高中化学水的电离简答题

在自来水消毒和工业上砂糖、油脂的漂白与杀菌过程中，亚氯酸钠(NaClO₂)发挥着重要的作用。下图是生产亚氯酸钠的工艺流程图：

已知：①NaClO₂的溶解度随温度升高而增大，适当条件下可结晶析出
NaClO₂·3H₂O；
②常温下，Ksp(FeS)=6．3×10^-18；Ksp(CuS)=6．3×10^-28；Ksp(PbS)=2．4 ×10^-28
（1）反应I中发生反应的离子方程式为      。
（2）从滤液中得到NaClO₂·3H₂O晶体的所需操作依次是      (填写序号)。
a．蒸馏   b．蒸发浓缩   c．过滤   d．冷却结晶    e．灼烧
（3）印染工业常用亚氯酸钠(NaClO₂)漂白织物，漂白织物时真正起作用的是HClO₂。下表是25℃时HClO₂及几种常见弱酸的电离平衡常数：

弱酸	HClO2	HF	H2CO3	H2S
Ka／mol·L^-1	1×10^-2	6.3×10^-4	K1=4.30×10^-7 K2=5.60×10^-11	K1=9.1×10^-8 K2=l.1×10^-12

 ①常温下，物质的量浓度相等的NaClO₂、NaF、NaHCO₃、Na₂S四种溶液的pH由大到小的顺序为        (用化学式表示)；体积相等，物质的量浓度相同的NaF、NaClO₂两溶液中所含阴阳离子总数的大小关系为：              (填“前者大”“相等”或“后者大”)。
②Na₂S是常用的沉淀剂。某工业污水中含有等浓度的Cu²⁺、Fe²⁺、Pb²⁺离子，滴加Na₂S溶液后首先析出的沉淀是        ；常温下，当最后一种离子沉淀完全时(该离子浓度为10^-5mol·L^-1)此时体系中的S^2-的浓度为          。
（4）Ⅲ装置中生成气体a的电极反应式          ，若生成气体a的体积为1．12L(标准状况)，则转移电子的物质的量为   。

研究碳及其化合物的性质和用途是中学化学的任务之一。
I．某兴趣小组在实验室中制备碳酸钠溶液。方案如下：步骤一，取25 mL一定浓度的NaOH溶液，通人CO₂气体至过量；步骤二，加热煮沸步骤一所得溶液；步骤三，另取25 mL相同浓度的NaOH溶液与步骤二所得溶液混合，即得碳酸钠溶液。
（1）完成步骤一可选的化学试剂有：稀盐酸、NaOH溶液、大理石、饱和碳酸钠溶液、稀硫酸、饱和碳酸氢钠溶液等，需要的装置如下所示。

①各装置正确的连接顺序为          （用a、b、c、d表示）。
②检查整套装置气密性的方法是                   。
③装置A中常用药品为          ；装置C中化学药品的作用是         。
（2）写出步骤三中发生反应的离子方程式                   。
（3）有同学提出“步骤二”没有必要，请你简述自己的看法                。
Ⅱ．实验室用纯碱和盐酸处理某种蛇纹石（已知蛇纹石中含有MgO、SiO₂．CaO、Fe₂O₃、Al₂O₃等氧化物）模拟制备氧化镁的流程如下：

（1）过滤需要的玻璃仪器有             。
（2）沉淀Ⅱ的成分为               ，请用离子方程式表示生成沉淀的过程         （写出一个即可）。
（3）纯碱溶液中所有离子浓度的大小关系为                  。
（4）已知l0%的纯碱溶液密度为1．06g／cm³，则其物质的量浓度为____        ，

2SO₂(g)+O₂(g)2SO₃(g)是生产硫酸的主要反应之一。下表是原料气按
投料，在时，不同温度下SO₂的平衡转化率。

（1）该反应是_         反应（填“放热”或“吸热”）。
（2）时，将含10 mol SO₂的原料气通入一密闭容器中进行反应平衡时SO₂的物质的量是        mol。
（3）硫酸厂尾气（主要成分为SO₂、O₂和N₂）中低浓度SO₂的吸收有很多方法。
①用氨水吸收上述尾气，若尾气中SO₂与氨水恰好反应得到弱碱性的（NH₄）₂SO₃溶液，则有关该溶液的下列关系正确的是     （填序号）。

