第3章 物质在水溶液中的行为 第3～4节综合拔高练

第3～4节综合拔高练

五年选考练

考点1　难溶电解质的溶解平衡

1.(2019浙江4月选考,20,2分,)在温热气候条件下,浅海地区有厚层的石灰石沉积,而深海地区却很少。下列解析不正确的是(　　)

A.与深海地区相比,浅海地区水温较高,有利于游离的CO2增多、石灰石沉积

B.与浅海地区相比,深海地区压强大,石灰石岩层易被CO2溶解,沉积少

C.深海地区石灰石岩层的溶解反应为CaCO3(s)+H2O(l)+CO2(aq) Ca(HCO3)2(aq)

D.海水呈弱碱性,大气中CO2浓度增加,会导致海水中C浓度增大

2.(双选)(2019海南单科,9,4分,)一定温度下,AgCl(s) Ag+(aq)+Cl-(aq)体系中,c(Ag+)和c(Cl-)的关系如图所示。下列说法正确的是(　　)

A.a、b、c三点对应的Ksp相等

B.AgCl在c点的溶解度比b点的大

C.AgCl溶于水形成的饱和溶液中,c(Ag+)=c(Cl-)

D.b点的溶液中加入AgNO3固体,c(Ag+)沿曲线向c点方向变化

3.(2019课标Ⅲ,26,14分,)高纯硫酸锰作为合成镍钴锰三元正极材料的原料,工业上可由天然二氧化锰粉与硫化锰矿(还含Fe、Al、Mg、Zn、Ni、Si等元素)制备,工艺如下图所示。回答下列问题:

相关金属离子[c0(Mn+)=0.1 mol·L-1]形成氢氧化物沉淀的pH范围如下:

(1)“滤渣1”含有S和　　　　　　　;写出“溶浸”中二氧化锰与硫化锰反应的化学方程式　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 

(2)“氧化”中添加适量的MnO2的作用是　　　　　　　　　　。 

(3)“调pH”除铁和铝,溶液的pH范围应调节为　　~6之间。 

(4)“除杂1”的目的是除去Zn2+和Ni2+,“滤渣3”的主要成分是　　 　　。 

(5)“除杂2”的目的是生成MgF2沉淀除去Mg2+。若溶液酸度过高,Mg2+沉淀不完全,原因是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 

(6)写出“沉锰”的离子方程式　　　　　　　　　　　　　　　　。 

(7)层状镍钴锰三元材料可作为锂离子电池正极材料,其化学式为LiNixCoyMnzO2,其中Ni、Co、Mn的化合价分别为+2、+3、+4。当x=y=时,z=　　　　。 

4.(2019江苏单科,19,15分,)实验室以工业废渣(主要含CaSO4·2H2O,还含少量SiO2、Al2O3、Fe2O3)为原料制取轻质CaCO3和(NH4)2SO4晶体,其实验流程如下:

(1)室温下,反应CaSO4(s)+C(aq)CaCO3(s)+S(aq)达到平衡,则溶液中=　　　　[Ksp(CaSO4)=4.8×10-5,Ksp(CaCO3)=3×10-9]。 

(2)将氨水和NH4HCO3溶液混合,可制得(NH4)2CO3溶液,其离子方程式为　     ; 

浸取废渣时,向(NH4)2CO3溶液中加入适量浓氨水的目的是　　　　　　　　　。 

(3)废渣浸取在如图所示的装置中进行。控制反应温度在60~70 ℃,搅拌,反应3小时。温度过高将会导致CaSO4的转化率下降,其原因是　　　　    　　　　;保持温度、反应时间、反应物和溶剂的量不变,实验中提高CaSO4转化率的操作有　　　　　　　　　。 

(4)滤渣水洗后,经多步处理得到制备轻质CaCO3所需的CaCl2溶液。设计以水洗后的滤渣为原料,制取CaCl2溶液的实验方案:　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　[已知pH=5时Fe(OH)3和Al(OH)3沉淀完全;pH=8.5时Al(OH)3开始溶解。实验中必须使用的试剂:盐酸和Ca(OH)2]。 

