阶段重点练(四)
一、选择题(每小题只有一个正确答案)
1.向2 mL 0.8 mol·L-1 FeSO4溶液中,滴加2 mL 1 mol·L-1 NaHCO3溶液(pH=8),产生无色气体和白色浊液。将浊液分成两份,一份迅速过滤、洗涤,加入稀盐酸,产生的无色气体可使澄清石灰水变浑浊;另一份静置一段时间后变为红褐色。已知:碳酸亚铁是难溶于水的白色固体。下列说法错误的是( )
A.无色气体是CO2
B.NaHCO3溶液中,HC水解程度大于其电离程度
C.上述实验过程中发生了氧化还原反应
D.白色沉淀中含有FeCO3,FeCO3的生成过程中HC水解被促进
解析:D 产生的无色气体可使澄清石灰水变浑浊,说明生成的无色气体是CO2,A正确;NaHCO3溶液pH=8,说明溶液显碱性即HC水解程度大于其电离程度,B正确;另一份静置一段时间后变为红褐色,说明生成了氢氧化铁即白色氢氧化亚铁沉淀被氧气氧化,因此上述实验过程中发生了氧化还原反应,C正确;根据一份迅速过滤、洗涤,加入稀盐酸,产生的无色气体可使澄清石灰水变浑浊;另一份静置一段时间后变为红褐色,说明生成的白色沉淀是Fe(OH)2和FeCO3,HCC+H+,FeCO3的生成过程中促进了HC的电离,根据HC+H2OH2CO3+OH-,Fe(OH)2的生成过程中促进了HC的水解,D错误。
2.下列说法错误的是( )
A.25 ℃,向10 mL氨水中加入蒸馏水,将其稀释到1 L后,溶液的pH变化小于2
B.将CH3COONa溶液从常温加热到80 ℃,溶液中c(OH-)减小,c(H+)增大,pH减小
C.物质的量浓度相等的NH4Cl溶液、NH4F溶液和NaF溶液,其pH依次增大
D.若将CO2通入0.1 mol·L-1 Na2CO3溶液中至溶液呈中性(忽略溶液体积的变化),则溶液中2c(C)+c(HC)=0.2 mol·L-1
解析:B NH3·H2O为弱碱,稀释的同时会有NH3·H2O继续电离出OH-,因此25 ℃,向10 mL氨水中加入蒸馏水,将其稀释100倍后,溶液的pH变化小于2,A正确。CH3COONa溶液中醋酸根离子水解生成氢氧根离子,使溶液呈碱性,升高温度会促进醋酸根离子的水解,溶液碱性增强,氢氧根离子浓度增大,B错误。氯化铵为强酸弱碱盐,溶液显酸性;氟化铵中铵根离子水解生成氢离子,氟离子水解生成氢氧根离子,而铵根离子的水解程度大于氟离子的水解程度,使得溶液显酸性,但酸性要比同浓度的氯化铵溶液酸性弱;氟化钠为强碱弱酸盐,其溶液显碱性,因此物质的量浓度相等的NH4Cl溶液、NH4F溶液和NaF溶液,其pH依次增大,C正确。溶液中存在电荷守恒:c(H+)+c(Na+)=2c(C)+c(HC)+c(OH-),溶液呈中性,则c(H+)=c(OH-),c(Na+)=2c(C)+c(HC)=0.2 mol·L-1,D正确。
3.下列说法正确的是( )
A.稀释0.1 mol·L-1 Na2CO3溶液,溶液的pH增大
B.水解反应N+H2ONH3·H2O+H+达到平衡后,升高温度平衡逆向移动
C.加热0.1 mol·L-1 Na2CO3溶液,C的水解程度增大
D.Na2CO3溶液中加入少量NaOH固体,C水解程度减小,溶液的pH减小