②用MnO₂与水的悬浊液吸收上述尾气并生产MnSO₄
i．得到MnSO₄的化学方程式是       
ii．该吸收过程生成MnSO₄时，溶液的pH变化趋势如图甲，SO₂的吸收率与溶液pH的关系如图乙。

图甲中pH变化是因为吸收中有部分SO₂转化为H₂SO₄生成H₂SO₄反应的化学方程式是____；由图乙可知pH的降低       SO₂的吸收（填“有利于”或“不利于”），用化学平衡移动原理解释其原因是              。

硫单质及其化合物在工农业生产中有着重要的应用。
（1）已知25℃时：
SO₂（g）＋2CO（g）＝2CO₂（g）＋1/xS_x（s）  △H＝akJ/mol
2COS（g）＋SO₂（g）＝2CO₂（g）＋3/xS_x（s）  △H＝bkJ/mol。
则COS（g）生成CO（g）与S_x（s）反应的热化学方程式是                     。
（2）雄黄(As₄S₄)和雌黄(As₂S₃)是提取砷的主要矿物原料。已知As₂S₃和HNO₃有如下反应：
As₂S₃+10H⁺+ 10NO₃⁻=2H₃AsO₄+3S+10NO₂↑+ 2H₂O，当生成H₃AsO₄的物质的量
为0.6 mol反应中转移电子的数目为       ，
（3）向等物质的量浓度Na₂S、NaOH混合溶液中滴加稀盐酸至过量。其中H₂S、HS⁻、S²⁻的分布分数（平衡时某物种的浓度占各物种浓度之和的分数）与滴加盐酸体积的关系如下图所示（忽略滴加过程H₂S气体的逸出）。
①B表示     。
②滴加过程中，溶液中微粒浓度大小关系正确的是      (填字母)。
a．c(Na⁺)= c(H₂S)+c(HS⁻)+2c(S²⁻)
b．2c(Na⁺)=c(H₂S)+c(HS⁻)+c(S²⁻)
c．c(Na⁺)=3[c(H₂S)+c(HS⁻)+c(S²⁻)]
③NaHS溶液呈碱性，当滴加盐酸至M点时，溶液中各离子浓度由大到小的顺序为                                                        
（4）工业上用硫碘开路循环联产氢气和硫酸的工艺流程如下图所示：

① 写出反应器中发生反应的化学方程式是                  。
② 电渗析装置如右图所示，写出阳极的电极反应式              。该装置中发生的总反应的化学

(4分) 一定温度下，A、B两瓶乙酸的浓度分别是1 mol/L和0.1 mol/L，则A、B两瓶乙酸溶液中[ H⁺ ]之比    10（填“<”、“>”或“=”），并简述理由           。

在t℃时，某NaOH稀溶液中，c(H⁺)=10^-a mol/L，c(OH^-)=10^-b mol/L，已知a+b=12，则：
（1）该温度下，水的离子积常数Kw=                    。
（2）该温度下，将100mL 0.1mol/L的稀硫酸与100mL 0.4mol/L的NaOH溶液混合后，溶液的pH=     ，此时该溶液中由水电离的c(OH^-)=             mol/L。
（3）该温度下，若10体积pH₁=a的某强酸溶液与1体积pH₂=b的某强碱溶液混合后溶液呈中性，则混合前该强酸的pH₁与强碱的pH₂应满足的关系是            。
（4）该温度下，pH=3的硫酸溶液和pH=9的NaOH溶液等体积混合后，混合溶液的pH        （填>7、=7、<7）；pH=3的醋酸溶液和pH=9的NaOH溶液等体积混合后，混合溶液的pH        （填>7、=7、<7）。

Ⅰ．由于温室效应和资源短缺等问题，如何降低大气中的 CO₂含量并加以开发利用， 引起了各国的普遍重视。工业上有一种方法是用 CO₂生产燃料甲醇。一 定条件下发生反应：CO₂(g) +3H₂(g) CH₃OH(g)+H₂O(g)。右图表示该 反应进行过程中能量(单位为 kJ•mol -1)的变化。
（1） 为探究反应原理，现进行如下实验：T₁℃时,在体积为 1L 的密闭容器中，充入 1mol CO₂和 3mol H₂，测得CO₂和 CH₃OH(g) 的浓度随时间变化如 图所示。从反应开始到平衡，用氢气浓度变化表示的平均反应速率 v(H₂) 为            mol•L^-1•min^-1。
（2）温度变为 T₂℃(T₁ > T₂)，平衡常数 K (填“增大”、 “不变”或“减小”)。
（3）下列措施中能使 n(CH₃OH)/n(CO₂)增大的有           
A升高温度  B加入催化剂    C将 H₂O(g)从体系中分离
D再充入 1molCO₂和 3molH₂  E．充入 He(g)，使体系总压强增大。
Ⅱ．在温度 t℃，某 NaOH 的稀溶液中 c(H+)=10—amol／L，c(OH—)=10—bmol／L，已知 a+b=12，该温度下水的离子积 Kw=                               ；t             25℃（填“大于”、“小于”或“等于”）。
向该溶液中逐滴加 pH=c 的盐酸(t℃)，测得混合溶液的部分 pH 如右表 所示。假设溶液混合前后的体积变化 忽略不计，则 c 为             

