高中化学水的电离试题

(8分)KMnO₄溶液常用作氧化还原反应滴定的标准液，由于KMnO₄的强氧化性，它的溶液很容易被空气中或水中某些少量还原性物质还原，生成难溶性物质MnO(OH)₂，因此配制KMnO₄标准溶液的操作是：（1）称取稍多于所需量的KMnO₄固体溶于水，将溶液加热并保持微沸1h；（2）用微孔玻璃漏斗过滤除去难溶的MnO(OH)₂；（3）过滤得到的KMnO₄溶液贮存于棕色试剂瓶放在暗处；（4）利用氧化还原滴定方法，在70⁰C-80⁰C条件下用基准试剂(纯度高、式量较大、稳定性较好的物质)溶液标定其浓度。请回答下列问题：
（1）将溶液加热并保持微沸1h的目的是     。
（2）如何保证在70⁰C~80⁰C条件下进行滴定操作：    。
（3）准确量取一定体积的KMnO₄溶液用________________(填仪器名称)。
（4）在下列物质中，用于标定KMnO₄溶液的基准试剂最好选用_________(填序号)。

A．H2C2O4·2H2O

B．FeSO4

C．浓盐酸

D．Na2SO3

（5）若准确称取Wg你选的基准试剂溶于水配成500 mL水溶液，取25．00 mL置于锥形瓶中，用高锰酸钾溶液滴定至终点，消耗高锰酸钾溶液VmL。问：
①滴定终点标志是__________    __________；
②所配制KMnO₄标准溶液的物质的量浓度为_______________mol/ L；
（6）若用放置两周的KMnO₄标准溶液去滴定水样中Fe^2＋含量，测得的浓度值将____(填“偏高”或“偏低”)。

（Ⅰ）六种短周期元素在元素周期表中的相对位置如图所示。其中R元素的最外层电子数是次外层电子数的一半。

X	Y	Z	M
R		W

请回答下列问题：
（1）画出R的原子结构示意图     。
（2）比较Z、W的简单氢化物沸点高低并说明原因          。
（3）W和Y形成的一种化合物甲的相对分子质量为184，其中Y的质量分数约为30%。则化合物甲的化学式为            。
（Ⅱ）聚合硫酸铁简称聚铁[Fe₂（OH）_n（SO₄）_{（3－0.5n）}]_m（n>2，m≤10），是一种高效的无机高分子混凝剂、净水剂。实验室利用硫酸亚铁制取聚合硫酸铁的主要流程如下：

（4）FeSO₄溶液显弱酸性的原因是      （用离子方程式表示）。
（5）加入浓硫酸调节pH的作用是：①      ；②       。
（6）写出用上述流程得到某聚铁[Fe₂（OH）₄SO₄]₄的化学方程式
（7）测定聚铁中含铁量的方法为把聚铁溶于过量酸中，先用过量的SnCl₂将Fe³⁺还原成Fe²⁺，再加入HgCl₂溶液除去过量的SnCl₂，然后用标准的K₂Cr₂O₇溶液（先加入几滴试亚铁灵指示剂）滴定溶液中的Fe²⁺。此过程发生的部分反应为：
Sn²⁺+2Hg²⁺+8Cl^- = Hg₂Cl₂↓+SnCl₆^2-
Cr₂O₇^2-+14H⁺+6Fe²⁺ = 2Cr³⁺+6Fe³⁺+7H₂O
①用HgCl₂除去过量的SnCl₂的目的是        。
②称取聚铁质量为10.00 g配成100.0 mL溶液，取出20.00 mL，经上述方法处理后，用0.1000 mol·L^-1 K₂Cr₂O₇标准溶液滴定。达到终点时，消耗K₂Cr₂O₇标准溶液12.80 mL。则聚铁中铁元素的质量分数为     %。

硫元素有多种化合价，可形成多种化合物。
（1）常温下用1mol•L^－1 100 mL NaOH溶液恰好完全吸收0.1mol SO₂气体，此反应的离子方程式为               ；该溶液pH<7的原因是              （结合方程式回答）。以石墨作电极，电解该物质的饱和溶液时，只有一个电极产生气体，写出阳极的电极反应式                。
（2）请按照浓度由大到小的顺序排列0.1mol/LNa₂SO₃溶液中的离子              。Na₂SO₃溶液放置于空气中一段时间后，溶液的pH        （填“增大”“减小”或 “不变”）。
（3）某同学在常温下设计如下实验流程探究Na₂S₂O₃的化学性质。

