2019届二轮复习水溶液中的离子平衡作业（全国通用）(19) 9页

水溶液中的离子平衡 一、单项选择题：本题包括 7 小题，每小题 6 分，共 42 分。 1．下列叙述正确的是( ) A．浓氨水中滴加 FeCl3 饱和溶液可制得 Fe(OH)3 胶体 B．CH3COONa 溶液中滴加少量浓盐酸后 c(CH3COO－)增大 C．Ca(HCO3)2 溶液与过量 NaOH 溶液反应可得到 Ca(OH)2 D．25℃时 Cu(OH)2 在水中的溶解度大于其在 Cu(NO3)2 溶液中的溶解度 答案：D 解析：本题考查离子反应和电解质溶液，以及溶解度的影响因素等。A.浓氨水与 FeCl3 溶液反应产生的是 Fe(OH)3 沉淀，而不是胶体。B．盐酸的酸性比醋酸强，CH3COO－＋H＋ ===CH3COOH，c(CH3COO－)减小。C．CaCO3 溶解度比 Ca(OH)2 更小，发生反应离子方程式为：Ca2 ＋＋2HCO2－ 3 ＋2OH－===CaCO3↓＋CO2－ 3 ＋2H2O。D．Cu(OH)2 在水溶液中存在如下平衡：Cu(OH)2??Cu2 ＋＋2OH－，Cu(NO3)2 溶液中 Cu2＋的存在，使平衡逆向移动，Cu(OH)2 溶解度减小。 2．人体血液里存在重要的酸碱平衡：CO2＋H2O ?H2CO3 HCO－ 3 ，使人体血液 pH 保持在 7.35～7.45，否则就会发生酸中毒或碱中毒。其 pH 随 c(HCO－ 3 )c(H2CO3)变化关系如下 表： c(HCO－ 3 )c(H2CO3) 1.0 17.8 20.0 22.4 pH 6.10 7.35 7.40 7.45 下列说法不正确的是( ) A．正常人体血液中，HCO － 3 的水解程度大于其电离程度 B．人体血液酸中毒时，可注射 NaHCO3 溶液缓解 C．pH＝7.00 的血液中，c(H2CO3)c(Cl－)＝c(I－) C．CO2 的水溶液：c(H＋)>c(HCO－ 3 )＝2c(CO2－ 3 ) D．含等物质的量的 NaHC2O4 和 Na2C2O4 的溶液：3c(Na ＋ )＝2[c(HC2O － 4 )＋c(C2O 2－ 4 )＋ c(H2C2O4)] 答案：A 解析：本题考查溶液中离子浓度的关系。因 NaHSO4 在溶液能完全电离 NaHSO4===Na＋＋H ＋＋SO2－ 4 ，则溶液中 c(Na＋)＝c(SO2－ 4 )，根据溶液中的电荷守恒式 c(Na＋)＋c(H＋)＝2c(SO2－ 4 ) ＋c(OH－)可知 A 项正确；由于 AgCl 的溶解度大于 AgI 的溶解度，故溶液中 c(Cl－)＞c(I－)， B 项错误；在 CO2 的水溶液中存在三个平衡 H2CO3??H＋＋HCO－ 3 、HCO－ 3 ??H＋＋CO2－ 3 、H2O H＋＋ OH－，而 H2CO3 的电离以一级电离为主，故溶液中 c(HCO－ 3 )远大于 c(CO2－ 3 )，C 项错误；在 D 项 混合液中含有 C 元素的微粒有三种 C2O2－ 4 、HC2O－ 4 、H2C2O4，根据物料守恒[2n(Na)＝3n(C2)]可 知 D 项式子中的两个系数颠倒了，D 项错误。 5．25 ℃时某些弱酸的电离常数 Ka 如下表，下列说法正确的是 ( ) 化学式 CH3COOH HClO H2CO3 Ka Ka＝1.8×10－5 Ka＝3.0×10－8 Ka1＝4.1×10－7 Ka2＝5.6×10－11 A．相同 pH 的三种酸溶液，浓度由大到小的顺序为 c(HClO)>c(CH3COOH) >c(H2CO3) B．将相同浓度的 Na2CO3、NaClO、NaHCO3 与 CH3COONa 四种钠盐溶液加水稀释，水解程度 均增大，且碱性均增强 C．