,测得充分煅烧后的固体质量为2.41 g,根据Co守恒,钴原子的物质的量为0.03 mol,钴元素的质量为0.03 mol×59 g/mol=1.77 g,则氧元素的质量为2.41 g-1.77 g=0.64 g,氧原子的物质的量为0.04 mol,据此可知该钴的氧化物的化学式为Co3O4,D项正确。
15.D Ksp(Ag2C2O4)=(10-4)2×10-2.46 mol3·L-3=10-10.46 mol3·L-3,它的数量级为10-11,A项错误;n点时Q(AgCl)>Ksp(AgCl),所以n点表示AgCl的过饱和溶液,B项错误;混合液中滴入AgNO3溶液时,生成Ag2C2O4沉淀所需c(Ag+)=10-10.461.00 mol·L-1=10-5.23 mol·L-1,生成AgCl沉淀所需c(Ag+)=10-9.75 mol·L-1,显然后者所需的c(Ag+)小,即先生成AgCl沉淀,C项错误;Ag2C2O4+2Cl- 2AgCl+C2O42-的平衡常数为10-2.46(10-5.75)2 L·mol-1=109.04 L·mol-1,D项正确。
16.答案 (1)酸
(2)不加指示剂,高锰酸钾被还原成Mn2+时会褪色
(3)小
解析 (1)酸性高锰酸钾溶液具有强氧化性,能腐蚀碱式滴定管的橡胶管,所以不能用碱式滴定管盛放酸性高锰酸钾溶液,应该用酸式滴定管。
(2)酸性高锰酸钾溶液的颜色为紫色,当滴入最后一滴酸性高锰酸钾溶液时,溶液恰好由无色变为紫色,且半分钟内不褪色,即可判断达到滴定终点,因此不需要用指示剂就可以判断滴定终点。
(3)滴定前平视KMnO4溶液液面,刻度为a mL,滴定后俯视液面刻度为b mL,则读数偏小,(b-a) mL比实际消耗的酸性KMnO4溶液体积偏小,根据(b-a) mL计算得到的待测浓度偏小。
17.答案 (1)CO32-+H2O HCO3-+OH-(若写了HCO3-+H2O H2CO3+OH-也正确) ①溶液的红色逐渐变浅直至消失且有无色气泡冒出 CO32-+H+ HCO3-、HCO3-+H+ CO2↑+H2O(写总反应不给分) ②红色逐渐变浅直至消失且有白色沉淀生成 CO32-+Ba2+ BaCO3↓
(2)①白色沉淀变为红褐色沉淀 2Fe3++3Mg(OH)2 2Fe(OH)3+3Mg2+或2Fe3+(aq)+3Mg(OH)2(s) 2Fe(OH)3(s)+3Mg2+(aq) ②NH4++H2O NH3·H2O+H+ B 若沉淀不溶解则甲正确,若沉淀溶解则乙正确
解析 (1)碳酸钠溶液中,碳酸根离子水解:CO32-+H2O HCO3-+OH-,导致溶液呈碱性,滴入酚酞,溶液变为红色。
①向碳酸钠溶液中逐滴加入0.1 mol/L的盐酸至过量,依次发生反应的离子方程式是CO32-+H+ HCO3-、HCO3-+H+ CO2↑+H2O,盐酸过量,使溶液显酸性,因此产生的现象为溶液的红色逐渐变浅直至消失且有无色气泡冒出。
②若向该溶液中逐滴加入BaCl2溶液至过量,由于发生反应CO32-+Ba2+ BaCO3↓,导致碳酸根离子的水解平衡CO32-+H2O HCO3-+OH-逆向移动,因此产生的现象是溶液红色逐渐变浅直至消失且有白色沉淀生成。
(2)①在氢氧化镁的浊液中有Mg(OH)2(s) Mg2+(aq)+2OH-(aq)平衡,向其中加入FeCl3溶液,Fe3+结合OH-生成Fe(OH)3红褐色沉淀,导致平衡Mg(OH)2(s) Mg2+(aq)+2OH-(aq)正向移动,产生的现象是白色沉淀变为红褐色沉淀,反应的离子方程式是2Fe3++3Mg(OH)2 2Fe(OH)3+3Mg2+或2Fe3+(aq)+3Mg(OH)2(s) 2Fe(OH)3(s)+3Mg2+(aq)。
②NH4Cl溶液中,NH4+发生水解:NH4++H2O NH3·H2O+H+,则常温下NH4Cl溶液的pH<7;NH4HSO4溶液、HNO3溶液呈酸性,而NH4NO3溶液与NH4Cl溶液相似,醋酸铵溶液呈中性,将醋酸铵溶液滴入Mg(OH)2的浊液中,如果氢氧化镁不溶解,则甲同学的解释正确;如果氢氧化镁溶解,则乙同学的解释正确。
18.答案 (1)c f a e (2)⑥ 玻璃棒、胶头滴管 (3)浅红 无 (4)0.800 0 80.00% (5)AB
解析 (1)根据先配制溶液然后进行滴定的排序,正确的操作顺序为称量→溶解→定容→取液→滴定,所以操作步骤的顺序为c→f→a→d→b→e。
(2)由实验的操作顺序可知,实验中用到的仪器有托盘天平(带砝码、镊子)、药匙、烧杯、玻璃棒、胶头滴管、250 mL容量瓶、酸式滴定管、碱式滴定管、铁架台(带滴定管夹)、锥形瓶,则用不到的仪器为漏斗,还缺少的仪器为玻璃棒、胶头滴管。
(3)滴定至终点时,实验现象为滴入最后一滴盐酸,溶液由浅红色变为无色,且30秒内不恢复原来的颜色。
