高中化学水的电离试题

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                          。

现有常温下的六份溶液：
①0.01 mol/L CH₃COOH溶液；     
②0.01 mol/L HCl溶液；
③pH＝12的氨水；                
④pH＝12的NaOH溶液；
⑤0.01 mol/L CH₃COOH溶液与pH＝12的氨水等体积混合后所得溶液；
⑥0.01 mol/L HCl溶液与pH＝12的NaOH溶液等体积混合所得溶液。
（1）其中水的电离程度最大的是_____(填序号，下同)，水的电离程度相同的是______。
（2）将六份溶液同等稀释10倍后，溶液的pH：
①________②，③________④，⑤________⑥(填“>”、“<”或“＝”)。
（3）0．020 mol/L的HCN（aq）与0．020 mol/L NaCN（aq）等体积混合，已知该混合溶液中c (Na^＋) > c( CN^－)，用“>、<、＝”符号填空
①溶液中c (OH^－)           c (H^＋)      
②c (HCN)        c (CN^－)
（4）在25mL 0.1 mol·L^-1的NaOH溶液中逐滴加入0.2 mol·L^-1的CH₃COOH溶液，溶液pH变化曲线如图所示。

①B点溶液呈中性，有人据此认为，在B点时NaOH溶液与CH₃COOH溶液恰好完全反应，这种看法是否正确？
      （填“是”或“否”），如果不正确，则二者恰好完全反应的点是在    （填“AB”、“BC”或“CD”）区间内。
②在C点，溶液中离子浓度由大到小的顺序为：                      。

(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。

绿矾（FeSO₄·7H₂O）是治疗缺铁性贫血药品的重要成分。下面是以市售铁屑（含少量锡、氧化铁等杂质）为原料生产纯净绿矾的一种方法：

已知：室温下饱和H₂S溶液的pH约为3.9，SnS沉淀完全时溶液的pH为1.6；FeS开始沉淀时溶液的pH为3.0，沉淀完全时的pH为5.5。
（1）通入硫化氢的作用是：
①除去溶液中的Sn²⁺离子
②除去溶液中的Fe³⁺，其反应的离子方程式为         ；操作II，在溶液中用硫酸酸化至pH＝2的目的是    。
（2）操作IV的顺序依次为：      、      、过滤、洗涤、干燥。
（3）操作IV得到的绿矾晶体用少量冰水洗涤，其目的是：
①除去晶体表面附着的硫酸等杂质；
②         。
（4）测定绿矾产品中Fe²⁺含量的方法是：
a.称取一定质量绿矾产品，配制成250.00mL溶液；
b.量取25.00mL待测溶液于锥形瓶中；
c.用硫酸酸化的0.01000 mol/LKMnO₄溶液滴定至终点，消耗KMnO₄溶液体积的平均值为20.00mL。滴定时发生反应的离子方程式为：5Fe²⁺＋MnO₄^—＋8H⁺=5Fe³⁺＋Mn²⁺＋4H₂O）。
①用硫酸酸化的0.01000 mol/LKMnO₄溶液滴定时，左手把握酸式滴定管的活塞，右手摇动锥形瓶，眼睛注视       。
②判断此滴定实验达到终点的方法是        。
③若用上述方法测定的样品中FeSO₄·7H₂O的质量分数偏低（测定过程中产生的误差可忽略），其可能原因有       。

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。

（1）常温下，向20 mL 0．2 mol·L^－1H₂A溶液中滴加0．2 mol·L^－1NaOH溶液。有关微粒物质的量变化如图（其中Ⅰ代表H₂A，Ⅱ代表HA^－，Ⅲ代表A^2－）。请根据图示填空：

①当V（NaOH）＝20mL时，溶液中离子浓度的大小关系： ___________________；
②等体积、等物质的量浓度的NaOH溶液与H₂A溶液混合后，其溶液中水的电离程度比纯水_________（填“大”、“小”或“相等”），欲使NaHA溶液呈中性，可以向其中加入___________。
（2）氨气分解反应的热化学方程式如下：2NH₃（g）N₂（g）＋3H₂（g）   △H＝＋92．4kJ·mol^－1研究表明金属催化剂可加速氨气的分解。图1为某温度下等质量的不同金属分别催化等浓度氨气分解生成氢气的初始速率。
①不同催化剂存在下，氨气分解反应的活化能最大的是__________（填写催化剂的化学式）。
②恒温（T₁）恒容时，用Ni催化分解初始浓度为c₀的氨气，并实时监测分解过程中氨气的浓度。计算后得氨气的转化率α（NH₃）随时间t变化的关系曲线（见图2）。请在图2中画出：如果将反应温度提高到T₂，Ru催化分解初始浓度为c₀的氨气过程中α（NH₃）—t的总趋势曲线（标注Ru—T₂）

