- 离子共存
- 共2225题
(14分)物质在水溶液中可能存在电离平衡、盐的水解平衡或沉淀溶解平衡,它们都可看作化学平衡的一种。请根据所学化学知识回答下列问题:
(1)A为0.1 mol·L-1的(NH4)2SO4溶液,在该溶液中离子浓度由大到小的顺序为_______。
(2)B为0.1 mol·L-1的NaHCO3溶液,NaHCO3在该溶液中存在的平衡有(用离子方程式表示)______________ , ______________ , _______________。
(3)以下各小题均为常温下的溶液
j某溶液中由水电离的c(H+)=10-10mol·L-1,则该溶液的pH为__________。
k盐类水解的逆反应是中和反应 (填“对”或“错”)
lHCO3—溶液呈碱性说明HCO3—的电离能力弱于水解能力 (填“对”或“错”)
m盐溶液显酸碱性,一定是由水解引起的 (填“对”或“错”)
(4)D为含有足量AgCl固体的饱和溶液,AgCl在溶液中存在如下平衡:
AgCl(s) Ag+(aq)+Cl-(aq)
在25℃时,AgCl的Ksp=1.8×10-10。现将足量AgCl分别放入下列液体中:①100 ml蒸馏水 ②100 mL 0.3 mol·lL-1 AgNO3溶液 ③100 mL 0.1 mol·L-1MgCl2溶液充分搅拌后冷却到相同温度,Ag+浓度由大到小的顺序为_______________(填序号),此时溶液②中Cl-物质的量浓度为__________________。
正确答案
(1)c(NH4+)>c(SO42—)>c(H+)>c(OH-)
(2)HCO3—H++CO32—;HCO3—+H2O
H2CO3+OH-;H2O
H++OH-
(3) 4或10 ,对,对,错 (4)②①③ 6×10-10mol·L-1
试题分析:(1)硫酸铵是强酸弱碱盐,NH4+水解,溶液显酸性,所以离子浓度大小顺序是c(NH4+)>c(SO42—)>c(H+)>c(OH-)。
(2)碳酸氢钠是弱酸的酸式盐,存在电离平衡、水解平衡以及水的电离平衡,即HCO3—H++CO32—;HCO3—+H2O
H2CO3+OH-;H2O
H++OH-。
(3)①某溶液中由水电离的c(H+)=10-10mol·L-1,则该溶液中水的电离是被抑制的,因此可能是酸或碱,因此溶液的pH=4或10。
②盐类水解可以看作是中和反应的逆反应。
③HCO3—的水解程度大于HCO3—的电离程度,所以碳酸氢钠溶液显碱性。
④硫酸氢钠溶于水电离出氢离子,溶液显酸性,但硫酸氢钠不水解,所以盐溶液显酸碱性,一定是由水解引起的,是错误的。
(4)根据氯化银的溶度积常数可知,氯离子浓度越大,银离子浓度就越小,所以Ag+浓度由大到小的顺序为②①③。Ag+浓度是0.3mol/L,所以氯离子浓度是1.8×10-10÷0.3=6×10-10mol·L-1。
点评:化学平衡、电离平衡、水解平衡、溶解平衡等都是动态平衡,适用于勒夏特例原理,据此可以进行有关判断。
酸、碱、盐是化学工作者研究的重要领域,请回答下列各小题:(1)某二元酸H2X的电离方程式是:H2X=H++HX—,HX—X2—+H+。回答下列问题:
①KHX溶液显 (填“酸性”、“碱性”或“中性”)。
②若0.1 mol·L—1KHX溶液的pH=2,则0.1 mol·L—1H2X溶液中氢离子的物质的量
浓度 (填“<”、“>”或“=”)0.11 mol·L—1,理由是 。
③0.01 mol·L—1的HCl与0.02 mol·L—1的KHX溶液等体积混合液中各离子浓度由大到小的顺序是
(2)在25℃下,向浓度均为0.1 mol·L—1的FeCl3和AlCl3混合溶液中逐滴加入氨水,先生成 (填化学式)沉淀。已知25℃时Ksp[Fe(OH)3]=2.6×10—39 mol4·L—4,KsP[Al(OH)3]=1.3×10—33 mol4·L—4。
(3)在25℃下,有pH=3的醋酸溶液和pH=11的氢氧化钠溶液,其中氢氧化钠溶液的物质的量浓度是 ,醋酸溶液的物质的量浓度 (填“>”、“<”、“=”)氢氧化钠溶液物质的量浓度。将上述两溶液等体积混合,反应后溶液显 (填“酸”、“碱”、“中”)性。
(4)某强酸性反应体系中,发生反应:
X+ PbO2+ H2SO4 = Pb(MnO4)2+ PbSO4+ H2O ,
已知X是一种硫酸盐,且0.2 mol X在该反应中失去1 mol 电子,则X的化学式是
。请将上述化学方程式配平,把系数填在各物质前的横线上。.
