专题18 水溶液中的离子平衡综合应用—三年高考(2015-2017)化学真

专题18 水溶液中的离子平衡综合应用

1．【2017新课标1卷】（14分）

Li4Ti5O12和LiFePO4都是锂离子电池的电极材料，可利用钛铁矿（主要成分为FeTiO3，还含有少量MgO、SiO2等杂质）来制备，工艺流程如下：

（5）若“滤液②”中c(Mg2?)?0.02mol?L?1，加入双氧水和磷酸（设溶液体积增加1倍），使Fe3?恰好沉淀完全即溶液中c(Fe3?)?1.0?10?5mol?L?1，此时是否有Mg3(PO4)2沉淀生成？ （列式计算）。FePO4、Mg3(PO4)2的Ksp分别为

1.3?10?22、1.0?10?24。

2．【2017新课标1卷】（14分）

近期发现，H2S是继NO、CO之后的第三个生命体系气体信号分子，它具有参与调节神经信号传递、舒张血管减轻高血压的功能。回答下列问题：

（1）下列事实中，不能比较氢硫酸与亚硫酸的酸性强弱的是_________（填标号）。

A．氢硫酸不能与碳酸氢钠溶液反应，而亚硫酸可以 B．氢硫酸的导电能力低于相同浓度的亚硫酸

C．0.10 mol·L?1的氢硫酸和亚硫酸的pH分别为4.5和2.1 D．氢硫酸的还原性强于亚硫酸

3．【2017天津卷】（14分）H2S和SO2会对环境和人体健康带来极大的危害，工业上采取

多种方法减少这些有害气体的排放，回答下列方法中的问题。 方法2：用氨水除去SO2

（5）已知25℃，NH3·H2O的Kb=1.8×10?5，H2SO3的Ka1=1.3×10?2，Ka2=6.2×10?8。若

氨水的浓度为2.0 mol·L?1，溶液中的c(OH?)=_________________ mol·L?1。将SO2通入该氨水中，当c(OH?)降至

1.0×10?7 mol·L?1时，溶液中的c(SO2??3)/c(HSO3)=___________________。

4．【2016新课标1卷】元素铬(Cr)在溶液中主要以Cr3+

(蓝紫色)、Cr(OH)4?(绿色)、Cr2O72?(橙

红色)、CrO42?(黄色)等形式存在，Cr(OH)3为难溶于水的灰蓝色固体，回答下列问题： （3）在化学分析中采用K2CrO4为指示剂，以AgNO3标准溶液滴定溶液中Cl?，利用Ag与CrO42?生成 砖红色沉淀，指示到达滴定终点。当溶液中Cl?恰好沉淀完全(浓度

+

等于1.0×10?5 mol·L?1)时，溶液中c(Ag)为_______ mol?L?1，此时溶液中c(CrO42?)

+

等于__________ mol?L?1。(已知Ag2CrO4、AgCl的Ksp分别为2.0×10?12和2.0×10?10)。 5．【2016新课标2卷】联氨（又称肼，N2H4，无色液体）是一种应用广泛的化工原料，可

用作火箭燃料，回答下列问题：

（4）联氨为二元弱碱，在水中的电离方程式与氨相似，联氨第一步电离反应的平衡常

数值为

___________________(已知：N2H4+H

+

N2H5的K=8.7×107；KW=1.0×1014)。

+

-

联氨与硫酸形成的酸式盐的化学式为。

6．【2016上海卷】随着科学技术的发展和环保要求的不断提高，CO2的捕集利用技术成为

研究的重点。完成下列填空：

（3）碳酸：H2CO3，Ki1=4.3×107，Ki2=5.6×1011

--

草酸：H2C2O4，Ki1=5.9×102，Ki2=6.4×105

--

0.1 mol/L Na2CO3溶液的pH_____0.1 mol/L Na2C2O4溶液的pH。（选填“大于”、“小于”或“等于”）

等浓度的草酸溶液和碳酸溶液中，氢离子浓度较大的是___________。

若将等浓度的草酸溶液和碳酸溶液等体积混合，溶液中各种离子浓度大小的顺序正确的是_____。（选填编号）

a．[H]＞[HC2O4]＞[HCO3]＞[CO32]

