人教版高中化学选择性必修1第三章章末质量评估水溶液中的离子反应与平衡练习含答案

这是一份人教版高中化学选择性必修1第三章章末质量评估水溶液中的离子反应与平衡练习含答案，共17页。
章末质量评估　
水溶液中的离子反应与平衡
(时间:75分钟　满分:100分)
一、选择题:本题共16小题,共44分。第1~10小题,每小题2分;第11~16小题,每小题4分。在每小题给出的四个选项中,只有一项是符合题目要求的。
1.下列关于强弱电解质及非电解质的组合完全正确的是 (　　)
选项
A
B
C
D
强电解质
NaCl
H2SO4
NaOH
HNO3
弱电解质
HF
BaSO4
CaCO3
CH3COOH
非电解质
Cl2
CO2
C2H5OH
SO2
解析:A组中Cl2是单质,不是非电解质;B组中的BaSO4与C组中的CaCO3都是强电解质。
答案:D
2.在一支25 mL的酸式滴定管中加入0.1 mol/L的HCl溶液,其液面恰好在5 mL刻度处,若把滴定管中的溶液全部放入烧杯中,然后用
0.1 mol/L的NaOH溶液进行中和,则所需NaOH溶液的体积 (　　)
A.大于20 mL　　　　　　B.小于20 mL
C.等于20 mL　　　　　 D.等于5 mL
解析:滴定管最下部无刻度线,刻度线以下充满溶液,若把溶液全部放入烧杯中,其体积大于 20 mL,用等浓度的NaOH溶液中和,所需NaOH溶液的体积应大于 20 mL。
答案:A
3.下列有关常温下pH均为3的醋酸和硫酸的说法中正确的是 (　　)
A.两种溶液中,由水电离出的氢离子浓度均为1×10-11 mol/L　
B.分别加水稀释至原体积的100倍后,两种溶液的pH仍相同
C.醋酸中的c(CH3COO-)和硫酸中的c(SO42-)相等
D.分别加入足量锌片,两种溶液生成H2的体积相同
解析:酸溶液中OH-全部来自水的电离,H+浓度相同的情况下,OH-浓度也相同,则由水电离出的H+浓度也相同。
答案:A
4.常温下,若pH=3的酸溶液与pH=11的碱溶液等体积混合所得溶液呈酸性,下列叙述中正确的是 (　　)
A.该反应生成一种强酸弱碱盐
B.该反应为弱酸溶液与强碱溶液反应
C.该反应为强酸溶液与弱碱溶液反应
D.该反应为一元强酸溶液与一元强碱溶液反应
解析:pH相加等于14的酸碱溶液等体积混合后,若溶液显酸性,则该酸一定为弱酸,故选B项。
答案:B
5.要求设计实验证明某种盐的水解是吸热的,有四位同学分别做出以下回答,其中正确的是 (　　)
A.甲同学:将硝酸铵晶体溶于水,若水温下降,说明硝酸铵水解是吸热的
B.乙同学:在盐酸中加入相同温度的氨水,若实验过程中混合液温度下降,说明盐类水解是吸热的
C.丙同学:在醋酸钠溶液中加入醋酸钠晶体,若溶液温度下降,说明盐类水解是吸热的
D.丁同学:在醋酸钠溶液中滴入酚酞溶液,加热后若红色加深,说明盐类水解是吸热的
解析:甲同学方案符合实验事实,但无法说明NH4NO3溶于水时水温下降是水解所致,因为物质溶解时也有热效应,降温可能是溶解吸热所致。乙同学方案不符合事实是因为酸碱中和反应放热,故混合液温度应升高。丙同学同样无法说明热效应是水解还是溶解所致。丁同学从平衡移动原理说明,加热时溶液红色加深,水解反应:CH3COO-+H2OCH3COOH+OH-平衡向右移动,说明c(OH-)升高,正反应为吸热反应,D项正确。
答案:D
6.常温下,将1.000 mol/L盐酸滴入20.00 mL 1.000 mol/L氨水中,溶液pH和温度随加入盐酸体积变化曲线如图所示。下列有关说法中正确的是 (　　)

A.M点:由水电离出的c(H+)=1.0×10-14 mol/L
B.N点:c(NH4+)+c(NH3·H2O)=c(Cl-)