解析:C Na2CO3溶液中存在平衡C+H2OHC+OH-,稀释时平衡向正向移动,但OH-的浓度减小,则H+浓度增大,溶液的pH减小,A错误;盐类水解是吸热反应,升温平衡正向移动,B错误;盐类水解反应是吸热反应,升温平衡正向移动,则加热0.1 mol·L-1 Na2CO3溶液,C的水解程度增大,C正确;Na2CO3溶液中存在平衡C+H2OHC+OH-,加入少量NaOH固体,OH-浓度增大,平衡逆向移动,C水解程度减小,c(OH-)增大,溶液的pH增大,D错误。
4.常温下,将0.1 mol·L-1 NaOH溶液分别滴入20 mL 0.1 mol·L-1 HCl溶液与20 mL 0.1 mol·L-1 HX溶液中,溶液的pH随滴入NaOH溶液体积变化的图像如图所示(忽略混合后溶液体积的变化)。下列说法正确的是( )
A.HX的电离常数Ka约为10-12
B.c点:c(HX)+2c(H+)=c(X-)+2c(OH-)
C.d点:c(X-)=0.05 mol·L-1
D.水的电离程度:d>c>a>b
解析:B 盐酸为强酸,20 mL 0.1 mol·L-1 HCl溶液的pH=1,结合题图,则N曲线为NaOH溶液滴定20 mL 0.1 mol·L-1 HCl溶液的滴定曲线,M为NaOH溶液滴定20 mL 0.1 mol·L-1 HX溶液的滴定曲线。HXH++X-,b点时,c(H+)=c(X-)=10-6 mol·L-1,c(HX)≈0.1 mol·L-1,Ka=≈10-11,A错误;c点溶液溶质是等浓度的NaX和HX,由电荷守恒:c(Na+)+c(H+)=c(X-)+c(OH-),由元素守恒:2c(Na+)=c(X-)+c(HX),两式得:c(HX)+2c(H+)=c(X-)+2c(OH-),B正确;d点氢氧化钠和HX恰好反应生成0.05 mol·L-1 的NaX,X-水解,c(X-)<0.05 mol·L-1,C错误;酸和碱均会抑制水的电离,X-水解会促进水的电离,溶液酸性a大于b,则水的电离程度b大于a,d为恰好反应生成NaX点,对水的电离促进程度最大,则水的电离程度:d>c>b >a,D错误。
5.对于0.1 mol·L-1 Na2SO3溶液,正确的是( )
A.加入 Na2SO3固体,S水解程度增大
B.忽略溶液体积变化和空气影响,升高温度,c(OH-)增大
C.c(Na+)+c(H+)=c(S)+c(HS)+c(OH-)
D.c(Na+)=c(S)+c(HS)+c(H2SO3)
解析:B 加入 Na2SO3固体,溶解后使溶液中S浓度增大,水解程度减小,A错误;S水解过程吸热,升高温度,S水解程度增大,c(OH-)增大,B正确;Na2SO3溶液中,依据电荷守恒:c(Na+)+c(H+)=2c(S)+c(HS)+c(OH-),C错误;Na2SO3溶液中,依据元素守恒:c(Na+)=2c(S)+2c(HS)+2c(H2SO3),D错误。
6.常温下,下列有关电解质溶液的说法正确的是( )
A.向氨水中加入少量的硫酸铵固体时,溶液中增大
B.向氨水中加入稀硫酸至氨水恰好被中和:c(OH-)-c(H+)=c(N)-c(S)
C.NaHCO3溶液加水稀释时水解程度增大,溶液的pH减小
D.0.1 mol·L-1 Na2CO3溶液中,存在2c(C)+c(HC)+c(H2CO3)=0.1 mol·L-1