等浓度的 NaClO 和 NaHCO3 混合溶液中：c(Na＋)＝c(HClO)＋c(ClO－)＋ c(HCO－ 3 )＋c(CO2－ 3 )＋c(H2CO3) D．向次氯酸钠溶液中通入少量二氧化碳气体的离子方程式为 2ClO－＋CO2 ＋H2O===CO2－ 3 ＋2HClO 答案：C 解析：酸的电离常数越大，其酸性越强，所以等浓度时，溶液 pH：CH3COOH＜H2CO3＜HClO， 则等 pH 时，浓度由大到小的顺序为 c(HClO)＞c(H2CO3)＞c(CH3COOH)，A 项错误。稀释过程 中酸根离子的水解程度都增大，但溶液中氢氧根离子的浓度都减小，故溶液的碱性都减弱， B 项错误。等浓度的 NaClO 和 NaHCO3 混合溶液中，根据物料守恒可得 c(Na＋)＝c(HClO)＋ c(ClO－)＋c(HCO－ 3 )＋c(CO2－ 3 )＋c(H2CO3)，C 项正确。由于 Ka2(H2CO3)＜Ka(HClO)，所以碳酸氢 根离子的酸性小于次氯酸，则向 NaClO 溶液中通入少量二氧化碳气体的离子方程式为 ClO－ ＋CO2＋H2O===HClO＋HCO－ 3 ，D 项错误。 6．常温下，将 Cl2 缓慢通入一定量的水中至饱和，然后向所得饱和氯水中逐滴加入 0.1 mol·L－1 的氢氧化钠溶液，整个过程中 pH 变化如图所示，下列有关叙述正确的是( ) A．②点之前所发生反应的离子方程式为 Cl2＋H2O 2H＋＋Cl－＋ClO－ B．③点所示溶液中：c(Na＋)＝c(Cl－)＋c(ClO－) C．实验进程中溶液的 pH 可以用 pH 试纸测得 D．曲线的④点处水的电离程度最大 答案：B 解析：A 选项，HClO 为弱酸应写化学式，错误；B 选项，据电荷守恒 c(Na＋)＋c(H＋)＝ c(Cl－)＋c(ClO－)＋c(OH－)，溶液呈中性 c(H＋)＝c(OH－)，正确；C 选项，HClO 具有漂白性， 不能用 pH 试纸测溶液的 pH，错误；D 选项，当全部生成 NaCl、NaClO 时，水的电离程度最 大，然后再加 NaOH 溶液，会抑制水的电离，④点 NaOH 过量，抑制水的电离，错误。 7．常温下，Ag2SO4、AgCl、AgI 的溶度积常数依次为 Ksp(Ag2SO4)＝7.7×10－5、Ksp(AgCl) ＝1.8×10－10、Ksp(AgI)＝8.3×10－17。下列有关说法中错误的是( ) A．常温下，Ag2SO4、AgCl、AgI 在水中的溶解能力依次减弱 B．在 AgCl 饱和溶液中加入 NaI 固体，有 AgI 沉淀生成 C．Ag2SO4、AgCl、AgI 的溶度积常数之比等于它们饱和溶液的物质的量浓度之比 D．在 Ag2SO4 饱和溶液中加入 Na2SO4 固体有 Ag2SO4 沉淀析出 答案：C 解析：由数据可知 A 选项正确；Ksp(AgI)＜Ksp(AgCl)，说明 AgI 更难溶，B 选项正确； Ksp(Ag2SO4)＝c2(Ag＋)×c(SO2－ 4 )，Ksp(AgCl)＝c(Ag＋)×c(Cl－)，Ksp(AgI)＝c(Ag＋)×c(I－)，显 然 C 选项错误；Ag2SO4 饱和溶液中存在沉淀溶解平衡：Ag2SO4(s) 2Ag＋(aq)＋SO2－ 4 (aq)， 加入 Na2SO4 固体，SO 2－ 4 的浓度增大，平衡逆向移动，有 Ag2SO4 固体析出，D 选项正确。 二、非选择题：本题包括 4 小题，共 58 分。 8．（除标注外，每空 2 分，共 14 分）回答下列问题。 (1)如右图，某温度(t ℃)时水的图象如下，a 点离子积 KW＝________；该温度下，pH ＝12 的 NaOH 与 pH＝2 的 H2SO4 等体积混合，溶液显________性。 (2)25 ℃时，向 0.1 mol·L－1 氨水中加入少量 NH4Cl 固体，当固体溶解后，测得溶液 pH______，NH ＋ 4 的物质的量浓度________(填“增大”“减小”或“不变”)。 (3)体积相等的稀 NaOH 和 CH3COOH 溶液混合，若溶液中 c(Na＋)＝c(CH3COO－)，则该溶液 显________(填“酸性”“碱性”或“中性”)，则混合前 c(NaOH)________c(CH3COOH)(填“>” “<”或“＝”)。 (4)常温时，Fe(OH)3 的 Ksp＝1×10－38，要使溶液中的 Fe3＋沉淀完全[残留在溶液中的 c(Fe3 ＋)<10－5mol·L－1]，则溶液的 pH 应大于__________。 (5)用可溶性碳酸盐，可以浸取 CaSO4 固体，则溶液浸取过程中会发生反应： CaSO4(s)＋CO2－ 3 (aq) CaCO3(s)＋SO2－ 4 (aq)。 已知 298 K 时，Ksp(CaCO3)＝2.80×10－9，Ksp(CaSO4)＝4.90×10－5，则此温度下该反应的 平衡常数 K 为____________(计算结果保留三位有效数字)。 答案：(1)1.0×10－12 碱（1 分） (2)减小 增大 (3)中性（1 分） < (4)3 (5)1.75×104 解析：(1)根据图知，当 c(H＋)＝10－6mol·L－1，c(OH－)＝10－6mol·L－1，由离子积常数 ＝c(H＋)×c(OH－)＝10－6×10－6＝10－12，pH＝2 的 H2SO4 溶液中 c(H＋)＝0.01 mol·L－1，pH＝ 12 的 NaOH 中 c(OH－)＝10－12/10－12＝1(mol·L－1)，等体积混合时碱过量，溶液呈碱性。 (2)一水合氨为弱电解质，溶液中存在电离平衡 NH3·H2O NH＋ 4 ＋OH－，向氨水中加入氯 化铵时，溶液中铵根离子浓度增大，抑制一水合氨电离，溶液中氢氧根离子浓度减小，则 pH 减小。 (3)溶液中存在电荷守恒 c(Na＋)＋c(H＋)＝c(CH3COO－)＋c(OH－)，c(Na＋)＝c(CH3COO－)，则 c(OH－)＝c(H＋)，故溶液呈中性；醋酸钠溶液呈碱性，要使醋酸和氢氧化钠的混合溶液呈中 性，则醋酸应该稍微过量，因为二者的体积相等，所以醋酸的浓度大于氢氧化钠。 9．（每空 2 分，共 12 分）10 ℃时加热 NaHCO3 饱和溶液，测得该溶液的 pH 发生如下变 化： 温度 10 ℃ 20 ℃ 30 ℃ 加热煮沸后冷却到 50 ℃ pH 8.3 8.4 8.5 8.8 甲同学认为：该溶液 pH 升高的原因是 HCO － 3 的水解程度增大，碱性增强。 乙同学认为：该溶液 pH 升高的原因是 NaHCO3 受热分解，生成了 Na2CO3，并推断 Na2CO3 的水解程度________(填“大于”或“小于”)NaHCO3 的水解程度。 丙同学认为：甲、乙的判断都不充分。 丙认为： (1)只要在加热煮沸的溶液中加入足量的试剂 X，若产生沉淀，则乙的判断正确。试剂 X 是________。 A．Ba(OH)2 溶液 B．BaCl2 溶液 C．NaOH 溶液 D．澄清石灰水 (2)将加热煮沸后的溶液冷却到 10 ℃，若溶液的 pH________(填“高于”“低于”或“等 于”)8.3 ，则甲的判断正确。 (3)查阅资料，发现 NaHCO3 的分解温度为 150 ℃，丙断言________(填“甲”或“乙”) 判断是错误的，理由是__________________________________________________________。 (4)关于 NaHCO3 饱和水溶液的表述正确的是_________________________。 a．c(Na＋)＝c(HCO－ 3 )＋c(CO2－ 3 )＋c(H2CO3) b．c(Na＋)＋c(H＋)＝c(HCO－ 3 )＋c(CO2－ 3 )＋c(OH－) c．