周测11 水溶液中的离子反应与平衡综合(原卷版 解析版)高中化学人教版(2019)选择性必修 第一册

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名称 周测11 水溶液中的离子反应与平衡综合(原卷版 解析版)高中化学人教版(2019)选择性必修 第一册
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版本资源 人教版(2019)
科目 化学
更新时间 2025-09-13 18:25:40

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周测11 水溶液中的离子反应与平衡综合
(时间:60分钟 分值:100分)
一、选择题(本题共12小题,每小题5分,共60分。每小题只有一个选项符合题目要求)
1.室温下,下列事实不能说明NH3·H2O为弱电解质的是(  )
A.0.1 mol·L-1的氨水中c(OH-)<0.1 mol·L-1
B.0.1 mol·L-1的氨水中c(N)<0.1 mol·L-1
C.相同条件下,浓度均为0.1 mol·L-1的NaOH溶液和氨水,氨水的导电能力弱
D.0.1 mol·L-1的氨水能使酚酞溶液变红
2.下列用途或转化,不能用沉淀溶解平衡原理解释的是(  )
A.CuSO4溶液可使PbS转化为CuS
B.向BaCO3饱和溶液中加入少量纯碱,有白色沉淀生成
C.Fe可除去FeCl2溶液中的FeCl3杂质
D.向CaCO3悬浊液中加入稀盐酸后,悬浊液变澄清
3.根据下列实验操作和现象所得出的结论正确的是(  )
选项 实验操作和现象 结论
A 将NaClO溶液滴入品红溶液中,品红溶液缓慢褪色;若同时加入食醋,红色很快褪去 ClO-的氧化性随pH的减小而增强
B 向NaCl与NaBr混合溶液中滴加AgNO3溶液,观察到出现浅黄色沉淀 Ksp(AgBr)C 向滴有酚酞的氨水中加入CH3COONH4固体,溶液的红色变浅 CH3COONH4溶液呈酸性
D 向含AgCl和AgBr的饱和溶液中加入足量浓AgNO3溶液,产生的沉淀有两种颜色,但以白色为主 溶液中减小
4.叠氮酸(HN3)是一种弱酸。常温下,向20 mL 0.1 mol·L-1的HN3溶液中逐滴加入0.1 mol·L-1NaOH溶液。测得滴定过程中溶液的pH随V(NaOH)变化如图所示,下列说法正确的是(  )
A.点①溶液中:c(HN3)+c(H+)>c()+c(OH-)
B.点②溶液中:c(Na+)=c()+c(HN3)
C.常温下,Ka(HN3)的数量级为10-4
D.点③溶液中:c(OH-)=c(H+)+c(HN3)
5.25 ℃时,H2SeO4第一步完全电离,第二步电离平衡常数Ka=2.18×10-2。则25 ℃时,下列说法正确的是(  )
A.KHSeO4的溶液显碱性
B.K2SeO4溶液中存在c(K+)=2[c(HSe)+c(Se)]
C.0.5 mol·L-1的H2SeO4溶液中,c(HSe)+2c(Se)+c(OH-)=0.5 mol·L-1
D.向H2SeO4溶液中滴加KOH溶液至中性时,=2.18×104
6.常温下,下列混合溶液中,各离子浓度的大小顺序正确的是(  )
A.10 mL 0.1 mol·L-1氨水与10 mL 0.1 mol·L-1盐酸混合:c(Cl-)>c(N)>c(OH-)>c(H+)
B.10 mL 0.1 mol·L-1 NH4Cl溶液与5 mL 0.2 mol·L-1 NaOH溶液混合:c(N)>c(Cl-)>c(OH-)>c(H+)
C.10 mL 0.1 mol·L-1 CH3COOH溶液与5 mL 0.2 mol·L-1 NaOH溶液混合:c(Na+)=c(CH3COO-)>c(OH-)=c(H+)
D.10 mL 0.5 mol·L-1 CH3COONa溶液与5 mL 1 mol·L-1盐酸混合:c(Cl-)=c(Na+)>c(H+)>c(OH-)
7.常温下,将0.1 mol·L-1 NaOH溶液滴加到一定浓度的二元酸(H2R)溶液中,混合溶液的pH与离子浓度变化的关系如图所示。下列叙述正确的是(  )
A.曲线N表示pH与lg的变化关系
B.当溶液中c(HR-)=c(R2-)时,pH=3
C.NaHR溶液中c(H+)>c(OH-)
D.当混合溶液呈中性时,c(Na+)8.常温下,调节0.1 mol·L-1 H2A溶液的pH,溶液中H2A、HA-、A2-的物质的量分数δ(X)随pH的变化如图所示。下列叙述错误的是(  )
