高中化学水的电离试题

工业上设计将VOSO₄中的K₂SO₄、SiO₂杂质除去并回收得到V₂O₅的流程如下：

请回答下列问题：
（1）步骤①所得废渣的成分是           （写化学式），操作I的名称      。
（2）步骤②、③的变化过程可简化为（下式R表示VO²⁺，HA表示有机萃取剂）：
R₂(SO₄)_n (水层)+ 2nHA（有机层）2RA_n（有机层） + nH₂SO₄  (水层) 
②中萃取时必须加入适量碱，其原因是                            。
③中X试剂为                   。
（3）⑤的离子方程式为                        。
（4）25℃时，取样进行试验分析，得到钒沉淀率和溶液pH之间关系如下表：

pH	1．3	1．4	1．5	1．6	1．7	1．8	1．9	2．0	2．1
钒沉淀率%	88．1	94．8	96．5	98．0	98．8	98．8	96．4	93．1	89．3

 
上表，在实际生产中，⑤中加入氨水，调节溶液的最佳pH为          ；
若钒沉淀率为93．1%时不产生Fe(OH)₃沉淀，则溶液中c(Fe³⁺)<             。
(已知：25℃时，Ksp[Fe(OH)₃]=2．6×10^-39)
（5）该工艺流程中，可以循环利用的物质有               和       。

工业废水随意排放会造成严重污染，根据成分不同可采用不同的处理方法。
（1）电池生产工业废水中常含有Cu²⁺等重金属离子，常用FeS等难溶物质作为沉淀剂除去。已知室温下Ksp(FeS)＝6.3×10^－18mol²·L^－2，Ksp(CuS)＝1.3×10^－36mol²·L^－2。
①请用离子方程式说明上述除杂的原理                                          。
②FeS高温煅烧产生的SO₂气体通入下列溶液中，能够产生沉淀的是     （填序号）

A．Ba(NO3)2

B．BaCl2

C．Ba(OH)2

D．溶有NH3的BaCl2溶液

③若将足量SO₂气体通入0.2 mol·L^－1的NaOH溶液，所得溶液呈酸性，则溶液中离子浓度由大到小的顺序为                          。
（2）采用电解法处理含有Cr₂O₇^2－的酸性废水，在废水中加入适量NaCl，用铁电极电解一段时间后，有Cr(OH)₃和Fe(OH)₃沉淀生成，从而降低废水中铬元素的含量。若阳极用石墨电极则不能产生Cr(OH)₃沉淀，用必要的化学语言说明原因___________________。
（3）废氨水可以转化成氨，氨再设计成碱性燃料电池。如图是该燃料电池示意图，产生的X气体可直接排放到大气中。a电极作       极（填“正”“负”“阴”或“阳”），其电极反应式为       ；T℃下，某研究员测定NH₃·H₂O的电离常数为1.8×10^－5，NH₄⁺的水解平衡常数为1.5×10^－8（水解平衡也是一种化学平衡，其平衡常数即水解常数），则该温度下水的离子积常数为          ，请判断T      25℃（填“＞”“＜”“＝”）。

研究CO₂的利用对促进低碳社会的构建具有重要的意义。
(1)将CO₂与焦炭作用生成CO，CO可用于炼铁等。
①已知：Fe₂O₃(s)＋3C(石墨)=2Fe(s)＋3CO(g)　ΔH₁＝＋489.0 kJ·mol^－1
C(石墨)＋CO₂(g)=2CO(g)　ΔH₂＝＋172.5 kJ·mol^－1
则CO还原Fe₂O₃的热化学方程式为___________________________
②利用燃烧反应可设计成CO/O₂燃料电池(以KOH溶液为电解液)，写出该电池的负极反应式___________________________________________
(2)某实验将CO₂和H₂充入一定体积的密闭容器中，在两种不同条件下反应：
CO₂(g)＋3H₂(g)CH₃OH(g)＋H₂O(g)　  ΔH＝－49.0 kJ·mol^－1

测得CH₃OH的物质的量随时间变化如上图所示，回答问题：
①下列措施中能使n(CH₃OH)/n(CO₂)增大的是________。

A．升高温度	B．充入He(g)使体系压强增大
C．将H2O(g)从体系中分离	D．再充入1 mol CO2和3 mol H2

②曲线Ⅰ、Ⅱ对应的平衡常数大小关系为K_Ⅰ________K_Ⅱ(填“大于”“等于”或“小于”)。
③一定温度下，在容积相同且固定的两个密闭容器中，按如下方式投入反应物，一段时间后达到平衡。

