3.4.2离子反应的应用（含解析） 练习 2023-2024学年高二上学期化学鲁科版（2019）选择性必修1

3.4.2离子反应的应用练习
一、选择题（共7题）
1.已知c(NH4Cl)<0.1 mol·L-1时,溶液的pH>5.1,现用0.1 mol·L-1盐酸滴定20 mL 0.05 mol·L-1氨水,用甲基橙作指示剂,达到终点时所用盐酸的量 (　　)
A.为10 mL　　　　　　 B.为5 mL
C.大于10 mL　　　　　 　D.小于5 mL
2.下列关于离子检验的说法不正确的是 (　　)
A.取某盐溶液加入浓NaOH溶液,加热,产生的气体可使湿润的红色石蕊试纸变蓝,该溶液中含有N
B.取某溶液滴加KSCN溶液,无明显现象,滴加氯水,溶液变为血红色,该溶液中含有Fe2+
C.取某溶液加入BaCl2溶液,产生不溶于稀硝酸的白色沉淀,该溶液中一定含有S
D.取某无色溶液通入Cl2,再加入CCl4,振荡,静置,下层呈紫色,该溶液中一定含有I-
3.用10.00 mL 0.50 mol·L-1 NaOH标准液,将未知浓度的20.00 mL盐酸恰好滴定至终点,下列说法正确的是 (　　)
A.若滴定完毕,滴定管尖嘴悬有一滴液体,则所测的盐酸浓度偏大
B.用量筒量取上述盐酸
C.若选用酚酞作指示剂,达到滴定终点时,液体恰好褪色
D.盐酸的浓度为1.00 mol·L-1
4.下列实验误差分析不正确的是 (　　)
A.用湿润的pH试纸测碱溶液的pH,测定的pH偏小
B.中和反应的反应热测定实验中,用铜制环形搅拌器代替环形玻璃搅拌棒,测得的放出的热量偏小
C.用标准HCl溶液滴定NaHCO3溶液来测定其浓度,选择酚酞为指示剂
D.用酸式滴定管盛放盐酸,滴定前开始调节液面时,仰视读数,滴定后正常读数,最终会使所量取溶液的体积偏小
5.“绿色化学”的主要内容之一是指从技术、经济上设计可行的化学反应,使原子充分利用,不产生污染物。下列化学反应符合“绿色化学”理念的是 (　　)
A.制CuSO4:Cu+2H2SO4(浓) CuSO4+SO2↑+2H2O
B.制CuSO4:2Cu+O2 2CuO;CuO+H2SO4(稀) CuSO4+H2O
C.制Cu(NO3)2:Cu+4HNO3(浓) Cu(NO3)2+2NO2↑+2H2O
D.制Cu(NO3)2:3Cu+8HNO3(稀) 3Cu(NO3)2+2NO↑+4H2O
6.下列各反应都是常见的离子反应,其离子方程式书写正确的是 (　　)
A.向沸水中滴加FeCl3溶液制备Fe(OH)3胶体:Fe3++3H2O Fe(OH)3↓+3H+
B.用小苏打治疗胃酸过多:HC+H+ H2O+CO2↑
C.实验室用浓盐酸与MnO2反应制Cl2:MnO2+2H++2Cl- Cl2↑+Mn2++H2O
D.用FeCl3溶液腐蚀铜制印刷电路板:Fe3++Cu Fe2++Cu2+
7.下列有关水处理涉及的离子方程式不正确的是(　　)
A.沉淀法:加入Na2S处理含Hg2+废水,Hg2++S2- HgS↓
B.中和法:加入生石灰处理酸性废水,H++OH- H2O
C.氧化法:加入次氯酸处理氨氮废水,2N+3HClO N2↑+3H2O+5H++3Cl-
D.混凝法:加入明矾[KAl(SO4)2·12H2O]使水中的悬浮颗粒发生聚沉,Al3++3H2O Al(OH)3(胶体)+3H+
二、非选择题（共5题）
8.某课外活动小组利用废铁屑(主要成分为Fe,还含有C、S、P等)制取高效净水剂K2FeO4,其流程如图:
