2020届二轮复习 水溶液中的离子平衡 专题卷(全国通用)

专题突破 水溶液中的离子平衡

一、选择题(本题包括10个小题,每小题7分,共70分)

1.(2019河南中原名校高三联考)下列叙述中正确的是

A.锅炉中沉积的CaSO4可用Na2CO3溶液浸泡后,再将不溶物用酸溶解去除 B.常温下,BeCl2溶液的pH<7,将其蒸干并灼烧后得到的残留物可能是BeCl2 C.向纯水中加入盐酸或降温都能使水的离子积减小,电离平衡逆向移动 D.反应2A(g)+B(g)

3C(s)+D(g)能自发进行,说明该反应的ΔH>0

( )

2.(2019浙江台州一模)下列说法正确的是( )

A.用pH相同的氢氟酸和盐酸中和等体积等浓度的NaOH溶液,消耗盐酸的体积大 B.相同温度下,pH相等的氨水和NaOH溶液,n(OH-)相等

C.物质的量浓度相同的醋酸溶液和盐酸分别与镁反应,开始瞬间醋酸产生H2快 D.c(H+)=c(OH-)的溶液不一定呈中性

3.(2019湖南邵东县创新实验学校检测)下列有关电解质溶液的说法不正确的是( )

A.向0.1 mol·L-1 CH3COOH溶液中加入少量水,溶液中

增大

B.将CH3COONa溶液从20 ℃升温至30 ℃,溶液中减小

C.向盐酸中加入氨水至中性,溶液中=1

D.向AgCl、AgBr的饱和溶液中加入少量AgNO3溶液,溶液中

变小

4.(2019福建莆田第一中学高三期中)已知常温下碳酸、亚硫酸、次氯酸的电离平衡常数如下表:

H2CO3 K1=4.30×10-7 K2=5.61×10-11 H2SO3 K1=1.54×10-2 K2=1.02×10-7 HClO K=2.95×10-8

下列说法正确的是( )

A.相同条件下,同浓度的H2SO3溶液和H2CO3溶液的酸性,后者更强 B.Na2CO3溶液中通入少量SO2:2C

+SO2+H2O

2HC

+S

C.NaClO溶液中通入少量CO2:2ClO-+CO2+H2O

2HClO+C

D.向氯水中分别加入等浓度的NaHCO3和NaHSO3溶液,均可提高氯水中HClO的浓度

5.(2019广东高三百校联考)电导滴定是利用溶液的电导改变以确定滴定终点的滴定方法。常温下,将0.10 mol·L-1 CH3COOH溶液与0.10 mol·L-1 HCl溶液以一定体积比混合,用0.10 mol·L-1 NaOH溶液滴定,滴定曲线如图所示。下列说法正确的是( ) A.a点溶液的pH=1

B.b点溶液中:c(Na+)=c(Cl-)+c(CH3COO-) C.图中四点,c点处溶液中水的电离度最大

D.d点溶液中:c(Na+)>c(Cl-)>c(CH3COO-)>c(OH-)>c(H+)

6.(2019福建福州高三质量检测)室温下向20 mL含0.10 mol·L-1 Cr2+和0.10 mol·L-1 Fe2+的混合溶液中滴加0.10 mol·L-1 NaOH溶液,金属阳离子的浓度与滴入NaOH溶液体积的关系曲线如图所示。若溶液中金属离子浓度小于10-5 mol·L-1视为完全沉淀,则下列说法错误的是( )

[Cr(OH)2的Ksp为2×10-16,Fe(OH)2的Ksp为8×10-16] A.曲线A表示c(Fe2+)

B.当V(NaOH溶液)=30 mL时,Fe2+开始沉淀 C.当pH=7时溶液中Fe2+、Cr2+均完全沉淀

D.V(NaOH溶液)>30 mL时,溶液中c(Fe2+)∶c(Cr2+)=4.0

7.下图三条曲线表示不同温度下水的离子积常数,下列说法不正确的是( )

A.图中温度:T3>T2>T1

B.图中pH关系是:pH(B)=pH(D)=pH(E) C.图中五点KW间的关系:E>D>A=B=C D.C点可能是显酸性的盐溶液

8.常温下,已知:Ksp(AgCl)=1.8×10-10,Ksp(Ag2CrO4)=1.1×10-12,Ksp[Cu(OH)2]=2×10-20。下列说法错误的是( )

A.常温下AgCl饱和溶液和Ag2CrO4饱和溶液的物质的量浓度比较:c(AgCl)

