专题突破练九 水溶液中的离子平衡一、选择题:本题共10小题,每小题3分,共30分。在每小题给出的四个选项中,只有一项是符合题目要求的。1.(2021河北选考模拟)醋酸为一元弱酸,25℃时,其电离常数Ka=1.75×10-5。下列说法错误的是( ) A.0.1mol·L-1CH3COOH溶液的pH在2~3范围内B.CH3COONa溶液中,c(CH3COOH)+c(H+)=c(OH-)C.将0.1mol·L-1CH3COOH溶液加水稀释,其电离常数和均不变D.等体积的0.1mol·L-1NaOH溶液和0.1mol·L-1CH3COOH溶液混合后,溶液pH>7,且c(Na+)>c(CH3COO-)>c(OH-)>c(H+)2.(2021广东选考模拟)叠氮酸(HN3)与NaOH溶液反应生成NaN3。已知NaN3溶液呈碱性,下列叙述正确的是( )A.0.01mol·L-1HN3溶液的pH=2B.HN3溶液的pH随温度升高而减小C.NaN3的电离方程式:NaN3Na++3D.0.01mol·L-1NaN3溶液中:c(H+)+c(Na+)=c()+c(HN3)3.(2021河北邯郸模拟)工业上向锅炉里注入Na2CO3溶液浸泡,将水垢中的CaSO4转化为CaCO3,而后用盐酸去除。下列叙述不正确的是( )A.温度升高,Na2CO3溶液的KW和c(OH-)均会增大B.沉淀转化的离子方程式为C(aq)+CaSO4(s)CaCO3(s)+S(aq)C.盐酸中CaCO3的溶解性大于CaSO4D.Na2CO3溶液遇CO2后,阴离子浓度均减小4.(2021湖南浏阳模拟)25℃时,改变0.1mol·L-1弱酸RCOOH溶液的pH,溶液中RCOOH分子的物质的量分数δ(RCOOH)随之改变[已知δ(RCOOH)=],甲酸(HCOOH)与丙酸(CH3CH2COOH)溶液中δ(RCOOH)与pH的关系如图所示。下列说法正确的是( )A.若弱酸pH增大是通过向弱酸中加入NaOH固体实现的,则图中M、N两点对应溶液中的c(Na+)相等B.对于甲酸和丙酸,当lg>0时,溶液都为酸性C.等浓度的HCOONa和CH3CH2COONa两种溶液中的c(OH-)相等D.将0.1mol·L-1的HCOOH溶液与0.1mol·L-1的HCOONa溶液等体积混合,所得溶液中:c(Na+)>c(HCOOH)>c(HCOO-)>c(OH-)>c(H+)5.(2021湖南选考模拟改编)由下列实验操作和现象所得到的结论正确的是( )选项实验操作和现象结论A向某溶液中滴加几滴新制氯水,再滴加少量KSCN溶液,溶液变红溶液中含有Fe2+
B室温下,测得相同浓度的NaX和NaY溶液的pH分别为8和9酸性:HX<HYC蔗糖溶液中加入少量稀硫酸,水浴加热5min,加氢氧化钠溶液至溶液呈碱性,再加入少量新制的Cu(OH)2,继续加热5min,生成砖红色沉淀蔗糖完全水解D向等体积等浓度的稀硫酸中分别加入少量等物质的量的ZnS和CuS固体,ZnS溶解而CuS不溶解Ksp(ZnS)>Ksp(CuS)6.(2021湖南岳阳二模)测定水的总硬度一般采用配位滴定法,即在pH=10的氨性溶液中,以铬黑T作为指示剂,用EDTA(乙二胺四乙酸)标准溶液直接滴定水中的Ca2+、Mg2+。测定时涉及的反应有:①M(Ca2+、Mg2+)+Y(EDTA)MY;②M+EBT(铬黑T,蓝色)MEBT(酒红色);③MEBT+Y(EDTA)MY+EBT。下列说法正确的是( ) A.配合物MEBT的稳定性大于MYB.在滴定过程中眼睛要随时观察滴定管中液面的变化C.达到滴定终点的现象是溶液恰好由酒红色变为蓝色,且半分钟内不恢复原色D.实验时装有EDTA标准液的滴定管只用蒸馏水洗涤而未用标准液润洗,测定结果将偏小7.