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第九单元　水溶液中的离子反应与平衡
(满分:100分)
一、选择题:本题包括13小题,每小题4分,共52分。每小题只有一个选项符合题意。
1.能证明乙酸是弱酸的实验事实是 (　　)
A.CH3COOH溶液与Zn反应放出H2
B.CH3COOH溶液与Na2CO3溶液反应生成CO2
C.0.1 mol·L-1 CH3COONa溶液的pH大于7
D.0.1 mol·L-1 CH3COOH溶液可使紫色石蕊试液变红
2.部分弱酸的电离平衡常数如表所示。下列说法正确的是 (　　)
弱酸 HCN H2S H2CO3 HClO
电离平衡常数 (25 ℃) 4.9×10-10 K1=1.3×10-7 K2=7.1×10-15 K1=4.4×10-7 K2=4.7×10-11 K= 3.0×10-8
A.向Na2CO3溶液中滴加少量氯水:C+2Cl2+H2O===2Cl-+2HClO+CO2↑
B.少量硫化氢通入NaClO溶液中:H2S+ClO-===HS-+HClO
C.常温下,用广范pH试纸测得0.03 mol·L-1的NaClO溶液的pH约为10
D.常温下,浓度均为0.1 mol·L-1的HCN溶液、NaCN溶液等体积混合,混合后溶液pH>7
3.25 ℃时,向20 mL 1 mol·L-1 CuCl2溶液中滴加2 mol·L-1 Na2S溶液的滴定曲线如图所示。已知:pCu=-lg c(Cu2+),常温下Ksp(FeS)=6.3×10-18,lg 2≈0.3。下列说法正确的是 (　　)
A.E点存在:c(Na+)+c(H+)+2c(Cu2+)=c(Cl-)+c(OH-)
B.E→G的过程中,溶液的pH先减小后增大
C.G点坐标为(20,34.9)
D.25 ℃时,反应Cu2+(aq)+FeS(s)CuS(s)+Fe2+(aq)的K=6.3×1014
4.常温下,下列说法不正确的是 (　　)
A.pH均为5的稀盐酸和NH4Cl溶液,由水电离的H+浓度之比为1∶104
B.向水中加入少量NaHSO4固体,c(H+)增大,Kw不变
C.等物质的量浓度的HCOONa和NaF溶液,前者pH较大,则可发生反应:HCOOH+NaF===HF+HCOONa
D.等物质的量浓度、等体积的CH3COOH和CH3COONa溶液混合后pH约为4.7,则混合液中:c(CH3COO-)>c(Na+)>c(H+)>c(OH-)
5.常温下,向20 mL 0.05 mol·L-1的某稀酸H2B溶液中滴入0.1 mol·L-1氨水,溶液中由水电离出的氢离子浓度随滴入氨水体积的变化如图。下列分析正确的是 (　　)
A.NaHB溶液可能为酸性,也可能为碱性
B.A、B、C三点溶液的pH逐渐减小,D、E、F三点溶液的pH逐渐增大
C.E点溶液中离子浓度:c(N)>c(B2-)>c(OH-)>c(H+)
D.F点溶液:c(N)=2c(B2-)
6.测定0.1 mol·L-1 Na2SO3溶液先升温再降温过程中的pH,数据如表所示:
时刻 ① ② ③ ④
温度/℃ 25 30 40 25
pH 9.66 9.52 9.37 9.25
实验过程中,取①④时刻的溶液,加入盐酸酸化的BaCl2溶液做对比实验,④产生白色沉淀多。下列说法正确的是 (　　)
A.Na2SO3溶液显碱性的原因是S+2H2OH2SO3+2OH-
B.从上述实验可以得出结论,S的水解程度随温度升高而减弱
