高中化学人教版 (新课标)选修4 化学反应原理第二节 水的电离和溶液的酸碱性第2课时复习练习题

第2课时　pH的计算及应用

基础过关练

题组一　pH的计算及应用

1.(2019山东潍坊高二上期中)常温下,CO2饱和溶液的浓度是0.03 mol·L-1,其中三分之一的CO2转变为H2CO3,H2CO3仅有0.1%发生如下电离:H2CO3 H++HC,该则溶液的pH约是(　　)

A.3　　 B.4　 C.5　　 D.6

2.(2019黑龙江哈尔滨六中高二上期中)25 ℃时,10 mL 0.15 mol/L的硫酸溶液与10 mL 0.1 mol/L的氢氧化钠溶液混合,则混合后溶液的pH为(忽略溶液体积的变化)(　　)

A.0　　 B.1　　 C.2　 D.3

3.(2019黑龙江哈师大附中高二上期中)常温时,pH=14和pH=10的两种NaOH溶液等体积混合,所得溶液中(　　)

A.pH>7　　 B.pH=7

C.pH<7　　 D.无法确定

4.常温下,下列溶液中酸性最强的是(　　)

A.pH=3的盐酸

B.c(H+)=5×10-5 mol/L的溶液

C.c(OH-)=1×10-12 mol/L的溶液

D.0.1 mol/L的盐酸

5.下列溶液的pH最大的是(　　)

A.0.20 mol·L-1 HNO3

B.0.10 mol·L-1 H2SO4

C.0.10 mol·L-1 NaOH

D.0.20 mol·L-1 KOH

6.在25 ℃时,有pH=a的盐酸和pH=b的NaOH溶液,取Va L盐酸与NaOH溶液中和,需Vb L NaOH溶液,请回答下列问题:

(1)若a+b=14,则=　　　　(填数字); 

(2)若a+b=13,则=　　　　(填数字); 

(3)若a+b>14,则=　　　　(填表达式),且Va　　　　Vb(填“>”“<”或“=”); 

(4)若a+b=15,则=　　　　(填数字)。 

题组二　酸、碱溶液稀释后pH变化规律

7.常温下,关于溶液的稀释下列说法正确的是(　　)

A.pH=3的醋酸溶液加水稀释至100倍,pH=5

B.若1 mL pH=1的盐酸与100 mL NaOH溶液混合后,溶液的pH=7(忽略混合后溶液的体积变化),则NaOH溶液的pH=11

C.将1 L 0.1 mol·L-1的Ba(OH)2溶液稀释至2 L,pH=12

D.pH=8的NaOH溶液加水稀释至100倍,pH=6

8.(2019河北辛集中学高二上期中)将10 mL pH=1的CH3COOH溶液加水稀释至100 mL后,溶液的pH为(　　)

A.2　　 B.2<pH<7

C.1<pH<2　　 D.无法判断

9.常温下,关于溶液的稀释,下列说法正确的是(　　)

A.pH=3的醋酸溶液稀释至100倍,pH=5

B.pH=4的H2SO4溶液加水稀释至100倍,溶液中由水电离产生的c(H+)=1×10-6 mol·L-1

C.将1 L 0.1 mol·L-1的Ba(OH)2溶液稀释为2 L,pH=13

D.pH=9的NaOH溶液稀释至1 000倍,其pH=6

题组三　一元强酸与一元弱酸的比较

10.某温度下,相同pH的盐酸和醋酸溶液分别加水稀释,pH随溶液体积变化的曲线如图所示。据图判断正确的是(　　)

A.Ⅱ为盐酸稀释时pH变化曲线

B.b点溶液的导电性比c点溶液的导电性强

C.a点KW的数值比c点KW的数值大

D.b点H+的浓度大于a点H+的浓度

11.现有体积相同、pH均为2的盐酸和醋酸溶液,下列叙述错误的是(　　)

A.盐酸中的c(Cl-)与醋酸溶液中的c(CH3COO-)相等

B.它们与NaOH完全中和时,醋酸溶液所消耗的NaOH多

C.分别用水稀释相同倍数时,n(Cl-)<n(CH3COO-)

D.它们分别与足量CaCO3反应时,放出的CO2一样多

能力提升练

1.(疑难1、2,★★☆)现有常温时pH=1的某强酸溶液10 mL,下列操作能使溶液的pH变成2的是(　　)