C.P点:c(Cl-)=c(NH4+)
D.Q点后,溶液温度略下降的主要原因是NH3·H2O电离吸热
解析:A项,氨水中存在NH3·H2ONH4++OH-的电离平衡,M点溶液pH在7到14之间,呈碱性,由水电离出的c(H+)>1.0×10-14 mol/L,故错误;B项是盐酸与氨水恰好完全反应时的元素守恒等式,但由图知N点时氨水过量,没有恰好完全反应,故错误;C项,因为c(Cl-)+c(OH-)=c(NH4+)+c(H+),当pH=7时,c(OH-)=c(H+),所以c(Cl-)=c(NH4+),故正确;D项,Q点后温度下降的原因是低温溶液的加入,此时反应已进行完全,故错误。
答案:C
7.下列各种情况下一定能大量共存的离子组为 (　　)
A.pH=7的溶液中:Fe3+、Cl-、Na+、NO3-
B.由水电离出的c(H+)=1×10-13mol/L的溶液中:Na+、CO32-、Cl-、K+
C.pH=1的溶液中:NH4+、Cl-、Cu2+、SO42-
D.无色溶液中:Al3+、HCO3-、I-、K+
解析:A项,由于Fe3++3H2OFe(OH)3+3H+,Fe3+大量存在的溶液显酸性,pHc(H+)=c(OH-)时,一定是醋酸过量
D.当溶液中c(Na+)>c(CH3COO-)>c(OH-)>c(H+)时,一定是氢氧化钠过量
解析:当溶液中c(CH3COO-)=c(Na+)时,一定是醋酸过量,A、B项错误,C项正确;D项,当氢氧化钠与醋酸恰好完全反应时,也符合该关系式。
答案:C
9.下列叙述中不正确的是 (　　)
A.CaCO3能够溶解在CO2的水溶液中
B.Mg(OH)2可溶于盐酸,不溶于NH4Cl溶液
C.AgCl可溶于氨水
D.MgSO4溶液中滴加Ba(OH)2得到两种沉淀
解析:沉淀溶解平衡体系中的离子被消耗可促进沉淀的溶解,增大某种离子浓度可以促进沉淀生成。A项中CaCO3(s)Ca2+(aq)+CO32-(aq),H2CO3H++HCO3-,CO32-与H+结合生成HCO3-,促使两个平衡都向右移动,CaCO3逐渐溶解转化为Ca(HCO3)2;B项中Mg(OH)2(s) Mg2+(aq)+2OH-(aq),加入盐酸或NH4Cl溶液,均消耗OH-,促使Mg(OH)2溶解;C项中AgCl(s)Ag+(aq)+Cl-(aq),加入氨水后Ag++2NH3·H2O[Ag(NH3)2]++2H2O,所以AgCl逐渐溶解;D项中反应的离子方程式为Mg2++SO42-+Ba2++2OH-Mg(OH)2↓+BaSO4↓,得到两种沉淀。
答案:B
10.(2021·广东卷)鸟嘌呤(G)是一种有机弱碱,可与盐酸反应生成盐酸盐(用GHCl表示)。已知GHCl水溶液呈酸性,下列叙述正确的是(　　)
A.0.001 mol/L GHCl水溶液的pH=3
B.0.001 mol/L GHCl水溶液加水稀释,pH升高
C.GHCl在水中的电离方程式为GHClG+HCl
D.GHCl水溶液中:c(OH-)+c(Cl-)=c(GH+)+c(G)
解析:GHCl水解程度较小,所以0.001 mol/L GHCl水溶液中c(H+)3,故A项错误;加水稀释促进GHCl水解,但其水解增大程度小于溶液体积增大程度,则稀释过程中溶液中c(H+)减小,所以溶液的pH升高,故B项正确;GHCl是强电解质,在水中完全电离,所以GHCl在水中的电离方程式为GHClGH++Cl-,故C项错误;GHCl溶液中存在元素守恒c(Cl-)=c(GH+)+c(G),则c(OH-)+c(Cl-)≠c(GH+)+c(G),故D项错误。
答案:B
