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- 2021-07-08 发布
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专题综合检测(八)
(时间:90分钟;满分:100分)
一、单项选择题: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.正常人胃液的pH在0.3~1.2之间,胃酸(一般用盐酸表示)多了需要治疗。某些用以治疗胃酸过多的药物中含MgCO3、NaHCO3,也可用酒石酸钠来治疗。下列说法正确的是( )
A.碳酸、酒石酸都不是强酸
B.对人而言,酒石酸是必需的营养品
C.MgCO3、NaHCO3与胃酸作用产生CO2,在服药后有喝汽水的舒服感
D.酒石酸钠水解显酸性
解析:选A。用NaHCO3、 酒石酸钠治疗胃酸过多,说明NaHCO3、酒石酸钠能与H+反应生成弱电解质,碳酸、酒石酸都不是强酸。C选项由于生成大量CO2,胃有膨胀的感觉,会不舒服。
2.某合作学习小组的同学对冰醋酸在25 ℃下的稀释过程,有如下思辨,你认为不正确的是( )
A.醋酸的电离常数不变
B.溶液中c(H+)持续增大
C.pH先减小后增大
D.醋酸的分子数不断减少
解析:选B。电离常数只与温度有关,A正确;c(H+)先增大后减小,B不正确,C正确;稀释过程中,电离平衡右移,CH3COOH分子数不断减少,D正确。
3.下列实验操作正确的是( )
A.用100 mL容量瓶配制50 mL一定浓度的HCl溶液
B.中和滴定前,锥形瓶用蒸馏水洗净后直接装入待测液
C.用稀硫酸洗涤久置石灰水的试剂瓶
D.测pH时用pH试纸蘸取稀盐酸,取出与标准比色卡对比
解析:选B。A项中100 mL容量瓶只能配制100 mL的溶液。C项中硫酸钙是微溶物,应用稀盐酸或稀硝酸洗涤。D项中会污染盐酸且所测pH不准确,应用玻璃棒蘸取溶液点在pH试纸中部,再与标准比色卡对比。
4.下列根据反应原理设计的应用中不正确的是( )
A.CO+H2OHCO+OH- 用热的纯碱溶液清洗油污
B.Al3++3H2OAl(OH)3(胶体)+3H+ 明矾净水
C.TiCl4+(x+2)H2O(过量)TiO2·xH2O↓+4HCl 制备TiO2纳米粉
D.SnCl2+H2OSn(OH)Cl↓+HCl 配制氯化亚锡溶液时加入氢氧化钠
解析:选D。配制SnCl2溶液时应加入稀盐酸抑制SnCl2的水解,加入NaOH会促进SnCl2的水解而使其变质。
5.下表是Fe2+、Fe3+、Zn2+被OH-完全沉淀时溶液的pH。某硫酸锌酸性溶液中含有少量Fe2+、Fe3+杂质,为制得纯净的ZnSO4,应加入的试剂是( )
金属离子
Fe2+
Fe3+
Zn2+
完全沉淀时的pH
7.7
4.5
6.5
A.H2O2、ZnO B.氨水
C.KMnO4、ZnCO3 D.NaOH溶液
解析:选A。要使Fe2+和Fe3+全部除去,由题给信息可知,需将Fe2+全部氧化成Fe3+,再调节溶液pH,将Fe3+完全转化为Fe(OH)3沉淀,且保证Zn2+不沉淀。氧化Fe2+时不能引入新的杂质,只能加入H2O2;调pH时也不能引入新的杂质,可以加入ZnO,促进Fe3+的水解平衡正向进行,从而使Fe3+生成Fe(OH)3沉淀而除去。
6.(2020·石家庄高三模拟)25 ℃时,关于①0.1 mol·L-1的NH4Cl溶液 ②0.1 mol·L-1的NaOH溶液,下列叙述正确的是( )
A.若向①中加适量水,溶液中c(Cl-)/c(NH )的值减小
B.若向②中加适量水,水的电离平衡正向移动
C.若将①和②均稀释100倍,①的pH变化更大
D.若将①和②混合,所得溶液的pH=7,则溶液中的c(NH3·H2O)>c(Na+)