实验①可说明        （填字母）

A．该Na2S2O3溶液中水电离的c（OH^—）=10^—8mol/L

B．H2S2O3是一种弱酸

C．Na2S2O3是一种弱电解质

D．Na2S2O3水解方程式为S2O3^2—+2H2OH2S2O3+2OH^—

写出实验②发生反应的离子方程式                   。
（4）实验室制得的Na₂S₂O₃粗晶体中往往含有少量杂质。为了测定粗产品中Na₂S₂O₃·5H₂O的含量，一般采用在酸性条件下用KMnO₄标准液滴定的方法（假定粗产品中杂质与酸性KMnO₄溶液不反应）。
称取1.28 g的粗样品溶于水，用0.40mol/L KMnO₄溶液（加入适量硫酸酸化）滴定，当溶液中S₂O₃^2—全部被氧化时，消耗KMnO₄溶液体积20.00 mL。
5S₂O₃^2—+8MnO₄^—+14H⁺ ＝8Mn²⁺+10SO₄^2—+7H₂O）。试回答：
①此滴定实验是否需要指示剂     （填“是”或“否”），KMnO₄溶液置于    （填“酸式”或“碱式”）滴定管中。
②若滴定时振荡不充分，刚看到溶液局部变色就停止滴定，则会使样品中Na₂S₂O₃·5H₂O的质量分数的测量结果     （填“偏高”“偏低”或“不变”）。
③产品中Na₂S₂O₃·5H₂O的质量分数为          。（Na₂S₂O₃·5H₂O式量：248）（保留小数点后两位数）

某温度下，向一定体积0．1mol/LHCl溶液中逐滴加入等浓度的氨水溶液，溶液中pOH[pOH=-lgc(OH^-）]与pH的变化关系如图所示，则下列说法错误的是

A．Q点消耗氨水溶液的体积等于HCl溶液的体积

B．M点所示溶液导电能力弱于Q点

C．M点和N点所示溶液中水的电离程度相同

D．N点所示溶液中c(NH4^+） ＞ c(OH^－）

（本题14分）
氯化铁和高铁酸钾都是常见的水处理剂。下图为制备氯化铁及进一步氧化制备高铁酸钾的工艺流程。

请回答下列问题：
（1）．氯化铁有多种用途，请用离子方程式表示下列用途的原理。
①氯化铁做净水剂______________________；
②用FeCl₃溶液（32%～35%）腐蚀铜印刷线路板____________________________。
（2）．吸收剂X的化学式为                   ；氧化剂Y的化学式为________________。
（3）．碱性条件下反应①的离子方程式为____________________________________。
（4）．过程②将混合溶液搅拌半小时，静置，抽滤获得粗产品。该反应的化学方程式为
2KOH＋Na₂FeO₄→K₂FeO₄＋2NaOH，请根据复分解反应原理分析反应发生的原因_________。
（5）．K₂FeO₄在水溶液中易发生反应：4FeO₄^2+10H₂O4Fe(OH)₃+8OH^+3O₂↑。在提纯K₂FeO₄时采用重结晶、洗涤、低温烘干的方法，则洗涤剂最好选用      （填序号）。

A．H2O	B．稀KOH溶液、异丙醇
C．NH4Cl溶液、异丙醇	D．Fe(NO3)3溶液、异丙醇

（6）．可用滴定分析法测定粗K₂FeO₄的纯度，有关反应离子方程式为：
①FeO₄^2-＋CrO₂^-＋2H₂O→CrO₄^2-＋Fe(OH)₃↓＋OH^-
②2CrO₄^2-＋2H^＋→Cr₂O₇^2-＋H₂O
③Cr₂O₇^2-＋6Fe^2＋＋14H^＋→2Cr^3＋＋6Fe^3＋＋7H₂O
现称取1．980 g粗高铁酸钾样品溶于适量氢氧化钾溶液中，加入稍过量的KCrO₂，充分反应后过滤，滤液定容于250 mL容量瓶中。每次取25．00 mL加入稀硫酸酸化，用0．1000 mol/L的(NH₄)₂Fe(SO₄)₂标准溶液滴定，三次滴定消耗标准溶液的平均体积为18．93 mL。则上述样品中高铁酸钾的质量分数为            。（答案用小数表示，保留3位小数）

