高中化学选修4第3章水溶液中的离子平衡 单元检测及试题解析

高中化学选修4第3章水溶液中的离子平衡 单元检测及试题解析

第 3 章单元综合检测及解析 (时间：90 分钟，满分 100 分) 一、选择题(本题包括 16 小题，每小题 3 分，共 48 分) 1．关于强弱电解质及非电解质的组合完全正确的是( ) A B C D 强电解质 NaCl H2SO4 NaOH HNO3 弱电解质 HF BaSO4 CaCO3 CH3COOH 非电解质 Cl2 CO2 C2H5OH SO2 解析：在 A 组中 Cl2 是单质，不在电解质与非电解质等化合物之列。B 组中 BaSO4 虽难 溶，但溶解的部分完全电离，是强电解质。NaOH、CaCO3、HNO3 都是强电解质，HClO、CH3COOH 都是弱电解质，CO2、C2H5OH、SO2 都是非电解质。 答案：D 2．下列关于电解质电离的叙述中，正确的是( ) ①碳酸钙在水中的溶解度很小，其溶液的导电性很弱，所以碳酸钙是弱电解质 ②碳酸钙在水中的溶解度虽小，但溶解的部分全部电离，所以碳酸钙是强电解质 ③氨气的水溶液导电性很好，所以它是强电解质 ④水难电离，纯水几乎不导电，所以水是弱电解质 A．② B．① C．①③ D．②④ 解析：中学阶段所接触到的盐，绝大多数属于强电解质，在这些盐中有的易溶、有的 可溶、有的微溶、有的难溶。电解质的强弱与它们在水中溶解度的大小无关。氨气的水溶 液能导电，是由于 NH3 和 H2O 反应生成了 NH3·H2O, NH3·H2O 电离出 NH＋ 4 、OH－，而 NH3 本身不能 电离，所以 NH3 属于非电解质，像这样的物质还有 CO2、SO3 等。 答案：D 3．(2011·四川高考)25℃时，在等体积的①pH＝0 的 H2SO4 溶液、②0.05 mol/L 的 Ba(OH)2 溶液、③pH＝10 的 Na2S 溶液、④pH＝5 的 NH4NO3 溶液中，发生电离的水的物质的量之比是 ( ) A．1∶10∶1010∶109 B．1∶5∶5×109∶5×108 C．1∶20∶1010∶109 D．1∶10∶104∶109 解析：本题考查酸、碱、盐对水电离的影响及 Kw 与溶液中 c(H＋)、c(OH－)之间的换算。 ①pH＝0 的 H2SO4 溶液中 c(H＋)＝1 mol/L，c(OH－)＝10－14 mol/L，H2SO4 溶液抑制 H2O 的电离， 则由 H2O 电离出的 c(H＋)＝10－14 mol/L；②0.05 mol/L 的 Ba(OH)2 溶液中 c(OH－)＝0.1 mol/L， c(H＋)＝10－13 mol/L，Ba(OH)2 溶液抑制 H2O 的电离，则由 H2O 电离出的 c(H＋)＝10－13 mol/L；③pH＝10 的 Na2S 溶液促进 H2O 的电离，由 H2O 电离出的 c(H＋) ＝10－4 mol/L；④pH＝5 的 NH4NO3 溶液促进 H2O 的电离，由 H2O 电离出的 c(H＋)＝10－5 mol/L。 4 种溶液中电离的 H2O 的物质的量等于 H2O 电离产生的 H＋的物质的量，其比为：10－14∶10－ 13∶10－4∶10－5＝1∶10∶1010∶109。 答案：A 4.(2011·安徽高考)室温下，将 1.000 mol·L－1 盐酸滴 入 20.00 mL 1.000 mol·L－1 氨水中，溶液 pH 和温度随加 入盐酸体积变化曲线如图所示。下列有关说法正确的是 ( ) A．a 点由水电离出的 c(H＋)＝1.0×10－14 mol·L－1 B．b 点：c(NH＋ 4 )＋c(NH3·H2O)＝c(Cl－) C．c 点：c(Cl－)＝c(NH＋ 4 ) D．d 点后，溶液温度略下降的主要原因是 NH3·H2O 电离吸热 解析：本题考查电解质溶液中的离子浓度关系，意在考查学生对化学图像的分析能力 及对酸碱中和滴定和混合溶液中离子浓度关系的掌握情况。a 点即是 1.000 mol·L－1 的氨水， NH3·H2O 是弱电解质，未完全电离，c(OH－)<1 mol·L－1，水电离出的 c(H＋)>1.0×10－14 mol·L －1，A 项错误；b 点处，加入盐酸的体积未知，不能进行比较，B 项错误；c 点溶液显中性， 即 c(OH－)＝c(H＋)，结合电荷守恒关系：c(OH－)＋c(Cl－)＝c(H＋)＋c(NH＋ 4 )，有 c(Cl－)＝ c(NH＋ 4 )，C 项正确；d 点后，溶液温度下降是由于加入的冷溶液与原溶液发生热传递，D 项 错误。 