容器	甲	乙
反应物投入量	1 mol CO2、3 mol H2	a mol CO2、b mol H2、c mol CH3OH(g)、c mol H2O(g)

 
若甲中平衡后气体的压强为开始时的，要使平衡后乙与甲中相同组分的体积分数相等，且起始时维持反应逆向进行，则c的取值范围为________。
(3)用0.10 mol·L^－1盐酸分别滴定20.00 mL 0.10 mol·L^－1的NaOH溶液和20.00 mL 0.10 mol·L^－1氨水所得的滴定曲线如下：

请指出盐酸滴定氨水的曲线为________(填“A”或“B”)，请写出曲线a点所对应的溶液中各离子浓度由大到小的排列顺序________。

(1)已知：
①Fe(s)＋O₂(g)=FeO(s)　ΔH＝－272.0 kJ·mol^－1
②2Al(s)＋O₂(g)=Al₂O₃(s)　ΔH＝－1675.7 kJ·mol^－1
Al和FeO发生铝热反应的热化学方程式是____________________________________

(2)某可逆反应在不同条件下的反应历程分别为A、B(如上图所示)。
①根据图判断该反应达到平衡后，其他条件不变，升高温度，反应物的转化率________(填“增大”“减小”或“不变”)；
②其中B历程表明此反应采用的条件为________(选填序号)。
A．升高温度　　　　  B．增大反应物的浓度   C．降低温度  D．使用催化剂
(3)1000 ℃时，硫酸钠与氢气发生下列反应：Na₂SO₄(s)＋4H₂(g)Na₂S(s)＋4H₂O(g)
该反应的平衡常数表达式为________________________________；
已知K_{1000 ℃}<K_{1200 ℃}，若降低体系温度，混合气体的平均相对分子质量将会________(填“增大”“减小”或“不变”)。
(4)常温下，如果取0.1 mol·L^－1 HA溶液与0.1 mol·L^－1 NaOH溶液等体积混合(混合后溶液体积的变化忽略不计)，测得混合液的pH＝8。
①混合液中由水电离出的OH^－浓度与0.1 mol·L^－1 NaOH溶液中由水电离出的OH^－浓度之比为________；
②已知NH₄A溶液为中性，又知将HA溶液加到Na₂CO₃溶液中有气体放出，试推断(NH₄)₂CO₃溶液的pH________7(填“<”“>”或“＝”)；相同温度下，等物质的量浓度的下列四种盐溶液按pH由大到小的排列顺序为(填序号)________。
a．NH₄HCO₃  b．NH₄A       c．(NH₄)₂CO₃  d．NH₄Cl

工业上利用含有一定浓度的I₂和CuSO₄溶液的工业废水制备饲料添加剂Ca(IO₃)₂,其生产流程如下：

已知：Ca(IO₃)₂微溶于水,溶于硝酸；Ksp(CuI)=1.1×10^-12, Ksp(Cu₂S)=2.5×10^-48；
氧化性: HNO₃＞IO₃^—＞H₂O₂ 
（1）“还原”过程中主要反应的化学方程式为：2Na₂S₂O₃＋I₂ =       ＋ 2NaI。 
（2）在还原过程还伴随有CuI生成，写出加入Na₂S的离子反应方程式                          。
（3）在氧化过程中先加入H₂O₂再加入浓硝酸，而不直接加入浓硝酸的目的是                     。
（4）加入的石灰乳在溶液中反应而得到Ca(IO₃)₂，则要调节pH至     （填“酸性” 或“中性”或“碱性”），原因是                                                              。
（5）Ca(IO₃)₂也可用电化学氧化法制取：先充分电解KI溶液，然后在电解后的溶液中加入CaCl₂，最后过滤得到Ca(IO₃)₂。写出电解时阳极发生的电极反应方程式                           ,用该方法制取Ca(IO₃)₂，每1kg碘化钾理论上可生产纯度为97.8%Ca(IO₃)₂的质量为              ____kg（计算结果保留3位有效数字）。 

