2021版新高考地区选考化学(人教版)一轮复习章末综合检测: 水溶液中的离子反应与平衡
章末综合检测
(时间:90分钟 分值:100分)
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.(教材改编题)下列说法正确的是 ( )
A.Kw随浓度的改变而改变
B.一般情况下,一元弱酸HA的Ka越大,表明该酸的酸性越弱
C.对已达到化学平衡的反应,改变压强,平衡常数(K)一定改变
D.温度升高,难溶电解质的Ksp不一定增大
解析:选D。水的离子积常数只受温度的影响,故A项错误;电离平衡常数用于衡量电离程度,电离平衡常数越大,说明电离程度越强,对酸来说,酸性越强,故B项错误;平衡常数只受温度的影响,改变压强,平衡常数不变,故C项错误;对Ca(OH)2来说,温度升高,其Ksp减小,故D项正确。
2.常温下,有关0.1 mol·L-1 NH4Cl溶液(pH<7)的说法不正确的是 ( )
A.根据以上信息,可推断NH3·H2O为弱电解质
B.加水稀释过程中,c(H+)·c(OH-)的值增大
C.加入K2CO3固体可促进NH的水解
D.相同pH的NH4Cl溶液和CH3COOH溶液,由水电离出的c(H+)前者大
解析:选B。0.1 mol·L-1 NH4Cl溶液的pH<7,说明NH4Cl为强酸弱碱盐,可推断NH3·H2O为弱电解质,故A项说法正确;Kw=c(H+)·c(OH-),Kw只与温度有关,温度不变Kw不变,加水稀释过程中Kw不变,故B项说法错误;加入K2CO3固体后,CO能与NH4Cl水解产生的H+反应,促进NH的水解,故C项说法正确;NH4Cl水解促进水的电离,CH3COOH抑制水的电离,所以由水电离出的c(H+)前者大,故D项说法正确。
3.(教材改编题)化学平衡常数(K)、弱酸的电离平衡常数(Ka)、难溶物的溶度积常数(Ksp)是判断物质性质或变化的重要平衡常数。下列关于这些常数的说法中,正确的是 ( )
A.平衡常数的大小与温度、浓度、压强、催化剂等有关
B.当温度升高时,弱酸的电离平衡常数Ka变小
C.Ksp(AgCl)>Ksp(AgI),由此可以判断AgCl(s)+ I-(aq)===AgI(s)+Cl-(aq)能够发生
D.Ka(HCN)
c(HS-)>c(OH-)>c(H2S)
B.Na2C2O4溶液:c(OH-)=c(H+)+c(HC2O)+2c(H2C2O4)
C.Na2CO3溶液:c(Na+)+c(H+)=2c(CO)+c(OH-)
D.CH3COONa和CaCl2的混合溶液:c(Na+)+c(Ca2+)=c(CH3COO-)+c(CH3COOH)+2c(Cl-)
解析:选B。Na2S溶液中的一级水解大于二级水解,则c(Na+)>c(OH-)>c(HS-)>c(H2S),故A项错误;Na2C2O4溶液中存在的质子守恒式为c(OH-)=c(H+)+c(HC2O)+2c(H2C2O4),故B项正确;Na2CO3溶液中存在的电荷守恒式为c(Na+)+c(H+)=2c(CO)+c(OH-)+c(HCO),故C项错误;CH3COONa和CaCl2的混合溶液中存在的物料守恒式为c(Na+)+2c(Ca2+)=c(CH3COO-)+c(CH3COOH)+c(Cl-),故D项错误。
9.一种测定水样中溴离子浓度的实验步骤如下:
①向锥形瓶中加入处理后的水样25.00 mL,加入几滴NH4Fe(SO4)2溶液;
②加入V1 mL c1 mol·L-1的AgNO3溶液(过量),充分摇匀;
③用c2 mol·L-1的KSCN标准溶液进行滴定,至终点时消耗标准溶液V2 mL。
[已知:Ksp(AgBr)=7.7×10-13,Ag++SCN-===AgSCN↓(白色),Ksp(AgSCN)=1×10-12]
下列说法不正确的是 ( )
A.滴定终点时,溶液变为红色
B.该滴定法需在碱性条件下进行
C.AgBr(s)+SCN-(aq)AgSCN(s)+Br-(aq)的平衡常数K=0.77
D.该水样中溴离子浓度为c(Br-)= mol·L-1
