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- 2021-05-13 发布
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第八章 水溶液中离子平衡测试卷
满分100分,考试时间90分钟
试卷说明:本试卷分第Ⅰ卷(选择题)和第Ⅱ卷(非选择题)两部分。请将第Ⅰ卷的答案填涂在答题卡上,第Ⅱ卷可在各题后直接作答。
本卷可能用到的相对原子质量:Mg—24 Al—27 Si—28 S—32 Ba—137 Ag—108 Fe—56 Cu—64 Cl—35.5 Br—80
第Ⅰ卷(选择题 共48分)
一、选择题(本题包括16小题,每小题3分,共48分,每小题只有一个选项符合题意)
1.(2014·吉林省长春市高中毕业班第一次调研)常温下,下列溶液的pH或微粒的物质的量浓度关系正确的是( )
A.某物质的溶液中由水电离出的c(H+)=1×10-a mol/L,若a>7,则该溶液的pH一定为14-a
B.某溶液中存在的离子有S2-、HS-、OH-、Na+、H+,则离子浓度的大小关系一定是:c(Na+)>c(S2-)>c(OH-)>c(HS-)>c(H+)
C.pH=3的二元弱酸H2R溶液与pH=11的NaOH溶液混合后,混合液的pH等于7,则反应后的混合液:c(R2-)+c(HR-)=c(Na+)
D.将0.2 mol/L的某一元酸HA溶液和0.1 mol/L NaOH溶液等体积混合后溶液pH大于7,则反应后的混合液:2c(OH-)=2c(H+)+c(HA)-c(A-)
解析:本题考查电解质溶液有关知识,意在考查考生综合分析问题的能力。常温时,某溶液中由水电离出的c(H+)=1×10-a mol/L,若a>7,说明水的电离受到抑制,可能为酸溶液也可能为碱溶液,若为酸溶液,则pH=a,若为碱溶液,则pH=14-a,A项错误;当溶质为硫化钠时,浓度大小关系符合,当溶质为硫氢化钠和硫化氢,且溶液呈酸性时,浓度大小关系不符合,B项错误;由电荷守恒知,2c(R2-)+c(HR-)+c(OH-)=c(Na+)+c(H+),混合液的pH等于7,故c(OH-)=c(H+),应有2c(R2-)+c(HR-)=c(Na+),C项错误;根据电荷守恒知,c(OH-)+c(A-)=c(H+)+c(Na+),根据物料守恒知,c(A-)+c(HA)=2c(Na+),二者联立可得:2c(OH-)+c(A-)=2c(H+)+c(HA),D项正确。
答案:D
2.(2014·河南省洛阳市高三统考)已知25 ℃时有关弱酸的电离平衡常数如下表:
弱酸化学式
HX
HY
H2CO3
电离平衡常数
7.8×10-9
3.7×10-15
K1=4.3×10-7
K2=5.6×10-11
下列推断正确的是( )
A.HX、HY两种弱酸的酸性:HX>HY
B.相同条件下溶液的碱性:NaX>Na2CO3>NaY>NaHCO3
C.结合H+的能力:CO>Y->X->HCO
D.HX和HY酸性相同,都比H2CO3弱
解析:本题考查电离平衡常数及其应用,意在考查考生的知识迁移能力。根据电离平衡常数可知酸性:H2CO3>HX>HCO>HY,则结合H+的能力:Y->CO>X->HCO,故A正确、C错误。酸越弱,其对应的盐的水解能力越强,故相同条件下溶液的碱性:NaY>Na2CO3>NaX>NaHCO3,故B错误。HX与HY的电离平衡常数不相等,所以其酸性不相同,D错误。
答案:A
3.(2014·河南省洛阳市高三统考)在25 ℃时,FeS的Ksp=6.3×10-18,CuS的Ksp=1.3×10-36,ZnS的Ksp=1.3×10-24。下列有关说法中正确的是( )
A.25 ℃时,CuS的溶解度大于ZnS的溶解度
B.25 ℃时,饱和CuS溶液中Cu2+的浓度为1.3×10-36 mol·L-1
C.物质的量浓度相同的FeCl2、ZnCl2混合液中加入少量Na2S,只有FeS沉淀生成
D.除去某溶液中的Cu2+,可以选用FeS作沉淀剂
