2020-2021高考化学提高题专题复习化水溶液中的离子平衡练习题附答案解析

2020-2021高考化学提高题专题复习化水溶液中的离子平衡练习题附答案解析

一、水溶液中的离子平衡

1．氢叠氮酸（HN3）和莫尔盐[（NH4）2SO4·FeSO4·6H2O]是两种常用原料。

（1）氢叠氮酸易溶于水，25℃时，该酸的电离常数为Ka=10×10-5。

①氢叠氮酸在水溶液中的电离方程式为_______

②0.2mol/L的HN3溶液与0.1mol/L的NaOH溶液等体积混合后，恢复到25℃，此时，溶液呈酸性，则混合溶液中各离子和HN3分子浓度由大到小的顺序为_______。

（2）在FeSO4溶液中，加入（NH4）2SO4固体可制备莫尔盐晶体[（NH4）2Fe（SO4）2·6H2O]，为了测定产品纯度，称取ag产品溶于水，配制成500mL溶液，用浓度为cmol/L的酸性高锰酸钾溶液滴定，每次所取待测液体积均为25.00mL，实验结果记录如下：（已知莫尔盐的分子量为392）

实验次数 第一次 第二次

第三次

消耗KMnO4溶液体积/mL 25.52 25.02 24.98

①配制莫尔盐溶液，所使用的玻璃仪器除了烧杯和玻璃棒外还有_______

②滴定终点的现象是_______，通过实验数据，计算该产品的纯度为_______（用含字母a、c的式子表示）。

③上表第一次实验中记录数据明显大于后两次，其原因可能是_______。

A 第一次滴定时，锥形瓶用待装液润洗

B 该酸性高锰酸钾标准液保存时间过长，部分变质

C 滴定前酸式滴定管中尖嘴处有气泡，滴定结束后气泡消失

【来源】海南省海口市海南中学2020届高三下学期第七次月考化学试题

【答案】HN3⇌H++N3- c（N3-）>c（Na+）>c（HN3+）>c（H+）>c（OH-） 500mL容量瓶，胶头滴管 滴入最后一滴标准液，溶液变为浅紫红色，且半分钟不变色 （980c/a）×100%

AC

【解析】

【分析】

(1)①氢叠氮酸是一元弱酸；

②0.2mol/L的HN3溶液与0.1mol/L 的NaOH溶液等体积混合后，溶液中含有等物质的量浓度的HN3和NaN3；

(2)溶液的配置需要的仪器有：烧杯、玻璃棒、容量瓶、胶头滴管；高锰酸钾溶液本身是紫色的，可以根据高锰酸钾溶液颜色变化判断滴定终点；第一次实验中记录数据明显大于后两次，即高锰酸钾溶液体积偏大。

【详解】

(1)①氢叠氮酸易溶于水，25℃时，该酸的电离常数为Ka=10×10-5，说明氢叠氮酸为弱酸，在水溶液中的电离方程式为HN3H++N3-，故答案为HN3H++N3-； ②0.2mol/L的HN3溶液与0.1mol/L 的NaOH溶液等体积混合后，溶液中存在等物质的量浓度的HN3和Na N3，恢复到25℃，溶液显酸性，以HN3的电离为主，混合溶液中各离子和HN3分子浓度由大到小的顺序为c(N3-)>c(Na+)>c(HN3)>c(H+)>c(OH-)，故答案为c(N3-)>c(Na+)>c(HN3)>c(H+)>c(OH-)；

(2) ①500mL溶液的配置需要的仪器有：烧杯、玻璃棒、容量瓶、胶头滴管，故答案为：500mL容量瓶，胶头滴管；

②利用高锰酸钾的强氧化性，Fe2+的强还原性，两者发生氧化还原反应，Fe2+被氧化成Fe3+，化合价升高1，Mn由+7价→+2，化合价降低5，最小公倍数5，根据原子个数、电荷守恒，配平得MnO4-+5Fe2++8H+=Mn2++5Fe3++4H2O，向溶液中滴加中高锰酸钾，高锰酸钾显紫红色，因此滴定到终点：滴入最后一滴标准液，溶液由无色变为浅紫色，且30s不变色，故答案为：滴入最后一滴标准液，溶液由无色变为浅紫色，且30s不变色；因为第一次与第二次、第三次相差较大，忽略不计，消耗高锰酸钾溶液的体积为25.02224.98mL=25mL，根据离子反应方程式，得出：n[(NH4)2SO4•FeSO4•6H2O]=5n(KMnO4) =25×10-3×c×5mol，则500mL溶液中含有n[(NH4)2SO4•FeSO4•6H2O] =25×10-3×c×5×500/25mol =2.5cmol，所以质量分数=2.5c×392a×100%=980ca×100%，故答案为：980ca×100%；

