高中化学水的电离填空题

(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                  。

中国环境监测总站数据显示，PM_2.5、SO₂、NOx等是连续雾霾过程影响空气质量显著的污染物，其主要来源为燃煤、机动车尾气等。因此，对它们进行研究具有重要意义。请回答：
（1）将PM_2.5样本用蒸馏水处理制成待测试样。若测得该试样所含水溶性无机离子的化学组分及其平均浓度如下表：

离子	K^+	Na^+	NH	SO	NO	Cl^－
浓度(mol/L)	4×10^−^6	6×10^−^6	2×10^−^5	4×10^−^5	3×10^−^5	2×10^−^5

根据表中数据计算PM_2.5待测试样的pH ＝             。
（2）NOx是汽车尾气的主要污染物之一。汽车发动机工作时会引发N₂和O₂反应，其能量变化示意图如下：

N₂(g)＋O₂(g)2NO(g)   △H＝             。
（3）消除氮氧化物和硫氧化物有多种方法。
Ⅰ.NH₃催化还原氮氧化物(SCR)技术是目前应用最广泛的烟气氮氧化物脱除技术。反应原理如图所示：

①由图可知SCR技术中的氧化剂为             。
②用Fe做催化剂时，在氨气足量的情况下，当=1:1时，脱氮率最佳，已知每生成28g N₂放出的热量为QkJ，该反应的热化学方程式为             。
Ⅱ.工业上变“废”为宝，吸收工业中SO₂和NO，可获得Na₂S₂O₄和NH₄NO₃产品的流程图如下（Ce为铈元素）：

①装置Ⅰ中的主要反应的离子方程式为             。
②装置Ⅲ还可以使Ce⁴⁺再生，若用甲烷燃料电池电解该装置中的溶液，当消耗1mol CH₄时，
理论上可再生             mol Ce⁴⁺。
Ⅲ.用活性炭还原法可以处理氮氧化物。如发生反应：
C(s)＋2NO(g)N₂(g)＋CO₂(g) △H＝Q kJ/mol。
在T₁℃时，反应进行到不同时间测得各物质的浓度如下：

时间(min) 浓度(mol/L)	0	10	20	30	40	50
NO	1.00	0.58	0.40	0.40	0.48	0.48
N2	0	0.21	0.30	0.30	0.36	0.36
CO2	0	0.21	0.30	0.30	0.36	0.36

①T_l℃时，该反应的平衡常数K＝             。
②30 min后，只改变某一条件，反应重新达到平衡，根据上表中的数据判断改变的条件可能是________（答一种即可）。

(8分)
Ⅰ．醋酸是常见的弱酸。用0.1 mol•L^—1NaOH溶液分别滴定体积均为20.00 mL、浓度均为0.1 mol•L^—1的盐酸和醋酸溶液，得到滴定过程中溶液pH随加入NaOH体积而变化的两条滴定曲线。

（1）滴定醋酸的曲线是         (填“I”或“Ⅱ”)。
（2）滴定开始前，三种溶液中由水电离出的c(H^＋)最大的溶液名称是               。
（3）V₁和V₂的关系：V₁         V₂(填“＞”、“＝”或“＜”)
（4）M点对应的溶液中，各离子的物质的量浓度由大到小的顺序是              。
Ⅱ．草酸钴是制备钴的氧化物的重要原料。下图为二水合草酸钴(CoC₂O₄•2H₂O)在空气中受热的质量变化曲线，曲线中300 ℃及以上所得固体均为钴氧化物。

（1）通过计算确定C点剩余固体的化学成分为        (填化学式)。试写出B点对应的物质与O₂在225 ℃～300 ℃发生反应的化学方程式：                              。
（2）取一定质量的二水合草酸钴分解后的钴氧化物(其中Co的化合价为＋2、＋3)，用480 mL5 mol/L盐酸恰好完全溶解固体，得到CoCl₂溶液和4.48 L(标准状况)黄绿色气体。试确定该钴氧化物中Co、O的物质的量之比         。