解析:选B。A项,NH4Cl溶液中加适量水,若不考虑NH 水解,则c(NH)、c(Cl-)成比例减小,c(Cl-)/c(NH)不变,但加水稀释促进NH 水解(NH+H2ONH3·H2O+H+),c(NH )减小的更多,c(Cl-)/c(NH)比值增大,错误;B项,NaOH溶液抑制水的电离,加水稀释,c(OH-)减小,则c(H+)增大,H+均来源于水的电离,所以水的电离程度增大,正确;C项,加水稀释100倍,NaOH的pH变化2,NH4Cl pH变化小于2,错误;D项,溶液呈中性,由电荷守恒有c(Na+)+c(NH)=c(Cl-),Cl-均来源于NH4Cl,有c(Cl-)=c(NH)+c(NH3·H2O),则c(NH3·H2O)=c(Na+),错误。
7.实验室可以用KMnO4标准溶液滴定草酸(H2C2O4)溶液,测定溶液中草酸的浓度。下列说法不正确的是( )
A.滴定中涉及的离子方程式为2MnO+5H2C2O4+6H+===2Mn2++10CO2↑+8H2O
B.KMnO4标准溶液常用硫酸酸化,若用HNO3酸化,会使测定结果偏低
C.KMnO4标准溶液应盛放在棕色试剂瓶中
D.该实验选择酚酞做指示剂,当待测液颜色由无色变为浅红色时即达到滴定终点
解析:选D。Mn得到电子,C失去电子,由得失电子、电荷守恒可得离子方程式为2MnO+5H2C2O4+6H+===2Mn2++10CO2↑+8H2O,故A项正确;硝酸具有强氧化性,
也可与草酸反应,则消耗的高锰酸钾标准溶液体积减小,会使测定结果偏低,故B项正确;KMnO4见光易分解,则KMnO4标准溶液应盛放在棕色试剂瓶中,故C项正确;高锰酸钾溶液为紫色,不需要外加指示剂,滴定终点时溶液由无色变为浅紫色,且半分钟内不变色,故D项错误。
8.(2020·南平一模)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A。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错误;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。
9.下列溶液中粒子的物质的量浓度关系正确的是( )
A.0.1 mol/L NaHCO3溶液与0.1 mol/L NaOH溶液等体积混合,所得溶液中:c(Na+)>c(CO)>c(HCO)>c(OH-)
B.20 mL 0.1 mol/L CH3COONa溶液与10 mL 0.1 mol/L HCl溶液混合后溶液呈酸性,所得溶液中:c(CH3COO-)>c(Cl-)>c(CH3COOH)>c(H+)
C.室温下,pH=2的盐酸与pH=12的氨水等体积混合,所得溶液中:c(Cl-)+c(H+)>c(NH)+c(OH-)
D.0.1 mol/L CH3COOH溶液与0.1 mol/L NaOH溶液等体积混合,所得溶液中:c(OH-)>c(H+)+c(CH3COOH)
解析:选B。A.等浓度等体积的NaHCO3与NaOH混合时,两者恰好反应生成Na2CO3,在该溶液中CO能进行两级水解:CO+H2OHCO+OH-、HCO+H2OH2CO3+OH-,故溶液中c(OH-)>c(HCO),该项错误;B.CH3COONa
与HCl混合时反应后生成的溶液中含有等量的CH3COONa、CH3COOH、NaCl,因溶液显酸性,故溶液中CH3COOH的电离程度大于CH3COO-的水解程度,该项正确;C.在混合前两溶液的pH之和为14,则氨水过量,所得溶液为少量NH4Cl和过量NH3·H2O的混合溶液,则c(Cl-)0
C.向1 mol/L的H2C2O4溶液中加入等体积、等浓度的NaOH溶液,完全反应后显酸性
D.向0.1 mol/L的H2C2O4溶液中加水稀释,将增大
解析:选B。根据图示可知,L1线表示-lg 和-lg c(HC2O)的关系,L2线表示-lg 和-lg c(C2O) 的关系,Ka1(H2C2O4)=
