高中化学水的电离试题

某实验小组用0.50 mol/L NaOH溶液和0.50 mol/L硫酸溶液进行中和热的测定。
Ⅰ．配制0.50 mol/L NaOH溶液
（1）若实验中大约要使用245 mL NaOH溶液，至少需要称量NaOH固体______g。
（2）配制0.50 mol/L NaOH溶液必须用到的仪器有：天平（带砝码）、烧杯、玻璃棒、__________和____________。
Ⅱ．测定稀硫酸和稀氢氧化钠溶液中和热的实验装置如图所示。

（1）该图中有两处未画出，它们是烧杯上方的泡沫塑料盖和_________________。泡沫塑料的作用是            。
（2）写出该反应的热化学方程式（中和热ΔH＝ -57.3 kJ/mol）：_______________________________。
（3）取50 mL NaOH溶液和30 mL硫酸溶液进行实验，实验数据如下表。
①请填写下表中的空白：

实验次数]	起始温度t1/ ^oC]	终止温度t2/ ^oC]	温度差平均值(t2－t1)/ ^oC]
H2SO4	NaOH	平均值
1	26.2	26.0	26.1	30.1
2	27.0	27.4	27.2	31.2
3	25.9	25.9	25.9	29.8
4	26.4	26.2	26.3	30.4

②近似认为0.50 mol/L NaOH溶液和0.50 mol/L硫酸溶液的密度都是1 g/cm³，中和后生成溶液的比热容c＝4.18 J/(g·℃)。则中和热ΔH＝________ kJ/mol (取小数点后一位)。
③上述实验数值结果与-57.3 kJ/mol有偏差，产生偏差的原因可能是(填字母)____________。
a．实验装置保温、隔热效果差
b．量取NaOH溶液的体积时仰视读数
c．分多次把NaOH溶液倒入盛有硫酸的小烧杯中
d．用温度计测定NaOH溶液起始温度后直接测定H₂SO₄溶液的温度

锰锌铁氧体可制备隐形飞机上吸收雷达波的涂料。以废旧锌锰电池为原料制备锰锌铁氧体(Mn_xZn_1-xFe₂O₄)的主要流程如下，请回答下列问题：

（1）酸浸时，二氧化锰被双氧水还原的化学方程式为      。
（2）活性铁粉除汞时，铁粉的作用是       (填“氧化剂”或“还原剂”或“吸附剂”）。
（3）除汞是以氮气为载气吹入滤液中，带出汞蒸汽经KMnO₄溶液进行吸收而实现的。下图是KMnO₄溶液处于不同pH时对应Hg的单位时间去除率变化图，图中物质为Hg与 MnO₄^-在该pH范围内反应的主要产物。

①pH＜6时反应的离子方程式为      。
②请根据该图给出pH对汞去除率影响的变化规律：      。
③试猜想在强酸性环境下汞的单位时间去除率高的原因：      。（不考虑KMnO₄在酸性条件下氧化性增强的因素）
（4）当x＝0.2时，所得到的锰锌铁氧体对雷达波的吸收能力特别强，试用氧化物的形式表示该锰锌铁氧体的组成      。
（5）经测定滤液成分后，需加入一定量的MnSO₄和铁粉，其目的是      。

(本题16分)钒是一种重要的合金元素，还用于催化剂和新型电池。从含钒固体废弃物(含有SiO₂、Al₂O₃及其他残渣)中提取钒的一种新工艺主要流程如图：

物质	V2O5	NH4VO3	VOSO4	(VO2)2SO4
溶解性	难溶	难溶	可溶	易溶

部分含钒化合物在水中的溶解性如上表：
请回答下列问题：
（1）反应①所得溶液中除H⁺之外的阳离子有___________。
（2）反应②碱浸后滤出的固体主要成分是(写化学式)            。
（3）反应④的离子方程式为            。
（4）25℃、101 kPa时，ⅰ、4Al(s)＋3O₂(g)2Al₂O₃(s)   ΔH₁＝-a kJ/mol
ⅱ、4V(s)＋5O₂(g)2V₂O₅(s)  ΔH₂＝-b kJ/mol
用V₂O₅发生铝热反应冶炼金属钒的热化学方程式是           。
（5）钒液流电池(如图所示)具有广阔的应用领域和市场前景，该电池中隔膜只允许H⁺通过。电池放电时负极的电极反应式为          ，电池充电时阳极的电极反应式是                        。