A.H2A的Ka1的数量级为10-2
B.pH=4.2时,溶液中一定存在:c(Na+)+c(H+)=3c(HA-)+c(OH-)
C.pH=2.7时,c(HA-)>c(H2A)=c(A2-)
D.NaHA溶液中一定存在:c(Na+)>c(HA-)>c()>c(H2A)>c(H+)
9.25 ℃时,向20.00 mL 0.1 mol·L-1 HA(弱酸)溶液中滴加0.1 mol·L-1 NaOH溶液,混合溶液中水电离出的c水(OH-)与NaOH溶液体积之间的关系如图1所示。向20.00 mL 0.1 mol·L-1 NaOH溶液中滴加0.1 mol·L-1 HA溶液,混合溶液中水电离出的c水(OH-)与HA溶液体积之间的关系如图2所示。下列说法错误的是(  )
图1
图2
A.A点、M点对应溶液中水的电离均受到抑制,且水的电离程度:A点>M点
B.C点、P点对应溶液均为NaA溶液,都存在c(OH-)=c(H+)+c(HA)
C.D点、Q点对应溶液所含溶质不同,但两溶液中都存在c(Na+)=c(A-)
D.若已知C点的纵坐标为1×10-5,则Ka(HA)≈5×10-6
10.常温下,已知Ksp(ZnS)=1.6×10-24,Ksp(CuS)=6.3×10-36。如图表示CuS和ZnS饱和溶液中阳离子(R2+)浓度与阴离子(S2-)浓度的负对数关系。下列说法不正确的是(  )
A.线A表示的是CuS,线B表示的是ZnS
B.向CuS饱和溶液中加入CuCl2固体,CuS的溶解平衡逆向移动,Ksp(CuS)减小
C.p点表示CuS或ZnS的不饱和溶液
D.向线A表示的溶液中加入Na2S溶液,不可能实现n点到m点的转化
11.常温下,向20 mL 0.1 mol·L-1BaCl2溶液中滴加0.2 mol·L-1Na2CO3溶液,滴定曲线如图所示。已知:pBa=-lg c(Ba2+),pKa=-lg Ka;常温下H2CO3:pKa1=6.4、pKa2=10.3。下列说法正确的是(  )
A.常温下,Na2CO3溶液的pKh2=3.7(Kh2为二级水解常数)
B.G点溶液中c(Ba2+)=2×10-8mol·L-1
C.常温下,Ksp(BaCO3)的数量级为10-10
D.其他条件相同,用MgCl2溶液替代BaCl2溶液,F点向G点迁移
12.25 ℃时,向1 L c(HA)+c(A-)=0.1 mol·L-1的HA溶液中滴加盐酸或NaOH溶液,溶液中的H+、OH-、A-及HA的浓度的对数值(lg c)与pH的关系如图所示(不考虑溶液温度的变化),下列说法正确的是(已知100.25≈1.78)(  )
A.a表示lg c(A-)与pH的关系曲线
B.25 ℃时,Ka(HA)的数量级为10-4
C.P点溶液中:n(Na+)+n(H+)=0.1 mol
D.滴加盐酸的过程中,c(HA)·c(OH-)增大
二、非选择题(本题共3小题,共40分)
13.(16分)草酸、KMnO4均是重要的化学分析试剂,某次实验中需要使用480 mL 0.200 0 mol·L-1的草酸溶液,回答下列问题。
(1)实验中需要称取     g草酸晶体(H2C2O4·2H2O),称量后     (填“需要”或“不需要”)加热除去相应的结晶水;配制过程中需要使用的玻璃仪器有玻璃棒、胶头滴管及         。
(2)假设称取草酸晶体时使用的是托盘天平,称量中试剂与砝码位置错放,所配制溶液中c(H2C2O4)    (填“>”“=”或“<”,下同)0.200 0 mol·L-1;若定容时俯视刻度线,则所配溶液中c(H2C2O4)      0.200 0 mol·L-1。
(3)若配制溶液时所取草酸晶体不纯(杂质无还原性),为测定草酸的纯度,某同学量取20.00 mL上述所配溶液放入锥形瓶中,然后用0.100 0 mol·L-1的酸性KMnO4标准溶液滴定(氧化产物是CO2),滴定终点时消耗V mL标准溶液。
①(2分)标准溶液应使用    (填“酸”或“碱”)式滴定管取用,合理的V值可能是    (填字母)。
A.15.8 B.16.20
C.15.82 D.16.18
②滴定终点时溶液颜色的变化为                 ,样品中草酸晶体的质量分数为         (用含V的式子表示)。
14.(12分)熟石灰、草酸氢钠和草酸钙均是生活中常见的化合物,广泛应用于工业生产中。查阅资料得到如下数据信息。
物质 Ca(OH)2 H2C2O4 CaC2O4
