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时间:45分钟 满分:100分
一、选择题(每题6分,共66分)
1.[2015·海南高考]0.1 mol下列气体分别与1 L 0.1 mol·L-1的NaOH溶液反应,形成的溶液pH最小的是( )
A.NO2 B.SO2
C.SO3 D.CO2
答案 C
解析 A项,0.1 mol NaOH、0.1 mol NO2发生反应:2NO2+2NaOH===NaNO3+NaNO2+H2O,反应后溶液中溶质为0.05 mol NaNO3与0.05 mol NaNO2,其中NaNO3为强酸强碱盐,NaNO2为强碱弱酸盐,溶液的pH>7;B项,0.1 mol SO2与0.1 mol NaOH完全反应生成0.1 mol NaHSO3,HSO的电离程度大于水解程度,溶液呈弱酸性;C项,0.1 mol SO3与0.1 mol NaOH完全反应生成0.1 mol NaHSO4,NaHSO4完全电离生成Na+、H+、SO,溶液中c(H+)=0.1 mol·L-1,溶液pH=1;D项,0.1 mol CO2与0.1 mol NaOH完全反应生成0.1 mol NaHCO3,HCO的水解程度大于电离程度,溶液呈弱碱性。综上所述,C项形成的溶液pH最小。
2.[2017·哈师大附中质检]加热蒸干下列盐溶液,可得到原溶质的是( )
A.FeCl3 B.Na2CO3
C.K2SO3 D.TiCl4
答案 B
解析 FeCl3加热蒸干过程中由于Fe3+水解,最终会转化为Fe2O3,不能得到原溶质,A项错误;Na2CO3溶液加热蒸干最后析出Na2CO3,B项正确;K2SO3加热蒸干过程中会被氧化为K2SO4,不能得到原溶质,C项错误;TiCl4加热蒸干过程中由于Ti4+水解,最终会转化为TiO2,不能得到原溶质,D项错误。
3.常温下,下列溶液中粒子浓度关系正确的是( )
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A.Na2S溶液:c(OH-)=c(H+)+c(HS-)+2c(H2S)
B.Na2CO3溶液:c(Na+)+c(H+)=2c(CO)+c(OH-)
C.HCOONa和CaCl2混合溶液:c(Na+)+c(Ca2+)=c(HCOO-)+c(HCOOH)+2c(Cl-)
D.Na2SO3溶液:c(Na+)>c(HSO)>c(OH-)>c(H2SO3)
答案 A
解析 A项Na2S溶液中,由电荷守恒得c(Na+)+c(H+)=2c(S2-)+c(HS-)+c(OH-)①,
由物料守恒得c(Na+)=2c(S2-)+2c(HS-)+2c(H2S)②
①-②得c(OH-)=c(H+)+c(HS-)+2c(H2S),正确;
B项Na2CO3溶液中,由电荷守恒可得c(Na+)+c(H+)=2c(CO)+c(HCO)+c(OH-),错误;
C项混合液中存在:c(Na+)=c(HCOOH)+c(HCOO-)①
2c(Ca2+)=c(Cl-)②
①+②得c(Na+)+2c(Ca2+)=c(HCOO-)+c(HCOOH)+c(Cl-),错误;
D项Na2SO3溶液中的微粒浓度关系是c(Na+)>c(SO)>c(OH-)>c(HSO)>c(H2SO3),错误。
4.常温下,将a mol·L-1的氨水与b mol·L-1盐酸等体积混合,已知相同条件下NH3·H2O的电离程度大于NH的水解程度,则下列有关推论不正确的是( )
A.若混合后溶液pH=7,则c(NH)=c(Cl-)
B.若b=2a,则c(Cl-)>c(NH)>c(H+)>c(OH-)
C.若a=2b,则c(NH)>c(Cl-)>c(OH-)>c(H+)
D.若混合后溶液满足c(H+)=c(OH-)+c(NH3·H2O),则可推出a=b
答案 B
解析 A项溶液中存在电荷守恒c(Cl-)+c(OH-)=c(NH)+c(H+),因pH=7,c(H+)=c(OH-),则c(Cl-)=c(NH),正确;B项,