考点2　离子反应

5.(2020浙江1月选考,25,2分,)某固体混合物X,含有Al2(SO4)3、FeCl3、Na2CO3和CuSO4中的几种,进行如下实验:

①X与水作用有气泡冒出,得到有色沉淀Y和弱碱性溶液Z;

②沉淀Y与NaOH溶液作用,无变化。

下列说法不正确的是(　　)

A.混合物X中必定含有Na2CO3,不含Al2(SO4)3

B.溶液Z中溶质主要是钠盐,且必含NaHCO3

C.灼烧沉淀Y,可以得到黑色物质

D.往溶液Z中加入Cu粉,若不溶解,说明X中不含FeCl3

6.(2019天津理综,2,6分,)下列离子方程式能用来解释相应实验现象的是(　　)

7.(2019课标Ⅲ,10,6分,)离子交换法净化水过程如图所示。下列说法中错误的是(　　)

A.经过阳离子交换树脂后,水中阳离子的总数不变

B.水中的N、S、Cl-通过阴离子树脂后被除去

C.通过净化处理后,水的导电性降低

D.阴离子树脂填充段存在反应H++OH-H2O

8.(2019江苏单科,7,2分,)下列指定反应的离子方程式正确的是(　　)

A.室温下用稀NaOH溶液吸收Cl2:Cl2+2OH- ClO-+Cl-+H2O

B.用铝粉和NaOH溶液反应制取少量H2:Al+2OH- Al+H2↑

C.室温下用稀HNO3溶解铜:Cu+2N+2H+ Cu2++2NO2↑+H2O

D.向Na2SiO3溶液中滴加稀盐酸:Na2SiO3+2H+ H2SiO3↓+2Na+

考点3　酸碱滴定原理的应用

9.(2020浙江1月选考,23,2分,)室温下,向20.00 mL 0.100 0 mol·L-1盐酸中滴加0.100 0 mol·L-1 NaOH溶液,溶液的pH随NaOH溶液体积的变化如图。已知lg 5=0.7。下列说法不正确的是(　　)

A.NaOH与盐酸恰好完全反应时,pH=7

B.选择变色范围在pH突变范围内的指示剂,可减小实验误差

C.选择甲基红指示反应终点,误差比甲基橙的大

D.V(NaOH)=30.00 mL时,pH=12.3

10.(2019上海单科,13,2分,)用标准盐酸滴定未知浓度的氢氧化钠溶液,用甲基橙作指示剂,下列说法正确的是(　　)

A.可以用酚酞代替指示剂

B.滴定前用待测液润洗锥形瓶

C.若氢氧化钠吸收少量CO2,不影响滴定结果

D.当锥形瓶内溶液由橙色变为红色,且半分钟内不褪色,即达到滴定终点

11.(2018课标Ⅱ,28节选,)K3[Fe(C2O4)3]·3H2O(三草酸合铁酸钾)为亮绿色晶体,可用于晒制蓝图。测定三草酸合铁酸钾中铁的含量。

①称量m g样品于锥形瓶中,溶解后加稀H2SO4酸化,用c mol·L-1 KMnO4溶液滴定至终点。滴定终点的现象是　　　　　　　　。 

②向上述溶液中加入过量锌粉至反应完全后,过滤、洗涤,将滤液及洗涤液全部收集到锥形瓶中。加稀H2SO4酸化,用c mol·L-1 KMnO4溶液滴定至终点,消耗KMnO4溶液V mL。该晶体中铁的质量分数的表达式为　　　　　　　。 

三年模拟练

应用实践

1.(2020黑龙江双鸭山第一中学月考,)25 ℃时,已知Ksp(AgCl)=1.8×10-10 mol2·L-2,Ksp(AgBr)=7.8×10-13 mol2·L-2。现向等浓度NaCl和NaBr的混合溶液中逐滴加入稀AgNO3溶液,先沉淀的是(　　)