解析:C 若向氨水中加入少量硫酸铵固体,铵根离子浓度增大,NH3·H2O电离平衡逆向移动,c(OH-)减小、c(NH3·H2O)增大,溶液中减小,A错误;若向氨水中加入稀硫酸,恰好完全中和生成硫酸铵,根据电荷守恒,c(N)+c(H+)=c(OH-)+2c(S) c(OH-)-c(H+)=c(N)-2c(S),B错误;浓度越小水解程度越大,NaHCO3溶液加水稀释时,水解程度增大,由于加水使溶液体积增大,且水解过程很微弱,故pH减小,C正确;0.1 mol·L-1 Na2CO3溶液中,存在元素守恒:c(C)+c(HC)+c(H2CO3)=0.1 mol·L-1,D错误。
7.砷酸钠(Na3AsO4)常用于农药、玻璃、陶瓷、木材防腐剂等。
已知:①25 ℃时,H3AsO4的电离常数如表:
各级电离常数 Ka1 Ka2 Ka3
电离常数数值 6.3×10-3 1.1×10-7 3.2×10-12
②lg 6.3≈0.8。
下列有关说法错误的是( )
A.HAs的水解平衡常数表达式为
B.常温下,0.1 mol·L-1的H3AsO4溶液中:1.5<pH<2
C.常温下,向0.1 mol·L-1的NaH2AsO4溶液中滴加酚酞,溶液变红
D.0.1 mol·L-1的Na3AsO4溶液中:c(HAs)+2c(As)+c(OH-)-c(H3AsO4)-c(H+)=0.2 mol·L-1
解析:C HAs的水解离子方程式为HAs+H2OH2As+OH-,HAs水解常数表达式为,A项正确;H3AsO4溶液中以第一步电离为主,Ka1=≈,则c(H+)=×10-2 mol·L-1,pH=2-lg 6.3=1.6,则1.5<pH<2,B项正确;H2As的电离常数为Ka2=1.1×10-7,水解常数为Kh==,Ka2>Kh,其电离程度大于其水解程度,0.1 mol·L-1的NaH2AsO4溶液显酸性,滴加酚酞,溶液不会变红,C项错误;0.1 mol·L-1 Na3AsO4溶液中的元素守恒:c(HAs)+c(As)+c(H3AsO4)+c(H2As)=0.1 mol·L-1、c(Na+)=0.3 mol·L-1 ,0.1 mol·L-1 Na3AsO4溶液中的电荷守恒:c(Na+)+c(H+)=2c(HAs)+3c(As)+c(H2As)+c(OH-),联立可得c(HAs)+2c(As)+c(OH-)-c(H3AsO4)-c(H+)=0.2 mol·L-1,D项正确。
8.常温时,下列溶液中粒子的浓度关系正确的是( )
A.0.1 mol·L-1 pH=4的NaHSO3溶液中:c(HS)>c(S)>c(H2SO3)
B.等体积、等物质的量浓度的NaF溶液与HF溶液混合:c(Na+)=c(F-)+c(HF)
C.在NaHA(H2A为二元弱酸)溶液中一定有:c(Na+)+c(H+)=c(HA-)+c(OH-)+c(A2-)
D.c(N)相等的(NH4)2CO3溶液、(NH4)2SO4溶液和(NH4)2Fe(SO4)2溶液中,溶质的物质的量浓度依次增大
解析:A 0.1 mol·L-1 亚硫酸氢钠溶液的pH为4,说明亚硫酸氢根离子在溶液中的电离程度大于其水解程度,溶液中离子浓度大小的关系为c(HS)>c(S)>c(H2SO3),A正确;等体积、等物质的量浓度的 NaF溶液与 HF溶液混合得到的溶液中存在元素守恒关系2c(Na+)=c(F-)+c(HF),B错误;强碱弱酸盐NaHA溶液中存在电荷守恒关系c(Na+)+c(H+)=c(HA-)+c(OH-)+2c(A2-),C错误;硫酸亚铁铵溶液中亚铁离子在溶液中的水解会抑制铵根离子水解,则等浓度的硫酸亚铁铵溶液中铵根离子浓度大于硫酸铵溶液,碳酸铵溶液中的碳酸根离子水解会促进铵根离子的水解,则等浓度的碳酸铵溶液中铵根离子浓度小于硫酸铵溶液,所以铵根离子浓度相等的碳酸铵溶液、硫酸铵溶液、硫酸亚铁铵溶液中溶质的浓度会依次减小,D错误。