锰锌铁氧体可制备隐形飞机上吸收雷达波的涂料。以废旧锌锰电池为原料制备锰锌铁氧体(Mn_xZn_1-xFe₂O₄)的主要流程如下，请回答下列问题：

（1）酸浸时，二氧化锰被双氧水还原的化学方程式为      。
（2）活性铁粉除汞时，铁粉的作用是       (填“氧化剂”或“还原剂”或“吸附剂”）。
（3）除汞是以氮气为载气吹入滤液中，带出汞蒸汽经KMnO₄溶液进行吸收而实现的。下图是KMnO₄溶液处于不同pH时对应Hg的单位时间去除率变化图，图中物质为Hg与 MnO₄^-在该pH范围内反应的主要产物。

①pH＜6时反应的离子方程式为      。
②请根据该图给出pH对汞去除率影响的变化规律：      。
③试猜想在强酸性环境下汞的单位时间去除率高的原因：      。（不考虑KMnO₄在酸性条件下氧化性增强的因素）
（4）当x＝0.2时，所得到的锰锌铁氧体对雷达波的吸收能力特别强，试用氧化物的形式表示该锰锌铁氧体的组成      。
（5）经测定滤液成分后，需加入一定量的MnSO₄和铁粉，其目的是      。

氮元素的化合物应用十分广泛。请回答：
（1）火箭燃料液态偏二甲肼（C₂H₈N₂）是用液态N₂O₄作氧化剂，二者反应放出大量的热，生成无毒、无污染的气体和水。已知室温下，1 g燃料完全燃烧释放出的能量为42.5kJ，则该反应的热化学方程式为               。
（2）298 K时，在2L固定体积的密闭容器中，发生可逆反应：2NO₂(g)N₂O₄(g)ΔH＝-a kJ·mol^－1 (a>0)
N₂O₄的物质的量浓度随时间变化如图。达平衡时， N₂O₄的浓度为NO₂的2倍，回答下列问题：

①298k时，该反应的平衡常数为      L ·mol^－1（精确到0.01）。
②下列情况不是处于平衡状态的是      ：
a.混合气体的密度保持不变；
b.混合气体的颜色不再变化；
c.气压恒定时。
③若反应在398K进行，某时刻测得n(NO₂)="0.6" mol  n(N₂O₄)=1.2mol，则此时V_（正）   V_（逆）（填“>”、“<”或“=”）。
（3）NH₄HSO₄在分析试剂、医药、电子工业中用途广泛。现向100 mL 0.1 mol·L^－1NH₄HSO₄溶液中滴加0.1 mol·L^－1NaOH溶液，得到的溶液pH与NaOH溶液体积的关系曲线如图所示。

试分析图中a、b、c、d、e五个点，
①b点时，溶液中发生水解反应的离子是______；
②在c点，溶液中各离子浓度由大到小的排列顺序是                          。

现有常温下的六份溶液：
①0.01 mol/L CH₃COOH溶液；     
②0.01 mol/L HCl溶液；
③pH＝12的氨水；                
④pH＝12的NaOH溶液；
⑤0.01 mol/L CH₃COOH溶液与pH＝12的氨水等体积混合后所得溶液；
⑥0.01 mol/L HCl溶液与pH＝12的NaOH溶液等体积混合所得溶液。
（1）其中水的电离程度最大的是_____(填序号，下同)，水的电离程度相同的是______。
（2）将六份溶液同等稀释10倍后，溶液的pH：
①________②，③________④，⑤________⑥(填“>”、“<”或“＝”)。
（3）0．020 mol/L的HCN（aq）与0．020 mol/L NaCN（aq）等体积混合，已知该混合溶液中c (Na^＋) > c( CN^－)，用“>、<、＝”符号填空
①溶液中c (OH^－)           c (H^＋)      
②c (HCN)        c (CN^－)
（4）在25mL 0.1 mol·L^-1的NaOH溶液中逐滴加入0.2 mol·L^-1的CH₃COOH溶液，溶液pH变化曲线如图所示。