A.AgCl B.AgBr

C.同时沉淀 D.无法判断

2.(2020黑龙江哈尔滨期末,)T ℃时Ag2CrO4在水中的沉淀溶解平衡曲线如图所示。下列说法正确的是(　　)

A.在T ℃时,Ag2CrO4的Ksp=1×10-9 mol3·L-3

B.X点有Ag2CrO4沉淀生成

C.通过加热蒸发可以使溶液由Y点变到Z点

D.在饱和Ag2CrO4溶液中加入K2CrO4,可使溶液由Y点变到X点最终变到Z点

3.(2020北京海淀期末,)下列用于解释事实的方程式书写不正确的是(　　)

A.常温下0.1 mol/L氨水的pH约为11.1:NH3·H2O N+OH-

B.用明矾[KAl(SO4)2·12H2O]作净水剂:Al3++3H2O Al(OH)3(胶体)+3H+

C.向K2Cr2O7溶液中滴加少量浓H2SO4,溶液橙色加深:Cr2(橙色)+H2O 2Cr(黄色)+2H+

D.用饱和Na2CO3溶液处理水垢中的CaSO4:Ca2++C CaCO3↓

4.(2020北京东城期末,)下列用离子方程式表示的原理中,正确的是(　　)

A.用水除去NO气体中的NO2:3NO2+H2O 2H++2N+NO

B.用碳酸钙与稀盐酸制取CO2:C+2H+ H2O+CO2↑

C.用稀硝酸溶解银:Ag+N+2H+ Ag++NO2↑+H2O

D.用明矾作净水剂:Al3++3H2O Al(OH)3↓+3H+

5.(2020山东泰安期末,)已知:25 ℃时,Kb(NH3·H2O)=1.8×10-5 mol·L-1。该温度下,用0.100 mol·L-1氨水滴定10.00 mL 0.100 mol·L-1一元酸HA的溶液,滴定过程中加入氨水的体积(V)与溶液中lg的关系如图所示。下列说法不正确的是(　　)

A.HA为强酸

B.a=10

C.M点时,c(A-)>c(N)>c(H+)>c(OH-)

D.当滴入20 mL氨水时,溶液中c(N)>c(A-)

迁移创新

6.(2020山东德州期末,)溶解氧(DO)是指每升水中溶解氧气的质量,环境监测部门测定水中溶解氧的方法如下:

①量取10 mL水样,迅速加入固定剂MnSO4溶液和碱性KI溶液(含KOH),立即塞好瓶塞,反复振荡,使之充分反应,其反应式为2Mn2++O2+4OH- 2MnO(OH)2(该反应极快)。

②测定:打开瓶塞后迅速加入1~2 mL硫酸酸化,发生反应:MnO(OH)2+2I-+4H+ Mn2++I2+3H2O,加入指示剂再用2 mol/L的Na2S2O3标准液滴定,消耗Na2S2O3溶液2.5 mL。有关反应式为I2+2S2 2I-+S4。

请回答:

(1)滴定管为什么要润洗?　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 

(2)该滴定反应选用的最佳指示剂为　　　　,滴定终点的判断依据为　 　。 

(3)水中溶解氧的量为　　　　(以g/L为单位)。 

(4)下列操作导致测定结果偏高的是　　　　,导致测定结果偏低的是　 　。 

a.测定时滴定管经蒸馏水洗涤后即加Na2S2O3溶液

b.记录测定结果时,滴定前平视刻度线,滴定达到终点时俯视刻度线

c.滴定过程中向锥形瓶中加蒸馏水

d.滴定前滴定管尖嘴部分有气泡,滴定后气泡消失

e.滴定管中,滴定前无气泡,滴定后有气泡

f.锥形瓶用待测液润洗

答案全解全析

五年选考练

1.D　石灰石的形成是CaCO3沉积的结果,海水中溶解有一定量的CO2,CaCO3、CO2、Ca(HCO3)2与H2O之间存在平衡:CaCO3(s)+H2O(l)+CO2(aq) Ca(HCO3)2(aq),海水中CO2的溶解度随温度的升高而减小,随压强的增大而增大,在浅海地区水温升高,同时海水底层压力较小,因而溶解的CO2的浓度减小,上述平衡向生成CaCO3的方向移动,故在温热气候条件下浅海地区有厚层的石灰石沉积,而深海地区却很少。海水呈弱碱性,大气中CO2浓度增加,CO2(aq)+H2O(l) H2CO3(aq) H+(aq)+HC(aq)平衡右移,使海水中HC浓度增大,由于C(aq)+CO2(aq)+H2O(l) 2HC(aq),故CO2浓度增加C浓度会减小。综上所述可推知A、B、C正确,D错误。