下列图示与对应的叙述相符的是：

A．图1表示常温下，稀释HA、HB两种酸的稀溶液时，溶液pH随加水量的变化，则NaA溶液的pH小于同浓度的NaB溶液的pH。
B．图2表示A、B两物质的溶解度随温度变化情况，将t₁℃时A、B的饱和溶液分别升温至t₂℃时，溶质的质量分数B﹥A。
C．图3表示在其他条件相同时，分别在T₁、T₂温度下由CO₂和H₂合成甲醇的物质的量随时间变化情况，则CO₂和H₂合成甲醇是吸热反应。
D．图4表示将1．000 mol/L氨水滴入20．00mL1．000 mol/L盐酸中，溶液pH和温度随加入氨水体积变化曲线

碱式氧化镍（NiOOH）可用作镍氢电池的正极材料。以含镍（Ni^2＋）废液为原料生产NiOOH的一种工艺流程如下：

（1）加入Na₂CO₃溶液时，确认Ni^2＋已经完全沉淀的实验方法是       。
（2）已知K_sp[Ni(OH)₂]＝2×10^－15，欲使NiSO₄溶液中残留c(Ni^2＋)≤2×10^－5 mol·L^－1，调节pH的范围是     。
（3）写出在空气中加热Ni(OH)₂制取NiOOH的化学方程式：     。
（4）若加热不充分，制得的NiOOH中会混有Ni(OH)₂，其组成可表示为xNiOOH·yNi(OH)₂。现称取9.18 g样品溶于稀硫酸，加入100 mL 1.0 mol·L^－1 Fe^2＋标准溶液，搅拌至溶液清亮，定容至200 mL。取出20.00 mL，用0.010 mol·L^－1 KMnO₄标准溶液滴定，用去KMnO₄标准溶液20.00 mL，试通过计算确定x、y的值（写出计算过程）。涉及反应如下（均未配平）：
NiOOH＋Fe^2＋＋H^＋—Ni^2＋＋Fe^3＋＋H₂O  Fe^2＋＋MnO₄^－＋H^＋—Fe^3＋＋Mn^2＋＋H₂O

(14分)工业生产中产生的SO₂、NO直接排放将对大气造成严重污染。利用电化学原理吸收SO₂和NO，同时获得 Na₂S₂O₄和 NH₄NO₃产品的工艺流程图如下(Ce为铈元素)。

请回答下列问题。
（1）装置Ⅱ中NO在酸性条件下生成NO₂^—的离子方程式                             。
（2）含硫各微粒(H₂SO₃、HSO₃^—和SO₃^2—)存在于SO₂与NaOH溶液反应后的溶液中，它们的物质的量分数ω与溶液pH的关系如下图所示。

①下列说法正确的是                     （填标号）。

A．pH＝7时，溶液中c( Na^+)＜c (HSO－3) + c(SO2－3)

B．由图中数据，可以估算出H2SO3的第二级电离平衡常数Ka2≈10^－7

C．为获得尽可能纯的 NaHSO3，应将溶液的pH控制在 4～5为宜

D．pH＝2和 pH＝9时的溶液中所含粒子种类不同

②若1L1mol/L的NaOH溶液完全吸收13.44L（标况下）SO₂，则反应的离子方程式为     。
③取装置Ⅰ中的吸收液vmL，用cmol/L的酸性高锰酸钾溶液滴定。酸性高锰酸钾溶液应装在    （填“酸式”或“碱式”）滴定管中，判断滴定终点的方法是                     。
（3）装置Ⅲ的作用之一是再生Ce⁴⁺，其原理如下图所示。图中A为电源的      （填“正”或“负”）极。右侧反应室中发生的主要电极反应式为                                    。

（4）已知进入装置Ⅳ的溶液中NO₂^—的浓度为 0.4 mol/L ，要使 1m³该溶液中的NO₂^—完全转化为NH₄NO₃，需至少向装置Ⅳ中通入标准状况下的 O₂的体积为      L。

(本题共11分)氮族元素按原子序数增大，依次为：氮（N）、磷（P）、砷（As）、锑（Sb）、铋（Bi）。请回答：
28.常温常压下，向100mL 1.6mol/L稀氨水中逐滴滴入10mL 4.0mol/L稀硫酸，得到的溶液能使酚酞显红色。请比较所得溶液中NH₄⁺、 NH₃﹒H₂O、SO₄^2— 三种微粒的物质的量浓度大小关系：               。
29.含有砒霜（As₂O₃）的试样和锌、盐酸混合反应，生成的砷化氢在热玻璃管中完全分解成氢气和1.50 mg单质砷。则在整个过程中，转移的电子总数为            。
30.铋酸钠(NaBiO₃)溶液呈无色。向硫酸锰溶液中依次滴加下列溶液，对应的现象如表所示：

