2024届高考化学一轮复习专题8第38讲溶液的酸碱性基础学案
展开溶液的酸碱性与pH
1.溶液的酸碱性
溶液的酸碱性取决于溶液中c(H+)和c(OH-)的相对大小。
(1)酸性溶液:c(H+)>c(OH-),常温下,pH<7。
(2)中性溶液:c(H+)=c(OH-),常温下,pH=7。
(3)碱性溶液:c(H+)<c(OH-),常温下,pH>7。
2.溶液的pH
(1)定义式:pH=-lg_c(H+)。
(2)溶液的酸碱性与pH的关系(室温下)
pH一般表示c(H+)≤1 ml·L-1的酸性溶液或c(OH-)≤1
ml·L-1的碱性溶液的酸碱度。
(3)测量方法
①pH试纸法
a.使用方法:把小片试纸放在表面皿或玻璃片上,用干燥的玻璃棒蘸取待测液点在pH试纸中央,试纸变色后,与标准比色卡对比即可确定溶液的pH。
b.注意事项:ⅰ)pH试纸不能伸入待测液中测pH。
ⅱ)用广范pH试纸测出溶液的pH是1~14的整数,读数不会出现小数。
ⅲ)pH试纸不能湿润,若湿润相当于对待测溶液稀释,所测pH可能有误差。
②pH计法:又称酸度计测量法,可精密测量pH。
(4)基本计算
①强酸溶液:如HnA,设浓度为c ml·L-1,c(H+)=nc ml·L-1,pH=-lg c(H+)=-lg(nc)。
②强碱溶液(25 ℃):如B(OH)n,设浓度为c ml·L-1,c(H+)=eq \f(10-14,nc)
ml·L-1,pH=-lg c(H+)=14+lg(nc)。
③弱酸弱碱溶液:可以根据电离度或电离常数计算。如0.1 ml/L HA(Ka=1×10-7)溶液中:c(H+)=eq \r(1×10-8) ml·L-1=1×10-4 ml·L-1,pH=4。
1.判断正误(正确的打“√”,错误的打“×”)
(1)任何碱性溶液的c(OH-)>1×10-7 ml·L-1,pH>7。( )
(2)100 ℃时,Kw=1.0×10-12,0.01 ml·L-1盐酸的pH=2,0.01 ml·L-1的NaOH溶液的pH=10。( )
(3)用湿润的pH试纸测某酸溶液的pH,结果偏小。( )
(4)用pH试纸可以测量氯水的pH。( )
(5)用广范pH试纸测定某溶液的pH=3.4。( )
[答案] (1)× (2)√ (3)× (4)× (5)×
2.已知某温度时,水的离子积常数Kw=1×10-12,对于该温度下pH=1的稀硫酸,下列叙述正确的是( )
A.向该稀硫酸中加入同温度同体积pH=12的NaOH溶液,反应后溶液呈中性
B.该稀硫酸中由H2SO4离出的c(H+)与由水电离出的c(H+)之比为10-10∶1
C.该稀硫酸与室温下等体积pH=1的稀硫酸中和碱的能力相同
D.该稀硫酸中由水电离出的c(H+)是同温度下pH=3的稀硫酸中由水电离出的c(H+)的100倍
C [某温度时,水的离子积常数Kw=1×l0-12,纯水的pH=6,该温度下pH=1的硫酸,c(H+)=0.1 ml/L。A.同温下,pH=12的NaOH溶液中c(OH-)=1 ml/L,等体积的pH=1的硫酸和pH=12的氢氧化钠溶液混合时,碱剩余,溶液呈碱性,故A错误;B.该溶液中硫酸电离出的c(H+)=0.1 ml/L,水电离出的c(H+)=10-11 ml/L,则硫酸电离出的c(H+)与水电离出的c(H+)之比为1010∶1,故B错误;C.该温度下pH=1和室温下pH=1的硫酸中c(H+)相等,所以等体积的该稀硫酸与室温下pH为1的稀硫酸中和碱的能力相同,故C正确;D.该溶液中水电离出的c(H+)=10-11ml/L,同温下pH为3的稀硫酸中水电离出的
c(H+)=10-9 ml/L,则该溶液中水电离出的c(H+)是同温度下pH为3的稀硫酸中水电离出的c(H+)的eq \f(1,100),故D错误。]
溶液酸碱性的判断
1.下列各组离子能在指定溶液中,大量共存的是( )
①加入Mg能放出H2的溶液中:Mg2+、NHeq \\al(+,4)、Cl-、K+、SOeq \\al(2-,4)
②使pH=11的溶液中:COeq \\al(2-,3)、Na+、AlOeq \\al(-,2)、NOeq \\al(-,3)、S2-、SOeq \\al(2-,3)
③水电离的H+浓度c(H+)=10-12 ml·L-1溶液中:Cl-、HCOeq \\al(-,3)、NOeq \\al(-,3)、NHeq \\al(+,4)、S2Oeq \\al(2-,3)
④无色溶液中:K+、Cl-、Na+、H2POeq \\al(-,4)、POeq \\al(3-,4)、SOeq \\al(2-,4)
⑤使石蕊溶液变红的溶液中:Fe3+、MnOeq \\al(-,4)、NOeq \\al(-,3)、Na+、SOeq \\al(2-,4)