9.常温下,下列各组离子因发生水解不能大量共存的是( )
A.水电离出的c(H+)=1×10-12 mol·L-1的溶液中:Na+、K+、Cl-、HC
B.甲基橙为红色的溶液中:Na+、K+、C、N
C.澄清透明的溶液中:S、Fe3+、Cu2+、Cl-
D.Na2S溶液中:N、Al3+、N、S
解析:D 水电离出的c(H+)=1×10-12 mol·L-1的溶液,可知水的电离被抑制,溶液可以是酸性也可以是碱性,在强酸性或者强碱性条件下与HC均能反应,均不能共存,A不符合题意;甲基橙为红色的溶液是酸性溶液,C与H+反应不能共存,B不符合题意;澄清透明的溶液中,各离子之间互不反应,可以共存,C不符合题意;S2-与Al3+能发生相互促进的水解反应,不能大量共存,D符合题意。
10.常温下己二酸(H2X)溶液中,pH与离子浓度变化的关系如图。下列叙述错误的是( )
A.Ka1(H2X)的数量级为10-5
B.NaHX溶液呈酸性
C.当混合溶液呈中性时,c(Na+)>c(X2-)>c(HX-)>c(OH-)=c(H+)
D.若H2X的初始浓度为0.10 mol·L-1,则pH=1的溶液中c(H+)=2c(X2-)+c(HX-)+c(OH-)
解析:D 根据平衡常数表达式可知,lg =lg Ka2+pH,lg=lg Ka1+pH,Ka2<Ka1,则靠近纵坐标一侧(左侧)的横坐标表示lg,据此可计算Ka2=10-5.4,右侧的横坐标表示lg,据此可计算Ka1=10-4.4。依据“零点”可知H2A的Ka1=10-4.4,其数量级为10-5,A正确;NaHA溶液的水解平衡常数Kh==10-9.6<Ka2,溶液呈酸性,B正确;NaHA和Na2A混合溶液可能显中性,Na+浓度最大,pH=7时,lg>0,c(X2-)>c(HX-),C正确;H2X为弱酸,0.1 mol·L-1 H2X中加入其他强酸后溶液的pH才会等于1,故D选项中的电荷守恒式不正确,D错误。
11.常温下,几种弱酸的电离常数Ka如表所示:
化学式 CH3COOH HCOOH H2C2O4
电离常数 Ka=10-4.74 Ka=10-3.74 Ka1=10-1.27 Ka2=10-4.27
下列有关微粒浓度的说法正确的是( )
A.浓度均为0.10 mol·L-1 CH3COONa和HCOONa的溶液中:c(CH3COO-)>c(HCOO-)
B.浓度为0.10 mol·L-1 NaHC2O4的溶液中:c(Na+)>c(HC2)>c(H2C2O4)>c(C2)
C.浓度均为0.1 mol·L-1的NaHC2O4和Na2C2O4的混合溶液中:2c(Na+)=3[c(C2)+c(HC2)+c(H2C2O4)]
D.0.20 mol·L-1 HCOOH溶液与0.10 mol·L-1 NaOH溶液等体积混合后:c(Na+)+2c(H+)=c(HCOO-)+2c(OH-)
