高中化学人教版 (新课标)选修4 化学反应原理第三章 水溶液中的离子平衡综合与测试当堂检测题
展开一、选择题(本题包括12小题,每小题5分,共计60分)
1.下列事实能说明亚硝酸是弱电解质的是 ( )
①25 ℃时亚硝酸钠溶液的pH大于7
②用HNO2溶液做导电试验,灯泡很暗
③HNO2溶液不与Na2SO4溶液反应
④0.1 ml·L-1 HNO2溶液的pH=2.1
A.①②③ B.②③④ C.①④ D.①②④
【解析】 25 ℃时NaNO2溶液pH>7,说明NOeq \\al(-,2)水解,则HNO2为弱酸,①符合。②溶液导电性差,有可能是HNO2的浓度小,不能说明HNO2是弱电解质。③HNO2不与Na2SO4反应,只能说明HNO2的酸性小于H2SO4,不能说明HNO2是弱酸。④说明HNO2未完全电离,则HNO2是弱电解质。
【答案】 C
2.水是最宝贵的资源之一。下列表述正确的是 ( )
A.4 ℃时,纯水的pH=7
B.温度升高,纯水中的c(H+)增大,c(OH-)减小
C.水的电离程度很小,纯水中主要的存在形态是水分子
D.向水中加入酸或碱,都可抑制水的电离,使水的离子积减小
【解析】 25 ℃时纯水的pH=7,A错;升温,水的电离程度增大,c(OH-)和c(H+)均增大,B错;水是弱电解质,电离的程度很小,纯水中主要存在形态是水分子,C对;水的离子积与温度有关,加入酸或碱均能抑制水的电离,但水的离子积不变,D错。
【答案】 C
3.下列叙述正确的是( )
A.95 ℃纯水的pH<7,说明加热可导致水呈酸性
B.pH=3的醋酸溶液,稀释至10倍后pH=4
C.0.2 ml·L-1的盐酸与等体积水混合后pH=1
D.pH=3的醋酸溶液与pH=11的氢氧化钠溶液等体积混合后pH=7
【解析】 95 ℃的水尽管pH<7,但因其电离出的c(H+)=c (OH-),故呈中性,A错;醋酸为弱酸,pH=3的醋酸稀释10倍时,促进其电离,故3
4.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-、HCOeq \\al(-,3)、Na+可以大量共存
B.在pH=0的溶液中,Na+、NOeq \\al(-,3)、SOeq \\al(2-,3)、K+可以大量共存
C.由0.1 ml·L-1一元碱BOH溶液的pH=10,可推知BOH在溶液中的电离是BOH===B++OH-
D.由0.1 ml·L-1一元酸HA溶液的pH=3,可推知NaA溶液中存在A-+H2OHA+OH-
【解析】 pH=12的溶液为强碱性溶液,HCOeq \\al(-,3)不能在碱性溶液中大量共存,发生反应HCOeq \\al(-,3)+OH-COeq \\al(2-,3)+H2O,A项错误;pH=0的溶液为强酸性溶液,SOeq \\al(2-,3)在酸性溶液中与H+反应,且其与NOeq \\al(-,3)不能在酸性溶液中大量共存,发生反应:3SOeq \\al(2-,3)+2H++2NOeq \\al(-,3)===3SOeq \\al(2-,4)+2NO↑+H2O,B项错误;0.1 ml·L-1一元碱BOH溶液的pH=10,则c(OH-)=10-4ml·L-1,说明BOH没有全部电离,溶液中存在电离平衡:BOHB++OH-,C项错误;0.1 ml·L-1一元酸HA溶液的pH=3,则c(H+)=10-3ml·L-1,说明HA为弱酸,则NaA为强碱弱酸盐,其溶液中存在水解平衡:A-+H2OHA+OH-,D项正确。
【答案】 D
5.自然界地表层原生铜的硫化物经氧化、淋滤作用后变成CuSO4溶液,向地下深层渗透,遇到难溶的ZnS或PbS,慢慢转变为铜蓝(CuS)。下列分析正确的是 ( )