C.④的pH与①不同,是由S浓度减小造成的
D.①②③④溶液中的Kw相等
7.(2024·安徽合肥检测)常温下,将V0 mL 1 mol·L-1 HClO2溶液和V0 mL 1 mol·L-1 HMnO4溶液分别加水稀释,稀释后溶液的体积为V mL,稀释过程中溶液的pH与lg +1的关系如图所示。下列说法正确的是 (　　)
A.HClO2和HMnO4均为弱酸
B.在0≤pH≤5时,HClO2溶液满足pH=lg
C.稀释前,向两种溶液中分别滴加1 mol·L-1 NaOH溶液至恰好完全反应,消耗NaOH溶液的体积相等
D.常温下,浓度均为0.1 mol·L-1的NaClO2和NaMnO4溶液,溶液pH:NaMnO4>NaClO2
8.为研究沉淀的生成及转化,同学们进行如图所示实验。下列关于该实验的分析不正确的是 (　　)
A.①中产生白色沉淀的原因是c(Ag+)·c(SCN-)>Ksp(AgSCN)
B.①中存在平衡:AgSCN(s)Ag+(aq)+SCN-(aq)
C.②中无明显变化是因为溶液中的c(SCN-)过低
D.上述实验不能证明AgSCN向AgI沉淀转化反应的发生
9.25 ℃时,向0.1 mol·L-1 H3A(弱酸)溶液中加入NaOH固体改变溶液pH。保持溶液体积不变,测得所有含A粒子的pc与pH的变化关系如图所示,其中pc表示各含A粒子的浓度的负对数(pc=-lg c)。下列说法正确的是 (　　)
A.(H3A)的数量级为10-4
B.25 ℃时,NaH2A溶液呈碱性
C.pH=7时,c(H3A)+c(Na+)=0.1 mol·L-1
D.随着溶液pH增大,溶液中先增大后减小
10.(2024·河南商丘检测改编)常温下,Ksp(MnS)=2.5×10-13,Ksp(FeS)=6.3×10-18。FeS和MnS在水中的沉淀溶解平衡曲线如图所示(X2+表示Fe2+或Mn2+)。下列说法错误的是 (　　)
A.曲线 Ⅱ 表示FeS的沉淀溶解平衡曲线
B.升高温度,曲线 Ⅱ 上的c点可沿虚线移至e点
C.常温下,反应MnS(s)+Fe2+(aq)FeS(s)+Mn2+(aq)的平衡常数K≈4×105
D.向b点溶液中加入少量Na2S固体,溶液组成可由b点沿曲线 Ⅰ 向a点方向移动
11.25 ℃时,用0.2 mol·L-1 NaOH溶液滴定10 mL 0.1 mol·L-1 H2C2O4溶液,H2C2O4被滴定分数[]、pH及含碳粒子分布分数(δ)的变化关系如图所示。下列说法错误的是 (　　)
A.曲线Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ分别表示H2C2O4、HC2、C2的分布分数随H2C2O4被滴定分数的变化关系
B.(H2C2O4)的数量级为10-5
C.pH从6升高至7,的值逐渐增大
D.c点对应溶液中c(Na+)>c(HC2)>c(OH-)>c(H+)
12.(2024·江苏海安高级中学检测)已知含磷废水中的磷以磷酸及其盐的形式存在。某温度下,磷酸的pKa与溶液pH的关系如图所示,该温度下向初始pH=6的含磷废水中加入CaCl2可以得到Ca5(PO4)3OH沉淀而实现废水除磷。下列叙述错误的是 (　　)
A.该温度下,(H3PO4)=10-7.21
B.若逐渐增大该废水的pH,溶液中c(HP)随之不断增大
C.pH=6的该废水中存在:c(H2P)>c(HP)>c(P)
D.该废水除磷的离子反应有3H2P+5Ca2++H2O===Ca5(PO4)3OH↓+7H+