25 ℃时Ksp=4.0×10-6 100 ℃时Ksp=8.1×10-7 25 ℃时Ka1=5.4×10-2,Ka2=5.4×10-5 25 ℃时Ksp=2.4×10-9
回答下列问题:
Ⅰ.25 ℃时,草酸氢钠与Ca(OH)2或CaCl2反应的探究实验。
实验ⅰ:往20 mL 0.10 mol·L-1NaHC2O4溶液中滴加10 mL 0.01 mol·L-1Ca(OH)2饱和溶液,产生白色沉淀。
实验ⅱ:往20 mL 0.10 mol·L-1NaHC2O4溶液中滴加0.10 mol·L-1CaCl2溶液,产生白色沉淀。
已知:溶液混合后,溶液体积和温度变化忽略不计。
(1)(1分)25 ℃时,NaHC2O4溶液的pH     (填“>”“=”或“<”)7。
(2)(1分)25 ℃时,NaHC2O4和Na2C2O4浓度均为0.1 mol·L-1的混合溶液中,各离子浓度由大到小的顺序为     。
(3)实验ⅰ发生反应的离子方程式为                         。
(4)实验ⅱ随着CaCl2溶液的加入,溶液中将     (填“增大”“减小”或“不变”)。
(5)实验ⅱ中滴加CaCl2溶液的体积V(CaCl2)=80 mL时,溶液中c(C2)=     mol·L-1。
Ⅱ.不同温度下Ca(OH)2饱和溶液电导率的探究实验。
①查阅资料
电导率是表征电解质溶液导电能力的物理量。温度一定时,强电解质稀溶液的电导率随溶液中离子浓度的增大而增大;离子浓度一定时,稀溶液电导率随温度的升高而增大。
②设计实验、分析实验数据
取试样a、b、c[不同温度下配制的Ca(OH)2饱和溶液],在设定的测试温度下,进行表中实验ⅲ~ⅴ,记录数据。
实验数据表
实验序号 试样 测试温度/℃ 电导率/(μS·cm-1)
ⅲ a:25 ℃的Ca(OH)2饱和溶液 25 A1
ⅳ b:35 ℃的Ca(OH)2饱和溶液 35 A2
ⅴ c:45 ℃的Ca(OH)2饱和溶液 45 A3
③数据分析,交流讨论
(6)25 ℃的Ca(OH)2饱和溶液的pH=     (已知:lg 2≈0.3)。
(7)实验结果为A3>A2>A1,推测A3>A2>A1的原因为              。
15.(12分)[2023·全国乙卷,27(1)(2)(3)(4)]LiMn2O4作为一种新型锂电池正极材料受到广泛关注。由菱锰矿(MnCO3,含有少量Si、Fe、Ni、Al等元素)制备LiMn2O4的流程如下:
已知:Ksp[Fe(OH)3]=2.8×10-39,Ksp[Al(OH)3]=1.3×10-33,Ksp[Ni(OH)2]=5.5×10-16。
回答下列问题:
(1)硫酸溶矿主要反应的化学方程式为        。
为提高溶矿速率,可采取的措施         (举1例)。
(2)(2分)加入少量MnO2的作用是    。
不宜使用H2O2替代MnO2,原因是    。
(3)溶矿反应完成后,反应器中溶液pH=4,此时c(Fe3+)=         mol·L-1;用石灰乳调节至pH≈7,除去的金属离子是    。
(4)加入少量BaS溶液除去Ni2+,生成的沉淀有    。
周测11 水溶液中的离子反应与平衡综合
(时间:60分钟 分值:100分)
一、选择题(本题共12小题,每小题5分,共60分。每小题只有一个选项符合题目要求)
1.室温下,下列事实不能说明NH3·H2O为弱电解质的是(  )
A.0.1 mol·L-1的氨水中c(OH-)<0.1 mol·L-1
B.0.1 mol·L-1的氨水中c(N)<0.1 mol·L-1
C.相同条件下,浓度均为0.1 mol·L-1的NaOH溶液和氨水,氨水的导电能力弱
D.0.1 mol·L-1的氨水能使酚酞溶液变红
答案 D
解析 NH3·H2O为弱电解质,氨水中存在电离平衡:NH3·H2ON+OH-,故0.1 mol·L-1的氨水中c(OH-)、c(N)均小于0.1 mol·L-1,A、B两项能说明NH3·H2O为弱电解质;相同条件下,浓度均为0.1 mol·L-1的NaOH溶液和氨水,氨水的导电能力弱,说明氨水中离子浓度小于同浓度的NaOH溶液,C项能说明NH3·H2O为弱电解质;氨水能使酚酞溶液变红,只能说明NH3·H2O电离出OH-,但不能说明NH3·H2O是部分电离,D项不能说明NH3·H2O为弱电解质。
2.下列用途或转化,不能用沉淀溶解平衡原理解释的是(  )
A.CuSO4溶液可使PbS转化为CuS
B.向BaCO3饱和溶液中加入少量纯碱,有白色沉淀生成
