2021高考化学二轮专题复习专题18 水溶液中的离子平衡综合应用化学试题分项版(含解析)

专题18 水溶液中的离子平衡综合应用1．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”中错误!未找到引用源。

，加入双氧水和磷酸（设溶液体积增加1倍），使错误!未找到引用源。

恰好沉淀完全即溶液中错误!未找到引用源。

，此时是否有Mg3(PO4)2沉淀生成？（列式计算）。

FePO4、Mg3(PO4)2的K sp分别为错误!未找到引用源。

【答案】（5）Fe3+恰好沉淀完全时，c(错误!未找到引用源。

)=错误!未找到引用源。

mol·L−1=1.3×10–17 mol·L−1，c3(Mg2+)×c2(错误!未找到引用源。

)＝(0.01)3×(1.3×10–17)2=1.7×10–40＜K sp，因此不会生成Mg3(PO4)2沉淀。

2．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2.1D．氢硫酸的还原性强于亚硫酸【答案】（1）D【解析】（1）A．根据复分解反应的规律：强酸+弱酸盐=强酸盐+弱酸，可知酸性H2SO3>H2CO3>H2S，A错误；B．亚硫酸、氢硫酸都是二元弱酸，由于溶液中离子浓度越大，溶液的导电性就越强，所以等浓度的亚硫酸的导电性比氢硫酸的强，可以证明酸性：H2SO3> H2S，B错误；C．等浓度的二元弱酸，酸电离产生的c(H+)越大，溶液的酸性越强，则其pH就越小。

所以亚硫酸溶液的pH 比等浓度的氢硫酸的小，可以证明酸性：H2SO3> H2S，C错误；D．物质的还原性大小与微粒中元素的化合价及微粒结构有关，与其电离产生氢离子的浓度大小无关，因此不能证明二者的酸性强弱，D正确。

答案选D。

3．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K b=1.8×10−5，H2SO3的K a1=1.3×10−2，K a2=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1.0×10−7mol·L−1时，溶液中的c(错误!未找到引用源。

)/c(错误!未找到引用源。

)=___________________。

【答案】（5）6.0×10−30.624．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1.0×10−5mol·L−1)时，溶液中c(Ag+)为_______ mol错误!未找到引用源。

L−1，此时溶液中c(CrO42−)等于__________ mol错误!未找到引用源。

L−1。

(已知Ag2CrO4、AgCl的K sp分别为2.0×10−12和2.0×10−10)。

【答案】（3）2.0×10-5；5×10-3；【解析】（3）当溶液中Cl−完全沉淀时，即c(Cl-)=1.0×10−5mol·L−1，根据溶度积常数K sp(AgCl)=2.0×10−10，可得溶液中c(Ag+)=K sp(AgCl)÷c(Cl-)=2.0×10−10÷(1.0×10−5 mol·L−1)=2.0×10-5mol·L−1；则此时溶液中c(CrO42−)=K sp(Ag2CrO4)/c2(Ag+)=2.0×10−12÷(2.0×10-5mol·L−1)=5×10-3mol·L−1；5．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；K W=1.0×10-14)。

联氨与硫酸形成的酸式盐的化学式为。

【答案】（4）8.7×10-7N2H6(HSO4)26．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，K i1=4.3×10-7，K i2=5.6×10-11草酸：H2C2O4，K i1=5.9×10-2，K i2=6.4×10-50.1mol/L Na2CO3溶液的pH_____0.1mol/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．＞＞＞B．＞＞＞c．＞＞＞D．＞＞＞（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。

_____________【答案】（3）大于；草酸；ac（4）当少量酸性物质进入血液中，平衡向右移动，使H+浓度变化较小，血液的pH基本不变；当少量碱性物质进入血液中，平衡向左移动，使H+浓度变化较小，血液的pH基本不变。

（合理即给分）【解析】（3）根据电离常数可知草酸的酸性强于碳酸，则碳酸钠的水解程度大于草酸钠，所以0.1mol/L Na2CO3溶液的pH大于0.1mol/L Na2C2O4溶液的pH。

草酸的酸性强于碳酸，则等浓度草酸溶液和碳酸溶液中，氢离子浓度较大的是草酸。

a．草酸的两级电离常数均大于碳酸的，所以草酸的两级的电离程度均大于碳酸的，因此溶液中＞＞＞＞，a正确；b．根据a中分析可知b错误；c．根据a中分析可知c正确；d．根据a中分析可知d错误，答案选ac。

（4）根据平衡可知当少量酸性物质进入血液中，平衡向右移动，使H+浓度变化较小，血液中的pH基本不变；当少量碱性物质进入血液中，平衡向左移动，使H+浓度变化较小，血液的pH基本不变。

7．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。

【答案】（1）CO2+H2O H2CO3，H2CO3HCO3－+H+（2）①Ca2++ 2HCO3－＝CaCO3↓+ CO2+H2O②xCO22x H218O（3）①②xy/z（3）①注意酸化的试剂要用硫酸，一定不能用盐酸，HCl会挥发出来影响后续的滴定。

②该滴定过程转化的关系式为：CO2～HCO3－～HCl11n（CO2）x mol/L×y×10-3L解得：n（CO2）=xy×10-3mol所以：c（CO2）=xy/z mol/L8．研究硫元素及其化合物的性质具有重要意义。

（2）25℃，在0.10mol·L-1H2S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·L-1.②某溶液含0.020mol·L-1Mn2+、0.10mol·L-1H2S，当溶液pH= 时，Mn2+开始沉淀。

（3）25℃，两种酸的电离平衡常数如右表。

K a1K a2H2SO31.3×10-26.3×10-4H2CO34.2×10-75.6×10-11①HSO3-的电离平衡常数表达式K= 。

②0.10mol·L-1Na2SO3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。

【答案】（2）①0.043；②5。

；②c(Na+)>c(SO32-)>c(OH-)>c(HSO3-)>c(H+)；（3）①错误!未找到引用源。

③H2SO3+HCO3-=HSO3-+CO2↑+H2O。

电离程度越大，电离平衡常数就越大。

所以根据表格数据可知H2SO3的二级电离平衡常数大于H2CO3的一级电离平衡常数，故H2SO3溶液和NaHCO3溶液反应的主要是复分解反应的规律：强酸与弱酸的盐发生反应制取弱酸。

其离子方程式为H2SO3+HCO3-＝HSO3-+CO2↑+H2O。

【考点定位】考查元素原子结构示意图的书写、物质性质的化学方程式书写、盐的水解平衡、弱电解质电离平衡、沉淀溶解平衡的知识在离子浓度大小比较的应用。

9．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，溶液中为：_____________，已知K sp（AgCl）=1.8×10-10，K sp 错误!未找到引用源。