(12分)聚合氯化铁铝(简称PAFC)，其化学通式为[Fe_xAl_y(OH)_aCl_b·zH₂O]_m。某同学为测定其组成，进行如下实验：
①准确称取4.505 0 g样品，溶于水，加入足量的稀氨水，过滤，将滤渣灼烧至质量不再变化，得到2.330 0 g固体。
②另准确称取等质量样品溶于水，在溶液中加入适量Zn粉和稀硫酸，将Fe^3＋完全还原为Fe^2＋。用0.100 0 mol·L^－1标准KMnO₄溶液滴定Fe^2＋，消耗标准溶液的体积为20.00 mL。
③另准确称取等质量样品，用硝酸溶解后，加入足量AgNO₃溶液，得到4.305 0 g白色沉淀。
（1）若滴定管在使用前未用KMnO₄标准溶液润洗，测得的Al^3＋含量将________(填“偏高”“偏低”或“不变”)。
（2）实验室检验Fe^3＋常用的方法是__________________。
（3）通过计算确定PAFC的化学式(写出计算过程；m为聚合度，不必求出)。

(15分)氮元素的化合物在工农业以及国防科技中用途广泛，但也会对环境造成污染，如地下水中硝酸盐造成的氮污染已成为一个世界性的环境问题。请回答下列问题：
(1)某课题组模拟地下水脱氮过程，利用Fe粉和KNO₃溶液反应探究脱氨原理。
①用适量0.1molL^-1H₂SO₄洗涤Fe粉，主要反应的化学方程式为                   ，之后用蒸馏水洗涤铁粉至中性；
②将KNO₃溶液的pH调至2.5；
③向②调节pH后的KNO₃溶液中持续通入一段时间N₂，目的是           。
④用足量Fe粉还原③处理后的KNO₃溶液。充分反应后，取少量反应液，加入足量NaOH溶液，加热，产生能使湿润红色石蕊试纸变蓝的气体，请根据以上信息写出Fe粉和KNO₃溶液反应的离子方程式__。
(2)神舟载人飞船的火箭推进器中常用肼(N₂H₄)作燃料。NH₃与NaClO反应可得到肼(N₂H₄),该反应中氧化剂与还原剂的物质的量之比为                 。
(3)常温下向含0.01 mol HCl的溶液中缓缓通入224 mLNH₃（标准状况，溶液体积变化忽略不计)。
①在通入NH₃的过程中，溶液的导电能力   _________ (填“增强”、“减弱”或“基本不变”),理由是           ；水的电离程度         (填“增大”、“减小”或“基本不变”)。
②向HCl和NH₃完全反应后的溶液中继续通入NH₃，所得溶液中的离子浓度大小关系可能正确的是        (填字母编号)。
a．c(H⁺)＞c(C1^-)＞c(OH^-)＞c(NH₄⁺)     b．c(NH₄⁺)＞c(C1^-)＞c(H⁺)＞c(OH^-)
c．c(NH₄⁺)＞c(H⁺)＞c(C1^-)＞c(OH^-)     d．c(C1)＝c(NH₄⁺)＞c(H⁺)＝c(OH^-)

