专题3 水溶液中的离子反应 测评
一、选择题(本题包括14小题,每小题3分,共42分。每小题只有一个选项符合题意)
1.下列有关电解质溶液的说法正确的是( )
A.在CH3COONa溶液中加入适量CH3COOH,可使c(Na+)=c(CH3COO-)
B.石墨、CO2都是非电解质,但石墨、CO2的水溶液均导电
C.硫酸钡是强电解质,氨水是弱电解质
D.向盐酸中滴加氨水至溶液呈中性,此时溶液中的溶质只有氯化铵
2.中和滴定是化学中的重要分析方法,下列关于中和滴定的相关说法错误的是( )
A.所有种类的酸(包括强酸、弱酸、极弱酸)的浓度都可以用酸碱中和滴定的方法来测定
B.滴定使用的滴定管需要洗涤、润洗之后才能使用
C.当溶液颜色发生变化时就立即停止滴定,可能导致待测溶液浓度的测量值偏小
D.装待测溶液的锥形瓶中含有少量蒸馏水,可以直接向其中加入待测溶液进行滴定
3.(2023河北衡水十四中三调)根据下列反应原理设计的应用,不正确的是( )
A.C+H2O+OH-,用热的纯碱溶液清洗油污
B.Al3++3H2OAl(OH)3(胶体)+3H+,明矾杀菌消毒
C.TiCl4+(x+2)H2O(过量)TiO2·xH2O↓+4HCl,制备TiO2纳米粉
D.SnCl2+H2OSn(OH)Cl↓+HCl,配制氯化亚锡溶液时加入氯化氢
4.下列说法不正确的是( )
A.T ℃时,pH=7的溶液不一定呈中性
B.相同温度下,pH相等的盐酸、CH3COOH溶液中,c(OH-)不相等
C.中和体积与pH都相同的HCl溶液和CH3COOH溶液所消耗的NaOH物质的量,HCl需要的小于CH3COOH的
D.氨水和盐酸反应后的溶液,若溶液呈中性,则c(Cl-)=c(N)
5.(2023河北名校联考)常温下,在下列溶液中可能大量共存的离子组是( )
A.pH=0的溶液:Fe2+、Mg2+、N、S
B.由水电离出的c(H+)=1×10-13 mol·L-1的溶液:Al3+、K+、S、Cl-
C.=1012的溶液中:Na+、S、N、HC
D.滴加KSCN变红色的溶液:Na+、K+、Al3+、C
6.如图是0.01 mol·L-1甲溶液滴定0.01 mol·L-1乙溶液的导电能力变化曲线,其中曲线③是盐酸滴定CH3COONa溶液,其他曲线是醋酸滴定NaOH溶液或者NaOH溶液滴定盐酸。下列说法正确的是( )
A.仅通过曲线③可以推断相同条件下导电能力:盐酸>CH3COONa溶液
B.b点溶液呈中性
C.曲线①是醋酸滴定NaOH溶液导电能力变化曲线
D.溶液的导电能力与离子浓度和离子带电量有关,与离子种类无关
7.下列说法正确的是( )
A.将AlCl3溶液直接蒸干,可制取无水AlCl3固体
B.保存FeSO4溶液时,可向其中加入稀硫酸以抑制Fe2+水解
C.室温下,pH=3的CH3COOH溶液与pH=11的NaOH溶液等体积混合,溶液pH>7
D.室温下,将pH=4的CH3COOH溶液稀释后,溶液中所有离子的浓度均降低
8.表中列出了常见的几种酸在水溶液中的电离常数,根据电离常数判断下列反应不可能发生的是( )
弱酸 CH3COOH HClO H2CO3
电离常数 (25 ℃) 1.76×10-5 2.95×10-8 Ka1=4.30×10-7 Ka2=5.61×10-11
A.CH3COOH+ClO-HClO+CH3COO-
B.2HClO+C2ClO-+CO2↑+H2O
C.CH3COOH+CHC+CH3COO-
D.2CH3COOH+C2CH3COO-+CO2↑+H2O
9.(2023河北衡水十四中三调)25 ℃时,下列溶液中微粒的物质的量浓度关系正确的是( )
A.pH=2.9的NaHC2O4溶液中:c(H+)+c(H2C2O4)+c(C2)=c(OH-)