解析:本题考查溶度积及其应用,意在考查考生运用溶度积原理解决实际问题的能力。CuS的溶度积小于ZnS,所以CuS的溶解度小于ZnS,故A错误。饱和CuS溶液中c(Cu2+)==×10-18 mol·L-1,B错误。由于ZnS的溶度积小于FeS,所以C项应该生成ZnS,故C错误。D项符合沉淀转化的规律。
答案:D
4.(2014·湖北省八市高三联考)在含有Ag+的酸性溶液中,以铁铵矾NH4Fe(SO4)2作指示剂,用KSCN的标准溶液滴定Ag+。已知:AgSCN(白色,s)Ag++SCN-,Ksp=1.0×10-12,Fe3++SCN-(FeSCN)2+(红色),K=138,下列说法不正确的是( )
A.边滴定,边摇动溶液,溶液中首先析出AgSCN白色沉淀
B.当Ag+定量沉淀后,少许过量的SCN-与Fe3+生成红色配合物,即为终点
C.上述实验可用KCl标准溶液代替KSCN的标准溶液滴定Ag+
D.滴定时,必须控制溶液一定的酸性,防止Fe3+水解,以免影响终点的观察
解析:本题考查化学实验与溶度积,意在考查考生的综合应用能力。对比AgSCN的溶度积常数及Fc3+与SCN-反应的平衡常数可知,溶液中首先析出AgSCN白色沉淀,A项正确;Fe3+与SCN-形成的配合物为红色,其颜色变化决定了这种配合物的形成与否,可以作为滴定终点判断的依据,B项正确;Cl-与Fe3+
不反应,没有明显的颜色变化,C项错误;Fe3+易水解生成红褐色Fe(OH)3沉淀而干扰对红色的观察,D项正确。
答案:C
5.(2014·山西省高三年级第二次四校联考)下列叙述正确的是( )
A.pH=5.2的CH3COOH与CH3COONa混合溶液中,c(Na+)>c(CH3COO-)
B.在滴有酚酞溶液的氨水里加入盐酸至溶液恰好无色,则此时溶液的pH=7
C.若100 mL pH=11的NaOH溶液与10 mL盐酸混合后溶液的pH=7,则盐酸溶液的pH=2
D.某醋酸溶液的pH=3,将此溶液稀释10倍后溶液的pH=4
解析:本题考查了溶液的酸碱性、盐类水解、弱电解质溶液的稀释、pH的计算、离子浓度大小比较等,意在考查考生的理解能力及计算能力。CH3COOH与CH3COONa混合溶液呈酸性,说明c(H+)>c(OH-),根据电荷守恒,c(CH3COO-)>c(Na+),A项错误;在滴有酚酞溶液的氨水里加入盐酸至溶液恰好无色,此时溶液的pH>7,B项错误;NaOH溶液(强碱)与盐酸(强酸)反应后,溶液恰好呈中性,说明n(NaOH)=n(HCl),即n(H+)=n(OH-),C项正确;醋酸是弱酸,将pH=3的醋酸溶液稀释10倍后溶液的pH<4,D项错误。
答案:C
6.(2014·山西省高三年级第二次四校联考)已知AgI为黄色沉淀,AgCl为白色沉淀,25 ℃时,AgI饱和溶液中c(Ag+)=1.22×10-8 mol·L-1,AgCl饱和溶液中c(Ag+)=1.30×10-5 mol·L-1。若在5 mL含有KCl和KI浓度均为0.01 mol·L-1的混合溶液中,滴加8 mL 0.01 mol·L-1的AgNO3溶液,则下列叙述中不正确的是( )
A.溶液中所含溶质的离子浓度大小关系为c(NO)>c(K+)>c(Cl-)>c(I-)>c(Ag+)
B.溶液中先产生的是AgI沉淀
C.AgCl的Ksp的数值为1.69×10-10
D.若在AgI悬浊液中滴加KCl溶液、黄色沉淀可能转变成白色沉淀
解析:本题考查了难溶电解质的电离平衡、Ksp的有关计算、离子浓度大小比较等,意在考查考生的理解能力及计算能力。根据已知条件,若在含有KCl和KI的溶液中加入AgNO3溶液,首先生成AgI沉淀,反应后剩余n(Ag+)=(0.008-0.005) L×0.01 mol·L-1=3×10-5 mol,继续生成AgCl沉淀,反应后剩余n(Cl-)=0.005 L×0.01 mol·L-1-3×10-5 mol=2×10-5 mol,c(Cl-)==1.54×10-3 mol/L,悬浊液中c(Ag+)===1.10×10-7(mol·L-1),c(I-)===1.35×10-9,混合溶液中n(K+)=1×10-4 mol,n(NO)=0.008 L×0.01 mol·L-1=8.0×10-5 mol,则c(K+)>c(NO),故c(K+)>c(NO)>c(Cl-)>c(Ag+)>c(I-),A项错误;AgI比AgCl更难溶,先产生的是AgI沉淀,B项正确;AgCl的Ksp的数值为(1.30×10-5)2=1.69×10-10