加入溶液	①适量铋酸钠溶液	②过量的双氧水	③适量KI淀粉溶液
实验现象	溶液呈紫红色	紫红色消失，产生气泡	溶液变成蓝色

请比较实验中所有的氧化剂和氧化产物的氧化性强弱关系（反应过程中的涉及的气体均不参与比较）：                                        。
31.五氟化锑（SbF₅）是无色黏稠液体，是很强的具有特殊酸性的酸，而且是超强酸氟锑酸HSbF₆（目前酸性最强的酸，比纯硫酸强2×10¹⁹倍）的组分之一。SbF₅可用于制备一般化学方法很难制备的氧化性极强的F₂，其过程如下（均未配平）：
①KMnO₄ + KF + H₂O₂ + HF → K₂MnF₆ +O₂ + H₂O
②SbCl₅ + HF → SbF₅ + HCl
③K₂MnF₆ + SbF₅ → KSbF₆ + MnF₃ + F₂↑
反应①中氧化剂和被氧化的元素的物质的量之比为     ____；反应③中SbF₅表现的性质为  ______性。
32.能在一定程度上抵消、减轻外加强酸或强碱对溶液酸度的影响，从而保持溶液的pH值相对稳定。这种溶液称为缓冲溶液。例如：人体血液中HCO₃^—和H₂CO₃等微粒形成的平衡体系，使得血液pH能稳定在7.4±0.05。某同学取19ml 0.2mol/L的NaH₂PO₄溶液，81ml 0.2mol/L的Na₂HPO₄溶液混合，配制0.2mol/L PH=7.4的磷酸缓冲溶液。已知该缓冲溶液利用的平衡体系是：H₂PO₄^—H⁺+HPO₄^2—，请根据该平衡体系分析其缓冲原理：                        。

（1）某温度下，纯水中的c(H^＋)＝3×10^－7 mol/L，滴入稀H₂SO₄使c(H^＋)＝5×10^－6 mol/L，则c(OH^－)＝__    ，由水电离出的c(H^＋)为_____     。
（2）现有常温下的五份溶液：
①0.01 mol·L^－1 CH₃COOH溶液； 
②0.01 mol·L^－1 HCl溶液；
③pH＝12的氨水；             
④pH＝12的NaOH溶液；
⑤0.01 mol·L^－1 HCl溶液与pH＝12的NaOH溶液等体积混合所得溶液。
（a）其中水的电离程度相同的是         ______；(填序号)
（b）若将②、③混合后所得溶液pH＝7，则消耗溶液的体积：②、③混合(填“＞”、“＜”或“＝”)；
（c）将前四份溶液同等稀释10倍后，溶液的pH： ③________④ (填“＞”、“＜”或“＝”)；
（3）现有十种物质：①蔗糖 ②熔融NaCl ③盐酸  ④铜丝 ⑤NaOH固体
⑥液氯 ⑦CuSO₄固体 ⑧酒精 ⑨氯水 ⑩H₂SO₄
a.上述物质中可导电的是                （填序号，以下同）；
b.上述物质中属于非电解质的是                  。

25℃时，取浓度均为0.1000mol·L^-1的醋酸溶液和氨水溶液各20.00mL，分别用0.1000mol·L^-1NaOH溶液、0.1000mol·L^-1盐酸进行中和滴定，滴定过程中pH随滴加溶液的体积变化关系如下图所示。下列说法不正确的是

A．根据滴定曲线可得，25℃时Ka(CH3COOH)≈Kb(NH3·H2O)≈10^－5

B．当NaOH溶液和盐酸滴加至20.00mL时，曲线Ⅰ和曲线Ⅱ刚好相交

C．曲线Ⅱ：滴加溶液至10.00mL时，溶液中c(CH3COO^－) + c(OH^－)＞c(CH3COOH) + c(H^+)

D．在逐滴加入NaOH溶液或盐酸至40.00mL的过程中，水的电离程度先增大后减小

【改编】室温时，向20 mL 0.1 mol·L^－1NH₄HSO₄溶液中滴加0.1 mol·L^－1NaOH溶液，得到溶液pH与NaOH溶液体积的关系曲线如图所示(假设滴加过程中无气体产生，且混合溶液的体积可看成混合前两溶液的体积之和)，下列说法不正确的是

