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专题3　水溶液中的离子反应
一、 选择题(本题包括13小题，每小题3分，共39分。每小题只有一个选项符合题意)
1. [2025扬州期末]下列关于水的说法正确的是(　　)
A. 水是非电解质
B. 纯水的pH一定等于7
C. 水的化学性质比较稳定，是由于水分子间存在氢键
D. 相同pH的盐酸和NH4Cl溶液中，水的电离程度不同
2. 航天员在中国空间站进行太空实验——过饱和醋酸钠溶液结晶形成温热的“冰球”。下列说法正确的是(　　)
A. 醋酸钠是非电解质
B. 过饱和醋酸钠溶液结晶过程中ΔS＞0
C. 过饱和醋酸钠溶液结晶过程中ΔH＜0
D. 向水中加入醋酸钠，水的电离被抑制
3. [2025南京五校联盟期末]升高温度，下列物理量不一定增大的是(　　)
A. 化学平衡常数K B. 水的离子积常数Kw
C. 化学反应速率v D. BaSO4的溶度积Ksp
4. 下列实验原理与装置能达到实验目的的是(　　)
A. 定量测定H2O2的分解速率 B. 制备Fe(OH)2并能较长时间观察其颜色
C. 测氯水的 D. 测定KMnO4溶液物质的量浓度
5. 下列叙述正确的是(　　)
A. AgCl在同浓度的CaCl2和NaCl溶液中的溶解度相同
B. Na2CO3溶液加水稀释后，恢复至原温度，pH和Kw均减小
C. 25 ℃时，某物质的溶液pH＜7，则该物质一定是酸或强酸弱碱盐
D. 100 ℃时，将pH＝2的盐酸与pH＝12的NaOH溶液等体积混合，溶液显碱性
6. [2025南京五校联盟期末]下列说法正确的是(　　)
A. HS－的水解方程式为HS－＋H2O H3O＋＋S2-
B. CH3COOH溶液加水稀释后，溶液中的值减小
C. 将pH＝4的盐酸稀释后，溶液中所有离子的浓度均降低
D. 100 ℃时，pH＝12的碱性溶液中：c(OH－)＝1.0×10-2 mol/L
7. [2025泰州期末]下列实验探究方案能够达到探究目的的是(　　)
选项 探究方案 探究目的
A 向2 mL FeSO4溶液中滴加2～3滴酚酞试液，观察溶液颜色变化 探究Fe2+是否水解
B 将盛有NO2的密闭烧瓶浸入冷水，观察气体颜色变化 探究2NO2(g) N2O4(g)的热效应
C 向FeCl2和KSCN的混合溶液中加入HNO3酸化的AgNO3溶液，观察溶液颜色变化 比较Ag＋、Fe2+的氧化性强弱
D 向KCl和KI的混合溶液中滴加AgNO3溶液，观察沉淀颜色 比较AgI、AgCl的Ksp大小
8. [2025苏州六校联考]下列条件下，对应离子一定能大量共存的是(　　)
A. 在0.1 mol/L Na2CO3溶液中：Al3+、NH、SO、NO
B. 常温下，＝0.1 mol/L的溶液中：K＋、Cl－、Fe2+、NO
C. 使甲基橙变红的溶液中：NH、Cl－、SO、Mg2+
D. 25 ℃时，水电离出的c水(H＋)＝10-13 mol/L的溶液中：K＋、Ba2+、NO、S2-
9. [2025无锡期末]氢硫酸(H2S)是二元弱酸。室温下，某小组做如下两组实验：
实验1：向20 mL 0.1 mol/L NaHS溶液中滴加10 mL 0.1 mol/L NaOH溶液。
实验2：向20 mL 0.1 mol/L NaHS溶液中滴加30 mL 0.1 mol/L CuSO4溶液。
已知：H2S的电离常数Ka1＝1.1×10-7、Ka2＝4.7×10-11、Ksp(CuS)＝6.3×10-38。下列说法正确的是(　　)
A. NaHS溶液中：c(OH－)·c(H2S)>c(HS－)
B. 实验1所得溶液中：c(Na＋)＝c(H2S)＋c(HS－)＋c(S2-)
C. 实验2发生反应的离子方程式为S2-＋Cu2+===CuS↓
D. 实验2所得溶液中：c(S2-)＝3.15×10-36 mol/L
10. 下列关于实验操作的说法正确的是(　　)
碱式滴定管注入Na2CO3,溶液 B. 可用于测定盐酸浓度