⑥酸性溶液中:Fe2+、Al3+、NOeq \\al(-,3)、I-、Cl-、S2-
A.①②⑤ B.①③⑥
C.②④⑤ D.①②④
A [①加入Mg能放出H2的溶液中,溶液显酸性,含有大量H+,各离子之间相互不反应,可以大量共存,故选;②pH=11的溶液显碱性,溶液含大量
OH-,各离子之间相互不反应,可以大量共存,故选;③水电离的H+浓度
c(H+)=10-12 ml·L-1,水的电离受到抑制,溶液可以为酸性溶液,也可以为碱性溶液,酸性溶液中:H+与HCOeq \\al(-,3)、S2Oeq \\al(2-,3)反应,不能大量共存,碱性溶液中:OH-与HCOeq \\al(-,3)、NHeq \\al(+,4)反应,不能大量共存,故不选;④H2POeq \\al(-,4)、POeq \\al(3-,4)反应生成HPOeq \\al(2-,4),不能大量共存,故不选;⑤使石蕊溶液变红的溶液,溶液显酸性,含有大量H+,各离子之间相互不反应,能大量共存,故选;⑥酸性条件下硝酸根离子能够氧化亚铁离子、碘离子、硫离子,所以H+、Fe2+、NOeq \\al(-,3)、I-、S2-不能大量共存,故不选。]
2.用“酸性”“碱性”“中性”或“不确定”填空。
(1)①相同浓度的HCl和NaOH溶液等体积混合________。
②25 ℃时,相同浓度NH3·H2O和HCl溶液等体积混合________。
(2)①25 ℃时,pH=2的CH3COOH和pH=12的NaOH溶液等体积混合________。
②25 ℃时,pH=2的H2SO4溶液和pH=12的氨水等体积混合________。
(3)25 ℃,pH=2的HA溶液与pH=12的BOH溶液等体积混合________。
(4)①25 ℃时,pH=3的HCl和pH=12的NaOH溶液等体积混合________。
②25 ℃时,0.2 ml·L-1的氨水与0.1 ml·L-1的盐酸等体积混合________。
[答案] (1)①中性 ②酸性 (2)①酸性 ②碱性 (3)不确定 (4)①碱性 ②碱性
酸碱混合溶液酸碱性判断
(1)等浓度等体积一元酸与一元碱混合的溶液性质——“谁强显谁性,同强显中性”。
(2)25 ℃时,pH之和等于14时,一元强酸和一元弱碱等体积混合呈碱性;一元弱酸和一元强碱等体积混合呈酸性。即谁弱显谁性,同强显中性。
(3)酸、碱混合后生成的盐与剩余的酸或碱浓度相同时,可根据酸、碱的Ka或Kb确定酸碱性,若Ka或Kb>1×10-7(25 ℃时),由剩余的酸或碱决定。
(4)两强等体积相混时
①若pH之和大于14,则混合后溶液显碱性,pH>7。
②若pH之和小于14,则混合后溶液显酸性,pH<7。
酸、碱混合液的pH计算
①两种强酸混合:直接求出c(H+)混,再据此求pH。c(H+)混=eq \f(cH+1V1+cH+2V2,V1+V2)。(忽略溶液混合过程中体积的变化,下同)
②两种强碱混合:先求出c(OH-)混,再据Kw求出c(H+)混,最后求pH。
c(OH-)混=eq \f(cOH-1V1+cOH-2V2,V1+V2)。
③强酸、强碱混合:先判断哪种物质过量,再由下式求出溶液中H+或OH-的浓度,最后求pH。
c(H+)混或c(OH-)混=eq \f(|cH+酸V酸-cOH-碱V碱|,V酸+V碱)。
注意:当n(H+)与n(OH-)相差100倍或更大时,在加、减计算中可以忽略较小者。
3.(1)常温下,将0.1 ml·L-1氢氧化钠溶液与0.06 ml·L-1硫酸溶液等体积混合,混合液的pH为________。
(2)25 ℃时,pH=3的硝酸和pH=12的氢氧化钡溶液按照体积比为9∶1混合,混合液的pH为________。
(3)T ℃,纯水中pH=6。该温度下,pH=1的稀硫酸与0.15 ml·L-1的Ba(OH)2溶液等体积混合,混合液的pH为________。
[解析] (1)c(H+)混=eq \f(0.06×2-0.1,2) ml·L-1=0.01 ml·L-1,pH=2。
(2)c(OH-)混=eq \f(0.01×1-0.001×9,10) ml·L-1=1×10-4 ml·L-1,c(H+)=1×10-10 ml·L-1,pH=10。
(3)c(OH-)混=eq \f(0.15×2-0.1,2) ml·L-1=0.1 ml·L-1,c(H+)=eq \f(1×10-12,0.1) ml·L-1=1×10-11 ml·L-1,pH=11。
[答案] (1)2 (2)10 (3)11
4.(1)25 ℃时,在一定体积pH=12的Ba(OH)2溶液中,逐滴加入一定物质的量浓度的NaHSO4溶液,当溶液中的Ba2+恰好完全沉淀时,溶液pH=11。若反应后溶液的体积等于Ba(OH)2溶液与NaHSO4溶液的体积之和,则Ba(OH)2溶液与NaHSO4溶液的体积比是________。
