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2018年高考化学二轮复习专题限时集训:9 水溶液中的离子平衡

资料类别: 化学/同步

所属版本: 通用

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专题限时集训(九) 水溶液中的离子平衡
(对应学生用书第129页)
 (限时:40分钟)
1.(2017·湖北荆门部分重点高中联考)下列说法正确的是(  ) A.CH3COOH溶液加水稀释后,溶液中的值减小
B.25 ℃时,用醋酸溶液滴定等浓度NaOH溶液至pH=7,V(醋酸)V(NaOH),B错误。25 ℃时,氨水溶液加水稀释,NH3·H2O的电离程度增大,但由于温度不变,则Kw=c(OH-)·c(H+)不变,C错误。氨水中存在电离平衡:NH3·H2ONH+OH-,加入少量NH4Cl晶体,溶液中c(NH)增大,平衡逆向移动,c(OH-)减小,D错误。]
2.pC类似pH,是指极稀溶液中,溶质物质的量浓度的常用负对数值。如某溶液溶质的物质的量浓度为1×10-3 mol·L-1,则该溶液中溶质的pC=-lg(1×10-3)=3。下列表达正确的是(  ) 
A.中性溶液中,pC(H+)+pC(OH-)=14
B.pC(H+)=5的H2S溶液中,c(H+)=c(HS-)=1×10-5 mol·L-1
C.pC(OH-)=a的氨水,稀释10倍后,其pC(OH-)=b,则a=b-1
D.pC(OH-)=3的NaOH溶液,稀释100倍,其pC(OH-)=5
D [只有常温下才有pC(H+)+pC(OH-)=14,温度未知,故二者之和不一定等于14,A错误;多元弱酸分步电离,H2S溶液中c(H+)>c(HS-),B错误;氨水是弱碱,稀释10n倍,pC(OH-)增大值小于n个单位,则ab-1,C错误;NaOH溶液稀释102倍,则pC(OH-)增大2个单位,D正确。
3.室温下,将0.05 mol Na2CO3固体溶于水配成100 mL溶液,向溶液中加入下列物质,有关结论正确的是(  )
选项	加入的物质	结论		A	50 mL 1 mol·L-1 H2SO4	反应结束后,c(Na+)=c(SO)		B	0.05 mol CaO	溶液中增大		C	50 mL H2O	由水电离出的c(H+)·c(OH-)不变		D	0.1 mol NaHSO4固体	反应完全后,溶液pH减小,c(Na+)不变		B [将0.05 mol Na2CO3固体溶于水配成100 mL溶液,n(Na+)=2n(Na2CO3)=0.10 mol,在50 mL 1 mol·L-1 H2SO4溶液中n(SO)=0.05 L×1 mol·L-1=0.05 mol,二者的物质的量不等,由于溶液的体积相同,因此反应结束后,c(Na+)>c(SO),A错误;加入0.05 mol CaO,发生反应:CaO+Na2CO3+H2O===2NaOH+CaCO3↓,由于二者的物质的量相等,因此恰好完全反应,反应后的溶液是NaOH溶液,在反应前Na2CO3的溶液中,CO发生水解反应产生OH-、HCO使溶液呈碱性,但盐水解程度是微弱的,水解的碱性很弱,因此反应后溶液中增大,B正确;加入50 mL H2O,溶液体积变大,CO+H2OHCO+OH-平衡右移,但c(OH-)减小,Na2CO3溶液中H+、OH-均由H2O电离,故由水电离出的c(H+)·c(OH-)减小,C错误;加入0.1 mol NaHSO4固体,发生反应:2H++CO===H2O+CO2↑,反应后的溶液为Na2SO4,是强酸强碱盐,溶液显中性,后应前的Na2CO3是强碱弱酸盐,溶液显碱性,因此反应完全后,溶液pH减小,由于反应后溶液中Na+的物质的量增多,因此c(Na+)增大,D错误。]
4.(2017·河南百校联盟3月联盟)25 ℃时,有pH=2的HX溶液和HY溶液各1 mL,分别加水稀释,溶液pH随溶液体积变化的曲线如图所示。下列说法正确的是(  ) 