解析:选B。KSCN与硝酸银完全反应生成AgSCN沉淀后,再与Fe3+反应生成Fe(SCN)3,溶液变为红色,故A项说法正确;在碱性条件下Fe3+生成氢氧化铁沉淀,故B项说法错误;AgBr(s)+SCN-(aq)AgSCN(s)+Br-(aq)的平衡常数K====0.77,故C项说法正确;水样中溴离子浓度为c(Br-)= mol·L-1,故D项说法正确。
10.工业上常用还原沉淀法处理含铬废水(Cr2O和CrO),其流程如下:
CrO,(黄色))Cr2O,(橙色))Cr3+,(绿色))Cr(OH)3↓
已知步骤③生成的Cr(OH)3在溶液中存在以下沉淀溶解平衡:Cr(OH)3(s)Cr3+(aq)+3OH-(aq) Ksp=c(Cr3+)·c3(OH-)=10-32。
下列有关说法不正确的是 ( )
A.步骤①中当v正(CrO)=2v逆(Cr2O)时,说明反应2CrO+2H+Cr2O+H2O达到平衡状态
B.若向K2Cr2O7溶液中加NaOH浓溶液,溶液可由橙色变黄色
C.步骤②中,若要还原1 mol Cr2O,需要12 mol(NH4)2Fe(SO4)2
D.步骤③中,当将溶液的pH调节至5时,可认为废水中的铬元素已基本除尽[当溶液中c(Cr3+)≤10-5mol·L-1时,可视作该离子沉淀完全]
解析:选C。C项,Cr2O+6Fe2++14H+===2Cr3++6Fe3++7H2O,1 mol Cr2O可氧化6 mol(NH4)2Fe(SO4)2;D项,Cr3+沉淀完全时,c(OH-)= mol·L-1=10-9 mol·L-1,则c(H+)= mol·L-1=10-5mol·L-1,pH=5。
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。
11.25 ℃时,向某Na2CO3溶液中加入稀盐酸,溶液中含碳微粒的物质的量分数(φ)随溶液pH变化的部分情况如图所示。下列说法中正确的是 ( )
A.pH=7时,c(Na+)=c(Cl-)+c(HCO)+2c(CO)
B.pH=8时,c(Na+)>c(Cl-)
C.pH=12时,c(Na+)>c(OH-)>c(CO)>c(HCO)>c(H+)
D.25 ℃时,CO+H2OHCO+OH-的平衡常数为10-10
解析:选AB。A项,pH=7时,c(OH-)=c(H+),根据电荷守恒得c(Na+)=c(Cl-)+c(HCO)+2c(CO),故A正确;B项,pH=8时,溶液呈碱性,c(OH-)>c(H+),溶液中含碳微粒HCO的物质的量分数接近于100%,则溶液中的阴离子主要有Cl-、HCO、OH-,阳离子有Na+、H+,结合电荷守恒可推出c(Na+)>c(Cl-)+c(HCO),所以存在c(Na+)>c(Cl-),故B正确;C项,pH=12时,溶液呈碱性,含碳微粒CO的物质的量分数接近于100%,则c(HCO)接近于0,所以溶液中存在c(Na+)>c(CO)>c(OH-)>c(H+),故C错误,D项,25 ℃时,K====10-4,故D错误。
12.25 ℃时,有c(CH3COOH)+c(CH3COO-)=0.1 mol·L-1的一组醋酸、醋酸钠混合溶液,溶液中c(CH3COOH)、c(CH3COO-)与pH的关系如图所示。下列有关溶液中离子浓度关系的叙述不正确的是 ( )
A.pH=5.5的溶液中:c(CH3COO-)>c(CH3COOH)>c(H+)>c(OH-)
B.W点所表示的溶液中:c(Na+)+c(H+)=c(CH3COOH)+c(OH-)
C.pH=3.5的溶液中:c(Na+)+c(H+)-c(OH-)+c(CH3COOH)=0.1 mol·L-1
D.向W点所表示的1.0 L溶液中通入0.05 mol HCl气体(溶液体积变化可忽略):c(H+)=c(CH3COOH)+c(OH-)