C.某CuSO4溶液里c(Cu2+)=0.02 mol·L-1,如要生成Cu(OH)2沉淀,应调整溶液的pH使之大于5 D.要使0.2 mol·L-1 CuSO4溶液中Cu2+沉淀较为完全(使Cu2+浓度降至原来的千分之一),则应向溶液里加入NaOH溶液,使溶液pH变为6

9.(2018广东佛山普通高中高三教学质量检测)298 K时,二元弱酸H2X溶液中含X微粒的分布分数如图所示。下列叙述正确的是( )

A.溶液呈中性时:c(Na+)=2c(X2-) B.Ka2(H2X)为10-7

C.NaHX溶液c(H+)

D.溶液pH由1升至2.6时主要存在的反应是:H2X+OH-HX-+H2O

10.(2019四川成都外国语学校高三“一诊”模拟)常温下,将NaOH溶液滴加到HA溶液中,测得混合溶

液的pH的变化关系如下图所示[已知:p=-lg]。下列叙述错误的是( )

A.m点:c(A-)=c(HA) B.Ka(HA)的数量级为10-4 C.水的电离程度:m

D.r点:c(H+)=c(A-)+c(OH-)-c(Na+)

二、非选择题(本题包括2个小题,共30分)

11.(2019甘肃天水一中高三质检)(15分)请回答下列问题。

(1)已知:N2、O2分子中化学键的键能分别是946 kJ·mol-1、497 kJ·mol-1,N2(g)+O2(g)

2NO(g)

ΔH=+180.0 kJ·mol-1。则相同条件下破坏1 mol NO分子中的化学键需要吸收的能量为 kJ。 (2)25 ℃时,pH=5的CH3COOH溶液中由水电离出的氢离子浓度c(H+)= kJ·mol-1。往溶液

中加入少量NaOH固体,则溶液中 (填“增大”“减小”或“不变”),

写出表示该混合溶液中所有离子浓度之间的一个等式: 。

(3)25 ℃下,向某Na2CO3溶液中加入稀盐酸,其中含碳元素的各种微粒物质的量分数(φ)随溶液pH变化的部分情况如图所示。

①在同一溶液中,H2CO3、HC

、C

(填“能”或“不能”)大量共存。

②当pH=7时,溶液中含碳元素的微粒主要为 。溶液中各种离子的物质的量浓度大小关系为 。 ③反应的C

+H2O

HC

+OH-的平衡常数Kh= 。

12.(2019山东济南历城第二中学高三月考)(15分)以硼镁矿(2MgO·B2O3·H2O、SiO2及少量Fe3O4、CaCO3、Al2O3)为原料生产硼酸的工艺流程如下:

表一 不同温度下H3BO3的溶解度

温度/℃ 溶解度/g 20 5.0 40 8.7 60 14.8 100 40.2 表二 不同物质沉淀完全时的pH

物质 pH Fe(OH)3 3.2 Al(OH)3 5.2 Fe(OH)2 9.7 Mg(OH)2 12.4 (1)由于矿粉中含CaCO3,“浸取”时容易产生大量泡沫使物料从反应器中溢出,应采取的措施为 。 (2)“浸出液”显酸性,含有H3BO3、Mg2+和S

,还含有Fe2+、Fe3+、Ca2+、Al3+等杂质。“除杂”时,向

浸出液中依次加入适量H2O2和MgO,可以除去的杂质离子为 ,H2O2的作用为 (用离子方程式表示)。

(3)“浸取”后,采用“热过滤”的目的为 。

(4)“母液”可用于回收硫酸镁,已知硫酸镁的溶解度随温度变化的曲线如图所示,且溶液的沸点随压强增大而升高。为了从“母液”中充分回收MgSO4·H2O,应采取的措施是将“母液”蒸发浓缩, 。

(5)已知25 ℃时,硼酸(H3BO3)溶液中存在如下平衡:H3BO3(aq)+H2O(l)

[B(OH)4]-(aq)+H+(aq),其电

离常数K=5.7×10-10。25 ℃时,0.7 mol·L-1硼酸溶液中c(H+)= mol·L-1。 (6)已知25 ℃时:

化学式

H2CO3 K1=4.4×10-7

电离常数

K2=4.7×10-11

K=1.75×10-5 CH3COOH

下列说法正确的是 (填选项字母)。 a.碳酸钠溶液滴入硼酸溶液中能观察到有气泡产生 b.碳酸钠溶液滴入醋酸溶液中能观察到有气泡产生 c.等浓度碳酸溶液和硼酸溶液的pH:前者>后者 d.等浓度碳酸钠溶液和醋酸钠溶液的pH:前者>后者