甲醇是一种重要的化工原料。甲醇与水蒸气催化重整可获得清洁能源，具有广泛的应用前景。现有如下实验，在体积为1 L的密闭容器中，充入1mol CH₃OH和1molH₂O，一定条件下发生反应：CH₃OH (g)+ H₂O (g) CO₂(g) +3 H₂ (g)，测得CO₂和CH₃OH(g)的浓度随时间变化如下表所示。 

时间 物质	0 min	10 min	30 min	60 min	70 min
CO2(mol/L)	0	0.2	0.6	0.8	0.8
CH3OH(mol/L)	1.0	0.8	0.4	0.2	0.2

 
①已知：CH₃OH (g)+ O₂ (g) CO₂(g) + 2H₂ (g) H₁= —192.9kJ/mol 
H₂(g)+O₂ (g) H₂ O(g) H₂= —120.9kJ/mol 
则甲醇与水蒸气催化重整反应的焓变△H₃=_____                    。 
②10~30 min内，氢气的平均反应速率v(H₂)＝___________mol/(L·min)。 
③该反应的平衡常数表达式为K=__________________。 
④下列措施中能使平衡时n(CH₃OH)／n(CO₂)减小的是(双选)___________。 
A．加入催化剂               B．恒容充入He(g)，使体系压强增大 
C．将H₂(g)从体系中分离     D．再充入1molH₂O 
（2）甲醇在催化剂条件下可以直接氧化成甲酸。 
①在常温下，用0.1000 mol/L NaOH溶液滴定20. 00 mL 0.1000 mol/L 甲酸溶液过程中，当混合液的pH=7时，所消耗的V(NaOH)___(填“＜”或“＞”或“＝”) 20. 00 mL。 
②在上述滴定操作中，若将甲酸换成盐酸，请在图中的相应位置画出相应的滴定曲线。(1滴溶液约0.04mL) 

某探究小组将一批电子废弃物简单处理后，得到含Cu、Al、Fe及少量Au、Pt等金属的混合物，并设计如下制备硫酸铜晶体和无水氯化铁的方案：

已知：Cu²⁺ + 4NH₃·H₂O＝[Cu(NH₃)₄]²⁺ + 4H₂O
请回答下列问题：
（1）步骤①Cu与酸反应的离子方程式为                                        。
（2）步骤②加H₂O₂的作用是                  ，滤渣2为(填化学式)            。
（3）步骤⑤不能直接加热脱水的理由是                                          。
（4）若滤液1中Cu²⁺的浓度为0．02mol·L^-1，则氢氧化铜开始沉淀时的pH =          
(已知：Ksp[Cu(OH)₂]＝2．0×10^-20)。
（5）已知：2Cu²⁺＋4I^-＝ 2CuI↓＋I₂    I₂＋2S₂O₃^2-＝ 2I^-＋S₄O₆^2-
某同学为了测定CuSO₄·5H₂O产品的质量分数可按如下方法：取3．00g产品，用水溶解后，加入足量的KI溶液，充分反应后过滤、洗涤，将滤液稀释至250mL，取50mL加入淀粉溶液作指示剂，用0．080 mol·L^-1 Na₂S₂O₃标准溶液滴定，达到滴定终点的依据是                                            。
四次平行实验耗去Na₂S₂O₃标准溶液数据如下：

实验序号	1	2	3	4
消耗Na2S2O3标准溶液(mL)	25．00	25．02	26．20	24．98

 
此产品中CuSO₄·5H₂O的质量分数为               。

CoCl₂·6H₂O是一种饲料营养强化剂。一种利用水钴矿(主要成分为Co₂O₃、Co(OH)₃，还含少量Fe₂O₃、Al₂O₃、MnO等)制取CoCl₂·6H₂O的工艺流程如下：

已知：①浸出液中含有的阳离子主要有H⁺、Co²⁺、Fe²⁺、Mn²⁺、Al³⁺等；
②部分阳离子以氢氧化物形式沉淀时溶液的pH见下表：(金属离子浓度为：0．01mol/L)

沉淀物	Fe(OH)3	Fe(OH)2	Co(OH)2	Al(OH)3	Mn(OH)2
开始沉淀	2．7	7．6	7．6	4．0	7．7
完全沉淀	3．7	9．6	9．2	5．2	9．8