2.AC　温度一定,Ksp大小不变,线上a、b、c三点对应的Ksp相等,A项正确;温度一定,溶解度大小也不变,B项错误;AgCl溶于水形成的饱和溶液中c(Ag+)=c(Cl-),C项正确;b点的溶液中加入AgNO3固体,c(Ag+)变大,Ksp(AgCl)=c(Ag+)·c(Cl-),c(Cl-)减小,所以沿曲线向a点方向变化,D项错误。

3.答案　(1)SiO2(不溶性硅酸盐)　MnO2+MnS+2H2SO4 2MnSO4+S+2H2O　(2)将Fe2+氧化为Fe3+　(3)4.7　(4)NiS和ZnS　(5)F-与H+结合形成弱电解质HF,MgF2 Mg2++2F-平衡向右移动　(6)Mn2++2HC MnCO3↓+CO2↑+H2O　(7)

解析　(1)由题干信息可知,滤渣有生成的S和不与H2SO4反应的SiO2(或写不溶性硅酸盐);依据氧化还原反应原理可知,MnO2作氧化剂,MnS作还原剂,由此可写出化学方程式。

(2)Fe溶于H2SO4中得到Fe2+,为了去除方便,需将Fe2+氧化为Fe3+。

(3)由相关金属离子形成氢氧化物沉淀的pH范围可知,除铁和铝时溶液pH范围应调节为4.7~6之间。

(4)NiS和ZnS是难溶于水的硫化物。

(5)MgF2(s) Mg2+(aq)+2F-(aq),若增大H+浓度,F-与H+会结合成弱电解质HF而使沉淀溶解平衡正向移动,导致溶液中Mg2+沉淀不完全。

(6)由于HC H++C,C与Mn2+可形成MnCO3沉淀,使HC电离平衡正向移动,H+浓度增大,H+与HC反应生成H2O和CO2,所以离子方程式为Mn2++2HC MnCO3↓+CO2↑+H2O。

(7)根据化合物中各元素正、负化合价的代数和为0,可知+1+(+2)×x+(+3)×y+(+4)×z+(-2)×2=0,将x=y=代入计算,可得z=。

4.答案　(1)1.6×104

(2)HC+NH3·H2O N+C+H2O(或HC+NH3·H2O N+C+H2O)　增加溶液中C的浓度,促进CaSO4的转化

(3)温度过高,(NH4)2CO3分解　加快搅拌速率

(4)在搅拌条件下向足量稀盐酸中分批加入滤渣,待观察不到气泡产生后过滤,向滤液中分批加入少量Ca(OH)2,期间用pH试纸测溶液pH,当pH介于5~8.5时,过滤

解析　(1)溶液中====1.6×104。

(2)(NH4)2CO3溶液中C水解,C+H2O HC+OH-,加入适量浓氨水,溶液中OH-浓度增大,抑制C水解,从而增加溶液中C的浓度,促进CaSO4转化为CaCO3。

(3)(NH4)2CO3受热易分解,生成NH3、CO2、H2O;加快搅拌速率可使反应物反应更充分,提高CaSO4的转化率。

(4)滤渣的主要成分有CaCO3、SiO2、Al2O3、Fe2O3。用稀盐酸将其溶解后,过滤除去SiO2,用Ca(OH)2调节滤液的pH到5~8.5,使Fe3+和Al3+完全沉淀,过滤除去Fe(OH)3和Al(OH)3。