+

---

B．[HCO3]＞[HC2O4]＞[C2O42]＞[CO32]

----

c．[H]＞[HC2O4]＞[C2O42]＞[CO32]

+

---

D．[H2CO3] ＞[HCO3]＞[HC2O4]＞[CO32]

---

（4）人体血液中的碳酸和碳酸氢盐存在平衡：H+ HCO3

+-

H2CO3，当有少量酸

性或碱性物质进入血液中时，血液的pH变化不大，用平衡移动原理解释上述现象。_____________

7．【2015北京卷】（14分）研究CO2在海洋中的转移和归宿，是当今海洋科学研究的前沿

领域。

（1）溶于海水的CO2主要以4种无机碳形式存在，其中HCO3占95%，写出CO2溶于

-

水产生HCO3的方程式： 。 （2）在海洋循环中，通过下图所示的途径固碳。

-

①写出钙化作用的离子方程式： 。

②同位素示踪法证实光合作用释放出的O2只来自于H2O，用18O标记物质的光合作用的化学方程式如下，将其补充完整： + ＝（CH2O）x+x18O2+xH2O （3）海水中溶解无机碳占海水总碳的95%以上，其准确测量是研究海洋碳循环的基础，

测量溶解无机碳，可采用如下方法：

①气提、吸收CO2，用N2从酸化后的还说中吹出CO2并用碱液吸收（装置示意图如下），将虚线框中的装置补充完整并标出所用试剂。

②滴定。将吸收液洗后的无机碳转化为NaHCO3，再用xmol/LHCl溶液滴定，消耗ymlHCl溶液，海水中溶解无机碳的浓度= mol/L。

8．【2015福建卷】（15分）研究硫元素及其化合物的性质具有重要意义。

（2）25℃，在0.10mol·L1H2S溶液中，通入HCl气体或加入NaOH固体以调节溶液

-

pH，溶液pH与c(S2)关系如图（忽略溶液体积的变化、H2S的挥发）。

-

①pH=13时，溶液中的c(H2S)+c(HS)= mol·L1.

--

②某溶液含0.020 mol·L1Mn2、0.10 mol·L1H2S，当溶液pH= 时，Mn2

-+

-

+

开始沉淀。

[已知：Ksp(MnS)=2.8×1013]

-

（3）25℃，两种酸的电离平衡常数如右表。

H2SO3 H2CO3 -

Ka1 1.3×102 -Ka2 6.3×104 -4.2×107 -5.6×1011 -①HSO3的电离平衡常数表达式K= 。

②0.10 mol·L1Na2SO3溶液中离子浓度由大到小的顺序为 。

-

③H2SO3溶液和NaHCO3溶液反应的主要离子方程式为 。

9．【2015新课标1卷】（15分）碘及其化合物在合成杀菌剂、药物等方面具有广泛用途。回

答下列问题：

（2）上述浓缩液中含有I、Cl等离子，取一定量的浓缩液，向其中滴加AgNO3溶液，

?-当AgCl开始沉淀时，溶液中c(I)为：_____________，已知Ksp（AgCl）=1.8×1010，

--

c(Cl?)Ksp（AgI）=8.5×1017。

-

10．【2015新课标2卷】（14分）酸性锌锰干电池是一种一次电池，外壳为金属锌，中间是

碳棒，其周围是碳粉，MnO2，ZnCl2和NH4Cl等组成的糊状填充物，该电池在放电过程产生MnOOH，回收处理该废电池可得到多种化工原料，有关数据下表所示： 溶解度/（g/100g水）

化合物 Ksp近似值 回答下列问题：

（4）用废电池的锌皮制备ZnSO4·7H2O的过程中，需去除少量杂质铁，其方法是：加

稀硫酸和H2O2溶解，铁变为_____，加碱调节至pH为 时，铁刚好完全沉淀（离子浓度小于1×105mol/L时，即可认为该离子沉淀完全）；继续加碱调节至pH

-

Zn（OH）2 1017 -Fe（OH）2 1017 -Fe（OH）3 1039 -为_____时，锌开始沉淀（假定Zn2浓度为0.1mol/L）。若上述过程不加H2O2后

