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第三单元 盐类的水解
(计时:45分钟 满分:100分)
一、选择题(本大题共10小题,每小题5分,共50分)
1.(2022·西安中学质检)下列物质在常温时发生水解,对应的离子方程式正确的是( )
A.Na2CO3:CO+2H2OH2CO3+2OH-
B.NH4Cl:NH+H2ONH3↑+H2O+H+
C.CuSO4:Cu2++2H2OCu(OH)2+2H+
D.NaF:F-+H2O===HF+OH-
解析 多元弱酸根离子水解是分步进行的,是可逆反应,水解的量少不能生成沉淀和气体。本题选C项。
答案 C
2.(2022·吉林一中月考)把三氯化铁溶液蒸干灼烧,最终得到的固体产物是( )
A.无水三氯化铁 B.氢氧化铁
C.氧化亚铁 D.三氧化二铁
解析 Fe3+在溶液中发生水解,加热促进水解,生成的HCl挥发,蒸干后获得氢氧化铁固体,灼烧后得到三氧化二铁。
答案 D
3.(2022·广州诊断)常温时,某溶液中由水电离出的H+和OH-的物质的量浓度乘积为1×10-10,则该溶液可能是( )
①H2SO4 ②CH3COOH ③NH4Cl ④KOH
⑤CH3COONa
A.①④⑤ B.③⑤
C.①②③ D.③
解析 由水的离子积常数易求得c(H+)=c(OH-)=1×10-5 mol·L-1>1×10-7 mol·L-1,说明所加试剂促进了水的电离,酸和碱抑制水的电离,而能水解的盐促进水的电离。
答案 B
4.(2022·新乡市一中调研)在水溶液中,只因发生水解反应而不能大量共存的一组离子是( )
A.SO、OH-、Na+、H+
B.Al3+、Na+、AlO、Cl-
C.Ba2+、HCO、K+、SO
D.S2-、H+、SO、Cu2+
解析 A项溶液中发生中和反应H++OH-===H2O而不能大量共存;B项溶液中,Al3+和AlO发生相互促进的水解反应而不能大量共存;C项溶液中,因Ba2+和SO生成沉淀而不能大量共存;D项溶液中,发生反应S2-+2H+===H2S↑、Cu2++S2-===CuS↓而不能大量共存。
答案 B
5.(2022·豫东、豫北名校测试)现有浓度均为0.10 mol·L-1的①Na2CO3溶液和②NaHCO3溶液。下列说法不正确的是( )
A.①中有:c(Na+)>c(CO)>c(HCO)>c(OH-)>c(H+)
B.②中有:c(Na+)=c(HCO)+c(CO)+c(H2CO3)
C.①和②混合溶液中:c(Na+)+c(H+)=c(HCO)+2c(CO)+c(OH-)
D.①或②中都有:c(HCO)+c(CO)+c(H2CO3)=0.10 mol·L-1
解析 本题考查电解质溶液中离子浓度的关系和盐类的水解,意在考查考生的分析力量。Na2CO3溶液中存在水解平衡:CO+H2OHCO+OH-,HCO+H2OH2CO3+OH-,且水会电离出少量OH-,故c(OH-)>c(HCO),A项错。B项符合物料守恒,C项符合电荷守恒,D项符合物料守恒。
答案 A
6.(2022·石家庄质检一)25 ℃时,将a mol/L的氨水与b mol/L盐酸等体积混合,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
解析 本题考查电解质溶液中的离子平衡。A选项,依据电荷守恒,正确;B选项,若b=2a,则混合后为等浓度的NH4Cl和HCl的混合溶液,由于NH水解,使溶液中c(H+)>c(NH),错误;C选项,若a=2b,则混合后为等浓度的NH4Cl和NH3·H2O的混合溶液,NH3·H2O的电离程度大于NH水解程度,故c(NH)>c(Cl-)>c(OH-)>c(H+),正确;D选项,c(H+)=c(OH-)+c(NH3·H2O),为NH4Cl溶液中的质子守恒,故可知a=b,正确。