废铁屑 溶液 滤渣 Na2FeO4溶液 K2FeO4固体
回答下列问题:
(1)废铁屑“酸溶”前可用热的纯碱溶液去油污,用离子方程式解释油污在热的纯碱溶液中能水解的原理:　　　　　　　　　　　　　　。
(2)步骤②中发生总反应的离子方程式为　　　　　　　　　　　　;
洗涤滤渣的操作　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
(3)步骤③发生反应的离子方程式为　　　　　　　　　　　　　。
(4)离子化合物在水的作用下解离为离子,如氯化钠:NaCl(s) Na+(aq)+Cl-(aq),该溶解平衡常数K=c平(Na+)×c平(Cl-),当溶液中Q=c(Na+)×c(Cl-)>K时,溶液中会析出NaCl(s),由此判断步骤④中反应能发生的原因是在相同条件下,K(K2FeO4)　　　(填“大于”或“小于”)K(Na2FeO4)。
9.某学生欲用已知浓度的氢氧化钠溶液来滴定未知浓度的盐酸,以酚酞试液为滴定指示剂。请填写下列空白:
(1)排出酸式滴定管中气泡的方法应采用如图所示操作中的　 　(填序号),然后小心操作使尖嘴部分充满酸液。
(2)用标准的氢氧化钠溶液滴定待测的盐酸时,眼睛注视　　　　　。
(3)下列操作中可能使所测盐酸的浓度偏低的是　　　(填字母)。
A.碱式滴定管在滴定前有气泡,滴定后气泡消失
B.滴定前盛放盐酸的锥形瓶用蒸馏水洗净后没有干燥
C.量取一定体积的待测液最后读数时滴定管尖嘴处悬挂一滴溶液
D.读取氢氧化钠溶液体积时,开始仰视读数,滴定结束时俯视读数
(4)若第一次滴定开始和结束时,碱式滴定管中的液面如图所示,请将数据填入下面表格的横线处。
滴定 次数 待测盐酸的体 积/mL 0.100 0 mol·L-1氢氧化钠溶液的体积/mL
滴定前刻度 滴定后刻度 溶液体积
第一次 25.00 　　 　　 　　
第二次 25.00 1.00 27.30 26.30
第三次 25.00 2.00 28.08 26.08
第四次 25.00 0.22 26.34 26.12
(5)请根据表中数据计算该盐酸的物质的量浓度c(HCl)=　　　　　。
(6)请简述滴定终点的判定:　　　　　　　　　　　　　。
10.硫代硫酸钠(Na2S2O3)又称大苏打,可用作定影剂、还原剂。现有某种硫代硫酸钠样品,为了测定该样品纯度,某兴趣小组设计如下实验方案,回答下列问题:
(1)溶液配制:称取10.0 g该硫代硫酸钠样品,用　　　　　　 (填“新煮沸并冷却的蒸馏水”或“自来水”)在烧杯中完全溶解后冷却至室温,再用玻璃棒引流将溶液全部转移至100 mL的容量瓶中,加蒸馏水至离容量瓶刻度线1~2 cm处,改用　　　　　定容,定容时,视线与凹液面相切。
(2)滴定:取0.10 mol·L-1的K2Cr2O7(硫酸酸化)标准溶液20.00 mL,加入过量KI,发生反应:Cr2+6I-+14H+ 3I2+2Cr3++7H2O。然后加入淀粉溶液作指示剂,用硫代硫酸钠样品溶液滴定至终点,发生反应:I2+2S2+2I-,重复实验,平均消耗Na2S2O3样品溶液的体积为20.00 mL。
①取用硫酸酸化的K2Cr2O7标准溶液可选用的仪器是　　　(填“甲”或“乙”)。
②滴定终点时溶液的颜色变化是　　　　　　　　　　　　　　。
(3)样品纯度的计算:
①根据上述有关数据,该样品中Na2S2O3的质量分数为　　　。