（6）用硫酸酸化的H₂C₂O₄溶液滴定(VO₂)₂SO₄溶液，以测定反应①后溶液中的含钒量，反应的离子方程式为：2V＋H₂C₂O₄＋2H⁺2VO²⁺＋2CO₂↑＋2H₂O。取25．00 mL 0．1000 mol/LH₂C₂O₄标准溶液于锥形瓶中，加入指示剂，将待测液盛放在滴定管中，滴定到终点时消耗待测液24．0 mL，由此可知，该(VO₂)₂SO₄溶液中钒的含量为            g/L。

氮元素的化合物应用十分广泛。请回答：
（1）火箭燃料液态偏二甲肼（C₂H₈N₂）是用液态N₂O₄作氧化剂，二者反应放出大量的热，生成无毒、无污染的气体和水。已知室温下，1 g燃料完全燃烧释放出的能量为42.5kJ，则该反应的热化学方程式为               。
（2）298 K时，在2L固定体积的密闭容器中，发生可逆反应：2NO₂(g)N₂O₄(g)ΔH＝-a kJ·mol^－1 (a>0)
N₂O₄的物质的量浓度随时间变化如图。达平衡时， N₂O₄的浓度为NO₂的2倍，回答下列问题：

①298k时，该反应的平衡常数为      L ·mol^－1（精确到0.01）。
②下列情况不是处于平衡状态的是      ：
a.混合气体的密度保持不变；
b.混合气体的颜色不再变化；
c.气压恒定时。
③若反应在398K进行，某时刻测得n(NO₂)="0.6" mol  n(N₂O₄)=1.2mol，则此时V_（正）   V_（逆）（填“>”、“<”或“=”）。
（3）NH₄HSO₄在分析试剂、医药、电子工业中用途广泛。现向100 mL 0.1 mol·L^－1NH₄HSO₄溶液中滴加0.1 mol·L^－1NaOH溶液，得到的溶液pH与NaOH溶液体积的关系曲线如图所示。

试分析图中a、b、c、d、e五个点，
①b点时，溶液中发生水解反应的离子是______；
②在c点，溶液中各离子浓度由大到小的排列顺序是                          。

乙二酸俗名草酸，下面是化学学习小组的同学对草酸晶体（H₂C₂O₄•xH₂O）进行的探究性学习的过程，请你参与并协助他们完成相关学习任务。
该组同学的研究课题是：探究测定草酸晶体（H₂C₂O₄•xH₂O）中x的值。通过查阅资料和网络查寻得，草酸易溶于水，水溶液可以用酸性KMnO₄溶液进行滴定：
2MnO₄^－＋5H₂C₂O₄＋6H^＋＝2Mn^2＋＋10CO₂↑＋8H₂O
学习小组的同学设计了滴定的方法测定x值。
①称取1.260 g纯草酸晶体，将其制成100.00 mL水溶液为待测液。
②取25.00 mL待测液放入锥形瓶中，再加入适量的稀H₂SO₄
③用浓度为0.1000 mol·L^－1的KMnO₄标准溶液进行滴定，达到终点时消耗了10.00mL。
请回答下列问题：
（1）滴定时，将酸性KMnO₄标准液装在如图中的      （填“甲”或“乙”）滴定管中。

（2）本实验滴定达到终点的标志是                                 。
（3）通过上述数据，求得x＝              。讨论：
①若滴定终点时俯视滴定管，则由此测得的x值会      （填“偏大”、“偏小”或“不变”，下同）。
②若滴定时所用的酸性KMnO₄溶液因久置而导致浓度变小，则由此测得的x值会       。

(16分)钢厂酸洗废液(成分如下表所示)在工业生产中还具有很多用途。

（1）欲检验该酸洗废液中含有的少量Fe³⁺，最宜选用的试剂是_____溶液；为检验其中的Fe²⁺，某同学设计了如下实验：取该酸洗废液少许加入试管中，滴入几滴酸性KMnO₄溶液后发现紫色消失。该同学得出结论：该溶液中含有Fe²⁺。大家认为该同学的实验设计不合理，理由是____________________________(用必要的文字和离子方程式解释)。
（2）采用石墨作电极电解上述酸洗废液时，初始阶段，阳极板上有气泡生成，此时与该现象有关的阳极电极反应式为______；向上述酸洗废液中加入KOH溶液中和后，在合适的电压下电解，可在__________(填“阴”或“阳”)极生成高铁酸钾(K₂FeO₄)。
（3）利用上述酸洗废液、含铝矿石(主要成分为Al₂O₃、Fe₂O₃和SiO₂)以及新制的硅酸(活化硅酸)，制备聚硅酸氯化铝铁絮凝剂(简称PAFSC)，具体方法如下：