11.已知PbI2的Ksp=7.0×10-9,将7.5×10-3mol/L的KI溶液与一定浓度的Pb(NO3)2溶液按2∶1的体积比混合,则生成PbI2沉淀所需Pb(NO3)2溶液的最小浓度为 (　　)
A.8.4×10-4 mol/L B.5.6×10-4 mol/L
C.4.2×10-4 mol/L D.2.8×10-4 mol/L
解析:设生成PbI2沉淀所需Pb(NO3)2溶液的最小浓度为c mol/L,由于KI溶液与Pb(NO3)2溶液按2∶1的体积比混合,即c3×23×7.5×10-32=7.0×10-9,解得 c=8.4×10-4。
答案:A
12.(2023·全国甲卷)如图为Fe(OH)3、Al(OH)3和Cu(OH)2在水中达沉淀溶解平衡时的pM-pH关系图(pM=-lg[c(M)/(mol·L-1)];c(M)≤10-5 mol·L-1可认为M离子沉淀完全)。下列叙述正确的是(　　)

A.由a点可求得Ksp[Fe(OH)3]=10-8.5
B.pH=4时Al(OH)3的溶解度为10-103 mol·L-1
C.浓度均为0.01 mol·L-1的Al3+和Fe3+可通过分步沉淀进行分离
D.Al3+、Cu2+混合溶液中c(Cu2+)=0.2 mol·L-1时二者不会同时沉淀
解析:A项,由点a(2,2.5)可知,此时pH=2,pOH=12,则Ksp[Fe(OH)3]=c(Fe3+)·c3(OH-)=10-2.5×10-12×3=10-38.5,错误;B项,由点(5,6)可知,此时pH=5,pOH=9,则Ksp[Al(OH)3]=c(Al3+)·c3(OH-)=10-6×10-9×3=10-33,pH=4时,Al(OH)3的溶解度为10-33(10-10)3=10-3 mol·L-1,错误;C项,由题图可知,当Fe3+完全沉淀时,Al3+尚未开始沉淀,可通过调节溶液pH的方法分步沉淀Al3+和Fe3+,正确;D项,由题图可知,Al3+沉淀完全时,pH约为4.7,Cu2+刚要开始沉淀,此时c(Cu2+)=0.1 mol·L-1,若c(Cu2+)=0.2 mol·L-1>0.1 mol·L-1,则Al3+、Cu2+会同时沉淀,错误。
答案:C
13.下列溶液常温下能与镁反应生成H2的是 (　　)
A.NaOH(aq) B.NaHCO3(aq)
C.NH4Cl(aq) D.CH3COONa(aq)
解析:NaOH溶液、NaHCO3溶液和CH3COONa溶液显碱性,A、B、D项错误;NH4Cl发生水解,溶液显酸性,可与Mg反应放出H2,C项正确。
答案:C
14.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氨水与10 mL 0.1 mol/L盐酸混合:c(Cl-)>c(NH4+)>c(OH-)>c(H+)
B.10 mL 0.1 mol/L NH4Cl溶液与5 mL 0.2 mol/L NaOH溶液混合:c(Na+)=c(Cl-)>c(OH-)>c(H+)
C.10 mL 0.1 mol/L CH3COOH溶液与5 mL 0.2 mol/L NaOH溶液混合:c(Na+)=c(CH3COO-)>c(OH-)>c(H+)
D.10 mL 0.5 mol/L CH3COONa溶液与6 mL 1 mol/L盐酸混合:c(Cl-)>c(Na+)>c(OH-)>c(H+)
解析:A项,两溶液恰好完全反应,溶质为NH4Cl,NH4+水解,溶液呈酸性,错误;B项,两溶液混合反应后,为等浓度的NaCl与NH3·H2O的混合溶液,溶液呈碱性,正确;C项,两溶液混合反应后,溶质为CH3COONa,CH3COO-水解,溶液呈碱性,c(Na+)>c(CH3COO-),错误;D项,两溶液反应,盐酸过量,溶质为NaCl、CH3COOH及过量的HCl,溶液呈酸性,错误。
