新教材2023高中化学第三章水溶液中的离子反应与平衡第二节水的电离和溶液的pH课时1水的电离溶液的酸碱性与pH同步测试新人教版选择性必修1

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第二节　水的电离平衡和溶液的pH
课时1　水的电离　溶液的酸碱性与pH
【基础巩固】
1.(2021·广东茂名高州一中高二期末)已知:25 ℃时,Kw=1.0×10-14;35 ℃时,Kw=2.1×10-14。下列有关水的电离的叙述正确的是 (　　)
A.c(H+)随着温度的升高而减小
B.35 ℃时,c(H+)>c(OH-)
C.向蒸馏水中加入NaOH溶液,Kw增大
D.水的电离属于吸热过程
解析:温度升高,水的离子积增大,水中c(H+)随着温度的升高而增大,故A项错误;温度升高促进水的电离,35 ℃时水的电离程度比25 ℃时水的电离程度大,但c(H+)=c(OH-),故B项错误;温度不变,Kw不变,故C项错误;水的电离是吸热过程,故D项正确。
答案:D
2.(2021·广东广州番禺区高二期末)下列能影响水的电离平衡,并使溶液中的c(H+)>c(OH-)的措施是 (　　)
A.向水中通入SO2
B.将水加热煮沸
C.向纯水中投入一小块金属钠
D.向水中加入NaCl
解析:A项,SO2溶于水形成H2SO3,溶液中的c(H+)>c(OH-),酸对水的电离起抑制作用,故正确;B项,加热时促进水的电离,但是c(H+)=c(OH-),故错误;C项,加入Na,Na与水电离出的H+反应生成NaOH和H2,c(H+)降低,使水的电离向右移动,碱性增强,c(H+) 答案:A
3.下列溶液的pH一定小于7的是 (　　)
A.常温下,等体积的盐酸与NaOH溶液的混合液
B.常温下,水电离出的c(OH-)=1×10-10 mol/L的溶液
C.80 ℃时的氯化钠溶液
D.常温下,c(H+)=1×10-3 mol/L的酸与c(OH-)=1×10-3 mol/L的碱等体积混合后的溶液
解析:A项中,没有给出盐酸和NaOH溶液的物质的量浓度,无法确定其pH的大小;B项中,溶液既可以是酸性溶液也可以是碱性溶液;C项中,
80 ℃时,水的Kw大于1×10-14,c(H+)>10-7mol/L,故pH一定小于7;D项中,没有说明酸和碱的强弱,混合后溶液的pH无法确定。
答案:C
4.下列说法中正确的是 (　　)
A.pH=0的溶液不存在
B.使用广泛pH试纸测得某溶液的pH=3.5
C.中性溶液的pH不一定等于7
D.酸或碱溶液稀释时,溶液的pH均减小
解析:由pH=-lg c(H+)知,pH=0时,c(H+)=1 mol/L,A项错误;广泛pH试纸测得溶液的pH只能取整数,B项错误;100 ℃时,中性溶液的pH<7,C项正确;酸溶液稀释时,溶液的pH增大,D项错误。
答案:C
5.(2022·广东蕉岭)亚磷酸(H3PO3)是一种二元弱酸,常温下电离常数=1.0×10-3,=2.6×10-7 ,下列说法正确的是 (　　)
A.H3PO3与足量的NaOH溶液反应生成Na3PO3
B.对亚磷酸溶液升温,溶液的c(H+)减小
C.向亚磷酸溶液中加入少量NaOH固体,则变大
D.对0.01 mol/L的亚磷酸溶液加水稀释,溶液中各离子浓度均减小
解析:A项,已知亚磷酸(H3PO3)是一种二元弱酸,故H3PO3与足量的NaOH溶液反应生成Na2HPO3而不能生成Na3PO3,故错误;B项,弱酸的电离过程是一个吸热过程,升高温度促进弱酸的电离,电离平衡正向移动,故对亚磷酸溶液升温,溶液中c(H+)增大, 故错误;C项,向亚磷酸溶液中加入少量NaOH固体,电离平衡正向移动,溶液中c(H+)减小,则 =增大,故正确;D项,对0.01 mol/L的H3PO3溶液加水稀释,溶液中H+、H2P、HP的浓度均减小,但根据水的离子积可知,
Kw=c(H+)·c(OH-)是一个常数,故c(OH-)增大,故错误。
答案:C
6.(2022·广东清远高二期末)室温下,在下列给定条件的溶液中,一定能大量共存的离子组是 (　　)
A.滴加无色酚酞显红色的溶液:Ba2+、Mg2+、HC、S
B.能与Al(OH)3发生反应的溶液:Na+、K+、Cl-、N
C.水电离产生的c(H+)=1.0×10-12的溶液:Ca2+、N、Br-、HS
D.含有S2-的溶液:Fe2+、Cu2+、OH-、I-
解析:A项,滴加无色酚酞显红色为碱性溶液,含有大量OH-,因此不能与Mg2+、HC大量共存,不符合题意;B项, 可与Al(OH)3反应的溶液可能是强酸或强碱溶液,Na+、K+、Cl-、N在强酸或强碱中均能够大量共存,符合题意;C项,水的电离受到抑制,可能是酸性溶液,也可能是碱性溶液,N不能与OH-大量共存,HS与H+、OH-均不能大量共存,不符合题意;D项,S2-可以与Fe2+、Cu2+形成沉淀FeS、CuS,因此不能大量共存,不符合题意。
答案:B
7.25 ℃的下列溶液中,碱性最强的是 (　　)
A.c(OH-)=10-3mol/L的溶液
B.c(OH-)=0.01 mol/L的溶液
C.1 L溶液中含有4 g NaOH的溶液
D.c(H+)=1×10-10mol/L的溶液
解析:C项,c(OH-)==0.1 mol/L,D项,c(OH-)= mol/L=
10-4 mol/L,溶液中c(OH-)越大,其碱性越强。
答案:C
8.某温度下,纯水中c(H+)=2.0×10-7mol/L,则此纯水中c(OH-)为　　　　mol/L,该温度时的Kw=　　　　。如温度不变,滴入稀盐酸使 c(H+)=
5.0×10-6mol/L,则c(OH-)为　　　mol/L。 
解析:纯水中水电离出的c(H+)与c(OH-)总是相等。c(H+)=
2.0×10-7 mol/L,则c(OH-)=2.0×10-7 mol/L,该温度时的Kw=c(H+)·c(OH-)=
(2.0×10-7)2=4.0×10-14。温度不变,滴入稀盐酸使c(H+)=5.0×10-6 mol/L,则c(OH-)== mol/L=8.0×10-9 mol/L。
答案:2.0×10-7 　4.0×10-14 　8.0×10-9
9.某同学为探究Kw的影响因素,做了以下实验:
(1)查阅资料,不同温度下水的离子积常数如下表所示。

