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第8讲水溶液中的离子平衡一、选择题(本题包括8个小题,每小题6分,共48分)1.将n molL-1氨水滴入10 mL 1.0 molL-1盐酸中,溶液pH和温度随加入氨水体积变化曲线如图所示。下列有关说法正确的是()A.n=1.0B.水的电离程度:BCADC.C点:c(NH4+)=c(Cl-)=1.0 molL-1D.25 时,NH4Cl的水解常数(Kh)=(n-1)10-7答案D解析根据图知,二者完全反应时氨水体积小于10 mL,则氨水浓度大于1.0 molL-1,即n1.0,A错误。A点溶液中没有滴加氨水,溶质为HCl,B点溶液温度最高,说明二者恰好完全反应生成氯化铵,所以溶质为NH4Cl,C点溶液中溶质为NH4Cl和NH3H2O,D点溶液中溶质为NH4Cl和NH3H2O,且c(NH4Cl)CDA,B错误。C点溶液呈中性,则c(NH4+)=c(Cl-),因为溶液体积是盐酸的二倍,所以c(Cl-)是原来的一半,为0.5 molL-1,C错误。C点溶液呈中性,c(H+)=c(OH-)=1.010-7 molL-1,则c(NH4+)=c(Cl-),c(Cl-)是原来的一半,则C点c(NH4+)=c(Cl-)=0.5 molL-1,C点溶液中c(NH3H2O)=0.5n molL-1-0.5 molL-1,水解平衡常数Kh=KWKb=1.010-140.510-70.5n-0.5=(n-1)10-7,D正确。2.在25 时,关于0.1 molL-1 CH3COONa溶液的说法正确的是()A.加水稀释后,溶液中c(CH3COO-)c(CH3COOH)c(OH-)不变B.加入少量NaOH固体,c(CH3COO-)减小C.该溶液中c(Na+)c(CH3COO-)c(H+)c(OH-)D.与0.1 molL-1硝酸等体积混合后:c(Na+)=c(NO3-)c(CH3COO-)c(H+)c(OH-)答案A解析c(CH3COO-)c(H+)c(CH3COOH)c(OH-)c(H+)=KaKW,故其值不变,A正确。加入少量NaOH固体抑制了CH3COO-的水解,因此c(CH3COO-)增大,B错误。CH3COO-水解,溶液显碱性,故c(H+)c(H+)c(CH3COO-)c(OH-),D错误。3.某些盐能溶解沉淀,利用下表三种试剂进行实验,相关分析不正确的是()编号分散质Mg(OH)2HClNH4Cl备注悬浊液1 molL-11 molL-1A.向中加入酚酞,溶液显红色说明物质的“不溶性”是相对的B.分别向少量Mg(OH)2沉淀中加入适量等体积的,沉淀均能快速彻底溶解C.混合后发生反应:Mg(OH)2(s)+2NH4+Mg2+2NH3H2OD.向中加入,c(OH-)减小,Mg(OH)2溶解平衡正向移动答案B解析使酚酞显红色的溶液呈碱性,说明Mg(OH)2在水中有一定的溶解,电离使溶液呈碱性,A正确。Mg(OH)2与NH4Cl溶液反应速率较小,沉淀不能快速彻底溶解,B错误。NH4+结合Mg(OH)2悬浊液中的OH-,促进Mg(OH)2的沉淀溶解平衡正向移动,促使Mg(OH)2沉淀溶解,C正确。盐酸能够与Mg(OH)2发生中和反应,促使Mg(OH)2的沉淀溶解平衡正向移动,D正确。4.(2017江苏化学,14)(双选)常温下,Ka(HCOOH)=1.7710-4,Ka(CH3COOH)=1.7510-5,Kb(NH3H2O)=1.7610-5,下列说法正确的是()A.浓度均为0.1 molL-1的HCOONa和NH4Cl溶液中阳离子的物质的量浓度之和:前者大于后者B.