②下列操作可能使测量结果偏低的是　　　。
A.盛装硫代硫酸钠样品溶液的滴定管没有润洗
B.锥形瓶中残留少量水
C.读数时滴定前仰视,滴定后俯视
11.实验室常利用甲醛法测定(NH4)2SO4样品中氮的质量分数,其反应原理为4N+6HCHO 3H++6H2O+(CH2)6N4H+[滴定时,1 mol(CH2)6N4H+与1 mol H+相当],然后用NaOH标准溶液滴定反应生成的酸。某兴趣小组用甲醛法进行了如下实验:
步骤Ⅰ:称取样品1.500 g。
步骤Ⅱ:将样品溶解后,完全转移到250 mL容量瓶中,定容,充分摇匀。
步骤Ⅲ:移取25.00 mL样品溶液于250 mL锥形瓶中,加入10 mL 20%的中性甲醛溶液,摇匀、静置5 min后,加入1~2滴酚酞试液,用NaOH标准溶液滴定至终点。按上述操作方法再重复2次。
(1)①碱式滴定管用蒸馏水洗涤后,直接加入NaOH标准溶液进行滴定,则测得样品中氮的质量分数　　　　(填“偏高”“偏低”或“无影响”)。
②锥形瓶用蒸馏水洗涤后,水未倒尽,则滴定时用去NaOH标准溶液的体积　　　　(填“偏大”“偏小”或“无影响”)。
③滴定时边滴边摇动锥形瓶,眼睛应观察　　　　。
A.滴定管内液面的变化
B.锥形瓶内溶液颜色的变化
④滴定达到终点时,酚酞指示剂由　　　色变成　　　色。
(2)滴定结果如下表所示:
滴定 次数 待测溶液的 体积/mL 标准溶液的体积
滴定前刻度/mL 滴定后刻度/mL
1 25.00 1.02 21.03
2 25.00 2.00 21.99
3 25.00 0.20 20.20
若NaOH标准溶液的浓度为0.101 0 mol·L-1,则该样品中氮的质量分数为　。
12.二氧化氯(ClO2)可用于自来水消毒。以粗食盐为原料生产ClO2的工艺主要包括:①粗盐精制;②电解微酸性NaCl溶液;③ClO2的制取。工艺流程如下:
提供的试剂:饱和Na2CO3溶液、饱和K2CO3溶液、NaOH溶液、BaCl2溶液、Ba(NO3)2溶液。
(1)粗食盐水中含有Ca2+、Mg2+、S等杂质。除杂操作时,往粗食盐水中先加入过量的试剂X,选出试剂X所代表的物质,按滴加顺序依次是　　　　　　　,充分反应后将沉淀一并滤去。经检测发现滤液中仍含有一定量的S,其原因是　　　　　　　　　　　　　　　。[已知:
Ksp(BaSO4)=1.1×10-10 mol2·L-2;Ksp(BaCO3)=5.1×10-9 mol2·L-2]
(2)上述过程中,将食盐水在特定条件下电解得到的氯酸钠与盐酸反应生成ClO2,电解时生成的气体B是　　　　;电解时阳极反应式为　　　　　　　。反应Ⅲ的化学方程式为　　　　　　　　　。
(3)ClO2很不稳定,需随用随制,产物用水吸收得到ClO2溶液。为测定所得溶液中ClO2的含量,进行了以下实验:
步骤1:准确量取ClO2溶液10.00 mL ,稀释成100 mL 试样。
步骤2:量取V1 mL 试样加入锥形瓶中,调节试样的pH≤2.0,加入足量的KI晶体,摇匀,在暗处静置30分钟。(已知:2ClO2+10I-+8H+ 5I2+2Cl-+4H2O)
步骤3:以淀粉溶液作指示剂,用c mol·L-1 Na2S2O3溶液滴定至终点,消耗Na2S2O3溶液V2 mL 。(已知:I2+2S2)
①准确量取10.00 mL ClO2溶液的玻璃仪器是　　　　　　　　。
②上述步骤3中滴定终点的现象是　　　　　　　　　　　　　。