答案 B
7.(2022·合肥质检)常温下,下列溶液中离子浓度关系表达正确的是( )
A.Na2CO3溶液中:c(H+)+c(Na+)===c(OH-)+c(CO)+c(HCO)
B.0.1 mol·L-1的NH4Cl溶液中:c(Cl-)>c(H+)>c(NH)>c(OH-)
C.向NH4HSO4的水溶液中逐滴滴入NaOH溶液,至中性的溶液中:c(Na+)>c(SO)>c(NH)>c(H+)=c(OH-)
D.pH=3的CH3COOH溶液与pH=11的NaOH溶液等体积混合后的溶液中c(Na+)>c(CH3COO-)>c(OH-)>c(H+)
解析 A选项,Na2CO3溶液中:c(H+)+c(Na+)=c(OH-)+2c(CO)+c(HCO),错误;B选项,NH4Cl溶液中c(Cl-)>c(NH)>c(H+)>c(OH-),错误;C选项,若溶液为中性,则溶液中的溶质为Na2SO4、(NH4)2SO4和稍过量的NaOH,故正确;D选项,pH=3的CH3COOH溶液与pH=11的NaOH溶液等体积混合后,溶液显酸性,则有c(CH3COO-)>c(Na+)>c(H+)>c(OH-),错误。
答案 C
8.(2021·安徽)已知NaHSO3溶液显酸性,溶液中存在以下平衡:
HSO+H2OH2SO3+OH- ①
HSOH++SO ②
向0.1 mol·L-1的NaHSO3溶液中分别加入以下物质,下列有关说法正确的是( )
A.加入少量金属Na,平衡①左移,平衡②右移,溶液中c(HSO)增大
B.加入少量Na2SO3固体,则c(H+)+c(Na+)=c(HSO)+c(OH-)+c(SO)
C.加入少量NaOH溶液,、的值均增大
D.加入氨水至中性,则2c(Na+)=c(SO)>c(H+)=c(OH-)
解析 加入少量金属Na,溶液中c(H+)减小,平衡②右移,溶液中c(HSO)减小,A项错误;加入少量Na2SO3固体,依据电荷守恒有c(H+)+c(Na+)=c(HSO)+2c(SO)+c(OH-),B项错误;加入少量NaOH溶液,c(OH-)增大,平衡②右移,、均增大,C项正确;加入氨水至中性,依据物料守恒:c(Na+)=c(HSO)+c(SO)+c(H2SO3),则c(Na+)>c(SO),D项错误。
答案 C
9.(2022·太原五中测试)25 ℃时,x mol·L-1氢氟酸水溶液中,加入KOH固体调整溶液的pH(忽视加入固体引起的溶液体积变化),得到c(HF)、c(F-)与溶液pH的变化关系如图所示。下列说法正确的是( )
A.当c(F-)>c(HF)时,溶液呈碱性
B.当pH=2时,c(F-)<c(K+)
C.25 ℃时,氢氟酸的电离平衡常数为4×10-6
D.当pH=5时,c(HF)+c(K+)+c(H+)-c(OH-)=x mol/L
解析 A项,依据图象可以得出当c(F-)>c(HF)时,溶液也可以呈酸性;B项,由电荷守恒得,c(K+)+c(H+)=c(F-)+c(OH-),当pH=2时,c(H+)>c(OH-),则c(F-)>c(K+)时才满足电荷守恒;pH=4时,c(F-)=0.8x mol/L,c(HF)=0.2x mol/L,则氢氟酸的电离平衡常数Ka===4×10-4,所以C项不正确;D项,依据电荷守恒,得c(K+)+c(H+)=c(F-)+c(OH-),若两边均加上c(HF),可得c(HF)+c(K+)+c(H+)=c(F-)+c(OH-)+c(HF),移项可得c(HF)+c(K+)+c(H+)-c(OH-)=c(F-)+c(HF),忽视加入固体引起的溶液体积变化,得c(F-)+c(HF)=x mol/L。
答案 D