用相同浓度的NaOH溶液分别滴定等体积pH均为3的HCOOH和CH3COOH溶液至终点,消耗NaOH溶液的体积相等C.0.2 molL-1 HCOOH与0.1 molL-1 NaOH等体积混合后的溶液中:c(HCOO-)+c(OH-)=c(HCOOH)+c(H+)D.0.2 molL-1 CH3COONa与0.1 molL-1盐酸等体积混合后的溶液中(pHc(Cl-)c(CH3COOH)c(H+)答案AD解析A项,HCOONa完全电离出Na+,NH4Cl电离出的NH4+要发生水解,正确;B项,CH3COOH的电离平衡常数小,即酸性弱,故等体积pH均为3的HCOOH与CH3COOH溶液分别与等浓度的NaOH溶液反应时,CH3COOH消耗NaOH的量较大,错误;C项,混合后所得溶液为HCOOH与HCOONa物质的量之比为11的混合溶液,且溶液中c(H+)c(OH-),根据电荷守恒:c(HCOO-)+c(OH-)=c(Na+)+c(H+),物料守恒:2c(Na+)=c(HCOOH)+c(HCOO-),则c(HCOO-)c(Na+)c(HCOOH),所以c(HCOO-)+c(OH-)c(HCOOH)+c(H+),错误;D项,反应后溶液为CH3COONa、CH3COOH和NaCl物质的量之比为111的混合溶液,物料守恒有:c(CH3COO-)+c(CH3COOH)=2c(Cl-),又因溶液pHc(Cl-)c(CH3COOH),因CH3COOH的电离和CH3COO-的水解均很微弱,故c(H+)c(NH4+)c(H+)c(OH-)B.在Na2SO3溶液中:c(Na+)=2c(SO32-)+c(HSO3-)+c(OH-)C.pH=6的CH3COOH溶液和pH=6的NH4Cl溶液,由水电离出的c(H+)均为110-8 molL-1D.在0.1 molL-1 Na2C2O4溶液中:2c(Na+)=c(C2O42-)+c(HC2O4-)+c(H2C2O4)答案A解析浓度均为0.1 molL-1的硫酸氢铵溶液与氢氧化钠溶液等体积混合,二者恰好反应生成硫酸钠、硫酸铵和水,硫酸铵水解导致溶液呈酸性,铵根离子水解,但程度较小,结合物料守恒得c(SO42-)=c(Na+)c(NH4+)c(H+)c(OH-),A正确。在Na2SO3溶液中,根据电荷守恒可知:c(Na+)+c(H+)=2c(SO32-)+c(HSO3-)+c(OH-),B错误。pH=6的CH3COOH溶液中由水电离出的c(H+)水=c(OH-)水=10-1410-6 molL-1=110-8 molL-1,pH=6的NH4Cl溶液中由水电离出的c(H+)=110-6 molL-1,C错误。根据物料守恒得c(Na+)=2c(C2O42-)+2c(HC2O4-)+2c(H2C2O4),D错误。7.(2018天津理综,4)由下列实验及现象推出的相应结论正确的是()选项实验现象结论A某溶液中滴加K3Fe(CN)6溶液产生蓝色沉淀原溶液中有Fe2+,无Fe3+B向C6H5ONa溶液中通入CO2溶液变浑浊酸性:H2CO3C6H5OHC向含有ZnS和Na2S的悬浊液中滴加CuSO4溶液生成黑色沉淀Ksp(CuS)Ksp(ZnS)D某溶液中加入Ba(NO3)2溶液再加足量盐酸产生白色沉淀仍有白色沉淀原溶液中有SO42-答案B解析Fe2+与K3Fe(CN)6溶液反应可产生蓝色沉淀,因此能说明原溶液中存在Fe2+,但不能说明Fe3+是否存在,A项错误;较强酸可以制备较弱酸,B项正确;悬浊液中含有Na2S,能与CuSO4溶液反应生成CuS,不能证明Ksp(CuS)HClOH2CO3(一级电离平衡常数)B.加热0.1 molL-1 NaClO溶液,其pH小于9.7C.pH=2的HF溶液与pH=12的NaOH溶液以等体积混合,则有c(Na+)=c(F-)c(H+)=c(OH-)D.0.1 molL-1Na2CO3溶液中,存在的关系:c(OH-)-c(H+)=c(HCO3-)+2c(H2CO3)答案D解析pH=11.6是Na2CO3第一步水解,根据越弱越水解,同温同浓度下,HFHClOHCO3-,A错误。盐类的水解是吸热反应,加热促进水解,pH大于9.7,B错误。NaF是强碱弱酸盐,则HF是弱酸;pH=2的HF浓度大于pH=12的NaOH溶液浓度,二者等体积混合HF有剩余,溶液呈酸性,则c(H+)c(OH-),结合电荷守恒得c(Na+)c(Na+)c(H+)c(OH-),C错误。根据物料守恒:2c(HCO3-)+2c(H2CO3)+2c(CO32-)=c(Na+),根据电荷守恒得c(H+)+c(Na+)=c(OH-)+c(HCO3-)+2c(CO32-),所以得c(OH-)-c(H+)=c(HCO3-)+2c(H2CO3),D正确。