专题能力训练5　水溶液中的离子平衡 （含答案解析）

专题能力训练5　水溶液中的离子平衡

(时间:45分钟　满分:100分)

一、选择题(共7小题,每小题6分,共42分。每小题只有1个选项符合题意)

1.下列有关电解质溶液的说法不正确的是(　　)

A.向Na2CO3溶液中通入NH3,减小

B.将0.1 mol·L-1的K2C2O4溶液从25 ℃升温至35 ℃,增大

C.向0.1 mol·L-1的HF溶液中滴加NaOH溶液至中性,=1

D.向0.1 mol·L-1的CH3COONa溶液中加入少量水,增大

答案:D

解析:在一定条件下,Na2CO3溶液中存在水解平衡:C+H2OHC+OH-,溶液中通入NH3,抑制水解,c(C)增大,c(Na+)不变,所以减小,A正确;K2C2O4溶液中草酸根离子水解显示碱性,升高温度,水解程度增加,草酸根离子浓度减小,钾离子浓度不变,所以增大,B正确;向0.1 mol·L-1的HF溶液中滴加NaOH溶液至中性,此时溶液中的溶质是HF和NaF,根据电荷守恒,当c(H+)=c(OH-)时,c(Na+)=c(F-),二者比值是1,C正确;CH3COONa溶液中加入少量水,不会影响醋酸的电离平衡常数,故不变,D错误。

2.向20 mL 0.5 mol·L-1的醋酸溶液中逐滴加入等物质的量浓度的烧碱溶液,测定混合溶液的温度变化如图所示。下列关于混合溶液的相关说法中错误的是(　　)

A.醋酸的电离平衡常数:B点>A点

B.由水电离出的c(OH-):B点>C点

C.从A点到B点,混合溶液中可能存在:c(CH3COO-)=c(Na+)

D.从B点到C点,混合溶液中一直存在:c(Na+)>c(CH3COO-)>c(OH-)>c(H+)

答案:D

解析:中和反应是放热反应,在B点时恰好完全反应,B点为CH3COONa溶液,溶液显碱性,水的电离程度最大,溶液温度最高时醋酸的电离平衡常数最大,A、B选项正确;从A点到B点混合溶液可能显中性,依据电荷守恒可知C选项正确;在C点时为等浓度的CH3COONa、NaOH混合溶液,c(OH-)>c(CH3COO-),D选项错误。

3.25 ℃时,CH3COOH、HCN、H2CO3的电离平衡常数如下:

下列说法正确的是(　　)

A.稀释CH3COOH溶液的过程中,n(CH3COO-)逐渐减小

B.NaHCO3溶液中:c(H2CO3)<c(C)<c(HC)

C.25 ℃时,相同物质的量浓度的NaCN溶液的碱性强于CH3COONa溶液

D.向CH3COOH溶液或HCN溶液中加入Na2CO3溶液,均产生CO2

答案:C

4.室温下,将0.05 mol Na2CO3固体溶于水配成100 mL溶液,向溶液中加入下列物质,有关结论正确的是(　　)

答案:B

解析:0.05 mol Na2CO3中n(Na+)=0.1 mol,50 mL 1 mol·L-1 H2SO4中含n(S)=0.05 mol,故反应后c(Na+)=2c(S),A项错误;0.05 mol CaO与H2O反应生成0.05 mol Ca(OH)2,Ca(OH)2+Na2CO3CaCO3↓+2NaOH,则溶液中增大,B项正确;向Na2CO3溶液中加水,c(OH-)水减小,则c(H+)水也减小,则由水电离出的c(H+)水·c(OH-)水减小,C项错误;由于NaHSO4Na++H++S,故向Na2CO3溶液中加入NaHSO4,c(Na+)变大,D项错误。

5.常温下,将某一元酸HA和NaOH溶液等体积混合,两种溶液的浓度和混合后所得溶液的pH如下表:

下列判断不正确的是(　　)

A.HA的电离方程式为HAH++A-

B.不考虑其他组的实验结果,c≥0.2

C.③组实验中,混合溶液中c(A-)>c(Na+)>c(HA)>c(H+)>c(OH-)

D.①组实验中,混合溶液中c(A-)=(0.1+10-9-10-5) mol·L-1

答案:D

解析:A项,由①一元酸与一元强碱等体积混合,溶液呈碱性,说明该酸为弱酸,所以HA的电离方程式正确;B项,不考虑其他组的实验结果,与氢氧化钠溶液等体积混合,溶液呈中性时,若酸为强酸则c=0.2,若酸为弱酸则酸应过量,c>0.2,所以c≥0.2,正确;C项,③组中,溶液呈酸性,所得溶液为NaA和HA的混合液,酸的电离程度大于酸根离子的水解程度,所以离子浓度的大小关系是c(A-)>c(Na+)>c(HA)>c(H+)>c(OH-),正确;D项,根据物料守恒和质子守恒得c(A-)=(0.05+10-9-10-5) mol·L-1,错误,答案选D。