③若实验中使用的Na2S2O3标准溶液部分因被氧气氧化而变质,则实验结果　　　　　(填“偏高”“偏低”或“无影响”)。
④根据上述步骤可计算出原ClO2溶液的浓度为　　　mol·L-1(用含字母的代数式表示)。
答案
1.C　用0.1 mol·L-1盐酸滴定20 mL 0.05 mol·L-1氨水,盐酸和氨水恰好完全反应时需消耗盐酸的体积为10 mL,此时溶液的pH大于5.1,而甲基橙的变色范围为3.1~4.4,则当氨水与盐酸恰好反应时,溶液不变色,应继续向其中滴加盐酸,所以达到终点时所用盐酸的量大于10 mL,故选C。
2.C　取某盐溶液加入浓NaOH溶液,加热,产生的气体可使湿润的红色石蕊试纸变蓝,该气体为氨气,可证明该溶液中含有N,故A正确;取某溶液滴加KSCN溶液,无明显现象,排除了Fe3+的干扰,再滴加氯水,溶液变为血红色,证明该溶液中含有Fe2+,故B正确;取某溶液加入BaCl2溶液,产生不溶于稀硝酸的白色沉淀,该沉淀可能为AgCl,也可能为BaSO4,所以该溶液中可能含有Ag+,也可能含有S,但二者不能同时存在,故C错误;取某无色溶液通入Cl2,再加入CCl4,振荡,静置,下层呈紫色,说明有I2生成,证明该溶液中一定含有I-,故D正确。
3.A　若滴定完毕,滴定管尖嘴悬有一滴液体,导致消耗标准液体积偏大,所测盐酸浓度偏大,故A正确;量取20.00 mL盐酸应选用酸式滴定管,故B错误;若选用酚酞作指示剂,滴定结束前溶液为无色,达到滴定终点时,溶液变为浅红色,故C错误;滴定终点时n(HCl)=n(NaOH),则c(HCl)==0.25 mol·L-1,故D错误。
4.C　用湿润的pH试纸测碱溶液的pH,碱溶液被稀释,溶液碱性减弱,则测定的pH偏小,A项正确;中和反应的反应热测定实验中,用铜制环形搅拌器代替环形玻璃搅拌棒,热量损失较多,测得的放出的热量偏小,B项正确;用标准HCl溶液滴定NaHCO3溶液,应选择甲基橙作指示剂,C项错误;用酸式滴定管盛放盐酸,滴定前开始调节液面时,仰视读数,滴定后正常读数,导致量取的溶液的体积偏小,D项正确。
5.B　选项A、C、D中分别产生了有毒气体SO2、NO2、NO,不符合题意。
6.B　A中反应中生成的是Fe(OH)3胶体,不是沉淀,C、D中电荷不守恒。
方法技巧　离子方程式正误判断的技巧
(1)一易:易溶的强电解质(强酸、强碱和大多数可溶性盐)用实际参加反应的离子符号表示;其他物质(非电解质、弱电解质、难溶物、气体、单质、氧化物等)用化学式表示。
(2)两等:离子方程式两边的原子个数、电荷总数均应相等。
(3)三查:检查各项是否都有公约数,是否漏写必要的反应条件,是否漏写离子反应。
7.B　用Na2S处理含Hg2+的废水是利用Hg2+与S2-反应生成HgS沉淀,反应的离子方程式为Hg2++S2- HgS↓,故A项正确;生石灰为CaO,其加入酸性废水中发生反应的离子方程式应该是CaO+2H+ Ca2++H2O,故B项错误;次氯酸具有强氧化性,N具有还原性,N可以被次氯酸氧化为N2,反应的离子方程式为2N+3HClO N2↑+3H2O+5H++3Cl-,故C项正确;明矾中的Al3+水解生成的Al(OH)3胶体具有吸附性,能使水中的悬浮颗粒发生聚沉,其离子方程式为Al3++3H2O Al(OH)3(胶体)+3H+,故D项正确。
8.　(1)C+OH-
(2)2Fe2++H2O2+4OH- 2Fe(OH)3↓　向过滤器中加入蒸馏水至浸没滤渣,待水自然流下后,重复操作2~3次