＋

果是 ，原因是 。

11．【2015浙江卷】Ⅰ．

（3）在AgCl沉淀中加入KBr溶液，白色沉淀转化为淡黄色沉淀，写出反应的离子方程式_____________。

12．【2015天津卷】（14分）FeCl3具有净水作用，但腐蚀设备，而聚合氯化铁是一种新型的

絮凝剂，处理污水比FeCl3高效，且腐蚀性小。请回答下列问题：

（1）FeCl3净水的原理是 。FeCl3 溶液腐蚀钢铁设备，除H作用外，另一主要

原因是（用离子方程式表示） 。

（2）为节约成本，工业上用NaClO3 氧化酸性FeCl2 废液得到FeCl3。

①若酸性FeCl2废液中c(Fe2)＝2.0×102mol·L1, c(Fe3)＝1.0×103mol·L1,

＋

--＋

--＋

c(Cl)＝5.3×102mol·L1，则该溶液的pH约为 。

－

--

13．【2015上海卷】

（5）室温下，0.1 mol/L NaClO溶液的pH 0.1 mol/L Na2SO3溶液的pH（选填“大于”、“小于”或“等于”）。浓度均为0.1 mol/L 的Na2SO3和Na2CO3的混合溶液中，SO32、CO32、HSO3、HCO3浓度从大到小的顺序为 。

–

–

–

–

已知： H2SO3 Ki1=1.54×102 Ki2=1.02×107

--

HClO Ki1=2.95×108

-

H2CO3 Ki1=4.3×107 Ki2=5.6×1011

--

14．【2015山东卷】（19分）毒重石的主要成分BaCO3（含Ca2、Mg2、Fe3等杂质），实验

+

+

+

室利用毒重石制备BaCl2·2H2O的流程如下:

（2）

开始沉淀时的pH 完全沉淀时的pH Ca2 +Mg2 +Fe3 +11.9 13.9 9.1 11.1 1.9 3.2 加入NH3·H2O调节pH=8可除去 （填离子符号），滤渣Ⅱ中含 （填化学式）。加入H2C2O4时应避免过量，原因是 。 已知：Ksp（BaC2O4）=1.6×107，Ksp（CaC2O4）=2.3×109

--

15．【2015江苏卷】(12分)软锰矿(主要成分MnO2，杂质金属元素Fe、Al、Mg等)的水悬

浊液与烟气中SO2反应可制备MnSO4·H2O ，反应的化学方程式为：MnO2＋SO2=MnSO4

（2）已知：Ksp[Al(OH)3]=1×10

－33

，Ksp[Fe(OH)3]=3×10

＋

＋

－39

，pH=7．1时Mn(OH)2

－

－

开始沉淀。室温下，除去MnSO4溶液中的Fe3、Al3(使其浓度小于1×106mol·L1)，需调节溶液pH范围为________。 16．【2015江苏卷】

（4）CaSO3水悬浮液中加入Na2SO4溶液，达到平衡后溶液中c(SO32)=________[用

－

c(SO42)、Ksp(CaSO3)和Ksp(CaSO4)表示]；CaSO3水悬浮液中加入Na2SO4溶液

－

能提高NO2的吸收速率，其主要原因是_________。

17．【2015海南卷】（9分）银是一种贵金属，古代常用于制造钱币及装饰器皿，现代在电池

和照明器材等领域亦有广泛应用。回答下列问题。

（2）已知Ksp(AgCl)=1．8×1010,若向50mL0．018mol·L1的AgNO3溶液中加入

--

50mL0．020mol·L1的盐酸，混合后溶液中的Ag的浓度为 mol·L1，

-+

-

pH为 。

18．【2015海南卷】（8分）氨是合成硝酸、铵盐和氮肥的基本原料，回答下列问题：

（1）氨的水溶液显弱碱性，其原因为 （用离子方程式表示），0．1 mol·L1

-

的氨水中加入少量的NH4Cl固体，溶液的PH （填“升高”或“降低”）；若加入少量的明矾，溶液中的NH4的浓度 （填“增大”或“减小”）。

+

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