5.D　结合题给的几种物质,由“沉淀Y与NaOH溶液作用,无变化”推知不存在Al2(SO4)3;“X与水作用有气泡冒出”推知产生了CO2气体,即Na2CO3一定存在;有色沉淀Y可能是Fe(OH)3、Cu2(OH)2CO3或两者的混合物;由“弱碱性溶液Z”可知反应时Na2CO3过量,Na2CO3、H2O与产生的CO2作用生成NaHCO3,综上所述,A项、B项正确,D项不正确。C项,灼烧沉淀Y,Cu2(OH)2CO3可分解成黑色的CuO,Fe(OH)3受热分解产生Fe2O3,Fe2O3在高温下可继续分解成黑色的Fe3O4和O2,正确。

6.A　A项,悬浊液中存在平衡:Mg(OH)2(s) Mg2+(aq)+2OH-(aq),加入NH4Cl溶液后,N与OH-结合成NH3·H2O,平衡正向移动而使沉淀逐渐溶解,正确;B项,红褐色液体是Fe(OH)3胶体,不是沉淀,错误;C项,得失电子不守恒,电荷不守恒,错误;D项,稀硝酸具有强氧化性,可将Fe2+氧化为Fe3+,错误。

7.A　由图可知,经过阳离子交换树脂,Ca2+、Na+、Mg2+被H+替换,由电荷守恒可知阳离子数目增多,A项错误;再经阴离子交换树脂得到纯净水,则N、Cl-、S被OH-替换,H+与OH-结合生成水:H++OH- H2O,水的导电能力减弱,B、C、D项正确。

8.A　A项,Cl2能与NaOH反应生成NaCl、NaClO和水,离子方程式为Cl2+2OH- ClO-+Cl-+H2O,正确;B项,铝粉能与NaOH溶液反应制取H2,离子方程式为2Al+2OH-+2H2O 2Al+3H2↑,错误;C项,铜与稀硝酸反应生成NO,离子方程式为3Cu+8H++2N 3Cu2++2NO↑+4H2O,错误;D项,Na2SiO3易溶于水,应用离子符号表示,故向Na2SiO3溶液中滴加稀盐酸发生反应的离子方程式为Si+2H+ H2SiO3↓,错误。

9.C　A项,NaOH与盐酸恰好完全反应即得NaCl溶液,溶液呈中性,正确;B项,中和滴定时为了减小误差,选择的指示剂变色要灵敏,变色范围要尽可能与滴定终点一致,正确;C项,由图可知,甲基红的变色范围在pH突变范围内,且比甲基橙更接近反应终点,误差会更小,不正确;D项,当V(NaOH)=30.00 mL时,NaOH过量,溶液呈碱性,c(OH-)==0.02 mol·L-1,所以pH=-lg=12.3,正确。

10.C　A项,酚酞的变色范围在8.2~10,指示剂变色时,碱没有完全反应,用酚酞作指示剂会导致测定结果偏低,不正确;B项,滴定前用待测液润洗锥形瓶,会导致测定结果偏高,不正确;D项,达到滴定终点时,锥形瓶内溶液由黄色变为橙色,且半分钟内不褪色,不正确。

11.答案　①粉红色出现　②×100%

解析　②Zn+2Fe3+2Fe2++Zn2+、5Fe2++Mn+8H+5Fe3++Mn2++4H2O,则Fe3+~Mn,溶液中Fe3+为[(c×V×10-3)×5] mol,即(5cV×10-3×56) g,则晶体中铁的质量分数表达式为×100%。

三年模拟练

1.B　由于Ksp(AgCl)>Ksp(AgBr),向等浓度的NaCl和NaBr混合溶液中逐滴加入稀AgNO3溶液,先析出AgBr沉淀,B项正确。

2.B　线上均为T ℃时的溶解平衡点,选择银离子浓度为10-3 mol·L-1的点,则铬酸根离子浓度为10-6 mol·L-1,则铬酸银的溶度积为Ksp=(10-3 mol·L-1)2×10-6 mol·L-1=10-12mol3·L-3,A项错误;X点对应的Q大于Ksp,有沉淀生成,B项正确;加热蒸发,银离子浓度和铬酸根离子浓度都增大,C项错误;饱和铬酸银溶液中加入铬酸钾,铬酸根离子浓度增大,可使溶液从Y点沿平衡曲线到Z点,D项错误。