(2021湖南衡阳一模)25℃,向VmL0.01mol·L-1氨水中逐滴加入同浓度的CH3COOH溶液(Ka=1.75×10-5),pH与pOH[pOH=-lgc(OH-)]的变化关系如图所示。下列说法错误的是( )A.Q点溶液中,c(N)=c(CH3COO-)>c(H+)=c(OH-)B.M、N点溶液中H2O的电离程度相同C.若b=9,则M点溶液中lg=4+lg1.75D.N点溶液加水稀释,变大8.(2021湖南“五市十校教研教改共同体”大联考)向含Cu2+和Fe2+的稀溶液中滴入Na2S溶液,产生沉淀的质量M(沉淀)与加入Na2S溶液体积的关系如图所示。已知:Ksp(CuS)=1.3×10-36,Ksp(FeS)=6.3×10-18。则原溶液中的值为( )A.B.C.D.9.(2021重庆选考模拟)草酸H2C2O4是二元弱酸。向100mL0.40mol·L-1H2C2O4溶液中加入1.0mol·L-1NaOH溶液调节pH,加水控制溶液体积为200mL。测得溶液中微粒的δ(X)随pH变化曲线如图所示,δ(X)=,X代表微粒H2C2O4、HC2或C2。下列叙述正确的是( )
A.曲线Ⅰ是HC2的变化曲线B.草酸H2C2O4第一步电离的电离常数K=1.0×10-1.22C.在b点,c(C2)+2c(OH-)=c(HC2)+c(H+)D.在c点,c(HC2)=0.06mol·L-110.(2021湖南长沙明德中学三模)已知:25℃时,Ka(CH3COOH)=1.7×10-5,Kb(NH3·H2O)=1.7×10-5。用0.01mol·L-1的CH3COOH溶液滴定20mL由浓度均为0.01mol·L-1的NaOH溶液和氨水组成的混合溶液,溶液的相对导电能力随加入CH3COOH溶液体积的变化趋势如图所示。下列叙述错误的是( )A.a点时混合溶液中:c(N)=1.7×10-5mol·L-1B.b点时混合溶液中:c(CH3COOH)<c(N)C.c点时混合溶液中:c(CH3COO-)+c(CH3COOH)=c(N)+c(NH3·H2O)+c(Na+)D.c点时混合溶液中:pH=7二、选择题:本题共4小题,每小题4分,共16分。在每小题给出的四个选项中,有一个或两个选项符合题目要求。全部选对的得4分,选对但不全的得2分,有选错的得0分。11.(2021湖南怀化一模)常温下,将NaOH溶液滴加到20mL等浓度的某一元酸(HA)溶液中,测得混合溶液的pH与微粒浓度变化关系如图所示[已知:p=-lg]。下列说法错误的是( )A.m点对应的NaOH溶液体积小于10mLB.Ka(HA)的数量级为10-5C.I点所示溶液中:c(Na+)<c(A-)+c(HA)D.n、m、I三点,n点水的电离程度最大12.(2021湖南永州三模)常温下,向20mL0.1mol·L-1BaCl2溶液中滴加0.2mol·L-1Na2CO3溶液的滴定曲线如图所示。已知:pBa=-lgc(Ba2+),pKa=-lgKa;常温下H2CO3的pKa1=6.4,pKa2=10.3。下列说法正确的是( )
A.常温下,Na2CO3溶液的pKh1=3.7(Kh1为一级水解常数)B.常温下,Ksp(BaCO3)≈1.0×10-9C.E、F、G三点的Ksp从大到小的顺序为:G>F>ED.其他条件相同,用MgCl2溶液替代BaCl2溶液,F点向G点迁移13.(2021湖南“五市十校教研教改共同体”大联考)电位滴定法是靠电极电位的突跃来指示滴定终点。在滴定到达终点前后,滴液中的待测离子浓度往往连续变化n个数量级,引起电位的突跃,被测成分的含量仍然通过消耗滴定剂的量来计算。现利用盐酸滴定某溶液中碳酸钠的含量,其电位滴定曲线如图所示。