答案：C 5．下列事实能说明亚硝酸是弱电解质的是( ) ①25 ℃时亚硝酸钠溶液的 pH 大于 7 ②用 HNO2 溶液做导电试验，灯泡很暗 ③HNO2 溶液不与 Na2SO4 溶液反应 ④0.1 mol·L－1HNO2 溶液的 pH＝2.1 A．①②③ B．②③④ C．①④ D．①②④ 解析：25°C 时 NaNO2 溶液 pH＞7，说明 NO － 2 水解，则 HNO2 为弱酸，①符合。②溶液导电 性差，有可能是 HNO2 的浓度小，不能说明 HNO2 是弱电解质。HNO2 不与 Na2SO4 反应，只能说 明 HNO2 的酸性小于 H2SO4，不能说明 HNO2 是弱酸。④说明 HNO2 未完全电离，则 HNO2 是弱电解 质。 答案：C 6．在一支 25 mL 的酸式滴定管中加入 0.1 mol/L 的 HCl 溶液，其液面恰好在 5 mL 刻 度处，若把滴定管中的溶液全部放入烧杯中，然后用 0.1 mol/L 的 NaOH 溶液进行中和，则所 需 NaOH 溶液的体积( ) A．大于 20 mL B．小于 20 mL C．等于 20 mL D．等于 5 mL 解析：若要正确解答本题，必须准确了解滴定管的刻度特征， 如图所示：滴定管最下部无刻度线，若刻度线处及尖嘴底部均充满 溶液，把溶液全部放入烧杯中，其体积大于 20 mL，用等浓度的 NaOH 溶液中和，所需 NaOH 溶液的体积应大于 20 mL。应注意：滴定管的 量程小于滴定管的最大实际容量。 答案：A 7．从植物花汁中提取的一种有机物 HIn，可做酸碱指示剂，在水溶液中存在电离平衡： HIn(红色) H＋＋In－(黄色)，对上述平衡解释不．正确的是( ) A．升高温度平衡向正方向移动 B．加入盐酸后平衡向逆方向移动，溶液显红色 C．加入 NaOH 溶液后平衡向正方向移动，溶液显黄色 D．加入 NaHSO4 溶液后平衡向正方向移动，溶液显黄色 解析：电离吸热，升温，电离平衡正向移动，A 对；加入盐酸，则平衡逆向移动，溶液 显红色，B 对；加入 NaOH，与 H＋反应，电离平衡正向移动，溶液显黄色，C 对，加入 NaHSO4 溶液，NaHSO4===Na＋＋H＋＋SO2－ 4 ，电离平衡逆向移动，D 错。 答案：D 8．[双选题]下列有关 AgCl 沉淀的溶解平衡的说法中，正确的是( ) A．AgCl 沉淀生成和沉淀溶解不断进行，但速率相等 B．AgCl 难溶于水，溶液中没有 Ag＋和 Cl－ C．升高温度，AgCl 沉淀的溶解度增大 D．在有 AgCl 沉淀生成的溶液中加入 NaCl 固体，AgCl 沉淀溶解的量不变 解析：在 AgCl 沉淀的溶解平衡中，v 溶解＝v 沉淀，故 A 对；难溶电解质的溶解度不可能 为 0，故 B 错；一般升高温度促进难溶电解质溶解，但 Ca(OH)2 等特例除外，故 C 对；加入 NaCl 固体，c(Cl－)增大，溶解平衡左移，AgCl 溶解的量减少，故 D 错。 答案：AC 9．25℃时，0.1 mol/L 稀醋酸加水稀释，如图中的纵坐标 y 可以是( ) A．溶液的 pH B．醋酸的电离平衡常数 C．溶液的导电能力 D．醋酸的电离程度 解析：0.1 mol/L 稀醋酸加水稀释，电离程度增大，n(H＋)增大，但 c(H＋)减小，因此 pH 增大，A、D 错误；电离平衡常数只与温度有关，因此稀释时电离平衡常数不变，B 错误； 加水稀释时溶液中离子浓度减小，溶液的导电能力降低，C 正确。 答案：C 10．已知 PbI2 的 Ksp＝7.0×10－9，将 7.5×10－3mol/L 的 KI 与一定浓度的 Pb(NO3)2 溶液 按 2∶1 体积混合，则生成 PbI2 沉淀所需 Pb(NO3)2 溶液的最小浓度为( ) A．8.4×10－4 B．5.6×10－4 C．4.2×10－4 D．2.8×10－4 解析：设生成 PbI2 沉淀所需 Pb(NO3)2 溶液的最小浓度为 c，由于 KI 溶液和 Pb(NO3)2 溶 液按 2∶1 的体积比混合，即c 3 ×(2 3 ×7.5×10－3)2＝7.0×10－9，解得 c＝8.4×10－4mol/L。 