C.Fe可除去FeCl2溶液中的FeCl3杂质
D.向CaCO3悬浊液中加入稀盐酸后,悬浊液变澄清
答案 C
解析 CuSO4溶液可以使PbS转化为CuS,能用沉淀溶解平衡原理解释,A不符合题意;加入少量纯碱,溶液中c(C)增大,使BaCO3的沉淀溶解平衡BaCO3(s)Ba2+(aq)+C(aq)逆向移动,有白色沉淀生成,B不符合题意;Fe与Fe3+发生氧化还原反应,与沉淀溶解平衡无关,C符合题意;加入稀盐酸,发生反应C+2H+===CO2↑+H2O,使CaCO3的沉淀溶解平衡CaCO3(s)Ca2+(aq)+C(aq)正向移动,悬浊液变澄清,D不符合题意。
3.根据下列实验操作和现象所得出的结论正确的是(  )
选项 实验操作和现象 结论
A 将NaClO溶液滴入品红溶液中,品红溶液缓慢褪色;若同时加入食醋,红色很快褪去 ClO-的氧化性随pH的减小而增强
B 向NaCl与NaBr混合溶液中滴加AgNO3溶液,观察到出现浅黄色沉淀 Ksp(AgBr)C 向滴有酚酞的氨水中加入CH3COONH4固体,溶液的红色变浅 CH3COONH4溶液呈酸性
D 向含AgCl和AgBr的饱和溶液中加入足量浓AgNO3溶液,产生的沉淀有两种颜色,但以白色为主 溶液中减小
答案 A
解析 将NaClO溶液滴入品红溶液中,ClO-具有氧化性使品红溶液缓慢褪色,但同时加入食醋,红色很快褪去,说明随溶液pH减小,ClO-的氧化性增强,A正确;不确定溶液中NaCl与NaBr的浓度关系,因此无法根据实验现象比较AgCl和AgBr的Ksp,B错误;醋酸铵能电离出N,c(N)增大,使NH3·H2O的电离平衡逆向移动,c(OH-)减小,溶液碱性减弱,红色变浅,题述现象不能说明CH3COONH4溶液呈酸性,C错误;溶液中产生的沉淀有两种颜色,说明AgCl和AgBr均已达到沉淀溶解平衡,溶液中==,温度不变,Ksp不变,D错误。
4.叠氮酸(HN3)是一种弱酸。常温下,向20 mL 0.1 mol·L-1的HN3溶液中逐滴加入0.1 mol·L-1NaOH溶液。测得滴定过程中溶液的pH随V(NaOH)变化如图所示,下列说法正确的是(  )
A.点①溶液中:c(HN3)+c(H+)>c()+c(OH-)
B.点②溶液中:c(Na+)=c()+c(HN3)
C.常温下,Ka(HN3)的数量级为10-4
D.点③溶液中:c(OH-)=c(H+)+c(HN3)
答案 D
解析 点①溶液为等浓度HN3与NaN3的混合溶液,根据电荷守恒可得c(Na+)+c(H+)=c()+c(OH-),溶液pH<7,说明HN3的电离程度大于的水解程度,所以c(HN3)5.25 ℃时,H2SeO4第一步完全电离,第二步电离平衡常数Ka=2.18×10-2。则25 ℃时,下列说法正确的是(  )
A.KHSeO4的溶液显碱性
B.K2SeO4溶液中存在c(K+)=2[c(HSe)+c(Se)]
C.0.5 mol·L-1的H2SeO4溶液中,c(HSe)+2c(Se)+c(OH-)=0.5 mol·L-1
D.向H2SeO4溶液中滴加KOH溶液至中性时,=2.18×104
答案 B
解析 H2SeO4第一步完全电离,则KHSeO4只电离不水解,溶液显酸性,A错误;根据元素守恒可知,K2SeO4溶液中存在c(K+)=2[c(HSe)+c(Se)],B正确;根据元素守恒可知,0.5 mol·L-1的H2SeO4溶液中,c(HSe)+c(Se)=0.5 mol·L-1,C错误;向H2SeO4溶液中滴加KOH溶液至中性时,c(H+)=10-7 mol·L-1,===2.18×105,D错误。
6.常温下,下列混合溶液中,各离子浓度的大小顺序正确的是(  )
A.10 mL 0.1 mol·L-1氨水与10 mL 0.1 mol·L-1盐酸混合:c(Cl-)>c(N)>c(OH-)>c(H+)
B.10 mL 0.1 mol·L-1 NH4Cl溶液与5 mL 0.2 mol·L-1 NaOH溶液混合:c(N)>c(Cl-)>c(OH-)>c(H+)
C.10 mL 0.1 mol·L-1 CH3COOH溶液与5 mL 0.2 mol·L-1 NaOH溶液混合:c(Na+)=c(CH3COO-)>c(OH-)=c(H+)
D.10 mL 0.5 mol·L-1 CH3COONa溶液与5 mL 1 mol·L-1盐酸混合:c(Cl-)=c(Na+)>c(H+)>c(OH-)
答案 D