(12分) ClO₂气体是一种常用的消毒剂，我国从2000年起逐步用ClO₂代替氯气对饮用水进行消毒。但二氧化氯是一种极易爆炸的强氧化性气体，易溶于水、不稳定、呈黄绿色，在生产和使用时必须尽量用稀有气体进行稀释，同时需要避免光照、震动或加热。
（1）欧洲国家主要采用氯酸钠氧化浓盐酸制备ClO₂，缺点主要是产率低，产品难以分离，还产生毒副产品。该反应的化学反应方程式为：               。科学家又研究出了一 种新的制备ClO₂的方法，利用硫酸酸化的草酸(H₂C₂O₄)溶液还原氯酸钠，化学反应方程式为            ，此法提高了生产及储存、运输的安全性，原因是                            。
（2）自来水厂用ClO₂处理后的水中，要求ClO₂的浓度在0.1～0.8 mg/L之间。碘量法可以检测水中ClO₂的浓度，步骤如下：
I．取一定体积的水样，加入一定量的碘化钾，再用氢氧化钠溶液调至中性，并加入淀粉溶液，溶液变蓝。
Ⅱ．加入一定量的Na₂ S₂ O₃溶液.（已知：2S₂O₃^2-+I₂=S₄O₆^2-+2I^-)
III．加硫酸调节水样pH至1～3。
操作时，不同pH环境中粒子种类如下图所示。

请回答：
①操作I中反应的离子方程式是                              。
②在操作Ⅲ过程中，溶液又呈蓝色，反应的离子方程式是                。
③若水样的体积为1．0 L，在操作Ⅱ时消耗了1．0×10^一3mol/L的Na₂S₂O₃溶液10 mL，则水样中ClO₂的浓度是                         mg/L。

金属铁是应用广泛，铁的卤化物、氧化物以及高价铁的含氧酸盐均为重要化合物。
（1）要确定铁的某氯化物FeCl_x的化学式，可利用离子交换和滴定的方法。实验中称取3.25g的FeCl_x样品，溶解后先进行阳离子交换预处理，再通过含有饱和OH^-的阴离子交换柱，使Cl^-和OH^-发生交换。交换完成后，流出溶液的OH^-用1.0 mol·L^-1的盐酸中和滴定，正好中和时消耗盐酸60.0mL。计算该样品中氯的物质的量，并求出FeCl_x中x的值：                   （列出计算过程）。
（2）现有一含有FeCl₂和FeCl₃的混合物样品，采用上述方法测得n(Fe)∶n(Cl) = 1∶2.8，则该样品中FeCl₃的物质的量分数为                                            。
（3）把SO₂气体通入FeCl₃溶液中，发生反应的离子方程式为                        。
（4）高铁酸钾(K₂FeO₄)是一种强氧化剂，可作为水处理剂和高容量电池材料。FeCl₃和KClO在强碱性条件下反应可制取K₂FeO₄，其反应的离子方程式为                                      ；与MnO₂—Zn电池类似，K₂FeO₄—Zn也可以组成碱性电池，其中Zn极的电极反应式为                         ，K₂FeO₄的电极反应式为                                         。

弱电解质的电离平衡、盐类的水解平衡和难溶物的溶解平衡均属于化学平衡。根据要求回答问题
（1）生活中明矾常作净水剂，其净水的原理是             （用离子方程式表示）。
（2）常温下，取0.2 mol·L^－1 HCl溶液与0.2 mol·L^－1 MOH溶液等体积混合，测得混合溶液后的pH＝5。写出MOH的电离方程式：                          。
（3）0.1mol/L的NaHA溶液中，测得溶液中的显碱性。则
①该溶液中c（H₂A）     c（A^2－）（填“>”、“<”或“=”）。
②作出上述判断的依据是                        （用文字解释）。
（4）含Cr₂O的废水毒性较大，某工厂废水中含5.0×10^－3 mol·L^－1的Cr₂O。为了使废水的排放达标，进行如下处理：

①绿矾为FeSO₄·7H₂O。反应（I）中Cr₂O₇^2-与FeSO₄的物质的量之比为        。
②常温下若处理后的废水中c(Cr^3＋)=6.0×10^－7 mol·L^－1，则处理后的废水的pH=______。（K_sp[Cr(OH) ₃]＝6.0×10^－31）

(12分)软锰矿(主要成分MnO₂，杂质金属元素Fe、Al、Mg等)的水悬浊液与烟气中SO₂反应可制备MnSO₄·H₂O ，反应的化学方程式为：MnO₂＋SO₂=MnSO₄
（1）质量为17．40g纯净MnO₂最多能氧化_____L(标准状况)SO₂。
（2）已知：K_sp[Al(OH)₃]=1×10^－33，K_sp[Fe(OH)₃]=3×10^－39，pH=7．1时Mn(OH)₂开始沉淀。室温下，除去MnSO₄溶液中的Fe^3＋、Al^3＋(使其浓度小于1×10^－6mol·L^－1)，需调节溶液pH范围为________。
（3）下图可以看出，从MnSO₄和MgSO₄混合溶液中结晶MnSO₄·H₂O晶体，需控制结晶温度范围为_______。