答案：A 11．用 1.0 mol/L 的 NaOH 溶液中和某浓度的 H2SO4 溶液，其水 溶液的 pH 和所用 NaOH 溶液的体积关系变化如图所示，则原 H2SO4 溶液的物质的量浓度和完全反应后溶液的大致体积是( ) A．1.0 mol/L,20 mL B．0.5 mol/L,40 mL C．0.5 mol/L,80 mL D．1.0 mol/L,80 mL 解析：滴定前稀 H2SO4 的 pH＝0，c(H＋)＝1 mol/L，则 c(H2SO4)＝0.5 mol/L，当 pH＝7 时 V(NaOH)＝40 mL，通过计算硫酸溶液体积为 40 mL。 答案：C 12．将 AgCl 与 AgBr 的饱和溶液等体积混合，再加入足量浓 AgNO3 溶液，发生的反应为 ( ) A．只有 AgBr 沉淀生成 B．AgCl 和 AgBr 沉淀等量生成 C．AgCl 和 AgBr 沉淀都有，但以 AgCl 沉淀为主 D．AgCl 和 AgBr 沉淀都有，但以 AgBr 沉淀为主 解析：由于浓 AgNO3 溶液是足量的，Cl－和 Br－都会与过量的 Ag＋结合成沉淀，但 AgBr 的溶解度相对更小，混合液中 c(Cl－)远大于 c(Br－)，所以以 AgCl 沉淀为主。 答案：C 13．由一价离子组成的四种盐(AC、BD、AD、BC)溶液的浓度为 1 mol·L－1 的溶液，在室 温下前两种溶液的 pH＝7，第三种溶液 pH>7，最后一种溶液 pH<7，则( ) A B C D 碱性 AOH>BOH AOHBOH AOHHD HC>HD HC7，可知 AOH 的电离程度大于 HD。由 BC 溶液的 pH<7，可知 BOH 的电离程度小于 HC。同理由 AC、BD 溶液的 pH＝7，可知 AOH 与 HC、BOH 与 HD 的电离程度 相同。故有电离程度：HC＝AOH>HD＝BOH，即 HC 的酸性大于 HD，AOH 的碱性大于 BOH。 答案：A 14．[双选题]下列溶液常温下能跟镁反应生成 H2 的是( ) A．NaOH(aq) B．NaHCO3(aq) C．NH4Cl(aq) D．NaHSO3(aq) 解析：酸性溶液才能跟镁反应生成 H2，首先排除 A。NaHCO3 溶液显碱性，B 也被排除。 NH4Cl 水解，溶液显酸性可与 Mg 反应放出 H2；NaHSO3 溶液中存在着 HSO － 3 的电离和水解，电 离大于水解，溶液显酸性，可与 Mg 作用产生 H2。 答案：CD 15．已知 25℃时一些难溶物质的溶度积常数如下： 化学式 Zn(OH)2 ZnS AgCl Ag2S MgCO3 Mg(OH)2 溶度积 5×10－17 2.5×10－22 1.8×10－10 6.3×10－50 6.8×10－6 1.8×10－11 根据上表数据，判断下列化学方程式不．正确的是( ) A．2AgCl＋Na2S===2NaCl＋Ag2S B．MgCO3＋H2O Mg(OH)2＋CO2↑ C．ZnS＋2H2O===Zn(OH)2＋H2S↑ D．Mg(HCO3)2＋2Ca(OH)2===Mg(OH)2↓＋2CaCO3↓＋2H2O 解析：根据溶度积常数可知，溶解度：ZnSc(NH＋ 4 )>c(H＋)＞c(OH－) B．0.1 mol/L 的 NaHCO3 溶液中： c(Na＋)＝c(HCO－ 3 )＋c(H2CO3)＋2c(CO2－ 3 ) C．将 0.2 mol/L NaA 溶液和 0.1 mol/L 盐酸等体积混合所得碱性溶液中： c(Na＋)＋c(H＋)＝c(A－)＋c(Cl－) D．在 25℃100 mL NH4Cl 溶液中： c(Cl－)＝c(NH＋ 4 )＋c(NH3·H2O) 解析：A 项，c(NH＋ 4 )>c(SO2－ 4 )；B 项，根据物料守恒，c(Na＋)＝c(HCO－ 3 )＋c(CO2－ 3 )＋c(H2CO3)； C 项，根据电荷守恒，推知 c(Na＋)＋c(H＋)＝c(A－)＋c(Cl－)＋c(OH－)；D 项，根据物料守恒， 推知 c(Cl－)＝c(NH＋ 4 )＋c(NH3·H2O)。 