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b=2a,盐酸过量应有c(H+)>c(NH),错;C选项,若a=2b,反应后生成NH和剩余的NH3·H2O的物质的量相等,已知相同条件下NH3·H2O的电离程度大于NH的水解程度,则c(NH)>c(Cl-)>c(OH-)>c(H+),正确;D选项,如果a=b,完全反应生成NH4Cl,根据质子守恒可知c(H+)=c(OH-)+c(NH3·H2O),正确。
5.下列有关溶液微粒浓度关系的叙述正确的是( )
A.0.1 mol·L-1 NH4Cl溶液中:c(NH)>c(Cl-)>c(H+)>c(OH-)
B.溶有等物质的量NaClO、NaHCO3的溶液中:c(HClO)+c(ClO-)=c(HCO)+c(H2CO3)+c(CO)
C.常温下,pH=5.6的CH3COOH与CH3COONa混合溶液中:c(Na+)>c(CH3COO-)
D.25 ℃时,pH=7的NH4Cl与NH3·H2O混合溶液中:c(H+)=c(OH-)=c(NH)=c(Cl-)
答案 B
解析 0.1 mol·L-1 NH4Cl溶液中,NH水解使溶液呈酸性:c(Cl-)>c(NH)>c(H+)>c(OH-),A错误;溶有等物质的量NaClO、NaHCO3的溶液中,根据物料守恒得c(HClO)+c(ClO-)=c(HCO)+c(H2CO3)+c(CO)=c(Na+),B正确;CH3COOH与CH3COONa的混合溶液中,根据电荷守恒得c(H+)+c(Na+)=c(CH3COO-)+c(OH-),因溶液呈酸性,c(OH-)①>②>③
D.0.10 mol·L-1 CH3COONa溶液中通入HCl至溶液pH=7:c(Na+)>c(CH3COOH)=c(Cl-)
答案 D
解析 没有给出Na2CO3和NaHCO3的量的关系,若二者的物质的量浓度相等,则离子浓度之间的关系正确,A错误;根据电荷守恒有c(NH)+c(Na+)+c(H+)=c(OH-)+c(HSO)+2c(SO),溶液pH=7即c(H+)=c(OH-),所以c(NH)+c(Na+)=c(HSO)+2c(SO),根据物料守恒有c(Na+)=c(SO)+c(HSO)+c(H2SO3),进而有c(NH)+c(H2SO3)=c(SO),故有c(Na+)>c(SO)>c(NH),B错误;Fe2+的水解抑制NH的水解,HCO的水解促进NH的水解,c(NH)的大小关系:④>①>③>②,C错误;根据电荷守恒有c(Na+)+c(H+)=c(OH-)+c(CH3COO-)+c(Cl-),溶液pH=7即c(H+)=c(OH-),即c(Na+)=c(CH3COO-)+c(Cl-),根据物料守恒有c(Na+)=c(CH3COO-)+c(CH3COOH),因此c(CH3COOH)=c(Cl-),综合分析得c(Na+)>c(CH3COOH)=c(Cl-),D正确。
7.[2017·陕西宝鸡质检]已知H2CO3的电离平衡常数为K1=4.3×10-7,K2=5.6×10-11。下列说法正确的是( )
A.在NaHCO3和Na2CO3的溶液中都存在c(Na+)+c(H+)=c(HCO)+c(CO)+c(OH-)
B.相同温度下,同浓度的NaHCO3与Na2CO3溶液的pH比较:前者大于后者
C.在0.1 mol/L的NaHCO3溶液中,存在c(HCO)+c(CO)=0.1 mol/L
D.向NaHCO3溶液中加入少量NaOH溶液时,溶液中、的值均增大
答案 D
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解析 在Na2CO3和NaHCO3溶液中都存在Na+、CO、HCO、OH-、H+,根据电荷守恒可得:c(Na+)+c(H+)=c(OH-)+c(HCO)+2c(CO),A项错误;由于H2CO3第一级电离大于第二级电离,因此同浓度的Na2CO3和NaHCO3,Na2CO3水解程度比NaHCO3大,Na2CO3溶液pH更大,B项错误;根据物料守恒,0.1 mol/L NaHCO3溶液中存在:c(H2CO3)+c(HCO)+c(CO)=0.1 mol/L,C项错误;向NaHCO3溶液中加入少量NaOH,会造成两个变化,NaOH和NaHCO3反应生成Na2CO3,抑制NaHCO3的水解,水解平衡逆向移动,因此、均增大,D项正确。