③A．第一次滴定时，锥形瓶用待装液润洗，锥形瓶中亚铁离子的量偏多，消耗的高锰酸钾偏多，A项正确；B．三次使用的高锰酸钾都是一样的，消耗的高锰酸钾体积应是相同的，B项错误；C．滴定管尖嘴有气泡，滴定结束无气泡，所消耗的液体体积增加，故C项正确；故答案为：AC。

【点睛】

本题考查了沉淀的转化和物质含量的测定。本题的易错点为(2)的误差分析，要注意同一实验使用的标准溶液是相同的。

2．亚硫酸钠容易被氧化，某化学兴趣小组为测定某亚硫酸钠样品的纯度，三名学生分别设计了不同实验方案。

甲同学的实验方案：称取10.0g样品，进行如图所示实验，测得装置D中干燥管实验前后增大。

(1)写出B中发生反应的化学方程式___________________________________。装置E的作用是__________________。

乙同学的实验方案:称取10.0g样品，溶于过量的盐酸后，再加入过量的BaCl2溶液，过滤、洗涤、烘干，称量沉淀质量为0.9g。 (2)洗涤沉淀的方法是_____________________，重复2~3次。

丙同学的设计方案步骤如下：

①称取样品10.0g,加水溶解配成250 mL溶液;②量取25.00 mL待测溶液于锥形瓶中;

③用酸化的0.1502 mol·L —1 KMnO4标准液滴定至终点;

④重复操作2~3次，得出消耗KMnO4溶液体积的平均值为19.97 mL。

(3)滴定中盛装KMnO4标准液的仪器是_______________________________。

(4)写出滴定过程中发生反应的离子方程式:___________________________。

(5)确定滴定达到终点的操作及现象为_______________________________。

(6)三名学生通过实验数据计算出的样品纯度各不相同，指导教师指出__________(填“甲”、“乙”、“丙”)同学实验误差较大,其实验装置存在明显缺陷，理由是_________。

【来源】河北省唐山市2020届高三上学期期末考试理科综合化学试题

【答案】Na2SO3+H2SO4=Na2SO4+SO2↑+H2O 防止空气中的CO2和水蒸气进入D中，影响实验结果 向漏斗中注入蒸馏水至恰好浸没沉淀，待水自然流下 酸式滴定管 5SO32－＋2MnO4-＋6H＋===5SO42－＋2Mn2＋＋3H2O 滴入最后一滴KMnO4溶液，溶液由无色变成浅紫红色，且半分钟内不褪色 甲 反应结束后，装置中残留一定量的SO2（或SO2气流速度过快或装置气密性不好），未被装置D吸收

【解析】

【分析】

长期存放的亚硫酸钠可能会被部分氧化生成硫酸钠，也就是说该样品中可能含亚硫酸钠和硫酸钠。甲同学设计的实验方案的原理为用70%硫酸与样品中亚硫酸钠反应生成二氧化硫，通过测定碱石灰吸收二氧化硫的量测定样品的纯度；乙同学设计的实验方案的原理为先将样品溶于过量的盐酸中除去样品中的亚硫酸钠，再加入过量的BaCl2溶液，过滤、洗涤、烘干，称量硫酸钡沉淀质量，利用硫酸钡沉淀质量测定样品的纯度；丙同学设计的实验方案的原理为利用亚硫酸钠具有还原性，用酸性高锰酸钾标准溶液滴定样品溶液，利用消耗酸性高锰酸钾溶液的量测定样品的纯度。

