选修四第三章 水溶液中的离子平衡能力检测题及答案解析

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综合能力检测三
时间：90分钟　分值：100分
第Ⅰ卷(选择题，共48分)
一、选择题(每小题3分，共48分)
1．下列说法中正确的是(　　)
A．二氧化硫溶于水能导电，故二氧化硫属于电解质
B．硫酸钡难溶于水，故硫酸钡属于弱电解质
C．硫酸是强电解质，故纯硫酸能导电
D．氢氧根离子浓度相同的氢氧化钠溶液和氨水导电能力相同
答案　D
解析　二氧化硫溶于水导电，是因为SO2与水反应生成H2SO3，H2SO3为电解质，A项错；硫酸钡溶于水的部分完全电离，BaSO4是强电解质，B项错；纯硫酸以分子形式存在，不电离，故纯硫酸不导电，C项错；两溶液中氢氧根离子浓度相同，根据电荷守恒，阳离子的总浓度也相同，二者阴、阳离子浓度相同，导电能力也相同，D项正确。
2．在下列实验方法中，不能证明醋酸是弱酸的是(　　)
A．25 ℃时，醋酸钠溶液呈碱性
B．25 ℃时，0.1mol·L－1的醋酸的pH约为3
C．25 ℃时，等体积的盐酸和醋酸，前者比后者的导电能力强
D．25 ℃时，将pH＝3的盐酸和醋酸稀释成pH＝4的溶液，醋酸所需加入的水多
答案　C
解析　25 ℃时，醋酸钠溶液呈碱性，是醋酸根水解所造成的，能说明醋酸是弱酸；25 ℃时，0.1mol·L－1的醋酸的pH约为3，得出醋酸溶液中c(H＋)Y＝Z
C．XHNO2>HCN，酸性越强电离常数越大，由此判断HF的电离平衡常数为7.2×10－4，HNO2的电离平衡常数为4.6×10－4，HCN的电离平衡常数为4.9×10－10。
6．下列各种情况下一定能大量共存的离子组为(　　)
A．pH＝7的溶液中：Fe3＋、Cl－、Na＋、NO
B．由水电离出的c(H＋)＝1×10－13mol/L的溶液中：Na＋、CO、Cl－、K＋
C．pH＝1的溶液中：NH、Cl－、Cu2＋、SO
D．无色溶液中：Al3＋、HCO、I－、K＋
答案　C
解析　A项中由于Fe3＋＋3H2OFe(OH)3＋3H＋，Fe3＋大量存在的溶液显酸性pH③>①>④，答案为C。
9．将0.1mol·L－1的下列物质的水溶液，从常温加热到90 ℃，溶液的pH不变的是(　　)
A．氯化钠 B．硫酸
C．氢氧化钾 D．硫酸铵
答案　B
解析　常温下NaCl溶液的pH＝7，加热水的电离程度增大，pH减小；硫酸溶液显酸性，H＋主要来自于硫酸，溶液中c(H＋)不变，pH不变；氢氧化钾溶液Kw增大，c(H＋)＝，c(OH－)不变，c(H＋)增大，pH减小；硫酸铵溶液，升温NH水解程度增大，溶液中c(H＋)增大，pH减小。
10．常温下，下列各组数据中比值为2:1的是(　　)
A．K2SO3溶液中c(K＋)与c(SO)之比
B．0.2mol·L－1的CH3COOH溶液与0.1mol·L－1的盐酸中c(H＋)之比
C．pH＝7的氨水与(NH4)2SO4的混合溶液中，c(NH)与c(SO)之比
D．pH＝12的Ba(OH)2溶液与pH＝12的KOH溶液中溶质的物质的量浓度之比
答案　C