T/℃
0
10
20
25
40
50
90
100
Kw/10-14
0.115
0.296
0.687
1.01
2.87
5.31
37.1
54.5

由此推出:随着温度的升高,Kw　　　　;水的电离程度　　　　;水的电离平衡向　　　　移动,水的电离过程是　　　　(填“吸热”或“放热”)过程。 
(2)取三只烧杯A、B、C,分别加入适量水,再向B、C烧杯中分别加入适量盐酸和NaOH,完成下表内容。
项目
纯水
加少量盐酸
加少量NaOH

1.0×10-7
增大
 

1.0×10-7

增大
c(H+)和c(OH-)
大小比较
c(H+) =
c(OH-)
c(H+)　 c(OH-)
c(H+)　 c(OH-)
水的电离平衡
移动方向
—

　　 
Kw
1.0×10-14
　
　　 

综上所述,可得出以下结论:
①温度、　　　 　、　　 　　均能影响水的电离平衡。 
②Kw只受　　　　的影响,而与其他因素无关。 
解析:水的电离是吸热过程,升高温度,Kw增大,向水中加入酸或碱时,
c(H+)或c(OH-)增大,抑制水的电离,但溶液中只要温度不变,Kw不变。
答案:(1)增大　增大　右　吸热　(2)减小　减小　>　<　向左　向左　1.0×10-14　1.0×10-14　①酸　碱　②温度
10.中学化学实验中,淡黄色的pH试纸常用于测定溶液的酸碱性。在25 ℃时,若溶液的pH=7,试纸不变色;若pH<7,试纸变红色;若pH>7,试纸变蓝色。而要精确测定溶液的pH,需用pH计。pH计主要通过测定溶液中H+的浓度来测定溶液的pH。已知T℃时,水的离子积常数Kw=1×10-12。
(1)已知水中存在以下平衡:H2O+H2OH3O++OH-　ΔH>0,现欲使平衡向左移动,且所得溶液呈酸性,选择的方法是　　　　(填字母)。 
A.向水中加入NaHSO4
B.向水中加入NaCl
C.加热水至T℃
D.在水中加入KOH
(2)现欲测定T℃沸水的pH及酸碱性,若用pH试纸测定,则试纸显　　　色,溶液呈　　　(填“酸”“碱”或“中”)性;若用pH计测定,则pH　　　　(填“>”“=”或“<”)7。 
解析:(1)向水中加入NaHSO4,c(H+)增大,平衡向左移动,A项正确;向水中加入NaCl,对水的电离平衡无影响,平衡不移动,B项错误;加热,平衡向右移动,仍呈中性,C项错误;在水中加入KOH,c(OH-)增大,平衡向左移动,但溶液呈碱性,D项错误。(2)T℃时水的pH=6,但溶液仍呈中性,因此pH试纸的颜色仍为黄色。
答案:(1)A　(2)黄　中　<
【拓展提高】
11.常温下,某溶液由水电离出的c(OH-)=1.0×10-13 mol/L,下列有关该溶液的叙述中正确的是 (　　)
A.溶液一定显酸性
B.溶液一定显碱性
C.溶液一定显中性
D.溶液可能显酸性,也可能显碱性
解析:溶液中由水电离出的c(H+)水=c(OH-)水=1.0×10-13mol/L<
1.0×10-7mol/L,说明是往水中加入了酸或碱性物质,抑制了水的电离。
答案:D
12.25 ℃时,在等体积的①0.5 mol/L H2SO4溶液、②0.05 mol/L Ba(OH)2溶液、③1 mol/L NaCl溶液、④纯水中,发生电离的水的物质的量之比是 (　　)
A.1∶10∶107∶107
B.107∶107∶1∶1
C.107∶106∶2∶2
D.107∶106∶2×107∶2