B.0.1 mol·L-1(NH4)2Fe(SO4)2溶液中:c(S)>c(N)>c(Fe2+)>c(H+)>c(OH-)
C.pH=11的氨水和pH=3的盐酸等体积的混合液中:c(Cl-))>c(OH-)>c(H+)
D.向0.01 mol·L-1 NH4HSO4溶液中滴加氨水溶液至中性:c(S)>c(N)>c(H+)=c(OH-)
10.某温度时,Ag2SO4在水中的沉淀溶解平衡曲线如图所示。该温度下,下列说法正确的是( )
A.含有大量S的溶液中肯定不存在Ag+
B.Ag2SO4的溶度积常数Ksp=1×10-3
C.0.02 mol·L-1的AgNO3溶液与0.02 mol·L-1的Na2SO4溶液等体积混合不会生成沉淀
D.a点表示Ag2SO4的不饱和溶液,加热蒸发可以使溶液由a点变到b点
11.(2023河北名校联考)pC类似于pH,是指极稀溶液中溶质浓度的负对数。常温下向H2CO3溶液中逐滴滴加NaOH溶液,测得溶液的pC与pH关系如图所示。下列说法错误的是( )
A.在同一溶液中,H2CO3、HC、C不能大量共存
B.H2CO3二级电离平衡常数Ka2的数量级等于10-11
C.当pH=7时,溶液中>3
D.向H2CO3溶液滴加NaOH溶液至溶液呈中性的过程中,逐渐变小
12.共沉淀法制备磁性纳米Fe3O4微粒的工艺流程如下:
已知①该温度下,Ksp[Fe(OH)3]=4.0×10-38,
Ksp[Fe(OH)2]=1.0×10-15;
②溶液中某离子浓度小于1.0×10-5 mol·L-1时可认为该离子已沉淀完全。
下列有关说法错误的是( )
A.“共沉”时反应的离子方程式为Fe2++2Fe3++8OH-Fe3O4↓+4H2O
B.“共沉”时实际投料时,由于Fe2+易被氧化为Fe3+,故略大于2∶1
C.过滤洗涤后可用稀硝酸和AgNO3溶液检验Fe3O4粒子是否洗涤干净
D.“共沉”过程中为了将铁沉淀完全,需调节溶液pH>9
13.(2023河北张家口高二期末)下列实验操作、现象及结论均正确的是( )
选项 实验操作 现象 结论
A 将颗粒、大小相同的锌分别投入等体积、等pH的HA溶液和盐酸中 HA溶液中产生气体的体积比盐酸多 等浓度、等体积时溶液的酸性:HA>盐酸
B 常温下,将pH计置于0.1 mol·L-1醋酸溶液中 pH计读数为2.9 醋酸是弱酸
C 将3 mL 0.1 mol·L-1 AgNO3溶液加入盛有2 mL浓度均为0.1 mol·L-1的NaCl和NaI混合溶液的试管中 混合溶液中出现黄色沉淀 Ksp(AgI)
14.草酸钠(Na2C2O4)可用作抗凝血剂。室温下,通过实验探究Na2C2O4溶液的性质。
序号 实验操作和现象
1 测得0.1 mol·L-1 Na2C2O4溶液的pH≈8.4
2 将浓度均为0.1 mol·L-1的Na2C2O4和NaHC2O4按一定体积混合后,测得混合溶液的pH=5.0
3 向0.1 mol·L-1 Na2C2O4溶液中滴加几滴酸性KMnO4溶液,振荡,溶液几乎为无色
4 向0.1 mol·L-1 Na2C2O4溶液中加入等体积0.1 mol·L-1 CaCl2溶液,产生白色沉淀
已知:常温下,H2C2O4的Ka1=5.90×10-2,Ka2=6.40×10-5。下列有关说法正确的是( )
A.0.1 mol·L-1 Na2C2O4溶液中存在c(OH-)=c(H+)+c(H2C2O4)+c(HC2)
B.实验2得到的溶液中有c(C2)>c(HC2)
C.实验3中Mn被还原成Mn2+,则反应的离子方程式为2Mn+5C2+8H2O2Mn2++10CO2↑+16OH-
D.依据实验4可推测Ksp(CaC2O4)=2.5×10-3
二、非选择题(本题包括4小题,共58分)