之前应检查是否漏液
C. 可用于蒸干AlCl3饱和溶液 D. 记录滴定终点读数为12.20 m
制备AlCl3晶体L
11. [2025苏州六校联考]根据图像所得结论正确的是(　　)
甲 乙 丙 丁
A. 图甲是反应2SO2(g)＋O2(g) 2SO3(g)　ΔH<0中SO2的平衡转化率随温度、压强的变化曲线，说明X代表温度，Y代表压强，且Y1>Y2
B. 图乙是室温下用0.100 0 mol/L的一元酸HA滴定20.00 mL 0.100 0 mol/L的一元碱BOH的滴定曲线，说明BOH是强碱
C. 图丙是室温下稀释冰醋酸时溶液的导电能力随加入水的体积的变化曲线，说明醋酸的电离程度：b>a>c
D. 图丁是室温下稀释相同体积、相同pH的稀盐酸和稀醋酸时溶液的pH随加入水的体积的变化曲线，说明曲线N代表稀盐酸
12. [2025南通海安高中月考]常温下，用0.10 mol/L NaOH溶液滴定20.00 mL 0.10 mol/L CH3COOH溶液所得滴定曲线如图。下列说法正确的是(　　)
A. 点①所示溶液中：c(CH3COO－)>c(CH3COOH)>c(H＋)
B. 点②所示溶液中：c(Na＋)＋c(H＋)>c(OH－)＋c(CH3COOH)
C. 点③所示溶液中：c(H＋)＝c(CH3COOH)＋c(OH－)
D. 用酚酞作指示剂，滴定终点时溶液由浅红色变为无色
13. [2025扬州期末]室温下，用含少量Cu2+的MnSO4溶液制备MnCO3的过程如图。已知：Ksp(CuS)＝6×10-36、Ksp(MnS)＝3×10-10。下列说法正确的是(　　)
A. 0.1 mol/L (NH4)2S溶液中：c(NH)＝2c(S2-)＋2c(HS－)＋2c(H2S)
B. 除铜得到的上层清液中：>
C. 0.1 mol/L NH4HCO3溶液中：c(NH3·H2O)＋c(H2CO3)＋c(H＋)＝c(CO)＋c(OH－)
D. 沉锰后的滤液中：c(NH)二、 非选择题(本题包括4小题，共61分)
14. (15分)实验室可用多种方法分离铜阳极泥(主要成分为Cu2S、AgCl等)中的Ag。
(1) 硫代硫酸盐法浸出法。用足量的Na2S2O3与NaOH混合液浸出阳极泥，加热、搅拌。定时取样检测，测得Ag浸出率如图甲所示。
甲
①为使反应液受热均匀，可采用的加热方式是____________。
②浸出时，AgCl与Na2S2O3发生反应：AgCl(s)＋2S2O(aq) [Ag(S2O3)2]3-(aq)＋Cl－(aq)；已知：Ksp(AgCl)＝1.8×10-10。Ag＋＋2S2O [Ag(S2O3)2]3-　K＝2.8×1013。该反应的平衡常数为____________。
③浸出过程中Ag浸出率先上升后下降的原因是_________________________
_________________________________。
④用H2SO4MnO2预处理后可提高浸出率，过程中无有害气体的排放，且浸出后阳极泥中无硫单质。则预处理时，Cu2S发生反应的化学方程式为____________________________________________________________________。
⑤除去Ag后的滤液含有大量Mn2+、Cu2+，可用于制备高纯MnSO4·H2O晶体(溶解度曲线如图乙所示)。补充完整实验方案：取除去Ag后的滤液，_________________________________________________(实验中须使用：铜萃取剂，乙醇)。
乙
(2) Na2SO3也可用于浸出阳极泥中的Ag。碱性环境下，SO在溶液中能与Ag＋形成较为稳定的[Ag(SO3)2]3-。其他条件相同，Na2SO3溶液初始浓度与Ag浸出率的关系如图丙所示。初始浓度越低，随着反应进行Ag浸出率下降程度越大，原因可能是_________________________________________________________。
丙