A.CuS的溶解度大于PbS的溶解度
B.原生铜的硫化物具有还原性,而铜蓝没有还原性
C.CuSO4与ZnS反应的离子方程式是Cu2++S2-===CuS↓
D.整个过程涉及的反应类型有氧化还原反应和复分解反应
【解析】 CuSO4与PbS反应可以生成CuS,所以CuS的溶解度小于PbS的,A错误;硫化物中硫的化合价为-2,均具有还原性,B错误;ZnS难溶于水,不能写成离子形式,C错误;铜的硫化物首先被氧化成CuSO4,然后硫酸铜与ZnS、PbS发生复分解反应生成更难溶的CuS,D正确。
【答案】 D
6.关于浓度均为0.1 ml·L-1的三种溶液:①氨水、②盐酸、③氯化铵溶液,下列说法不正确的是( )
A.c(NHeq \\al(+,4)):③>①
B.水电离出的c(H+):②>①
C.①和②等体积混合后的溶液:c(H+)=c(OH-)+c(NH3·H2O)
D.①和③等体积混合后的溶液:c(NHeq \\al(+,4))>c(Cl-)>c(OH-)>c(H+)
【解析】 A项,氨水是弱电解质,部分电离,NH4Cl是强电解质,完全电离,故NH4Cl溶液中c(NHeq \\al(+,4))较大;B项,同浓度的盐酸电离得到的c(H+)要大于氨水电离得到的c(OH-),对水电离的抑制盐酸大于氨水,B项错;C项,①和②等体积混合后得到的是NH4Cl溶液,在该溶液中存在下列关系,电荷守恒:c(Cl-)+c(OH-)=c(H+)+c(NHeq \\al(+,4)),物料守恒:c(Cl-)=c(NHeq \\al(+,4))+c(NH3·H2O),将二式合并得c(H+)=c(OH-)+c(NH3·H2O);D项,①与③等体积混合所得溶液呈碱性,故c(NHeq \\al(+,4))>c(Cl-)>c(OH-)>c(H+)。
【答案】 B
7.现有室温下两种溶液,有关叙述正确的是( )
A.两种溶液中水的电离程度:①=②
B.两种溶液的浓度:c(NaOH)>c(CH3COOH)
C.两种溶液等体积混合后:c(CH3COO-)>c(Na+)>c(OH-)>c(H+)
D.加水稀释相同倍数后:c(Na+)>c(CH3COO-)
【解析】 pH=2的醋酸、pH=12的氢氧化钠溶液对水的电离抑制程度相同,A正确;两种溶液的浓度:氢氧化钠小于醋酸,B错误;两种溶液等体积混合后溶液呈酸性,C错误;加水稀释相同倍数后,钠离子浓度小于醋酸根浓度,D错误。
【答案】 A
8.常温下的两种溶液:①pH=9的NaOH溶液,②pH=9的CH3COONa溶液。对这两种溶液的判断,正确的是( )
A.两溶液中水的电离程度相同
B.c(Na+):①>②
C.两溶液分别用水稀释10倍后,pH①=pH②<9
D.将①和②等体积混合后的溶液:c(Na+)=c(CH3COO-)+c(OH-)-c(H+)
【解析】 ①抑制水的电离,②促进水的电离,A选项错误;B选项,①中c(Na+)=c(NaOH)=c(OH-)=10-5 ml·L-1,②中因为CH3COONa部分水解,所以c(Na+)=c(CH3COONa)>c(OH-)=10-5 ml·L-1,错误;C选项,加水稀释10倍后,pH①=8,②中CH3COO-+H2OCH3COOH+OH-右移,c(OH-)在10-6 ml·L-1的基础上增大,所以pH②>8,错误;依据电荷守恒可知D选项正确。
【答案】 D
9.常温下,下列溶液中的微粒浓度关系正确的是( )
A.新制氯水中加入固体NaOH:c(Na+)=c(Cl-)+c(ClO-)+c(OH-)
B.NaHSO3溶液中离子浓度大小顺序为c(Na+)>c(H+)>c(HSOeq \\al(-,3))>c(SOeq \\al(2-,3))>c(OH-)