15.(16分)醋酸(CH3COOH)是食醋的主要成分,也是重要的化工原料。常压下,取不同浓度、不同温度的醋酸溶液测定,得到下表实验数据。
电离常数 电离度/%
0 3 1.60×10-5 0.233
25 2 1.76×10-5 0.30
50 1 2.50×10-5 a
已知:电离度=×100%;50 ℃时CH3COO-的水解平衡常数Kh=4×10-9;lg 5≈0.7。
回答下列问题:
(1)增大醋酸溶液中CH3COOH电离程度可采取的措施有 、 。
(2)上表中a= 。
(3)50 ℃时,H2O的离子积常数K= ,50 ℃时1 mol·L-1 CH3COOH溶液的pH= 。
(4)25 ℃时,浓度均为0.10 mol·L-1的CH3COOH和CH3COONa的缓冲溶液(化学上把外加少量酸、碱而pH基本不变的溶液称为缓冲溶液)的pH=4.76。
①向1.0 L上述缓冲溶液中滴加几滴NaOH稀溶液(忽略溶液体积的变化),反应后溶液中c(H+)= mol·L-1。
②该缓冲溶液中离子浓度由大到小的顺序是 。
16.(14分)钪(Sc)是地壳中含量极少的稀土元素,在照明、合金和催化剂等领域有重要应用。钛铁矿的主要成分为FeTiO3(可表示为FeO·TiO2),还含有少量SiO2、Sc2O3等氧化物,从钛铁矿中提取Sc2O3的流程如下:
已知:①当离子浓度减小至10-5 mol·L-1时可认为沉淀完全。
②室温下,溶液中离子沉淀完全的pH如下表所示:
离子 Fe3+ Fe2+ TiO2+
沉淀完全的pH 3.2 9.0 1.05
③lg 2≈0.3,Ksp[Sc(OH)3]=1.25×10-33。
回答下列问题:
(1)Fe2+有较强的 (填“氧化性”或“还原性”)。
(2)“酸浸”后Ti元素转化为TiOSO4,其水解反应的化学方程式是 。
(3)“萃取”时,使用10% P2O4+5% TBP+煤油作为萃取剂,一定条件下萃取率受振荡时间的影响如下图,萃取时选择最佳的振荡时间为 min。
(4)“洗钛”所得的[TiO(H2O2)]2+为橘黄色的稳定离子,H2O2的作用是 , 。(写出两点)
(5)“酸溶”后滤液中存在的阳离子Sc3+、TiO2+、Fe3+浓度均小于0.01 mol·L-1。“除杂”过程中应控制的pH范围是 。
(6)“沉钪”后得到五水合草酸钪,焙烧生成四种氧化物,该反应的化学方程式为 。
17.(12分)已知水在25 ℃和95 ℃时的电离平衡曲线如图所示。
(1)25 ℃时水的电离平衡曲线应为 (填“A”或“B”)。25 ℃时,将pH=9的NaOH溶液与pH=4的H2SO4溶液混合,若所得混合溶液的pH=7,则NaOH溶液与H2SO4溶液的体积比为 。
(2)95 ℃时,若100体积pH=a的某强酸溶液与1体积pH=b的某强碱溶液混合后溶液呈中性,则a与b之间应满足的关系是 。
(3)在曲线A所对应的温度下,pH=2的HCl溶液和pH=11的某BOH溶液中,若水的电离程度分别用α1、α2表示,则α1 (填“大于”“小于”“等于”或“无法确定”)α2。
(4)在曲线B所对应的温度下,将0.02 mol·L-1的Ba(OH)2溶液与等物质的量浓度的NaHSO4溶液等体积混合,所得混合液的pH= 。
(5)已知HClO的Ka=2.95×10-8,CH3COOH的Ka=1.76×10-5,下列有关说法不正确的是 (填字母)。
A.在pH=2的醋酸溶液中加入少量0.01 mol·L-1的稀盐酸,溶液的pH不变
B.在pH=2的醋酸溶液中加少量水,能促进醋酸的电离平衡,但是溶液的pH会变大
C.100 mL pH=2的新制氯水中:n(OH-)+n(ClO-)+n(HClO)=0.001 mol