(2)25 ℃时,100 mL pH=a的稀硫酸与10 mL pH=b的NaOH溶液混合,溶液呈中性,则a、b的关系为________。
(3)25 ℃时将pH=a的NaOH溶液Va L与pH=b的稀盐酸Vb L混合,若所得溶液呈中性,且a+b=13,则eq \f(Va,Vb)=________。
[解析] (1)设氢氧化钡溶液体积为V1 L,硫酸氢钠溶液的体积为V2 L,依题意知,n(Ba2+)=n(SOeq \\al(2-,4)),由Ba(OH)2+NaHSO4===BaSO4↓+NaOH+H2O知,生成的氢氧化钠的物质的量为n(NaOH)=n[Ba(OH)2]=0.5×10-2 V1 ml,eq \f(0.5×10-2V1 ml,V1+V2 L)=1×10-3 ml·L-1,则V1∶V2=1∶4。
(2)混合后溶液呈中性,则混合前稀硫酸中H+的物质的量等于NaOH溶液中OH-的物质的量,则100×10-3×10-a=10×10-3×10-14+b,a+b=15。
(3)10-14+aVa=10-bVb
eq \f(Va,Vb)=eq \f(10-b,10-14+a)=1014-a-b=10。
[答案] (1)1∶4 (2)a+b=15 (3)10
酸碱混合呈中性的定量关系
25 ℃,pH=a的强酸溶液与pH=b的强碱溶液,按V1∶V2的体积比混合,混合液呈中性。 V1、V2与a、b的定量关系为eq \f(V1,V2)=eq \f(10-14+b,10-a)=10-14+a+b。
pH与pOH的关系
5.某温度下,水中c(H+)与c(OH-)的关系如图所示。pOH=-lg c(OH-)。下列说法不正确的是( )
A.b点温度高于25 ℃
B.在水中通入氨气,由水电离出的c(H+)减小
C.仅升高温度,可从b点变为a点
D.b点所处温度下,0.1 ml·L-1 KOH溶液的pH=13
D [由图可知,b点对应的pOH=pH=6.5,则有c(H+)=c(OH-)=10-6.5 ml·L-1,Kw=c(H+)·c(OH-)=10-6.5×10-6.5=1×10-13>Kw(25 ℃),故b点温度高于25 ℃,A正确;在水中通入氨气,c(OH-)增大,抑制了水的电离,则由水电离出的c(H+)减小,B正确;升高温度,水的电离平衡正向移动,c(H+)、
c(OH-)均增大,则pH、pOH均减小,且二者相等,故升高温度,可从b点变为a点,C正确;b点对应的Kw=1×10-13,0.1 ml·L-1 KOH溶液中c(H+)=1×
10-12 ml·L-1,则溶液的pH=12,D错误。]
(1)25 ℃,任何溶液的pH+pOH=14
(2)t ℃,任何溶液的pH+pOH=-lg Kw
酸碱中和滴定
1.实验原理
(1)概念:利用中和反应,用已知浓度的酸(或碱)来测定未知浓度的碱(或酸)的实验方法。
(2)原理(以强酸与强碱反应为例)
①反应实质:H++OH-===H2O。
②定量关系:恰好中和时,n(H+)=n(OH-),即c(H+)V酸=c(OH-)V碱。
(3)滴定曲线(pH曲线)
以0.100 0 ml·L-1 NaOH溶液滴定20.00 mL 0.100 0 ml·L-1盐酸为例
2.滴定管的分类及使用
(1)滴定管分为酸式滴定管(含玻璃活塞)和碱式滴定管(由乳胶管、玻璃球组成的阀)。
(2)滴定管的构造和精确度
①构造:“0”刻度线在上方,尖嘴部分无刻度。
②精确度:读数可估读到0.01 mL。
(3)滴定管的使用方法
3.酸碱指示剂的选择
(1)终点(酸碱恰好完全反应时)为中性时,选择酚酞或甲基橙。
(2)终点(酸碱恰好完全反应时)为酸性时,选择甲基橙。
(3)终点(酸碱恰好完全反应时)为碱性时,选择酚酞。
①酸式滴定管不能盛装碱性试剂,因为碱性物质易与玻璃中的SiO2反应,造成玻璃活塞无法打开。
②碱式滴定管不能盛装酸性、氧化性和有机试剂,因为酸性、氧化性试剂腐蚀橡胶,有机试剂溶解橡胶。
③酸碱中和滴定一般不选择石蕊溶液做指示剂,其理由是颜色变化不明显,不易确定终点。
4.实验操作
(1)滴定前的准备
①滴定管:检漏→洗涤→润洗→装液→赶气泡→调液面→记录。
②锥形瓶:洗涤→装液→加指示剂(锥形瓶不润洗)。
(2)滴定
(3)滴定终点判断的答题模板
操作(当滴入最后半滴××标准溶液后)―→现象(溶液由××色变为××色)―→时间(且半分钟内不变色)。
(4)数据处理
为减少实验误差,滴定时,要求重复实验2~3次,求出所用标准溶液体积的平均值,然后再计算待测液的物质的量浓度。注意无效数据(与其他数据相比出现明显偏离的数据)的取舍。