参考答案

1.A 解析 因为CaCO3的溶度积小于CaSO4的溶度积,容易发生沉淀的转化CaSO4(s)+Na2CO3

CaCO3(s)+Na2SO4,生成了易溶于酸的CaCO3,可利用此原理除去水

垢中的CaSO4,选项A正确;氯化铍水解显酸性,且水解生成的盐酸易挥发,可知BeCl2溶液的pH<7,将其蒸干并灼烧后得到的残留物为BeO,选项B错误;加入盐酸,温度不变,所以水的离子积不变,选项C错误;反应的ΔS<0,在一定条件下能自发进行,根据ΔG=ΔH-TΔS<0,ΔH应小于0,选项D错误。

2.A 解析 氢氟酸为一元弱酸,盐酸为一元强酸。pH相同时,氢氟酸浓度大于盐酸,则中和等体积等浓度的NaOH溶液,盐酸消耗的体积大,故A正确;相同温度下,pH相等的氨水和NaOH溶液,c(OH-)相等,故B错误;醋酸为一元弱酸,盐酸为一元强酸。物质的量浓度相同的醋酸溶液和盐酸,醋酸中的氢离子浓度小于盐酸中氢离子浓度,则与镁反应时,开始瞬间盐酸产生H2快,故C错误;c(H+)=c(OH-)的溶液一定呈中性,故D错误。

3.D 解析 Ka=,所以,加水虽

然促进电离,n(CH3COO-)增大,但c(CH3COO-)减小,Ka保持不变,则溶液中增大,故A项正确;20 ℃升温至30 ℃,促进CH3COO-水解,且Kh增大,则溶液中

减小,故B项正确;向盐酸中加入氨水至中性,则

c(H+)=c(OH-),由电荷守恒可知,溶液中c(N)=c(Cl-),即

=1,故C项正确;向

AgCl、AgBr的饱和溶液中加入少量AgNO3,c(Ag+)相同,则

,Ksp

只与温度有关,而温度不变,则溶液中不变,故D项错误。

4.B 解析 弱电解质的电离平衡常数越大,则电离程度越大,说明弱酸的酸性越强或者弱碱的碱性越强,H2SO3的K1=1.54×10-2,而H2CO3的K1=4.30×10-7,所以同浓度时H2SO3的酸性强于H2CO3的,故A错误;由于H2SO3的K2小于H2CO3的K1,但大于H2CO3的K2,所以Na2CO3溶液中通入少量SO2,考虑Na2CO3与酸的分步反应,所以反应的离子方程式为2C

+SO2+H2O

2HC

+S

,当SO2足量时生成CO2和HS

,所以B正确;已知

HClO的K=2.95×10-8大于H2CO3的K2,但小于其K1,所以NaClO溶液中通入少量CO2,反应的离子方程式为ClO-+CO2+H2O

HClO+HC

,故C错误;由于HClO的

K=2.95×10-8小于H2CO3的K1,但大于其K2,因此HClO不能与NaHCO3反应,但HCl是强酸,能与NaHCO3反应,使c(HCl)减小,促进化学平衡Cl2+H2O

HCl+HClO正向移动,从而

提高HClO的浓度;尽管HClO的K=2.95×10-8小于H2SO3的K1=1.54×10-2,也小于H2SO3的K2=1.02×10-7,只是说明NaHSO3不能与HClO发生复分解反应,但HClO具有氧化性,NaHSO3具有还原性,二者能够发生氧化还原反应,所以加入NaHSO3溶液不能提高HClO的浓度,故D错误。

5.C 解析 含等物质的量溶质的盐酸和醋酸混合时,两者同时被稀释,因醋酸是弱酸,只有部分电离,溶液中的氢离子浓度小于0.10 mol·L-1,故溶液的pH大于1,故A错误;b点溶液中的溶质为NaCl和CH3COOH,溶液显酸性,依据电荷守恒可

知,c(Na+)V1,故溶液中c(OH-)>c(Cl-),故D错误。

6.C 解析 根据Cr(OH)2的Ksp为2×10-16,若使Cr2+沉淀完全,c(OH-)= mol·L-1=2×10-6

mol·L-1,同理根据Fe(OH)2的Ksp为8×10-16,若使Fe2+沉淀完全,c(OH-)=

mol·L-1=4×10-6 mol·L-1,故Cr2+先沉淀完全,由图可知曲线A表示c(Fe2+),曲线B表示

c(Cr2+),故A正确;由于Cr(OH)2的Ksp小于Fe(OH)2的Ksp,Cr(OH)2先沉淀,当V(NaOH溶液)=30 mL时,A曲线出现拐点,此时c(Fe2+)=0.1 mol·L-1×