D.由电离平衡常数分析,CH3COOH溶液的pH一定比HClO溶液的pH小
18.(16分)回答下列问题:
(1)在某温度(T ℃)的水溶液中,c(H+)=10x mol·L-1,c(OH-)=10y mol·L-1,x与y关系如图所示。
①该温度下,水的离子积为 ,T (填“大于”“小于”或“等于”)25。
②将此温度下pH=11的NaOH溶液与pH=1的HCl溶液等体积混合,混合后溶液的pH约为 。(已知lg 2≈0.3)(忽略溶液体积的变化)
③在此温度下,将pH=13的NaOH溶液Va L与pH=1的硫酸溶液Vb L混合。若所得混合液的pH=2,则Va∶Vb= 。(忽略溶液体积的变化)
(2)As2O3俗称砒霜,可作长效杀虫剂、杀菌剂和除草剂,在医疗上还可用于治疗急性白血病。测定某As2O3粗产品(含As2O5杂质)中As2O3的质量分数的实验过程如下:
①称取0.2 g粗产品完全溶解于适量的NaOH溶液后,配制成含As、As的混合溶液100 mL。
②分别移取25.00 mL上述溶液置于锥形瓶中,用0.025 00 mol·L-1的I2标准溶液进行滴定(在碱性环境中I2可将As氧化为As,指示剂为淀粉)。每次滴定开始时液面读数如图a所示,3次滴定结束时,I2标准溶液液面读数如图b~d所示。
滴定时将I2标准溶液装在如图中的 (填“甲”或“乙”)滴定管中。
②滴定终点的现象是 。
③碱性环境中I2将As氧化为As的离子方程式是 。
④粗产品中As2O3的质量分数为 。若测定结果偏高,其原因可能是 (填字母)。
A.滴定管用蒸馏水洗净后未用标准溶液润洗
B.滴定终点读数时,俯视滴定管的刻度,其他操作正确
C.盛装待测溶液的锥形瓶用蒸馏水清洗后再用待测溶液润洗
D.滴定到终点读数时,发现滴定管尖嘴处悬挂一滴溶液
参考答案
专题3测评
1.A 解析 CH3COONa溶液因CH3COO-水解呈碱性,CH3COOH呈酸性,在CH3COONa溶液中加入适量CH3COOH,根据电荷守恒:c(Na+)+c(H+)=c(CH3COO-)+c(OH-)。若加入适量醋酸使溶液呈中性,即c(H+)=c(OH-),则c(Na+)=c(CH3COO-),A项正确;石墨是单质,既不是电解质也不是非电解质,B项错误;氨水是混合物,既不是电解质也不是非电解质,C项错误;氯化铵溶液因N水解呈酸性,故向盐酸中滴加氨水至溶液呈中性,此时溶液中的溶质有氯化铵和一水合氨,D项错误。
2.A 解析 并不是所有种类的酸(包括强酸、弱酸、极弱酸)的浓度都可以用酸碱中和滴定的方法来测定,A错误;滴定使用的滴定管需要洗涤、润洗之后才能使用,如果不润洗,会稀释溶液,B正确;当溶液颜色发生变化时就立即停止滴定,可能会使消耗的标准溶液体积减少,可能导致待测溶液浓度的测量值偏小,C正确;装待测溶液的锥形瓶中含有少量蒸馏水,可以直接向其中加入待测溶液进行滴定,因为并没有改变待测溶液的物质的量,D正确。
3.B 解析 加热促进盐类水解,所以加热纯碱溶液其碱性增强,去污能力增强,故A正确;明矾中的Al3+水解生成Al(OH)3胶体,能吸附水中的悬浮颗粒,故明矾能净水,但不能杀菌消毒,故B错误;TiCl4能水解生成钛的氧化物,故C正确;SnCl2水解显酸性,所以在配制氯化亚锡溶液时要加入HCl抑制其水解,故D正确。
4.B 解析 温度不同时,pH=7的溶液可能为酸性,也可能为碱性,也可能为中性,A项正确;相同温度下,盐酸和醋酸溶液的pH相等,意味着溶液中氢离子浓度相等,由于同温下水的离子积相同,则溶液中氢氧根离子浓度相等,B项错误;等体积pH相同的HCl溶液和CH3COOH溶液,CH3COOH的物质的量浓度要大,醋酸溶液消耗的NaOH物质的量比盐酸消耗的要大,C项正确;溶液呈中性则c(H+)=c(OH-),根据电荷守恒可知溶液中c(Cl-)=c(N),D项正确。