正确答案
29.(14分)
(1)①酸性(1分)
②< (1分) H2X第一步电离产生的H+对HX—的电离起了抑制作用(2分)
③c(K+)>c(HX—)>c(H+)> c(Cl—)>c(X2—)>c(OH—) (2分)
(2)Fe(OH)3(1分)
(3)0.001 mol·L—1(1分) >(1分) 酸(1分)
(4)2X+5PbO2+2H2SO4 = Pb(MnO4)2+4PbSO4+2H2O (2分)
MnSO4(2分)
试题分析:
(1)①某二元酸H2X的电离方程式是:H2X=H++HX—,HX—X2—+H+。第一步是完全电离,第二步是可逆反应,说明是HX—弱电解质,因此HX—只能电离呈酸性;
②H2X是强电解质,第一步是完全电离所以溶液中氢离子的物质的量浓度比较大。
③0.01 mol·L—1的HCl与0.02 mol·L—1的KHX溶液等体积混合液中各离子浓度由大到小的顺序是c(K+)>c(HX—)>c(H+)> c(Cl—)>c(X2—)>c(OH—)
(2)由于Fe(OH)3的KSP比较小,当OH-浓度相同时首先沉淀的是Fe(OH)3。
(3)由于醋酸是弱酸,虽然H+和OH-浓度开始相同时,醋酸的物质的量浓度应该比较大,等体积中和之后酸是过量的,所以呈酸性。
(4)根据电子守恒和原子守恒不难得出2X+5PbO2+2H2SO4 = Pb(MnO4)2+4PbSO4+2H2O X应该是MnSO4。
25℃时,电离平衡常数:
回答下列问题:
(1)pH相同的下列物质的溶液:a.Na2CO3,b.NaClO,c.CH3COONa d.NaHCO3 e.Na2C4H4O6;物质的量浓度由大到小的顺序是 (填字母)。
(2)常温下,0.1mol/L的CH3COOH溶液的pH= (已知lg2=0.3)。
(3)常温下,将0.1mol/L的次氯酸溶液与0.1mol/L的碳酸钠溶液等体积混合,所得溶液中各种离子浓度关系正确的是
A.c(Na+) > c(ClO-) >c(HCO3-) >c(OH-)
B.c(Na+) > c(HCO3-) >c(ClO-) > c(H+)
C.c(Na+) = c(HClO) +c(ClO-)+ c(HCO3-) + c(H2CO3)+ c(CO32-)
D.c(Na+) + c(H+)= c(ClO-)+ c(HCO3-) + 2c(CO32-)
E.c(HClO) + c(H+)+ c(H2CO3)= c(OH-) + c(CO32-)
(4)写出少量的CO2通入NaClO溶液中的化学方程式 。
(5)0.1mol/L的酒石酸溶液与pH=13的NaOH溶液等体积混合,所得溶液的pH为6,则c(HC4H4O6-)+2 c(C4H4O62-)= 。(用准确的数值表示)
正确答案
(1) e c d b a(2分) (2)2.85(2分)(3)BC E(2分)
(4) CO2+ NaClO+ H2O= NaHCO3 + HClO (2分)
(5)(0.05+10-6-10-8)mol/L 或0.05000099 mol/L(2分)
试题分析:(1)分析题给电离平衡常数知,酸性:HC4H4O6—>CH3COOH> H2CO3>HClO> HCO3—,根据盐类水解规律:形成盐的酸根对应酸越弱,该盐的水解程度越大,同浓度溶液的碱性越强,PH越大,可知,物质的量浓度相同这五种盐溶液的PH:Na2CO3>NaClO >NaHCO3>CH3COONa> Na2C4H4O6,则pH相同的五种盐溶液的物质的量浓度:Na2CO3<NaClO <NaHCO3<CH3COONa< Na2C4H4O6,由大到小的顺序是e c d b a;(2)设0.1mol/L的CH3COOH溶液中氢离子浓度为x,代入醋酸的电离常数表达式得:x2/0.1=2.0×10-5,解得x=×10-3,PH=2.85;(3)根据题给信息知,将0.1mol/L的次氯酸溶液与0.1mol/L的碳酸钠溶液等体积混合,发生的反应为:
HClO+ Na2CO3= NaClO+ NaHCO3,所得溶液为浓度均为0.05mol/L的NaClO和 NaHCO3的混合液,A、ClO-的水解程度大于HCO3-,则c(HCO3-) >c(ClO-) ,错误;B、c(Na+) > c(HCO3-) >c(ClO-) > c(H+),正确;C、根据物料守恒知,c(Na+)=c(HClO) +c(ClO-)+ c(HCO3-) + c(H2CO3)+ c(CO32-),正确;D、根据电荷守恒知,c(Na+) + c(H+)= c(ClO-)+ c(HCO3-) + 2c(CO32-)+ c(OH-),错误;E、根据物料守恒和电荷守恒知,c(HClO) + c(H+)+ c(H2CO3)= c(OH-) + c(CO32-),正确;选BCE;(4)根据题意知H2CO3>HClO> HCO3—,少量的CO2通入NaClO溶液中的化学方程式为CO2+ NaClO+ H2O= NaHCO3 + HClO;(5)0.1mol/L的酒石酸溶液与pH=13的NaOH溶液等体积混合,所得溶液为0.05mol/L的NaHC4H4O6,根据电荷守恒式可知,c(HC4H4O6-)+2 c(C4H4O62-)= c(Na+) + c(H+) —c(OH-)= (0.05+10-6-10-8)mol/L ="0.05000099" mol/L。
工业上以软锰矿为原料,利用烧结烟气中的SO2制备MnSO4·H2O的流程如下:
某软锰矿的主要成分为MnO2,还含有Si(16.27%)、Fe(5.86%)、Al(3.42%)、Zn(2.68%)和Cu(0.86%)等元素的化合物。酸浸过程发生反应:MemOn+H+→Me(2n/m)++H2O,Me表示Fe、 Al、 Zn、 Cu等。25℃时部分阳离子以氢氧化物或硫化物的形式完全沉淀时溶液的pH见下表:
回答下列问题:
(1)酸浸时SO2将MnO2还原为MnSO4,其离子方程式为 。
酸浸时SO2的吸收率与pH和温度的关系如下图,为提高SO2的吸收率,酸浸适宜的条件是 。
图1: SO2的吸收率与 pH值的关系 图2: SO2的吸收率与温度的关系
(2)滤渣B的主要成分是 。
(3)加入MnS的目的是 。
(4)操作IV的步骤为 、 、过滤、洗涤、干燥。
(5)MnO2的生产方法之一是以石墨为电极,在不断搅拌情况下,电解酸化的MnSO4溶液,阳极的电极反应式为: 。
(6)已知金属离子浓度小于1.0×10-5mol/L时认为已经完全沉淀,根据表格数据,计算25℃时Zn(OH)2溶度积Ksp为 (不需计算过程,计算结果保留两位有效数字)。
正确答案
(17分)
(1) MnO2 +SO2= Mn2++SO42-(3分) pH为3左右、温度为40℃左右(2分)
(2)Fe(OH)3、Al(OH)3 (2分)
(3)除去Cu2+、Zn2+ (2分)
(4)蒸发浓缩 冷却结晶 (2分)
(5)Mn2+-2e-+2H2O = MnO2+ 4H+ (3分)
(6)1.0×10-17 (3分)
试题分析:(1)依题意,二氧化硫是还原剂,二氧化锰是氧化剂,硫酸根离子是氧化产物,锰离子是还原产物,根据元素化合价升降的最小公倍数、电荷和原子个数守恒法配平可得:MnO2 +SO2= Mn2++SO42-;读图可知,其它变量保持不变时,酸浸溶液pH为3左右时,二氧化硫的吸收率最大;其它变量保持不变时,酸浸溶液温度为40℃左右时,二氧化硫的吸收率最大;为了提高二氧化硫的吸收率,酸浸适宜的条件是pH为3左右、温度为40℃左右;(2)酸浸时,二氧化锰被二氧化硫氧化,所得硫酸锰溶于水,而铁的氧化物、铝的氧化物、锌的氧化物、铜的氧化物均溶于硫酸,只有硅的氧化物不溶于硫酸和水,则滤渣A的主要成分是二氧化硅;操作I是过滤,所得滤液主要含有Mn2+、Fe2+、Fe3+、Al3+、Cu2+、Zn2+、SO42-、H+,酸性条件下通入氧气的目的是除去Fe2+,使亚铁离子完全氧化为铁离子且消耗溶液中的氢离子,发生的反应为4Fe2++O2+4H+=4Fe3++2H2O,通入氨水中和过量的酸,NH3•H2O+H2