(3)2Fe(OH)3+3ClO-+4OH- 2Fe+3Cl-+5H2O
(4)小于
解析　(1)纯碱溶液中C水解而使溶液呈碱性,因此可以使用纯碱溶液去除废铁屑表面的油污,离子方程式为C+OH-。
(2)步骤①中所得溶液中含Fe2+,步骤②中H2O2的作用是将Fe2+氧化为Fe3+,总反应的离子方程式为2Fe2++H2O2+4OH- 2Fe(OH)3↓;洗涤滤渣的操作为向过滤器中加入蒸馏水至浸没滤渣,待水自然流下后,重复操作2~3次。
(3)步骤③中Fe(OH)3转化为Na2FeO4,反应的离子方程式为2Fe(OH)3+3ClO-+4OH- 2Fe+3Cl-+5H2O。
(4)向Na2FeO4溶液中加入KCl固体,析出K2FeO4固体,反应的化学方程式为2KCl+Na2FeO4 2NaCl+K2FeO4,反应能发生的原因是K2FeO4的溶解度比Na2FeO4的小,即在相同条件下,K(K2FeO4)9.　(1)②　(2)锥形瓶中溶液颜色的变化　(3)CD　(4)0.00　26.10　26.10　(5)0.104 4 mol·L-1　(6)当滴加最后半滴NaOH溶液时,溶液颜色由无色变为浅红色,且半分钟内不褪色
解析　(1)排出酸式滴定管中气泡的方法:用左手握酸式滴定管,打开活塞,再排气泡,所以②正确。
(2)滴定时,两眼注视锥形瓶中溶液颜色的变化,以便准确判断滴定终点。
(3)碱式滴定管在滴定前有气泡,滴定后气泡消失,导致消耗的标准液体积偏大,测定结果偏高,故A不符合题意;滴定前盛放盐酸的锥形瓶用蒸馏水洗净后没有干燥,对待测液的物质的量没有影响,不影响滴定结果,故B不符合题意;量取一定体积的待测液最后读数时滴定管尖嘴处悬挂一滴溶液,导致待测液的体积偏小,消耗标准液的体积偏小,测定结果偏低,故C符合题意;读取氢氧化钠溶液体积时,开始仰视读数,滴定结束时俯视读数,消耗的标准液体积偏小,测定结果偏低,故D符合题意。
(5)四次滴定消耗的NaOH标准溶液的体积分别为26.10 mL、26.30 mL、26.08 mL、26.12 mL,第二次数据误差较大,舍去,消耗NaOH标准溶液的平均体积为26.10 mL,由HCl~NaOH可知,n(HCl)=n(NaOH),所以c(HCl)==0.104 4 mol·L-1。
(6)NaOH溶液滴定盐酸,以酚酞作指示剂,滴定终点时,滴加最后半滴NaOH溶液时,溶液颜色由无色变为浅红色,且半分钟内不褪色。
10.　(1)新煮沸并冷却的蒸馏水　胶头滴管
(2)①甲　②溶液蓝色消失,且半分钟内不恢复原来的颜色
(3)①94.8%　②A
解析　(1)煮沸蒸馏水可以除去溶解的氧气,以防止氧气氧化硫代硫酸钠,则应用新煮沸并冷却的蒸馏水在烧杯中溶解硫代硫酸钠;加蒸馏水至离容量瓶刻度线1~2 cm处,改用胶头滴管定容。
(2)①用硫酸酸化的K2Cr2O7标准溶液具有强氧化性,可腐蚀橡胶管,应选用酸式滴定管,即图甲所示仪器。②淀粉遇碘变蓝色,碘单质反应完全,溶液蓝色褪去,滴定终点时溶液的颜色变化是溶液蓝色消失,且半分钟内不恢复原来的颜色。