=10-1×10-1=1×10-2,A正确;根据图示可知,Ka2(H2C2O4)==10-2×10-3=1×10-5,当pH=5时,c(HC2O)=c(C2O),由电荷守恒c(Na+)+c(H+)=c(HC2O)+2c(C2O)+c(OH-),所以c(Na+)-3c(HC2O)=c(OH-)-c(H+)=10-9 mol/L-10-5 mol/L<0,B错误;向 1 mol/L 的H2C2O4溶液中加入等体积、等浓度的NaOH溶液,溶液中的溶质是NaHC2O4,HC2O的电离平衡常数是1×10-5、水解平衡常数是=1×10-12,HC2O的电离常数大于其水解常数,因此该溶液显酸性,C正确;Ka1(H2C2O4)=,向0.1 mol/L的H2C2O4溶液中加水稀释,c(H+)减小,Ka1(H2C2O4)不变,所以将增大,D正确。
二、不定项选择题: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.下列有关电解质溶液的说法正确的是( )
A.向0.1 mol·L-1 CH3COOH溶液中加入少量水,溶液中增大
B.将CH3COONa溶液从20 ℃升温至30 ℃,溶液中增大
C.向盐酸中加入氨水至中性,溶液中>1
D.向AgCl、AgBr的饱和溶液中加入少量AgNO3,溶液中不变
解析:选AD。CH3COOH溶液中存在电离平衡:CH3COOHCH3COO-+H+,加水平衡正向移动,n(H+)增大,n(CH3COOH)减小,溶液体积相同,所以=增大,A项正确。CH3COONa溶液中存在水解平衡:CH3COO-+H2OCH3COOH+OH-,水解反应属于吸热反应,升高温度,水解平衡常数增大,即增大,则减小,B项错误。根据电荷守恒:c(NH)+c(H+)=c(Cl-)+c(OH-),溶液呈中性,则 c(H+)=c(OH-),c(NH)=c(Cl-),所以=1,C项错误。向AgCl、AgBr的饱和溶液中加入AgNO3后Ag+浓度增大,但由于Ksp不变,故c(Cl-)与c(Br-)的比值也不变,D项正确。
12.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。
13.25 ℃时,向10 mL 0.10 mol·L-1的一元弱酸HA(Ka=1.0×10-3)中逐滴加入0.10 mol·L-1NaOH溶液,溶液pH随加入NaOH溶液体积的变化关系如图所示。下列说法正确的是( )
A.a点时,c(HA)+c(OH-)=c(Na+)+c(H+)
B.溶液在a点和b点时水的电离程度相同
C.b点时,c(Na+)=c(HA)+c(A-)+c(OH-)
D.V=10 mL时,c(Na+)>c(A-)>c(H+)>c(HA)
解析:选A。A.a点时,pH=3,c(H+)=10-3 mol·L-1,由Ka=1.0×10-3,再根据电离常数的定义,则c(HA)=c(A-),根据电荷守恒c(A-)+c(OH-)=c(Na+)+c(H+)和c(HA)=c(A-)可知,A正确。B.a点溶质为HA和NaA,pH=3,水电离的c(OH-)=10-11mol·L-1;b点溶质为NaOH和NaA,pH=11,c(OH-)=10-3mol·L-1,OH-是由NaOH电离和水电离两部分之和组成的,推断出由水电离出的c(OH-)<10-3mol·L-1,那么水电离出的c(H+)>10-11mol·L-1,B错误。C.根据电荷守恒c(Na+)+c(H+)=c(A-)+c(OH-)可得c(Na+)=c(A-)+c(OH-)-c(H+),假设C选项成立,则c(A-)+c(OH-)-c(H+)=c(HA)+c(A-)+c(OH-),推出c(HA)+c(H+)=0,故假设不成立,C错误。D.V=10 mL时,HA与NaOH恰好完全反应生成NaA, A-+H2OHA+OH-,水解后溶液显碱性,c(OH-)>c(H+),即c(HA)>c(H+),D错误。
14.(2018·高考江苏卷)H2C2O4为二元弱酸,Ka1(H2C2O4)=5.4×10-2,Ka2(H2C2O4)=5.4×10-5,设H2C2O4溶液中c(总)=c(H2C2O4)+c(HC2O)+c(C2O)。室温下用NaOH溶液滴定 25.00 mL 0.100 0 mol·L-1 H2C2O4溶液至终点。滴定过程得到的下列溶液中微粒的物质的量浓度关系一定正确的是( )