8.25 ℃时浓度都是1 mol·L-1的四种正盐溶液:AX、BX、AY、BY;AX溶液的pH=7且溶液中c(X-)=1 mol·L-1,BX溶液的pH=4,BY溶液的pH=6。下列说法正确的是( )
A.电离平衡常数K(BOH)小于K(HY)
B.AY溶液的pH小于BY溶液的pH
C.稀释相同倍数,溶液pH变化:BX等于BY
D.将浓度均为1 mol·L-1的HX和HY溶液分别稀释10倍后,HX溶液的pH大于HY
答案 A
解析 由题给条件可以推出AX是强酸强碱盐,BX为强酸弱碱盐,BY为弱酸弱碱盐,AY为强碱弱酸盐。1 mol·L-1 BY溶液的pH=6,说明电离平衡常数K(BOH)HClO>H2CO3(一级电离平衡常数)
D.pH=2的HF溶液与pH=12的NaOH溶液以体积比1∶1混合,则有c(Na+)=c(F-)>c(H+)=c(OH-)
答案 B
解析 弱酸根离子的水解为吸热反应,加热促进水解,故加热0.1 mol·L-1的NaClO溶液时,其pH>9.7,A项错误;根据质子守恒知,B项正确;根据“越弱越水解”可知对应的酸的酸性HF>HClO>HCO,酸性越强,酸的电离常数越大,故电离常数大小关系为HF>HClO>H2CO3(二级电离平衡常数),C项错误;氢氟酸为弱酸,pH=2的HF溶液与pH=12的NaOH溶液等体积混合时,氢氟酸过量,溶液呈酸性,D项错误。
10.[2017·贵州贵阳质检]室温下,某实验小组的同学将0.1 mol·L-1的一元酸HA溶液和0.1 mol·L-1的KOH溶液混合(忽略体积变化),实验数据如下表所示:
实验编号
溶液体积(mL)
混合后溶液的pH
HA
KOH
①
10
10
>7
②
10
a
7
下列判断一定正确的是( )
A.实验①所得的混合溶液中:c(K+)>c(A-)>c(H+)>c(OH-)
B.实验①所得的混合溶液中:c(OH-)+c(A-)=c(K+)+c(H+)
C.实验②所得的混合溶液中:c(A-)+c(HA)=0.1 mol·L-1
D.实验②所得的混合溶液中:c(K+)>c(A-)>c(OH-)=c(H+)
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答案 B
解析 由题给条件可知,等体积等浓度的HA溶液与KOH溶液混合后溶液呈碱性,则HA为弱酸,KA为强碱弱酸盐,离子浓度关系为c(K+)>c(A-)>c(OH-)>c(H+),A项错误;根据电荷守恒可得:c(K+)+c(H+)=c(A-)+c(OH-),B项正确;混合前HA溶液中有c(A-)+c(HA)=0.1 mol·L-1,根据物料守恒可知,混合过程相当于对HA溶液进行稀释,故实验②所得的混合溶液中c(A-)+c(HA)c(NH)>c(H+)>c(OH-)
B.在Na2SO3溶液中:c(Na+)=2c(SO)+c(HSO)+c(OH-)
C.pH=6的CH3COOH溶液和pH=6的NH4Cl溶液,由水电离出的c(H+)均为1×10-8 mol·L-1
D.在0.1 mol·L-1 Na2C2O4溶液中:2c(Na+)=c(C2O)+c(HC2O)+c(H2C2O4)
答案 A
解析 浓度均为0.1 mol·L-1的硫酸氢铵溶液与氢氧化钠溶液等体积混合,二者恰好反应生成硫酸钠、硫酸铵和水,硫酸铵水解导致溶液呈酸性,铵根离子水解程度较小,结合物料守恒得c(SO)=c(Na+)>c(NH)>c(H+)>c(OH-),A项正确;在Na2SO3溶液中,根据电荷守恒可知:c(Na+)+c(H+)=2c(SO)+c(HSO)+c(OH-),B项错误;pH=6的CH3COOH溶液中由水电离出的c(H+)水=c(OH-)水= mol·L-1=10-8 mol·L-1,pH=6的NH4Cl溶液中由水电离出的c(H+)=10-6 mol·L-1,C项错误;根据物料守恒得c(Na+)=2c(C2O)+2c(HC2O)+2c(H2C2O4),D项错误。
二、非选择题(共34分)
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12.(12分)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;NH4HSO4在分析试剂、医药、电子工业中用途广泛。请回答下列问题:
(1)NH4Al(SO4)2可作净水剂,其理由是______________________
________________________________________________________________________(用必要的化学用语和相关文字说明)。
(2)相同条件下,0.1 mol·L-1 NH4Al(SO4)2中c(NH)________(填“等于”“大于”或“小于”)0.1 mol·L-1 NH4HSO4中c(NH)。
(3)如图是0.1 mol·L-1电解质溶液的pH随温度变化的图象。
①其中符合0.1 mol·L-1 NH4Al(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______________;
②20 ℃时,0.1 mol·L-1 NH4Al(SO4)2中2c(SO)-c(NH)-3c(Al3+)=________。
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(4)室温时,向100 mL 0.1 mol·L-1 NH4HSO4溶液中滴加0.1 mol·L-1 NaOH溶液,得到溶液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四个点,水的电离程度最大的是________;在b点,溶液中各离子浓度由大到小的排列顺序是__________________。
答案 (1)Al3+水解生成的Al(OH)3胶体具有吸附性,即Al3++3H2OAl(OH)3(胶体)+3H+,Al(OH)3胶体吸附悬浮颗粒使其沉降从而净化水
(2)小于
(3)①Ⅰ NH4Al(SO4)2水解,溶液呈酸性,升高温度其水解程度增大,pH减小 ②10-3 mol·L-1
(4)a c(Na+)>c(SO)>c(NH)>c(OH-)=c(H+)
解析 (1)NH4Al(SO4)2溶于水电离出的Al3+发生水解反应:Al3++3H2OAl(OH)3(胶体)+3H+,Al(OH)3胶体粒子表面积大,可以吸附悬浮在水中的杂质使其沉降从而达到净水的目的。
(2)NH4Al(SO4)2中Al3+水解产生的H+抑制NH的水解,NH4HSO4电离出的H+也抑制NH的水解,由于后者电离出的c(H+)=0.1 mol·L-1,对NH水解抑制的程度更大,故c(NH)更大。
(3)①NH4Al(SO4)2水解使溶液呈酸性,故Ⅲ、Ⅳ错误,升高温度促进水解,溶液的pH减小,故Ⅱ错误,Ⅰ正确。
②根据电荷守恒:c(OH-)+2c(SO)=c(H+)+c(NH)+3c(Al3+),所以,2c(SO)-c(NH)-3c(Al3+)=c(H+)-c(OH-)=10-3 mol·L-1-10-11 mol·L-1≈10-3 mol·L-1。
(4)当加入100 mL 0.1 mol·L-1 NaOH溶液时,溶液为(NH4)2SO4与Na2SO4的混合溶液,NH水解促进水的电离,故a点水的电离程度最大。b点时,pH=7,c(H+)=c(OH-),由于加入NaOH溶液的体积大于100 mL,故c(Na+)>c(SO),部分NH与OH-反应生成了NH3·H2O,故c(SO)>c(NH),所以b点时,离子浓度由大到小的顺序为c
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(Na+)>c(SO)>c(NH)>c(OH-)=c(H+)。
13.(12分)(1)常温下,将某一元酸HA(甲、乙、丙、丁代表不同的一元酸)和NaOH溶液等体积混合,两种溶液的物质的量浓度和混合溶液的pH如表所示:
实验编号
HA的物质的量浓度(mol·L-1)
NaOH的物质的量浓度(mol·L-1)
混合后溶液的pH
甲
0.1
0.1
pH=a
乙
0.12
0.1
pH=7
丙
0.2
0.1
pH>7
丁
0.1
0.1
pH=10
①从甲组情况分析,如何判断HA是强酸还是弱酸?