解析 10 mL 0.1 mol·L-1氨水与10 mL 0.1 mol·L-1盐酸混合后溶液显酸性,A项错误;10 mL 0.1 mol·L-1 NH4Cl溶液与5 mL 0.2 mol·L-1 NaOH溶液混合得等浓度NaCl和NH3·H2O的混合溶液,则c(Cl-)>c(N)>c(OH-)>c(H+),B项错误;10 mL 0.1 mol·L-1 CH3COOH溶液与5 mL 0.2 mol·L-1 NaOH溶液混合得CH3COONa溶液,显碱性,C项错误;10 mL 0.5 mol·L-1 CH3COONa溶液与5 mL 1 mol·L-1盐酸混合得等浓度CH3COOH和NaCl的混合液,则c(Cl-)=c(Na+)>c(H+)>c(OH-),D项正确。
7.常温下,将0.1 mol·L-1 NaOH溶液滴加到一定浓度的二元酸(H2R)溶液中,混合溶液的pH与离子浓度变化的关系如图所示。下列叙述正确的是(  )
A.曲线N表示pH与lg的变化关系
B.当溶液中c(HR-)=c(R2-)时,pH=3
C.NaHR溶液中c(H+)>c(OH-)
D.当混合溶液呈中性时,c(Na+)答案 C
解析 A项,根据电离常数可知,=、=,由于Ka1(H2R)>Ka2(H2R),pH相同时,>,因此曲线M表示pH与lg的变化关系,曲线N表示pH与lg的变化关系,错误;B项,当lg等于0时,c(HR-)=c(R2-),pH=5,错误;C项,由于HR-的水解常数为=10-11c(OH-),正确;D项,当混合溶液呈中性时,根据图像可知c(R2-)>c(HR-)>c(H2R),根据电荷守恒可知c(Na+)=c(HR-)+2c(R2-),所以溶液中c(Na+)>c(H2R)+c(HR-)+c(R2-),错误。
8.常温下,调节0.1 mol·L-1 H2A溶液的pH,溶液中H2A、HA-、A2-的物质的量分数δ(X)随pH的变化如图所示。下列叙述错误的是(  )
A.H2A的Ka1的数量级为10-2
B.pH=4.2时,溶液中一定存在:c(Na+)+c(H+)=3c(HA-)+c(OH-)
C.pH=2.7时,c(HA-)>c(H2A)=c(A2-)
D.NaHA溶液中一定存在:c(Na+)>c(HA-)>c()>c(H2A)>c(H+)
答案 D
解析 由图可知,δ(H2A)=δ(HA-)时pH=1.2,则c(H2A)=c(HA-)时,溶液中c(H+)=10-1.2 mol·L-1,则有Ka1(H2A)=c(H+)=10-1.2,即Ka1的数量级为10-2,A正确;pH=4.2时,溶液中HA-和A2-的物质的量分数相等,则有c(HA-)=c(A2-),根据电荷守恒可得c(Na+)+c(H+)=c(HA-)+c(OH-)+2c(A2-),从而可得c(Na+)+c(H+)=3c(HA-)+c(OH-),B正确;由图可知pH=2.7时,三种含A微粒的物质的量分数:δ(HA-)>δ(A2-)=δ(H2A),则有c(HA-)>c(H2A)=c(A2-),C正确;δ(HA-)=δ(A2-)时溶液pH=4.2,则Ka2(H2A)=10-4.2,则NaHA溶液中HA-的水解常数Kh===10-12.8c(H+)>c()>c(H2A),D错误。
9.25 ℃时,向20.00 mL 0.1 mol·L-1 HA(弱酸)溶液中滴加0.1 mol·L-1 NaOH溶液,混合溶液中水电离出的c水(OH-)与NaOH溶液体积之间的关系如图1所示。向20.00 mL 0.1 mol·L-1 NaOH溶液中滴加0.1 mol·L-1 HA溶液,混合溶液中水电离出的c水(OH-)与HA溶液体积之间的关系如图2所示。下列说法错误的是(  )
图1
图2
A.A点、M点对应溶液中水的电离均受到抑制,且水的电离程度:A点>M点
B.C点、P点对应溶液均为NaA溶液,都存在c(OH-)=c(H+)+c(HA)
C.D点、Q点对应溶液所含溶质不同,但两溶液中都存在c(Na+)=c(A-)
D.若已知C点的纵坐标为1×10-5,则Ka(HA)≈5×10-6
答案 C