解析　K2SO3溶液中，由于SO水解生成HSO，导致K2SO3溶液中c(Na＋):c(SO)之比大于2:1；由于CH3COOH是弱酸，存在CH3COOHCH3COO－＋H＋，盐酸是强酸，在溶液中全部电离，二者溶液中c(H＋)之比小于2:1；pH＝7的氨水与(NH4)2SO4的混合溶液中，根据电荷守恒有：c(NH)＋c(H＋)＝2c(SO)＋c(OH－)，因c(H＋)＝c(OH－)，则有c(NH)＝2c(SO)，即c(NH):c(SO)＝2:1；pH＝12的Ba(OH)2溶液中，溶质Ba(OH)2的物质的量浓度为×0.01mol·L－1，pH＝12的KOH溶液中溶质KOH的物质的量浓度为0.01mol·L－1，Ba(OH)2与KOH溶液中溶质的物质的量浓度之比为1:2。
11．下列浓度关系正确的是(　　)
A．氯水中：c(Cl2)＝2[c(ClO－)＋c(Cl－)＋c(HClO)]
B．氯水中：c(Cl－)>c(H＋)>c(OH－)>c(ClO－)
C．等体积等浓度的氢氧化钠溶液与醋酸混合：c(Na＋)＝c(CH3COO－)
D．Na2CO3溶液中：c(Na＋)>c(CO)>c(OH－)>c(HCO)>c(H＋)
答案　D
解析　氯水中反应了的c(Cl2)＝[c(ClO－)＋c(Cl－)＋c(HClO)]，且c(H＋)>c(Cl－)，A、B项错；等体积等浓度NaOH溶液与CH3COOH混合，得到CH3COONa溶液，由于CH3COO－水解，c(Na＋)>c(CH3COO－)，C项错。
12．欲使0.1mol·L－1的NaHCO3溶液中c(H＋)、c(CO)、c(HCO)都减少，其方法是(　　)
A．通入二氧化碳气体
B．加入氢氧化钠固体
C．通入氯化氢气体
D．加入饱和石灰水溶液
答案　D
解析　本题主要考查碳酸氢盐的性质及有关离子间的反应。CO2与NaHCO3不反应，三种离子皆不会减小；加入NaOH固体后，发生反应HCO＋OH－===CO＋H2O，c(H＋)、c(HCO)减小，而c(CO)增大；通入HCl气体时，因发生反应HCO＋H＋===CO2↑＋H2O而使溶液呈弱酸性，与原NaHCO3溶液相比c(H＋)增大；加入石灰水时，发生反应：HCO＋OH－＋Ca2＋===CaCO3↓＋H2O而使溶液中三种离子浓度均减小。
13．有关①100mL 0.1mol/L NaHCO3　②100mL 0.1mol/L Na2CO3两种溶液的叙述不正确的是(　　)
A．溶液中水电离出的H＋个数：②>①
B．溶液中阴离子的物质的量浓度之和：②>①
C．①溶液中：c(CO)>c(H2CO3)
D．②溶液中：c(HCO)>c(H2CO3)
答案　C
解析　盐类水解可以促进水的电离，而且水解程度越大，这种促进程度越大，A项正确；CO＋H2OHCO＋OH－，CO水解使溶液中阴离子数目增多，B项正确；NaHCO3溶液中HCO的水解程度大于电离程度，故c(H2CO3)>c(CO)，C项错误；CO的第一步水解程度远大于第二步水解，D项正确。
14．若室温下0.1mol·L－1NaX溶液中pH＝9，则该溶液中发生水解反应的X－占全部X－的(　　)
A．0.01% B. 0.09%
C．1.0% D．无法确定
答案　A
解析　H2OH＋＋OH－，NaX溶液中pH＝9，即c(H＋)＝1×10－9mol·L－1，c(OH－)＝1×10－5mol·L－1，溶液显碱性的原因是因为X－的水解，X－＋H2OHX＋OH－，每结合一个H＋就有一个X－水解，溶液中OH－比H＋多一个，则水解的X－的量就等于溶液中比H＋多的OH－的量，则：
×100%＝0.01%。
15．用1.0mol·L－1NaOH溶液中和某浓度硫酸溶液时，其pH和所加NaOH溶液的体积关系如图所示，原硫酸溶液的物质的量浓度和完全反应后溶液的总体积是(　　)

A．1mol·L－1,60mL
B．0.5mol·L－1,80mL
C．0.5mol·L－1,40mL