下列说法正确的是( )A.该滴定过程中需要甲基橙做指示剂B.a点溶液中存在:c(Na+)=c(HC)+c(C)+c(H2CO3)C.b点溶液中存在:CO2(g)+H2O(g)H2CO3(aq)H+(aq)+HC(aq)D.a到b(不包含b点)之间不存在:c(Na+)>c(Cl-)14.(2021湖南永州重点中学5月联考)常温时,采用甲基橙和酚酞双指示剂,用盐酸滴定Na2CO3溶液﹐溶液中lgc(H2CO3)、lgc(HC)、lgc(C)、lgc(H+)、lgc(OH-)随溶液pH的变化及滴定曲线如图所示:下列说法不正确的是( )A.整个滴定过程中可先用酚酞再用甲基橙作指示剂B.n点的pH为m点和q点pH的平均值C.r点溶液中:c(OH-)=c(H+)+c(HC)+c(H2CO3)D.r点到k点对应的变化过程中,溶液中水的电离程度先减小后增大三、非选择题:本题共4小题,共54分。15.(12分)(2021贵州模拟)铍铜是广泛应用于制造高级弹性元件的良好合金。某科研小组从某废旧铍铜元件(含BeO:25%、CuS:71%、少量FeS和SiO2)中回收铍和铜两种金属的工艺流程如下:
已知:Ⅰ.铍、铝元素化学性质相似Ⅱ.常温下:Ksp[Cu(OH)2]=2.2×10-20、Ksp[Fe(OH)3]=4.0×10-38、Ksp[Mn(OH)2]=2.1×10-13(1)滤液A的主要成分除NaOH外,还有 (填化学式),写出反应Ⅰ中含铍化合物与过量盐酸反应的离子方程式: 。 (2)①滤液C中含NaCl、BeCl2和少量HCl,为提纯BeCl2,选择最合理步骤顺序 。 a.加入过量的NaOHb.通入过量的CO2c.加入过量的氨水d.加入适量的HCle.过滤f.洗涤②从BeCl2溶液中得到BeCl2固体的操作是 。 (3)①MnO2能将金属硫化物中的硫元素氧化为硫单质,写出反应Ⅱ中CuS发生反应的化学方程式: 。 ②若用浓硝酸溶解金属硫化物,缺点是 (任写一条)。 (4)滤液D中含c(Cu2+)=2.2mol·L-1、c(Fe3+)=0.008mol·L-1、c(Mn2+)=0.01mol·L-1,逐滴加入稀氨水调节pH可依次分离,首先沉淀的是 (填离子符号),为使铜离子开始沉淀,常温下应调节溶液的pH大于 。 16.(13分)(2021四川成都模拟)铍有“超级金属”之称。以绿柱石[Be3Al2(SiO3)6]为原料制备金属铍的工艺如下:回答下列问题:(1)烧结冷却后,水浸之前“操作a”的名称是 。 (2)750℃烧结时,Na3FeF6与绿柱石作用生成易溶于水的Na2BeF4,写出该反应的化学方程式: 。 (3)已知25℃时Ksp[Be(OH)2]=4.0×10-21,计算室温时0.40mol∙L-1Be2+开始沉淀时的pH= ,“沉氟”反应的离子方程式为 。 (4)上述流程中,“Be(OH)2→……→BeCl2”可有两种方案:Ⅰ:Be(OH)2溶液ABeCl2Ⅱ:Be(OH)2BeOBeCl2Ⅰ中操作b是 。Ⅱ中BeO转化为BeCl2的化学方程式为 。 17.(14分)(2021福建选考模拟)废旧锂离子电池经处理得到的正极活性粉体中含有Li2O、NiO、Co2O3、MnO2、Fe、C、Al、Cu等。采用以下工艺流程可从废旧锂离子电池中分离回收钴、镍、锰,制备正极材料的前驱体(NiCO3·CoCO3·MnCO3)。