______________________________________________________。
②乙组混合溶液中c(A-)和c(Na+)的大小关系是________。
A.前者大 B.后者大 C.二者相等 D.无法判断
③从丙组实验结果分析,该混合溶液中离子浓度由大到小的顺序是___________________________________________。
④分析丁组实验数据,写出该混合溶液中下列算式的精确结果(列式):c(Na+)-c(A-)=______ mol·L-1。
(2)常温下,某水溶液M中存在的离子有Na+、B2+、HB-、OH-、H+,存在的分子只有H2O。
①写出酸H2B的电离方程式______________________________。
②若溶液M由10 mL 0.2 mol·L-1 NaHB溶液与10 mL 0.2 mol·L-1 NaOH溶液混合而成,则溶液M的pH________(填“>”“7时,HA是弱酸
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②C ③c(Na+)>c(A-)>c(OH-)>c(H+)
④10-4-10-10
(2)①H2B===H++HB- ②> AC
解析 (1)①一元酸HA与NaOH等物质的量反应,酸性强弱取决于完全中和后盐溶液的pH,a=7时为强酸,a>7时为弱酸。
②据电荷守恒,有c(Na+)+c(H+)=c(A-)+c(OH-),因c(H+)=c(OH-),所以c(Na+)=c(A-)。
③丙为等浓度的HA与NaA的混合溶液,由pH>7知A-水解程度大于HA的电离,离子浓度大小关系为c(Na+)>c(A-)>c(OH-)>c(H+)。
④据电荷守恒c(Na+)+c(H+)=c(A-)+c(OH-),推导c(Na+)-c(A-)=c(OH-)-c(H+)=10-4-10-10 mol·L-1。
(2)①由于溶液中只存在水分子,说明H2B是完全电离成H+与HB-,而HB-部分电离为H+与B2-,故电离方程式为H2B===H++HB-。
②NaHB与NaOH恰好完全反应生成0.1 mol·L-1的Na2B溶液,B2-水解,溶液呈碱性。A项为物料守恒,C项为质子守恒。
14.(10分)按要求回答下列问题:
(1)实验室中常用NaOH溶液来进行洗气和提纯,当用100 mL 3 mol·L-1的NaOH溶液吸收标准状况下4.48 L CO2时,所得溶液中各离子浓度由大到小的顺序为___________________________。
(2)土壤的pH一般在4~9之间。土壤中Na2CO3含量较高时,pH可高达10.5,试用离子方程式解释土壤呈碱性的原因____________________________。加入石膏(CaSO4·2H2O)可以使土壤碱性降低,有关反应的化学方程式为_______________________。
(3)常温下在20 mL 0.1 mol·L-1 Na2CO3溶液中逐滴加入0.1 mol·L-1 HCl溶液40 mL,溶液中含碳元素的各种微粒(CO2因逸出未画出)物质的量分数(纵轴)随溶液pH变化的部分情况如图所示。回答下列问题:
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①在同一溶液中,H2CO3、HCO、CO________(填“能”或“不能”)大量共存;
②当pH=7时,溶液中含碳元素的主要微粒为______,溶液中各种离子的物质的量浓度的大小关系为______________;
③已知在25 ℃时,CO水解反应的平衡常数即水解常数Kh==2.0×10-4 mol·L-1,当溶液中c(HCO)∶c(CO)=2∶1时,溶液的pH=______________。
答案 (1)c(Na+)>c(HCO)>c(CO)>c(OH-)>c(H+) (2)CO+H2OHCO+OH-
Na2CO3+CaSO4·2H2OCaCO3+Na2SO4+2H2O
(3)①不能 ②HCO、H2CO3 c(Na+)>c(Cl-)>c(HCO)>c(H+)=c(OH-) ③10
解析 (1)根据钠离子守恒:2n(Na2CO3)+n(NaHCO3)=0.1 L×3 mol·L-1=0.3 mol,根据碳原子守恒:n(Na2CO3)+n(NaHCO3)==0.2 mol,解得n(Na2CO3)=n(NaHCO3)=0.1 mol。由于CO的水解程度较大,溶液呈碱性,故离子浓度的大小关系为c(Na+)>c(HCO)>c(CO)>c(OH-)>c(H+)。
(3)常温下在20 mL 0.1 mol·L-1 Na2CO3溶液中逐滴加入0.1 mol·L-1 HCl溶液40 mL,先反应生成碳酸氢钠,再与盐酸反应生成二氧化碳、水。
①由反应及图象可知,在同一溶液中,H2CO3、HCO、CO
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不能大量共存。
②由图象可知,pH=7时,溶液中含碳元素的主要微粒为HCO、H2CO3,由电荷守恒可知c(Na+)+c(H+)=c(Cl-)+c(HCO)+c(OH-),又c(H+)=c(OH-),则c(Na+)>c(Cl-),因HCO水解,则c(Na+)>c(Cl-)>c(HCO)>c(H+)=c(OH-)。
③CO的水解常数Kh==2×10-4,当溶液中c(HCO)∶c(CO)=2∶1时,c(OH-)=10-4 mol·L-1,由Kw可知,c(H+)=10-10 mol·L-1,所以pH=10。
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