5.B 解析 pH=0的溶液呈酸性,N在酸性条件下具有氧化性,能将Fe2+氧化,不可大量共存,A不符合题意;常温下由水电离产生的c(H+)=1×10-13 mol·L-1的溶液中,水的电离受到抑制,则该溶液中可能含有大量的H+或OH-,若含有H+,则溶液中离子可大量共存,若含有OH-,则Al3+与OH-不可大量共存,B符合题意;=1012>1说明溶液显碱性,OH-与HC可反应生成C和H2O,二者不可大量共存,C不符合题意;滴加KSCN溶液显红色的溶液中含有大量的Fe3+,Fe3+、Al3+与C可发生相互促进的水解反应,不可大量共存,D不符合题意。
6.A 解析 曲线③起点成分为0.01 mol·L-1 CH3COONa溶液,加入足够多的盐酸后,溶液中自由离子总浓度小于0.01 mol·L-1 CH3COONa溶液中的,但导电能力却更大,A正确;曲线②是向NaOH溶液中滴加醋酸,b点是CH3COONa溶液,呈碱性,B错误;曲线②滴定后的溶液导电能力呈下降趋势,应为醋酸滴定NaOH溶液导电能力的变化曲线,所以曲线①是NaOH溶液滴定盐酸导电能力变化曲线,C错误;溶液的导电能力不仅与离子浓度和离子带电量有关,与离子种类也有关系,D错误。
7.B 解析 AlCl3是强酸弱碱盐,Al3+水解产生Al(OH)3,同时产生挥发性的HCl,加热时HCl挥发掉,因此将溶液直接蒸干,制取得到的是Al(OH)3,A错误。FeSO4是强酸弱碱盐,在溶液中FeSO4水解产生Fe(OH)2、H2SO4,盐的水解反应是可逆反应,在配制其溶液时,可向其中加入稀硫酸,增大溶液中c(H+),以抑制Fe2+水解,B正确。pH=3的CH3COOH溶液中c(H+)=10-3 mol·L-1,但醋酸是一元弱酸,溶液中c(CH3COOH)>10-3 mol·L-1;pH=11的NaOH溶液,c(OH-)=10-3 mol·L-1,由于NaOH是一元强碱,所以c(NaOH)=10-3 mol·L-1。当二者等体积混合时,溶液中醋酸过量,溶液显酸性,所以反应后溶液pH<7,C错误。室温下,将pH=4的CH3COOH溶液稀释后,溶液酸性减弱,溶液中c(H+)减小;但溶液中水的离子积常数KW=c(H+)·c(OH-)不变,所以溶液中c(H+)减小,c(OH-)就增大,因此并不是所有离子的浓度均降低,D错误。
8.B 解析 根据电离常数可知,酸性CH3COOH>HClO,所以CH3COOH可以与NaClO溶液发生反应制取HClO,该反应的离子方程式为CH3COOH+ClO-HClO+CH3COO-,A不符合题意;根据电离常数可知,酸性H2CO3>HClO>HC,所以HClO不能与Na2CO3发生复分解反应制取CO2气体,B符合题意;根据电离常数可知酸性:CH3COOH>H2CO3>HC,所以CH3COOH能与Na2CO3发生复分解反应产生NaHCO3,即CH3COOH+CHC+CH3COO-能够发生,C不符合题意;根据电离常数可知,酸性CH3COOH>H2CO3>HC,所以CH3COOH能与Na2CO3发生复分解反应放出CO2,D不符合题意。
9.B 解析 根据质子守恒:c(H+)+c(H2C2O4)-c(C2)=c(OH-),故A不符合题意;由化学式可知,铵根离子和硫酸根离子浓度近似是亚铁离子的2倍,又因铵根离子能发生水解,则)>c(Fe2+),N和Fe2+水解使溶液显酸性c(H+)>c(OH-),可得离子浓度大小为c(S)>)>c(Fe2+)>c(H+)>c(OH-),故B符合题意;pH=11的氨水中的c(OH-)与pH=3的盐酸中的c(H+)相等,因氨水是弱碱,故其大量剩余,混合后溶液显碱性,因此c(OH-)>c(H+),由电荷守恒可得c(Cl-)+c(OH-)=c(N)+c(H+),故c(Cl-)),故C不符合题意;由电荷守恒可得c(N)+c(H+)=2c(S)+c(OH-),由于溶液呈中性,则有c(H+)=c(OH-),可得:c(N)=2c(S),即c(N)>c(S),离子浓度大小为c(N)>c(S)>c(H+)=c(OH-),故D不符合题意。