,C项正确;AgI饱和溶液中c(Ag+)=1.22×10-8 mol·L-1,Ksp(AgCl)=1.69×10-10,当溶液中c(Cl-)≥==1.39×10-2(mol·L-1)时,AgI可转化为AgCl,D项正确。
答案:A
7.(2014·贵州省六校联盟高三第一次联考)室温下,水的电离达到平衡:H2OH++OH-。下列叙述正确的是( )
A.将水加热,平衡向正反应方向移动,KW不变
B.向水中加入少量盐酸,平衡向逆反应方向移动,c(H+)增大
C.向水中加入少量NaOH固体,平衡向逆反应方向移动,c(OH-)降低
D.向水中加入少量CH3COONa固体,平衡向正反应方向移动,c(OH-)=c(H+)
解析:本题考查水的电离平衡的影响因素,意在考查考生的分析能力。加热时,水的电离平衡正向移动,KW增大,A项错误;加入少量盐酸,水的电离平衡逆向移动,但c(H+)增大,B项正确;加入少量NaOH固体,水的电离平衡逆向移动,但c(OH-)增大,C项错误;加入少量CH3COONa固体,c(H+)减小,水的电离平衡正向移动,c(OH-)增大,c(OH-)>c(H+),D项错误。
答案:B
8.(2014·江西省南昌市高三一模)已知一定温度下,有下列难溶电解质的相关数据:
物质
Fe(OH)2
Cu(OH)2
Fe(OH)3
Ksp/25 ℃
8.0×10-16
2.2×10-20
4.0×10-38
完全沉淀时的pH范围
≥9.6
≥6.4
3~4
对含等物质的量的CuSO4、FeSO4、Fe2(SO4)3的混合溶液的说法,不正确的是( )
A.向该混合溶液中加过量铁粉,能观察到红色固体析出
B.向该混合溶液中逐滴加入NaOH溶液,最先看到红褐色沉淀
C.该混合溶液中c(SO):[c(Cu2+)+c(Fe2+)+c(Fe3+)]>5:4
D.向该混合溶液中加入适量氯水,并调pH至3~4后过滤,能得到纯净的CuSO4溶液
解析:本题考查溶度积常数,意在考查考生对难溶电解质溶解平衡的理解及计算能力。加入过量铁粉,发生反应:Fe+2Fe3+===3Fe2+、Fe+Cu2+===Fe2++Cu,有Cu析出,A项正确;对于M(OH)n,开始产生沉淀时,c(OH-)=,根据所给物质的Ksp数据,可以判断产生Fe(OH)3时所需c(OH-)最小,因此先产生Fe(OH)3沉淀,B项正确;假设各物质的物质的量均为a,则n(SO)=5a,由于三种金属离子均发生水解反应,溶液中,n(Cu2+)+n(Fe2+)+n(Fe3+)<4a,则c(SO):[c(Cu2+)+c(Fe2+)+c(Fe3+)]>5:
4,C项正确;向混合溶液中加入适量氯水,Fe2+被氧化为Fe3+,调pH至3~4,Fe3+虽能完全沉淀,但由于引入了Cl-,得到CuCl2和CuSO4的混合溶液,D项错误。
答案:D
9.(2014·贵州省六校联盟高三第一次联考)下列关于电解质溶液的叙述正确的是( )
A.常温下,同浓度的Na2CO3与NaHCO3溶液相比,Na2CO3溶液的pH大
B.常温下,pH=7的NH4Cl与氨水的混合溶液中:c(Cl-)>c(NH)>c(H+)=c(OH-)
C.中和pH与体积均相同的盐酸和醋酸,消耗NaOH的物质的量相同
D.将pH =4的盐酸稀释后,溶液中所有离子的浓度均降低
解析:本题考查电解质溶液,意在考查考生对水溶液中离子平衡理论的理解能力。Na2CO3比NaHCO3更易水解,因此浓度相同时,Na2CO3溶液的碱性强,pH大,A项正确;常温下,pH=7的NH4Cl与氨水的混合溶液中,c(Cl-)=c(NH),B项错误;pH相同的盐酸和醋酸,c(醋酸)>c(盐酸),中和等体积的两种溶液时,醋酸消耗NaOH的物质的量大,C项错误;pH=4的盐酸稀释后,c(H+)、c(Cl-)减小,由于KW不变,则c(OH-)增大,D项错误。