D．1mol·L－1,80mL
答案　B
解析　由图可以看出未加NaOH溶液时，硫酸溶液的pH＝0，则c(H2SO4)＝0.5mol·L－1，中和硫酸所用NaOH溶液体积为V(NaOH)＝40mL。
可得V(H2SO4)＝
＝＝40mL
混合后总体积：40mL＋40mL＝80mL。
16．一定温度下的难溶电解质AmBn在水溶液中达到沉淀溶解平衡时，其Ksp＝cm(An＋)·cn(Bm－)，称为难溶电解质的溶度积。25 ℃时，向AgCl的白色悬浊液中依次加入等浓度的KI溶液和Na2S溶液，观察到的现象是先出现黄色沉淀，最后生成黑色沉淀。已知所有的物质的颜色和溶度积如下表：
物质
AgCl
AgI
Ag2S
颜色
白
黄
黑
Ksp(25 ℃)
1.8×10－10
1.5×10－16
1.8×10－50
下列叙述中不正确的是(　　)
A．溶度积小的沉淀可以转化为溶度积更小的沉淀
B．若先加入Na2S溶液，再加入KI溶液，则无黄色沉淀产生
C．25 ℃时，饱和AgCl、AgI、Ag2S溶液中Ag＋的浓度相同
D．25 ℃时，AgCl固体在等物质的量浓度的NaCl、CaCl2溶液中的溶度积相同
答案　C
解析　沉淀总是向着溶度积更小的物质转化，A、B项均正确；由于AgCl、AgI、Ag2S的溶解度不同，所以饱和AgCl、AgI、Ag2S溶液中Ag＋的浓度不同，C项错误；溶度积常数只与温度有关，与离子的浓度大小无关，故25 ℃时AgCl固体在等物质的量浓度的NaCl、CaCl2溶液中的溶度积相同，D项正确。
第Ⅱ卷(非选择题，共52分)
二、非选择题(本题包括5道题，共52分)
17．(8分)已知某溶液中只存在OH－、H＋、NH、Cl－四种离子，某同学推测其离子浓度大小顺序有如下四种关系：
①c(Cl－)>c(NH)>c(H＋)>c(OH－)
②c(Cl－)>c(NH)>c(OH－)>c(H＋)
③c(NH)>c(Cl－)>c(OH－)>c(H＋)
④c(Cl－)>c(H＋)>c(NH)>c(OH－)
填写下列空白：
(1)若溶液中只溶解了一种溶质，则该溶质是__________，上述四种离子浓度的大小顺序为________(填序号)。
(2)若上述关系中③是正确的，则溶液中的溶质为__________；
若上述关系中④是正确的，则溶液中的溶质为____________。
(3)若该溶液是由体积相等的稀盐酸和氨水混合而成，且恰好呈中性，则混合前c(HCl)________c(NH3·H2O)(填“大于”或“小于”或“等于”，下同)，混合前酸中c(H＋)和碱中c(OH－)的关系c(H＋)________c(OH－)。
答案　(1)NH4Cl　①
(2)NH3·H2O、NH4Cl　NH4Cl、HCl
(3)小于　大于
解析　(1)NH4Cl水解溶液显酸性。
(2)NH多于Cl－，说明有NH3·H2O；H＋多于NH，说明溶液含有酸。
(3)若盐酸与氨水浓度相同，则最终为NH4Cl溶液，显酸性，因题中混合溶液显中性故盐酸浓度小。

18．(12分)水的离子积常数Kw与温度t(℃)的关系如图所示：
(1)若t1＝25 ℃，则Kw1＝________；若t2＝100 ℃时，Kw2＝10－12，则此时0.05mol·L－1的Ba(OH)2溶液的pH＝________。
(2)已知25 ℃时，0.1 L 0.1mol·L－1的NaA溶液的pH＝10，则NaA溶液中所存在的平衡有：_______________________。
溶液中各离子的物质的量浓度由大到小的顺序为：________。