答案：D 二、非选择题(本题包括 6 小题，共 52 分) 17．(8 分)已知室温时，0.1 mol/L 某一元酸 HA 在水中有 0.1%发生电离，回答下列问 题： (1)该溶液中 c(H＋)＝________。 (2)HA 的电离平衡常数 K＝________； (3)升高温度时，K________(填“增大”，“减小”或“不变”)。 (4)由 HA 电离出的 c(H＋)约为水电离出的 c(H＋)的________倍。 解析：(1)HA 电离出的 c(H＋)＝0.1×0.1% mol/L＝1×10－4 mol/L； (2)电离平衡常数 K＝cH＋·cA－ cHA ＝1×10－4×1×10－4 0.1 ＝1×10－7； (3)因 HA 的电离是吸热过程，升高温度 c(H＋)、c(A－)均增大，则 K 增大； (4)c(H＋)HA＝1×10－4 mol/L， c(H＋)水＝c(OH－)＝1×10－14 1×10－4 ＝1×10－10 mol/L， 所以 c(H＋)HA∶c(H＋)水＝106。 答案：(1)1.0×10－4 mol/L (2)1×10－7 (3)增大 (4)106 18．(8 分)(1)常温下，有 A、B、C、D 四种无色溶液，它们分别是 CH3COONa 溶液、NH4Cl 溶液、盐酸和 NaNO3 溶液中的一种。已知 A、B 的水溶液中水的电离程度相同，A、C 溶液的 pH 相同。 则：B 是________溶液，C 是________。 (2)常温下若 B 溶液中 c(OH－)与 C 溶液中 c(H＋)相同，B 溶液的 pH 用 pHb 表示，C 溶液 的 pH 用 pHc 表示，则 pHb＋pHc＝________(填某个数)。 解析：(1)CH3COONa 溶液中水的电离受到促进，溶液显碱性；NH4Cl 溶液中水的电离受 到促进，溶液显酸性；盐酸中水的电离受到抑制，溶液显酸性；NaNO3 溶液中水的电离不受 影响，溶液显中性。所以 A、B、C、D 分别为 NH4Cl、CH3COONa、盐酸、NaNO3。 (2)常温下若 CH3COONa 溶液中 c(OH－)与盐酸溶液中的 c(H＋)相同，则有 pHb＝14－lgc(H ＋)，C 溶液 pHc＝lgc(H＋)，则 pHb＋pHc＝14。 答案：(1)CH3COONa 盐酸 (2)14 19．(8 分)现有常温下的 0.1 mol·L－1 纯碱溶液。 (1)你认为该溶液呈碱性的原因是(用离子方程式表示)________________________； 为证明你的上述观点，请设计一个简单的实验，简述实验过程_____________________ ________________________________________________________________________。 (2)甲同学认为该溶液中 Na2CO3 的水解是微弱的，发生水解的 CO 2－ 3 不超过其总量的 10%。 请设计实验证明该同学的观点是否正确______________________________________ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 解析：(1)纯碱是盐不是碱，其溶液呈碱性的原因是盐的水解。证明的出发点是：把产 生水解的离子消耗掉，看在无水解离子的情况下溶液是否发生变化。(2)离子是微观的，发 生水解的量是看不到的，但水解后的结果——溶液的酸碱性和酸碱度是可以测量的，所以 可用测溶液 pH 的方法来测定“水解度”。 答案：(1)CO2－ 3 ＋H2O HCO－ 3 ＋OH－ 向纯碱溶液中滴加数滴酚酞试液后，溶液显红 色；然后逐滴加入氯化钙溶液直至过量，若溶液红色逐渐变浅直至消失，则说明上述观点 (2)用 pH 试纸(或 pH 计)测常温下 0.1 mol·L－1 纯碱溶液的 pH，若 pH<12，则该同学的 观点正确；若 pH>12，则该同学的观点不正确 20．(8 分)(2012·河北二模)已知二元酸 H2A 在水中存在以下电离：H2A===H＋＋HA－，HA－ H＋＋A2－，试回答下列问题： (1)NaHA 溶液呈________(填“酸”、“碱”或“中”)性，理由是___________________ ________________________________________________________________________。 (2)某温度下，向 10 mL、0.1 mol/L NaHA 溶液中加入 0.1 mol/L KOH 溶液 V mL 至中性， 此时溶液中以下关系一定正确的是________(填写字母)。 A．溶液 pH＝7 B．水的离子积 Kw＝c2(OH－) C．V＝10 D．c(K＋)c(K＋)。 答案：(1)酸 HA－只电离不水解 (2)BD 21．(10 分)有三瓶 pH 均为 2 的盐酸、硫酸溶液、醋酸溶液： (1)设三种溶液的物质的量浓度依次为 c1、c2、c3，则其关系是________(用“>”、“<”或 “＝”表示，下同)。 (2)取同体积的三种酸溶液分别加入足量的锌粉，反应开始放出 H2 的速率依次为 a1、a2、 a3 ，则其关系是________；反应过程中放出 H2 的速率依次为 b1 、b2 、b3 ，则其关系是 ____________。 (3)完全中和体积和物质的量浓度均相同的三份 NaOH 溶液时，需三种酸的体积依次为 V1、V2、V3，则其关系是________。 解析：(1)硫酸、HCl 均为强电解质，完全电离，H2SO4 是二元酸，所以 pH＝2 的硫酸溶 液浓度应为盐酸浓度的1 2 。CH3COOH 是弱电解质，未完全电离出 H＋，所以 pH＝2 的三种酸中， CH3COOH 溶液的浓度最大。 (2)与 Zn 反应刚开始 c(H＋)相同，反应速率也相同。随反应进行，醋酸会进一步电离出 H＋，所以反应过程中 CH3COOH 产生 H2 的速率快。 (3)CH3COOH 溶液浓度大，则中和碱的能力最强，需要体积最小。 答案：(1)c1＝2c2b1＝b2 (3)V1＝V2>V3 22．(10 分)某自来水中含有 Ca2＋、Mg2＋、Na＋、K＋、HCO－ 3 、SO2－ 4 、Cl－，长期烧煮上述自 来水会在锅炉内形成水垢。锅炉水垢不仅耗费燃料，而且有烧坏锅炉的危险，因此要定期 清除锅炉水垢。已知部分物质 20℃时的溶解度数据有： 物质 Mg(OH)2 CaCO3 MgCO3 Ca(OH)2 CaSO4 MgSO4 溶解度/ (g/100 g H2O) 9.0×10－4 1.5×10－3 1.0×10－2 1.7×10－1 2.1×10－1 26.7 (1) 请用化学方程式表示锅炉中的水垢含有 Mg(OH)2 的原因：____________________ ________________________________________________________________________。 (2)锅炉中的水垢所含有的 CaSO4 不能直接用酸除去，需要加入试剂 X，使其转化为易溶 于盐酸的物质 Y 而除去。试剂 X 是________(填序号)。 A．食醋 B．氯化钡 C．碳酸钠 D．碳酸氢钠 CaSO4 能转化为物质 Y 的原因是(用文字叙述)______________________________ ________________________________________________________________________。 (2) 除含 CaSO4、Mg(OH)2 外，锅炉水垢中还可能含有的物质是(写化学式) ________________________________________________________________________。 解析：(1)锅炉水垢中含有 Mg(OH)2 的原因为 Mg(HCO3)2 MgCO3↓＋H2O＋CO2↑，MgCO3 ＋H2O Mg(OH)2＋CO2↑。 (2)水垢中含有的 CaSO4 不溶于酸，因 CaCO3 的溶解度小于 CaSO4，可先将其转化为易溶 于盐酸的 CaCO3 而除去，所用试剂为碳酸钠。 (3)锅炉水垢中除含有 CaSO4、Mg(OH)2 之外，还可能含有 CaCO3、MgCO3 等物质。 答案：(1)Mg(HCO3)2 MgCO3↓＋H2O＋CO2↑， MgCO3＋H2O Mg(OH)2＋CO2↑ (2)C 碳酸钙的溶解度小于硫酸钙的溶解度 (3)CaCO3、MgCO3