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填空题

某化工厂的含镍废催化剂主要含Ni,还含有Al、Al2O3、Fe、FeO、Fe2O3及其他不溶杂质(其他不溶杂质不与酸碱反应)。某校化学研究性学习小组设计了如下图所示的方法,以该含镍废催化剂为原料来制备NiSO4·7H2O。

【查阅资料】

①Ni能与非氧化性酸反应生成Ni2+,不与碱液反应。

②部分阳离子以氢氧化物形式沉淀时pH如下:

回答下列问题:

(1)操作a为        

(2)“碱浸”的目的是除去        (填化学式)。

(3)操作b为调节溶液的pH,你认为pH的最佳调控范围是         。

(4)NiSO4在强碱溶液中用次氯酸钠氧化,可以制得碱性镍氢电池电极材料NiOOH。

①写出该反应的离子方程式                                

②已知碱性镍氢电池总反应: H2+2NiOOH2Ni(OH)2,写出该反应放电时正极反应式                                   

(5)一般认为残留在溶液中的离子浓度小于1.0×10-5 mol·L-1时,沉淀已经完全。请利用上表中数据估算Fe(OH)2的溶度积                       

正确答案

(1)过滤 (2分)  (2)Al、Al2O3(2分)  (3)3.2≤pH<7.0 (2分)

(4)①2Ni2+ClO+4OH=2NiOOH+Cl+H2O(3分) ②NiOOH + H2O + e = Ni(OH)2 + OH (3分)

(5)1.0×10-14 mol3·L-3(2分)

试题分析:(1)捏Ni、Fe、FeO、Fe2O3及其他不溶杂质均不与碱反应,所以碱液浸后金属铝、氧化铝溶解,其它物质不溶,过滤即可除去,所以操作a是过滤。

(2)“碱浸”的目的是除去含镍废催化剂Al、Al2O3

(3)由于前面加入了氧化剂双氧水,所以溶液中的亚铁离子被氧化生成了铁离子。根据表中数据可知,铁离子完全沉淀时的pH值是3.2,而Ni2开始沉淀时的pH值是7.0,因此操作b应该控制溶液的pH值为3.2≤pH<7.0。

(4)①NiSO4在强碱溶液中用次氯酸钠氧化,可以制得碱性镍氢电池电极材料NiOOH,在反应中氯元素的化合价从+1价降低到-1价,得到2个电子。而Ni元素的化合价从+2价升高到+3价失去1个电子,所以还原剂硫酸镍与氧化剂次氯酸钠的物质的量之比是2:1,因此反应的离子方程式为2Ni2+ClO+4OH=2NiOOH+Cl+H2O。

②原电池中负极失去电子,发生氧化反应。电子经导线传递到正极,所以正极得到电子,发生还原反应。根据方程式可知放电时氢气是还原剂失去电子,NiOOH是氧化剂得到电子,做正极,因此正极电极反应式为NiOOH + H2O + e = Ni(OH)2 + OH

③根据表中数据可知,氢氧化亚铁完全沉淀时的pH值是9.5,根据氢氧化亚铁的溶度积常数表达式Ksp=c(Fe2)·c2(OH),氢氧化亚铁的溶度积常数Ksp=1.0×10-5 mol·L-1×(10-4.5mol/L)2=1.0×10-14 mol3·L-3

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填空题

常温下,有浓度均为1 mol·L-1的下列4种溶液:

①H2SO4溶液   ②NaHCO3溶液 ③NH4Cl溶液   ④NaOH溶液

(1)这4种溶液pH由大到小的顺序是            ,其中由水电离的H浓度最小的是         。(均填序号)

(2)②中各离子浓度由大到小的顺序是            ,NaHCO3的水解平衡常数Kh         mol·L-1。(已知碳酸的电离常数K1=4×10-7,K2=5.6×10-11

(3)向③中通入少量氨气,此时的值         (填“增大”、“减小”或“不变”)。

(4)若将③和④混合后溶液恰好呈中性,则混合前③的体积       ④的体积(填“大于”、“小于”或“等于”之一)。

正确答案

(1)(2分) ④②③①   ①

(2)(4分)c(Na+)>c(HCO3)>c(OH)>c(H+)>c(CO32)   2.5×10—8

(3)(1分)减小  (4)(1分)大于

试题分析:(1)硫酸是二元强酸,溶液显强酸性;碳酸氢钠溶液中HCO3的水解程度强于HCO3的电离程度,溶液显弱碱性;氯化铵溶于水NH4水解,溶液显弱酸性;氢氧化钠是强碱,溶于水显强碱性,所以这4种溶液pH由大到小的顺序是④②③①;水是弱电解质,存在电离平衡H2OH+OH。因此酸电离出的氢离子浓度或碱电离出的OH浓度越大,对水的电离抑制程度越大。硫酸中氢离子浓度大于氢氧化钠溶液中OH浓度,所以硫酸溶液中由水电离的H浓度最小,答案选①。