10.(2021·浙江)25 ℃时,用浓度为0.100 0 mol·L-1的NaOH溶液滴定20.00 mL浓度均为0.100 0 mol·L-1的三种酸HX、HY、HZ,滴定曲线如图所示。下列说法正确的是( )
A.在相同温度下,同浓度的三种酸溶液的导电力量挨次:HZ<HY<HX
B.依据滴定曲线,可得Ka(HY)≈10-5
C.将上述HX、HY溶液等体积混合后,用NaOH溶液滴定至HX恰好完全反应时:c(X-)>c(Y-)>c(OH-)>c(H+)
D.HY与HZ混合,达到平衡时:
c(H+)=+c(Z-)+c(OH-)
解析 A项,在相同温度下,同浓度的三种酸溶液的酸性:HX<HY<HZ,故导电力量:HX<HY<HZ,A项错误;B项,Ka(HY)=≈10-5,B项正确;C项,反应后Y-的浓度应大于X-,C项错误;D项,由电荷守恒知,c(H+)=c(Z-)+c(Y-)+c(OH-),由Ka(HY)=,得c(H+)=,明显D项错误。
答案 B
二、非选择题(本大题共4小题,共50分)
11.(12分)(2022·豫南九校联考)现将0.04 mol·L-1的某酸(A)溶液和0.02 mol·L-1 NaOH溶液等体积混合得混合溶液Q。
(1)若A为CH3COOH,Q呈酸性,溶液中全部离子按浓度由大到小排列的挨次是________;若A为HCl,100 ℃时(Kw=10-12),溶液中由水电离出的H+浓度为______________mol·L-1;若A为H2S,Q接近中性,则HS-的电离力量________水解力量(填“>”“<”“=”或“无法确定”)。
(2)依据(1)中信息比较相同条件下,浓度均为0.01 mol·L-1 的①NaHS、②CH3COONa、③NaCl溶液中,阴离子总浓度由大到小的挨次为________(填序号)。
(3)用浓度为0.01 mol·L-1的NaOH溶液滴定相同体积、相同浓度的①HCl浓度、②CH3COOH溶液、③H2S溶液,当滴定至中性时,消耗NaOH溶液的体积分别为a mL、b mL、c mL,则a、b、c的大小关系是________。
解析 (1)若A为CH3COOH,Q中CH3COOH和CH3COONa物质的量浓度相等,溶液呈酸性说明CH3COOH的电离程度大于CH3COO-的水解程度,离子浓度的大小挨次为c(CH3COO-)>c(Na+)>c(H+)>c(OH-);若A为HCl,则Q中c(H+)=0.01 mol·L-1,100 ℃时Kw=10-12,则c(OH-)=10-10 mol·L-1,水电离生成的H+物质的量等于OH-的物质的量,因此水电离出的H+浓度为10-10 mol·L-1;若A为H2S,则Q中NaHS与H2S的物质的量浓度相等,若HS-的电离力量强于或等于其水解力量,则溶液肯定呈酸性,而实际上Q接近中性,说明HS-的水解力量较强。(2)由电荷守恒,①中有c(Na+)+c(H+)=c(HS-)+c(OH-)+2c(S2-)>c(HS-)+c(OH-)+c(S2-),②中有c(Na+)+c(H+)=c(CH3COO-)+c(OH-),③中有c(Na+)+c(H+)=c(Cl-)+c(OH-),三种溶液中的c(Na+)相等,但c(H+):③>②>①,所以三种溶液中阴离子浓度的大小挨次为③>②>①。(3)碱与三种酸等物质的量混合后,所得到的溶液分别呈中性、碱性、碱性,又由于酸性:CH3COOH>H2S,故三种溶液的pH大小挨次为NaCl<CH3COONa<NaHS,当所得的盐为中性时,表明碱与弱酸反应时酸略有过量,且酸性越弱,酸应过量得越多,故a>b>c。
答案 (1)c(CH3COO-)>c(Na+)>c(H+)>c(OH-) 10-10 < (2)③>②>① (3)a>b>c
12.(12分)(2022·江西重点中学联考)常温下,向100 mL 0.01 mol·L-1 HA溶液中逐滴加入0.02 mol·L-1 MOH溶液,图中所示曲线表示混合溶液的pH变化状况(体积变化忽视不计)。回答下列问题:
(1)由图中信息可知HA为________酸(填“强”或“弱”),理由是________。
(2)常温下肯定浓度的MA稀溶液的pH=a,则a________7(填“>”“<”或“=”),用离子方程式表示其缘由:________,此时,溶液中由水电离出的c(OH-)=________。
(3)请写出K点所对应的溶液中离子浓度的大小关系:________。
(4)K点对应的溶解中,c(M+)+c(MOH)______2c(A-)(填“>”“<”或“=”);若此时溶液的pH=10,则c(MOH)+c(OH-)=______mol·L-1。
解析 (1)由题目信息可知0.01 mol·L-1 HA溶液的pH=2,说明其完全电离,故为强电解质。(2)由题目图象可知向100 mL 0.01 mol·L-1 HA溶液中滴加51 mL 0.02 mol·L-1 MOH溶液,pH=7,说明MOH是弱碱,故其所对应的MA是弱碱强酸盐,水解显酸性,溶液中的H+全部是水电离出来的,故水电离出的c(OH-)=1×10-a mol·L-1。(3)K点是由100 mL 0.01 mol·L-1 HA溶液与100 mL 0.02mol·L-1 MOH溶液混合而成的,反应后的溶液为等物质的量浓度的MA和MOH溶液,故c(M+)>c(A-)>c(OH-)>c(H+)。(4)由物料守恒得c(M+)+c(MOH)=2c(A-),由电荷守恒得c(M+)+c(H+)=c(A-)+c(OH-),故c(MOH)+c(OH-)=c(A-)+c(H+)≈0.005 mol·L-1。
答案 (1)强 0.01 mol·L-1 HA溶液中c(H+)=0.01 mol·L-1
(2)< M++H2OMOH+H+
1×10-a mol·L-1
(3)c(M+)>c(A-)>c(OH-)>c(H+)
(4)= 0.005
13.(13分)(2022·河北教学质量监测)已知:物质A~J都是由下表中离子组成的,且为中学化学常见物质,有如图所示的转化关系,产物中的水已省略。(假如需要阴、阳离子可以重复使用)
阳离子
NH、H+、Fe3+、Fe2+、Ba2+
阴离子
OH-、I-、SO、NO、CO
已知:C、D为沉淀,甲、乙为无色气体,丙为单质。试按要求回答下列相关问题:
(1)D的化学式为________、甲的电子式为________。
(2)已知E溶液显碱性,则0.1 mol/L的E溶液中各离子浓度由大到小的挨次为________。
(3)写出A与E反应的离子反应方程式____________________。
(4)写出H与过量J反应的离子反应方程式________________。
(5)B与E溶液混合后加热可生成丁气体,中和等浓度、等体积的G溶液,需要pH相同的B与丁两溶液的体积关系为前者________后者(填“>”“=”或“<”)。
(6)用惰性电极电解F溶液阳极的电极反应式为____________。
解析 A:Fe2(SO4)3、B:Ba(OH)2、C:Fe(OH)3、D:BaSO4、E:(NH4)2CO2、F:(NH4)2SO4、G:HI、H:FeI2、I:Fe(NO3)3[或Fe(NO3)2]、J:HNO3、甲:CO2、乙:NO、丙:I2;相应答案即可得。
答案 (1)BaSO4 :::C:::
(2)c(NH)>c(CO)>c(OH-)>c(HCO)>c(H+)
(3)2Fe3++3CO+3H2O===2Fe(OH)3↓+3CO2↑
(4)Fe2++2I-+NO+4H+===Fe3++I2+NO↑+2H2O
(5)>
(6)4OH--4e-===O2↑+2H2O
14.(13分)现有常温下20 mL 0.1 mol/L的Na2CO3溶液。