解析:25 ℃时,0.5 mol/L H2SO4溶液中c(H+)=1 mol/L,由水电离出的c(H+)水=10-14 mol/L,0.05 mol/L Ba(OH)2溶液中,c(OH-)=0.1 mol/L,由水电离出的c(H+)水=10-13 mol/L,NaCl溶液和纯水中由水电离出的c(H+)水均为10-7 mol/L。则等体积的上述四种液体中由水电离出的n(H+)(即电离水的物质的量)之比为10-14∶10-13∶10-7∶10-7=1∶10∶107∶107。
答案:A
13.一定温度下,用水稀释0.1 mol/L的一元弱酸HA溶液,随着水的加入,下列数值一定增大的是(Kw表示水的离子积,Ka表示HA的电离常数) (　　)
A.Kw B. C. D.c(OH-)
解析:温度不变,Kw不变,A项不符合题意;根据Ka=,推出==,加水稀释时,HA电离程度增大,n(HA)减小,n(A-)增大,则减小,B、C项不符合题意;加水稀释,HA电离程度增大,c(H+)减小,因Kw不变,故c(OH-)增大,D项符合题意。
答案:D
14.在某温度下的水溶液中,c(H+)=10x mol/L,c(OH-)=10y mol/L,x与y的关系如图所示。

(1)该温度下,水的离子积为　　　　。 
(2)该温度下,0.01 mol/L NaOH溶液中c(H+)为　　　　　　　。 
解析:(1)选取图像中的一点,当x=-5时,y=-10,故水的Kw=1×10-5×
1×10-10=1×10-15。(2)0.01 mol/L NaOH溶液中,c(OH-)=1×10-2 mol/L,故c(H+)== mol/L=1×10-13 mol/L。
答案:(1)1×10-15　(2)1×10-13 mol/L
【挑战创新】
15.有一学生在实验室测某溶液的pH,实验时,他先用蒸馏水润湿pH试纸,然后用洁净干燥的玻璃棒蘸取试样进行检测。
(1)该学生的操作　　　　(填“正确”或“错误”),理由是 　 。 
(2)该操作是否一定有误差?　　　　(填“一定”或“不一定”),原因是　 
　 。 
(3)若用此方法分别测定c(OH-)相等的氢氧化钠溶液和氨水的pH,误差较大的是　　　　　　　 　,原因是 　 。 
(4)只从下面选择实验所需的用品,区分0.1 mol/L硫酸和0.01 mol/L硫酸。简述操作过程: 　 。 
实验用品:A.紫色石蕊溶液　B.酚酞溶液　C.甲基橙溶液　D.蒸馏水　E.氯化钡溶液　F.pH试纸
解析:(1)用pH试纸测量溶液时,pH试纸不能润湿,否则相当于将原溶液稀释。(2)若溶液呈酸性或碱性时,稀释必然会造成误差,若溶液呈中性,则不会造成误差。(3)NH3·H2O是弱电解质,加水稀释时,促进它的电离,故对OH-浓度相等的氢氧化钠溶液和氨水来说,加水稀释相同倍数,氨水的pH减小程度小,误差小。(4)分别测定这两种硫酸的pH,pH较小的是浓度较大的硫酸,pH较大的是浓度较小的硫酸。
答案:(1)错误　该学生测得的pH是稀释后溶液的pH
(2)不一定　若原溶液不呈中性时,稀释后溶液pH发生了变化;若是中性溶液,稀释不会产生误差　(3)氢氧化钠溶液　稀释过程中,NH3·H2O继续电离出OH-,减弱了稀释对OH-浓度的影响,所以测得氢氧化钠溶液误差较大　(4)用玻璃棒分别蘸取两种溶液滴在两张pH试纸上,将显示的颜色与标准比色卡对照,pH较大的是0.01 mol/L硫酸