回答下列问题:(1)“酸浸”温度为85℃,粉体中的钴(以Co2O3表示)还原浸出的化学方程式为 ,H2O2的用量比理论用量多一倍的原因是 。 (2)“除铁”时需将溶液的pH调至3左右,加入的化合物X是 (填化学式)。 (3)“除铜”时获得萃余液的操作名称是 。 (4)“除铝”时反应的离子方程式为 。萃余液中Co2+的浓度为0.33mol·L-1,通过计算说明,常温下除铝控制溶液pH为4.5,是否造成Co的损失 。(列出算式并给出结论)(已知:Ksp[Co(OH)2]=5.9×10-15) (5)从滤液④中可提取 (任写一种)用作 。 18.(15分)(2021湖南选考模拟)以镁铝复合氧化物(MgO-Al2O3)为载体的负载型镍铜双金属催化剂(Ni-Cu/MgO-Al2O3)是一种新型高效加氢或脱氢催化剂,其制备流程如下:已知:常温下,Ksp[Cu(OH)2]=2.21×10-20,Ksp[Al(OH)3]=1.30×10-33。回答下列问题:(1)在加热条件下,尿素[CO(NH2)2]在水中发生水解反应,放出 和 两种气体(写化学式)。 (2)“晶化”过程中,需保持恒温60℃,可采用的加热方式为 。 (3)“洗涤”过程中,检验滤饼是否洗净的方法是 。 (4)常温下,若“悬浊液”中=1.7×109,则溶液的pH= 。 (5)“还原”过程中所发生反应的化学方程式为 。 (6)NiSO4在强碱溶液中被NaClO氧化可得NiOOH,该物质能用作碱性镍镉电池的正极材料。其电池反应式:Cd(s)+2NiOOH(s)+2H2O(l)Cd(OH)2(s)+2Ni(OH)2(s)①放电一段时间后,溶液的pH将 (填“增大”“减小”或“不变”)。 ②充电时,阳极发生的电极反应式为 。 专题突破练九 水溶液中的离子平衡1.C 解析:Ka==1.75×10-5,c(H+)≈c(CH3COO-),则c(H+)=×10-3,pH=-lg(×10-3)=3-lg,因2=3-lg<3-lg<3-lg=3,则溶液的pH在2~3范围内,故A正确;CH3COONa溶液中,根据质子守恒得:c(CH3COOH)+c(H+)=c(OH-),故B正确;温度不变,则电离常数不变,将0.1mol·L-1CH3COOH溶液加水稀释,c(CH3COO-)减小,Ka=,则增大,故C错误;等体积的0.1mol·L-1NaOH溶液和0.1mol·L-1CH3COOH溶液混合后,溶液溶质为CH3COONa,pH>7,则c(Na+)>c(CH3COO-)>c(OH-)>c(H+),故D正确。
2.B 解析:由题意,NaN3溶液呈碱性,则叠氮酸根()会发生水解,说明HN3为弱酸,在水溶液中不能完全电离,故0.01mol·L-1HN3溶液的pH>2,A错误;HN3为弱酸,电离方程式为HN3H++,电离是吸热过程,升高温度促进HN3的电离,c(H+)增大,pH减小,B正确;NaN3是强电解质,完全电离出Na+和,电离方程式为NaN3Na++,C错误;0.01mol·L-1NaN3溶液中,由物料守恒:c(Na+)=c()+c(HN3),故D错误。3.D 解析:温度升高,KW增大,温度升高促进碳酸钠溶液水解,c(OH-)增大,A选项正确;加入碳酸钠溶液,把硫酸钙转化为碳酸钙,反应离子方程式为C(aq)+CaSO4(s)CaCO3(s)+S(aq),B选项正确;因为碳酸钙与盐酸反应,而硫酸钙不与盐酸反应,所以在盐酸中碳酸钙的溶解性大于硫酸钙,C选项正确;根据C+CO2+H2O2HC知,阴离子HC的浓度增大,D选项错误。4.B 解析:当溶液中δ(RCOOH)=δ(RCOO-)时,c(RCOOH)=c(RCOO-),Ka==c(H+)=10-pHmol·L-1,电离平衡常数越大,酸的酸性越强,根据图知:Ka(HCOOH)>Ka(CH3CH2COOH),则酸性:HCOOH>CH3CH2COOH。