答案:A
10.(2014·河南省开封市高三第一次摸底)下列说法正确的是( )
A.0.1 mol/L (NH4)2SO4溶液中的c(NH)c(CH3COO-)
解析:本题考查溶液中微粒数目大小的比较,意在考查考生对电解质溶液性质的综合分析能力。NH水解程度很小,(NH4)2SO4溶液中c(NH)>c(SO),A项错误;对于弱电解质来说,浓度越小,电离程度越大,故B项中两种氨水中NH3·H2O的电离程度不同,故二者中的c(OH-)之比不等于21,B项错误;C项中的NaNO3为强酸强碱盐,其中Na+与NO的浓度始终相等,与滴加盐酸的量无关,C项正确;D项中电荷守恒式为c(Na+)+c(H+)=c(CH3COO-)+c(OH-),又因c(H+)=c(OH-),故c(Na+)=c(CH3COO-),D项错误。
答案:C
11.(2014·宁夏银川一中高三小班辅导(三))常温下,pH=3的HA溶液V1 mL与pH=11的KOH溶液V2 mL混合,则下列说法正确的是( )
A.若V1=V2,则反应后溶液的pH一定等于7
B.若反应后溶液呈酸性,则V1一定小于V2
C.若反应后溶液呈酸性,则V1一定大于V2
D.若反应后溶液呈中性,则混合液中一定存在c(H+)+c(OH-)=2×10-7 mol·L-1
解析:本题考查水溶液中的离子平衡,意在考查考生对水溶液中离子平衡理论的理解。V1=V2时,若HA为强酸,则二者恰好完全反应,pH=7,若HA为弱酸,则得到HA和NaA的混合溶液,溶液呈酸性,pH<7,A项错误;若反应后溶液呈酸性,则V1可能等于V2,B、C项错误;若反应后溶液呈中性,则c(H+)=c(OH-)=1×10-7 mol·L-1、c(H+)+c(OH-)=2×10-7 mol·L-1,D项正确。
答案:D
12.(2014·宁夏银川一中高三小班辅导(三))下列事实与结论(或推论)均正确的是( )
A.将浓氨水加到盛有AgCl固体的试管中,AgCl固体完全溶解,则所得溶液中c(Ag+)·c(Cl-)>Ksp(AgCl)
B.物质的量之比为1:2的Na2O2和NaHCO3的固体混合物,在密闭容器中充分加热反应后,残留的固体是Na2CO3
C.向FeBr2溶液中通入少量的氯气,再向反应后的溶液中滴加KSCN溶液,结果溶液变为红色,那么向FeI2溶液中通入少量的氯气,也会出现同样的现象
D.将某混合气体通入品红溶液中,溶液不褪色,该气体中无Cl2
解析:本题考查沉淀的溶解平衡、氧化还原反应、气体的检验等,意在考查考生对化学反应原理的理解。由题意知AgCl固体完全溶解,故c(Ag+)·c(Cl-)不大于Ksp(AgCl),A项错误;物质的量之比为1:2的Na2O2和NaHCO3的固体混合物,加热时发生反应:2Na2O2+4NaHCO34Na2CO3+O2↑+2H2O,残余固体为Na2CO3,B项正确;还原性:I->Fe2+>Br-,向FeI2溶液中通入少量的氯气,I-先被氧化,滴加KSCN溶液,不变红色,C项错误;若混合气体中含有SO2和Cl2,且n(SO2):n(Cl2)=1:1,通入品红溶液中,溶液不褪色,D项错误。
答案:B
13.(2014·河北省名校名师俱乐部高三第二次调研)已知Ksp(AgCl)=1.78×10-10,Ksp(Ag2CrO4)=2.00×10-12。在只含有KCl、K2CrO4的混合溶液中滴加0.001 mol·L-1的AgNO3溶液,当AgCl与Ag2CrO4共存时,测得溶液中CrO的浓度是5.000×10-3 mol·L-1,此时溶液中Cl-的物质的量浓度是( )
A.1.36×10-5 mol·L-1 B.8.90×10-6 mol·L-1
C.4.45×10-2 mol·L-1 D.1×10-5 mol·L-1
解析:此时溶液中c(Ag+)===2.000×10-5 mol·L-1,故c(Cl-)===8.90×10-6 mol·L-1。
