高考化学复习化水溶液中的离子平衡专项易错题及答案解析

高考化学复习化水溶液中的离子平衡专项易错题及答案解析

一、水溶液中的离子平衡

1．黄铜矿是工业炼铜的主要原料，其主要成分为CuFeS2，现有一种天然黄铜矿（含少量脉石），为了测定该黄铜矿的纯度，某同学设计了如下实验：

现称取研细的黄铜矿样品1.150g，在空气存在下进行煅烧，生成Cu、Fe3O4和SO2气体，实验后取d中溶液的

置于锥形瓶中，用0.05mol/L标准碘溶液进行滴定，初读数为

0.00mL，终读数如图所示。请回答下列问题：

（1）称量样品所用的仪器为_____，将样品研细后再反应，其目的是_______。 （2）装置a的作用是________。

a．有利于空气中氧气充分反应 b．除去空气中的水蒸气 c．有利于气体混合 d．有利于观察空气流速

（3）上述反应结束后，仍需通一段时间的空气，其目的是___________。 （4）滴定时，标准碘溶液所耗体积为_________mL。判断滴定已达终点的现象是_______。通过计算可知，该黄铜矿的纯度为________。

（5）若用右图装置替代上述实验装置d，同样可以达到实验目的的是____。（填编号）

（6）若将原装置d中的试液改为Ba(OH)2，测得的黄铜矿纯度误差为＋1%，假设实验操作均正确，可能的原因主要有____________________。 【来源】2010届江苏启东中学高三考前辅导训练化学试题

【答案】电子天平 使原料充分反应、加快反应速率 b、d 使反应生成的SO2全部进入d装置中，使结果精确 20.10mL 溶液恰好由无色变成浅蓝色，且半分钟内不褪色 80.4% ② 空气中的CO2与Ba(OH)2反应生成BaCO3沉淀；BaSO3被氧化成BaSO4 【解析】 【分析】

(1)根据称量黄铜矿样品1.150g，选择精确度较高的仪器；将样品研细，增大了接触面积； (2)浓硫酸可以将水除去，还可以根据冒出气泡的速率来调节空气流速； (3)反应产生的二氧化硫应该尽可能的被d装置吸收；

(4)根据滴定管的读数方法读出消耗碘溶液的体积，根据反应结束时的颜色变化判断滴定终点；先找出黄铜矿和二氧化硫及碘单质的关系式CuFeS2～2SO2～2I2，再根据题中数据进行计算；

(5)图2中的②中通入二氧化硫，反应生成了硫酸钡沉淀，可以根据硫酸钡的质量计算二氧化硫的量；

(6)Ba(OH)2溶液能吸收空气的CO2，另外BaSO3易被空气中氧气氧化，这些原因均能引起测定误差。 【详解】

(1)由于称量黄铜矿样品1.150g，精确度达到了千分之一，应该选用电子天平进行称量，把黄铜矿样品研细，可以增大接触面积，从而提高反应速率，并且使黄铜矿充分反应； (2)装置a中的浓硫酸可以吸收空气中的水蒸气，防止水蒸气进入反应装置b中发生危险，同时根据冒出的气泡的快慢来控制气体的通入量，故答案为bd；

(3)黄铜矿受热分解生成二氧化硫等一系列产物，分解完毕后仍然需要通入一段时间的空气，可以将b、d装置中的二氧化硫全部排出去，使结果更加精确；

(4)根据滴定管的示数是上方小，下方大，可以读出滴定管示数是20.10mL，当达到滴定终点时，二氧化硫已经被碘单质消耗完毕，再滴入一滴碘单质，遇到淀粉会变蓝；根据硫原子守恒和电子守恒找出关系式：CuFeS2～2SO2～2I2，消耗掉0.05mol/L标准碘溶液20.10mL时，即消耗的碘单质的量为：0.05mol/L×0.0201L=0.00105mol，所以黄铜矿的质量是：

0.9246g0.5×0.00105mol×184g/mol×10=0.9246g，所以其纯度是：×100%=80.4%；

1.15g(5)由于图2中，②硝酸钡溶液中通入二氧化硫能够生成硫酸钡沉淀，过滤干燥后，根据硫酸钡的质量计算出二氧化硫的质量，故答案为②；

(6)将原装置d中的试液改为Ba(OH)2，测得的黄铜矿纯度误差为＋1%，在实验操作均正确的前提下，引起误差的可能原因主要有空气中的CO2与Ba(OH)2反应生成BaCO3沉淀或BaSO3被氧化成BaSO4。