[示例] 某学生根据3次实验分别记录有关数据如下表:
依据上表数据列式计算该NaOH溶液的物质的量浓度。
[答案] eq \x\t(V)=eq \f(26.11 mL+26.09 mL,2)=26.10 mL,c(NaOH)=eq \f(0.100 0 ml·L-1×26.10×10-3 L,25.00×10-3 L)=0.104 4 ml·L-1。
5.滴定误差分析
依据原理c(标准)·V(标准)=c(待测)·V(待测),得c(待测)=eq \f(c标准·V标准,V待测),因为c(标准)与V(待测)已确定,所以只要分析出不正确操作引起V(标准)的变化,即分析出结果。
(1)未用标准液润洗滴定管,导致V(标准)偏大,c(待测)偏大。
(2)用待测液润洗锥形瓶,导致V(标准)偏大,c(待测)偏大。
(3)滴定过程中锥形瓶内的待测溶液溅出,导致V(标准)偏小,c(待测)偏小。
(4)滴定前仰视,滴定后俯视,导致V(标准)偏小,c(待测)偏小。
(5)量取待测液时,锥形瓶中有少量水,导致V(标准)无影响,c(待测)无影响。
量筒与滴定管读数误差分析
⇒eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\c1(俯视,视线偏高,读数偏大,仰视,视线偏低,读数偏小))
⇒eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\c1(俯视,视线偏高,读数偏小,仰视,视线偏低,读数偏大))
注意:量筒只能读到小数点后1位,滴定管一定是读到小数点后两位。
判断正误(正确的打“√”,错误的打“×”)
(1)酸碱中和滴定终点一定为中性。( )
(2)量取18.00 mL双氧水或KMnO4溶液应选用碱式滴定管。( )
(3)25 mL的滴定管,若溶液的凹液面最低点处于10.00 mL,则滴定管内液体体积为15 mL。( )
(4)标准NaOH溶液测定醋酸溶液的浓度可以选用甲基橙作指示剂。( )
(5)滴定管和锥形瓶在滴定前都应该用待装溶液润洗。( )
(6)锥形瓶洗净后必须干燥无水。( )
[答案] (1)× (2)× (3)× (4)× (5)× (6)×
1.下列是一段关于中和滴定的实验叙述,其中错误的是( )
①取一锥形瓶,用待测NaOH溶液润洗两次;
②在锥形瓶中放入25.00 mL待测NaOH溶液;
③加入几滴石蕊溶液作指示剂;
④取一支酸式滴定管,洗涤干净;
⑤直接往酸式滴定管中注入标准酸溶液,进行滴定;
⑥左手旋转滴定管的玻璃活塞,右手不停地摇动锥形瓶;
⑦两眼注视着滴定管内盐酸液面下降,直至滴定终点。
A.④⑥⑦ B.①⑤⑥⑦
C.③⑤⑦ D.①③⑤⑦
D [操作①的锥形瓶只能用水洗;操作③中不能用石蕊溶液作为中和滴定的指示剂,因为它的显色效果不明显;操作⑤中滴定管必须用标准液润洗后才能注入标准液;操作⑦中两眼应注视锥形瓶中溶液颜色的变化。]
2.某学生用已知物质的量浓度的盐酸来测定未知物质的量浓度的NaOH溶液时,选择甲基橙作指示剂。请填写下列空白。
(1)用标准的盐酸滴定待测的NaOH溶液时,左手握酸式滴定管的活塞,右手摇动锥形瓶,眼睛注视________,直到因加入半滴盐酸后,溶液由________色变为________色,并________为止。
(2)下列操作中可能使所测NaOH溶液的浓度数值偏小的是________。
A.酸式滴定管未用标准盐酸润洗就直接注入标准盐酸
B.滴定前盛放NaOH溶液的锥形瓶用蒸馏水洗净后没有干燥
C.酸式滴定管在滴定前有气泡,滴定后气泡消失
D.读取盐酸体积时,开始仰视读数,滴定结束时俯视读数
(3)滴定开始和结束时,滴定管中的液面如图,则所用盐酸溶液的体积为________mL。
(4)某学生根据3次实验分别记录有关数据如表:
依据表中数据列式求得该NaOH溶液的物质的量浓度为________(保留2位小数)。
[解析] (1)酸碱中和滴定时,眼睛要注视锥形瓶内溶液的颜色变化,便于及时判断滴定终点;甲基橙作指示剂,盐酸滴定NaOH溶液达到滴定终点时溶液颜色由黄色突变为橙色,且半分钟内不变色。(2)A.酸式滴定管未用标准盐酸润洗就直接注入标准盐酸,标准液的浓度偏小,造成V(标准)偏大,根据c(待测)=eq \f(c标准V标准,V待测)可知c(待测)偏大;B.滴定前盛放NaOH溶液的锥形瓶用蒸馏水洗净后没有干燥,待测液的物质的量不变,对V(标准)和c(待测)无影响;C.酸式滴定管在滴定前有气泡,滴定后气泡消失,造成V(标准)偏大,根据c(待测)=eq \f(c标准V标准,V待测)可知c(待测)偏大;D.读取盐酸体积时,开始仰视读数,滴定结束时俯视读数,造成V(标准)读数偏小,根据c(待测)=eq \f(c标准V标准,V待测)可知c(待测)偏小。(3)由题干图示信息可知,所用盐酸溶液的体积为26.10-0.00=26.10 mL;(4)由题干某学生根据3次实验记录的有关数据可知,第二次数据有明显误差舍去,故平均消耗盐酸的体积为eq \f(25.11 mL+25.09 mL,2)=25.10 mL,依据表中数据列式求得该NaOH溶液的物质的量浓度为eq \f(25.10×10-3 L×0.100 0 ml/L,25.00×10-3 L)≈0.10 ml/L。