答案:B
14.(2014·河北省名校名师俱乐部高三第二次调研)常温下,下列有关醋酸的叙述中不正确的是( )
A.pH=5.6的CH3COOH与CH3COONa混合溶液中:c(Na+)c(OH-),故c(Na+)14,D不正确。
答案:D
15.(2014·辽宁省知名重点中学高三联考)我们已经知道,pH表示溶液中c(H+)的负对数,同样也可以定义pOH表示溶液中c(OH-)的负对数,即pOH=-lg c(OH-),温度T时水的离子积常数用KW表示,此温度下不能判定溶液呈中性的依据是( )
A.=1 B.pOH=-lg
C.c(H+)=10-pOH D.pH+pOH=lg
解析:本题考查了pH的计算、水的离子积常数等,意在考查考生的计算能力及解决实际问题的能力。由pH=pOH,可以推出c(H+)=c(OH-),从而判定溶液呈中性,A项正确;由KW=c(H+)·c(OH-),pOH=-lg,说明c(H+)=c(OH-),从而判定溶液呈中性,B项正确;由c(H+)=10-pOH,可以推出c(H+)=c(OH-),从而判定溶液呈中性,C项正确;lg=lg=lg2-[lg c(H+)+lg c(OH-)]=lg2+pH+pOH≠pH+pOH,D项错误。
答案:D
16.(2014·云南省第一次高中毕业生复习统测)25 ℃,某浓度的盐酸、氯化铵溶液中由水电离出的氢离子浓度分别为1.0×10-a mol·L-1、1.0×10-b mol·L-1,这两种溶液的pH之和为( )
A.14-a+b B.14+a+b
C.14-a-b D.14+a-b
解析:本题考查了水的电离与溶液的pH,意在考查考生对电离和pH概念的理解及计算能力。盐酸中水电离出的H+与溶液中的OH-浓度相同,故该浓度的盐酸中c(H+)=
mol·L-1=1.0×10-14+a mol·L-1,故其pH=14-a;氯化铵溶液中H+完全来自水的电离,即c(H+)=1.0×10-b mol·L-1,故其pH=b,因此两种溶液的pH之和为14-a+b,即A项正确。
答案:A
第Ⅱ卷(非选择题 共52分)
二、非选择题
17.(2014·山西省高三年级第二次四校联考)(12分)最近雾霾天气又开始肆虐我国大部分地区。其中SO2是造成空气污染的主要原因,利用钠碱循环法可除去SO2。
(1)钠碱循环法中,吸收液为Na2SO3溶液,该吸收反应的离子方程式是________________。
(2)已知H2SO3的电离常数为K1=1.54×10-2,K2=1.02×10-7,H2CO3的电离常数为K1=4.30×10-7,K2=5.60×10-11,则下列微粒可以共存的是 ________________。
A.CO HSO B.HCO HSO
C.SO HCO D.H2SO3 HCO
(3)吸收液吸收SO2的过程中,pH随n(SO):n(HSO)变化关系如下表:
n(SO)n(HSO)
91:9
1:1
9:91
pH
8.2
7.2
6.2
①上表判断NaHSO3溶液显________________性,从原理的角度解释原因________________。
②在NaHSO3溶液中微粒浓度关系不正确的是________(选填字母)。
A.c(Na+)=2c(SO)+c(HSO)
B.c(Na+)>c(HSO)>c(H+)>c(SO)>c(OH-)
C.c(H2SO3)+c(H+)=c(SO)+c(OH-)
D.c(Na+)+c(H+)=2c(SO)+c(HSO)+c(OH-)
(4)当吸收液的pH降至约为6时,需送至电解槽再生。再生示意图如下:
①吸收液再生过程中的总反应方程式是________________。
②当电极上有1 mol电子转移时阴极产物为________g。