(3)25 ℃时，将pH＝11的NaOH溶液与pH＝4的硫酸溶液混合，若所得混合溶液pH＝9，则NaOH溶液与硫酸溶液的体积比为___。
答案　(1)1×10－14　11
(2)H2OH＋＋OH－　A－＋H2OHA＋OH－
c(Na＋)>c(A－)>c(OH－)>c(H＋)
(3)19
解析　(1)常温下，水的离子积常数为1×10－14。在100 ℃时，Ba(OH)2溶液中c(OH－)＝0.05mol·L－1×2＝0.1mol·L－1，c(H＋)＝＝＝1×10－11mol·L－1，pH＝－lgc(H＋)＝11。
(2)因NaA溶液的pH＝10说明A－能水解，溶液中存在H2OH＋＋OH－和A－＋H2OHA＋OH－平衡体系，溶液中各离子浓度大小关系为：c(Na＋)>c(A－)>c(OH－)>c(H＋)。
(3)由题意得c(OH－)＝＝
＝10－5mol·L－1，混合后NaOH有剩余，则10－5mol·L－1＝
，
解得V(NaOH):V(H2SO4)＝1:9。
19．(12分)某课外兴趣小组欲测定某NaOH溶液的浓度，其操作步骤如下：
①将碱式滴定管用蒸馏水洗净后，用待测溶液润洗后，再注入待测溶液，调节滴定管的尖嘴部分充满溶液，并使液面处于“0”刻度以下的位置，记下读数；将锥形瓶用蒸馏水洗净后，用待测溶液润洗锥形瓶2～3次；从碱式滴定管中放出25.00mL待测溶液到锥形瓶中。
②将酸式滴定管用蒸馏水洗净后，立即向其中注入0.1000mol·L－1标准盐酸，调节滴定管的尖嘴部分充满溶液，并使液面处于“0”刻度以下的位置，记下读数。
③向锥形瓶中滴入酚酞作指示剂，进行滴定。滴定至终点，测得所耗盐酸的体积为V1mL。
④重复以上过程，但在滴定过程中向锥形瓶中加入5mL的蒸馏水，测得所耗盐酸的体积为V2mL。
试回答下列问题：

(1)滴定终点时的现象为锥形瓶中的溶液
由_____________________________________________；
(2)滴定时边滴边摇动锥形瓶，眼睛应观察
________________________________________________；
(3)该小组在步骤①中的错误是________________________，由此造成的测定结果________(填“偏高”或“偏低”或“无影响”)；
(4)步骤②缺少的操作是____________________________；
(5)如上图是某次滴定时的滴定管中的液面，其读数为___mL；
(6)根据下列数据：
测定次数
待测液体积/mL
标准盐酸体积/mL
滴定前读数/mL
滴定后读数/mL
第一次
25.00
0.40
20.38
第二次
25.00
4.00
24.02
请计算待测烧碱溶液的物质的量浓度。(请写出解答过程)
答案　(1)红色变为无色且在半分钟内不恢复
(2)锥形瓶内溶液颜色的变化
(3)用待测液润洗锥形瓶　偏高
(4)用标准液润洗滴定管2～3次
(5)22.60
(6)解：两次消耗HCl溶液体积的平均值为：
＝20.00mL
c(NaOH)＝＝
0．08000mol·L－1。
20．(10分)目前国内外使用的融雪剂一般有两大类：一类是以醋酸钾为主要成分的有机融雪剂；另一类是以“氯盐”为主要成分的无机融雪剂，如氯化钠、氯化钙、氯化镁等，通称“化冰盐”。某研究性学习小组拟对融雪氯盐(主要含有氯化钠及不溶性杂质、Mg2＋、Ca2＋等)进行回收提纯研究。
化学式
CaCO3
CaSO3
CaC2O4
Mg(OH)2
Ksp