15. (16分)[2025扬州期末]以粗NiSO4溶液(含Cu2+、Ca2+等杂质)为原料制备NiSO4·6H2O的部分过程如下：
已知：Ni2+、Ca2+能被有机萃取剂(简称HR)萃取，其萃取原理：
Ni2+(水层)＋2HR(有机层) NiR2(有机层)＋2H＋(水层)
Ca2+(水层)＋2HR(有机层) CaR2(有机层)＋2H＋(水层)
(1) “沉铜”时，加料后以一定速率搅拌反应。该过程中，可提高“沉铜”速率的措施还有____________________________________________________。“沉铜”后，溶液的pH________(填“增大”“减小”或“不变”)。
(2) “萃取”时，用一定量的HR充分萃取，能实现Ni2+与Ca2+的分离，原因是__________________________。
(3) “反萃取”时，加入稀硫酸，水层中Ni2+物质的量迅速增多的原因是________________________________。
(4) 取2.00 mL“反萃取”后的水层样品于锥形瓶中，加入30.00 mL 0.030 00 mol/L Na2H2Y标准液。充分反应后，滴入2～3滴二甲酚橙指示剂，用0.030 00 mol/L ZnSO4标准液滴定过量的Na2H2Y。滴定至终点时，溶液的颜色变化为__________________________________________。重复上述操作2～3次，平均消耗ZnSO4标准液13.40 mL。已知：①M2+＋H2Y2-===[MY]2-＋2H＋(M＝Ni或Zn)；②二甲酚橙在酸性条件下呈现黄色，遇Zn2+显红紫色。
计算样品中Ni2+的物质的量浓度：________(写出计算过程)。
16. (15分)以工业钛白副产品(主要成分为FeSO4·7H2O，含少量MgSO4、TiOSO4、CaSO4)为原料制备铁红(Fe2O3)，部分实验流程如下：
Ⅰ. 精制FeSO4
(1) “除钛”时，利用TiOSO4电离出的TiO2+水解，生成H2TiO3沉淀。
①TiO2+水解的离子方程式为________________________________。
②加入Fe粉的作用是____________________________________。
(2) “除镁钙”时，当溶液中Mg2+和Ca2+沉淀完全时，溶液中F－浓度最小值为________mol/L[已知：Ksp(CaF2)＝1×10-10，Ksp(MgF2)＝7.5×10-11；当离子浓度≤10-5 mol/L认为沉淀完全]。
Ⅱ. 制铁红(Fe2O3)
方法一：FeSO4精制液与NH4HCO3溶液反应生成FeCO3沉淀，再用O2将FeCO3氧化为铁红。
(3) 补充完成由FeSO4精制液制备FeCO3的实验方案：70 ℃下将精制液浓缩成饱和溶液，_________________________________________________________
____________________________________________________________________________________________________________________________________________，干燥，得到FeCO3[FeCO3沉淀需“洗涤完全”，Fe(OH)2开始沉淀的pH＝6.5]。
(4) 70 ℃时，O2氧化FeCO3的化学方程式为__________________________。
方法二：FeSO4精制液与NaNO2、H2SO4、O2反应生成铁黄(FeOOH)，再由铁黄制取铁红。
(5) NaNO2、H2SO4产生的NOx作催化剂，使精制FeSO4溶液被O2氧化为铁黄。其中NO作催化剂时分两步进行：第一步反应为Fe2+＋NO===Fe(NO)2+，第二步反应的离子方程式为________________________________________。