A.0.100 0 mol·L-1 H2C2O4溶液:c(H+)=0.100 0 mol·L-1+c(C2O)+c(OH-)-c(H2C2O4)
B.c(Na+)=c(总)的溶液:c(Na+)>c(H2C2O4)>c(C2O)>c(H+)
C.pH=7的溶液:c(Na+)=0.100 0 mol·L-1+c(C2O)-c(H2C2O4)
D.c(Na+)=2c(总)的溶液:c(OH-)-c(H+)=2c(H2C2O4)+c(HC2O)
解析:选AD。H2C2O4溶液中存在电荷守恒:c(H+)=c(OH-)+c(HC2O)+2c(C2O),
物料守恒:c(H2C2O4)+c(HC2O)+c(C2O)=0.100 0 mol·L-1,将两式相加,可得:c(H+)=0.100 0 mol·L-1+c(C2O)+c(OH-)-c(H2C2O4),A项正确;c(Na+)=c(总)的溶液,相当于等物质的量的H2C2O4与NaOH反应后的溶液,即为NaHC2O4溶液,已知Ka2=5.4×10-5,Kh(HC2O)==c(H+)>c(C2O)>c(H2C2O4),B项错误;起始时,H2C2O4溶液中c(总)=c(H2C2O4)+c(HC2O)+c(C2O)=0.100 0 mol·L-1,滴入NaOH溶液后,c(H2C2O4)+c(HC2O)+c(C2O)<0.100 0 mol·L-1,溶液中存在电荷守恒:c(Na+)+c(H+)=c(OH-)+c(HC2O)+2c(C2O),pH=7的溶液中,c(Na+)=c(HC2O)+2c(C2O)<0.100 0 mol·L-1+c(C2O)-c(H2C2O4),C项错误;c(Na+)=2c(总)的溶液,相当于1 mol H2C2O4与2 mol NaOH反应后的溶液,即为Na2C2O4溶液,Na2C2O4溶液中存在质子守恒:c(OH-)=c(H+)+c(HC2O)+2c(H2C2O4),D项正确。
15.25℃ 时,改变0.1 mol/L RCOOH溶液的pH,溶液中RCOOH、RCOO-的微粒分布分数α(X)=c(X)/[c(RCOOH)+c(RCOO-)];甲酸(HCOOH)与丙酸(CH3CH2COOH)中酸分子的分布分数与pH的关系如图所示。
下列说法正确的是( )
A.丙酸的酸性比甲酸弱
B.CH3CH2COOHCH3CH2COO-+H+的lg K=-4.88
C.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
D.将0.1 mol/L的HCOOH溶液与0.1 mol/L的HCOONa溶液等体积混合,所得溶液中:c(Na+)>c(HCOOH)>c(HCOO-)>c(OH-)>c(H+)
解析:选AB。由图中信息可知,相同pH时,丙酸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正确;pH=4.88时,丙酸的酸分子的分布分数为50%,即c(CH3CH2COOH)=c(CH3CH2COO-),根据CH3CH2COOHCH3CH2COO-+H+电离过程可知,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错误;将0.1 mol/L的HCOOH溶液与0.1 mol/L的HCOONa溶液等体积混合,电离过程大于水解过程,所得溶液呈酸性,即c(OH-)<c(H+),D错误。
三、非选择题:本题共5小题,共60分。
16.(9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,由电荷守恒式为c(H+)+c(Na+)=c(OH-)+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C项正确。(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.(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:____________________________________;