解析:本题考查了化学反应原理有关知识,意在考查考生对相关知识的理解与应用能力。(1)SO2能被Na2SO3溶液吸收,反应的离子方程式是SO+SO2+H2O===2HSO。(2)CO+HSO===SO+HCO,A项不能共存;H2SO3+HCO===HSO+CO2↑+H2O,D项不能共存。(3)①HSO存在:HSOSO+H+和HSO+H2OH2SO3+OH-,根据表中的数据可知,随n(HSO)的增大,溶液pH减小,这说明HSO的电离程度大于HSO的水解程度,因此NaHSO4溶液显酸性。②根据电荷守恒可知,c(Na+)+c(H+)=2c(SO)+c(HSO)+c(OH-),D正确,A错误;HSO的电离程度大于水解程度,所以c(Na+)>c(HSO)>c(H+)>c(SO)>c(OH-),B正确;物料守恒式为c(Na+)=c(SO)+c(HSO)+c(H2SO3),由电荷守恒式和物料守恒式可得出,c(H2SO3)+c(H+)=c(SO)+c(OH-),C正确。(4)根据电解槽所示的变化,可知HSO在阳极放电的电极反应式是HSO+H2O-2e-===3H++SO;H+在阴极得电子生成H2,溶液的c(H+)降低,促使HSO电离生成SO,且Na+进入阴极室,吸收液得以再生。吸收液再生过程中的总反应方程式是HSO+H2O===SO+H++H2↑。当电极上有1 mol电子转移时,阴极生成0.5 mol H2,质量为1 g。
答案:(每空1分)(1)SO+SO2+H2O===2HSO
(2)BC
(3)①酸 HSO存在:HSOSO+H+和HSO+H2OH2SO3+OH-,HSO的电离程度大于水解程度 ②A
(4)①HSO+H2O===SO+H++H2↑ ②1
18.(2014·浙江省名校新高考研究联盟第一次联考)(12分)锌烂板液是制作印刷锌板时用稀HNO3腐蚀锌板后得到的废液,主要含Zn(NO3)2和自来水带进的Cl-、Fe3+等杂质离子。某兴趣小组在实验室中由锌烂板液制取ZnSO4·7H2O的步骤如下:
①在锌烂板液中逐渐加入6 mol/L氢氧化钠溶液,用pH试纸检验,直至pH=8;
②过滤后得到粗Zn(OH)2沉淀,用蒸馏水多次洗涤沉淀;
③用2 mol/L硫酸慢慢将洗净的粗Zn(OH)2沉淀溶解,保持一定pH,加热煮沸,趁热过滤,滤液即为ZnSO4溶液;
④在滤液中注入2 mol/L的硫酸,调节pH为2左右,后经相关操作得到ZnSO4·7H2O晶体。
已知:常温下,Fe3+在pH=1.9开始沉淀,pH=3.2沉淀完全;Zn2+在pH=6.4开始沉淀,pH=8.0沉淀完全;Zn(OH)2的化学性质与Al(OH)3相似。
(1)在以上所有步骤中都需要用到的仪器是烧杯、___________。
(2)步骤②的目的是除去________________等杂质离子,检验沉淀是否已洗净的具体操作是________________。
(3)步骤①保持pH=8的目的是________________,步骤④保持pH =2的目的是________________。
(4)步骤③为了除去Fe3+,故保持的pH范围为_____________,加热煮沸的目的是________________。
(5)步骤④中得到ZnSO4·7H2O晶体的操作步骤为____________、________________、过滤、洗涤、干燥。
解析:本题考查了硫酸锌晶体的制备,意在考查考生的实验操作能力和分析能力。(1)实验过程中,各步骤都需要用到烧杯和玻璃棒。(2)步骤②的目的是除去Cl-、NO、Na+等杂质离子,以提高纯度;检验沉淀是否已洗净,可检验滤液中是否含有Cl-,方法是取最后一次洗涤滤液少量于试管中,滴加硝酸酸化的AgNO3溶液,若无白色沉淀产生,说明沉淀已洗涤干净。(3)根据题给信息,Zn2+在pH=6.4开始沉淀,在pH=8.0沉淀完全,故步骤①保持pH=8,既保证Zn2+完全沉淀,又避免Zn(OH)2溶解。步骤④保持pH=2的目的是避免Zn2+水解。(4)根据题给信息,Fe3+在pH=1.9开始沉淀,在pH=3.2沉淀完全,而又不能让Zn2+沉淀出来,故步骤③保持的pH范围为3.2~6.4;加热可以促使Fe3+充分水解。(5)步骤④中得到ZnSO4·7H2O晶体的操作为蒸发浓缩、冷却结晶,然后过滤、洗涤、干燥。
答案:(1)玻璃棒(1分)