A.加入10 mL 0.08 mol·L-1的NaOH溶液

B.加入100 mL的水进行稀释

C.加水稀释成1 L

D.加入10 mL 0.01 mol·L-1的盐酸

2.(2019福建永安一中高二上期中,疑难2,★★☆)常温下,关于pH=2的盐酸,下列说法错误的是(　　)

A.溶液中c(H+)=1.0×10-2 mol·L-1

B.加水稀释至100倍后,溶液的pH=4

C.此溶液中由水电离出的H+和OH-浓度均为1.0×10-12 mol·L-1

D.加入等体积pH=12的Ba(OH)2溶液,溶液呈碱性

3.(疑难2,★★☆)下列叙述中,正确的是(　　)

A.100 ℃时,pH=3的盐酸和pH=11的氢氧化钠溶液等体积混合后溶液呈中性

B.pH=3的盐酸和pH=5的硫酸溶液等体积混合(混合后溶液体积的变化忽略不计)所得混合溶液的pH=4

C.常温下,pH=2的亚硫酸溶液中含H+的浓度为0.01 mol/L

D.相同温度下,中和相同体积、相同pH的氢氧化钡溶液、氢氧化钠溶液、氨水,所用相同浓度的盐酸的体积分别为V1、V2、V3,则有V2<V1<V3

4.(疑难2,★★☆)室温时取浓度相同的NaOH和HCl溶液,以2∶1体积比相混合(忽略溶液混合后的体积变化),所得溶液的pH等于12,则原溶液的浓度为(　　)

A.0.05 mol/L B.0.03 mol/L

C.0.02 mol/L D.0.50 mol/L

5.(疑难2,★★☆)常温下,等体积混合0.1 mol·L-1的盐酸和0.06 mol·L-1的Ba(OH)2溶液(混合后溶液体积的变化忽略不计),混合溶液的pH等于(　　)

A.2.0　 B.12.3 C.1.7　 D.12.0

6.(疑难2,★★☆)常温时,下列溶液:①0.5 mol·L-1的盐酸,②pH=0的盐酸,③pH=13的NaOH溶液,④0.1 mol·L-1的Ba(OH)2溶液,由水电离的H+浓度由大到小的顺序为(　　)

A.①③④②　B.③④①②　C.③②④①　D.③④②①

7.(疑难2,★★☆)在常温下,将pH=8的NaOH溶液与pH=10的NaOH溶液等体积混合(混合后溶液体积的变化忽略不计),所得混合溶液的pH最接近于(　　)

A.8.3　 B.8.7　 C.9　 D.9.7

8.(疑难1,★★☆)常温下,pH相同的氨水、NaOH溶液和Ba(OH)2溶液,分别用蒸馏水稀释至原体积的X、Y、Z倍,稀释后三种溶液的pH仍然相同,则X、Y、Z的关系是(　　)

A.X=Y=Z　B.X>Y=Z　C.X<Y=Z　D.X=Y<Z

9.(疑难2,★★☆)在不同温度下,水达到电离平衡时c(H+)与c(OH-)的关系如图所示。100 ℃时,将0.1 mol·L-1的HCl溶液和0.06 mol·L-1的Ba(OH)2溶液等体积混合(混合后溶液体积的变化忽略不计),该混合溶液的pH是(　　)

A.1.7 B.2

C.10 D.10.3

10.(2019甘肃天水一中高二上段考,疑难2,★★★)室温下,下列有关溶液pH的说法正确的是(已知lg5=0.7)(　　)

A.将pH=11的NaOH溶液加水稀释至100倍,溶液中c(H+)=1×10-13 mol/L

B.将pH=9的NaOH溶液和pH=13的Ba(OH)2溶液等体积混合(混合后溶液体积的变化忽略不计),所得混合溶液的pH=11

C.将0.1 mol/L的硫酸溶液和pH=5的盐酸等体积混合(混合后溶液体积的变化忽略不计),所得混合溶液的pH=1

D.pH=13的Ba(OH)2溶液和pH=1的盐酸等体积混合(混合后溶液体积的变化忽略不计),由于Ba(OH)2过量,所得溶液的pH>7

11.(★★☆)室温下,有一pH为12的NaOH溶液100 mL,如果将其pH降为11,则:

(1)若用蒸馏水应加入　　　　mL; 

(2)若用pH=10的NaOH溶液,应加入　　　　mL; 

(3)若用pH=2的盐酸,应加入　　　　mL; 