解析:选D。溶液的pH越小,c(CH3COOH)越大,结合图像知虚线代表醋酸浓度,实线代表醋酸根离子浓度,当pH=5.5时,c(CH3COOH)<c(CH3COO-),A正确;W点时,c(CH3COOH)=c(CH3COO-),根据电荷守恒有c(Na+)+c(H+)=c(CH3COO-)+c(OH-),将c(CH3COO-)换成c(CH3COOH),B正确;根据电荷守恒有c(Na+)+c(H+)=c(CH3COO-)+c(OH-),则c(CH3COO-)=c(Na+)+c(H+)-c(OH-),又c(CH3COOH)+c(CH3COO-)=0.1 mol·L-1,即c(CH3COOH)+c(Na+)+c(H+)-c(OH-)=0.1 mol·L-1,C正确;根据反应可得到0.05 mol NaCl、0.1 mol CH3COOH,电荷守恒为c(Na+)+c(H+)=c(CH3COO-)+c(OH-)+c(Cl-),又c(Na+)=c(Cl-),则有c(H+)=c(CH3COO-)+c(OH-),通入HCl气体后溶液中c(CH3COO-)≠c(CH3COOH),D错误。
13.t ℃时Ksp(AgBr)=4.9×10-13,AgBr的沉淀溶解平衡曲线如图所示。下列说法正确的是(不考虑水的电离与盐的水解) ( )
A.a=7×10-7
B.Z点对应的分散系不稳定,静置时慢慢地会转化到Y点状态
C.W点对应的分散系中,阳离子只有Ag+
D.X点对应的分散系是AgBr的不饱和溶液
解析:选AD。A项,由AgBr(s)Ag+(aq)+Br-(aq)知,Y点对应AgBr饱和溶液中c(Ag+)=c(Br-)=7×10-7mol·L-1,正确;B项,Z点对应分散系属于过饱和状态,转化到饱和状态时,c(Ag+)、c(Br-)均会减小,错误;C项,W点时,c(Br-)>c(Ag+),若无其他阳离子,则溶液不呈电中性,错误;D项,X点时Qc(AgBr)c(HCOOH)>c(HCOO-)>c(OH-)>c(H+)
解析:选BC。由题图中信息可知,相同pH时,丙酸中的酸分子的分布分数大,说明电离程度小,故其酸性比甲酸弱,A错误;pH=4.88时,丙酸中的酸分子的分布分数为50%,即c(CH3CH2COOH)=c(CH3CH2COO-),根据CH3CH2COOHCH3CH2COO-+H+可知,lg Ka=lg c(H+)=-4.88,B正确;稀释弱酸,电离程度增大,故若0.1 mol/L甲酸溶液的pH=2.33,则0.01 mol/L甲酸溶液的pH<3.33,C正确;将0.1 mol/L的HCOOH溶液与0.1 mol/L的HCOONa溶液等体积混合,电离程度大于水解程度,所得溶液呈酸性,即
c(HCOO-)>c(Na+)>c(HCOOH)>c(H+)>c(OH-),D错误。
15.常温下,取一定量的PbI2固体配成饱和溶液,T时刻改变某一条件,离子的浓度变化如图所示[注:第一次平衡时 c(I-)=2×10-3 mol·L-1,c(Pb2+)=1×10-3 mol·L-1],下列有关说法正确的是 ( )
A.常温下,PbI2的Ksp=2×10-6
B.温度不变,向PbI2饱和溶液中加入少量硝酸铅浓溶液,PbI2的溶解度不变,Pb2+浓度不变
C.常温下,Ksp(PbS)=8×10-28,向PbI2的悬浊液中加入Na2S溶液,PbI2(s)+S2-(aq)PbS(s)+2I-(aq)反应的化学平衡常数为5×1018
D.T时刻改变的条件是升高温度,PbI2的Ksp 增大
解析:选C。由PbI2(s)Pb2+(aq)+2I-(aq)得Ksp=c(Pb2+)·c2(I-)=1×10-3×(2×10-3)2=4×10-9,A错误;由于硝酸铅是强电解质,完全电离产生Pb2+,Pb2+浓度增大,PbI2的溶解度减小,B错误;PbI2(s)+S2-(aq)PbS(s)+2I-(aq)反应的平衡常数K====5×1018,C正确;若T时刻改变的条件是升高温度,则c(Pb2+)、c(I-)均增大,D错误。
三、非选择题:本题共5小题,共60分。
16.(6分)若用0.1 mol·L-1 CH3COOH溶液滴定20 mL 0.1 mol·L-1 NaOH溶液,滴定曲线如图所示。
(1)当pH=8时,溶液中的离子浓度大小顺序为________________________。
(2)滴定过程中,下列关系中正确的是________。