13.室温下,将NaOH溶液滴加到某酒石酸(H2X)溶液中,混合溶液的pH与离子浓度变化的关系如图所示。下列叙述正确的是 (　　)
A.L1表示pH与-lg 的变化关系
B.NaHX溶液呈碱性
C.L2上每点对应的溶液中水的电离程度都大于L1
D.当c(Na+)-c(HX-)-c(X2-)=0时,溶液pH<7
二、非选择题:本题共3小题,共48分。
14.(16分)(2024·广东惠州联考)铵盐是比较重要的盐类物质,请回答下列问题。
(1)(2分)氯化铵溶液可以清洗铁器表面锈迹,写出相关反应的离子方程式:　　　　　 　　　　　　。
(2)(2分)NH4SCN溶液与AgNO3溶液反应会生成AgSCN沉淀。已知:室温下,Ksp(AgCl)=1.8×10-10,Ksp(AgSCN)=2.0×10-12,则AgCl转化为AgSCN的平衡常数K=　　　　　　。
(3)(4分)常温下,向100 mL 0.2 mol·L-1的氨水中逐滴加入0.2 mol·L-1的盐酸,所得溶液中N和NH3·H2O的物质的量分数φ与加入盐酸的体积V的关系如图所示,根据图像回答下列问题。
①表示NH3·H2O的物质的量分数变化的曲线是　　　　　　(填“A”或“B”)。
②已知M点对应溶液的pH为9.26,则常温下,NH3·H2O的电离常数Kb=　　　　　　。
(4)(8分)为了探究外界条件对氯化铵水解平衡的影响,设计了如下实验方案:
实验序号 c(NH4Cl)/(mol·L-1) 温度/℃ 待测物理量 实验目的
Ⅰ 0.5 30 x —
Ⅱ 1.5 ⅰ y 探究浓度对氯化铵水解平衡的影响
Ⅲ 0.5 35 z ⅱ
Ⅳ 2.0 40 m 探究温度、浓度同时对氯化铵水解平衡的影响
限选药品和仪器:恒温水浴、pH计、烧杯、0.1 mol·L-1硝酸银溶液、蒸馏水和各种浓度的NH4Cl溶液。
①实验中,“待测物理量”是　　　　　　。
②ⅰ　　　　　　;
ⅱ:　　　　　　。
③上述表格中,y　　　　　　(填“>”“<”或“=”)m。
15.(16分)(2024·山东青岛检测改编)
(1)(2分)水的电离平衡曲线如图1所示。在B点对应温度下,将pH=8的Ba(OH)2溶液与pH=5的稀硫酸混合,欲使混合溶液pH=7,则Ba(OH)2溶液与稀硫酸的体积比为　　　　　　。
(2)(4分)实验室可用NaOH溶液吸收NO2,反应为2NO2+2NaOH===NaNO3+NaNO2+H2O。含0.2 mol NaOH的溶液与0.2 mol NO2恰好完全反应得1 L溶液A,溶液B为0.1 mol·L-1的CH3COONa溶液,则两溶液中主要阴离子浓度由大到小的顺序为　　　　　　(已知HNO2的电离常数Ka=7.1×10-4,CH3COOH的电离常数Ka=1.7×10-5)。可使溶液A和溶液B的pH相等的方法是　　　　(填标号)。
a.向溶液A中加适量水
b.向溶液A中加适量NaOH
c.向溶液B中加适量水
d.向溶液B中加适量NaOH
(3)(4分)已知25 ℃时碳酸的电离常数为、当溶液pH=12时,c(H2CO3)∶c(HC)∶c(C)=1∶　　　　∶　　　　。
(4)(6分)常温时,分别改变相同物质的量浓度的H2CO3溶液和氨水的pH,H2CO3、HC、C的物质的量分数(δ)及NH3·H2O、N的物质的量分数(δ)随pH的变化关系如图2所示(不考虑溶液中的CO2和NH3分子),已知:
δ=、
δ=,根据图像回答下列问题。
①NH4HCO3溶液显　　　　(填“酸”“碱”或“中”)性。