(4)若用0.01 mol·L-1硫酸溶液,应加入　　　mL。 

12.(★★★)(1)某温度(T ℃)时,测得0.01 mol·L-1 NaOH溶液的pH=11,则该温度下水的KW=　　　　。 

(2)在此温度下,将pH=a的NaOH溶液Va L与pH=b的H2SO4溶液Vb L混合(混合后溶液体积的变化忽略不计)。

①若所得混合液为中性,且a=11,b=3,则Va∶Vb=　　　　。 

②若所得混合液为中性,且Va∶Vb=10∶1,则a+b=　　　　　。 

③若所得混合液的pH=10,且a=12,b=2,则Va∶Vb=　　　　。 

答案全解全析

基础过关练

1.C　CO2饱和溶液的浓度是0.03 mol·L-1,其中的CO2转变为H2CO3,而H2CO3仅有0.1%发生电离,所以H+的浓度为0.03 mol·L-1××0.1%=10-5 mol·L-1,所以pH=5。

2.B　25 ℃时,10 mL 0.15 mol/L的硫酸溶液中H+物质的量为0.15 mol×0.01 L×2=0.003 mol,10 mL 0.1 mol/L的氢氧化钠溶液中OH-物质的量为0.1 mol/L×0.01 L=0.001 mol,则两溶液混合后剩余H+,剩余的H+物质的量为0.003 mol-0.001 mol=0.002 mol,H+浓度为=0.1 mol/L,溶液的pH为1。

3.A　pH=14和pH=10的两种NaOH溶液等体积混合后,溶液仍呈碱性,pH>7。

4.D　常温下,溶液中c(H+)越大,溶液的酸性越强。A项,pH=3的盐酸中c(H+)=0.001 mol/L;B项,该溶液中c(H+)=5×10-5 mol/L;C项,常温下,该溶液中c(H+)== mol/L=0.01 mol/L;D项,0.1 mol/L的盐酸中c(H+)=0.1 mol/L。通过以上分析知c(H+):D>C>A>B,所以酸性最强的是D。

5.D　A中c(H+)=c(HNO3)=0.20 mol·L-1,B中c(H+)=2c(H2SO4)=0.20 mol·L-1,则A、B溶液的pH相同;C中c(OH-)=c(NaOH)=0.10 mol·L-1,D中c(OH-)=c(KOH)=0.20 mol·L-1,溶液的pH:D>C;酸溶液的pH小于碱溶液的pH,所以pH最大的是D。

6.答案　(1)1　(2)　(3)10a+b-14　>　(4)10

解析　依题意有pH=a的盐酸中,c(H+)=1×10-a mol·L-1;pH=b的NaOH溶液中,c(H+)=1×10-b mol·L-1,c(OH-)= mol·L-1=10b-14 mol·L-1。完全中和应满足c(HCl)·Va=c(NaOH)·Vb,故==10a+b-14。

(1)若a+b=14,则=1014-14=100=1;

(2)若a+b=13,则=1013-14=10-1=;

(3)若a+b>14,则=10a+b-14>1,则Va>Vb;

(4)若a+b=15,则=1015-14=10。

7.B　A项,pH=3的醋酸溶液加水稀释至100倍,3<pH<5;B项,pH=7,则1×10-3 L×0.1 mol·L-1=0.1 L×c(OH-),c(OH-)=1×10-3 mol·L-1,c(H+)=1×10-11 mol·L-1,pH=11;C项,常温下,1 L 0.1 mol·L-1 Ba(OH)2溶液稀释至2 L时,c(OH-)= mol·L-1=0.1 mol·L-1,c(H+)=1×10-13 mol·L-1,pH=13;D项,NaOH溶液无论怎么稀释,pH在常温下不可能成为6,只能无限接近于7。

8.C　CH3COOH为弱酸,加水稀释促进醋酸的电离,pH=1的CH3COOH溶液中H+浓度为0.1 mol/L,稀释至100 mL后,醋酸的电离程度增大,则溶液中H+浓度大于0.1 mol/L×=0.01 mol/L,所以稀释后溶液的pH小于2,加水稀释H+浓度减小,则pH变大,所以稀释后溶液的pH>1,综上所述,稀释后的醋酸溶液:1<pH<2。

9.C　A项,CH3COOH是弱酸,在稀释过程中电离程度增大,稀释至100倍后,3<pH<5;B项,常温下pH=4的H2SO4溶液稀释至100倍,溶液中的c(H+)=1.0×10-6 mol/L,水电离出的c(OH-)==1×10-8 mol/L,由水电离出的c(OH-)与水电离出的c(H+)相等;C项,常温下 1 L 0.1 mol/L Ba(OH)2溶液稀释为2 L时,c(OH-)=0.1 mol/L,c(H+)==10-13 mol/L,pH=13;D项,NaOH溶液是强碱溶液,不论怎样稀释,pH在常温下不可能为6,只能无限地接近于7。

