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高考化学高频试题、高中化学题库汇总-压中真题已成为一种习惯

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高中化学知识点讲解《水的电离平衡》试题特训(2019年最新版)(四)
2019-07-04 00:21:30 【

1、填空题  某硫酸工厂的酸性废水中砷(As)元素含量极高,为控制砷的排放,采用化学沉降法处理含砷废水,工艺流程如下:

相关数据如下表,请回答以下问题:
表1.几种盐的Ksp

难溶物
Ksp
Ca3(AsO4)2
6.8×10-19
CaSO4
9.1×10-6
FeAsO4
5.7×10-21
 
表2.工厂污染物排放浓度及允许排放标准
污染物
H2SO4
As
废水浓度
29.4g/L
1.6g·L-1
排放标准
pH 6~9
0.5mg·L-1
 
(1)该硫酸工厂排放的废水中硫酸的物质的量浓度c(H2SO4)=           mol·L-1。
(2)若酸性废水中Fe3+的浓度为1.0×10-4mol·L-1,c(AsO43-)=          mol·L-1。
(3)工厂排放出的酸性废水中的三价砷(H3AsO3弱酸)不易沉降,可投入MnO2先将其氧化成五价砷(H3AsO4弱酸),MnO2被还原为Mn2+,反应的离子方程式为                                             
(4)在处理含砷废水时采用分段式,先向废水中投入生石灰调节pH到2,再投入生石灰将pH调节到8左右使五价砷以Ca3(AsO4)2形式沉降。
①将pH调节到2时废水中有大量沉淀产生,沉淀主要成分的化学式为             
②Ca3(AsO4)2在pH调节到8左右才开始沉淀,原因为                               
                                                                           
③砷酸(H3AsO4)分步电离的平衡常数(25℃)为:K1=5.6×10-3 K2=1.7×10-7 K3=4.0×10-12,第三步电离的平衡常数的表达式为K3=                           。Na3AsO4的第一步水解的离子方程式为:AsO43-+H2OHAsO42-+OH-,该步水解的平衡常数(25℃)为:                  (保留两位有效数字)。


参考答案: (17分)
(1)0.3 (2分)
(2)5.7×10-17(2分)
(3)2H++MnO2+H3AsO3==H3AsO4+Mn2++H2O (3分)
(4)①CaSO4(2分)
②H3AsO4是弱酸,当溶液中pH调节到8左右,c(AsO43-)增大,Ca3(AsO4)2开始沉淀(3分)[或:pH增大,促进H3AsO4电离,c(AsO43-)增大,Qc=c3(Ca2+)·c2(AsO43-)≥Ksp[Ca3(AsO4)2,Ca3(AsO4)2才沉淀]
 (2分)       2.5×10-3(3分)


本题解析:(1)读表2中信息,以1L废水为研究对象,其中含有29.4gH2SO4,由于硫酸的相对分子质量为98,m/M=n,则n(H2SO4)=29.4g÷98g/mol=0.3mol,由于c=n/V,则c(H2SO4)=0.3mol÷1L=0.3mol/L;(2)FeAsO4是难溶盐,废水中存在其沉淀溶解平衡:FeAsO4 (s)Fe3++AsO43-,则Ksp(FeAsO4)=c(Fe3+)?c(AsO43-),所以c(AsO43-)= Ksp(FeAsO4)/c(Fe3+)=5.7×10-21/1.0×10-4 mol·L-1=5.7×10-17 mol·L-1;(3)H3AsO3失去2个电子被氧化为H3AsO4,MnO2得到2个电子被还原为Mn2+,废水是酸性溶液,根据电子、电荷、原子守恒原理可得:2H++MnO2+H3AsO3==H3AsO4+Mn2++H2O;(4)①由于CaO+2H+==Ca2++H2O,读表1中信息可知,加入生石灰调解pH到2时,增大钙离子浓度,使CaSO4 (s)Ca2++SO42-的平衡向左移动,析出CaSO4沉淀[加入生石灰调解pH到2时,增大钙离子浓度,使Qc=c(Ca2+)·c(SO42-)≥Ksp[CaSO4),开始析出CaSO4沉淀];②H3AsO4是弱酸,当溶液中pH调节到8左右,c(AsO43-)增大,Ca3(AsO4)2 (s) 3Ca2++2AsO43-的平衡向左移动,开始析出Ca3(AsO4)2沉淀[或pH增大,促进H3AsO4电离,c(AsO43-)增大,Qc=c3(Ca2+)·c2(AsO43-)≥Ksp[Ca3(AsO4)2,Ca3(AsO4)2才沉淀];③多元弱酸分步电离,则H3AsO4H++H2AsO4-、H2AsO4-H++HAsO42-、HAsO42-H++AsO43-,根据平衡常数定义式可得,第三步电离平衡常数K3="[" c(H+)? c(AsO43-)]/ c(HAsO42-);水的离子积常数Kw= c(H+)? c(OH-),AsO43-+H2OHAsO42-+OH-的平衡常数的计算表达式为[c(HAsO42-)?c(OH-)]/ c(AsO43-),分子、分母同时乘以c(H+),则水解平衡常数=[c(HAsO42-)?c(OH-)? c(H+)]/[ c(H+)?c(AsO43-)]= Kw/K3=(1.0×10-14)÷(4.0×10-12)=2.5×10-3。
考点:考查含砷等废水处理工艺流程,涉及质量、摩尔质量、物质的量、溶液体积、物质的量浓度、溶度积计算、关键步骤的离子方程式、调解pH分步沉淀的原理、沉淀的成分、解释原因、电离平衡常数、水的离子积、盐类水解平衡常数的计算等。


本题难度:困难



2、填空题  (2分)下列各物质的溶液物质的量浓度均为0.1 mol·L-1
①HCl ②NaOH ③ Na2CO3 ④CH3COONa ⑤NH4Cl ⑥Ba(OH)2⑦KCl ⑧ CH3COOH
按它们的pH由小到大的排列的顺序为                              (填序号)


参考答案:(2分)①⑧⑤⑦④③②⑥


本题解析:盐酸是一元强酸,氢氧化钠是一元强碱,碳酸钠的水解程度大于醋酸钠的,都显碱性,氯化铵水解显酸性,氢氧化钡是二元强碱,氯化钾显中性,醋酸是弱酸,所以pH从小到大的顺序是①⑧⑤⑦④③②⑥。


本题难度:一般



3、选择题  将40℃的饱和石灰水冷却至10℃;或加入少量CaO,但温度仍保持40℃,在这两种情况下均未改变的是
[? ]
A.Ca(OH)2的溶解度、溶剂的质量?
B.溶液中溶质的质量分数
C.溶液的质量、水的电离平衡?
D.溶液中Ca2+的数目


参考答案:B


本题解析:


本题难度:一般



4、选择题  在25℃时,0.1mol/L的硫酸中,水的KW值为(   )
A.大于1×10-14
B.等于1×10-14
C.小于1×10-14
D.无法确定


参考答案:B


本题解析:
试题解析:水的离子积常数只与温度有关,与溶液的酸碱性无关,常温下,水的KW=1×10-14,故选B.
考点:水的离子积常数


本题难度:一般



5、选择题  25 ℃时,水的电离达到平衡:H2OH++OH-;>0,下列叙述正确的是
[? ]
A.向水中加入稀氨水,平衡逆向移动,c(OH-)降低
B.向水中加入少量固体硫酸氢钠,c(H+)增大,KW不变
C.向水中加入少量固体CH3COONa,平衡逆向移动,c(H+)降低
D.将水加热,KW增大,pH不变


参考答案:B


本题解析:


本题难度:一般



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