②pH=5时,C、HC、H2CO3三种粒子的物质的量浓度由大到小的顺序为　　　　　　。
③计算反应HC+NH3·H2ON+C+H2O的lg K=　　　　　　。
16.(16分)(2024·贵州适应性测试)钴属于稀缺性金属。利用“微波辅助低共熔溶剂”浸取某废旧锂离子电池中钴酸锂粗品制备LiCoO2产品,实现资源的循环利用。主要工艺流程如图:
已知:①氯化胆碱[HOCH2CH2N+(CH3)3·Cl-]是一种铵盐;
②Co2+在溶液中常以(CoCl4)2-(蓝色)和[Co(H2O)6]2+(粉红色)形式存在;
③25 ℃时,Ksp[Co(OH)2]=1.6×10-15。
回答下列问题:
(1)(2分)LiCoO2中Li元素的化合价为　　　　　　。
(2)(2分)下图为“微波共熔”中氯化胆碱-草酸和LiCoO2粗品以不同的液固比在120 ℃下微波处理10 min后锂和钴的浸取率图,则最佳液固比为　　　　mL·g-1。
(3)(2分)“水浸”过程中溶液由蓝色变为粉红色,该变化的离子方程式为　　　　　 　　　　　　。
(4)(2分)25 ℃时,“沉钴”反应完成后,溶液的pH=10,此时c(Co2+)=　　　　　　mol·L-1。
(5)(2分)“滤饼2”在高温烧结前需要洗涤、干燥,检验“滤饼2”是否洗涤干净的操作及现象是　　　　　
　　　　　 　　　　　 　　　　　　。
(6)(2分)“高温烧结”中需要通入空气,其作用是　　　　　 　　　　　 　　　　　 　　　　　　。
(7)(4分)锂离子电池正极材料LiCoO2在多次充放电后由于可循环锂的损失,结构发生改变生成Co3O4,导致电化学性能下降。
①Co3O4晶体(常式尖晶石型)的晶胞示意图如图所示,则顶点上的离子为　　　　　　(用离子符号表示)。
②使用LiOH和30%H2O2溶液可以实现LiCoO2的修复,则修复过程中反应的化学方程式为　　　　　　　　　。
水溶液中的离子反应与平衡
1.答案　C
解析　CH3COOH溶液与Zn反应放出H2说明CH3COOH具有酸性,A错误;CH3COOH与Na2CO3溶液反应生成CO2,说明酸性:CH3COOH>H2CO3,B错误;0.1 mol·L-1 CH3COONa溶液的pH>7,说明CH3COO-能发生水解,所以CH3COOH是弱酸,C正确;CH3COOH溶液使紫色石蕊试液变红说明CH3COOH具有酸性,D错误。
2.答案　D
解析　根据电离平衡常数可知酸性:H2CO3>HClO>HC,向Na2CO3溶液中滴加少量氯水的离子方程式是2CCl2+H2O===Cl-+ClO-+,A错误;虽然硫化氢酸性比次氯酸强,但由于次氯酸具有强氧化性,故少量硫化氢通入NaClO溶液中,发生氧化还原反应:H2S+ClO-===S↓+Cl-+H2O,B错误;NaClO溶液具有漂白性,不能用广范pH试纸测其pH,C错误;HCN的Ka=4.9×10-10,则CN-的水解常数是Kh=≈2×10-5,故CN-的水解程度大于其电离程度,即浓度相同的HCN溶液与NaCN混合溶液以NaCN的水解为主,则混合后溶液显碱性,pH>7,D正确。
3.答案　C