解析 A点对应0.1 mol·L-1 HA(弱酸)溶液,M点对应0.1 mol·L-1 NaOH溶液,由于同浓度的NaOH电离出的氢氧根离子浓度大于HA电离出的氢离子浓度,因此,氢氧化钠对水的电离抑制程度大于HA对水的电离抑制程度,则水的电离程度:A点>M点,故A正确;C点、P点对应溶液均为NaA溶液,此时水的电离程度最大,溶液中存在质子守恒:c(OH-)=c(H+)+c(HA),故B正确;分析图1知,D点对应溶液为NaOH、NaA的混合液,溶液呈碱性,结合电荷守恒可知c(Na+)>c(A-),分析图2知,Q点对应溶液为HA、NaA的混合液,溶液呈中性,根据电荷守恒,c(Na+)=c(A-),故C错误;C点对应溶液为NaA溶液,若已知C点对应溶液中c水(OH-)=1×10-5 mol·L-1,即c(OH-)=1×10-5 mol·L-1,c(HA)≈c(OH-)=10-5 mol·L-1,溶液中c(A-)=(0.05-10-5)mol·L-1≈0.05 mol·L-1,根据Kh==,代入数据,可以得出Ka(HA)≈5×10-6,故D正确。
10.常温下,已知Ksp(ZnS)=1.6×10-24,Ksp(CuS)=6.3×10-36。如图表示CuS和ZnS饱和溶液中阳离子(R2+)浓度与阴离子(S2-)浓度的负对数关系。下列说法不正确的是(  )
A.线A表示的是CuS,线B表示的是ZnS
B.向CuS饱和溶液中加入CuCl2固体,CuS的溶解平衡逆向移动,Ksp(CuS)减小
C.p点表示CuS或ZnS的不饱和溶液
D.向线A表示的溶液中加入Na2S溶液,不可能实现n点到m点的转化
答案 B
解析 横、纵坐标的值越大,对应离子的浓度越小,由于Ksp(ZnS)>Ksp(CuS),故线A表示的是CuS,线B表示的是ZnS,A正确;CuS饱和溶液中存在沉淀溶解平衡:CuS(s)Cu2+(aq)+S2-(aq),加入CuCl2固体,c(Cu2+)增大,平衡逆向移动,由于温度不变,则Ksp(CuS)不变,B错误;p点溶液的-lg c(S2-)大于n点,则p点溶液中c(S2-)小于n点,故p点表示CuS或ZnS的不饱和溶液,C正确;向线A表示的溶液中加入Na2S溶液,温度没有变化,只能在A线上移动,不可能由n点到m点,D正确。
11.常温下,向20 mL 0.1 mol·L-1BaCl2溶液中滴加0.2 mol·L-1Na2CO3溶液,滴定曲线如图所示。已知:pBa=-lg c(Ba2+),pKa=-lg Ka;常温下H2CO3:pKa1=6.4、pKa2=10.3。下列说法正确的是(  )
A.常温下,Na2CO3溶液的pKh2=3.7(Kh2为二级水解常数)
B.G点溶液中c(Ba2+)=2×10-8mol·L-1
C.常温下,Ksp(BaCO3)的数量级为10-10
D.其他条件相同,用MgCl2溶液替代BaCl2溶液,F点向G点迁移
答案 B
解析 H2H2+OH-,Kh2=,pKh2=pKw-pKa1=14-6.4=7.6,A错误;20 mL 0.1 mol· L-1 BaCl2溶液中滴加0.2 mol·L -1Na2CO3溶液,当加入10 mL Na2CO3溶液时,Ba2+和恰好完全反应生成BaCO3,此时溶液中c(Ba2+)≈c(),F点pBa=4.5,c(Ba2+)=10-4.5 mol·L-1,Ksp(BaCO3)=c(Ba2+)×c()=10-4.5×10-4.5=10-9,G点c()=0.05 mol·L-1,则c(Ba2+)===2×10-8mol·L-1,B正确、C错误;BaCO3难溶于水,MgCO3微溶于水,若用MgCl2溶液替代BaCl2溶液,当恰好完全反应时,溶液中c(Mg2+)> c(Ba2+),则pMg12.25 ℃时,向1 L c(HA)+c(A-)=0.1 mol·L-1的HA溶液中滴加盐酸或NaOH溶液,溶液中的H+、OH-、A-及HA的浓度的对数值(lg c)与pH的关系如图所示(不考虑溶液温度的变化),下列说法正确的是(已知100.25≈1.78)(  )
A.a表示lg c(A-)与pH的关系曲线
B.25 ℃时,Ka(HA)的数量级为10-4
C.P点溶液中:n(Na+)+n(H+)=0.1 mol
D.滴加盐酸的过程中,c(HA)·c(OH-)增大
答案 C
解析 a表示lg c(HA)与pH的关系曲线,A项错误;Ka(HA)=,pH=4.75时,a、b曲线相交于一点,c(HA)=c(A-),Ka(HA)==10-4.75,数量级为10-5,B项错误;a、d曲线相交于P点,此时c(OH-)=c(HA),P点溶液中存在电荷守恒:c(H+)+c(Na+)=c(A-)+c(OH-),则c(H+)+c(Na+)=c(A-)+c(HA),1 L c(HA)+c(A-)=0.1 mol·L-1的溶液中n(HA)+n(A-)=0.1 mol·L-1×1 L=0.1 mol,则P点溶液中n(Na+)+n(H+)=0.1 mol,C项正确;c(H+)=,Ka(HA)==,Ka(HA)、Kw只受温度影响,温度不变,Ka(HA)、Kw均不变,也不变,滴加盐酸时,c(A-)减小,则c(OH-)·c(HA)减小,D项错误。