(3)若向氨水中加入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)NH3·H2ONH+OH-,加入硫酸铵固体,虽然平衡向逆反应方向移动,OH-浓度减小,但平衡常数不变,K=,则增大。
(2)两者恰好完全反应生成硫酸铵,则NH水解溶液呈酸性。(3)
若恰好完全反应生成硫酸铵,则NH水解溶液呈酸性,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+ (3)大于 c(NH)+c(H+)=2c(SO )+c(OH-)
18.(12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
19.(13分)实验室用0.2 mol·L-1 的KMnO4溶液(硫酸酸化)做分析滴定实验,滴定KHSO3溶液。量取20.00 mL待测的KHSO3溶液于锥形瓶中,用____________(填“酸式”或“碱式”)滴定管盛装配制的标准KMnO4溶液,边滴边摇动锥形瓶,眼睛注视着________________,直至滴入最后一滴KMnO4溶液,锥形瓶中溶液变为浅红色且30 s内不变色为止。后又重复做了两次平行实验,数据如下表。
第一次
第二次
第三次
起始读数/mL
1.10
1.42
0.35
终点读数/mL
21.12
21.40
22.43
(1)用________(填“酸式”或“碱式”)滴定管量取KHSO3溶液,KHSO3溶液中各离子浓度大小关系为________________________________。
(2)滴定过程中反应的离子方程式为__________________________________________,待测KHSO3溶液中c(KHSO3)=________mol·L-1。
(3)若滴定过程中只出现下列情形之一时,会导致实验测定结果偏大的有____________(填编号)。
①配制标准KMnO4溶液时,加硫酸酸化后未冷却至室温便注入容量瓶中
②滴定完毕读数时呈俯视姿态
③滴定时过早地判断滴定终点(实验过后发现锥形瓶溶液变为无色)
④滴定前盛装KMnO4溶液的滴定管尖嘴上有气泡未排尽,而滴定后消失
⑤盛装待测KHSO3溶液的锥形瓶用蒸馏水洗涤后未用待测KHSO3溶液润洗
⑥滴定时操作不当致使KMnO4溶液从活塞处流出少许
⑦KHSO3溶液中含有少量NaCl杂质
解析:KMnO4溶液具有强氧化性会腐蚀橡胶管,所以用酸式滴定管量取。滴定过程中眼睛要注视锥形瓶中溶液颜色变化,当滴入最后一滴KMnO4溶液,锥形瓶中溶液变为浅紫红色且30 s不变色,说明已达到滴定终点。
(1)因为HSO的电离程度(HSOH++SO -)大于其水解程度(HSO+H2OH2SO3+OH-),所以KHSO3溶液呈酸性,用酸式滴定管盛装。KHSO3溶液中各离子浓度大小关系为c(K+)>c(HSO)>c(H+)>c(SO -)>c(OH-)。
(2)MnO在酸性条件下的还原产物为Mn2+,HSO的氧化产物为SO -,利用电子守恒先配氧化还原反应:2MnO+5HSO―→2Mn2++5SO -,再结合溶液呈酸性,进行缺项配平。上表中三组数据第三组误差较大舍去,所以得V(KMnO4)=20.00 mL。c(KHSO3)== 0.500 0 mol·L-1。
(3)①由于热溶液体积膨胀,冷却后所配溶液体积减小,KMnO4浓度比计算值大,滴定时消耗KMnO4溶液体积比理论值小,即所取V(KMnO4) 偏小,导致 c(KHSO3)偏小。②滴定完毕后由于俯视读数,读数偏小,计算时导致c(KHSO3)偏小。③判断终点过早,即滴入KMnO4溶液体积偏小,导致c(KHSO3)偏小。④⑥操作中实际进入锥形瓶中的KMnO4溶液体积比读数小,导致c(KHSO3)偏大。⑤操作正确。⑦中杂质Cl-可被KMnO4氧化,消耗KMnO4溶液的体积增大,导致c(KHSO3)偏大。