解析　E点对应溶液中,由电荷守恒得c(Na+)+c(H+)+2c(Cu2+)=c(Cl-)+c(OH-)+2c(S2-),A错误。E→G的过程中发生反应CuCl2+Na2S===CuS↓+2NaCl,溶液溶质的变化为CuCl2→CuCl2+NaCl→NaCl→NaCl+Na2S,溶液的pH不断增大,B错误。由题图可知,F点时二者恰好完全反应生成CuS,则Ksp(CuS)=c(Cu2+)·c(S2-)=10-17.6×10-17.6=10-35.2,G点对应溶液中c(S2-)=0.5 mol·L-1,故G点对应溶液中c(Cu2+)=2×10-35.2 mol·L-1,即G点坐标为(20,34.9),C正确。反应Cu2+(aq)+FeS(s)CuS(s)+Fe2+(aq)的平衡常数K==6.3×1017.2,D错误。
4.答案　C
解析　盐酸溶液中水电离出的氢离子浓度等于水电离出的氢氧根离子浓度,pH为5的稀盐酸中氢离子浓度为10-5 mol·L-1,氢氧根离子浓度为10-9 mol·L-1,由水电离的氢离子浓度为10-9 mol·L-1,NH4Cl溶液中氢离子全部由水电离产生,水电离的氢离子浓度为10-5 mol·L-1,故二者由水电离的H+浓度之比为1∶104,故A正确;Kw只与温度有关,温度不变,Kw不变,故B正确;根据“越弱越水解”可知,等物质的量浓度的HCOONa和NaF溶液,前者pH较大,则甲酸的酸性比氟化氢弱,弱酸不能制取强酸,故C错误;等物质的量浓度、等体积的CH3COOH和CH3COONa溶液混合后,溶液呈酸性,即c(H+)>c(OH-),根据电荷守恒:c(Na+)+c(H+)=c(OH-)+c(CH3COO-),可得混合液中离子浓度大小为c(CH3COO-)>c(Na+)>c(H+)>c(OH-),故D正确。
5.答案　D
解析　由A点水电离出的c(H+)=10-13 mol·L-1,则溶液中c(H+)=10-1 mol·L-1,可得出H2B为二元强酸,故NaHB溶液为酸性,A错误;随着氨水的加入,溶液的酸性减弱,溶液的pH持续增大,B错误;E点溶液中的溶质为(NH4)2B和NH3·H2O,由图可知溶液显酸性,故溶液中的离子浓度大小关系为c(N)>c(B2-)>c(H+)>c(OH-),C错误;溶液中存在电荷守恒:c(N)+c(H+)=2c(B2-)+c(OH-),F点溶液呈中性,即c(H+)=c(OH-),则c(N)=2c(B2-),D正确。
6.答案　C
解析　Na2SO3是强碱弱酸盐,在水溶液中发生水解,存在水解平衡:SH2O+OH-,A错误;水解过程是吸热的,升高温度,水解平衡向正向移动,S水解产生的c(OH-)增大,而①→③过程中pH减小,主要原因是部分S,溶液中c(S)减小,pH减小,B错误;④的pH与①不同的主要原因是部分S,溶液中c(S)减小,导致④中pH变小,C正确;Kw只与温度有关,①②③温度不同,Kw不相等,D错误。
7.答案　C
解析　由题图可知,1 mol·L-1 HClO2溶液的pH>0,1 mol·L-1 HMnO4溶液的pH=0,说明HClO2是弱酸,HMnO4为强酸,故A错误;因为HClO2为弱酸,稀释促进其电离,在0≤pH≤5时,HClO2溶液不满足pH=lg ,故B错误;稀释前,等体积、等浓度的HClO2溶液和HMnO4溶液消耗NaOH的物质的量相同,故消耗NaOH溶液的体积相等,故C正确;NaClO2为强碱弱酸盐,Cl水解使溶液显碱性,pH>7,NaMnO4为强酸强碱盐,溶液显中性,故D错误。
8.答案　D
解析　A项,①中发生反应:Ag++SCN-===AgSCN↓,说明c(Ag+)·c(SCN-)>Ksp(AgSCN),正确;B项,①中存在AgSCN沉淀,故存在平衡:AgSCN(s)Ag+(aq)+SCN-(aq),正确。C项,②中加入Fe(NO3)3后溶液未变红,说明溶液中的c(SCN-)过低,正确;D项,③中溶液变红说明SCN-浓度增大,有黄色沉淀产生,说明AgSCN转化为AgI,同时生成SCN-,故该实验可以证明AgSCN向AgI沉淀转化反应的发生,错误。