二、非选择题(本题共3小题,共40分)
13.(16分)草酸、KMnO4均是重要的化学分析试剂,某次实验中需要使用480 mL 0.200 0 mol·L-1的草酸溶液,回答下列问题。
(1)实验中需要称取     g草酸晶体(H2C2O4·2H2O),称量后     (填“需要”或“不需要”)加热除去相应的结晶水;配制过程中需要使用的玻璃仪器有玻璃棒、胶头滴管及         。
(2)假设称取草酸晶体时使用的是托盘天平,称量中试剂与砝码位置错放,所配制溶液中c(H2C2O4)    (填“>”“=”或“<”,下同)0.200 0 mol·L-1;若定容时俯视刻度线,则所配溶液中c(H2C2O4)      0.200 0 mol·L-1。
(3)若配制溶液时所取草酸晶体不纯(杂质无还原性),为测定草酸的纯度,某同学量取20.00 mL上述所配溶液放入锥形瓶中,然后用0.100 0 mol·L-1的酸性KMnO4标准溶液滴定(氧化产物是CO2),滴定终点时消耗V mL标准溶液。
①(2分)标准溶液应使用    (填“酸”或“碱”)式滴定管取用,合理的V值可能是    (填字母)。
A.15.8 B.16.20
C.15.82 D.16.18
②滴定终点时溶液颜色的变化为                 ,样品中草酸晶体的质量分数为         (用含V的式子表示)。
答案 (1)12.6 不需要 500 mL容量瓶、烧杯 (2)< > (3)①酸 C ②由无色变成浅红色且30 s内保持不变色 6.25V%
解析 (1)因没有480 mL的容量瓶,故实际配制的是500 mL溶液,因此所需要的溶质是0.200 0 mol·L-1×0.5 L×126 g·mol-1=12.6 g,结晶水不需要加热除去,因为溶解后结晶水转化为溶剂。配制过程中需要使用的玻璃仪器有玻璃棒、胶头滴管及500 mL容量瓶、烧杯。(2)当试剂与砝码位置错放时,称量的试剂的质量小于12.6 g,故最后所配溶液浓度小于0.200 0 mol·L-1。定容时俯视刻度线,实际液面在刻度线下,故所配溶液浓度大于0.200 0 mol·L-1。(3)①应使用酸式滴定管量取酸性KMnO4标准溶液。当样品为纯净物时,由得失电子守恒可得,0.200 0 mol·L-1×20.00 mL×2=0.100 0 mol·L-1×V mL×5,解得V=16.00,由于草酸晶体不纯(杂质无还原性),故实际消耗的酸性KMnO4溶液不可能大于16.00 mL,B、D项错误;滴定管的精确度为0.01 mL,A项错误,C项正确。②滴定终点时溶液颜色的变化为由无色变成浅红色且30 s内保持不变色;设所配溶液中c(H2C2O4)=a mol·L-1,有a mol·L-1×20.00 mL×2=0.100 0 mol·L-1×V mL×5,解得a=0.012 5V,故样品中草酸晶体的质量分数为
×100%=6.25V%。
14.(12分)熟石灰、草酸氢钠和草酸钙均是生活中常见的化合物,广泛应用于工业生产中。查阅资料得到如下数据信息。
物质 Ca(OH)2 H2C2O4 CaC2O4
25 ℃时Ksp=4.0×10-6 100 ℃时Ksp=8.1×10-7 25 ℃时Ka1=5.4×10-2,Ka2=5.4×10-5 25 ℃时Ksp=2.4×10-9
回答下列问题:
Ⅰ.25 ℃时,草酸氢钠与Ca(OH)2或CaCl2反应的探究实验。
实验ⅰ:往20 mL 0.10 mol·L-1NaHC2O4溶液中滴加10 mL 0.01 mol·L-1Ca(OH)2饱和溶液,产生白色沉淀。
实验ⅱ:往20 mL 0.10 mol·L-1NaHC2O4溶液中滴加0.10 mol·L-1CaCl2溶液,产生白色沉淀。
已知:溶液混合后,溶液体积和温度变化忽略不计。
(1)(1分)25 ℃时,NaHC2O4溶液的pH     (填“>”“=”或“<”)7。
(2)(1分)25 ℃时,NaHC2O4和Na2C2O4浓度均为0.1 mol·L-1的混合溶液中,各离子浓度由大到小的顺序为     。
(3)实验ⅰ发生反应的离子方程式为                         。
(4)实验ⅱ随着CaCl2溶液的加入,溶液中将     (填“增大”“减小”或“不变”)。
(5)实验ⅱ中滴加CaCl2溶液的体积V(CaCl2)=80 mL时,溶液中c(C2)=     mol·L-1。