[答案] (1)锥形瓶中溶液颜色变化 黄色 橙色 半分钟内不变色 (2)D (3)26.10 (4)0.10 ml/L
1.(2020·浙江7月选考,T17)下列说法不正确的是( )
A.2.0×10-7 ml·L-1的盐酸中c(H+)=2.0×10-7 ml·L-1
B.将KCl溶液从常温加热至80 ℃,溶液的pH变小但仍保持中性
C.常温下,NaCN溶液呈碱性,说明HCN是弱电解质
D.常温下,pH为3的醋酸溶液中加入醋酸钠固体,溶液pH增大
A [2.0×10-7 ml·L-1的盐酸中H2O也电离出H+,故c(H+)>2.0×10-7 ml·L-1,A错误。]
2.(2021·湖南选择性考试,T15节选)步骤Na2CO3产品中NaHCO3含量测定
①称取产品2.500 g,用蒸馏水溶解,定容于250 mL容量瓶中;
②移取25.00 mL上述溶液于锥形瓶,加入2滴指示剂M,用0.100 0
ml·L-1盐酸标准溶液滴定,溶液由红色变至近无色(第一滴定终点),消耗盐酸V1 mL;
③在上述锥形瓶中再加入2滴指示剂N,继续用0.100 0 ml·L-1盐酸标准溶液滴定至终点(第二滴定终点),又消耗盐酸V2 mL;
④平行测定三次,V1平均值为22.45,V2平均值为23.51。
(1)指示剂N为________,描述第二滴定终点前后颜色变化___________________________________________________________________;
(2)产品中NaHCO3的质量分数为________(保留三位有效数字);
(3)第一滴定终点时,某同学俯视读数,其他操作均正确,则NaHCO3质量分数的计算结果______(填“偏大”“偏小”或“无影响”)。
[解析] (1)本题中测定碳酸氢钠含量采用了双指示剂滴定法,第一滴定过程以酚酞为指示剂,Na2CO3转化为NaHCO3,第二滴定过程以甲基橙为指示剂,NaHCO3转化为NaCl、CO2和H2O,所以第二滴定终点前后溶液由黄色变为橙色,且半分钟内不变色。(2)由(1)的分析过程可知,25.00 mL待测液中所含NaHCO3的物质的量为0.100 0 ml·L-1×(V2-V1)×10-3 L,则2.500 g产品中所含NaHCO3的质量为84 g·ml-1×eq \f(250 mL,25.00 mL)×0.100 0 ml·L-1×(23.51-22.45)×10-3 L≈0.089 g,则产品中NaHCO3的质量分数=eq \f(0.089 g,2.500 g)×100%=3.56%。(3)第一滴定终点时,俯视读数,导致测得的V1偏小,NaHCO3质量分数的计算结果偏大。
[答案] (1)甲基橙 溶液由黄色变为橙色,且半分钟内不变色 (2)3.56% (3)偏大
3.(2022·江苏选择性考试,T16,节选)实验中需要测定溶液中Ce3+的含量。已知水溶液中Ce4+可用准确浓度的eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(NH4))2Feeq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(SO4))2溶液滴定。以苯代邻氨基苯甲酸为指示剂,滴定终点时溶液由紫红色变为亮黄色,滴定反应为Fe2++Ce4+===Fe3++Ce3+。请补充完整实验方案:①准确量取25.00 mL Ce3+溶液[ceq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(Ce3+))约为0.2 ml·L-1],加氧化剂将Ce3+完全氧化并去除多余氧化剂后,用稀硫酸酸化,将溶液完全转移到250 mL容量瓶中后定容;②按规定操作分别将0.020 00 ml·L-1 eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(NH4))2Feeq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(SO4))2和待测Ce4+溶液装入如图所示的滴定管中:③________。