SO4=(NH4)2SO4,使溶液的pH增大;读表中金属阳离子以氢氧化物形式完全沉淀时的pH可得,若调pH至5.4,使Fe3+、Al3+完全沉淀,生成Fe(OH)3、Al(OH)3,则滤渣B的主要成分是Fe(OH)3、Al(OH)3,操作II是过滤,所得滤液的pH约为5.4,主要含有Mn2+、Cu2+、Zn2+、SO42-、NH4+、H+;(3)读表格中金属阳离子以硫化物形式完全沉淀时的pH可得,向pH约为5.4的滤液中加入MnS,加热煮沸时,可以除去Cu2+、Zn2+,且引入Mn2+,既除去杂质又不引入新的杂质;(4)操作III是过滤,滤渣C的主要成分是CuS、ZnS;所得滤液的pH约为5.4,主要含有Mn2+、SO42-、NH4+、H+,从该溶液中分离出MnSO4•H2O的方法是结晶,主要步骤是蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥;(5)阳极发生氧化反应,反应物中所含元素的化合价升高,由此推断阳极的主要反应物是Mn2+,主要产物是MnO2,根据化合价升高总数等于失去电子数,根据酸性溶液中用氢离子和水使左右电荷、原子守恒,可以书写并配平该阳极反应式:Mn2+-2e-+2H2O = MnO2+ 4H+;(6)氢氧化锌是难溶电解质,存在如下平衡: Zn(OH)2(s)Zn2++2OH-,由于表中氢氧化锌完全沉淀时溶液pH=8.0,25℃时Kw=1.0×10-14,则该溶液中c(H+)=1.0×10-8mol/L,c(OH-)=Kw/ c(H+)=10-6mol/L,由于此时溶液c(Zn2+)=1.0×10-5mol/L,则Ksp[Zn(OH)2(s)]= c(Zn2+)• c2(OH-)= 1.0×10-17,注意保留两位有效数字。
(12分)下表是不同温度下水的离子积数据:
试回答下列问题:
(1)若25<t1<t2,则α________1×10-14(填“>”“<”或“=”),作出此判断的理由是________________________________________________________。
(2)已知25℃时饱和NaHCO3溶液的PH>7,则此温度下饱和NaHCO3溶液中各离子浓度关
系正确的是______________
A.c(Na+)>c(HCO)>c(OH-)>c(H+)>c(CO
)
B.c(Na+)+c(H+)=c(HCO)+c(CO
)+c(OH-)
C.c(Na+)=c(HCO)+c(CO
)+c(H2CO3)
D.c(OH-)=c(HCO)+c(H2CO3)+c(H+)
(3)t2℃下,将pH=11的苛性钠溶液V1 L与pH=1的稀硫酸V2 L混合(设混合后溶液的体积为原两溶液体积之和),所得混合溶液的pH=2,则V1∶V2=___________。此溶液中各种离子的浓度由大到小的排列顺序是____________________。
正确答案
(1)> 温度升高,水的电离程度增大,离子积增大 (2)A、C(4分,每个2分)
(3)9∶11 c (Na+)>c (SO42-)>c (H+)>c (OH-)
试题分析:(1)水是弱电解质,存在电离平衡,电离吸热。所以温度升高,水的电离程度增大,离子积增大。
(2)25℃时饱和NaHCO3溶液的PH>7,说明碳酸氢钠的电离程度小于水解程度,A正确;B不正确,不符合电荷守恒;C正确,符合物料守恒;D不正确,不符合质子守恒,答案选AC。
(3)所得混合溶液的pH=2,说明稀硫酸过量。所以有,解得V1∶V2=9∶11。硫酸过量溶液显酸性,则溶液中各种离子的浓度由大到小的排列顺序是c (Na+)>c (SO42-)>c (H+)>c (OH-)。
点评:该题是高考中的常见题型,属于中等难度的试题。试题注重基础,侧重考查学生分析问题、解决问题的能力。该题的关键是明确溶液中几个重要守恒关系,即电荷守恒、物料守恒和质子守恒。
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