①B点溶液呈中性，有人据此认为，在B点时NaOH溶液与CH₃COOH溶液恰好完全反应，这种看法是否正确？
      （填“是”或“否”），如果不正确，则二者恰好完全反应的点是在    （填“AB”、“BC”或“CD”）区间内。
②在C点，溶液中离子浓度由大到小的顺序为：                      。

(16分)钢厂酸洗废液(成分如下表所示)在工业生产中还具有很多用途。

（1）欲检验该酸洗废液中含有的少量Fe³⁺，最宜选用的试剂是_____溶液；为检验其中的Fe²⁺，某同学设计了如下实验：取该酸洗废液少许加入试管中，滴入几滴酸性KMnO₄溶液后发现紫色消失。该同学得出结论：该溶液中含有Fe²⁺。大家认为该同学的实验设计不合理，理由是____________________________(用必要的文字和离子方程式解释)。
（2）采用石墨作电极电解上述酸洗废液时，初始阶段，阳极板上有气泡生成，此时与该现象有关的阳极电极反应式为______；向上述酸洗废液中加入KOH溶液中和后，在合适的电压下电解，可在__________(填“阴”或“阳”)极生成高铁酸钾(K₂FeO₄)。
（3）利用上述酸洗废液、含铝矿石(主要成分为Al₂O₃、Fe₂O₃和SiO₂)以及新制的硅酸(活化硅酸)，制备聚硅酸氯化铝铁絮凝剂(简称PAFSC)，具体方法如下：

①适当调高滤液A的pH，Al³⁺和Fe²⁺转化为沉淀，原因是______________(请用沉淀溶解平衡的理论解释)。
②PAFSC絮凝剂净化水的过程中，Al³⁺参与反应的离子方程式为________________。
③25℃时，PAFSC的除浊效果随溶液pH的变化如图所示(图中的NTU为浊度单位)，则在下列pH范围中，PAFSC除浊效果最佳的是______(填下列序号字母)。

a．4～5         b．5～7         c．7～8        d．8～9
25℃时，pH>7且随pH增大，PAFSC的除浊效果明显变差，原因是碱性增强，使胶体发生了_____现象。

（1）常温下，向20 mL 0．2 mol·L^－1H₂A溶液中滴加0．2 mol·L^－1NaOH溶液。有关微粒物质的量变化如图（其中Ⅰ代表H₂A，Ⅱ代表HA^－，Ⅲ代表A^2－）。请根据图示填空：

①当V（NaOH）＝20mL时，溶液中离子浓度的大小关系： ___________________；
②等体积、等物质的量浓度的NaOH溶液与H₂A溶液混合后，其溶液中水的电离程度比纯水_________（填“大”、“小”或“相等”），欲使NaHA溶液呈中性，可以向其中加入___________。
（2）氨气分解反应的热化学方程式如下：2NH₃（g）N₂（g）＋3H₂（g）   △H＝＋92．4kJ·mol^－1研究表明金属催化剂可加速氨气的分解。图1为某温度下等质量的不同金属分别催化等浓度氨气分解生成氢气的初始速率。
①不同催化剂存在下，氨气分解反应的活化能最大的是__________（填写催化剂的化学式）。
②恒温（T₁）恒容时，用Ni催化分解初始浓度为c₀的氨气，并实时监测分解过程中氨气的浓度。计算后得氨气的转化率α（NH₃）随时间t变化的关系曲线（见图2）。请在图2中画出：如果将反应温度提高到T₂，Ru催化分解初始浓度为c₀的氨气过程中α（NH₃）—t的总趋势曲线（标注Ru—T₂）

③假设Ru催化下温度为T₁时氨气分解的平衡转化率为40％，则该温度下此分解反应的平衡常数K与c₀的关系式是：K＝_____________。

NH₄Al(SO₄)₂是食品加工中最为快捷的食品添加剂，用于焙烤食品。请回答下列问题：
（1）NH₄Al(SO₄)₂可作净水剂，其理由是        （用离子方程式表示） 。
（2）下图是 0.1mol·L^-1电解质溶液的pH 随温度变化的图像。