A.a、c两点对应HX的电离平衡常数:K(c)>K(a)
B.a、b两点对应的溶液中:c(X-)>c(Y-)
C.等物质的量浓度的NaX和NaY的混合溶液中:c(HY)>c(HX)
D.分别向10 mL 0.1 mol/L HX溶液和10 mL 0.1 mol/L HY溶液中滴加同浓度的氢氧化钠溶液至pH=7,消耗氢氧化钠溶液较少的是HX
C [温度不变,HX的电离平衡常数也不变,故A错误;根据图示可知,溶液稀释时,HY溶液中离子浓度大于HX溶液中的离子浓度,所以a、b两点对应的溶液中:c(Y-)>c(X-),故B错误;等物质的量浓度的NaX和NaY的混合溶液中,Y-水解程度大于X-,溶液中c(HY)>c(HX),故C正确;分别向10 mL 0.1 mol/L HX溶液和10 mL 0.1 mol/L HY溶液中滴加同浓度的氢氧化钠溶液至恰好完全中和时,NaX和NaY溶液均显碱性,且NaY的碱性强,则欲使溶液pH=7,则HY溶液中滴加的NaOH溶液要比HX溶液中少,故D错误。]
5.25 ℃时,用Na2S沉淀Cu2+、Mn2+、Fe2+、Zn2+四种金属离子(M2+),所需S2-最低浓度的对数值lg c(S2-)与lg c(M2+) 的关系如图所示。下列说法正确的是(  )

A.Ksp(CuS)约为1.0×10-20
B.向Cu2+浓度为10-5 mol·L-1的废水中加入ZnS粉末,会有CuS沉淀析出
C.向100 mL浓度均为10-5 mol·L-1的Cu2+、Mn2+、Fe2+、Zn2+的混合溶液中逐滴加入10-4 mol·L-1的Na2S溶液,Zn2+先沉淀
D.Na2S溶液中:c(S2-)+c(HS-)+c(H2S)=2c(Na+)
B [根据CuS对应的点(-25,-10)计算,c(S2-)=10-25 mol·L-1,c(Cu2+)=10-10 mol·L-1,故Ksp(CuS)=c(S2-)·c(Cu2+)=10-25×10-10=10-35,A项错误;图上的点越向右,说明c(S2-)越大,同理,图上的点越向上,说明c(M2+)越大,故Ksp(CuS)Ksp(CuS)
C.向30 mL 0.5 mol·L-1 NaOH(aq)中通入224 mL CO2(标准状况)发生反应的离子方程式为3OH-+2CO2===CO+HCO+H2O
D.已知25 ℃时,CH3COOH的Ka=1.8×10-5,HClO的Ka=3.0×10-8,等浓度的CH3COONa和NaClO溶液混合后,溶液中各离子浓度的大小关系是:c(Na+)>c(ClO-)>c(CH3COO-)>c(OH-)>c(H+)
C [溴化亚铁和氯气的物质的量之比是11,反应的离子方程式为2Fe2++2Br-+2Cl2===2Fe3++Br2+4Cl-,A错误;反应中Na2S过量,再滴加CuSO4一定产生CuS沉淀,不能说明二者溶度积常数相对大小,B错误;NaOH和CO2的物质的量之比是32,所以反应的离子方程式为3OH-+2CO2===CO+HCO+H2O,C正确;CH3COOH的酸性强于HClO,相同浓度时CH3COO-的水解程度小于ClO-,则等浓度的CH3COONa和NaClO溶液混合后,溶液中各离子浓度的大小关系是:c(Na+)>c(CH3COO-)>c(ClO-)>c(OH-)>c(H+),D错误。]
7.(2017·广东惠州第三次调研)常温时,向一定量的硫酸铜溶液中滴加pH=11的氨水,当Cu2+完全沉淀时,消耗氨水的体积为V,下列说法正确的是(已知Ksp[Cu(OH)2]=2.2×10-20)(  )

A.若将氨水加水稀释,则稀释过程中,c(NH)/c(NH3·H2O)始终保持增大
B.滴加过程中,当溶液中c(Cu2+)=2.2×10-2 mol/L时,溶液的pH=9
C.滴加过程中,当溶液的pH=7时,溶液中2c(NH)=c(SO)
D.若滴加pH=11的NaOH溶液,Cu2+完全沉淀时消耗溶液的体积小于V
A [氨水中存在下列电离平衡:NH3·H2ONH+OH-,加水稀释时,平衡右移,n(NH)不断增大,n(NH3·H2O)不断减小,则=的值不断增大,A项正确;当c(Cu2+)=2.2×10-2 mol/L时,根据Ksp[Cu(OH)2]=2.2×10-20有c(OH-)== mol/L=1×10-9 mol/L,则c(H+)=1×10-5 mol/L,pH=5,B项错误;当溶液pH=7时,c(H+)=c(OH-),根据电荷守恒有c(H+)+2c(Cu2+)+c(NH)=c(OH-)+2c(SO),即c(NH)+2c(Cu2+)=2c(SO),C项错误;pH=11的NaOH溶液的浓度小于pH=11的氨水的浓度,所以使Cu2+完全沉淀时消耗NaOH溶液的体积大于V,D项错误。]
8.(2017·双流中学适应性考试)亚氯酸钠(NaClO2)在溶液中可生成ClO2、HClO2、ClO、Cl-等,其中HClO2和ClO2都具有漂白作用。已知pOH=-lg c(OH-),经测定25 ℃时各组分含量随pOH变化情况如图所示(Cl-没有画出),此温度下,下列分析正确的是(  )