【详解】

（1）B中发生的反应为70%硫酸与样品中亚硫酸钠反应生成硫酸钠、二氧化硫和水，反应的化学方程式为Na2SO3+H2SO4=Na2SO4+SO2↑+H2O；因碱石灰能吸收空气中的CO2和水蒸气，会导致所测结果偏大，则装置E中碱石灰的作用是吸收空气中的CO2和水蒸气，防止CO2和水蒸气进入D中，影响实验结果，故答案为：Na2SO3+H2SO4=Na2SO4+SO2↑+H2O；防止空气中的CO2和水蒸气进入D中，影响实验结果；

（2）乙同学最终得到是硫酸钡沉淀，洗涤沉淀的方法是向过滤器中注入蒸馏水至恰好浸没沉淀，待水自然流下后，重复2~3次，故答案为：向漏斗中注入蒸馏水至恰好浸没沉淀，待水自然流下；

（3）KMnO4具有强氧化性，会腐蚀碱式滴定管中的橡胶管，则滴定中， KMnO4标准液盛装在酸式滴定管中，故答案为：酸式滴定管；

（4）滴定过程中，酸性高锰酸钾溶液与亚硫酸钠发生氧化还原反应生成硫酸钠、硫酸钾、硫酸锰和水，反应的离子方程式为5SO32－＋2MnO4-＋6H＋=5SO42－＋2Mn2＋＋3H2O，故答案为：5SO32－＋2MnO4-＋6H＋=5SO42－＋2Mn2＋＋3H2O； （5）当酸性高锰酸钾溶液过量时，溶液会变为紫色，则确定滴定达到终点的操作及现象为滴入最后一滴酸性高锰酸钾溶液，溶液由无色变成浅紫红色，且半分钟内不褪色，故答案为：滴入最后一滴KMnO4溶液，溶液由无色变成浅紫红色，且半分钟内不褪色；

（6）甲同学设计的实验存在缺陷，一是若装置气密性不好，二氧化硫泄露，导致测定结果偏低；二是二氧化硫气流速度过快，不能被D中碱石灰完全吸收，导致测定结果偏低；三是装置中残留二氧化硫，没有被D中碱石灰完全吸收，导致测定结果偏低，故答案为：甲；反应结束后，装置中残留一定量的SO2（或SO2气流速度过快或装置气密性不好），未被装置D吸收。

【点睛】

长期存放的亚硫酸钠可能会被部分氧化生成硫酸钠，也就是说该样品中可能含亚硫酸钠和硫酸钠，设计实验方案测定样品的纯度时可从两个角度设计：一是测定亚硫酸钠的含量，二是测定硫酸钠的含量。

3．ClO2作为一种广谱型的消毒剂，将逐渐用来取代Cl2成为自来水的消毒剂。已知ClO2是一种易溶于水而难溶于有机溶剂的气体，11℃时液化成红棕色液体。

（1）某研究小组用下图装置制备少量ClO2（夹持装置已略去）。

①冰水浴的作用是____________。

②NaOH溶液的主要作用为吸收反应产生的Cl2，其吸收液可用于制取漂白液，该吸收反应的氧化剂与还原剂之比为___________________。

③以NaClO3和HCl为原料制备ClO2的化学方程式为_________________________。

（2）将ClO2水溶液滴加到KI溶液中，溶液变棕黄；再向其中加入适量CCl4，振荡、静置，观察到________，证明ClO2具有氧化性。

（3）ClO2在杀菌消毒过程中会产生Cl-,其含量一般控制在0.3-0.5 mg·L−1，某研究小组用下列实验方案测定长期不放水的自来水管中Cl-的含量：量取10.00 mL的自来水于锥形瓶中，以K2CrO4为指示剂，用0.0001mol·L－1的AgNO3标准溶液滴定至终点。重复上述操作三次，测得数据如下表所示：

实验序号 1 2 3 4

消耗AgNO3溶液的体积/mL 10.24 10.02 9.98 10.00

①在滴定管中装入AgNO3标准溶液的前一步，应进行的操作_____________。

②测得自来水中Cl-的含量为______ mg·L−1。

③若在滴定终点读取滴定管刻度时，俯视标准液液面，则测定结果_______（填“偏高”、“偏低”或“无影响”）。