(1)①你认为该溶液呈碱性的缘由是(用离子方程式表示):____________________________,为证明你的上述观点,请设计一个简洁的试验,简述试验过程:________________________。
②同学甲认为该溶液中Na2CO3的水解是微弱的,发生水解的CO不超过其总量的10%。请你设计试验证明该同学的观点是否正确:____________________________________。
③同学乙就该溶液中粒子之间的关系写出了下列四个关系式,你认为其中正确的是________(填选项字母)。
A.c(Na+)=2c(CO)
B.c(CO)>c(OH-)>c(HCO)>c(H2CO3)
C.c(CO)+c(HCO)=0.1 mol/L
D.c(OH-)=c(H+)+c(HCO)+2c(H2CO3)
④水解反应是典型的可逆反应。水解反应的化学平衡常数称为水解常数(用Kh表示),请写出Na2CO3第一步水解反应的水解平衡常数的表达式:______________________________________。
(2)向该溶液中逐滴加入0.1 mol/L HCl溶液40 mL,溶液pH渐渐降低,此时溶液中含碳元素的微粒的物质的量浓度的百分含量(纵轴)也发生变化(CO2因逸出未画出),如图所示,依据图示回答下列问题:
①当反应到A点时,溶液中全部阳离子和阴离子的浓度大小关系为______________________。
②B点表示的含义是__________________________________
____________________________________________________。
③当混合液的pH=________时,开头放出CO2气体。
解析 (1)①纯碱是盐不是碱,其溶液呈碱性的缘由只能是盐的水解。证明该观点正确与否的动身点是:把产生水解的离子消耗掉,看在无水解离子的状况下溶液酸碱性是否发生变化。
②离子是微观的,发生水解的量是看不到的,但水解后的结果——溶液酸碱性和酸碱度是可以测量的,所以可以用测溶液pH的方法来测定水解度。
③A项错误,正确的写法应为:c(Na+)=2[c(CO)+c(HCO)+c(H2CO3)];B项正确,从水解程度大小来分析;C项错误,等式左边缺少c(H2CO3);D项正确,依据质子守恒可知。
④CO第一步水解的离子方程式为CO+H2OHCO+OH-,先依据化学平衡常数的书写方式得:K=c(HCO)·c(OH-)/c(CO)·c(H2O),再依据水解平衡常数的书写规章:在稀溶液中水的浓度视为1,得水解平衡常数的表达式:Kh=c(HCO)·c(OH-)/c(CO)。
(2)①A点时,CO、HCO浓度相同,相当于Na2CO3和NaHCO3混合液,离子浓度关系为c(Na+)>c(CO)=c(HCO)>c(OH-)>c(H+);②B点时CO浓度变为0,说明此时CO恰好转化成HCO,溶液的pH为8;③当pH达到6后,H2CO3浓度不再增加,说明溶液已饱和,CO2开头逸出。
答案 (1)①CO+H2OHCO+OH- 向纯碱溶液中滴加数滴酚酞试液后,溶液显红色;然后逐滴加入氯化钙溶液直至过量,若溶液红色渐渐变浅直至消逝,则说明上述观点正确
②用pH试纸(或pH计)测常温下0.1 mol/L纯碱溶液的pH;若pH<12,则该同学的观点正确;若pH>12,则该同学的观点不正确
③BD ④Kh=c(HCO)·c(OH-)/c(CO)
(2)①c(Na+)>c(CO)=c(HCO)>c(OH-)>c(H+)
②Na2CO3恰好转化为NaHCO3,此时溶液的pH为8
③6
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