③假设Ru催化下温度为T₁时氨气分解的平衡转化率为40％，则该温度下此分解反应的平衡常数K与c₀的关系式是：K＝_____________。

NH₄Al(SO₄)₂是食品加工中最为快捷的食品添加剂，用于焙烤食品。请回答下列问题：
（1）NH₄Al(SO₄)₂可作净水剂，其理由是        （用离子方程式表示） 。
（2）下图是 0.1mol·L^-1电解质溶液的pH 随温度变化的图像。

其中符合0.1mol·L^-1NH₄Al(SO₄)₂的 pH随温度变化的曲线是          （填写序号），导致 pH 随温度变化的原因是          ；
（3）室温时，向100 mL 0.1 mol·L^-1 NH₄Al(SO₄)₂溶液中滴加0.1 mol·L^-1 NaOH溶液，得到溶液的pH与所加NaOH溶液体积的关系曲线如图所示：

①试分析图中 a、b、c、d 四个点，水的电离程度最大是         点；在 a 点，反应的离子方程式为            。
②下列对 b点时的说法正确的是         。

A．Al^3+已经完全沉淀

B．c(Na^+)＞c(SO4^2-)＞c(NH4^+)

C．Al(OH)3部分溶解

D．消耗的 NaOH 溶液体积大于300mL

(13分)世界环保联盟建议全面禁止使用氯气用于饮用水的消毒，而建议采用高效“绿色”消毒剂二氧化氯。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。实验室以电解法制备ClO₂的流程如下：

已知：①NCl₃是黄色黏稠状液体或斜方形晶体，极易爆炸，有类似氯气的刺激性气味，自然爆炸点为95℃，在热水中易分解，在空气中易挥发，不稳定。②气体B能使湿润的红色石蕊试纸变蓝。
回答下列问题：
（1）电解时，发生反应的化学方程式为                     。
实验室制备气体B的化学方程式为               。
为保证实验的安全，在电解时需注意的问题是：①控制好生成NCl₃的浓度；②                 。
（2）NCl₃与NaClO₂（亚氯酸钠）按物质的量之比为1∶6混合，在溶液中恰好反应生成ClO₂，该反应的离子方程式为                                 。
（3）ClO₂很不稳定，需随用随制，产物用水吸收得到ClO₂溶液。为测定所得溶液中ClO₂的含量，进行了下列实验：
步骤1：准确量取ClO₂溶液10 mL，稀释成100 mL试样；
步骤2：量取V₁ mL试样加入到锥形瓶中，调节试样的pH≤2.0，加入足量的KI晶体，摇匀，在暗处静置30 min。
步骤3：以淀粉溶液作指示剂，用c mol/L Na₂S₂O₃溶液滴定至终点，消耗Na₂S₂O₃溶液V₂ mL。（已知I₂＋2S₂O₃^2－＝2I^－＋S₄O₆^2－）
①上述步骤3中滴定终点的现象是                             ；
②根据上述步骤可计算出原ClO₂溶液的浓度为   g /L（用含字母的代数式表示）。

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           ．

亚硝酸钠（NaNO₂）是一种常见的食品添加剂，使用时必须严格控制其用量，某兴趣小组进行下面实验探究，查阅资料知道：
①2NO + Na₂O₂ = 2NaNO₂
②2NO₂ + Na₂O₂ = 2NaNO₃
③酸性KMnO₄溶液可将NO₂^－氧化为NO₃^－，MnO₄^－还原成Mn²⁺。
Ⅰ.产品制备与检验：用如下装置制备NaNO₂：

（1）写出装置A烧瓶中发生反应的化学方程式并标出电子转移
的方向和数目                          。
（2）B装置的作用是                              。
（3）有同学认为装置C中产物不仅有亚硝酸钠，还有碳酸钠和氢氧化钠，为制备纯净NaNO₂应在B、C装置间增加一个装置，请在框内画出增加的装置图，并标明盛放的试剂。

（4）试设计实验检验装置C中NaNO₂的存在（写出操作、现象和结论）                。
Ⅱ.含量的测定
称取装置C中反应后的固体4.000g溶于水配成250mL溶液，取25.00mL溶液于锥形瓶中，用0.1000mol/L酸性KMnO₄溶液进行滴定，实验所得数据如下表所示：

滴定次数	1	2	3	4
KMnO4溶液体积/mL	20.60	20.02	20.00	19.98

（5）第一组实验数据出现异常，造成这种异常的原因可能是        （双项选择）。
A．酸式滴定管用蒸馏水洗净后未用标准液润洗  
B．锥形瓶洗净后未干燥
C．滴定终了仰视读数                        
D．滴定终了俯视读数
（6）根据表中数据，计算所得固体中亚硝酸钠的质量分数                    。
（结果保留4位有效数字）