10.C 解析 Ag2SO4在水中的沉淀溶解平衡为Ag2SO4(s)2Ag++S,溶解为可逆过程,溶液中一定存在Ag+,A项错误;由题图可知,当c(S)=5×10-2 mol·L-1时,c(Ag+)=2×10-2 mol·L-1,Ksp=c2(Ag+)·c(S)=2×10-5,B项错误;0.02 mol·L-1的AgNO3溶液与0.02 mol·L-1的Na2SO4溶液等体积混合后,c(S)=0.01 mol·L-1,c(Ag+)=0.01 mol·L-1,c2(Ag+)·c(S)=1×10-6
12.B 解析 “共沉”时根据反应物及生成物可以判断出反应的离子方程式为Fe2++2Fe3++8OH-Fe3O4↓+4H2O,A项正确;实际投料时,因为部分Fe2+会被氧化生成Fe3+,所以应略小于2∶1,B项错误;根据流程图可知洗涤后可用稀硝酸和AgNO3溶液检验Fe3O4粒子的洗涤液中是否含有Cl-,C项正确;根据溶度积常数可知Fe2+最后沉淀,所以为了将铁沉淀完全,Ksp[Fe(OH)2]=c(Fe2+)·c2(OH-)=1.0×10-5×c2(OH-)=1.0×10-15,c(OH-)=1.0×10-5 mol·L-1,c(H+)=1.0×10-9 mol·L-1,则“共沉”过程中为了将铁沉淀完全,需调节溶液pH>9,D项正确。
13.B 解析 将颗粒、大小相同的锌分别投入等体积、等pH的HA溶液和盐酸中,HA溶液中产生气体的体积比盐酸中产生气体的体积大,说明HA是弱酸,等浓度、等体积时溶液的酸性:HA<盐酸,A项不符合题意;AgNO3溶液过量,混合溶液中出现黄色沉淀,不能比较AgI与AgCl溶度积的大小,C项不符合题意;水解是微弱的,不会产生大量气泡,D项不符合题意。
14.B 解析 0.1 mol·L-1 Na2C2O4溶液中存在质子守恒,c(OH-)=c(H+)+2c(H2C2O4)+c(HC2),A错误;将浓度均为0.1 mol·L-1的Na2C2O4溶液和NaHC2O4溶液按一定体积混合后,测得混合溶液的pH=5.0,则c(H+)=1.0×10-5 mol·L-1,H2C2O4的Ka2=6.40×10-5=,则=6.4,因此c(C2)>c(HC2),B正确;向0.1 mol·L-1 Na2C2O4溶液中滴加几滴酸性KMnO4溶液,振荡,发生氧化还原反应生成CO2,高锰酸钾被还原为Mn2+,反应的离子方程式为2Mn+5C2+16H+2Mn2++10CO2↑+8H2O,C错误;向0.1 mol·L-1 Na2C2O4溶液中加入等体积0.1 mol·L-1 CaCl2溶液,产生白色沉淀,则离子浓度幂之积大于Ksp(CaC2O4),得到Ksp(CaC2O4)
(2)0.5
(3)1×10-13 2.3
(4)①1×10-4.76
②c(CH3COO-)>c(Na+)>c(H+)>c(OH-)
解析 (1)弱电解质的电离为吸热过程,所以升高温度可以增大醋酸的电离程度,同时加水稀释也可以促进弱电解质的电离。
(2)设50 ℃时1 mol·L-1的醋酸溶液中c(CH3COO-)=x mol·L-1,则c(H+)=x mol·L-1,所以电离平衡常数Ka==2.50×10-5,解得x≈5×10-3,所以电离度为×100%=0.5%,所以a=0.5。
(3)醋酸的电离常数Ka=,醋酸根的水解平衡常数为