6.已知:25 ℃时,苯酚的电离常数Ka=1.0×10-10,在水中的电离方程式为+H+。25 ℃时,用0.010 0 mol·L-1的NaOH溶液滴定20.00 mL 0.010 0 mol·L-1的苯酚溶液,溶液的pH与所加NaOH溶液的体积(V)的关系如图所示。下列说法正确的是(　　)

A.A点溶液中,苯酚的电离度约为0.01%

B.B点溶液的pH<7

C.C点溶液中存在c()>c(OH-)>c(H+)

D.A点溶液加少量水稀释,溶液中减小

答案:A

7.25 ℃时,用Na2S沉淀Cu2+、Mn2+、Fe2+、Zn2+四种金属离子(M2+),所需S2-最低浓度的对数值lgc(S2-)与lgc(M2+)关系如图所示。下列说法正确的是(　　)

A.Ksp(CuS)约为1×10-20

B.向Cu2+浓度为10-5 mol·L-1的废水中加入ZnS粉末,会有CuS沉淀析出

C.向100 mL浓度均为10-5 mol·L-1 Zn2+、Fe2+、Mn2+的混合溶液中逐滴加入10-4 mol·L-1 Na2S溶液,Zn2+先沉淀

D.Na2S溶液中:c(S2-)+c(HS-)+c(H2S)=2c(Na+)

答案:B

解析:由图示可知,Ksp(CuS)=c(Cu2+)·c(S2-)=1×10-10×1×10-25=1×10-35,A错误;由图像知,Ksp(CuS)< Ksp(MnS)<Ksp(FeS)<Ksp(ZnS),B正确,C错误;根据物料守恒:c(Na+)=2[c(S2-)+c(HS-)+c(H2S)],D错误。

二、非选择题(共3小题,共58分)

8.(20分)(1)一定温度下,草酸(H2C2O4)在水溶液中存在形式的分布与pH的关系如图1所示,写出pH从3升至5的过程中发生反应的离子方程式:　　　　　　　　　　　　　　　　　。该温度时草酸的一级电离常数Ka1=　　　　　　　。(已知lg 5.0≈0.7) 

图1

(2)常温下,向10 mL 0.1 mol·L-1 H2C2O4溶液中逐滴加入0.1 mol·L-1 KOH溶液,所得滴定曲线如图2所示。

图2

①B点对应的溶液中存在的平衡有:H2OH++OH-、　　　　　　　　和　　　　　　　　。 

②C点对应的溶液中的溶质是　　　　　　　　(填化学式)。 

③D点对应的溶液中粒子浓度关系正确的是　　　　　　(填字母)。 

A.c(OH-)=c(HC2)+2c(H2C2O4)+c(H+)

B.c(C2)+c(HC2)+c(OH-)=c(K+)+c(H+)

C.c(K+)=c(C2)+c(HC2)+c(H2C2O4)

D.c(K+)>c(C2)>c(OH-)>c(HC2)>c(H+)

答案:(1)HC2+OH-C2+H2O　5.0×10-2

(2)①HC2H++C2　HC2+H2OH2C2O4+OH-　②KHC2O4、K2C2O4　③AD

解析:(1)根据图1可知,pH从3升至5的过程中,HC2减少,C2增多,所以发生的反应为HC2+OH-C2+H2O。由H2C2O4H++HC2知Ka1=,A点时,c(HC2)=c(H2C2O4),pH=1.3,则Ka1=c(H+)=10-1.3=100.7×10-2≈5.0×10-2。

(2)①B点对应的生成物是KHC2O4,既能水解也能电离。②加入KOH溶液10 mL时(B点)生成KHC2O4,加入KOH溶液20 mL时(D点)生成K2C2O4,C点对应的产物是KHC2O4和K2C2O4的混合物。③D点对应的生成物是K2C2O4,此时溶液显碱性。溶液中电荷守恒关系式是2c(C2)+c(HC2)+c(OH-)=c(K+)+c(H+),B错误;物料守恒关系式是c(K+)=2[c(C2)+c(HC2)+c(H2C2O4)],C错误;质子守恒关系式是c(OH-)=c(HC2)+2c(H2C2O4)+c(H+),A正确;离子浓度大小关系是c(K+)>c(C2)>c(OH-)>c(HC2)>c(H+),D正确。

9.(16分)工业上从含有Cr2和Cr的废水中回收铬的工艺流程如图所示:

已知:①2Cr(黄色)+2H+Cr2(橙色)+H2O;

②常温下,Ksp[Fe(OH)3]=4.0×10-38;Ksp[Cr(OH)3]=1.0×10-32;