若弱酸pH增大是通过向弱酸中加入NaOH固体实现的,则图中M、N两点对应溶液中c(RCOO-)=0.05mol·L-1,根据电荷守恒c(Na+)+c(H+)=c(RCOO-)+c(OH-),c(Na+)=c(RCOO-)+c(OH-)-c(H+),M点c(Na+)=0.05mol·L-1+10-14+3.75mol·L-1-10-3.75mol·L-1,N点c(Na+)=0.05mol·L-1+10-14+4.88mol·L-1-10-4.88mol·L-1,二者不相等,故A错误;B项,当lg>0时,c(RCOOH)>c(RCOO-),即δ(RCOOH)>δ(RCOO-),根据图知,甲酸中M点前、丙酸中N点前溶液都呈酸性,故B正确;C项,等浓度的HCOONa和CH3CH2COONa两种溶液中,水解程度:甲酸钠<丙酸钠,则CH3CH2COONa溶液中c(OH-)更大,故C错误;D项,根据图知,Ka(HCOOH)=10-3.75,则Kh(HCOO-)==10-10.25<Ka(HCOOH)=10-3.75,说明HCOOH电离程度大于HCOO-水解程度,导致混合溶液呈酸性,c(OH-)<c(H+),根据电荷守恒得c(Na+)<c(HCOO-),溶液中存在c(HCOO-)>c(Na+)>c(HCOOH)>c(H+)>c(OH-),故D错误。5.D 解析:二价铁离子和KSCN不反应,三价铁离子和KSCN溶液反应生成血红色络合物,二价铁离子易被新制氯水氧化生成三价铁离子,Fe2+检验时要先加KSCN溶液后加氯水,防止Fe3+干扰,故A错误;相同浓度的钠盐溶液,溶液的pH越大,酸根离子的水解程度越大,相应的酸的酸性越弱;室温下,测得相同浓度的NaX和NaY溶液的pH分别为8和9,可知HX溶液的酸性强于HY,故B错误;蔗糖完全水解和部分水解,溶液中都含有葡萄糖,碱性条件下都能与新制的氢氧化铜共热反应生成氧化亚铜砖红色沉淀,故C错误;相同条件下,组成和结构相似的难溶金属硫化物,溶解度大的物质先溶解于稀硫酸,向等体积等浓度的稀硫酸中分别加入少量等物质的量的ZnS和CuS固体,ZnS溶解而CuS不溶解,说明溶度积Ksp(ZnS)>Ksp(CuS),故D正确。6.C 解析:根据题目所给信息可知,MEBT溶液滴加Y时会转化为MY,说明金属离子更容易与Y配位,则MY更稳定,A错误;在滴定过程中眼睛要随时观察锥形瓶中溶液颜色的变化,确定滴定终点,B错误;滴入标准液前,金属离子与EBT结合生成MEBT,此时溶液呈酒红色,当达到滴定终点时,MEBT全部转化为蓝色的EBT,所以滴定终点的现象为溶液恰好由酒红色变为蓝色,且半分钟内不恢复原色,C正确;只用蒸馏水洗涤而未用标准液润洗会使标准液稀释,导致标准液的用量偏大,测定结果偏高,D错误。7.D 解析:Q点溶液中pOH=pH,溶液显中性,根据电荷守恒可知c(N)=c(CH3COO-)>c(H+)=c(OH-),A正确;根据图像可知M
点溶液中氢离子浓度等于N点溶液中氢氧根离子浓度,所以H2O的电离程度相同,B正确;若b=9,则M点溶液中氢离子浓度是10-9mol·L-1,lg=lg=lg1.75×104=4+lg1.75,C正确;N点溶液显酸性,加水稀释氢离子浓度减小,氢氧根离子浓度增大,由于电离平衡常数不变,所以变小,D错误。8.C 解析:溶液中的反应为S2-+Cu2+CuS↓,S2-+Fe2+FeS↓,由图像及Ksp(CuS)=1.3×10-36、Ksp(FeS)=6.3×10-18可知,先生成硫化铜沉淀后生成硫化亚铁沉淀,加入V1体积Na2S溶液时,铜离子沉淀完全,则n(Cu2+)=c(S2-)×V1,加入V2体积的Na2S溶液时,Fe2+沉淀完全,则n(Fe2+)=c(S2-)×(V2-V1),体积相同,浓度之比等于物质的量之比,所以原溶液中。