解析:C 由表格数据可知,甲酸的电离常数大于乙酸,即甲酸的酸性强于乙酸,根据越弱越水解,乙酸根离子在溶液中的水解程度大于甲酸根离子,所以浓度均为0.10 mol·L-1的CH3COONa和HCOONa溶液中:c(CH3COO-)<c(HCOO-),A错误;由电离常数可知,HC2的水解常数Kh==<Ka2,说明HC2在溶液中的电离程度大于其水解程度,则溶液中:c(C2)>c(H2C2O4),所以浓度为0.10 mol·L-1 NaHC2O4溶液中:c(Na+)>c(HC2)>c(C2)>c(H2C2O4),B错误;浓度均为0.1 mol·L-1的NaHC2O4和Na2C2O4的混合溶液中,由元素守恒得:c(Na+)=(0.1+0.1×2)mol·L-1=0.3 mol·L-1,c(C2)+c(HC2)+c(H2C2O4)=(0.1+0.1)mol·L-1=0.2 mol·L-1,则该混合溶液中存在关系:2c(Na+)=3[c(C2)+c(HC2)+c(H2C2O4)],C正确;0.20 mol·L-1 HCOOH溶液与0.10 mol·L-1 NaOH溶液等体积混合得到等浓度的甲酸和甲酸钠的混合溶液,由电离常数可知,甲酸根离子的水解常数Kh==<Ka,说明等浓度的甲酸和甲酸钠的混合溶液中甲酸的电离程度大于甲酸钠的水解程度,溶液呈酸性,即c(H+)>c(OH-),由电荷守恒得:c(Na+)+c(H+)=c(HCOO-)+c(OH-),所以混合后溶液中:c(Na+)+2c(H+)>c(HCOO-)+2c(OH-),D错误。
二、非选择题
12.化学上把外加少量酸、碱而pH基本不变的溶液称为缓冲溶液。25 ℃时,浓度均为0.10 mol·L-1的CH3COOH和CH3COONa的缓冲溶液的pH=4.76。回答下列问题:
(1)写出CH3COONa水解的离子方程式: CH3COO-+H2OCH3COOH+OH- 。
(2)改变下列条件,能使CH3COONa稀溶液中的值增大的是 d (填字母)。
a.升温 b.加入NaOH固体
c.稀释 d.加入CH3COONa固体
(3)该缓冲溶液中各离子浓度由大到小的顺序为 c(CH3COO-)>c(Na+)>c(H+)>c(OH-) 。
(4)明矾[化学式为KAl(SO4)2·12H2O]溶液呈 酸 (填“酸”“碱”或“中”)性,原因是 Al3++3H2OAl(OH)3+3H+ (用离子方程式表示)。
(5)向稀的FeCl3溶液中加入适量FeCl3固体,其水解平衡Fe3++3H2OFe(OH)3+3H+向 右 (填“左”或“右”)移动,溶液酸性 增强 (填“增强”或“减弱”),FeCl3的水解率 减小 (填“增大”或“减小”)。
解析:(1)乙酸钠是强碱弱酸盐,在溶液中发生水解反应生成氢氧化钠和乙酸,反应的离子方程式为CH3COO-+H2OCH3COOH+OH-。
(2)乙酸钠的水解反应是吸热反应,升高温度,平衡向正反应方向移动,溶液中乙酸根离子浓度减小、氢氧根离子浓度增大,则溶液中的值减小,a不符合题意;由水解常数可知,溶液中=,加入氢氧化钠固体,溶液中氢氧根离子浓度增大,平衡向逆反应方向移动,溶液中乙酸浓度减小,但水解常数不变,所以溶液中和的值减小,b不符合题意;=,加水稀释时,平衡向正反应方向移动,溶液中乙酸根离子物质的量减小、氢氧根离子物质的量增大,则溶液中和的值减小,c不符合题意;由水解常数可知,溶液中=,加入乙酸钠固体,乙酸根离子浓度增大,平衡向正反应方向移动,溶液中乙酸浓度增大,但水解常数不变,所以溶液中和的值增大,d符合题意。