③CoCl₂·6H₂O熔点为86℃，加热至110~120℃时，失去结晶水生成无水氯化钴。
（1）写出浸出过程中Co₂O₃发生反应的离子方程式________________________。
（2）写出NaClO₃发生反应的主要离子方程式____________________；若不慎向“浸出液”中加过量NaClO₃时，可能会生成有毒气体，写出生成该有毒气体的离子方程式_________________________。
（3）“加Na₂CO₃调pH至a”,过滤所得到的两种沉淀的化学式为                    。
（4）制得的CoCl₂·6H₂O在烘干时需减压烘干的原因是__________________。
（5）萃取剂对金属离子的萃取率与pH的关系如图。向“滤液”中加入萃取剂的目的是_________；其使用的最佳pH范围是________________。

A．2．0~2．5   B．3．0~3．5   C．4．0~4．5    D．5．0~5．5
（6）为测定粗产品中CoCl₂·6H₂O含量，称取一定质量的粗产品溶于水，加入足量AgNO₃溶液，过滤、洗涤，将沉淀烘干后称其质量。通过计算发现粗产品中CoCl₂·6H₂O的质量分数大于100％，其原因可能是_____________________。（答一条即可）

12分）许多尾气中含有NO_X、SO₂等造成空气污染的气体。根据要求回答下列问题：
（1）已知：NO₂(g)+CO (g) CO₂ (g) +NO (g)。
①密闭容器中发生该反应时，c(CO₂)随温度(T)变化曲线如图所示。据此判断，升高温度，该反应的平衡常数    （选填“增大”、“减小”“不变”）。

②NO对臭氧层破坏会起催化作用，其主要过程为：Ⅰ.O₃O＋O₂  
Ⅱ.NO＋O₃ →NO₂＋O₂
Ⅲ.                。（请写出“Ⅲ”中的化学反应方程式。)
（2）将CO₂和H₂合成二甲醚(CH₃OCH₃)已取得了较大的进展，其化学反应为：
2CO₂（g）+6H₂（g）CH₃OCH₃（g）+3H₂O（g）
①1g二甲醚气体完全燃烧生成两种气态氧化物，放出能量q kJ，请写出该反应的热化学方程式                                          ；
②二甲醚可以作为燃料电池的燃料，若用硫酸做电池中的电解质溶液，请写出该燃料电池工作时负极电极反应式                   。
（3）室温条件下，用0.10mol·L^-1盐酸分别滴定20.00mL浓度均为0.10mol·L^-1的NaOH溶液和氨水，下图是滴定其中一种溶液时，所得混合液的pH与加入盐酸体积的关系曲线图。

①该曲线表示滴定       （填“NaOH”或“氨水”）的过程；
②当向20.00mLNaOH溶液中加入v mL盐酸时，所得混合溶液pH=12，则v =     。（保留2位小数）

氨是最重要的化工产品之一。
（1）合成氨用的氢气可以甲烷为原料制得:CH₄(g)+H₂O(g）CO(g)+3H₂(g)。有关化学反应的能量变化如下图所示。CH₄(g)与H₂O(g)反应生成CO(g)和H₂(g)的热化学方程式为                 。
     
（2）CO对合成氨的催化剂有毒害作用，常用乙酸二氨合铜(Ⅰ)溶液来吸收原料气中CO，其反应原理为：[Cu(NH₃)₂CH₃COO](l)+CO(g)+NH₃(g)[Cu(NH₃)₃]CH₃COO·CO(l） △H＜0。吸收CO后的乙酸铜氨液经过适当处理后又可再生，恢复其吸收CO的能力以供循环使用，再生的适宜条件是 __________（填写选项编号）。
A．高温、高压    B．高温、低压    C．低温、低压    D．低温、高压
（3）用氨气制取尿素[CO(NH₂)₂]的反应为：2NH₃(g)+CO₂(g)CO(NH₂)₂(l)+H₂O(g） △H＜0。某温度下，向容积为100L的密闭容器中通入4mol NH₃和2molCO₂，该反应进行到40 s时达到平衡，此时CO₂的转化率为50%。该温度下此反应平衡常数K的值为________。下图中的曲线表示该反应在前25 s内的反应进程中的NH₃浓度变化。若反应延续至70s，保持其它条件不变情况下，请在图中用实线画出使用催化剂时该反应的进程曲线。