9.B 解析:当酸性越强时,曲线Ⅰ表示的微粒的含量越高,可推知曲线Ⅰ是H2C2O4的变化曲线,曲线Ⅱ是HC2的变化曲线,曲线Ⅲ是C2的变化曲线,A错误;在a点H2C2O4的浓度和HC2的浓度相等,pH=1.22,则草酸H2C2O4第一步电离的电离常数K==c(H+)=10-1.22,则B正确;在b点,c(C2)=c(HC2),且溶液呈酸性,若c(C2)+2c(OH-)=c(HC2)+c(H+),则2c(OH-)=c(H+),显然不成立,C错误;在c点,HC2的含量为0.15,而起始时H2C2O4的物质的量为0.1L×0.40mol·L-1=0.04mol,则HC2的物质的量为0.15×0.04mol=0.006mol,溶液体积为0.2L,c(HC2)==0.03mol·L-1,D错误。10.D 解析:a点时溶液为浓度均为0.01mol·L-1的NaOH和NH3·H2O的混合溶液,NaOH是强碱,完全电离,NH3·H2O是弱碱,部分电离。由NH3·H2O的电离平衡常数Kb=可得,c(N)=mol·L-1=1.7×10-5mol·L-1,A正确;b点时NaOH恰好被中和,溶液为CH3COONa、NH3·H2O的混合溶液,由于醋酸是一元弱酸,NH3·H2O、CH3COOH电离平衡常数相同。CH3COONa会水解产生CH3COOH,CH3COO-的水解平衡常数Kh=×10-9<1.7×10-5=Kb,故CH3COO-的水解程度小于NH3·H2O的电离程度,因此该混合溶液中微粒浓度:c(CH3COOH)<c(N),B正确;c点溶液为等浓度的CH3COONa、CH3COONH4的混合溶液,根据物料守恒可得:c(CH3COO-)+c(CH3COOH)=c(N)+c(NH3·H2O)+c(Na+),C正确;c点溶液的溶质为等浓度的醋酸钠和醋酸铵,在醋酸铵溶液中,铵根离子和醋酸根离子的水解程度相近,溶液呈中性,醋酸钠属于强碱弱酸盐,水解使溶液显碱性,可知等浓度的醋酸钠和醋酸铵混合溶液的pH>7,D错误。11.D 解析:m点时c(A-)=c(HA),Ka(HA)==c(H+)=10-4.76,所以Ka(HA)的数量级为10-5,B项正确;NaOH与HA的浓度相等,当NaOH溶液体积等于10mL时,得到的溶液为等浓度的HA和NaA的混合溶液,Ka(HA)=10-4.76,则Kh(A-)=10-9.24,则HA的电离程度大于A-的水解程度,所以c(A-)>c(HA),而m点p=0,说明c(A-)=c(HA),则m点对应的NaOH溶液的体积小于10mL,A项正确;I点溶液呈酸性,溶液中溶质HA和NaA的混合溶液,由物料守恒可知:溶液中存在c(Na+)<c(A-)+c(HA),C项正确;I、m、n点各溶液均呈酸性,溶液的酸性越强,HA的浓度越大,对水电离的抑制作用就越强。由于酸性:I<m<n,则各点水的电离程度大小关系:I>m>n,D项错误。12.AB 解析:C+H2OHC+OH-,C的水解常数Kh1=,pKh1=pKW-pKa2=14-10.3=3.7,A项正确;向20mL0.1mol·L-1BaCl2溶液中滴加0.2mol·L-1Na2CO3溶液,当加入10mLNa2CO3溶液时,Ba2+和C恰好完全反应生成BaCO3,此时溶液中c(Ba2+)≈c(C),F点pBa=4.5,c(Ba2+)=10-4.5mol·L-1,Ksp(BaCO3)=c(Ba2+)×c(C)≈10-4.5×10-4.5=10-9,B项正确;Ksp只与温度有关,温度不变,Ksp不变,故E、F、G三点的Ksp相等,C项错误;MgCO3微溶于水,BaCO3难溶于水,若用MgCl2溶液替代BaCl2溶液,当恰好完全反应时,溶液中c(Mg2+)>c(Ba2+),则pMg<pBa,F点向下移动,D项错误。