(3)由题意可知,等浓度的乙酸钠和乙酸形成的缓冲溶液呈酸性,说明乙酸的电离程度大于CH3COO-的水解程度,c(H+)>c(OH-),则由电荷守恒关系c(Na+)+c(H+)=c(CH3COO-)+c(OH-)可知,溶液中离子浓度的大小顺序为c(CH3COO-)>c(Na+)>c(H+)>c(OH-)。
(4)明矾溶于水电离的Al3+水解使明矾溶液呈酸性,水解的离子方程式为Al3++3H2OAl(OH)3+3H+。
(5)FeCl3溶液中存在:Fe3++3H2OFe(OH)3+3H+,加入固体FeCl3增大Fe3+的浓度,平衡向右移动,H+浓度增大,酸性增强,根据水解的规律,浓度越大水解程度越小,FeCl3的水解率减小。
13.现有以下五种溶液,溶质浓度均为0.1 mol·L-1:①氨水 ②CH3COONH4溶液 ③NH4Cl溶液 ④NH4HSO4溶液 ⑤(NH4)2SO4溶液。已知醋酸铵溶液近似为中性,NH3·H2O的电离常数为Kb=1.8×10-5。回答下列问题:
(1)c(N)由大到小的顺序 ⑤④③②① (填序号)。
(2)若向③中加入少量硫酸铝固体,则溶液中将 减小 (填“增大”“减小”或“不变”)。
(3)向10 mL ①中加入等浓度盐酸至中性,此时消耗盐酸体积 < (填“>”“<”或“=”)10 mL;加入5 mL盐酸时溶液显 碱 性,此时溶液中存在等量关系c(H+)+c(Cl-)= c(NH3·H2O)+c(OH-) 。
(4)次磷酸(H3PO2)是一元弱酸,向10 mL H3PO2溶液中加入30 mL等浓度的氨水,写出离子反应方程式: H3PO2+ NH3·H2OH2P+N+H2O 。
解析:(1)NH3·H2O在溶液中部分电离出铵根离子,所以等浓度的氨水中铵根离子浓度小于铵盐溶液中的铵根离子浓度;等浓度的硫酸铵溶液中铵根离子浓度高于硫酸氢铵、氯化铵和醋酸铵;铵根离子在溶液中部分水解使溶液呈酸性,硫酸氢铵在溶液中电离出的氢离子抑制铵根离子水解,溶液中的铵根离子浓度大于氯化铵;醋酸铵在溶液中电离出的醋酸根离子水解促进铵根离子水解,溶液中的铵根离子浓度小于氯化铵,则溶液中铵根离子浓度由大到小的顺序为⑤④③②①。
(2)氯化铵溶液中存在水解平衡:N+H2ONH3·H2O+H+,向氯化铵溶液中加入少量硫酸铝固体,铝离子在溶液中水解生成氢氧化铝和氢离子,溶液氢离子浓度增大,使铵根离子的水解平衡逆向移动,溶液中铵根离子浓度增大,但NH3·H2O的电离常数不变,溶液中=,则溶液中和的值减小。
(3)向10 mL 0.1 mol·L-1氨水中加入等浓度盐酸得到的中性溶液为一水合氨和氯化铵的混合溶液,则反应消耗盐酸体积小于10 mL;向10 mL 0.1 mol·L-1氨水中加入等浓度5 mL盐酸得到等浓度的一水合氨和氯化铵的混合溶液,铵根离子的水解常数Kh==<Kb,说明一水合氨在溶液中的电离程度大于铵根离子的水解程度,则反应得到的混合溶液呈碱性;混合溶液中存在电荷守恒关系c(N)+c(H+)=c(Cl-)+c(OH-)和元素守恒关系2c(Cl-)=c(N)+c(NH3·H2O),整合两式可得:c(H+)+c(Cl-)= c(NH3·H2O)+c(OH-)。
(4)由题意可知,次磷酸溶液与过量的氨水反应生成次磷酸铵和水,反应的离子方程式为H3PO2+ NH3·H2OH2P+N+H2O。
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