（4）将尿素施入土壤后，大部分是通过转化为碳酸铵或碳酸氢铵后才被作物所利用，尿素分子在微生物分泌的脲酶作用下，转化为碳酸铵。已知弱电解质在水中的电离平衡常数（25℃）如下表：

弱电解质	H2CO3	NH3·H2O
电离平衡常数	Ka1=4.30×10^-7   Ka2=5.61×10^-11	1.77×10^-5

 
现有常温下0.1 mol·L^-1的(NH₄)₂CO₃溶液，
①你认为该溶液呈        性（填“酸”、“中”、“碱”），原因是         。
②就该溶液中粒子之间有下列关系式，你认为其中正确的是                。
A．c(NH₄⁺)＞c(CO₃^2-)＞c(HCO₃^-)＞c(NH₃·H₂O)
B．c(NH₄⁺)+c(H⁺)＝c(HCO₃^-)+c(OH^-)+c(CO₃^2-)
C．c(CO₃^2-）+ c(HCO₃^-）+c(H₂CO₃)＝0.1 mol·L^-1
D．c(NH₄⁺)+ c(NH₃·H₂O)＝2c(CO₃^2-）+ 2c(HCO₃^-）+2c(H₂CO₃)

以下是对化学反应变化过程及结果的研究。按要求回答问题：
（1）已知：
甲醇脱水反应2CH₃OH(g)＝CH₃OCH₃(g)＋H₂O(g) △H₁＝－23.9kJ·mol^－1
甲醇制烯烃反应2CH₃OH(g)＝C₂H₄ (g)＋2H₂O(g) △H₂＝－29.1kJ·mol^－1
乙醇异构化反应C₂H₅OH(g)＝CH₃OCH₃(g))△H₃＝＋50.7kJ·mol^－1
则乙烯气相直接水合反应
C₂H₄ (g)＋H₂O(g)＝C₂H₅OH(g)的△H＝              。
（2）在25℃下，将pH=a的氢氧化钠溶液与pH=b的醋酸溶液等体积混合，若两溶液恰好完全反应，则a+b________14(填“>”、“<”或“=”)；该温度下醋酸的电离常数K=__________(用含a、b的式子表示)。
（3）用一个离子方程式表示反应：100ml 3mol·L^-1NaOH溶液中通入标准状况下4.48LCO₂                     ；所得溶液中离子浓度大小排列顺序为：                   ；
（4）废氨水可以转化成氨，氨再设计成碱性燃料电池。下图是该燃料电池示意图，产生的X气体可直接排放到大气中。

a电极电极反应式为           ；T℃下，某研究员测定NH₃·H₂O的电离常数为1.8×10^－5，NH₄⁺的水解平衡常数为1.5×10^－8（水解平衡也是一种化学平衡，其平衡常数即水解常数），则该温度下水的离子积常数为          ，请判断T      25℃（填“＞”“＜”“＝”）。

某研究小组对一元有机弱酸HA在溶剂苯和水的混合体系中的溶解程度进行研究。在25℃时，弱酸HA在水中部分电离，当HA浓度为时，其电离度为0.20（电离度＝已电离的HA分子数/起始HA的总分子数）；在苯中部分发生双聚，生成（HA）₂。该平衡体系中，一元有机弱酸HA在溶剂苯（B）和水（W）中的分配系数为K，K＝C（HA）_B／C（HA）_W＝1.0，即达到平衡后，以分子形式存在的HA在苯和水两种溶剂中的比例为1：1；其他信息如下：

25℃平衡体系	平衡常数	焓变	起始总浓度
在水中，HA
在苯中，2HA

 
回答下列问题：
（1）计算25℃时水溶液中HA的电离平衡常数K₁＝___________。
（2）25℃，该水溶液的pH为___________，（已知：1g2＝0.3，lg3＝0.5）在苯体系中HA的转化率为___________。
（3）在苯中，HA发生二聚：2HA（HA）₂，反应在较低温度下自发进行，则___________0。
（4）25℃混合体系中，HA在苯中发生二聚，若测得某时刻溶液中微粒浓度满足＝130，则反应向___________方向进行。