9.答案　D
解析　曲线 Ⅱ 和曲线Ⅲ的交点对应溶液中c(H2A-)=c(H3A)、pH=1.4,则(H3A)==10-1.4,曲线 Ⅰ 和曲线 Ⅱ 的交点对应溶液中c(HA2-)=c(H2A-)、pH=6.7,则(H3A)==10-6.7,则(H3A)的数量级为10-7,A错误;H2A-的水解平衡常数Kh(H2A-)==10-12.6,故Kh(H2A-)<(H3A),NaH2A溶液呈酸性,B错误;pH=7时,c(H+)=c(OH-),由电荷守恒可知,c(Na+)+c(H+)=c(H2A-)+2c(HA2-)+c(OH-),则c(Na+)=c(H2A-)+2c(HA2-),再由元素守恒可得,c(H3A)+c(H2A-)+c(HA2-)=0.1 mol·L-1,则c(H3A)+c(Na+)-c(HA2-)=0.1 mol·L-1,C错误;结合电离常数表达式可知,=10-5.3×c(H2A-),随着溶液pH增大,c(H2A-)先增大后减小,即先增大后减小,D正确。
10.答案　C
解析　A.由题给数据可知,Ksp(MnS)>Ksp(FeS),则曲线Ⅰ表示的是MnS的沉淀溶解平衡曲线,曲线Ⅱ表示的是FeS的沉淀溶解平衡曲线,A正确;B.②c点在曲线Ⅱ上,表示FeS的饱和溶液,c(Fe2+)=c(S2-),升高温度,Ksp(FeS)增大,但溶液中c(Fe2+)=c(S2-),故曲线Ⅱ上的c点可沿虚线移至e点,B正确;C.常温下,反应MnS(s)+Fe2+(aq)FeS(s)+Mn2+(aq)的平衡常数K=≈4×104,C错误。
11.答案　D
解析　A项,向H2C2O4溶液中滴加氢氧化钠溶液,c(H2C2O4)逐渐减小、c(HC2)先增大后减小、c(C2)逐渐增大,故曲线Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ分别表示H2C2O4、HC2的分布分数随H2C2O4被滴定分数的变化关系,正确;B项,曲线交点b点对应溶液中c(HC2)=c(C2),由m点坐标可知,溶液pH=4.5,则(H2C2O4)==10-4.5,数量级为10-5,正确;C项,,pH从6升高至7,对应H2C2O4被滴定分数在2左右,随pH增大,c(HC2)逐渐减小,则逐渐增大,正确。D项,由题图可知,c点对应溶液的溶质为NaHC2O4,溶液呈酸性,则溶液中离子浓度大小顺序为c(Na+)>c(HC2)>c(H+)>c(OH-),错误。
12.答案　B
解析　由磷酸的pKa与溶液pH的关系图可知,(H3PO4)=10-2.12、(H3PO4)=10-7.21、(H3PO4)=10-12.36,A正确。逐渐增大该废水pH的过程中,含磷微粒的变化是H3PO4H2P,因此溶液中c(HP)先增大后减小,B错误。pH=6时,因为(H3PO4)==10-7.21,所以=10-1.21<1,即c(H2P)>c(HP);因为(H3PO4)==10-12.36,所以=10-6.36<1,即c(HP)>c(P),故c(H2P)>c(HP)>c(P),C正确。因为向含磷废水中加入CaCl2可以得到Ca5(PO4)3OH沉淀,所以废水除磷过程中存在离子反应:3H2P+5Ca2++H2O===Ca5(PO4)3OH↓+7H+,D正确。
13.答案　D