二、非选择题(包括4个小题,共52分)9.(12分)连二次硝酸(H2N2O2)是一种二元酸,可用于制N2O气体。(1)连二次硝酸中氮元素的化合价为。(2)常温下,用0.01 molL-1的NaOH溶液滴定10 mL 0.01 molL-1的H2N2O2溶液,测得溶液pH与NaOH溶液体积的关系如图所示。写出H2N2O2在水溶液中的电离方程式:。b点时溶液中c(H2N2O2)c(N2O22-)。(填“”“(3)3.010-4解析(1)根据化合物中各元素化合价的代数和为0可求出H2N2O2中氮元素的化合价为+1价。(2)由题图可以看出,未加入NaOH溶液时,0.01 molL-1 H2N2O2溶液的pH=4.3,这说明H2N2O2为弱酸,则其电离方程式为H2N2O2H+HN2O2-。b点时溶液中的溶质为NaHN2O2,溶液呈碱性,说明HN2O2-的水解程度大于其电离程度,H2N2O2为水解产物,N2O22-为电离产物,故c(H2N2O2)c(N2O22-)。a点时溶液中,根据电荷守恒可得:c(Na+)+c(H+)=2c(N2O22-)+c(HN2O2-)+c(OH-),而a点时溶液的pH=7,则c(H+)=c(OH-),故c(Na+)=2c(N2O22-)+c(HN2O2-),所以c(Na+)c(N2O22-)+c(HN2O2-)。(3)当白色沉淀和黄色沉淀共存时,溶液中连二次硝酸银和硫酸银均达到饱和,溶液中存在两个溶解平衡:Ag2N2O2(s)2Ag+(aq)+N2O22-(aq)、Ag2SO4(s)2Ag+(aq)+SO42-(aq),溶液中c(N2O22-)c(SO42-)=c2(Ag+)c(N2O22-)c2(Ag+)c(SO42-)=Ksp(Ag2N2O2)Ksp(Ag2SO4)=4.210-91.410-5=3.010-4。10.(14分)弱电解质的电离平衡、盐类的水解平衡和难溶物的溶解平衡均属于化学平衡。.已知H2A在水中存在以下平衡:H2AH+HA-,HA-H+A2-。(1)常温下NaHA溶液的pH(填序号),原因是。A.大于7B.小于7C.等于7D.无法确定(2)某温度下,若向0.1 molL-1的NaHA溶液中逐滴滴加0.1 molL-1 KOH溶液至溶液呈中性(忽略混合后溶液的体积变化)。此时该混合溶液中的下列关系一定正确的是。A.c(H+)c(OH-)=1.010-14B.c(Na+)+c(K+)=c(HA-)+2c(A2-)C.c(Na+)c(K+)D.c(Na+)+c(K+)=0.05 molL-1(3)已知常温下H2A的钙盐(CaA)的饱和溶液中存在以下平衡:CaA(s)Ca2+(aq)+A2-(aq)H0。若要使该溶液中Ca2+浓度变小,可采取的措施有。A.升高温度B.降低温度C.加入NH4Cl晶体D.加入Na2A固体.含有Cr2O72-的废水毒性较大,某工厂废水中含5.010-3 molL-1的Cr2O72-。为了使废水的排放达标,进行如下处理:Cr2O72-Cr3+、Fe3+Cr(OH)3、Fe(OH)3(1)该废水中加入绿矾和H+,发生反应的离子方程式为。(2)若处理后的废水中残留的c(Fe3+)=2.010-13 molL-1,则残留的Cr3+的浓度为。(已知:KspFe(OH)3=4.010-38,KspCr(OH)3=6.010-31)答案.(1)BNaHA只能发生电离,不能发生水解(2)BC(3)BD.(1)Cr2O72-+6Fe2+14H+2Cr3+6Fe3+7H2O(2)3.010-6 molL-1解析.(1)H2A在水中的一级电离进行完全,则HA-不水解只电离,故NaHA溶液呈酸性。(2)HA-在水中部分电离,0.1 molL-1的NaHA溶液中c(H+)小于0.1 molL-1,加入0.1 molL-1 KOH溶液至溶液呈中性时消耗的KOH溶液体积小于NaHA溶液体积,则混合溶液中c(Na+)c(K+);由电荷守恒知,c(Na+)+c(K+)+c(H+)=c(HA-)+2c(A2-)+c(OH-),且c(H+)=c(OH-),则c(Na+)+c(K+)=c(HA-)+2c(A2-)。水的离子积与温度有关;混合液中c(Na+)0.05 molL-1。