①适当调高滤液A的pH，Al³⁺和Fe²⁺转化为沉淀，原因是______________(请用沉淀溶解平衡的理论解释)。
②PAFSC絮凝剂净化水的过程中，Al³⁺参与反应的离子方程式为________________。
③25℃时，PAFSC的除浊效果随溶液pH的变化如图所示(图中的NTU为浊度单位)，则在下列pH范围中，PAFSC除浊效果最佳的是______(填下列序号字母)。

a．4～5         b．5～7         c．7～8        d．8～9
25℃时，pH>7且随pH增大，PAFSC的除浊效果明显变差，原因是碱性增强，使胶体发生了_____现象。

室温下，用0.10 mol·L^－1盐酸分别滴定20.00 mL 0.10 mol·L^－1氢氧化钠溶液和氨水，滴定过程中溶液pH随加入盐酸体积[V(HCl)]的变化关系如图所示。下列说法不正确的是

A．Ⅱ表示的是滴定氨水的曲线，当V(HCI)＝20 mL时，有：c(Cl^－)>c(NH4^＋)>c(H^＋)>c(OH^－)

B．当pH＝7时，滴定氨水消耗的V(HCl)＝20 mL，且c(NH4^＋)＝c(Cl^－)

C．滴定氢氧化钠溶液时，若V(HCl)>20 mL，则一定有：c(Cl^－)>c(Na^＋)>c(H^＋)>c(OH^－)

D．当滴定氨水消耗V(HCl)＝10 mL时，有：2[c(OH^－)－c(H^＋)]＝c(NH4^＋)－c(NH3·H2O)

钴及其化合物广泛应用于磁性材料、电池材料及超硬材料等领域。
（1）Co_xNi_(1-x)Fe₂O₄（其中Co、Ni均为+2）可用作H₂O₂分解的催化剂，具有较高的活性。
①该催化剂中铁元素的化合价为      。
②图1表示两种不同方法制得的催化剂Co_xNi_(1-x)Fe₂O₄在10℃时催化分解6%的H₂O₂溶液的相对初始速率随x变化曲线。由图中信息可知：      法制取得到的催化剂活性更高；Co²⁺、Ni²⁺两种离子中催化效果更好的是      。
（2）草酸钴是制备钴的氧化物的重要原料。下图2为二水合草酸钴（CoC₂O₄·2H₂O）在空气中受热的质量变化曲线，曲线中300℃及以上所得固体均为钴氧化物。
①通过计算确定C点剩余固体的化学成分为      （填化学式）。试写出B点对应的物质与O₂在225℃~300℃发生反应的化学方程式：      。

②取一定质量的二水合草酸钴分解后的钴氧化物（其中Co的化合价为+2、+3），用480 mL 5 mol/L盐酸恰好完全溶解固体，得到CoCl₂溶液和4.48 L（标准状况）黄绿色气体。试确定该钴氧化物中Co、O的物质的量之比。

下表是不同温度下水的离子积常数：

温度/℃	25	T2
水的离子积常数	1×10^－14	1×10^－12

试回答以下问题：
（1）T₂℃时，将pH＝11的苛性钠溶液V₁ L与pH＝1的稀硫酸V₂ L混合(设混合后溶液的体积为原两溶液体积之和)，所得混合溶液的pH＝2，则V₁∶V₂＝__________。此溶液中各种离子的浓度由大到小的顺序是________________                 ____。
（2）25℃时，用0.01mol/LNaOH溶液滴定0.02mol/L 的硫酸，中和后加蒸馏水稀释到5mL，若滴定时终点判断有误差；①多加了1滴NaOH溶液②少加1滴NaOH溶液（设1滴为0.05mL），则①和②溶液中c（OH^－）之比是           。
（3）25℃时，0.1mol/L的NaHCO3溶液的pH为8，同浓度的NaAlO2溶液的pH为11。将两种溶液等体积混合，可能发生的现象____________________________________，其主要原因是(用离子方程式表示)                                  。
（4）已知25℃时：

难溶物	Fe(OH)2	Fe(OH)3	Zn(OH)2
Ksp	8.0×10^－16	8.0×10^－38	1.0×10^－17

用废电池的锌皮制备ZnSO₄·7H₂O的过程中，需去除少量杂质铁，其方法是：加稀硫酸和H₂O₂溶解。当加碱调节pH为       时，铁刚好完全沉淀而锌开始沉淀（离子浓度小于1×10^－5mol/L时，即可认为该离子沉淀完全；假定Zn^2＋浓度为0.1mol/L）。若上述过程不加H₂O₂后果和原因是       。（lg²=0.3   lg³=0.48）