(6) 实验测得铁黄产率随反应液温度变化情况如图所示。当温度高于40 ℃时，铁黄产率下降的原因可能是____________________________________________。
17. (15分)某工厂采用如下工艺处理镍钴矿硫酸浸取液(含Ni2+、Co2+、Fe2+、Fe3+、Mg2+和Mn2+)，实现镍、钴、镁元素的回收。
已知：①“氧化”中，混合气在金属离子的催化作用下产生具有强氧化性的过一硫酸(H2SO5)；H2SO5可将Mn2+氧化为MnO2。
②常温下，已知：Kb(NH3·H2O)＝10-4.8，Ksp[Co(OH)2]＝10-14.8，Ksp[Ni(OH)2]＝10-14.9，Ksp[Mg(OH)2]＝10-11.3。
③当溶液中离子浓度小于1.0×10-5 mol/L时，认为沉淀完全。
(1) 常温下，工业上用一定浓度的硫酸浸取已粉碎的镍钴矿，为提高浸取率可采用的方法有__________________________________________(答出一条即可)。
(2) 已知：H2SO5的电离方程式为H2SO5===H＋＋HSO、HSO H＋＋SO。
①“氧化”时，溶液中Fe2+被H2SO5氧化为Fe2(SO4)3，该反应的离子方程式为__________________________________________________。
②通入混合气中SO2的体积分数与Mn(Ⅱ)氧化率随时间的变化关系如图所示，若混合气中不添加SO2，相同时间内Mn(Ⅱ)氧化率较低的原因是______________
____________________________________________________________________；
SO2的体积分数高于9.0%时，相同时间内Mn(Ⅱ)氧化率开始降低的原因是______________________________________________________________________。
(3) “沉钴镍”时，Co2+沉淀完全，溶液pH的理论最小值是________。
(4) 常温下，“沉镁”时发生的反应为Mg2+＋2NH3·H2O===Mg(OH)2↓＋2NH，其平衡常数K＝________。
答案与解析
1. D　水是电解质，属于弱电解质，A错误；常温下，纯水的pH＝7，温度变化时，pH可能会发生变化，B错误；水的化学性质比较稳定，是由于水分子中的H—O的键能较大，C错误；盐酸抑制水的电离，NH4Cl溶液促进水的电离，故相同pH的盐酸和NH4Cl溶液中，水的电离程度不同，D正确。
2. C　醋酸钠是电解质，属于强电解质，A错误；溶液结晶过程中，溶液中的离子以固体析出，ΔS＜0，B错误；溶液结晶过程中形成离子键，ΔH＜0，C正确；盐类的水解促进水的电离，故向水中加入醋酸钠，水的电离被促进，D错误。
3. A　平衡常数K是温度的函数，温度变化，平衡常数变化，吸热反应的平衡常数K随温度升高而增大，放热反应的平衡常数K随温度升高而减小，故升高温度，化学平衡常数K不一定增大，A符合题意。
4. D　生成的O2会从长颈漏斗中逸出，A错误；Fe作阳极，应该与电池正极相连，B错误；氯水会漂白pH试纸，C错误。
5. D　c(Cl－)·c(Ag＋)＝Ksp(AgCl)，温度不变，Ksp(AgCl)不变，c(Cl－)越大，c(Ag＋)越小，溶解的AgCl越少，故AgCl在同浓度的CaCl2和NaCl溶液中的溶解度不同，A错误；恢复至原温度，Kw不变，B错误；25 ℃时，某物质的溶液pH＜7，则该物质不一定是酸或强酸弱碱盐，可能是弱酸强碱盐(如NaHC2O4)，也可能是强酸强碱的酸式盐(如NaHSO4)，C错误；100 ℃时，Kw＝10-12，pH＝2的盐酸中c(HCl)＝0.01 mol/L，pH＝12的NaOH溶液中c(NaOH)＝1 mol/L，二者等体积混合，溶液显碱性，D正确。