A.HClO2的电离平衡常数的数值Ka=10-8
B.pOH=11时,ClO部分转化成ClO2和Cl-离子的方程式为5ClO+2H2O===4ClO2+Cl-+4OH-
C.pH=7时,溶液中含氯微粒的浓度大小为:c(HClO2)>c(ClO)>c(ClO2)>c(Cl-)
D.同浓度的HClO2溶液和NaClO2溶液等体积混合,则混合溶液中有c(HClO2)+2c(H+)=c(ClO)+2c(OH-)
D [HClO2的电离平衡常数K=,观察图像可以看出,当pOH=8时,pH=6,c(ClO)=c(HClO2),此时HClO2的电离平衡常数的数值Ka=c(H+)=10-6,A错误;pOH=11时,溶液显酸性,不能生成OH-,B错误;根据图知,pH=7时,存在c(HClO2)c(HClO2)>c(ClO2)>c(Cl-),C错误;根据电荷守恒得出:c(H+)+c(Na+)=c(ClO)+c(OH-),依据物料守恒得出:2c(Na+)=c(ClO)+c(HClO2),二者消去Na+:c(HClO2)+2c(H+)=c(ClO)+2c(OH-),D正确。]
9.(2017·河南洛阳期中)常温下,向浓度为0.1 mol·L-1、体积为V L的氨水中逐滴加入一定浓度的盐酸,用pH计测溶液的pH随盐酸的加入量而降低的滴定曲线,d点两种溶液恰好完全反应。根据图中信息回答下列问题: 