其中符合0.1mol·L^-1NH₄Al(SO₄)₂的 pH随温度变化的曲线是          （填写序号），导致 pH 随温度变化的原因是          ；
（3）室温时，向100 mL 0.1 mol·L^-1 NH₄Al(SO₄)₂溶液中滴加0.1 mol·L^-1 NaOH溶液，得到溶液的pH与所加NaOH溶液体积的关系曲线如图所示：

①试分析图中 a、b、c、d 四个点，水的电离程度最大是         点；在 a 点，反应的离子方程式为            。
②下列对 b点时的说法正确的是         。

A．Al^3+已经完全沉淀

B．c(Na^+)＞c(SO4^2-)＞c(NH4^+)

C．Al(OH)3部分溶解

D．消耗的 NaOH 溶液体积大于300mL

(14分)磷是地壳中含量较为丰富的非金属元素，主要以难溶于水的磷酸盐如Ca₃(PO₄)₂等形式存在。它的单质和化合物在工农业生产中有着重要的应用。
（1）白磷(P₄)可由Ca₃(PO₄)₂、焦炭和SiO₂在电炉中高温(～1550℃)下通过下面三个反应共熔得到。
①4Ca₃(PO₄)₂(s)+10C(s)＝12CaO(s)+2P₄(s)+10CO₂(g）     ΔH₁=＋Q₁kJ·mol^-1
②CaO(s)+SiO₂(s)＝CaSiO₃(s）     ΔH₂=－Q₂ kJ·mol^-1
③CO₂ (g)＋C(s)＝2CO(g)    ΔH₃=＋Q₃kJ·mol^-1
已知：CaSiO₃的熔点(1546℃)比SiO₂低。
a、写出由磷酸钙矿制取白磷总的反应方程式_____________________________。
b、上述反应中SiO₂起何作用？______________________________________。
（2）白磷在热的浓氢氧化钾溶液中岐化得到一种次磷酸盐(KH₂PO₂)和一种气体        (写化学式)。
（3）磷的重要化合物NaH₂PO₄可通过H₃PO₄与NaOH溶液反应获得。工业上为了使反应的主要产物是NaH₂PO₄，通常将pH控制在                  之间 (已知磷酸的各级电离常数为：K₁ = 7.1×10⁻³  K₂ = 6.3×10⁻⁸   K₃ =4.2×10⁻¹³  lg7.1≈0.9  lg6.3≈0.8  lg≈0.6) 。Na₂HPO₄溶液显碱性，若向溶液中加入足量的CaCl₂溶液，溶液则显酸性，其原因是                                           (用离子方程式表示)。
（4）白磷中毒后可用CuSO₄溶液解毒，解毒原理可用下列化学方程式表示：
11P ₄+60CuSO₄+96H₂O＝20Cu₃P+24H₃PO₄+60H₂SO₄
60molCuSO₄能氧化白磷的物质的量是            。

Cl₂及其化合物在生产、生活中具有广泛的用途

（1）25℃时将氯气溶于水形成氯气－氯水体系，该体系中Cl₂(aq)、HClO和ClO^－分别在三者中所占分数（α）随pH变化的关系如左上图所示。
①已知HClO的杀菌能力比ClO^－强，由图分析，用氯气处理饮用水时，pH＝7.5与pH＝6时杀菌效果强的是__________。
②氯气－氯水体系中，存在多个含氯元素的平衡关系，分别用平衡方程式表示为
______________________________________________________________。
（2）ClO₂是一种新的消毒剂，工业上可用Cl₂氧化NaClO₂溶液制取ClO₂，写出该反应的化学方程式____________。
（3）工业上还可用下列方法制备ClO₂，在80℃时电解氯化钠溶液得到NaClO₃，然后与盐酸反应得到ClO₂。电解时，NaClO₃在_____极（填阴或阳）生成，生成ClO₃^–的电极反应式为_________________________。
（4）一定条件下，在水溶液中 1 mol Cl^–、1mol ClO_x^–（x=1,2,3,4）的能量大小与化合价的关系如右上图所示
①从能量角度看，C、D、E中最不稳定的离子是     （填离子符号）。
②B → A + D反应的热化学方程式为                     （用离子符号表示）。