室温下，浓度均为0.10mol/L，体积均为V₀的MOH和ROH溶液，分别加水稀释至体积V，pH随的变化如图所示。下列叙述正确的是（   ）

A．稀释前两溶液的Ka:MOH溶液>ROH溶液

B．ROH的电离程度：b点小于a点

C．两溶液在稀释过程中，c(H^+)均逐渐减少

D．当时，若两溶液同时升高温度，则增大

某温度（T℃）下的溶液中，c（H⁺）=10^﹣x mol·L^﹣1，c（OH^﹣）=10^﹣y mol·L^﹣1，x与y的关系如图所示，请回答下列问题：

（1）此温度下，水的离子积Kw为            ，则该温度T        25（填“＞”、“＜”或“=”）．
（2）在此温度下，向Ba（OH）₂溶液中逐滴加入pH=a的盐酸，测得混合溶液的部分pH如表所示．

假设溶液混合前后的体积变化忽略不计，则a=        ，实验②中由水电离产生的c（OH^﹣）=        mol·L^﹣1．
（3）在此温度下，将0.1mol·L^﹣1的NaHSO₄溶液与0.1mol·L^﹣1的Ba（OH）₂溶液按下表中甲、乙、丙、丁不同方式混合：

①按丁方式混合后，所得溶液显        （填“酸”、“碱”或“中”）性．
②写出按乙方式混合后，反应的离子方程式：                              ．
③按甲方式混合后，所得溶液的pH为           ．

氯酸钠(NaClO₃)是无机盐工业的重要产品之一。
（1）工业上制取氯酸钠采用在热的石灰乳中通入氯气，然后结晶除去氯化钙后，再加入适量的       （填试剂化学式），过滤后即可得到。
（2）实验室制取氯酸钠可通过如下反应3C1₂+6NaOH5NaC1+NaC1O₃+3H₂O
先往-5℃的NaOH溶液中通入适量C1₂，然后将溶液加热，溶液中主要阴离子浓度随温度的变化如右图所示，图中C表示的离子是         。

（3）某企业采用无隔膜电解饱和食盐水法生产氯酸钠。则反应化学方程式为：              。
（4）样品中C1O₃^-的含量可用滴定法进行测定，步骤如下：
步骤1：准确称取样品ag（约2.20g），经溶解、定容等步骤准确配制1000mL溶液。
步骤2：从上述容量瓶中取出10.00mL溶液于锥形瓶中，准确加入25mL 1.000mol/L (NH₄)₂Fe(SO₄)₂溶液（过量），再加入75mL硫酸和磷酸配成的混酸，静置10min。
步骤3：再在锥形瓶中加入100mL蒸馏水及某种指示剂，用0.0200mol/L K₂Cr₂O₇标准溶液滴定至终点，消耗体积15.62mL。
步骤4：                               。
步骤5：数据处理与计算。
①步骤2中反应的离子方程式为        ；静置10min的目的是       。
②步骤3中K₂Cr₂O₇标准溶液应盛放在           （填仪器名称）中。
③为精确测定样品中C1O₃^-的质量分数，步骤4操作为           。
（5）在上述操作无误的情况下，所测定的结果偏高，其可能的原因的原因是       。

（1）常温下，用0.1000mol·L^-1NaOH溶液滴定20.00mL0.100 0mol·L^-1CH₃COOH溶液所得滴定曲线如下图。已知起始①点溶液的pH为3，③点溶液的pH为7，则Ka(CH₃COOH)=____________。

（2）在用Na₂SO₃溶液吸收SO₂的过程中，pH随n(SO₃^2-):n(HSO₃^-)变化关系如下表：

n(SO3^2-):n(HSO3^-)	91:9	1:1	9:91
pH	8.2	7.2	6.2

0.01mol·L^-1Na₂SO₃溶液中通人SO₂至溶液呈中性时，溶液中的所有离子的浓度由大到小的顺序是___________________。
（3）向0.1mol·L^-1的NaHSO₃中通人氨气至溶液呈中性时，溶液中的c(H⁺)、c(OH^-)、c(SO₃^2-)、c(Na⁺)、c(NH₄⁺)这五种离子浓度大小关系是____________________。
（4）已知Ca₃(PO₄)₂、CaHPO₄均难溶于水，而Ca(H₂PO₄)₂易溶，在含0.1molCa(OH)₂的澄清石灰水中逐滴加入1mol·L^-1的H₃PO₄，请作出生成沉淀的物质的量随H₃PO₄滴人体积从0开始至200mL的图像。