=0.04 mol·L-1,开始沉淀,故B

正确;根据前面分析中的计算结果可知,Fe2+、Cr2+完全沉淀时的溶液c(OH-)均大于10-7 mol·L-1,所以当pH=7时溶液中Fe2+、Cr2+均未完全沉淀,故C错误;V(NaOH溶液)>30 mL时,Fe2+、Cr2+都处于沉淀溶解平衡,所以溶液中c(Fe2+)∶

c(Cr2+)=

=4.0,故D正确。

7.D 解析 水的电离是吸热过程,升高温度促进水电离,则水中c(H+)、c(OH-)及离子积常数都增大,根据图知,对应的离子积常数T3>T2>T1,所以温度T3>T2>T1,故A项正确;根据图知,B、D、E三点溶液的氢离子浓度相等,则pH相等,故B项正确;温度由低到高的顺序是A=B=CD>A=B=C,故C项正确;C点时KW=1×10-14,c(OH-)=1×10-6,则溶液的pH=8,显碱性,故D项错误。 8.B 解析 AgCl(s)c(AgCl)=

mol·L-1;Ag2CrO4(s)

2Ag+(aq)+Cr

Ag+(aq)+Cl-(aq),溶解的

≈1.3×10-5

(aq),设溶解的Ag2CrO4浓度为x,则

Ksp(Ag2CrO4)=x·(2x)2=4x3,则溶解的

c(Ag2CrO4)=

≈6.5×10-5 mol·L-1,所以

c(AgCl)

Ag+(aq)+Cl-(aq),设溶液平衡时溶解的AgCl浓度为x mol·L-1,则

(0.010+x)·x=1.8×10-10,x很小,所以可简化处理使0.010+x≈0.010,则

x=1.8×10-8,c(AgCl)=1.8×10-8 mol·L-1;Ag2CrO4(s)2Ag+(aq)+Cr

(aq),设溶解平衡时

Ag2CrO4的浓度为y mol·L-1,则(0.010+2y)2·y=1.1×10-12,因为y很小,所以0.010+2y≈0.010,则y=1.1×10-8,所以c(Ag2CrO4)=1.1×10-8 mol·L-1,所以c(AgCl)>c(Ag2CrO4),故B项错误;C选项,c(Cu2+)=0.02 mol·L-1,如果生成Cu(OH)2沉淀,则c(Cu2+)·c2(OH-)>Ksp,所以应有c(OH-)>1×10-9 mol·L-1,则c(H+)<1×10-5 mol·L-1,即pH>5,故C项正确;使Cu2+浓度降至原来的千分之一,即要求Cu2+的浓度为2×10-4 mol·L-1,根据Ksp=c(Cu2+)·c2(OH-),可得c(OH-)=1×10-8 mol·L-1,则c(H+)=1×10-6 mol·L-1,即pH=6,故D项正确。

9.B 解析 溶液显中性,pH=7的时候,溶液中的HX-和X2-相等,存在的电荷守恒为c(Na+)+c(H+)=2c(X2-)+c(HX-)+c(OH-),因为溶液显中性有c(H+)=c(OH-),所以得到c(Na+)=2c(X2-)+c(HX-)=3c(X2-),A项错误;溶液显中性,pH=7时,溶液中的HX-和X2-相等,

所以Ka2=

=c(H+)=1×10-7 mol·L-1,B项正确;从图可得当HA-占主导的时候,

溶液显酸性,所以NaHX溶液显酸性,即溶液中c(H+)>c(OH-),C项错误;溶液pH由1至2.6时,由图可以看出主要是将H3X+转化为H2X,D项错误。

10.B 解析 由图可知,m点所示溶液中p=-lg

=0,则m点时c(A-)=c(HA),

故A项正确;HA

H++A-,Ka(HA)=

,m点p=-lg=0时,对应溶液

的pH=4.76,则Ka(HA)=10-4.76,Ka(HA)的数量级为10-5,故B项错误;根据A项分析,m点时,c(A-)=c(HA),同样方法分析,r点时,c(A-)>c(HA),则r点加入的NaOH溶液大于m点,r点溶液中剩余HA少于m点,r点溶液中NaA大于m点,则水的电离程度m

(2)10-9 不变 c(CH3COO-)+c(OH-)=c(Na+)+c(H+)

(3)①不能 ②HC

c(Na+)>c(Cl-)>c(HC)>c(H+)=c(OH-) ③10-4

解析 (1)根据N2、O2分子中化学键的键能分别是946 kJ·mol-1、497 kJ·mol-1以及热化学方程式N2(g)+O2(g)