雾霾含有大量的污染物SO₂、NO。工业上变“废”为宝，吸收工业尾气SO₂和NO，可获得Na₂S₂O₄和NH₄NO₃产品的流程图如下(Ce为铈元素)：


（1）装置Ⅰ中的主要离子方程式为                                     。
（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X(i)与溶液pH的关系如图所示。

①若是0.1molNaOH反应后的溶液，测得溶液的pH＝8时，溶液中各离子浓度由大到小的顺序是                         。
②向pH=5的NaHSO₃溶液中滴加一定浓度的CaCl₂溶液，溶液中出现浑浊，pH降为2，用化学平衡移动原理解释溶液pH降低的原因：                       。
（3）写出装置Ⅱ中，酸性条件下反应的离子方程   式              ，              。
（4）装置Ⅲ还可以使Ce⁴⁺再生，其原理如图所示。①生成Ce⁴⁺从电解槽的   (填字母序号)口流出。②写出阴极的反应式                     。
（5）已知进入装置Ⅳ的溶液中，NO₂^－的浓度为a g·L^-1，要使1 m³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              L。(用含a代数式表示，计算结果保留整数)

(12分)许多尾气中含有NO_x、S0₂等造成空气污染的气体。根据要求回答下列问题：
（1）已知：N0₂(g)+CO(g)≒C0₂(g)+NO(g)。
①密闭容器中发生该反应时，c（C0₂）随温度（T）变化曲线如图所示。

据此判断，升高温度，该反应的平衡常数    (选填“增大”、“减小”、“不变”)。
②NO对臭氧层破坏的主要过程为：
  Ⅱ.NO+0₃→N0₂+0₂    Ⅲ.N0₂+O→NO+0₂
该过程中NO的作用为                   。
（2）将C0₂和H₂合成二甲醚(cH₃0CH₃)已取得了较大的进展，其化学反应为：
2C0₂(g)+6H₂(g)≒CH₃0CH₃(g)+3H₂0(g)
①1 mol二甲醚气体完全燃烧生成两种气态氧化物，放出能量q kJ，请写出该反应的热化学方程式                       ；
②二甲醚可以作为燃料电池的燃料，若用硫酸做电池中的电解质溶液，请写出该燃料电池工作时正极电极反应式                   。
（3）室温条件下，用0.10 mol·L^-1盐酸分别滴定20.00 mL浓度均为0.10 mo1．L^-1的NaOH溶液和氨水，下图是滴定其中一种溶液时，所得混合液的pH与加入盐酸体积的关系曲线图。

①该曲线表示滴定        (填“NaOH”或“氨水”)的过程；
②当向20.00 mLNaOH溶液中加入V mL盐酸时，所得混合溶液pH=12，则v=     。(保留2位小数)。

25 ℃时，部分物质的电离平衡常数如表所示：

化学式	CH3COOH	H2CO3	HClO
电离平衡常数	1.7×10^－5	K1＝4.3×10^－7 K2＝5.6×10^－11	3.0×10^－8

请回答下列问题：
（1）CH₃COOH、H₂CO₃、HClO的酸性由强到弱的顺序为____________________。
（2）同浓度的CH₃COO^－、HCO₃^-、CO₃^2－、ClO^－结合H^＋的能力由强到弱的顺序为_______________________。
（3）物质的量浓度均为0.1 mol·L^－1的下列四种物质的溶液：a.Na₂CO₃，b.NaClO，c.CH₃COONa，d.NaHCO₃，pH由大到小的顺序是____________(填编号)。
（4）体积为10 mL pH＝2的醋酸溶液与一元酸HX分别加水稀释至1 000 mL，稀释过程中pH变化如图所示，

则HX的电离平衡常数______(填“大于”、“等于”或“小于”)醋酸的电离平衡常数；理由是_______________________。稀释后，HX溶液中由水电离出来的c(H^＋)_______(填“大于”、“等于”或“小于”)