C.常温下,pH=7的NH4Cl与氨水的混合溶液中:c(Cl-)>c(NHeq \\al(+,4))>c(OH-)=c(H+)
D.0.1 ml·L-1 CH3COONa溶液中:c(OH-)=c(CH3COOH)+c(H+)
【解析】 A选项,依据电荷守恒:c(Na+)+c(H+)=c(Cl-)+c(ClO-)+c(OH-)可知错误;B选项,因为水解、电离比较微弱,所以c(HSOeq \\al(-,3))>c(H+),且电荷不守恒,错误;C选项,不符合电荷守恒,错误;D选项,依据电荷守恒:c(CH3COO-)+c(OH-)=c(H+)+c(Na+),物料守恒:c(CH3COOH)+c(CH3COO-)=c(Na+)可知正确。
【答案】 D
10.含有较多Ca2+、Mg2+和HCOeq \\al(-,3)的水称为暂时硬水,加热可除去Ca2+、Mg2+,使水变为软水。现有一锅炉厂使用这种水,试判断其水垢的主要成分为 ( )
(已知Ksp(MgCO3)=6.8×10-6,Ksp[Mg(OH)2]=5.6×10-12)
A.CaO、MgO B.CaCO3、MgCO3
C.CaCO3、Mg(OH)2 D.CaCO3、MgO
【解析】 考查沉淀转化的原理,加热暂时硬水,发生分解反应:Ca(HCO3)2eq \(=====,\s\up12(△))CaCO3↓+CO2↑+H2O,Mg(HCO3)2eq \(=====,\s\up12(△))MgCO3↓+CO2↑+H2O,生成的MgCO3在水中建立起平衡:MgCO3(s)Mg2+(aq)+COeq \\al(2-,3)(aq),而COeq \\al(2-,3)发生水解反应:COeq \\al(2-,3)+H2OHCOeq \\al(-,3)+OH-,使水中的OH-浓度增大,由于Ksp[Mg(OH)2]
11.将物质的量浓度都是0.1 ml/L的某弱酸HX溶液与NaX溶液等体积混合,下列说法错误的是( )
A.若混合后溶液中c(Na+)>c(X-),说明HX的电离程度弱于X-的水解程度
B.若混合溶液呈酸性,则c(X-)>c(Na+)>c(HX)>c(H+)>c(OH- )
C.混合溶液中c(HX)+c(X-)=0.2 ml/L
D.混合溶液中c(HX)+c(H+)=c(Na+)+c(OH-)
【解析】 A项若混合溶液中c(Na+)>c(X-),由电荷守恒知c(H+)<c(OH-),所以HX电离程度弱于X-的水解程度。B项若混合溶液呈酸性,说明HX电离程度大于X-水解程度,所以c(X-)>c(Na+)>c(HX),溶液呈酸性,c(H+)>c(OH-),且HX电离程度与X-水解程度都很弱,所以c(H+)、c(OH-)都很小。C项忽略了溶液体积的变化,c(HX)+c(X-)=0.1 ml/L。D项由电荷守恒关系式:c(H+)+c(Na+)=c(OH-)+c(X-)和物料守恒关系式c(HX)+c(X-)=2c(Na+)推出D项正确。
【答案】 C
12.在t ℃时,某Ba(OH)2的稀溶液中c(H+)=10-a ml/L,c(OH-)=10-b ml/L,已知a+b=12。向该溶液中逐滴加入pH=c的盐酸,测得混合溶液的部分pH如下表所示:
假设溶液混合前后的体积变化忽略不计,则c为( )
A.3 B.4 C.5 D.6
【解析】 Ba(OH)2溶液的pH=8,即a=8,再根据a+b=12,则b=4,该温度下KW=10-12;当恰好完全中和时,溶液的pH=6,即加盐酸的体积为22.00 mL时,恰好完全中和,根据c(H+)×22.00 mL=c(OH-)×22.00 mL,又c(OH-)=10-4 ml/L,则盐酸c(H+)=10-4 ml/L,pH=4,即c=4。