(2)Cl-、NO、Na+(2分) 取最后一次洗涤滤液少量于试管中,滴加硝酸酸化的AgNO3溶液,若无白色沉淀产生,说明沉淀已洗涤干净(2分)
(3)既保证Zn2+完全沉淀,又避免Zn(OH)2溶解(1分) 避免Zn2+水解(1分)
(4)3.2~6.4(2分) 促使Fe3+充分水解(1分)
(5)蒸发浓缩(1分) 冷却结晶(1分)
19.(2014·北京市东城区高三第一学期期末统考)(8分)某兴趣小组用废铁泥(主要成分为Fe2O3、FeO和少量Fe)制备磁性Fe3O4纳米材料的流程示意图如下:
已知:R=步骤⑤中,相同条件下测得Fe3O4的产率与R的关系如图所示。
(1)步骤②中,主要反应的离子方程式是__________________。
(2)已知:Fe3+在pH=2.8时沉淀完全;Fe2+在pH=6.3时开始沉淀,在pH=8.3时沉淀完全。
步骤③中,用NaOH溶液调pH至9,原因是________________。
(3)浊液D中铁元素以FeOOH形式存在。步骤④中,反应的化学方程式是____________________。
(4)下列说法正确的是________(选填字母)。
a.步骤④中,当反应完成后需再加热一段时间
b.步骤⑤中,反应过程中需要不断补充碱液
c.步骤⑤恰好反应时,=2:1
d.当=时,Fe3O4的产率最高
解析:本题考查无机化工流程,意在考查考生对元素化合物的性质的理解和应用能力。(1)根据题目信息知滤液A中含有Fe3+、Fe2+、H+,加入Fe,发生反应:Fe+2Fe3+===3Fe2+、Fe+2H+===Fe2++H2↑,主要反应是前者。(2)溶液的pH≥8.3时,可使Fe2+
沉淀完全。(3)步骤④中的反应物是Fe(OH)2、H2O2,生成物中含有FeOOH。根据得失电子守恒、元素守恒完成方程式的书写。(4)步骤④中反应完成后,浊液D中可能含有过量的H2O2,需加热使其分解除去,防止其在步骤⑤中继续氧化+2价铁元素,a正确。步骤⑤是FeOOH与Fe2+反应制备纳米Fe3O4,根据反应环境可知其反应的离子方程式为2FeOOH+Fe2++2OH-===Fe3O4+2H2O,所以反应过程中需要不断补充碱液,b正确。Fe3O4中与的物质的量之比为2:1,所以步骤⑤恰好反应时,FeOOH与Fe2+的物质的量之比为2:1,c正确。观察图像可知,Fe3O4的产率最高时,R==1.75=,即d项中所给的物质的量之比应为7:4,故d错误。
答案:(每空2分)(1)2Fe3++Fe===3Fe2+
(2)使亚铁离子沉淀完全
(3)2Fe(OH)2+H2O2===2FeOOH+2H2O
(4)abc
20.(2014·江西省南昌市高三零模调研)(8分)A、B、C、D、E均为易溶于水的化合物,其离子组成如下。(各化合物中离子组成不重复)
阳离子
Na+、Al3+、Ag+、Ba2+、Fe3+
阴离子
Cl-、CO、SO、NO、OH-
分别取溶液进行如下实验:
①用pH试纸分别测得B、C溶液均呈碱性,且0.1 mol/L B溶液pH>13;
②D溶液加入铜粉,溶液质量增加;
③在E溶液中加过量B,没有沉淀产生;
④在A溶液中逐滴滴入氨水至过量,先先成白色沉淀,后沉淀溶解。
请回答下列问题:
(1)B的名称:________,E的名称:________。
(2)C水溶液呈碱性的原因(用离子方程式表示):________;0.1 mol/L的C溶液中和0.1 mol/L的NaHCO3溶液中,阴离子的总数:C溶液________NaHCO3溶液。(填“>”、“=”或“<”)
(3)D溶液呈________(填“酸性”、“碱性”或“中性”);若将D溶液加热蒸干,得到的固体应是:________________________。(填化学式)
解析:
本题考查了离子反应与离子检验,意在考查考生对常见离子反应的判断能力。由己知离子组成的易溶于水的化合物中,显碱性的有NaCO3、Ba(OH)2、NaOH,其中0.1 mol/L,Ba(OH)2溶液的pH>13,又由于各化合物中离子组成不重复,故实验①可以确定B为Ba(OH)2,C为Na2CO3;由银氨溶液的制备可知实验④中的A为AgNO3;结合以上分析及实验②可知D为FeCl3或Fe2(SO4)3;再由实验③可知E为氯化物,故D只能是Fe2(SO4)3,则E为AlCl3。(1)B为氢氧化钡;E为氯化铝。(2)碳酸钠溶液显碱性是CO水解的缘故;0.1 mol/L的碳酸钠溶液中阴离子总数比0.1 mol/L的碳酸氢钠溶液中阴离子总数大。(3)D为Fe2(SO4)3,Fe3+水解显酸性;加热硫酸铁溶液促进Fe3+的水解,但硫酸为高沸点物质,不能挥发,加热蒸干得到的还是硫酸铁固体。
答案:(1)氢氧化钡(2分) 氯化铝(2分)
(2)CO+H2OHCO+OH-(1分) >(1分)
(3)酸性(1分) Fe2(SO4)3(1分)
21.(2014·山东省潍坊市高三联考)(10分)下表是几种弱电解质的电离平衡常数、难溶电解质的溶度积Ksp(25 ℃)
回答下列问题:
(1)写出C6H5OH与Na3PO4反应的离子方程式:__________。
(2)25 ℃时,向10 mL 0.01 mol·L-1 C6H5OH溶液中滴加V mL 0.01 mol·L-1氨水,混合溶液中粒子浓度关系正确的是________(填序号)。
a.若混合液pH>7,则V≥10
b.V=5时,2c(NH3·H2O)+2c(NH)=c(C6H5O-)+c(C6H5OH)
c.V=10时,混合液中水的电离程度小于0.01 mol·L-1 C6H5OH溶液中水的电离程度
d.若混合液pH<7,则c(NH)>c(C6H5O-)>c(H+)>c(OH-)
(3)水解反应的化学平衡常数称为水解常数(用Kh表示),类比化学平衡常数的定义。25 ℃时,Na2CO3第一步水解反应的水解常数Kh=________mol·L-1。
(4)如图所示,有T1、T2不同温度下两条BaSO4在水中的沉淀溶解平衡曲线(已知BaSO4的Ksp随温度升高而增大)。
①T2________25℃(填“>”、“<”或“=”)。
②讨论T1温度时BaSO4的沉淀溶解平衡曲线,下列说法正确的是________(填序号)。
a.加入Na2SO4不能使溶液a点变为b点
b.在T1曲线上方区域(不含曲线)任意一点时,均有BaSO4沉淀生成
c.蒸发溶剂可能使溶液由d点变为曲线上a、b之间的某一点(不含a、b)
d.升温可使溶液由b点变为d点
解析:本题考查了弱电解质的电离、溶度积常数及水常解数等知识,意在考查考生对平衡常数的理解及应用能力。(1)根据表中电离常数可知C6H5OH的酸性比HPO的酸性强,但比H2PO的酸性弱,故C6H5OH与Na3PO4反应生成Na2HPO4。(2)由表中数据可知,NH3·H2O的电离常数大于C6H5OH的电离常数,故V<10时,混合液也可能呈碱性,a项错误;当V=5时,由物料守恒可知2[c(NH3·H2O)+c(NH)]=c(C6H5OH)+c(C6H5O-),b项正确;当V=10时,相当于生成了C6H5ONH4,该物质水解,促进水的电离,而C6H5OH电离出H+,抑制水的电离,故V=10时,混合液中水的电离程度大于0.01 mol·L-1 C6H5OH溶液中水的电离程度,c项错误;由溶液中的电荷守恒可知c(NH)+c(H+)=c(OH-)+c(C6H5O-),因混合液pH<7,c(H+)>c(OH-),故c(NH)Ksp,故T2>25 ℃。②加入硫酸钠,溶液中的c(SO)增大,而Ksp不变,c(Ba2+
)必然减小,由图像可知,加入硫酸钠,可以由a点变为b点,a项错误;在T1曲线上方区域(不合曲线),有c(Ba2+)·c(SO)>Ksp,因此均有硫酸钡沉淀生成,b项正确;蒸发溶剂,溶液中c(Ba2+)和c(SO)均增大,可能使溶液由d点变为曲线上a、b之间的某一点(不含a、b),c项正确;升高温度,Ksp增大,但硫酸钡溶液中c(Ba2+)和c(SO)始终相等,d项错误。
答案:(1)C6H5OH+PO===C6H5O-+HPO
(2)b (3)1.78×10-4 (4)①> ②bc