A.pH=7时:c(Na+)+c(OH- )=c(CH3COOH)+c(H+)
B.a点时:c(Na+)=c(CH3COOH)+c(CH3COO-)
C.b点时:c(CH3COOH)+c(CH3COO-)=0.05 mol·L-1
(3)若向该醋酸溶液中加入少量的醋酸钠固体,则溶液的pH会________(填“增大”“减小”或“不变”)。
解析:(1)由电荷守恒c(H+)+c(Na+)=c(OH-)+c(CH3COO-),溶液呈碱性,c(OH-)>c(H+),所以c(Na+)>c(CH3COO-)>c(OH-)>c(H+)。(2)A项,由电荷守恒可得c(H+)+c(Na+)=c(OH-)+c(CH3COO-),pH=7时,c(H+)=c(OH-),则c(Na+)=c(CH3COO-),错误。B项,a点时为等物质的量浓度的NaOH和CH3COONa的混合液,有c(Na+)=2[c(CH3COOH)+c(CH3COO— )],错误。C项,b点时恰好完全反应,溶质为CH3COONa,根据物料守恒可知,正确。(3)加入醋酸钠固体,抑制CH3COOH电离,c(H+)减小,pH增大。
答案:(1)c(Na+)>c(CH3COO-)>c(OH-)>c(H+)
(2)C (3)增大
17.(14分)物质在水中可能存在电离平衡、盐的水解平衡和沉淀溶解平衡,它们都可看作化学平衡。请根据所学的知识回答下列问题:
(1)A为0.1 mol/L的(NH4)2SO4溶液,在该溶液中各种离子的浓度由大到小的顺序为_____________________________________________________________。
(2)B为0.1 mol/L的NaHCO3溶液,请分析NaHCO3溶液显碱性的原因:____________________________________________________________。
(3)C为FeCl3溶液,实验室中配制FeCl3溶液时常加入____________以抑制其水解,若把B和C溶液混合,将产生红褐色沉淀和无色气体,该反应的离子方程式为________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(4)D为含有足量AgCl固体的饱和溶液,AgCl在水中存在沉淀溶解平衡:AgCl(s)Ag+(aq)+Cl-(aq),在25 ℃时,氯化银的Ksp=1.8×10-10。现将足量氯化银固体放入100 mL 0.2 mol/L AgNO3溶液中,则溶液中氯离子的浓度为________mol/L(忽略溶液体积的变化)。
解析:(1)(NH4)2SO4溶液中NH水解使溶液呈酸性,但水解是很微弱的,则c(NH)>c(SO);(2)NaHCO3 溶液中HCO的电离程度小于其水解程度,故溶液显碱性;(3)为抑制FeCl3水解常加入盐酸,Fe3+与HCO可发生相互促进的水解反应;(4)Cl-浓度与溶液中的Ag+浓度有关,即c(Ag+)·c(Cl-)=Ksp。
答案:(1)c(NH)>c(SO)>c(H+)>c(OH-)
(2)HCO的水解程度大于其电离程度,溶液中 c(OH-)>c(H+)
(3)盐酸 Fe3++3HCO===Fe(OH)3↓+3CO2↑
(4)9×10-10
18.(12分)在25 ℃时,对于0.1 mol·L-1的氨水,请回答以下问题:
(1)若向此氨水中加入少量硫酸铵固体,此时溶液中将____________(填“增大”“减小”或“不变”);
(2)若向此氨水中加入pH=1的硫酸,且氨水与硫酸的体积比为1∶1,
此时溶液的pH____________7(填“大于”“小于”或“等于”),用离子方程式表示其原因:________________________________________________________________________
________________________________________________________________________,
此时溶液中各离子浓度由大到小的顺序为______________________________________;