HCO － 3 的电离程度大于 HCO － 3 的水解程度 答案：大于 (1)B (2)等于 (3)乙 常压下加热 NaHCO3 的水溶液，溶液的温度达不到 150 ℃ (4)a 解析：(4)在 NaHCO3 溶液中，存在下列变化：NaHCO3===Na＋＋HCO－ 3 、HCO－ 3 ＋H2O H2CO3 ＋OH－、HCO－ 3 ??CO2－ 3 ＋H＋、H2O H＋＋OH－。从题目提供的信息可以看出，NaHCO3 溶液呈碱性 的原因是 HCO － 3 的水解程度大于其电离程度。根据物料守恒得 c(Na＋)＝c(HCO－ 3 )＋c(CO2－ 3 )＋ c(H2CO3)；根据电荷守恒得 c(Na＋)＋c(H＋)＝c(HCO－ 3 )＋2c(CO2－ 3 )＋c(OH－)。 10．(17 分)研究硫元素及其化合物的性质具有重要意义。 (1)①硫离子的结构示意图为________。 ②加热时，硫元素的最高价氧化物对应水化物的浓溶液与木炭反应的化学方程式为 ________。 (2)25℃，在 0.10 mol·L－1H2S 溶液中，通入 HCl 气体或加入 NaOH 固体以调节溶液 pH， 溶液 pH 与 c(S2－)关系如图(忽略溶液体积的变化、H2S 的挥发)。 ①pH＝13 时，溶液中的 c(H2S)＋c(HS－)＝____________mol·L－1。 ②某溶液含 0.020 mol·L－1Mn2＋、0.10 mol·L－1H2S，当溶液 pH＝________时，Mn2＋开 始沉淀。[已知：Ksp(MnS)＝2.8×10－13] (3)25 ℃，两种酸的电离平衡常数如下表。 Ka1 Ka2 H2SO3 1.3×10－2 6.3×10－8 H2CO3 4.2×10－7 5.6×10－11 ①HSO － 3 的电离平衡常数表达式 K＝________。 ②0.10 mol·L－1Na2SO3 溶液中离子浓度由大到小的顺序为________________________ _____________________________________。 ③H2SO3 溶液和 NaHCO3 溶液反应的主要离子方程式为______________________________ _______________________________________________。 答案：(1)① （2 分） ②C＋2H2SO4(浓) 2SO2↑＋CO2↑＋2H2O（2 分） (2)①0.043 （3 分） ②5（3 分） (3)①c?H＋?·c?SO2－ 3 c?HSO－ 3 （2 分） ②c(Na＋)>c(SO2－ 3 )>c(OH－)>c(HSO－ 3 )>c(H＋)（3 分） ③H2SO3＋HCO－ 3 ===HSO－ 3 ＋CO2↑＋H2O（2 分） 解析：考查元素原子结构示意图的书写、物质性质的有关化学方程式书写、盐的水解平 衡、弱电解质电离平衡、沉淀溶解平衡的知识在离子浓度大小比较中的应用。 (1)①S 是 16 号元素。S 原子获得 2 个电子变为 S2－，硫离子的结构示意图为 。 ②加热时，浓硫酸与木炭发生反应产生 SO2、CO2 和水，反应的化学方程式为 C＋2H2SO4(浓) △,2SO2↑＋CO2↑＋2H2O；(2)①根据图象可知，在 pH＝13 时，c(S2－)＝5.7×10－2mol/L，由 于在 0.10 mol·L－1H2S 溶液中，所以根据 S 元素守恒可知：c(S2－)＋c(H2S)＋c(HS－)＝0.1 mol/L，所以 c(H2S)＋c(HS－)＝0.1 mol/L－5.7×10－2 mol/L＝0.043 mol/L。