(2)由于碳酸氢钠溶液中HCO3的水解程度强于HCO3的电离程度,溶液显弱碱性,所以溶液中各离子浓度由大到小的顺序是c(Na+)>c(HCO3)>c(OH)>c(H+)>c(CO32);根据水解方程式HCO3H2CO3+OH可知,碳酸氢钠的水解常数Kh=2.5×10—8 mol·L-1

(3)氯化铵中存在水解平衡NH4+H2ONH3·H2O+H,向溶液中通入少量氨气,平衡向正反应方向越大,因此溶液中的值减小。

(4)如果NH4Cl溶液和NaOH溶液等浓度、等体积混合后生成氯化钠和一水合氨,溶液显碱性。要使溶液显中性,则氯化铵应该是过量的,所以混合前③的体积大于④的体积。

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填空题

(1)已知某溶液中只存在OH、H+、NH4+、Cl四种离子,某同学推测该溶液中各离子浓度大小顺序可能有如下四种关系:

A.c(NH4+)>c(Cl)>c(OH)>c(H+)      B.c(Cl)>c(NH4+)>c(OH)>c(H+)

C.c(Cl)>c(H+)>c(NH4+)>c(OH)      D.c(Cl)>c(NH4+)>c(H+)>c(OH)

①若溶液中只溶解了一种溶质,该溶质的名称是         ,上述离子浓度大小顺序关系中正确的是(选填序号)            

②若上述关系中C是正确的,则溶液中溶质的化学式是                     

③若该溶液中由体积相等的稀盐酸和氨水混合而成,且恰好呈中性,则混合前c(HCl)(填“>”、“<”、或“=”,下同)      c(NH3·H2O),混合后溶液中c(NH4+)与c(Cl)的关系c(NH4+           c(Cl)。

(2)在25℃条件下将pH=11的氨水稀释100倍后溶液的pH为(填序号)       

A.9          B.9~11之间          C.11~13之间          D.13

(3)25℃时,向0.1mol/L的氨水中加入少量氯化铵固体,当固体溶解后,测得溶液pH减小,主要原因是(填序号)               

A.氨水与氯化铵发生化学反应;   

B.氯化铵溶液水解显酸性,增加了c(H+);

C.氯化铵溶液水解显碱性,降低了c(H+);

D. 氯化铵溶于水,电离出大量铵根离子,抑制了氨水的电离,使c(OH)减小;

正确答案

(每空2分,共14分)

(1)① 氯化铵(2分,写化学式不得分),   D (2分)

② NH4Cl和HCl (只写其中一个不得分,2分)

③ <(2分) ,   = (2分)

(2)B(2分)     

(3)D(2分)

试题分析:(1)①溶液中只存在OH-、H+、NH4+、Cl-四种离子,可能为NH4Cl溶液,因NH4+水解而显酸性,溶液中离子浓度大小顺序为c(Cl-)>c(NH4+)>c(H+)>c(OH-),故答案为:氯化铵;D。

②c(Cl) >c(NH4+),说明除了NH4Cl,还有HCl,故溶液中溶质的化学式是NH4Cl和HCl。

③因NH4Cl水解呈碱性,故混合前c(HCl)<c(NH3·H2O)。溶液呈中性,故c(NH4+)=c(Cl)。

(2)弱碱是部分电离,没有强碱碱性减弱的多,故B是正确的。

(3)氨水中加入少量氯化铵固体,弱电解质的电离逆向移动,碱性减弱,故选D。

点评:本题综合考查盐类的水解、弱电解质的电离以及离子浓度的大小比较,题目难度较大,注意把握盐类的水解以及弱电解质电离的特征,把握比较离子浓度大小顺序的方法。

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填空题

按要求回答:

(1)写出电离方程式:

NaHCO3_______________________________________________________________________

H2S__________________________________________________________________________

(2)写出水解的离子方程式:

Na2CO3________________________________________________________________________

(3)用pH试纸测定0.1 mol·L-1的纯碱溶液的pH,其正确的操作是

__________________________________________________________________________________。

(4)氯化铝水溶液呈       性(填酸性、中性、碱性),原因是(用化学方程式表示):_____________________            _______________________________________________ ______ 。把FeCl3溶液蒸干,灼烧,最后得到的主要固体产物是                    

(5)实验室在配制AgNO3的溶液时,常将AgNO3固体先溶于较浓的硝酸中,然后再用蒸馏水稀释到所需的浓度,以            (填“促进”、“抑制”)Ag+水解。

(6)在25℃下,将a mol·L-1的氨水与0.01 mol·L-1的盐酸等体积混合,充分反应后溶液呈中性,则反应后溶液存在的离子有                                ,其浓度由大到小的顺序为

                                  ,氨水的浓度a      0.01 mol·L-1(填“>”、“<”或“=”)。

(7)在25℃下,向浓度均为0.20 mol·L-1的MgCl2和CuCl2混合溶液中逐滴加入氨水,先生成        沉淀(填化学式),生成该沉淀的离子方程式为                           ;当测得溶液pH=11时,则此温度下残留在溶液中的c(Mg2+):c(Cu2+)=            (已知25℃时Ksp[Mg(OH)2]=1.8×10-11,Ksp[Cu(OH)2]=2.0×10-20