13.C 解析:电位滴定法是指在化学计量点附近,被测离子浓度发生突跃,指示电极电位也产生了突跃,进而确定滴定终点的位置,所以滴定过程中不需任何指示剂,A错误;a点为第一个计量点,反应为HCl+Na2CO3NaCl+NaHCO3,a点的溶质为等物质的量浓度的NaCl、NaHCO3,溶液中存在物料守恒c(Na+)=}+c(C)+c(H2CO3)],则c(Na+)>c(HC)+c(C)+c(H2CO3),B错误;b点为第二个计量点,反应为NaHCO3+HClNaCl+H2O+CO2↑,溶液中含有NaCl和H2CO3且为H2CO3的饱和溶液,存在平衡CO2(g)+H2O(g)H2CO3(aq)H+(aq)+HC(aq),C正确;从a点到b点,溶质由NaCl、NaHCO3变为NaCl和H2CO3,由物料守恒知,a到b之间不存在:c(Na+)<c(Cl-),D错误。14.CD 解析:由图可知,用盐酸滴定Na2CO3溶液时,先用酚酞再用甲基橙作指示剂,A项正确;m点时H2CO3HC+H+,c(H2CO3)=c(HC),Ka1==c(H+),q点时HCC+H+,c(C)=c(HC),Ka2==c(H+),n点时c(C)=c(H2CO3),H2CO32H++C的平衡常数K=,B项正确;由C水解生成的HC和OH-的量是相等的可知,此时溶质为Na2CO3,由质子守恒得c(OH-)=c(H+)+c(HC)+2c(H2CO3),C项错误;r点溶质为Na2CO3,此时水的电离程度最大,r点到k点滴加盐酸,水的电离程度始终减小,D项错误。15.答案:(1)Na2SiO3、Na2BeO2 Be+4H+Be2++2H2O(2)①cefd ②在氯化氢气流中蒸发结晶(或蒸发结晶时向溶液中持续通入氯化氢气体)(3)①MnO2+CuS+2H2SO4S+MnSO4+CuSO4+2H2O ②产生污染环境的气体 (4)Fe3+ 4解析:(1)旧铍铜原件的成分为BeO、CuS、FeS、SiO2,根据信息Ⅰ,BeO属于两性氧化物,CuS、FeS不与氢氧化钠溶液反应,SiO2属于酸性氧化物,能与氢氧化钠溶液反应,因此滤液A中主要成分是NaOH、Na2SiO3、Na2BeO2;根据信息Ⅰ,Be与过量盐酸反应生成氯化铍和水。其离子方程式为Be+4H+Be2++2H2O。(2)①利用Be元素、铝元素化学性质相似,向滤液C中先加入过量的氨水,生成Be(OH)2沉淀,然后过滤、洗涤,再加入适量的HCl,生成BeCl2,合理步骤是cefd;②为了抑制Be2+的水解,因此需要在HCl的氛围中对BeCl2溶液蒸发结晶。(3)①根据信息,CuS中S转化为S单质,MnO2中Mn被还原为Mn2+,根据化合价升降法进行配平,其化学反应方程式为MnO2+CuS+2H2SO4S+MnSO4+CuSO4+2H2O;②若用浓硝酸作氧化剂,浓硝酸被还原成NO2,NO2有毒,会污染环境。(4)三种金属阳离子出现沉淀,根据浓度商与Ksp的关系,Cu2+转化成沉淀时,c(OH-)=mol·L-1=mol·L-1=1×10-10mol·L-1,Fe3+转化成沉淀时,c(OH-)=mol·L-1=×10-12mol·L-1,Mn2+转化成沉淀时,c(OH-)=mol·L-1=×10-6mol·L-1,因此首先沉淀的是Fe3+,为使Cu2+开始沉淀,此时c(OH-)=1×10-10mol·L-1,c(H+)=mol·L-1=10-4mol·L-1,即pH=4,当pH>4时,Cu2+出现沉淀。16.答案:(1)粉碎(或研磨) (2)2Na3FeF6+Be3Al2(SiO3)63Na2BeF4+Fe2O3+Al2O3+6SiO2(3)4 3Na++6F-+Fe3+Na3FeF6↓(4)HCl气氛中加热蒸发 BeO+C+Cl2BeCl2+CO↑解析:(1)工业上可以进行粉碎操作,实验室用研磨操作。(2)根据反应物和产物,依据原子守恒和电子守恒,可写出:2Na3FeF6+Be3Al2(SiO3)63Na2BeF4+Fe2O3+Al2O3+6SiO2。(3)c(OH-)==10-10,故pH=4,“沉氟”反应的离子方程式为