10.B　稀释相同倍数,pH变化大的是盐酸,故Ⅰ为盐酸稀释时pH变化曲线,A错误;b点比c点pH小,故b点c(H+)大,导电性:b>c,B正确;温度不变,KW不变,C错误;pH:b>a,故c(H+):a>b,D错误。

11.D　两种溶液中分别存在c(CH3COO-)+c(OH-)=c(H+),c(Cl-)+c(OH-)=c(H+),因pH相等,则c(CH3COO-)=c(Cl-),故A正确;醋酸为弱酸,pH相同时,醋酸溶液浓度较大,则与NaOH完全中和时,醋酸溶液所消耗的NaOH多,故B正确;加水稀释,促进醋酸的电离,稀释相同倍数后醋酸溶液酸性较强,由电荷守恒c(CH3COO-)+c(OH-)=c(H+),c(Cl-)+c(OH-)=c(H+),可知n(Cl-)<n(CH3COO-),故C正确;醋酸浓度较大,体积相同时物质的量较大,则与足量CaCO3反应时,放出的CO2较多,故D错误。

能力提升练

1.A　常温下pH=1的强酸溶液中c(H+)=0.1 mol/L,加入10 mL 0.08 mol/L NaOH溶液,得到的混合溶液中c(H+)==0.01 mol/L,则溶液的pH=2,故A正确;加入100 mL的水进行稀释,溶液体积大于100 mL,则溶液中c(H+)<0.01 mol/L,溶液的pH>2,故B错误;加水稀释成1 L,溶液中c(H+)==0.001 mol/L,溶液的pH=3,故C错误;加入10 mL 0.01 mol·L-1的盐酸,溶液中c(H+)==0.055 mol/L,溶液的pH<2,故D错误。

2.D　pH=-lgc(H+),则常温下,pH=2的盐酸中c(H+)=1.0×10-2 mol·L-1,故A说法正确;稀释前后溶质的物质的量不变,假设稀释前溶液的体积为1 L,稀释至100倍后,溶液中c(H+)= mol·L-1=1×10-4 mol·L-1,即pH=4,故B说法正确;盐酸中c(OH-)=KW/c(H+)=10-14/10-2 mol·L-1=10-12 mol·L-1,水电离出的c(H+)等于水电离出的c(OH-),即水电离出的H+和OH-浓度均为1.0×10-12 mol·L-1,故C说法正确;pH=12的Ba(OH)2溶液中c(OH-)=10-2 mol·L-1,等体积混合后,H+和OH-恰好完全反应,溶液为中性,故D错误。

3.C　100 ℃时,KW=10-12,pH=3的盐酸中c(H+)=0.001 mol/L,pH=11的氢氧化钠溶液中c(OH-)=0.1 mol/L,二者等体积混合后溶液呈碱性,故A错误;pH=3的盐酸中c(H+)=0.001 mol/L,pH=5的硫酸溶液中c(H+)=0.000 01 mol/L,混合溶液中c(H+)= mol/L≈5×10-4 mol/L,pH≈3.3,故B错误;一水合氨是弱碱,氢氧化钠和氢氧化钡是强碱,相同温度下,中和相同体积、相同pH的氢氧化钡溶液、氢氧化钠溶液、氨水,所用相同浓度的盐酸的体积大小关系为V1=V2<V3,故D错误。

4.B　混合溶液的pH=12,溶液呈碱性,设NaOH溶液和HCl溶液的浓度为x mol/L,NaOH溶液体积为2V L、HCl溶液体积为V L,混合溶液中c(OH-)= mol/L= mol/L= mol/L=0.01 mol/L,x=0.03。

5.D　酸中c(H+)=0.1 mol·L-1;碱中c(OH-)=0.12 mol·L-1,等体积混合碱过量,根据pH的计算方法,要先求混合溶液中c(OH-),再求c(H+),最后求pH。c(OH-)余==0.01 mol·L-1,c(H+)==1×10-12 mol·L-1,pH=-lgc(H+)=12。