Ⅱ.不同温度下Ca(OH)2饱和溶液电导率的探究实验。
①查阅资料
电导率是表征电解质溶液导电能力的物理量。温度一定时,强电解质稀溶液的电导率随溶液中离子浓度的增大而增大;离子浓度一定时,稀溶液电导率随温度的升高而增大。
②设计实验、分析实验数据
取试样a、b、c[不同温度下配制的Ca(OH)2饱和溶液],在设定的测试温度下,进行表中实验ⅲ~ⅴ,记录数据。
实验数据表
实验序号 试样 测试温度/℃ 电导率/(μS·cm-1)
ⅲ a:25 ℃的Ca(OH)2饱和溶液 25 A1
ⅳ b:35 ℃的Ca(OH)2饱和溶液 35 A2
ⅴ c:45 ℃的Ca(OH)2饱和溶液 45 A3
③数据分析,交流讨论
(6)25 ℃的Ca(OH)2饱和溶液的pH=     (已知:lg 2≈0.3)。
(7)实验结果为A3>A2>A1,推测A3>A2>A1的原因为              。
答案 (1)< (2)c(Na+)>c(C2)>c(HC2)>c(H+)>c(OH-)
(3)Ca2++2OH-+2HC2CaC2O4↓+C2+2H2O
(4)减小 (5)4.0×10-8 (6)12.3
(7)溶液电导率随温度的升高而增大的程度大于溶解度的减小对电导率的影响
解析 (1)25 ℃时,HC2的电离常数Ka2=5.4×10-5,HC2的水解常数Kh=≈1.85×10-13,因此NaHC2O4溶液中HC2的电离程度大于其水解程度,溶液呈酸性,pH<7。(2)25 ℃时,NaHC2O4和Na2C2O4浓度均为0.1 mol·L-1的混合溶液中,HC2的电离常数Ka2=5.4×10-5,C2的水解常数Kh=≈1.85×10-10,混合溶液中HC2的电离程度大于C2的水解程度,溶液呈酸性,溶液中各离子浓度由大到小的顺序为c(Na+)>c(C2)>c(HC2)>c(H+)>c(OH-)。(3)实验ⅰ中Ca(OH)2少量,因此发生反应的离子方程式为Ca2++2OH-+2HC2===CaC2O4↓+C2+2H2O。(4)实验ⅱ,随着CaCl2溶液的加入,溶液中c(H+)增大,根据Ka2=不变,得出减小。(5)实验ⅱ中V(CaCl2)=80 mL时,溶液中的钙离子浓度为c(Ca2+)==0.06 mol·L-1,溶液中c(C2)==mol·L-1=4.0×10-8 mol·L-1。(6)25 ℃时,Ksp=c(Ca2+)·c2(OH-)=4×10-6,根据沉淀溶解平衡可知,Ca(OH)2饱和溶液中2c(Ca2+)=c(OH-),c(OH-)=2=2mol·L-1=2×10-2 mol·L-1。因此25 ℃的Ca(OH)2饱和溶液的pH=12.3。
15.(12分)[2023·全国乙卷,27(1)(2)(3)(4)]LiMn2O4作为一种新型锂电池正极材料受到广泛关注。由菱锰矿(MnCO3,含有少量Si、Fe、Ni、Al等元素)制备LiMn2O4的流程如下:
已知:Ksp[Fe(OH)3]=2.8×10-39,Ksp[Al(OH)3]=1.3×10-33,Ksp[Ni(OH)2]=5.5×10-16。
回答下列问题:
(1)硫酸溶矿主要反应的化学方程式为        。
为提高溶矿速率,可采取的措施         (举1例)。
(2)(2分)加入少量MnO2的作用是    。
不宜使用H2O2替代MnO2,原因是    。
(3)溶矿反应完成后,反应器中溶液pH=4,此时c(Fe3+)=         mol·L-1;用石灰乳调节至pH≈7,除去的金属离子是    。
(4)加入少量BaS溶液除去Ni2+,生成的沉淀有    。
答案 (1)MnCO3+H2SO4===MnSO4+H2O+CO2↑ 粉碎菱锰矿(或搅拌、适当升高温度等) (2)将Fe2+氧化为Fe3+ Mn2+和生成的Fe3+可以催化H2O2分解 (3)2.8×10-9 Al3+ (4)BaSO4、NiS
解析 (3)溶液pH=4,此时溶液中c(OH-)=1.0×10-10mol·L-1,c(Fe3+)==2.8×10-9mol·L-1,溶液中的c(Fe3+)小于1.0×10-5 mol·L-1,认为Fe3+已经沉淀完全;同理,pH≈7,c(OH-)=1.0×10-7mol·L-1,c(Al3+)=1.3×10-12mol·L-1,c(Ni2+)=5.5×10-2mol·L-1,Al3+沉淀完全。(4)加入少量BaS溶液除去Ni2+,此时溶液中发生反应的离子方程式为Ba2++S2-+Ni2++S===BaSO4↓+NiS↓。