解析　H2X为二元弱酸,以第一步电离为主,则(H2X)>(H2X),-lg=0时存在c(HX-)=c(X2-),-lg=0时存在c(HX-)=c(H2X),pH相同时,可知L1表示pH与-lg 的变化,L2表示pH与-lg 的变化,A错误;由c(HX-)=c(X2-)时溶液pH=4.34,可知NaHX溶液中HX-电离程度大于HX-水解程度,则NaHX溶液呈酸性,溶液中c(H+)>c(OH-),B错误;酸碱浓度越大对水的电离抑制程度越大,则L2上每点对应的溶液中水的电离程度不一定大于L1,若NaOH过量时L2上水的电离程度可能小于L1,C错误;根据电荷守恒:c(Na+)+c(H+)=c(HX-)+2c(X2-)+c(OH-),当c(Na+)-c(HX-)-c(X2-)=0时,c(H+)=c(X2-)+c(OH-),故c(H+)>c(OH-),pH<7,D正确。
14.答案　(1)N+H2ONH3·H2O+H+、
Fe2O3+6H+===2Fe3++3H2O
(2)90　(3)①A　②10-4.74
(4)①溶液的pH　②30　探究温度对氯化铵水解平衡的影响　③>
解析　(1)氯化铵水解使溶液显酸性,能溶解氧化铁,反应的离子方程式为N+H2ONH3·H2O+H+、Fe2O3+6H+===2Fe3++3H2O。(2)AgCl转化为AgSCN的平衡常数K==90。(3)①向氨水中逐滴加入盐酸,随着盐酸的量的增加,NH3·H2O的物质的量减小,所以表示NH3·H2O的物质的量分数变化的曲线为A。②已知M点对应溶液的pH为9.26,则c(H+)=10-9.26 mol·L-1,c(OH-)=10-4.74 mol·L-1,且M点对应溶液中c(N)=c(NH3·H2O),则常温下NH3·H2O的电离平衡常数Kb==10-4.74。(4)①由提供的药品和仪器可知,pH计可准确测定溶液的pH,所以“待测物理量”是溶液的pH。②探究浓度对氯化铵水解平衡的影响,则温度必须相同,所以实验 Ⅱ 的温度应与实验 Ⅰ 的温度相同,即ⅰ为30。实验 Ⅰ 和实验Ⅲ浓度相同,温度不同,所以实验Ⅲ的实验目的是探究温度对氯化铵水解平衡的影响。③水解反应属于吸热反应,温度越高水解程度越大,氢离子浓度越大;溶液浓度越大,水解生成的氢离子浓度越大,则溶液的酸性越强。实验Ⅳ中NH4Cl溶液的浓度大、温度高,所以实验Ⅳ的溶液的pH小于实验 Ⅱ 的溶液的pH,即y>m。
15.答案　(1)2∶9　(2)c(N)>c(N)>c(CH3COO-)　bc
(3)×1024
(4)①碱　②c(H2CO3)>c(HC)>c(C)　③-0.95
解析　(1)由题图1可知,A点所在曲线Kw=10-7×10-7=10-14,对应温度为25 ℃;B点所在曲线Kw=10-6×10-6=10-12,由于水的电离吸热,故B点所在曲线对应温度高于25 ℃。在B点对应温度下,Kw=10-12,pH=8的Ba(OH)2溶液中,c(OH-)= mol·L-1=10-4 mol·L-1,pH=5的稀硫酸中,c(H+)=10-5 mol·L-1,二者混合后若pH=7,则混合溶液显碱性,碱过量,混合溶液中c(OH-)= mol·L-1,解得V(碱)∶V(酸)=2∶9。(2)含0.2 mol NaOH的溶液与0.2 mol NO2恰好完全反应得1 L溶液A,则溶液A为0.1 mol·L-1 NaNO3、0.1 mol·L-1 NaNO2的混合溶液,溶液B为0.1 mol·L-1的CH3COONa溶液。