正确答案

(1)NaHCO3===Na++ HCO3

H2SH++HS    HSH++S2(各0.5分,共1分)

(2)CO32+H2OHCO3+OH  HCO3+ H2OH2CO3+OH(各0.5分,共1分)

(3)把一小块pH试纸放在表面皿(或玻璃片)上,用蘸有待测溶液的玻璃棒点在试纸的中部,试纸变色后,与标准比色卡比较确定溶液的pH

(4)酸      AlCl3+3H2OAl(OH)3+3HCl      Fe2O3 

(5)抑制

(6)OH、H+、NH4+、Cl      c(Cl)=c(NH4+)>c(H+)=c(OH)      

(7)Cu(OH)2      Cu2++2NH3·H2O===Cu(OH)2↓+2NH4+      9.0×108(2分)

试题分析:(1)NaHCO3的电离方程式为:NaHCO3===Na++ HCO3,(2)H2S是二元弱酸,属弱电解质,分两步电离,第一步电离出氢离子和硫氢根离子,第二步电离:硫氢根离子电离出硫离子和氢离子,故答案为H2SH++HS    HSH++S2

(2)Na2CO3的水解的离子方程式为CO32+H2OHCO3+OH  HCO3+ H2OH2CO3+OH

(3)用pH试纸测定0.1 mol·L-1的纯碱溶液的pH,其正确的操作是把一小块pH试纸放在表面皿(或玻璃片)上,用蘸有待测溶液的玻璃棒点在试纸的中部,试纸变色后,与标准比色卡比较确定溶液的pH;

(4)氯化铝为强酸弱碱盐,其水溶液呈酸性,原因是AlCl3+3H2OAl(OH)3+3HCl,FeCl3为强酸弱碱盐,其水溶液呈酸性,原因是FeCl3+3H2OFe(OH)3+3HCl,加热后Fe(OH)3由于发生分解,所以把FeCl3溶液蒸干,灼烧,最后得到的主要固体产物是Fe2O3

(5)实验室在配制AgNO3的溶液时,常将AgNO3固体先溶于较浓的硝酸中,然后再用蒸馏水稀释到所需的浓度,以抑制Ag+水解;

(6)在25℃下,将a mol·L-1的氨水与0.01 mol·L-1的盐酸等体积混合,充分反应后溶液呈中性,因为一水合氨为弱碱,所以a大于0.01mol,该溶液含有的离子有OH、H+、NH4+、Cl,其浓度由大到小的顺序为c(Cl)=c(NH4+)>c(H+)=c(OH) ;

(7)在25℃下,向浓度均为0.20 mol·L-1的MgCl2和CuCl2混合溶液中逐滴加入氨水,先生成Cu(OH)2,生成该沉淀的离子方程式为 Cu2++2NH3·H2O===Cu(OH)2↓+2NH4+

c(Mg2+):c(Cu2+)=Ksp[Mg(OH)2]:Ksp[Cu(OH)2]=9.0×108

点评:本题考查了离方程式、离子方程式、盐类水解、溶解度常数,本题综合性好,难度适中。

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填空题

(7分)某二元酸(化学式用H2A表示)在水中的电离方程式是:

H2AH++HA-  HA-H++A2-

试完成下列问题:

(1)Na2A溶液显           (填“酸性”“中性”或“碱性”)。理由是                                  

(用离子方程式表示)。

(2)在0.1 mol·L-1的Na2A溶液中,下列粒子浓度关系式正确的是                  。A.c(A2-)+c(HA-)+c(H2A)="0.1" mol·L-1

B.c(OH-)=c(H+)+c(HA-)

C.c(Na+)+c(H+)=c(OH-)+c(HA-)+2c(A2-)

D.c(Na+)=2c(A2-)+2c(HA-)

(3)已知0.1 mol·L-1 NaHA溶液的pH=2,则0.1 mol·L-1H2A溶液中氢离子的物质的量浓度可能是        0.11 mol·L-1(填“<”、“>”或“=”),理由是                                   

正确答案

(7分)(1)碱性  A2-+H2OHA-+OH- (2)BCD (3)<  H2A第一步电离产生的H+,抑制了HA-的电离

试题分析:(1)根据酸的电离方程式可知,第一步是完全电离的,而第二步是不完全电离的。存在电离平衡。所以Na2A溶于水水解,溶液显碱性,离子方程式是A2-+H2OHA-+OH-

(2)A不正确,因为溶液中不存在H2A分子;根据电荷守恒可知c(Na+)+c(H+)=c(OH-)+c(HA-)+2c(A2-),C正确;根据物料守恒可知c(Na+)=2c(A2-)+2c(HA-),D正确;将选项C和D合并即得到c(OH-)=c(H+)+c(HA-),B正确,答案选BDC。

(3)由于H2A第一步完全电离,电离产生的H+,抑制了HA-的电离,所以0.1 mol·L-1H2A溶液中氢离子的物质的量浓度小于0.11mol/L。

点评:本题是高考中的常见题型,试题基础性强,难易适中。该题的关键是明确H2A的电离特点,即第一步完全电离,这一关键点,然后在结合具体问题,灵活运用即可。

下一知识点 : 电离方程式的书写
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