水溶液中的离子平衡5069.pdf

1 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=1.0 B.水的电离程度:BCAD C.C 点:c(N )=c(Cl-)=1.0 molL-1 D.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(N )=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(N )=c(Cl-),c(Cl-)是原来的一半,则C点c(N )=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=-=(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 -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(N -)c(CH3COO-)c(H+)c(OH-)答案 A 2 解析 -,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)2 HCl NH4Cl 备注 悬浊液 1 molL-1 1 molL-1 A.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)+2N Mg2+2NH3H2O D.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。N 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 N 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 1 1 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 1 1 1 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(N )c(H+)c(OH-)B.在 Na2SO3溶液中:c(Na+)=2c(S -)+c(HS -)+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-1 D.在 0.1 molL-1 Na2C2O4溶液中:2c(Na+)=c(C2 -)+c(HC2 -)+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(S -)=c(Na+)c(N )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(S -)+c(HS -)+c(OH-),B 错误。pH=6 的 CH3COOH 溶液中由水电离出的 c(H+)水=c(OH-)水=-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(C2 -)+2c(HC2 -)+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:H2CO3 C6H5OH C 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 S -4 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9.7 C.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(HC -)+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,HFHClOHC -,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(HC -)+2c(H2CO3)+2c(C -)=c(Na+),根据电荷守恒得 c(H+)+c(Na+)=c(OH-)+c(HC -)+2c(C -),所以得 c(OH-)-c(H+)=c(HC -)+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(N2 -)。(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+HN2 -。b 点时溶液中的溶质为 NaHN2O2,溶液呈碱性,说明 HN2 -的水解程度大于其电离程度,H2N2O2为水解产物,N2 -为电离产物,故 c(H2N2O2)c(N2 -)。a 点时溶液中,根据电荷守恒可得:c(Na+)+c(H+)=2c(N2 -)+c(HN2 -)+c(OH-),而 a 点时溶液的 pH=7,则c(H+)=c(OH-),故 c(Na+)=2c(N2 -)+c(HN2 -),所以 c(Na+)c(N2 -)+c(HN2 -)。(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)+N2 -(aq)、Ag2SO4(s)2Ag+(aq)+S -(aq),溶液中 -=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7 B.小于7 C.等于7 D.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-)=1.010-14 B.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Cr2 -的废水毒性较大,某工厂废水中含5.010-3 molL-1的 Cr2 -。为了使废水的排放达标,进行如下处理:Cr2 -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 。6 (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)B NaHA 只能发生电离,不能发生水解(2)BC(3)BD .(1)Cr2 -+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)-=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+K1 Fe(OH)2+H2OFe(OH +H+K2 Fe(OH +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 -+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NH4Cl D.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。7 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 CH3COONa NaHCO3 Na2CO3 NaClO NaCN C6H5ONa pH 8.8 9.7 11.6 10.3 11.1 11.3 (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 。HCN HClO C6H5OH CH3COOH H2CO3(3)根据表中数据,下列反应不能成立的是 (填字母)。A.CH3COOH+Na2CO3NaHCO3+CH3COONa B.CH3COOH+NaCNCH3COONa+HCN C.CO2+H2O+2NaClONa2CO3+2HClO D.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(Cr -)=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 Cr -中哪种离子先沉淀?答案(1)C -(2)(3)CD(4)Cl2+HC -CO2+Cl-+HClO(5)AgCl 开始沉淀所需Ag+浓度:c(Ag+)1=-molL-1=1.810-7 molL-1;Ag2CrO4开始沉淀所需 Ag+浓度:c(Ag+)2=-molL-14.3610-5 molL-1,c(Ag+)1H2CO3HClOHCNC6H5OHHC -,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。8