②由于 Ksp(MnS) ＝2.8×10－13，某溶液含 0.020 mol·L－1Mn2＋，则开始形成沉淀需要的 c(S2－)＝Ksp(MnS)÷c(Mn2 ＋)＝2.8×10－13÷0.020 mol/L＝1.4×10－11mol/L，根据图象中 c(S2－)与溶液的 pH 关系可知 此时溶液 pH＝5，Mn2＋开始沉淀。(3)①根据电离平衡常数的含义可知：HSO － 3 的电离平衡常 数表达式是 K＝c?H＋?·c?SO2－ 3 c?HSO－ 3 。②Na2SO3 在溶液中电离：Na2SO3===2Na＋＋SO2－ 3 ，SO 2－ 3 发生 水解反应：SO2－ 3 ＋H2O HSO－ 3 ＋OH－，水解产生的 HSO － 3 又有部分发生水解反应：HSO－ 3 ＋ H2O H2SO3＋OH－，水解是逐步进行的，而且在水中还存在水的电离平衡，以盐电离产生的 离子为主，所以 0.10 mol·L－1Na2SO3 溶液中离子浓度由大到小的顺序为 c(Na＋)>c(SO2－ 3 )>c(OH －)>c(HSO－ 3 )>c(H＋)。③由于 H2SO3 的二级电离平衡常数小于 H2CO3 的一级电离平衡常数，所以 H2SO3 溶液和 NaHCO3 溶液的反应是强酸制取弱酸的反应。其离子方程式为 H2SO3＋HCO－ 3 ===HSO－ 3 ＋CO2↑＋H2O。 11．（15 分）以下是 25 ℃时几种难溶电解质的溶解度： 难溶电解质 Mg(OH)2 Cu(OH)2 Fe(OH)2 Fe(OH)3 溶解度/g 9×10－4 1.7×10－6 1.5×10－4 3.0×10－9 在无机化合物的提纯中，常利用难溶电解质的溶解平衡原理除去某些杂质离子。例如： ①为了除去氯化铵中的杂质 Fe3＋，先将混合物溶于水，再加入一定量的试剂反应，过滤 结晶即可； ②为了除去氯化镁晶体中的杂质 Fe3＋，先将混合物溶于水，加入足量的氢氧化镁，充分 反应，过滤结晶即可； ③为了除去硫酸铜晶体中的杂质 Fe2＋，先将混合物溶于水，加入一定量的 H2O2，将 Fe2 ＋氧化成 Fe3＋，调节溶液的 pH＝4，过滤结晶即可。 请回答下列问题： (1)上述三个除杂方案都能够达到很好效果，Fe3＋、Fe2＋都被转化为________________(填 化学式)而除去。 (2) ① 中 加 入 的 试 剂 应 该 选 择 ______________ 为 宜 ， 其 原 因 是 _______________________。 (3)②中除去 Fe3＋所发生的总反应的离子方程式为________________________________ __________________________________________。 (4)下列与③相关的叙述中，正确的是________(填字母)。 A．H2O2 是绿色氧化剂，在氧化过程中不引进杂质，不产生污染 B．将 Fe2＋氧化为 Fe3＋的主要原因是 Fe(OH)2 沉淀比 Fe(OH)3 沉淀较难过滤 C．调节溶液 pH＝4 可选择的试剂是氢氧化铜或碱式碳酸铜 D．Cu2＋可以大量存在于 pH＝4 的溶液中 E．在 pH>4 的溶液中 Fe3＋一定不能大量存在 答案：(1)Fe(OH)3（3 分） (2)氨水 （2 分） 不会引入新的杂质（3 分） (3)2Fe3＋＋3Mg(OH)2===3Mg2＋＋2Fe(OH)3（3 分） (4)ACDE（4 分） 解析：①中为了不引入杂质离子，应加入氨水使 Fe3＋沉淀，而不能用 NaOH 溶液。②中 根据溶解度表可知 Mg(OH)2 易转化为 Fe(OH)3，因此在 MgCl2 溶液中加入足量 Mg(OH)2 除去 Fe3 ＋，然后将沉淀一并过滤。③中利用高价阳离子 Fe3＋极易水解的特点，据题意可知调节溶液 的 pH＝4 可使 Fe3＋沉淀完全，为了不引入杂质离子，可使用 CuO、Cu(OH)2、CuCO3 等。