[答案] 从滴定管中准确放出20.00 mL Ce4+溶液于锥形瓶中,加入几滴苯代邻氨基苯甲酸,向锥形瓶中滴加0.020 00 ml·L-1eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(NH4))2Feeq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(SO4))2溶液,边滴加边振荡锥形瓶至溶液颜色恰好由紫红色变为亮黄色,且30s内颜色不变,记录滴加eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(NH4))2Feeq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(SO4))2溶液的体积;重复以上操作2~3次
人体内的液体由水及溶解在水中的无机盐、有机化合物一起构成,统称体液。保持体液容量、分布和组成的动态平衡,是保证细胞正常代谢、维持各种器官生理功能的必需条件。
已知人体体液中存在如下平衡:CO2+H2OH2CO3H++HCOeq \\al(-,3),以维持体液pH的相对稳定。
请回答:
(1)当酸性物质进入体液后,上述平衡向________(填“左”或“右”)移动,维持了体液pH的相对稳定。
(2)若静脉滴注大量生理盐水时,体液pH________(填“变大”或“变小”,下同)。
(3)进行呼吸活动时,吸入CO2进入体液后,pH________。
[答案] (1)左 (2)变大 (3)变小
课时分层作业(三十八) 溶液的酸碱性
1.常温下,下列叙述正确的是( )
A.pH=a的氨水,稀释10倍后,其pH=b,则a=b+1
B.在滴有酚酞试液的氨水中,加入NH4Cl至溶液恰好无色,则此时溶液的pH=7
C.向10 mL 0.1 ml·L-1的CH3COOH溶液中滴加一定浓度的氨水,在滴加过程中,eq \f(c\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(CH3COOH)),c\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(CH3COO-)))将减小
D.向10 mL pH=11的氨水中加入10 mL pH=3的H2SO4溶液,混合液pH=7
C [A.氨水是弱电解质,pH=a的氨水,稀释10倍后,其a2.下列说法中正确的是( )
A.25 ℃时NH4Cl溶液的Kw大于100 ℃时NaCl溶液的Kw
B.常温下,pH均为5的醋酸和硫酸铝两种溶液中,由水电离出的氢离子浓度之比为1∶104
C.根据溶液的pH与酸碱性的关系推出,pH=6.8的溶液一定显酸性
D.25 ℃,水电离出的c(H+)H2O=1×10-10 ml·L-1的溶液的pH一定为10
B [温度越高,Kw越大,A错;pH=6.8的溶液不一定为酸性,C错;
c(H+)H2O=1×10-10 ml·L-1的溶液pH可能为4或10,D错。]
3.下列叙述正确的是( )
A.某醋酸溶液的pH=a,将此溶液稀释10倍后,溶液的pH=b,则b=a+1
B.常温下,某溶液中由水电离的ceq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(OH-))=1×10-11ml·L-1,则此溶液一定呈酸性
C.25 ℃时,将pH=5的盐酸稀释1 000倍,溶液的pH=8
D.25 ℃时,pH=13的强碱溶液与pH=1的强酸溶液等体积混合,所得混合液的pH=7
D [A.某醋酸溶液的pH=a,将此溶液稀释10倍后,醋酸电离平衡正向移动,电离出更多氢离子,溶液的pH=b,则b4.常温下,向20.00 mL 0.100 0 ml·L-1盐酸中滴加0.100 0 ml·L-1 NaOH溶液,溶液的pH随NaOH溶液体积的变化如图所示。已知lg 5=0.7。忽略溶液体积变化,下列说法不正确的是( )
A.NaOH与盐酸恰好完全反应时,pH=7
B.选择变色范围在pH突变范围内的指示剂,可减小实验误差
C.选择甲基红指示反应终点,误差比甲基橙的大
D.V(NaOH溶液)=30.00 mL时,pH=12.3
C [NaOH与盐酸恰好完全反应时,得到NaCl溶液,常温下pH=7,A正确;为减小实验误差,应选择变色范围在pH突变范围内的指示剂,B正确;由题图知,选择甲基红指示反应终点,误差比甲基橙的小,C错误;V(NaOH溶液)=30.00 mL时,NaOH溶液过量10.00 mL,c(OH-)=eq \f(0.100 0 ml·L-1×10.00×10-3 L,20.00×10-3 L+30.00×10-3 L)=2.000×10-2 ml·L-1,c(H+)=eq \f(1×10-14,2.000×10-2) ml·L-1=5.000×10-13 ml·L-1,pH=-lg(5.000×10-13)=12.3,D正确。 ]