阴离子中N不水解,浓度最大,HNO2的电离常数大于CH3COOH的电离常数,则CH3COO-的水解程度大于N的水解程度,故两溶液中主要阴离子浓度由大到小的顺序为c(N)>c(N)>c(CH3COO-)。溶液A、溶液B均显碱性,且溶液B碱性强于溶液A,即pH(B)>pH(A)。向溶液A中加适量水,溶液A碱性减弱,pH减小,不能使pH(B)=pH(A),a不符合题意;向溶液A中加适量NaOH,溶液A的pH增大,能使pH(B)=pH(A),b符合题意;向溶液B中加适量水,溶液B碱性减弱,pH减小,能使pH(B)=pH(A),c符合题意;向溶液B中加适量NaOH,溶液B碱性增强,pH增大,不能使pH(B)=pH(A),d不符合题意。(3)碳酸的电离常数,,c(H2CO3)∶c(HC)∶c(C)=∶c(HC)∶∶[],当溶液pH=12时,c(H+)=10-12 mol·L-1,故c(H2CO3)∶c(HC)∶c(C)=1∶(×1012)∶(×1024)。(4)①由题图2可知,HC的物质的量分数相同时,pH=10.21,故HC的电离常数Ka(HC)==10-10.21;HC和H2CO3的物质的量分数相同时,pH=6.38,故H2CO3的一级电离常数(H2CO3)==10-6.38,HC的水解常数Kh(HC)==10-7.62;NH3·H2O和N的物质的量分数相同时,pH=9.26,故N的水解常数Kh(N)==10-9.26。综上所述,Ka(HC)c(HC)>c(C)。③结合①可知反应HC=
=Ka(HC)·=10-0.95,则lg K=lg 10-0.95=-0.95。
16.答案　(1)+1　(2)60
(3)(CoCl4)2-+6H2O===[Co(H2O)6]2++4Cl-
(4)1.6×10-7
(5)取最后一次洗涤液加入氯化钙(或氯化钡)溶液,无白色沉淀产生,则已洗净
(6)利用空气中的氧气将+2价的Co元素氧化为+3价
(7)①Co2+　②6LiOH+H2O2+2Co3O4===6LiCoO2+4H2O
解析　(1)LiCoO2中Co元素为+3价,O元素为-2价,因此Li元素为+1价。(2)题图中信息显示当液固比为60 mL·g-1时钴的浸取率最高。锂的浸取率随液固比的增大变化不大,因此最佳液固比为60 mL·g-1。(3)“水浸”过程中溶液由蓝色[(CdCl4)2-]变为粉红色{[Co(H2O)6]2+},该变化的离子方程式为(COCl4)2-+6H2O===[Co(H2O)6]2++4Cl-。(4)pOH=14-pH=4,此时溶液中氢氧根离子浓度为10-4 mol·L-1,c(Co2+)= mol·L-1=1.6×10-7 mol·L-1。(5)检验“滤饼2”是否洗涤干净只需要检验最后一次洗涤液中是否含有大量Na2CO3即可,取最后一次洗涤液加入CaCl2或BaCl2溶液,无白色沉淀产生,则已洗净。(6)由分析可知,高温烧结时通入空气,利用空气中的氧气将+2价的Co元素氧化为+3价。(7)①由晶胞结构可知,大黑球位于顶点和体内,个数为6,8个小黑球位于晶胞体内,大黑球∶小黑球=6∶8=3∶4,根据化学式Co3O4可知,大黑球表示Co3+或Co2+,Co3O4中Co3+∶Co2+=2∶1,则顶点和体内1个大黑球为Co2+。②使用LiOH和30%H2O2溶液可以实现LiCoO2的修复是过氧化氢将Co3O4氧化和LiOH反应生成LiCoO2:6LiOH+H2O2+2Co3O4===6LiCoO2+4H2O。

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