A．pH=7时，溶液中c(Na^＋)＞c(SO4^2^－)＞c(NH4^+)＞c(OH^－)＝c(H^＋)

B．当V(NaOH)=20mL时，溶液中水的电离程度比纯水大

C．当V(NaOH)=30mL时，溶液中 c(SO4^2^－)+ c(H^＋)＝c(NH3·H2O) + c(OH^－)

D．滴加NaOH溶液从30mL至40mL，溶液中Na^＋与SO4^2^－浓度之和始终为0.1 mol·L^－1

【改编】(16分)铁是地壳中含量第二的金属元素,其单质、合金及化合物在生产生活中的应用广泛。
（一）（1）氯化铁溶液常用作印刷电路铜板腐蚀剂，反应的离子方程式为                         ；腐蚀废液回收得到金属铜还需要的试剂为             。
（2）与明矾相似，硫酸铁也可用作絮凝剂，在使用时发现硫酸铁并不能使酸性废水中的悬浮物沉降除去，其原因是                                      。
（3）下表中，对陈述I、II及其有无因果关系的判断，都正确的是_____（填字母）

选项	陈述I	陈述II	判断
A	铁是地壳中含量最高的金属元素	铁是人类最早使用的金属材料	I对；II对；有
B	常温下铁与稀硫酸反应生成氢气	高温下氢气能还原氧化铁生成铁	I对；II对；无
C	铁属于过渡金属元素	铁和铁的某些化合物可以用作催化剂	I错；II对；无
D	铁在空气中表面生成致密氧化膜	可用铁罐储存运输浓硫酸、浓硝酸	I对；II对；有

（二）氮化铁磁粉是一种磁记录材料，利用氨气在400⁰C以上分解得到的氮原子渗透到高纯铁粉中可制备氮化铁。制备高纯铁粉涉及的主要生产流程如下：

已知：①某赤铁矿石含60.0% Fe₂O₃、3.6% FeO,还含有A1₂O₃、MnO₂、CuO等。
②部分阳离子以氢氧化物形式完全沉淀时溶液的pH如下：

（4）步骤②中加双氧水的目的是      ，pH控制在3.4的作用是      。已知25°C时，，该温度下反应：Cu^2＋＋2H₂OCu(OH)₂＋2H^＋的平衡常数K=       。
（5）如何判断步骤③中沉淀是否洗涤干净？___________________________
（6）制备氮化铁磁粉的反应：（未配平），若整个过程中消耗氨气34.0 g，消耗赤铁矿石2 kg，设整个过程中无损耗，则氮化铁磁粉的化学式为     。

常温下，向20mL0.2mol/LH₂A溶液中滴加0.2mol/LNaOH溶液。有关微粒的物质的量变化如下图（其中）Ⅰ代表H₂A，Ⅱ代表HA^-，Ⅲ代表A^2-，根据图示判断，下列说法正确的是

A．H₂A在水中的电离方程式是：H₂A=H⁺+HA^-；HA^-H⁺+A^2-
B．当V(NaOH)=20mL时，溶液中各粒子浓度大小顺序为：c(Na⁺)> c(HA^-) >c(H⁺) > c(A^2-)>c(OH^-)
C．等体积等浓度的NaOH溶液与H₂A溶液混合后，其溶液中水的电离程度比纯水大
D．当V(NaOH)=30mL时，溶液中存在以下关系：2c(H⁺) + c(HA^-)+ 2c(H₂A) = c(A^2-) + 2c(OH^-)

由A、D、E、G四种微粒组成的复盐W的化学式为xA_aD_d·yE₂D·zG。4.704gW溶于水得一澄清的弱酸性溶液，其中溶质总量为3.408g。同质量的W与5.13g氢氧化钡充分混匀后加热，生成的气体以足量铝盐溶液充分吸收得Al(OH)₃ 0.624g，加热后的残渣用水充分溶解后过滤，滤液以酚酞为指示剂用0.400mol/L H₂SO₄滴定至终点，用去H₂SO₄ 15.0mL，滴定完毕后，溶液中检测不出任何金属离子和酸根离子；滤渣用硝酸洗涤时部分溶解，得一遇石炭酸显紫色的黄色溶液，依据推理和计算判断：
（1）依次写出D、E、G三种微粒符号________、_______、_________；
（2）a、d的比值为_________；
（3）复盐的化学式为________。（写出计算步骤）