【答案】 B
二、非选择题(本题包括4小题,共40分)
13.(10分)25 ℃,NaOH和Na2CO3两溶液的pH均为11。
(1)两溶液中,由水电离的c(OH-)分别是:
①NaOH溶液中________;②Na2CO3溶液中________。
③在1 L水中加入上述溶液中的________会使水的电离程度减小。
(2)各取10 mL上述两种溶液,分别加水稀释到100 mL,pH变化较大的是________(填化学式)溶液。
(3)为探究纯碱溶液呈碱性是由COeq \\al(2-,3)引起的,请你设计一个简单的实验方案___________________。
【解析】 NaOH能抑制水的电离,NaOH溶液中的H+来自水的电离,c(H+)水=c(OH-)水=1.0×10-11 ml/L;Na2CO3水解能促进水的电离,其溶液中的OH-来自水的电离。加水稀释时,因为COeq \\al(2-,3)的水解程度增大,所以pH变化小。
【答案】 (1)①1.0×10-11 ml/L
②1.0×10-3 ml/L ③NaOH溶液
(2)NaOH
(3)向纯碱溶液中滴入酚酞溶液,溶液显红色;若再向该溶液中滴入过量氯化钙溶液,产生白色沉淀,且溶液的红色褪去;这可以说明纯碱溶液呈碱性是由COeq \\al(2-,3)引起的
14.(10分)现有浓度均为0.1 ml·L-1的下列溶液:①硫酸、②醋酸、③氢氧化钠、④氯化铵、⑤醋酸铵、⑥硫酸氢铵、⑦氨水,请回答下列问题:
(1)①、②、③、④四种溶液中由水电离出的H+浓度由大到小的顺序是________(填序号)。
(2)④、⑤、⑥、⑦四种溶液中NHeq \\al(+,4)浓度由大到小的顺序是________(填序号)。
(3)将③和④按体积比1∶2混合后,混合液中各离子浓度由大到小的顺序是________________。
(4)已知t ℃时,Kw=1×10-13,则t ℃________(填“>”“<”或“=”)25 ℃。在t ℃时将pH=11的NaOH溶液a L与pH=1的H2SO4溶液b L混合(忽略混合后溶液体积的变化),若所得混合溶液的pH=2,则a∶b=________。
【解析】 (1)酸或碱抑制水的电离,酸中c(H+)、碱中c(OH-)越大,水电离程度越小,所以②>③>①。盐水解促进水的电离,则④>②>③>①。(2)⑦中NH3·H2O部分电离,c(NHeq \\al(+,4))最小;⑤中CH3COO-和NHeq \\al(+,4)相互促进水解;⑥中NH4HSO4===NHeq \\al(+,4)+H++SOeq \\al(2-,4),H+抑制NHeq \\al(+,4)的水解;所以c(NHeq \\al(+,4))由大到小的顺序是⑥④⑤⑦。(3)NaOH溶液与NH4Cl溶液按体积比1∶2混合,反应后得到同浓度的NH3·H2O、NH4Cl和NaCl混合物溶液。溶液中NH3·H2ONHeq \\al(+,4)+OH-,NHeq \\al(+,4)+H2ONH3·H2O+H+,因电离大于水解,溶液显碱性,离子浓度c(Cl-)>c(NHeq \\al(+,4))>c(Na+)>c(OH-)>c(H+)。(4)t ℃时,Kw>1×10-14,则t ℃>25 ℃。混合后溶液pH=2,溶液显酸性。则eq \f(10-1·b-10-2·a,a+b)=10-2,9b=2a,a∶b=9∶2。
【答案】 (1)④②③① (2)⑥④⑤⑦
(3)c(Cl-)>c(NHeq \\al(+,4))>c(Na+)>c(OH-)>c(H+)
(4)> 9∶2