(3)若向此氨水中加入0.05 mol·L-1稀硫酸至溶液正好呈中性,所用氨水的体积V1与稀硫酸的体积V2的关系为V1____________V2(填“大于”“小于”或“等于”),写出溶液中各离子浓度之间满足的电荷守恒表达式:________________________________________。
解析:(1)氨水中存在:NH3·H2ONH+OH-,加入硫酸铵固体,上述平衡逆向移动,OH-浓度减小,但平衡常数不变,K=,则增大。(2)二者恰好完全反应生成硫酸铵,NH水解使溶液呈酸性。(3)若恰好完全反应生成硫酸铵,NH水解使溶液呈酸性,若要pH=7,则硫酸的量要少一些。
答案:(1)增大 (2)小于 NH+H2ONH3·H2O+H+ c(NH)>c(SO)>c(H+)>c(OH-)
(3)大于 c(NH)+c(H+)=2c(SO)+c(OH-)
19.(14分)(2020·渭南尚德中学高三第一次质检)(1)用重铬酸钾法(一种氧化还原滴定法)可测定Fe3O4中的二价铁含量。若需配制浓度为0.010 00 mol·L-1的K2Cr2O7标准溶液250 mL,应准确称取______g K2Cr2O7 (保留4位有效数字,已知MK2Cr2O7=294.0 g·mol-1)。配制该标准溶液时,下列仪器不必要用到的有________(填序号)。
①电子天平 ②烧杯 ③量筒 ④玻璃棒 ⑤容量瓶
⑥胶头滴管 ⑦移液管
(2)金属表面处理、皮革鞣制、印染等都可能造成铬污染。六价铬比三价铬毒性高,更易被人体吸收且在体内蓄积。以下为废水中铬元素总浓度的测定方法:
准确移取25.00 mL含Cr2O和Cr3+的酸性废水,向其中加入足量的(NH4)2S2O8溶液将Cr3+氧化成Cr2O,煮沸除去过量的(NH4)2S2O8;向上述溶液中加入过量的KI溶液,充分反应后,以淀粉为指示剂,向其中滴加0.015 mol·L-1的Na2S2O3标准溶液,终点时消耗Na2S2O3标准溶液20.00 mL。
计算废水中铬元素总浓度(单位:mg·L-1,写出计算过程)。
已知测定过程中发生的反应如下:
①2Cr3++3S2O+7H2O===Cr2O+6SO+14H+
②Cr2O+6I-+14H+===2Cr3++3I2+7H2O
③I2+2S2O===2I-+S4O
(3)Na2S2O3是重要的化工原料,易溶于水,在中性或碱性环境中稳定存在。测定产品(Na2S2O3·5H2O)纯度:准确称取W g产品,用适量蒸馏水溶解,以淀粉做指示剂,用0.100
0 mol·L-1碘的标准溶液滴定。反应原理为2S2O+I2===S4O+2I-。
①滴定至终点时,溶液颜色的变化:___________________________________。
②滴定时初始和终点的液面位置如图,则消耗碘的标准溶液体积为________mL。产品的纯度为________(设Na2S2O3·5H2O的相对分子质量为M)。
解析:(1)称取K2Cr2O7的质量为m(K2Cr2O7)=0.010 00 mol·L-1×0.250 0 L×294.0 g·mol-1=0.735 0 g。用固体配制溶液,要用电子天平称量固体质量,并在烧杯中溶解,然后转移到容量瓶中,不需要量取液体的量筒和移液管。(2)由测定过程中发生的反应可得关系式:2Cr3+~Cr2O~6I-~6S2O,n(Na2S2O3)=0.015 mol·L-1×20.00×10-3 L=3×10-4 mol,则n(Cr3+)=1×10-4 mol,m(Cr元素)=1×10-4 mol×52 g·mol-1=5.2×10-3 g=5.2 mg,废水中铬元素总浓度c==208 mg·L-1。(3)①滴定结束后,淀粉遇碘单质变蓝,所以滴定终点时溶液颜色变化是由无色变为蓝色,且半分钟内不褪色;②根据图示的滴定管中液面可知,滴定管的初始读数为0.00,滴定终点液面读数为18.10 mL,所以消耗碘的标准溶液体积为18.10 mL;根据反应2S2O+I2===S4O+2I-可知,n(S2O)=2n(I2),所以W g产品中含有Na2S2O3·5H2O质量为0.100 0 mol·L-1×18.10×10-3 L×2×M g·mol-1=3.620×10-3M g,则产品的纯度为×100%。