（4）准确称取0．1710gMnSO₄·H₂O样品置于锥形瓶中，加入适量H₂PO₄和NH₄NO₃溶液，加热使Mn^2＋全部氧化成Mn^3＋，用c(Fe^2＋)=0．0500mol·L^－1的标准溶液滴定至终点(滴定过程中Mn^3＋被还原为Mn^2＋)，消耗Fe^2＋溶液20．00mL。计算MnSO₄·H₂O样品的纯度(请给出计算过程)

(14分)工业生产中产生的SO₂、NO直接排放将对大气造成严重污染。利用电化学原理吸收SO₂和NO，同时获得 Na₂S₂O₄和 NH₄NO₃产品的工艺流程图如下(Ce为铈元素)。

请回答下列问题。
（1）装置Ⅱ中NO在酸性条件下生成NO₂^—的离子方程式                             。
（2）含硫各微粒(H₂SO₃、HSO₃^—和SO₃^2—)存在于SO₂与NaOH溶液反应后的溶液中，它们的物质的量分数ω与溶液pH的关系如下图所示。

①下列说法正确的是                     （填标号）。

A．pH＝7时，溶液中c( Na^+)＜c (HSO－3) + c(SO2－3)

B．由图中数据，可以估算出H2SO3的第二级电离平衡常数Ka2≈10^－7

C．为获得尽可能纯的 NaHSO3，应将溶液的pH控制在 4～5为宜

D．pH＝2和 pH＝9时的溶液中所含粒子种类不同

②若1L1mol/L的NaOH溶液完全吸收13.44L（标况下）SO₂，则反应的离子方程式为     。
③取装置Ⅰ中的吸收液vmL，用cmol/L的酸性高锰酸钾溶液滴定。酸性高锰酸钾溶液应装在    （填“酸式”或“碱式”）滴定管中，判断滴定终点的方法是                     。
（3）装置Ⅲ的作用之一是再生Ce⁴⁺，其原理如下图所示。图中A为电源的      （填“正”或“负”）极。右侧反应室中发生的主要电极反应式为                                    。

（4）已知进入装置Ⅳ的溶液中NO₂^—的浓度为 0.4 mol/L ，要使 1m³该溶液中的NO₂^—完全转化为NH₄NO₃，需至少向装置Ⅳ中通入标准状况下的 O₂的体积为      L。

【改编】(16分)铁是地壳中含量第二的金属元素,其单质、合金及化合物在生产生活中的应用广泛。
（一）（1）氯化铁溶液常用作印刷电路铜板腐蚀剂，反应的离子方程式为                         ；腐蚀废液回收得到金属铜还需要的试剂为             。
（2）与明矾相似，硫酸铁也可用作絮凝剂，在使用时发现硫酸铁并不能使酸性废水中的悬浮物沉降除去，其原因是                                      。
（3）下表中，对陈述I、II及其有无因果关系的判断，都正确的是_____（填字母）

选项	陈述I	陈述II	判断
A	铁是地壳中含量最高的金属元素	铁是人类最早使用的金属材料	I对；II对；有
B	常温下铁与稀硫酸反应生成氢气	高温下氢气能还原氧化铁生成铁	I对；II对；无
C	铁属于过渡金属元素	铁和铁的某些化合物可以用作催化剂	I错；II对；无
D	铁在空气中表面生成致密氧化膜	可用铁罐储存运输浓硫酸、浓硝酸	I对；II对；有

（二）氮化铁磁粉是一种磁记录材料，利用氨气在400⁰C以上分解得到的氮原子渗透到高纯铁粉中可制备氮化铁。制备高纯铁粉涉及的主要生产流程如下：

已知：①某赤铁矿石含60.0% Fe₂O₃、3.6% FeO,还含有A1₂O₃、MnO₂、CuO等。
②部分阳离子以氢氧化物形式完全沉淀时溶液的pH如下：

（4）步骤②中加双氧水的目的是      ，pH控制在3.4的作用是      。已知25°C时，，该温度下反应：Cu^2＋＋2H₂OCu(OH)₂＋2H^＋的平衡常数K=       。
（5）如何判断步骤③中沉淀是否洗涤干净？___________________________
（6）制备氮化铁磁粉的反应：（未配平），若整个过程中消耗氨气34.0 g，消耗赤铁矿石2 kg，设整个过程中无损耗，则氮化铁磁粉的化学式为     。