2NO(g) ΔH=+180 kJ·mol-1,可设NO分子中化学键的键能为x,则

有946 kJ·mol-1+497 kJ·mol-1-2x=180 kJ·mol-1,解得x=631.5 kJ·mol-1。

(2)25 ℃时,pH等于5的CH3COOH溶液中c(H+)=1.0×10-5 mol·L-1,KW=10-14,溶液中

的c(OH-)==1.0×10-9 mol·L-1,pH等于5的CH3COOH溶液中氢离子来源为乙酸的

电离和水的电离,但乙酸溶液中水电离出的氢离子浓度等于氢氧根离子浓度,所以由水电离出的c(H+)是1.0×10-9 mol·L-1。往溶液中加入少量NaOH固体,反应生成醋酸钠,溶液中

,温度不变电离平衡常数不变。溶液中存在电荷守恒,离子浓

度关系为c(CH3COO-)+c(OH-)=c(Na+)+c(H+)。(3)常温下向Na2CO3溶液中逐滴加入HCl溶液,先反应生成碳酸氢钠和氯化钠,碳酸氢钠再与盐酸反应生成氯化钠、二氧化碳和水。①由反应及图像可知,在同一溶液中,H2CO3、HC

、C

不能大量共存。②由图像可

;由电荷守恒可知水解,则离子浓度大小关

知,pH=7时,c(OH-)=c(H+),溶液中含碳元素的主要微粒为HCc(Na+)+c(H+)=c(Cl-)+c(HC

)+c(OH-),则c(Na+)>c(Cl-),因HC

系为c(Na+)>c(Cl-)>c(HC当溶液中c(HC

)∶c(C

)>c(OH-)=c(H+)。③C

的水解常数Kh=,

)=1∶1时,由图像可知pH=10,溶液中c(H+)=10-10 mol·L-1,由

KW可知c(OH-)=10-4 mol·L-1,则Kh=10-4。 12.答案 (1)分批慢慢加入硫酸(或边加入边搅拌)

(2)Fe3+、Fe2+、Al3+ H2O2+2H++2Fe2+

2Fe3++2H2O

(3)防止因温度下降使H3BO3从溶液中析出 (4)加压升温结晶(或加压升温结晶并过滤)

(5)2×10-5 (6)bd

解析 (1)CaCO3与硫酸反应生成二氧化碳、硫酸钙和水,该反应的化学方程式为CaCO3(粉末)+H2SO4

CaSO4+H2O+CO2↑,由于矿粉中含CaCO3,“浸取”时容易产生大量

泡沫从而使物料从反应器中溢出,故应分批慢慢加入H2SO4。

(2)加适量H2O2把Fe2+氧化为Fe3+,所以H2O2的作用是:H2O2+2H++2Fe2+

2Fe3++2H2O。加MgO调节pH,使Fe3+、Al3+转化为沉淀而除去,

所以除去的离子有Fe3+、Fe2+、Al3+。

(3)由题目信息可知,H3BO3的溶解度随温度的升高而增大,所以要采用“热过滤”,以防温度下降时H3BO3从溶液中析出。

(4)根据图像可知温度越高MgSO4·H2O的溶解度越小,由于溶液的沸点随压强增大而升高,为了防止溶液沸腾,应该在较高的压强条件下加热,使MgSO4·H2O结晶析出。

(5)25 ℃时0.7 mol·L-1硼酸溶液中c(H+)=mol·L-1≈2×10-5 mol·L-1。

(6)相同温度、浓度下,酸的电离平衡常数越大,酸的酸性越强,其酸根离子的水解能力越小,根据电离平衡常数知,酸性强弱顺序是CH3COOH>H2CO3>H3BO3>HC水解能力碳酸根离子>碳酸氢根离子>醋酸根离子。酸性H2CO3>H3BO3>HC钠溶液滴入硼酸中生成碳酸氢钠和硼酸钠,没有气体生成,故a错误;酸性

CH3COOH>H2CO3,所以碳酸钠溶液滴入醋酸中生成醋酸钠、水和二氧化碳,所以能看到有气泡生成,故b正确;酸性H2CO3>H3BO3,所以碳酸的电离程度大于硼酸,则等浓度的碳酸和硼酸溶液比较,碳酸的酸性大于硼酸,所以pH前者<后者,故c错误;酸性

CH3COOH>H2CO3,所以碳酸根离子水解能力大于醋酸根离子,则等浓度的碳酸钠和醋酸钠溶液比较,pH前者>后者,故d正确。

,所以离子,所以碳酸