答案:B
15.已知:H2SO3HSO3-+H+　Ka1,HSO3-SO32-+H+　Ka2。常温下,向某浓度的H2SO3溶液中逐滴加入一定浓度的NaOH溶液,所得溶液中H2SO3、HSO3-、SO32-三种粒子的物质的量分数(δ)与溶液pH的关系如图所示,则下列说法中不正确的是 (　　)

A.曲线3表示的粒子是SO32-
B.溶液的pH=4.2时:c(Na+)+c(H+)=c(OH-)+2c(SO32-)
C.常温下,Ka1Ka2=1 000
D.溶液的pH=1.2时:c(Na+)+c(H+)=c(OH-)+c(H2SO3)
解析:曲线1、2、3分别表示的粒子是H2SO3、HSO3-、SO32-,A项正确;溶液pH=4.2时,依据电荷守恒得c(Na+)+c(H+)=c(OH-)+c(HSO3-)+2c(SO32-),B项错误;由图像可知,溶液的pH=1.2时,c(H2SO3)=c(HSO3-),则Ka1=c(H+)=10-1.2,pH=4.2时,c(HSO3-)=c(SO32-),则Ka2=c(H+)=10-4.2,则Ka1Ka2=1 000,C项正确;溶液的pH=1.2时,H2SO3、HSO3-的物质的量分数相等,且c(Na+)+c(H+)=c(OH-)+c(HSO3-),则c(Na+)+c(H+)=c(OH-)+c(H2SO3),D项正确。
答案:B
16.如图所示,用一定浓度的NaOH溶液Y滴定10 mL一定物质的量浓度的盐酸X,依据图示推出X和Y的物质的量浓度是下列各组中
的 (　　)

选项
A
B
C
D
X物质的量浓度/(mol/L)
0.12
0.04
0.03
0.09
Y物质的量浓度/(mol/L)
0.04
0.12
0.09
0.03
解析:由图知,当NaOH溶液的体积为30 mL时,两者恰好中和,根据c1V1=c2V2,V1∶V2=10 mL∶30 mL=1∶3,则c1∶c2=3∶1,故B、C项被排除。又由于加入20 mL NaOH时,溶液pH已达到2,设HCl的物质的量浓度为3c,NaOH物质的量浓度为c,则3c×0.01 L-c×0.02 L0.03 L=
10-2 mol/L,c=0.03 mol/L。
答案:D


二、非选择题:本题共4小题,共56分。
17.(14分)已知T ℃时,0.01 mol/L NaOH溶液的pH=11,0.1 mol/L的HA溶液中c(H+)c(OH-)=109,请回答下列问题。
(1)该温度下,水的离子积Kw=　　　　　　　,HA是　　　　　(填“强”或“弱”)酸。 
(2)该温度下,将pH之和为13的NaOH溶液与HA溶液等体积混合后,所得溶液呈　　　　(填“酸”“碱”或“中”)性,理由是　 。 
(3)常温下,用蒸馏水稀释0.01 mol/L HA溶液时,下列呈减小趋势的
是　　　　(填字母)。 
A.c(H+)c(A-)　　　 B.c(HA)c(A-)　　　C.c(H+)·c(OH-)
D.c(A-)·c(HA)　　　 E.水的电离程度

(4)常温下,取pH=2的盐酸和HA溶液各100 mL,向其中分别加入适量的Zn粒,反应过程中两溶液的pH变化如图所示。
①图中表示HA溶液pH变化曲线的是　　　　(填“a”或“b”)。 
②设盐酸中加入Zn的质量为m1,HA溶液中加入Zn的质量为m2,则m1　　　　m2(填“>”“c(ClO-)
B.c(Na+)=c(ClO-)+c(HClO)
C.c(Na+)>c(ClO-)>c(OH-)>c(H+)
D.c(Na+)+c(H+)=c(ClO-)
(4)“84”消毒液贮存、运输不方便,某同学提出将“84”消毒液蒸干得到固体,便于贮存和运输。你认为他的想法是否正确?并简述理由: 　。 