15.(10分)醋酸是重要的一元酸,在有机和无机反应中都有应用。现有25 ℃时,pH=3的醋酸。请回答以下问题:
(1)若向醋酸中加入少量醋酸钠固体,此时溶液中eq \f(cH+,cCH3COOH)________(填“增大”“减小”或“不变”)。
(2)若向醋酸中加入稀NaOH溶液,使其恰好完全反应,所得溶液的pH________(填“>”“<”或“=”)7,用离子方程式表示其原因_______________。
(3)若向醋酸中加入pH=11的NaOH溶液,且二者的体积比为1∶1,则所得溶液中各离子的物质的量浓度由大到小的顺序是_______________。
(4)若向醋酸中加入NaOH溶液至溶液恰好呈中性,此时c(Na+)________c(CH3COO-)(填“>”“<”或“=”)。
【解析】 (1)向醋酸中加入少量醋酸钠固体,由于醋酸根离子浓度增大,使醋酸的电离平衡逆向移动,使eq \f(cH+,cCH3OOH)减小。(2)向醋酸中加入稀NaOH溶液使其恰好完全反应,生成CH3COONa,由于CH3COO-水解而使溶液显碱性。(3)醋酸过量,溶液呈酸性,c(H+)>c(OH-),故c(CH3COO-)>c(Na+)。(4)向醋酸中加NaOH溶液至恰好呈中性,此时溶液中c(H+)=c(OH-),又由于溶液中电荷守恒,即c(Na+)+c(H+)=c(OH-)+c(CH3COO-),所以有c(Na+)=c(CH3COO-)。
【答案】 (1)减小 (2)> CH3COO-+H2OCH3COOH+OH-
(3)c(CH3COO-)>c(Na+)>c(H+)>c(OH-)
(4)=
16.(10分)用中和滴定法测定烧碱的纯度,若烧碱中不含有与酸反应的杂质,试根据实验回答:
(1)准确称取烧碱样品4.1 g,所用的主要仪器是__________。
(2)将样品配成250 mL的待测液,需要的仪器有_____。
(3)取10.00 mL待测液,用________量取。
(4)根据下列数据,计算待测烧碱溶液的浓度:______。
注:标准盐酸浓度:0.201 ml·L-1
(5)根据上述各数据,计算烧碱的纯度________。
【解析】 (1)取用固体时用到药匙,称量固体时用到托盘天平,由于NaOH具有强的腐蚀性和吸水性,称量时不能直接放到滤纸上,要放到小烧杯中。
(4)V(NaOH)=10.00 mL,V(HCl)=
eq \f(20.40 mL-0.50 mL+24.10 mL-4.00 mL,2)=20.00 mL,根据c(NaOH)·V(NaOH)=c(HCl)·V(HCl),得c(NaOH)=0.402 0 ml/L。
(5)样品中M(NaOH)=0.402 0 ml/L×0.250 L×40 g/ml=4.02 g,则烧碱的纯度为eq \f(4.02 g,4.1 g)×100%=98%。
【答案】 (1)药匙、托盘天平、小烧杯
(2)小烧杯、玻璃棒、250 mL容量瓶、胶头滴管、量筒
(3)碱式滴定管
(4)0.402 0 ml·L-1 (5)98%
编号
①
②
pH
12
2
溶液
氢氧化钠溶液
醋酸溶液
序号
氢氧化钡溶液
的体积/mL
盐酸的体积/mL
溶液的pH
①
22.00
0.00
8
②
22.00
18.00
7
③
22.00
22.00
6
滴定
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
10.00
0.50
20.40
第二次
10.00
4.00
24.10
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