答案:(1)0.735 0 ③⑦
(2)由测定过程中发生的反应可得关系式:Cr3+~3Na2S2O3,
n(Na2S2O3)=0.015 mol·L-1×20.00×10-3 L=3×10-4 mol,
n(Cr元素)=n(Cr3+)=1×10-4 mol,
m(Cr元素)=1×10-4 mol×52 g·mol-1=5.2×10-3 g=5.2 mg,
废水中铬元素总浓度c==208 mg·L-1。
(3)①由无色变为蓝色,且半分钟内不褪色 ②18.10 ×100%
20.(14分)利用水钴矿(主要成分为Co2O3,含少量Fe2O3、Al2O3、MnO、MgO、CaO等)制取草酸钴的工艺流程如下:
已知:①浸出液含有的阳离子主要有H+、Co2+、Fe2+、Mn2+、Ca2+、Mg2+、Al3+等;
②部分阳离子以氢氧化物形式沉淀时溶液的pH见下表:
沉淀物
Fe(OH)3
Fe(OH)2
Co(OH)2
Al(OH)3
Mn(OH)2
完全沉淀的pH
3.7
9.6
9.2
5.2
9.8
(1)浸出过程中加入Na2SO3的目的是___________________________________________
______________。
(2)制取NaClO3时可以将氯气通入热的浓氢氧化钠溶液中,该反应的离子方程式为________________________________________________________________________
____________________;实验室需要制取10.65 g NaClO3,需要的氯气由电解食盐水生成,若不考虑反应过程中的损失,则同时生成的氢气的体积为________(标准状况)。
(3)萃取剂对金属离子的萃取率与pH的关系如图所示。
滤液Ⅱ中加入萃取剂的作用是____________;使用萃取剂适宜的pH是________(填选项序号)。
A.接近2.0 B.接近3.5 C.接近5.0
(4)“除钙、镁”是将溶液中Ca2+与Mg2+转化为MgF2、CaF2沉淀。已知Ksp(MgF2)=7.35×10-11、Ksp(CaF2)=1.05×10-10。当加入过量NaF后,所得滤液中=________。
(5)工业上用氨水吸收废气中的SO2。已知NH3·H2O的电离平衡常数Kb=1.8×10-5,H2SO3的电离平衡常数Ka1=1.2×10-2,Ka2=1.3×10-8。在通入废气的过程中,当恰好形成正盐时,溶液中离子浓度的大小关系为________________________________________________________________________。
解析:(1)Na2SO3具有还原性,能够将溶液中的Co3+、Fe3+还原。(2)氯气通入热的浓氢氧化钠溶液中反应生成NaClO3,该反应的离子方程式为3Cl2+6OH-ClO+5Cl-+3H
2O;10.65 g NaClO3的物质的量为=0.1 mol,需要氯气0.3 mol,根据电解食盐水的化学方程式2NaCl+2H2O2NaOH+H2↑+Cl2↑可知,同时生成标准状况下氢气的体积为0.3 mol×22.4 L·mol-1=6.72 L。
(3)根据流程图可知,滤液Ⅱ中存在Mn2+、Co2+,由萃取剂对金属离子的萃取率与pH的关系图可知,调节溶液pH在3.0~3.5之间,可使Mn2+完全沉淀,并防止Co2+转化为Co(OH)2沉淀。
(4)===0.7。
(5)正盐为亚硫酸铵,在亚硫酸铵溶液中,由于Kb>Ka2,故亚硫酸根离子水解程度大于铵根离子水解程度,因此溶液显碱性,c(OH-)>c(H+)。
答案:(1)将Co3+、Fe3+还原 (2)3Cl2+6OH-ClO+5Cl-+3H2O 6.72 L (3)除去Mn2+ B (4)0.7 (5)c(NH)>c(SO)>c(OH-)>c(HSO)>c(H+)