某课外兴趣小组欲测定某NaOH溶液的浓度，其操作步骤如下：

①将碱式滴定管用蒸馏水洗净后，用待测溶液润洗2～3次后，再注入待测溶液，调节滴定管的尖嘴部分充满溶液，并使凹液面处于"0"刻度以下的位置，记下读数；
②将锥形瓶用蒸馏水洗净后，直接从碱式滴定管中放入20.00mL待测溶液到锥形瓶中；
③将酸式滴定管用蒸馏水洗净后，立即向其中注入0.2000mol/L标准稀硫酸溶液，调节滴定管的尖嘴部分充满溶液，并使液面处于"0"刻度以下的位置，记下读数；
④向锥形瓶中滴入几滴酚酞作指示剂，进行滴定。滴定至指示剂刚好变色，且半分钟内颜色不再改变为止，测得所耗硫酸的体积为V₁mL；
⑤重复以上过程，但在滴定过程中向锥形瓶加入5mL蒸馏水，测得所耗稀硫酸为V₂mL。
试回答下列问题：
（1）锥形瓶中的溶液从         色变为             色时，停止滴定。
（2）滴定时边滴边摇动锥形瓶，眼睛应观察
A．滴定管内液面的变化     B．锥形瓶内溶液颜色的变化
（3）上述操作步骤中错误的一步是           (填步骤编号)。由此造成的测定结果          (填“偏高”、“偏低”或“无影响”)。
（4）某次滴定时的滴定管中的液面如图，则其读数为        mL。若记录读数时，起始时仰视，终点时俯视，则所测溶液浓度会           滴定前向锥形瓶中加入10 mL蒸馏水，其余操作正常，则所测溶液浓度会             (填“偏高”、“偏低”或“无影响”)。

（5）根据下列数据：

滴定次数	待测液体积(mL)	标准硫酸体积(mL)
滴定前读数(mL)	滴定后读数(mL)
第一次	20.00	0.50	25.45
第二次	20.00	4.00	29.05
第三次	20.00	3.00	30.00
第四次	20.00	2.00	27.00

 
请计算待测烧碱溶液的浓度为             mol/L。

硫酸工厂尾气处理时用NaOH溶液吸收SO₂生成NaHSO₃，再用NaIO₃按下列反应（配平）来制取单质I₂。NaIO₃来源于自然界的矿物。
① NaIO₃ + NaHSO₃— NaI + Na₂SO₄ + H₂SO₄      ② IO₃^－＋I^－＋H^＋—I₂＋H₂O
（1）配平上述反应
（2）在含5molNaHSO₃的溶液中逐滴加入NaIO₃溶液。请计算开始产生单质I₂及产生单质I₂最大值时所滴入的NaIO₃的物质的量各是多少？
（3）25℃时，H₂SO₃ HSO₃^- + H⁺的电离常数K_a= 1×10^-2 mol/L，则该温度下NaHSO₃的水解平衡常数K_h=         mol/L，若向NaHSO₃溶液中加入少量的I₂，则溶液中将        （填“增大”“减小”或“不变”，下同）； 加入少量NaOH溶液，的值           ；加入少量水，水的电离程度将             。

常温下有0. 1 mol/L的以下几种溶液，①H₂SO₄溶液②NaHSO₄溶液③CH₃COOH溶液④HCl溶液⑤HCN溶液⑥NH₃·H₂O，其中如下几种溶液的电离度(即已经电离的占原来总的百分数)如下表(已知H₂SO₄的第一步电离是完全的)，回答下面问题:

①H2SO4溶液HSO4^-	②NaHSO4溶液HSO4^-	③CH3COOH	④HCl溶液
10%	29%	1.33%	100%

 
（1）常温下，pH相同的表格中几种溶液，其物质的量浓度由大到小的顺序是(填序号，下同)    _
（2）常温下，将足量的锌粉投人等体积pH=1的表格中几种溶液中，产生H₂的体积(同温
同压下)由大到小的顺序是_       _
（3）在25℃时，若用已知浓度的NaOH滴定未知浓度的CH₃ COOH应选用_       作指示剂，若终点时溶液pH = a，则由水电离的。c(H⁺)为_                 。
（4）在25℃时，将b mol·L^-1的KCN溶液与0. O1 mol·L^-1的盐酸等体积混合，反应达到平衡时，测得溶液pH = 7，则KCN溶液的物质的量浓度b_    0.01 mol·L^-1填“>”、“<”或“=”);用含b的代数式表示HCN的电离常数Ka=