3Na++6F-+Fe3+Na3FeF6↓。(4)因为Be和Al在周期表中符合对角线规则,故性质相似。所以BeCl2在溶液中蒸发时也会发生水解生成Be(OH)2,要想抑制其水解必须在HCl气氛中加热蒸发。17.答案:(1)Co2O3+2H2SO4+H2O22CoSO4+O2↑+3H2O 85℃时过氧化氢容易分解,所以其用量比理论用量多(2)NaOH (3)分液(4)Al3++3NH3·H2OAl(OH)3↓+3N 0.33×()2=3.3×10-20<5.9×10-15,不会造成Co的损失(5)锂 锂电池解析:(1)“酸浸”时加入过氧化氢,过氧化氢既具有氧化性又具有还原性,粉体中的钴(以Co2O3表示)还原浸出,从最终产物分析,产生Co2+,则过氧化氢为还原剂,生成氧气,化学方程式为Co2O3+2H2SO4+H2O22CoSO4+O2↑+3H2O,“酸浸”温度为85℃,过氧化氢容易分解,所以H2O2的用量比理论用量多一倍。(2)“除铁”时需将溶液的pH调至3左右,从产生的黄钠铁矾分析,应引入含有钠离子的碱性物质,故加入的化合物X是氢氧化钠,化学式为NaOH。(3)萃取的操作名称是分液。(4)“除铝”时是铝离子反应生成氢氧化铝沉淀,反应的离子方程式为Al3++3NH3·H2OAl(OH)3↓+3N。萃余液中Co2+的浓度为0.33mol·L-1,常温下除铝控制溶液pH为4.5,根据溶度积公式计算,0.33×()2=3.3×10-20<5.9×10-15,故不会造成Co的损失。(5)滤液④中含有锂离子,可提取金属锂,用作锂电池。18.答案:(1)NH3 CO2 (2)水浴加热(3)取最后一次洗涤液少量于试管,向试管中加入稀盐酸,再加入氯化钡,若有白色沉淀则未洗净,若无沉淀则已洗净(4)10 (5)NiO+H2Ni+H2O,CuO+H2Cu+H2O(6)①增大 ②Ni(OH)2+OH--e-NiOOH+H2O解析:(1)根据题意,尿素[CO(NH2)2]在加热条件下与水发生水解反应即CO(NH2)2+H2OCO2↑+2NH3↑,因此放出NH3和CO2两种气体。(2)“晶化”过程中,需保持恒温60℃,温度在100℃以下,因此采用的加热方式为水浴加热。(3)“洗涤”过程中,检验滤饼是否洗净,主要检验洗涤液中是否还含有硫酸根,因此常用的方法是取少量最后一次洗涤液于试管中,向试管中加入稀盐酸,再加入氯化钡,若有白色沉淀则未洗净,若无沉淀则已洗净。(4)常温下,若“悬浊液”中=1.7×109,=1.7×109=,则c(OH-)=1×10-4mol·L-1,c(H+)=mol·L-1=1×10-10mol·L-1,则溶液的pH=10。(5)“还原”过程最终得到Ni-Cu/MgO-Al2O3,说明是NiO、CuO与氢气发生还原反应,因此所发生反应的化学方程式为NiO+H2Ni+H2O,CuO+H2Cu+H2O。(6)①放电一段时间后,负极反应式为Cd-2e-+2OH-Cd(OH)2,正极是2NiOOH+2e-+2H2O2Ni(OH)2+2OH-,正极生成的OH-物质的量与负极消耗的OH-物质的量相等,但是消耗了电解质中的水,使碱性增强,因此溶液的pH将增大;②根据放电时正极电极反应式NiOOH+e-+H2ONi(OH)2+OH-,则充电时,阳极发生的电极反应式为Ni(OH)2+OH--e-NiOOH+H2O。