2．下表是某学生为探究AgCl沉淀转化为Ag2S沉淀的反应所做实验的记录． 步 骤 Ⅰ.取5mL 0.1mol/L AgNO3与一定体积0.1mol/L NaCl溶现 象 立即产生白色沉淀 液，混合，振荡． Ⅱ.向所得悬浊液中加入2.5mL 0.1mol/L Na2S溶液． Ⅲ.将上述黑色浊液，放置在空气中，不断搅拌． 沉淀迅速变为黑色 较长时间后，沉淀变为乳白色 产生红棕色气体，沉淀部分溶解 产生白色沉淀 Ⅳ.滤出Ⅲ中的乳白色沉淀，加入足量HNO3溶液． Ⅴ.过滤得到滤液X和白色沉淀Y；向X中滴加Ba(NO3)2溶液． ?1?为了证明沉淀变黑是AgCl转化为Ag2S的缘故，步骤I中NaCl溶液的体积范围为

______ 。

?2?已知：25℃时Ksp?AgCl??1.8?10?10，Ksp?Ag2S??6?10?30，此沉淀转化反应的

平衡常数K? ______。

?3?步骤V中产生的白色沉淀的化学式为 ______ ，步骤Ⅲ中乳白色沉淀除含有AgCl外，

还含有 ______。

?4?为了进一步确认步骤Ⅲ中乳白色沉淀产生的原因，设计了如下图所示的对比实验装

置。

①装置A中玻璃仪器有圆底烧瓶、导管和 ______ ，试剂W为 ______ 。 ②装置C中的试剂为NaCl溶液和Ag2S悬浊液的混合物，B中试剂为 ______ 。 ③实验表明：C中沉淀逐渐变为乳白色，B中没有明显变化。

完成C中反应的化学方程式：______Ag2S+_____NaCl+______ + ______ ?AgCl+S+ ______ ______

C中NaCl的作用是： ______ 。

【来源】2020届高三化学二轮每周大题必练———反应原理的探究型实验

【答案】?5mL 5.4?109 BaSO4 S 分液漏斗 过氧化氢溶液 Ag2S悬浊液

2Ag2S?4NaCl?O2?2H2O?4AgCl?2S?4NaOH 氧气将Ag2S氧化成S时有

?Ag?产生，NaCl电离的氯离子与银离子结合生成AgCl沉淀，使cAg减小，有利于氧化

??还原反应的平衡右移 【解析】 【分析】

(1)要证明沉淀变黑是AgCl转化为Ag2S的缘故，则步骤Ⅰ中必须使硝酸银电离出的银离子完全转化成AgCl沉淀； (2)K?c2Cl?2???；

c?S?(3)黑色的硫化银沉淀被氧气氧化为氯化银沉淀和硫单质；硫单质被硝酸氧化为硫酸根离子；

(4) ①根据装置图判断仪器名称；装置A的作用是提供氧气；

②进一步确认步骤Ⅲ中乳白色沉淀产生的原因，装置C中的试剂为NaCl溶液和Ag2S悬浊液的混合物，则装置B中应该不含氯化钠溶液；

③装置C中生成的白色沉淀为氯化银和S单质，反应物应该还有氧气，产物中钠离子只能以氢氧化钠形式存在，则未知的反应物为氢氧化钠，再根据H元素守恒可知另一种未知反应物为水，然后根据化合价升降相等配平反应方程式。 【详解】

(1)要证明沉淀变黑是AgCl转化为Ag2S的缘故，则步骤Ⅰ中必须使硝酸银电离出的银离子完全转化成AgCl沉淀，所以加入的NaCl溶液的体积必须?5mL； (2)氯化银转化成硫化银的反应为：2AgCl?s??S的平衡常数为：

2??aq??Ag2S?s??2Cl??aq?，该反应

?102K?c2Cl?2????c?Ag??c?Cl??K?AgCl??(1.8?106?10c?S?c?Ag??c?S?K?AgS?2?2?2sp2?2?sp2)?30?5.4?109；

(3)步骤Ⅲ中较长时间后，沉淀变为乳白色，则黑色的硫化银沉淀氧化成氯化银沉淀；再根据滤出Ⅲ中的乳白色沉淀，加入足量HNO3溶液，产生红棕色气体，沉淀部分溶解，则被氧化的只能为S元素，故乳白色沉淀为AgCl和S的混合物；其中S被稀硝酸氧化成硫酸根离子，则在步骤Ⅴ中向X中滴加Ba(NO3)2溶液会生成BaSO4沉淀；

(4) ①根据图示可知，装置A中玻璃仪器有圆底烧瓶、导管和分液漏斗；乳白色沉淀为氯化银和S的混合物，装置A的作用是提供氧气，根据圆底烧瓶中为二氧化锰可知W为过氧化氢溶液；

②进一步确认步骤Ⅲ中乳白色沉淀产生的原因，装置C中的试剂为NaCl溶液和Ag2S悬浊液的混合物，则装置B中应该不含氯化钠溶液，即为Ag2S悬浊液，通过对比反应现象判断生成乳白色沉淀产生的原因；

③装置C中生成的白色沉淀为氯化银和S单质，反应物应该还有氧气，产物中钠离子只能以氢氧化钠形式存在，则未知的产物为氢氧化钠，再根据H元素守恒可知另一种未知反应物为水，然后根据化合价升降相等配平反应方程式为