答案:酸式 锥形瓶中溶液颜色变化
(1)酸式 c(K+)>c(HSO)>c(H+)>c(SO -)>c(OH-)
(2)2MnO+5HSO+ H+===2Mn2++5SO -+ 3H2O 0.500 0
(3)④⑥⑦
20.(14分)(2020·漳州模拟)钪(M=45 g/mol)及其化合物具有许多优良的性能,在宇航、电子、超导等方面有着广泛的应用。从钛白工业废酸(含钪、钛、铁、锰等离子)中提取氧化钪(Sc2O3)的一种流程如下:
回答下列问题:
(1)洗涤“油相”可除去大量的钛离子。洗涤水是用93%的硫酸、27.5%的双氧水和水按一定比例混合而成。混合的实验操作是______________________________________
________________________________________________________________________。
(2)先加入氨水调节pH=3,过滤,滤渣的主要成分是__________;再向滤液加入氨水调节pH=6,滤液中Sc3+的浓度为____________。
{已知:Ksp[Mn(OH)2]=1.9×10-13、Ksp[Fe(OH)3]=2.6×10-39,Ksp[Sc(OH)3]=9.0×10-31}
(3)用草酸“沉钪”。25 ℃时pH=2的草酸溶液中=__________(保留两位有效数字)。写出“沉钪”得到草酸钪的离子方程式:__________________________________。[已知Ka1(H2C2O4)=5.9×10-2,Ka2(H2C2O4)=6.4×10-5]
(4)草酸钪“灼烧”氧化的化学方程式为_______________________________
________________________________________________________________________。
(5)废酸中含钪量为15 mg/L,V L废酸最多可提取Sc2O3的质量为____________。
解析:(1)不同的液体在混合时,一般先加密度较小、易挥发的,后加密度大、难挥发的,若混合时放热,则最后加受热易分解的,因此,混合的实验操作是将浓硫酸沿烧杯内壁慢慢注入水中,并用玻璃棒不断搅拌,冷却后再慢慢注入H2O2中,并不断搅拌。(2)废酸中含钪、钛、铁、锰等离子,洗涤“油相”已除去大量的钛离子,根据Ksp[Mn(OH)2]=1.9×10-13、Ksp[Fe(OH)3]=2.6×10-39,Ksp[Sc(OH)3]=9.0×10-31,可以求出使三种离子沉淀完全的pH,发现锰离子沉淀完全时pH约为10,钪离子沉淀完全时pH约为5,而铁离子沉淀完全时pH约为4,所以先加入氨水调节pH=3,过滤,滤渣主要成分是Fe(OH)3;再向滤液中加入氨水调节pH=6,此时溶液中c(OH-)=10-8 mol/L,滤液中Sc3+的浓度为=9.0×10-7mol/L。(3)25 ℃时pH=2的草酸溶液中=××=Ka2(H2C2O4)×Ka1(H2C2O4)×=6.4×10-5×5.9×10-2×≈3.8×10-2;“沉钪”得到草酸钪的离子方程式为2Sc3++3H2C2O4===Sc2(C2O4)3↓+6H+。(4)草酸钪“灼烧”氧化的化学方程式为2Sc2(C2O4)3+3O22Sc2O3+12CO2。(5)废酸中含钪量为15 mg/L,则V L废酸中含钪的质量为15×
10-3 g/L×V L=0.015V g,所以最多可提取Sc2O3的质量为×=0.023V g。
答案:(1)将浓硫酸沿烧杯内壁慢慢注入水中,并用玻璃棒不断搅拌,冷却后再慢慢注入H2O2中,并不断搅拌
(2)Fe(OH)3 9.0×10-7mol/L
(3)3.8×10-2 2Sc3++3H2C2O4===Sc2(C2O4)3↓+6H+
(4)2Sc2(C2O4)3+3O22Sc2O3+12CO2
(5)0.023V g
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