5.下列说法一定不正确的是( )
A.某温度下,向氨水中通入CO2,随着CO2的通入,eq \f(cOH-,c\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(NH3·H2O)))先不断减小后不变
B.室温下pH=9的NaOH溶液和pH=12的KOH溶液等体积混合,忽略溶液体积变化,混合后溶液的c(H+)约为2.0×10-12 ml/L
C.常温下,将pH=9的CH3COONa溶液与pH=9的NaOH溶液混合,混合溶液pH=9
D.某温度下,将冰醋酸加水稀释,冰醋酸的电离度逐渐增加,c(H+)逐渐增大,电离常数Ka不变
D [A.2NH3·H2O +CO2===2NHeq \\al(+,4)+ COeq \\al(2-,3)+H2O,随着二氧化碳的通入,c(NHeq \\al(+,4))浓度先增大后不变,eq \f(c\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(OH-)),c\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(NH3·H2O)))=eq \f(c\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(OH-))·c\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(NH\\al(+,4))),c\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(NH3·H2O))·c\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(NH\\al(+,4))))=eq \f(K,c\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(NH\\al(+,4)))),比值先减小后不变,A正确;B.ceq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(NaOH))=10-5 ml/L,ceq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(KOH))=10-2 ml/L,混合后ceq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(OH-))=eq \f(10-5ml/L V+10-2 ml/L V,2V)≈0.005 ml/L,ceq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(H+))≈2.0×10-12 ml/L,B正确;C.CH3COONa与NaOH不发生反应,常温下,相同pH的两种溶液混合后,溶液pH仍为9,C正确;D.加水稀释弱电解质的电离程度逐渐增大,但冰醋酸中电离增大的程度小于加水稀释的程度,因此加水稀释过程中c(H+)逐渐减小,电离常数Ka不变,故D错误。]
6.25 ℃时,体积为Va、pH=a的某一元强酸溶液与体积为Vb、pH=b的某一元强碱溶液均匀混合后,溶液的pH=7,已知b=6a,Va
C.a一定小于2D.a一定等于2
C [由b=6a>7得:a>eq \f(7,6);由混合后溶液的pH=7得:n(H+)=n(OH-),即:Va×10-a=Vb×10b-14,得:eq \f(Va,Vb)=10a+b-14;由于Va
A.HX的电离方程式为HXH+ + X-
B.常温下, Ka(HY)的数量级10-8
C.常温下用蒸馏水分别稀释B、D点溶液,pH都降低
D.C、D点时溶液中c(H+)=c(OH-)