6.B　①0.5 mol·L-1的盐酸中c(H+)酸=0.5 mol·L-1,抑制水的电离,水电离出的氢离子浓度等于水电离出的氢氧根离子浓度,c(OH-)水=c(H+)水=2×10-14 mol·L-1;②pH=0的盐酸中c(H+)酸=1 mol·L-1,抑制水的电离,水电离出的氢离子浓度等于水电离出的氢氧根离子浓度,c(OH-)水=c(H+)水=10-14 mol/L;③pH=13的NaOH溶液中水的电离受到抑制,氢离子全部由水电离,c(H+)水=10-13 mol/L;④0.1 mol·L-1的Ba(OH)2溶液中c(OH-)碱=0.2 mol/L,氢离子全部由水电离,c(H+)水=5×10-14 mol/L;题述四种溶液中水电离的c(H+)由大到小的顺序是③④①②。

7.D　两溶液都是强碱溶液,混合后总的c(OH-)接近0.5×10-4 mol·L-1,故c(H+)接近2×10-10 mol·L-1,pH=-lg2×10-10≈9.7。

8.B　NaOH、Ba(OH)2是强电解质,一水合氨是弱电解质,所以pH相同的氨水、NaOH溶液和Ba(OH)2溶液,物质的量浓度c(NH3·H2O)>c(NaOH)=2c[Ba(OH)2],稀释过程中,一水合氨继续电离出氢氧根离子,如果稀释至相同的倍数,则氨水中c(OH-)最大、NaOH和Ba(OH)2溶液中c(OH-)相等,要使稀释后三种溶液的pH相等,则氨水应稀释倍数最大,NaOH和Ba(OH)2溶液稀释倍数相等,所以X>Y=Z。

9.C　100 ℃时,KW=c(H+)×c(OH-)=10-6×10-6=10-12,该温度下0.1 mol/L HCl溶液中c(H+)=0.1 mol/L,0.06 mol/L的Ba(OH)2溶液中c(OH-)=0.06 mol/L×2=0.12 mol/L,二者等体积混合后,混合溶液中c(OH-)= mol/L=0.01 mol/L,该温度下混合溶液中c(H+)== mol/L=10-10 mol/L,混合溶液的pH=-lgc(H+)=-lg10-10=10。

10.C　pH=11的氢氧化钠溶液中OH-浓度为10-3 mol/L,加水稀释至100倍,溶液中OH-浓度是10-5 mol/L,则c(H+)=10-9 mol/L,故A错误;氢氧化钠和氢氧化钡都是强电解质,所以两种溶液等体积混合时,混合溶液中c(OH-)=(10-5+10-1) mol/L≈0.05 mol/L,所以H+浓度为2×10-13 mol/L,则溶液的pH大于11,故B错误;0.1 mol/L的硫酸溶液中H+浓度为 0.2 mol/L,pH=5的盐酸中c(H+)=10-5 mol/L,两种溶液等体积混合时,混合溶液的H+浓度约等于0.1 mol/L,则混合溶液的pH=1,故C正确;pH=13的氢氧化钡溶液和pH=1的盐酸等体积混合,H+和OH-的物质的量相等,所以H+和OH-恰好完全反应,溶液呈中性,pH=7,故D错误。

11.答案　(1)900　(2)1 000　(3)81.8　(4)42.86

解析　(1)由c(OH-)稀释=10-3 mol·L-1=,得V(H2O)=0.9 L=900 mL。

(2)设加入pH=10的NaOH溶液的体积为x,c(OH-)=10-3 mol·L-1=,得x=1 L=1 000 mL。

(3)设加入pH=2的盐酸的体积为y,c(OH-)=10-3 mol·L-1=,得y≈0.081 8 L=81.8 mL。

(4)设加入硫酸溶液的体积为z,c(OH-)=10-3 mol·L-1=,得z≈0.042 86 L=42.86 mL。

12.答案　(1)10-13　(2)①1∶10　②12　③1∶9

解析　(1)T ℃时,0.01 mol·L-1的NaOH溶液中c(OH-)=10-2 mol·L-1,其pH=11,即c(H+)=10-11 mol·L-1,则水的离子积为10-13。

(2)①T ℃时,pH=11的NaOH溶液中c(OH-)=10-2 mol·L-1,pH=3的H2SO4溶液中c(H+)=10-3 mol·L-1,若混合后呈中性,则硫酸溶液的体积为氢氧化钠溶液体积的10倍,即Va∶Vb=1∶10。

②T ℃时,若所得混合液为中性,且Va∶Vb=10∶1,则Va×10a-13=Vb×10-b,=,即10=10-b-a+13,则1=-b-a+13,a+b=12。

③T ℃时,若混合液pH=10,即c(OH-)=10-3 mol·L-1,则c(OH-)=10-3 mol·L-1= mol·L-1,得Va∶Vb=1∶9。