(14分)磷是地壳中含量较为丰富的非金属元素，主要以难溶于水的磷酸盐如Ca₃(PO₄)₂等形式存在。它的单质和化合物在工农业生产中有着重要的应用。
（1）白磷(P₄)可由Ca₃(PO₄)₂、焦炭和SiO₂在电炉中高温(～1550℃)下通过下面三个反应共熔得到。
①4Ca₃(PO₄)₂(s)+10C(s)＝12CaO(s)+2P₄(s)+10CO₂(g）     ΔH₁=＋Q₁kJ·mol^-1
②CaO(s)+SiO₂(s)＝CaSiO₃(s）     ΔH₂=－Q₂ kJ·mol^-1
③CO₂ (g)＋C(s)＝2CO(g)    ΔH₃=＋Q₃kJ·mol^-1
已知：CaSiO₃的熔点(1546℃)比SiO₂低。
a、写出由磷酸钙矿制取白磷总的反应方程式_____________________________。
b、上述反应中SiO₂起何作用？______________________________________。
（2）白磷在热的浓氢氧化钾溶液中岐化得到一种次磷酸盐(KH₂PO₂)和一种气体        (写化学式)。
（3）磷的重要化合物NaH₂PO₄可通过H₃PO₄与NaOH溶液反应获得。工业上为了使反应的主要产物是NaH₂PO₄，通常将pH控制在                  之间 (已知磷酸的各级电离常数为：K₁ = 7.1×10⁻³  K₂ = 6.3×10⁻⁸   K₃ =4.2×10⁻¹³  lg7.1≈0.9  lg6.3≈0.8  lg≈0.6) 。Na₂HPO₄溶液显碱性，若向溶液中加入足量的CaCl₂溶液，溶液则显酸性，其原因是                                           (用离子方程式表示)。
（4）白磷中毒后可用CuSO₄溶液解毒，解毒原理可用下列化学方程式表示：
11P ₄+60CuSO₄+96H₂O＝20Cu₃P+24H₃PO₄+60H₂SO₄
60molCuSO₄能氧化白磷的物质的量是            。

Cl₂及其化合物在生产、生活中具有广泛的用途

（1）25℃时将氯气溶于水形成氯气－氯水体系，该体系中Cl₂(aq)、HClO和ClO^－分别在三者中所占分数（α）随pH变化的关系如左上图所示。
①已知HClO的杀菌能力比ClO^－强，由图分析，用氯气处理饮用水时，pH＝7.5与pH＝6时杀菌效果强的是__________。
②氯气－氯水体系中，存在多个含氯元素的平衡关系，分别用平衡方程式表示为
______________________________________________________________。
（2）ClO₂是一种新的消毒剂，工业上可用Cl₂氧化NaClO₂溶液制取ClO₂，写出该反应的化学方程式____________。
（3）工业上还可用下列方法制备ClO₂，在80℃时电解氯化钠溶液得到NaClO₃，然后与盐酸反应得到ClO₂。电解时，NaClO₃在_____极（填阴或阳）生成，生成ClO₃^–的电极反应式为_________________________。
（4）一定条件下，在水溶液中 1 mol Cl^–、1mol ClO_x^–（x=1,2,3,4）的能量大小与化合价的关系如右上图所示
①从能量角度看，C、D、E中最不稳定的离子是     （填离子符号）。
②B → A + D反应的热化学方程式为                     （用离子符号表示）。

（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。

碱式碳酸钴[ Cox（OH）y(CO₃)_z ]常用作电子材料，磁性材料的添加剂，受热时可分解生成三种氧化物。为了确定其组成，某化学兴趣小组同学设计了如图所示装置进行实验。

（1）请完成下列实验步骤：
①称取3.65g样品置于硬质玻璃管内，称量乙、丙装置的质量；
②按如图所示装置组装好仪器，并检验装置气密性；
③加热甲中玻璃管，当乙装置中____________（填实验现象），停止加热；
④打开活塞a，缓缓通入空气数分钟后，称量乙、丙装置的质量；
⑤计算。
（2）步骤④中缓缓通入空气数分钟的目的是_____________________
（3）某同学认为上述实验装置中存在一个明显缺陷，为解决这一问题，可选用下列装置中的______(填字母)连接在_________(填装置连接位置)。

（4）若按正确装置进行实验，测得如下数据：

	乙装置的质量/g	丙装置的质量/g
加热前	80.00	62.00
加热后	80.36	62.88

则该碱式碳酸钴的化学式为_________________。
（5）含有Co(AlO₂)₂的玻璃常用作实验室观察钾元素的焰色反应，该玻璃的颜色为___________。
（6）CoCl₂·6H₂O常用作多彩水泥的添加剂，以含钴废料（含少量Fe、Al等杂质）制取CoCl₂·6H₂O的一种工艺如下：

已知：

沉淀物	Fe(OH)3	Fe(OH)2	CO(OH)2	Al(OH)2
开始沉淀（PH）	2.3	7.5	7.6	3.4
完全沉淀（PH）	4.1	9.7	9.2	5.2

①净除杂质时，加入H₂O₂ 发生反应的离子方程式为______________。
②加入CoCO₃调PH为5.2～7.6，则操作Ⅰ获得的滤渣成分为_____________。
③加盐酸调整PH为2～3的目的为__________________________________。
④操作Ⅱ过程为___________(填操作名称)、过滤。

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