解析: (2)由于漂白粉中次氯酸根离子水解生成次氯酸,次氯酸可漂白有色物质,故不能用pH试纸测定漂白粉溶液的pH,但可以用pH计测定漂白粉溶液的pH。(3)次氯酸钠溶液中存在的离子有Na+、H+、OH-、ClO-,分子有H2O、HClO。由于ClO-水解程度较小,故c(ClO-)>c(OH-),次氯酸钠水溶液呈碱性,其离子浓度大小顺序为c(Na+)>c(ClO-)>c(OH-)>c(H+),故A项错误、C项正确。根据氯元素守恒知,c(Na+)=c(ClO-)+c(HClO),故B项正确。根据电荷守恒知,c(Na+)+c(H+)=c(OH-)+c(ClO-),故D项错误。(4)次氯酸钠溶液在空气中蒸干,既要考虑盐类水解,又要考虑次氯酸不稳定,易分解生成氯化氢:NaClO+H2ONaOH+HClO,2HClO2HCl+O2↑,NaOH+HClNaCl+H2O,最终得到氯化钠固体。
答案: (1)溶液先变红,后褪色　次氯酸钠水解生成氢氧化钠和次氯酸,溶液呈碱性,而次氯酸具有漂白性,使有色物质褪色;ClO-+H2OHClO+OH-
(2)不能　(3)BC
(4)不正确。蒸发次氯酸钠溶液过程中,ClO-水解生成HClO,而HClO不稳定,易分解,促使ClO-完全水解,最终得到氯化钠
20.(14分)环境中常见的重金属污染物有汞、铅、锰、铬、镉。处理工业废水中含有的Cr2O72-和CrO42-,常用的方法为还原沉淀法,该法的工艺流程为CrO42-Cr2O72-Cr3+Cr(OH)3↓。
其中第①步存在平衡2CrO42-(黄色)+2H+Cr2O72-(橙色)+H2O。
(1)写出第①步反应的平衡常数表达式:　　　　　　　　　　　。 
(2)关于第①步反应,下列说法中正确的是　　　　(填字母)。 
A.通过测定溶液的pH可以判断反应是否已达到平衡状态
B.该反应为氧化还原反应
C.强酸性环境中,溶液的颜色为橙色
(3)第②步中,还原0.1 mol Cr2O72-,需要　　　　mol的FeSO4·7H2O。 
(4)第③步除生成Cr(OH)3外,还可能生成的沉淀为　　　　　　　。 
(5)在溶液中存在以下沉淀溶解平衡:Cr(OH)3(s)Cr3+(aq)+3OH-(aq)。常温下,Cr(OH)3的溶度积Ksp=10-32,当c(Cr3+)降至10-5 mol/L,认为Cr3+已经完全沉淀。现将第③步溶液的pH调至4,请通过计算说明Cr3+是否沉淀完全(应写出计算过程):  　。 
解析: (1)因H2O是纯液态物质,其浓度视为常数,故第①步反应的平衡常数表达式为K=c(Cr2O72-)c2(CrO42-)·c2(H+)。
(2)利用反应①可知,反应正向进行时,溶液pH增大,故pH不变时说明反应达到平衡,A项正确;CrO42-和Cr2O72-中Cr均为+6价,该反应不是氧化还原反应,B项错误;酸性环境中,溶液中c(Cr2O72-)较大,溶液呈橙色,C项正确。(3)在第②步反应中Cr2O72-被还原为Cr3+,0.1 mol Cr2O72-被还原时转移电子的物质的量为0.1 mol×2×(6-3)=0.6 mol,而还原剂Fe2+被氧化为Fe3+,故需要消耗0.6 mol FeSO4·7H2O。(4)在第②步反应中Fe2+被氧化为Fe3+,故第③步还有Fe(OH)3生成。
答案: (1)K=c(Cr2O72-)c2(CrO42-)·c2(H+)　(2)AC
(3)0.6　(4)Fe(OH)3
(5)当pH调至4时,c(OH-)=10-10 mol/L,c(Cr3+)=10-32c3(OH-)=10-2 mol/L>
10-5 mol/L,因此Cr3+没有沉淀完全