(1)该温度时NH3·H2O的电离平衡常数K=________。
(2)比较b、c、d三点时的溶液中,由水电离出的c(OH-)大小顺序为________。
(3)滴定时,由b点到c点的过程中,下列各选项中数值保持不变的是________(填序号,下同)。
A.c(H+)·c(OH-)
B.
C.
D.
(4)根据以上滴定曲线判断下列说法正确的是________(溶液中N元素只存在NH和NH3·H2O两种形式)。
A.点b所示溶液中:c(NH)+c(H+)=c(OH-)+c(NH3·H2O)
B.点c所示溶液中:c(Cl-)=c(NH3·H2O)+c(NH)
C.点d所示溶液中:c(Cl-)>c(H+)>c(NH)>c(OH-)
D.滴定过程中可能有:c(NH3·H2O)>c(NH)>c(OH-)>c(Cl-)>c(H+)
(5)滴定过程中所用盐酸的pH=________,d点之后若继续加入盐酸至图像中的e点(此时不考虑NH水解的影响),则e点对应的横坐标为________。
【解析】 (1)未加入盐酸前,0.1 mol·L-1氨水的pH=11,则溶液中c(OH-)= mol·L-1=0.001 mol·L-1;由于水的电离程度较小,可忽略水的电离,则溶液中c(NH)≈c(OH-)=0.001 mol·L-1;NH3·H2O的电离程度较小,则c(NH3·H2O)≈0.1 mol·L-1,故该温度时NH3·H2O的电离平衡常数K===10-5。
(2)b、c两点溶液中都含有NH3·H2O,抑制水的电离,且c(NH3·H2O)越大,对水的电离的抑制程度越大,d点氨水与盐酸恰好完全反应生成NH4Cl,NH发生水解而促进水的电离,故三点水电离出的c(OH-)大小顺序为d>c>b。
(3)滴定时,由b点到c点的过程中,c(H+)·c(OH-)=Kw,由于温度不变,则Kw不变,A正确;随着反应的进行, 溶液的碱性减弱,溶液中c(OH-)减小而c(H+)增大,故的值增大,B错误;NH3·H2O的电离常数Kb=,温度不变,则Kb不变,即保持不变,C正确;=,温度不变,则Kw、Kb均不变,即不变,D正确。
(4)b点溶液为等浓度NH4Cl和NH3·H2O的混合液,溶液呈碱性,说明NH3·H2O的电离程度大于NH的水解程度,据电荷守恒可得c(NH)+c(H+)=c(OH-)+c(Cl-),据物料守恒可得2c(Cl-)=c(NH)+c(NH3·H2O),综合上述两式可得c(NH)+2c(H+)=c(NH3·H2O)+2c(OH-),A错误;c点溶液的pH=7,则有c(H+)=c(OH-),结合电荷守恒式可得c(NH)=c(Cl-)>c(H+)=c(OH-),B错误;d点盐酸与氨水恰好完全反应生成NH4Cl,NH发生水解而使溶液呈酸性,但其水解程度较小,故离子浓度关系为c(Cl-)>c(NH)>c(H+)>c(OH-),C错误;当加入盐酸的量较少时,氨水中c(NH3·H2O)较大,生成的NH4Cl较少,溶液中c(NH3·H2O)远大于c(NH4Cl),可能出现c(NH3·H2O)>c(NH)>c(OH-)>c(Cl-)>c(H+),D正确。
(5)由题图可知,d点盐酸与氨水恰好完全反应生成NH4Cl,由NH3·H2O~HCl可知,c(HCl)=0.1 mol·L-1×=0.1 mol·L-1,故滴定过程中所用盐酸的pH=1。设e点加入盐酸的体积为x L,则剩余盐酸的量为n余(HCl)=0.1 mol·L-1×x L-0.1 mol·L-1×V L=0.1(x-V) mol,此时溶液的pH=2,则有0.1(x-V) mol=10-2 mol·L-1×(x+V)L,解得x=。
【答案】 (1)10-5 (2)d>c>b (3)ACD (4)D (5)1 
10.草酸钴用途广泛,可用于指示剂和催化剂的制备。一种利用水钴矿[主要成分为Co2O3,含少量Fe2O3、Al2O3、MnO、MgO、CaO等]制取CoC2O4·2H2O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)将氯气通入到热的浓氢氧化钠溶液中可以制取NaClO3,该反应的离子方程式为______________________________________________________________
_________________________________________________________________;
实验需要制取10.65克NaClO3,需要的氯气由电解饱和食盐水生成,若不考虑反应过程中的损失,则同时生成的氢气的体积为________(标准状况下)。
(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______________________________________;
使用萃取剂最适宜的pH是________(填选项序号)。
A.接近2.0  B.接近3.0  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c(Mg2+)/c(Ca2+)=________。
(5)为测定制得的无水草酸钴样品的纯度,现称取样品m g,先用适当试剂将其转化,得到纯净的草酸铵溶液,再用过量的稀硫酸酸化,用c mol/L高锰酸钾溶液滴定,当溶液由________________________________时(填颜色变化),共用去高锰酸钾溶液V mL,计算草酸钴样品的纯度为________________。
(6)浓度均为0.1 mol/L的Na2SO3和Na2CO3的混合溶液中,SO、CO、HSO、HCO浓度从大到小的顺序为________________。
已知:
电离常数物质  	Ka1	Ka2		H2SO3	1.54×10-2	1.02×10-7		H2CO3	4.3×10-7	5.6×10-11		【解析】 (1)对比水钴矿的成分和浸出液中含有的阳离子可知加入Na2SO3的目的是将Fe3+还原为Fe2+,将Co3+还原为Co2+。(2)氯气在加热条件下和浓氢氧化钠溶液反应生成NaClO3,反应的化学方程式为3Cl2+6NaOH5NaCl+NaClO3+3H2O,据此可写出离子方程式。电解饱和食盐水的化学方程式为2NaCl+2H2O2NaOH+H2↑+Cl2↑,因此建立的关系是:3H2~3Cl2~NaClO3,则生成的氢气的体积为×3×22.4 L·mol-1=6.72 L。(3)根据流程图可知加入萃取剂的目的是除去Mn2+。
(4)====0.7。(5)草酸铵溶液中滴加高锰酸钾溶液,达到终点的标志为:溶液由无色变为浅红色(或粉红色),且半分钟内不变色。根据离子方程式5C2O+2MnO+16H+===2Mn2++10CO2↑+8H2O,得n(C2O)=2.5×10-3×Vc mol,n(CoC2O4)=n(C2O)=2.5×10-3×Vc mol,纯度为
×100%=×100%或%。(6)根据盐类水解的规律,越弱越水解,根据电离平衡常数得电离平衡常数大小为H2SO3>H2CO3>HSO>HCO,则酸根离子水解程度大小为CO>SO>HCO>HSO,得出离子浓度大小顺序是:c(SO)>c(CO)> c(HCO)>c(HSO)。
【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)无色变为浅红色(或粉红色),且半分钟内不变色 ×100%或% (6)c(SO)>c(CO)>c(HCO)>c(HSO)













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