6. B　HS－＋H2O H3O＋＋S2-为HS－的电离方程式，A错误；＝，由越稀越电离知，n(CH3COOH)减小，n(CH3COO－)增大，故溶液中的值减小，B正确；将pH＝4的盐酸稀释后，溶液中并不是所有离子的浓度均降低，c(OH－)增大，C错误；100 ℃时，Kw＝10-12，pH＝12的碱性溶液中：c(OH－)＝1 mol/L，D错误。
7. B　Fe2+水解会使FeSO4溶液呈酸性，而酚酞在酸性溶液中不变色，A错误；HNO3会直接氧化Fe2+，干扰Ag＋与Fe2+的氧化性比较，且Ag＋会结合Cl－生成AgCl沉淀，C错误；未明确KCl和KI的浓度是否相同，D错误。
8. C　Al3+与CO会发生相互促进的水解反应，不能大量共存，A错误；＝0.1 mol/L的溶液呈碱性，Fe2+不能大量存在，B错误；c水(H＋)＝10-13 mol/L的溶液中，水的电离受抑制，溶液可能呈碱性，也可能呈酸性，S2-在酸性溶液中不能大量存在，D错误。
9. D　Kh(HS－)＝＝＝<1，则c(OH－)·c(H2S)c(H2S)＋c(HS－)＋c(S2-)，B错误；HS－为弱酸的酸式酸根离子，书写离子方程式时不拆分，C错误；实验2中，c剩余(Cu2+)＝ mol/L＝0.02 mol/L，c(S2-)＝＝mol/L＝3.15×10-36mol/L，D正确。
10. A　NaOH溶液应盛放在碱式滴定管中，且滴定管下端不能伸入到锥形瓶内部，B错误；加热AlCl3溶液会促进Al3+水解和HCl挥发，最终得不到AlCl3晶体，C错误；滴定管的0刻度在上方，记录滴定终点读数为11.80 mL，D错误。
11. A　BA溶液呈酸性，说明以B＋的水解为主，则BOH是弱碱，B错误；越稀越电离，则醋酸的电离程度c>b>a，C错误；pH变化缓的是弱电解质的溶液，则曲线N代表稀醋酸，曲线M代表稀盐酸，D错误。
12. B　点①所示溶液为CH3COOH溶液，存在电荷守恒：c(CH3COO－)＋c(OH－)＝c(H＋)，则 c(CH3COOH)>c(H＋)>c(CH3COO－)，A错误；点②所示溶液中的溶质为等物质的量的CH3COOH、CH3COONa，溶液呈酸性，以CH3COOH的电离为主，c(CH3COO－)>c(CH3COOH)，溶液中存在电荷守恒：c(Na＋)＋c(H＋)＝c(OH－)＋c(CH3COO－)>c(OH－)＋c(CH3COOH)，B正确；点③所示溶液中的溶质为CH3COONa，溶液中存在质子守恒：c(H＋)＋c(CH3COOH)＝c(OH－)，C错误；用酚酞作指示剂，滴定终点时溶液由无色变为浅红色，D错误。
13. B　(NH4)2S溶液中存在元素守恒：c(NH3·H2O)＋c(NH)＝2c(S2-)＋2c(HS－)＋2c(H2S)，A错误；除铜得到的上层清液是CuS的饱和溶液、MnS的不饱和溶液，则>，B正确；NH4HCO3溶液中存在质子守恒：c(H2CO3)＋c(H＋)＝c(NH3·H2O)＋c(OH－)＋c(CO)，C错误；由流程图知，“除铜、沉锰”后，MnSO4、CuSO4混合溶液中的SO最终均转化为(NH4)2SO4，故沉锰后的滤液中c(NH)>c(SO)，D错误。
14. (1) ①水浴加热　②5.04×103
③反应初始阶段Ag浸出速率非常快，一段时间后[Ag(S2O3)2]3-与硫化物反应生成难溶Ag2S沉淀
④Cu2S＋5MnO2＋6H2SO4===2CuSO4＋5MnSO4＋6H2O
⑤分次加入铜萃取剂萃取，分液后，将水溶液蒸发浓缩至有大量晶体析出，在高于40 ℃条件下趁热过滤，用乙醇洗涤2～3次，干燥
(2) 较低初始浓度下，SO被O2氧化，浓度下降，导致AgCl再析出
解析：(1) ②该反应的平衡常数K′＝Ksp(AgCl)×K＝1.8×10-10×2.8×1013＝5.04×103。③反应初始阶段Ag浸出速率非常快，一段时间后[Ag(S2O3)2]3- Ag＋＋2S2O中Ag＋结合硫化物反应生成难溶Ag2S沉淀。⑤首先分次加入(注意：要分多次萃取)铜萃取剂萃取、分液除去Cu2+，再将分液后的水溶液蒸发浓缩至有大量晶体析出，根据图像信息，需要选择在高于40 ℃条件下趁热过滤，再用乙醇洗涤2～3次，干燥。(2) 铜阳极泥中的Ag以AgCl形式存在，较低初始浓度下，SO被O2氧化，SO浓度下降，导致AgCl(s)＋2SO(aq) [Ag(SO3)2]3- (aq)＋Cl－(aq)平衡逆向移动，AgCl再析出。