Kh=,所以相同温度下的Ka与Kh的乘积即为该温度下的KW,则KW=2.50×10-5×4×10-9=1×10-13;根据(2)的计算可知该温度下1 mol·L-1的醋酸溶液中c(H+)=5×10-3 mol·L-1,pH=-lg c(H+)≈2.3。
(4)①化学上把外加少量酸、碱而pH基本不变的溶液称为缓冲溶液,所以该溶液中滴入几滴NaOH稀溶液后pH基本不变,仍为4.76,则c(H+)=1×10-4.76 mol·L-1;
②该缓冲溶液的pH=4.76,呈酸性,即溶液中c(H+)>c(OH-),电荷关系为c(H+)+c(Na+)=c(OH-)+c(CH3COO-),所以溶液中离子浓度由大到小的顺序是c(CH3COO-)>c(Na+)>c(H+)>c(OH-)。
16.答案 (1)还原性
(2)TiOSO4+(x+1)H2OTiO2·xH2O↓+H2SO4
(3)10
(4)生成稳定离子[TiO(H2O2)]2+进入水层,便于除钛 将Fe2+氧化成Fe3+,便于后续调节pH使Fe3+沉淀完全,达到除铁的目的
(5)3.2≤pH<3.7
(6)Sc2(C2O4)3·5H2OSc2O3+3CO2↑+3CO↑+5H2O↑
解析 (1)Fe2+具有较强的还原性。
(2)从流程看,TiOSO4的水解产物为TiO2·xH2O,由元素守恒确定,另一产物为H2SO4。
(3)由图像可知,10 min之后,Sc萃取率变化不大。10 min时,Fe、Ti的萃取率较小,所以振荡时间选择10 min时,萃取出的Sc较纯。
(4)根据题意,加入H2O2可形成稳定离子[TiO(H2O2)]2+,可以除去Ti,同时H2O2可以氧化Fe2+生成Fe3+,便于除去Fe3+。
(5)滤液中的Sc3+浓度小于0.01 mol·L-1,除杂过程中不能使Sc3+生成沉淀,由Ksp[Sc(OH)3]=1.25×10-33,计算出溶液的pH,c(OH-)< mol·L-1=5×10-11 mol·L-1,c(H+)> mol·L-1=2×10-4 mol·L-1,pH<4-lg 2≈3.7,Fe3+在pH=3.2时已完全沉淀,此时TiO2+也已完全沉淀,则“除杂”过程中应控制3.2≤pH<3.7。
(6)五水合草酸钪的化学式为Sc2(C2O4)3·5H2O,焙烧后得到四种氧化物,由元素守恒知,碳有两种氧化物,分别为CO和CO2,另外还生成Sc2O3和H2O,根据得失电子守恒配平反应。
17.答案 (1)A 10∶1
(2)a+b=14
(3)小于
(4)10
(5)CD
解析 (1)曲线A条件下,c(H+)=c(OH-)=10-7 mol·L-1,KW=c(H+)·c(OH-)=10-7×10-7=1×10-14;曲线B条件下,c(H+)=c(OH-)=10-6 mol·L-1,KW=c(H+)·c(OH-)=10-6×10-6=1×10-12。水的电离是吸热过程,加热促进电离,温度越高KW越大,所以曲线A代表25 ℃时水的电离平衡曲线。25 ℃时,将pH=9的NaOH溶液与pH=4的H2SO4溶液混合,若所得混合溶液的pH=7,则NaOH与H2SO4恰好完全反应,即n(OH-)=n(H+),所以10-5×V(NaOH溶液)=10-4×V(H2SO4溶液),则V(NaOH溶液)∶V(H2SO4溶液)=10∶1。
(2)95 ℃时,若100体积pH=a的某强酸溶液与1体积pH=b的某强碱溶液混合后溶液呈中性,由于95 ℃时KW=1×10-12,酸碱混合后溶液呈中性,即n(H+)=n(OH-),所以10-a×100=10b-12×1,则a+b=14。