3.D　常温下0.1 mol/L氨水的pH约为11.1,说明氨水部分电离,电离方程式是NH3·H2O N+OH-,A项正确;铝离子水解为氢氧化铝胶体,吸附水中的杂质,用明矾[KAl(SO4)2·12H2O]作净水剂,离子方程式是Al3++3H2O Al(OH)3(胶体)+3H+,B项正确;向K2Cr2O7溶液中滴加少量浓H2SO4,溶液橙色加深,说明Cr2浓度增大,Cr2(橙色)+H2O 2Cr(黄色)+2H+平衡逆向移动,C项正确;用饱和Na2CO3溶液处理水垢中的CaSO4,离子方程式是CaSO4(s)+C(aq) CaCO3(s)+S(aq),D项错误。

4.A　二氧化氮与水反应生成硝酸和一氧化氮,而一氧化氮与水不反应,符合除杂原则,A项正确;CaCO3不溶于水,不能拆,B项错误;银与稀硝酸反应产生的是NO,不是NO2,C项错误;明矾净水利用的原理是Al3+水解产生的胶体具有吸附性,不是Al(OH)3沉淀而应为Al(OH)3胶体,D项错误。

5.B　根据图中信息未滴加氨水时lg=12,则氢离子浓度为0.100 mol·L-1,因此HA为强酸,A项正确;若a=10,则溶质为NH4A,溶液显酸性,因此>1,则lg>0,与图不符,B项错误;M点时,lg≈3.5,计算得氢离子浓度约为1×10-5.25 mol·L-1,因此c(A-)>c(N)>c(H+)>c(OH-),C项正确;当滴入20 mL氨水时,溶质为等物质量的NH3·H2O和NH4A,NH3·H2O的电离大于N的水解,因此溶液中c(N)>c(A-),D项正确。

6.答案　(1)确保溶液的浓度不被附着在滴定管中的水稀释而变小

(2)淀粉溶液　当滴入最后一滴Na2S2O3溶液时,溶液由蓝色变为无色,且30秒内不恢复蓝色

(3)4

(4)adf　be

解析　(1)用滴定管盛标准液,需要润洗,确保溶液的浓度不被附着在滴定管中的水稀释而变小。

(2)用2 mol/L的Na2S2O3标准液滴定碘,可以选用淀粉溶液,碘遇淀粉变蓝,若单质碘被还原完,则蓝色褪去,半分钟不恢复蓝色证明达到滴定终点。

(3)根据反应:2Mn2++O2+4OH- 2MnO(OH)2、MnO(OH)2+2I-+4H+ Mn2++I2+3H2O、I2+2S2 S4+2I-,可知关系式:

O2~2MnO(OH)2~2I2~4S2

32 g 4 mol

m 2 mol/L×2.5 mL×10-3 L/mL

解得m=4×10-2 g,即10 mL水样中含有的氧气的质量为4×10-2 g,则1 L水中溶有氧气4×10-2 g×=4 g。

(4)a项,测定时滴定管经蒸馏水洗涤后即加Na2S2O3溶液,标准液被稀释,浓度变稀,造成消耗的标准液体积偏大,可知测定结果偏高;b项,记录测定结果时,滴定前平视刻度线,滴定达到终点时俯视刻度线,使读数偏小,可知测定结果偏低;c项,滴定过程中向锥形瓶中加蒸馏水,消耗的标准液的体积不变,测定结果不变;d项,滴定前滴定管尖嘴部分有气泡,滴定后气泡消失,测定结果偏高;e项,滴定管中,滴定前无气泡,滴定后有气泡,滴定终点时的读数偏小,测定结果偏低;f项,锥形瓶用待测液润洗,消耗的标准液体积偏大,测定结果偏高。