③当离子浓度小于1.0×10-5 mol·L-1时,认为沉淀完全。

请回答下列问题:

(1)酸化后的溶液A显　　　　色。 

(2)配制FeSO4溶液时,除了加水外还需要加入的试剂是　　　　　　(填试剂名称)。 

(3)向溶液A中加入FeSO4溶液发生反应的离子方程式为　　　　　　　　　　　　　　　　。 

(4)沉淀C的化学式为　　　　　　　　　　,pH2的范围为　　　　　　　。 

答案:(1)橙

(2)硫酸和铁粉

(3)Cr2+6Fe2++14H+2Cr3++6Fe3++7H2O

(4)Fe(OH)3　>5

解析:(1)加入酸,平衡2Cr(黄色)+2H+Cr2(橙色)+H2O向正反应方向移动,Cr转化为Cr2,溶液显橙色。

(2)FeSO4为强酸弱碱盐,在溶液中容易水解,加入硫酸抑制其水解,同时Fe2+容易被氧化,加入铁粉防止生成Fe3+。

(3)Cr2具有氧化性,Fe2+具有还原性,在酸性条件下,两者之间发生氧化还原反应,生成Cr3+和Fe3+。

(4)因为Ksp[Fe(OH)3]=4.0×10-38,Ksp[Cr(OH)3]=1.0×10-32,Fe3+先沉淀,沉淀C为Fe(OH)3。离子浓度小于1.0×10-5 mol·L-1时,认为沉淀完全,要使Cr3+完全转化为Cr(OH)3沉淀,由Ksp[Cr(OH)3]=c3(OH-)·c(Cr3+)=1.0×10-32,c(Cr3+)=1.0×10-5 mol·L-1,则c3(OH-)==1.0×10-27,c(OH-)=1.0×10-9 mol·L-1,c(H+)==1.0×10-5(mol·L-1),pH=5,即pH>5时,能使Cr3+完全沉淀。

10.(22分)Ⅰ.已知:H2A的A2-可表示S2-、S、S、Si或C等离子。

(1)常温下,向20 mL 0.2 mol·L-1 H2A溶液中滴加0.2 mol·L-1 NaOH溶液。有关微粒物质的量变化如图(其中Ⅰ代表H2A,Ⅱ代表HA-,Ⅲ代表A2-)。请根据图示填空:

①当V(NaOH)=20 mL时,溶液中离子浓度大小关系:　　　　　　　　。 

②等体积等浓度的NaOH溶液与H2A溶液混合后,其溶液中水的电离程度比纯水　　　　(填“大”“小”或“相等”),欲使NaHA溶液呈中性,可以向其中加入　　　　。 

(2)若H2A为硫酸:t ℃时,有pH=2的稀硫酸和pH=11的NaOH溶液等体积混合后溶液呈中性,则该温度下水的离子积常数KW=　　　。 

Ⅱ.已知:在25 ℃时　H2OH++OH-　KW=10-14

CH3COOHH++CH3COO-　Ka=1.8×10-5

(3)醋酸钠水解的平衡常数Kh的表达式为　　　　　　　　　　　　　　　　　　,具体数值=　　　　,当升高温度时,Kh将　　　　(填“增大”“减小”或“不变”)。 

(4)0.5 mol·L-1醋酸钠溶液pH为m,其水解的程度(已水解的醋酸钠与原有醋酸钠的比值)为a;1 mol·L-1醋酸钠溶液pH为n,水解的程度为b,则m　　　　(填“大于”“小于”或“等于”,下同)n,a　　　　b。 

Ⅲ.(5)25 ℃时,将a mol·L-1的氨水与b mol·L-1盐酸等体积混合,反应后溶液恰好显中性,则a　　　　(填“大于”“小于”或“等于”)b。用a、b表示NH3·H2O的电离平衡常数为　　　　　　　　。 

答案:Ⅰ.(1)①c(Na+)>c(HA-)>c(H+)>c(A2-)>c(OH-)　②小　碱

(2)10-13

Ⅱ.(3)Kh=　5.6×10-10　增大

(4)小于　大于

Ⅲ.(5)大于　 mol·L-1

解析:Ⅰ.(1)混合溶液为NaHA,由图像可知c(H2A)<c(A2-),所以HA-电离程度大于水解程度,溶液显酸性,所以抑制水的电离;(2)1×10-2=。

Ⅱ.(4)水解程度随浓度的增大而减小,所以a大于b。Ⅲ.(5)首先写出电离平衡常数表达式,然后依据电荷守恒可知溶液中c(N)=c(Cl-)= mol·L-1,依据物料守恒可知溶液中c(NH3·H2O)= mol·L-1-c(N)= mol·L-1,c(OH-)=10-7 mol·L-1,代入即可。