15. (1) 适当升高反应温度　减小
(2) Ni2+与HR结合的能力大于Ca2+与HR结合的能力
(3) 随着c(H＋)的增大，NiR2转化为Ni2+的速率加快，转化程度迅速增大
(4) 黄色(浅黄色或无色)突变为红紫色，且30 s内不变色　0.249 mol/L(计算过程见解析)
解析：(1) “沉铜”时，发生的反应为Cu2+＋HS－===CuS↓＋H＋，则溶液的pH减小。(2) 萃取后，分离出含Ca2+的水溶液，说明Ca2+与HR结合的能力小于Ni2+与HR结合的能力，故用一定量的HR充分萃取，能实现Ni2+与Ca2+的分离。(4) n(Na2H2Y)＝n(Zn2+)＝0.030 00 mol/L×13.40×10-3 L＝4.02×10-4 mol，n(Ni2+)＝0.030 00 mol/L×30.00×10-3 L－4.02×10-4 mol＝4.98×10-4 mol，c(Ni2+)＝＝0.249 mol/L。
16. (1) ①TiO2+＋2H2O===H2TiO3↓＋2H＋　②调节溶液pH，促进TiO2+水解生成H2TiO3除去　(2) 10-2.5
(3) 在搅拌下向饱和FeSO4精制液加入NH4HCO3溶液，控制溶液pH不大于6.5，待不再产生气体；静置后过滤，所得沉淀用蒸馏水洗涤2～3次；取最后一次洗涤后的滤液，滴加盐酸酸化的BaCl2溶液，不出现白色沉淀
(4) 4FeCO3＋O22Fe2O3＋4CO2
(5) 4Fe(NO)2+＋O2＋6H2O===4FeOOH↓＋4NO＋8H＋
(6) 温度升高，催化剂NOx的溶解度减小而逸出，反应速率减慢
解析：(1) ①已知TiO2+水解生成H2TiO3沉淀，H2O H＋＋OH－，TiO2+结合2个OH－，同时释放出2个H＋。②Fe与H＋反应，可以使TiO2+＋2H2O===H2TiO3↓＋2H＋正向进行程度增大。(2) Ksp较大的物质，需要的F－多，故选用Ksp(CaF2)计算，c(F－)＝＝ mol/L＝10-2.5 mol/L。(3) 反应原理为FeSO4＋2NH4HCO3===FeCO3↓＋CO2↑＋(NH4)2SO4＋H2O，FeSO4水解使溶液显酸性，反应中要控制溶液的pH＜6.5，以免生成Fe(OH)2，所以应将NH4HCO3溶液加入FeSO4溶液中反应。通过观察无气体产生判断反应已完成。产生的FeCO3沉淀表面附有(NH4)2SO4，故需要用蒸馏水洗涤，通过盐酸酸化的BaCl2溶液来判断沉淀是否洗干净。(4) O2将FeCO3氧化为铁红(Fe2O3)。Fe元素由＋2价升至＋3价，O元素由0价降为－2价，据Fe、O得失电子守恒配平反应，同时有CO2生成。(5) 第一步反应的产物Fe(NO)2+作为第二步反应的反应物，生成铁黄(FeOOH)，NO作催化剂，参加第一步反应，同时在第二步反应中又重新生成，O2作氧化剂，根据Fe、O得失电子守恒配平反应，在H2SO4介质中，故用H＋平衡电荷，反应物用H2O平衡H、O原子。(6) 在低温下，NOx在水中有一定的溶解量，但是当温度高于40 ℃时，图中铁黄产率迅速下降，原因是催化剂在水溶液中的溶解度减小，从而导致NOx从水中逸出，故后继生成铁黄的产率下降。
17. (1) 适当增大硫酸浓度或适当升高温度
(2) ①2Fe2+＋HSO＋H＋===2Fe3+＋SO＋H2O
②混合气在金属离子的催化作用下产生具有强氧化性的过一硫酸(H2SO5)的氧化性远强于O2
SO2有还原性，过多将会降低H2SO5的浓度，且生成的MnO2也会被SO2还原成Mn(Ⅱ)
(3) 9.1　(4) 101.7

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