(3)①由Cr2+2I-可得关系式:Cr2,则20.00 mL Na2S2O3溶液中n(Na2S2O3)=6×0.02 L×0.10 mol·L-1=0.012 mol,10.0 g样品中(即100 mL溶液)Na2S2O3的质量为0.012 mol××158 g/mol=9.48 g,所以样品中Na2S2O3的质量分数为×100%=94.8%。②A项,盛装硫代硫酸钠样品溶液的滴定管没有润洗,硫代硫酸钠溶液被稀释,消耗硫代硫酸钠溶液体积偏大,则测得的硫代硫酸钠溶液浓度偏低,所以测定样品中硫代硫酸钠的质量分数偏低;B项,锥形瓶中残留少量水,不影响测定硫代硫酸钠质量分数;C项,读数时滴定前仰视,滴定后俯视,测得消耗硫代硫酸钠溶液体积偏小,则测得的硫代硫酸钠溶液浓度偏高,所以测定样品中硫代硫酸钠的质量分数偏高;故选A。
11.(1)①偏高　②无影响　③B　④无　浅红　(2)18.85%
解析　(1)①碱式滴定管用蒸馏水洗涤后需要再用NaOH溶液润洗,否则NaOH溶液被稀释,滴定时消耗氢氧化钠溶液的体积会偏高,则测得样品中氮的质量分数偏高;②锥形瓶用蒸馏水洗涤后,虽然水未倒尽,但待测液中的H+的物质的量不变,则滴定时所需氢氧化钠的物质的量不变,对用去NaOH标准溶液的体积无影响;③滴定时边滴边摇动锥形瓶,眼睛应注视锥形瓶中溶液颜色的变化,确定滴定终点,故选B;④滴定达到终点时,溶液颜色由无色变为浅红色。
(2)滴定时所用的NaOH标准溶液的体积为 mL=20.00 mL,则250 mL溶液中含有H+[含(CH2)6N4H+]的物质的量为n(H+)=0.02 L×0.101 0 mol·L-1×=0.020 2 mol,根据4N+6HCHO 3H++6H2O+(CH2)6N4H+可知,每生成4 mol H+[含(CH2)6N4H+],消耗N的物质的量为4 mol,因此消耗N的物质的量为0.020 2 mol,则其中含氮元素的质量为0.020 2 mol×14 g·mol-1=0.282 8 g,故氮的质量分数为×100%≈18.85%。
12.　(1)BaCl2溶液、NaOH溶液、Na2CO3溶液(或NaOH溶液、BaCl2溶液、Na2CO3溶液)　BaSO4和BaCO3的Ksp相差不大,当溶液中存在大量的C时,BaSO4(s)会部分转化为BaCO3(s)
(2)H2　Cl--6e-+3H2O Cl+6H+　2NaClO3+4HCl 2ClO2↑+2NaCl+2H2O+Cl2↑
(3)①酸式滴定管　②滴入最后半滴Na2S2O3溶液,溶液蓝色恰好消失,且30 s内不恢复原色　③偏高　④
解析　(1)往粗食盐水中加入过量的BaCl2溶液,来除去S,加入过量的NaOH溶液来除去Mg2+,二者加入顺序可互换,最后加入过量的Na2CO3溶液来除去过量的Ba2+和原溶液中的Ca2+,充分反应后将沉淀一并滤去;BaSO4和BaCO3的Ksp相差不大,当溶液中存在大量的C时,BaSO4(s)会部分转化为BaCO3(s),所以溶液中存在S。(2)将食盐水在特定条件下电解得到氯酸钠,根据氧化还原反应中得失电子守恒可知,电解时生成的气体B为H2;电解时阳极反应式为Cl--6e-+3H2O Cl+6H+;根据流程图,反应Ⅲ应是NaClO3与HCl反应生成ClO2,其反应的化学方程式为2NaClO3+4HCl 2ClO2↑+2NaCl+2H2O+Cl2↑。(3)①ClO2能用于自来水的消毒,即ClO2具有强氧化性,ClO2溶液应用酸式滴定管量取。②锥形瓶溶液显蓝色,滴加Na2S2O3溶液过程中碘单质被消耗,达到终点时,滴入最后半滴Na2S2O3溶液,溶液蓝色恰好消失,且30 s内不恢复原色。③Na2S2O3被氧气氧化,则消耗Na2S2O3溶液的体积增大,测定结果偏高。④根据离子方程式,建立关系式为2ClO2~5I2~10S2,则ClO2的浓度为 mol·L-1