(3)降温、增大c(A2-)都能使平衡CaA(s)Ca2+(aq)+A2-(aq)左移。.(1)废水中加入绿矾和H+,根据流程图,可知发生的是氧化还原反应,配平即可。(2)c(Cr3+)c(Fe3+)=c(Cr3+)c3(OH-)c(Fe3+)c3(OH-)=KspCr(OH)3KspFe(OH)3=1.5107,故c(Cr3+)=3.010-6 molL-1。11.(13分)FeCl3在溶液中分三步水解:Fe3+H2OFe(OH)2+H+K1Fe(OH)2+H2OFe(OH)2+H+K2Fe(OH)2+H2OFe(OH)3+H+K3(1)以上水解反应的平衡常数K1、K2、K3由大到小的顺序是。(2)通过控制条件,以上水解产物聚合,生成聚合氧化铁,离子方程式为:xFe3+yH2OFex(OH)y(3x-y)+yH+欲使平衡正向移动可采用的方法是(填序号)。A.降温B.加水稀释C.加入NH4ClD.加入NaHCO3(3)室温下,使氯化铁溶液转化为高浓度聚合氯化铁的关键条件是。(4)天津某污水处理厂用氯化铁净化污水的结果如下图所示。由图中数据得出每升污水中投放聚合氯化铁以Fe/(mgL-1)表示的最佳范围约为 mgL-1。答案(1)K1K2K3(2)BD(3)调节溶液的pH(4)1820解析(1)铁离子的水解分为三步,且水解程度逐渐减弱,所以水解平衡常数逐渐减小,则K1K2K3。(2)因水解为吸热反应,所以降温,平衡逆向移动;加水稀释,水解平衡正向移动;加入氯化铵,氯化铵溶液为酸性,氢离子浓度增大,平衡逆向移动;加入碳酸氢钠,则消耗氢离子,所以氢离子浓度降低,平衡正向移动,所以答案选BD。(3)从反应的离子方程式中可知,氢离子的浓度影响高浓度聚合氯化铁的生成,所以关键步骤是调节溶液的pH。(4)由图像可知,聚合氯化铁的浓度在1820 mgL-1时,去除率达到最大值,污水的浑浊度减小。12.(13分)常温下,浓度均为0.1 molL-1的下列六种溶液的pH如表所示:溶质CH3COONaNaHCO3Na2CO3NaClONaCNC6H5ONapH8.89.711.610.311.111.3(1)上述盐溶液中的阴离子,结合质子能力最强的是。(2)根据表中数据,浓度均为0.01 molL-1的下列五种物质的溶液中,酸性最强的是(填编号,下同);将各溶液分别稀释100倍,pH变化最小的是。HCNHClOC6H5OHCH3COOHH2CO3(3)根据表中数据,下列反应不能成立的是(填字母)。A.CH3COOH+Na2CO3NaHCO3+CH3COONaB.CH3COOH+NaCNCH3COONa+HCNC.CO2+H2O+2NaClONa2CO3+2HClOD.CO2+H2O+2C6H5ONaNa2CO3+2C6H5OH(4)要增大氯水中HClO的浓度,可向氯水中加入少量的碳酸氢钠溶液,反应的离子方程式为。(5)已知Ksp(AgCl)=c(Ag+)c(Cl-)=1.810-10,Ksp(Ag2CrO4)=c2(Ag+)c(CrO42-)=1.910-12,现用0.001 molL-1 AgNO3溶液滴定0.001 molL-1 KCl和0.001 molL-1 K2CrO4的混合溶液,通过计算回答Cl-和CrO42-中哪种离子先沉淀?答案(1)CO32-(2)(3)CD(4)Cl2+HCO3-CO2+Cl-+HClO(5)AgCl开始沉淀所需Ag+浓度:c(Ag+)1=1.810-100.001 molL-1=1.810-7 molL-1;Ag2CrO4开始沉淀所需Ag+浓度:c(Ag+)2=1.910-120.001 molL-14.3610-5 molL-1,c(Ag+)1H2CO3HClOHCNC6H5OHHCO3-,酸越弱,其阴离子结合质子的能力越强。(2)酸性最强的是CH3COOH;酸性越弱,稀释相同倍数时pH变化越小,故C6H5OH溶液的pH变化最小。(3)根据“强酸制弱酸”规律判断。(4)根据酸性强弱顺序知,碳酸氢钠溶液只能与HCl反应,而不与HClO反应。
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