纳米TiO₂在涂料、光催化、化妆品等领域有着极其广泛的应用。
制备纳米TiO₂的方法之一是TiCl₄水解生成TiO₂·x H₂O，经过滤、水洗除去其中的Cl^-，再烘干、焙烧除去水分得到粉体TiO₂。
用现代分析仪器测定TiO₂粒子的大小。用氧化还原滴定法测定TiO₂的质量分数：一定条件下，将TiO₂溶解并还原为Ti³⁺，再以KSCN溶液作指示剂，用NH₄Fe（SO₄)₂标准溶液滴定Ti³⁺至全部生成Ti⁴⁺。
注：NH₄Fe（SO₄)₂是一种复盐。请回答下列问题：
（1）TiCl₄水解生成TiO₂·x H₂O的化学方程式为_________________________。
（2）检验TiO₂·x H₂O中Cl^－是否被除净的方法是_________________________。
（3）配制NH₄Fe（SO₄)₂标准溶液时，加入一定量H₂SO₄的原因是______________；使用的仪器除天平、药匙、玻璃棒、烧杯、量筒外，还需要下图中的_______（填字母代号）。

（4）滴定终点的现象是__________________________________________。
（5）滴定分析时，称取TiO₂（摩尔质量为M g·mol^－1）试样w g，消耗C mol/L NH₄Fe（SO₄)₂标准溶液V mL，则TiO₂质量分数表达式为___________________。
（6）判断下列操作对TiO₂质量分数测定结果的影响（填“偏高”、“偏低”或“无影响”）
①若在配制标准溶液过程中，烧杯中的NH₄Fe（SO₄)₂溶液有少量溅出，使测定结果__  __。
②若在滴定终点读取滴定管刻度时，俯视标准液液面，使测定结果_________。

中国环境监测总站数据显示，PM_2.5、SO₂、NOx等是连续雾霾过程影响空气质量显著的污染物，其主要来源为燃煤、机动车尾气等。因此，对它们进行研究具有重要意义。请回答：
（1）将PM_2.5样本用蒸馏水处理制成待测试样。若测得该试样所含水溶性无机离子的化学组分及其平均浓度如下表：

离子	K^+	Na^+	NH	SO	NO	Cl^－
浓度(mol/L)	4×10^−^6	6×10^−^6	2×10^−^5	4×10^−^5	3×10^−^5	2×10^−^5

根据表中数据计算PM_2.5待测试样的pH ＝             。
（2）NOx是汽车尾气的主要污染物之一。汽车发动机工作时会引发N₂和O₂反应，其能量变化示意图如下：

N₂(g)＋O₂(g)2NO(g)   △H＝             。
（3）消除氮氧化物和硫氧化物有多种方法。
Ⅰ.NH₃催化还原氮氧化物(SCR)技术是目前应用最广泛的烟气氮氧化物脱除技术。反应原理如图所示：

①由图可知SCR技术中的氧化剂为             。
②用Fe做催化剂时，在氨气足量的情况下，当=1:1时，脱氮率最佳，已知每生成28g N₂放出的热量为QkJ，该反应的热化学方程式为             。
Ⅱ.工业上变“废”为宝，吸收工业中SO₂和NO，可获得Na₂S₂O₄和NH₄NO₃产品的流程图如下（Ce为铈元素）：

①装置Ⅰ中的主要反应的离子方程式为             。
②装置Ⅲ还可以使Ce⁴⁺再生，若用甲烷燃料电池电解该装置中的溶液，当消耗1mol CH₄时，
理论上可再生             mol Ce⁴⁺。
Ⅲ.用活性炭还原法可以处理氮氧化物。如发生反应：
C(s)＋2NO(g)N₂(g)＋CO₂(g) △H＝Q kJ/mol。
在T₁℃时，反应进行到不同时间测得各物质的浓度如下：

时间(min) 浓度(mol/L)	0	10	20	30	40	50
NO	1.00	0.58	0.40	0.40	0.48	0.48
N2	0	0.21	0.30	0.30	0.36	0.36
CO2	0	0.21	0.30	0.30	0.36	0.36

①T_l℃时，该反应的平衡常数K＝             。
②30 min后，只改变某一条件，反应重新达到平衡，根据上表中的数据判断改变的条件可能是________（答一种即可）。