(4)分析表中数据知,实验2所用盐酸体积偏差较大,应舍弃,滴定所用盐酸的体积为(19.96+20.04+20.00)mL3=20.00 mL,由滴定终点时酸、碱恰好完全反应可得c(NaOH)×0.025 00 L=1.000 mol·L-1×0.020 00 L,解得c(NaOH)=0.800 0 mol·L-1,10.0 g样品中NaOH的物质的量是0.800 0×0.250 0 mol=0.200 0 mol,则样品中NaOH的质量分数是0.200 0mol×40 g·mol-110.0 g×100%=80.00%。
(5)A项,定容时俯视液面,会导致溶液体积偏小,配制的溶液浓度偏大,消耗盐酸的体积偏大,所测结果偏高,正确;B项,滴定终点读数时仰视,会导致计算出的消耗盐酸的体积偏大,所测结果偏高,正确;C项,使用前碱式滴定管未用待装液润洗,会导致氢氧化钠的物质的量偏小,消耗盐酸的体积偏小,所测结果偏低,错误;D项,稀释前后溶质的物质的量不变,锥形瓶水洗后未干燥就直接盛待测溶液,对氢氧化钠的物质的量无影响,对消耗盐酸的体积无影响,对所测结果无影响,错误。
19.答案 (1)MnCO3、CaCO3
(2)除去过量的Na2CO3,防止蒸发浓缩时Li2CO3和Na2CO3析出
(3)11
(4)③
(5)该温度下,碳酸锂的溶解度更小,可以增加产率(或回收率)
(6)2LiHCO3 Li2CO3+CO2↑+H2O
解析 (1)该工艺流程是为了从海水中提取并制备碳酸锂,则Mn2+、Mg2+和Ca2+均为杂质离子,精制除杂阶段加入Na2CO3调节pH为10,主要为了除去Mg2+、Mn2+和Ca2+,它们与CO32-分别形成MgCO3、MnCO3和CaCO3而被除去。
(2)在精制除杂操作时加入了过量的Na2CO3,用HCl调pH为4~5,此时溶液为酸性,可以除去过量的Na2CO3,防止蒸发浓缩时Li2CO3和Na2CO3析出。
(3)二次除镁过程中,若25 ℃时,使Mg2+浓度为6×10-4 mol/L,则此时溶液中c平(OH-)=Ksp[Mg(OH)2]c平(Mg2+)=10-3 mol/L,所以应控制溶液pH=11。
(4)要求尽可能多的回收Li+,在高回收率相差不大情况下,再考虑使用较少的纯碱,综合考虑应按③中CO32-与Li+物质的量之比加入纯碱制备碳酸锂。
(5)随着温度升高,Li2CO3的溶解度降低,所以温度控制在90 ℃时,碳酸锂的溶解度更小,可以增加产率(或回收率)。
(6)向碳酸锂与水的浆料中通入CO2气体,充分反应后,过滤得到LiHCO3,加热,LiHCO3发生分解产生Li2CO3、CO2和H2O,则发生反应的化学方程式为2LiHCO3 Li2CO3+CO2↑+H2O,得到的CO2可以循环利用,CO2的电子式为。
20.答案 (1)A (2)①Li2O·Al2O3·4SiO2 ②将矿石磨细(搅拌、升高温度或其他合理答案) ③4.7 ④Mg(OH)2、CaCO3 ⑤Na2CO3(或其他合理答案) 净化 ⑥6Li2CO3+4Co3O4+O2 12LiCoO2+6CO2 (3)BC
解析 (1)焰色反应常用来检测金属元素,钠元素的焰色为黄色,钾元素的焰色为紫色,利用排除法可选出锂元素的焰色为紫红色。
(2)①锂辉石的主要成分为LiAlSi2O6,根据硅酸盐改写成氧化物形式的方法可知其氧化物的形式为Li2O·Al2O3·4SiO2。
②为提高“酸化、焙烧”效率,常采取的措施是将矿石磨细、搅拌、升高温度等。
③根据柱状图分析可知,Al(OH)3的Ksp大于Fe(OH)3的,那么使Al3+完全沉淀的pH大于Fe3+的,Al(OH)3的Ksp=1×10-33 mol4·L-4,c(OH-)=3Kspc(Al3+)=31×10-331×10-5 mol·L-1=1×10-9.3 mol·L-1,常温下c(H+)=1×10-4.7 mol·L-1,即常温下pH至少为4.7。
④“净化”步骤是尽最大可能除去杂质离子,如Mg2+、Ca2+等,结合加入物质Ca(OH)2、Na2CO3,可以推出“滤渣2”的主要成分为Mg(OH)2、CaCO3。
⑤“沉锂”后形成Li2CO3固体,考虑大量生产的成本问题,该过程中加入的沉淀剂为Na2CO3溶液;该过程所获得的“母液”中仍含有大量的Li+,需要从中2次提取,应将其返回“净化”步骤中循环利用。
⑥Li2CO3与Co3O4在敞口容器中高温反应生成LiCoO2时Co元素的化合价升高,因此推断空气中的O2参与反应,化学方程式为6Li2CO3+4Co3O4+O2 12LiCoO2+6CO2。
(3)电池反应式为LiCoO2+C6 LixC6+Li1-xCoO2,由此可知,放电时,负极电极反应式为LixC6-xe- xLi++C6,正极电极反应式为Li1-xCoO2+xLi++xe- LiCoO2。该电池是利用锂离子能在石墨烯表面和电极之间快速大量穿梭运动的特性制作的,因此隔膜不能选用质子交换膜,A项错误;石墨烯电池利用的是Li的失电子能力,因此其优点是在提高电池的储锂容量的基础上提高了能量密度,B项正确;充电时,LiCoO2极为阳极,阳极反应式为LiCoO2-xe- xLi++Li1-xCoO2,C项正确。
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