(3)在曲线A中,水的离子积为10-7×10-7=10-14,pH=2的HCl溶液中c(H+)=10-2 mol·L-1,pH=11的某BOH溶液中c(OH-)=10-3 mol·L-1,因c(H+)>c(OH-),溶液中酸电离出的氢离子、碱电离出的氢氧根离子浓度越大,水的电离程度越小,故α1小于α2。
(4)曲线B对应的温度为95 ℃,该温度下KW=10-6×10-6=10-12,将0.02 mol·L-1的Ba(OH)2溶液与等物质的量浓度的NaHSO4溶液等体积混合,碱过量,混合溶液中c(OH-)= mol·L-1=0.01 mol·L-1,该溶液中c(H+)= mol·L-1=10-10 mol·L-1,溶液的pH=-lg 10-10=10。
(5)在pH=2的醋酸溶液中加入少量0.01 mol·L-1的稀盐酸,由于氢离子浓度不变,醋酸的电离平衡不移动,所以溶液的pH不变,A正确;在pH=2的醋酸溶液中加少量水,能促进醋酸的电离平衡,溶液体积变大,H+浓度减小,溶液的pH会变大,B正确;100 mL pH=2的新制氯水中c(H+)=0.01 mol·L-1,则H+的物质的量为0.01 mol·L-1×0.1 L=0.001 mol,根据电荷守恒得n(H+)=n(OH-)+n(ClO-)+n(Cl-)=0.001 mol,但是溶液中n(HClO)≠n(Cl-),所以n(OH-)+n(ClO-)+n(HClO)≠0.001 mol,C错误;由HAH++A-可知,Ka=,则c(H+)≈,由于CH3COOH和HClO浓度未知,两溶液中c(H+)大小未知,无法判断两种溶液pH的大小,D错误。
18.答案 (1)①1×10-15 小于
②1.3
③9∶2
(2)①甲
②当最后半滴标准溶液滴入时,锥形瓶中的溶液由无色变蓝色,且半分钟内不褪色
③I2+As+2OH-2I-+As+H2O
④99% ACD
解析 (1)①T ℃时,水的离子积KW=c(H+)·c(OH-)=1×10-15,25 ℃时,水的离子积KW=1×10-14,所以T小于25。
②此温度下,pH=11的NaOH溶液中c(OH-)=0.000 1 mol·L-1,pH=1的HCl溶液的c(H+)=0.1 mol·L-1,等体积混合,酸过量,c(H+)= mol·L-1≈ mol·L-1,pH=-lg c(H+)=-lg =1+lg 2≈1.3。
③有此温度下pH=13的NaOH溶液Va L,溶液中c(OH-)=0.01 mol·L-1,有pH=1的H2SO4溶液Vb L,溶液中c(H+)=0.1 mol·L-1,二者混合后所得混合液的pH=2,c混(H+)=0.01 mol·L-1,则=0.01,Va∶Vb=9∶2。
(2)①I2有强氧化性,故滴定时将I2标准溶液装在酸式滴定管甲中。
②淀粉遇碘变蓝,滴定终点的现象是:当最后半滴标准溶液滴入时,锥形瓶中的溶液由无色变蓝色,且半分钟内不褪色。
③碱性环境中I2将As氧化为As,离子方程式为I2+As+2OH-2I-+As+H2O。
④三次滴定过程中分别消耗标准溶液19.90 mL、18.50 mL、20.10 mL,第二次数据误差较大,舍去,故平均消耗I2标准溶液20.00 mL,根据As2O3~As~I2,则粗产品中As2O3的质量分数为
×100%=99%。A.滴定管用蒸馏水洗净后未用标准溶液润洗,则标准溶液被稀释,消耗标准溶液体积增大,测定结果偏高;B.滴定终点读数时,俯视滴定管的刻度,读数偏小,导致计算时标准溶液体积偏小,测定结果偏低;C.盛装待测溶液的锥形瓶用蒸馏水清洗后再用待测溶液润洗,则消耗标准溶液偏多,测定结果偏高;D.滴定到终点读数时,发现滴定管尖嘴处悬挂一滴溶液,则消耗标准溶液偏多,测定结果偏高。
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