2.8×10－9
6.8×10－8
4.0×10－9
1.8×10－11
该小组设计流程如图：


(1)加入混合液A的主要成分是________________(填化学式)。
(2)为检验溶液B中的Mg2＋、Ca2＋，通常分别取少量溶液B于两支试管中，进行如下实验：
步骤一：检验Mg2＋，向其中一支试管中加入________溶液(填化学式)，看是否有沉淀生成。
步骤二：检验Ca2＋，向另一支试管中加入某溶液，看是否有沉淀生成。下列三种溶液，其沉淀效果最好的是________。
A．0.1mol·L－1 Na2CO3溶液
B．0.1mol·L－1 Na2SO3溶液
C．0.1mol·L－1 Na2C2O4溶液
(3)在除杂过程中，向粗盐悬浊液中加混合液A时需控制溶液pH＝12以确保Mg2＋除尽，根据提供的数据计算，溶液B中Mg2＋物质的量浓度将被控制在________________以下。
(4)对溶液B加热并不断滴加6mol·L－1的盐酸，同时用pH试纸检测溶液，直至pH＝2时停止加盐酸，得到溶液C。该操作的目的是__________________________________________________。
(5)溶液C倒入蒸发皿中，加热蒸发并用玻璃棒不断搅拌，直到有大量固体析出时停止加热。
答案　(1)NaOH、Na2CO3
(2)NaOH　A
(3)1.8×10－7mol·L－1
(4)除去NaOH和Na2CO3(或除去CO、OH－)
解析　(1)加入混合液A的目的是使Ca2＋、Mg2＋沉淀，一般应选择Na2CO3和NaOH作沉淀剂。
(2)检验Mg2＋一般选用NaOH溶液。由于CaCO3的溶度积最小，检验Ca2＋时选择Na2CO3沉淀效果最好。
(3)由c(Mg2＋)·c2(OH－)＝Ksp＝1.8×10－11，得c(Mg2＋)＝mol·L－1＝1.8×10－7mol·L－1。
(4)向溶液B中加入盐酸的目的是除去NaOH和Na2CO3。
21．(10分)工业上制备BaCl2的工艺流程图如下：

某研究小组在实验室用重晶石(主要成分BaSO4)对工业过程进行模拟实验。查表得
BaSO4(s)＋4C(s)4CO(g)＋BaS(s)
ΔH1＝＋571.2 kJ·mol－1　①
BaSO4(s)＋2C(s)2CO2(g)＋BaS(s)
ΔH2＝＋226.2 kJ·mol－1　②
(1)气体用过量NaOH溶液吸收，得到硫化钠。Na2S水解的离子方程式为________________________________________________。
(2)反应C(s)＋CO2(g)2CO(g)的ΔH＝________kJ·mol－1。
(3)实际生产中必须加入过量的炭，同时还要通入空气，其目的是______________________________________________________。
答案　(1)S2－＋H2OHS－＋OH－
HS－＋H2OH2S＋OH－(可不写)
(2)＋172.5
(3)使BaSO4得到充分的还原(或提高BaS的产量)；
①②为吸热反应，炭和氧气反应放热维持反应所需高温
解析　(1)Na2S中S2－的水解分两步进行，其中以第一步为主，水解方程式为S2－＋H2OHS－＋OH－，HS－＋H2OH2S＋OH－。
(2)由盖斯定律得ΔH＝＝
kJ·mol－1＝＋172.5 kJ·mol－1。
(3)加入过量的炭的目的是使BaSO4充分变为BaS，而通入空气的目的是使炭和氧气反应，利用其放出的热，维持反应所需的高温。