B [常温下,在体积均为20 mL、浓度均为0.1 ml/L的HX溶液、HY溶液中分别滴加同浓度的NaOH溶液,酸性不断减弱,水电离出的氢离子浓度增大,pH水不断减小。A.对于HX溶液,当滴加氢氧化钠溶液为20 mL恰好完全反应(C点)时,pH水=7,则说明恰好反应得到的NaX为中性,推知HX为强酸,所以其电离方程式为HX===H++X-,A错误;B.题图中当滴加氢氧化钠溶液为5 mL时,pH水=7,则根据HY的电离平衡常数可知,Ka=eq \f(cY-·cH+,cHY)=eq \f(\f(0.1×5×10-3,20+5×10-3)×10-7,\f(0.1×20-5×10-3,20+5×10-3))=eq \f(5,15×107)≈3.3×10-8,B正确;C.由A项分析可知HX为强酸,B点溶质为HX和NaX,NaX显中性,所以加水稀释,HX酸性减小,pH会增大,C错误;D.C点溶质为强酸强碱盐,溶液显中性,但D点时溶液中为弱酸强碱盐和过量的氢氧化钠,溶液显碱性,D错误。]
8.已知pOH也可以用来表示溶液的酸碱度,规定pOH=-lgc(OH-)。不同温度下,水溶液中pOH与pH的关系如图所示。
回答下列问题:
(1)t________25(填“>”或“<”),图中A、B、C三点对应水的电离程度由大到小的顺序是________。
(2)25 ℃时,向100 mL 0.005 ml·L-1Ba(OH)2溶液中逐滴加入等浓度的NaHSO4溶液至Ba2+恰好沉淀完全。
①此过程中水的电离平衡________(填“正向”“逆向”或“不”)移动。
②写出该过程发生反应的离子方程式______________________________
______________________________________________________________;
若反应前后溶液体积的变化忽略不计,则反应后所得溶液的pH为________(已知lg 2=0.3)。
[解析] (1)A点对应温度为t ℃,pH<7,pOH<7,则Kw>10-14,则t>25,从A到B点,温度逐渐降低,水的电离程度不断减小,因此图中A、B、C三点对应水的电离程度由大到小的顺序是A>C>B;(2)①氢氧化钡电离出钡离子和氢氧根离子,氢氧根离子物质的量浓度是钡离子物质的量浓度的2倍,将钡离子沉淀完全,其反应离子方程式为Ba2++OH-+H++SOeq \\al(2 - ,4)===BaSO4↓+H2O,则溶液还剩余氢氧根离子,碱性不断减小,此过程中水的电离平衡正向移动;②根据①分析得到该过程发生反应的离子方程式Ba2++OH-+H++SOeq \\al(2- ,4)===BaSO4↓+H2O;若反应前后溶液体积的变化忽略不计,反应后溶液中氢氧根离子物质的量浓度为eq \f(0.1 L×0.005 ml·L-1,0.2 L)=0.002 5 ml·L-1,pOH=-lg 0.002 5=4-lg 25=4-2lg 5=4-2(1-lg 2)=2.6,则反应后所得溶液的pH为14-2.6=11.4。
[答案] (1)> A>C>B (2)正向 Ba2++OH-+H++SOeq \\al(2-,4)===BaSO4↓+H2O 11.4
9.室温下6种稀溶液:①HCl、②H2SO4、③CH3COOH、④NH4Cl、⑤氨水、⑥NaOH,回答下列问题:
(1)若溶液①②③浓度均为0.01 ml/L,pH由大到小的顺序是________(填序号)。
(2)中和等体积、pH相同的①②③溶液消耗NaOH最多的是________(填序号)。
(3)将等体积、等物质的量浓度的③、⑥混合,则溶液的pH________(填“>”“<”或“=”)7。
(4)将等物质的量浓度的①、⑤混合后呈中性,则消耗两溶液的体积①________(填“>”“<”或“=”)⑤。
(5)ⅰ.若室温下③、④溶液的pH均为5,分别用电离方程式和离子方程式解释原因:____________________________________________________________
___________________________________________________________________、
___________________________________________________________________;
ⅱ.③、④溶液中由水电离产生的c(H+)的比值为________(填序号)。
a.1∶1 b.1∶104 c.104∶1
(6)常温下,a L pH=13的⑥溶液与b L pH=2的②溶液混合所得混合溶液pH=12 (混合过程中溶液体积变化忽略不计),则a∶b=________。
[解析] ①HCl是一元强酸,完全电离,②H2SO4是二元强酸,完全电离,③CH3COOH是一元弱酸,不完全电离,④NH4Cl是会水解的盐,完全电离产生的NHeq \\al(+,4)会水解,⑤氨水是一元弱碱,不完全电离,⑥NaOH是一元强碱,完全电离。(1)根据分析可知,若溶液①②③浓度均为0.01 ml/L,①中c(H+)=
10-2 ml/L,②中c(H+)=2×10-2 ml/L,③中c(H+)<10-2 ml/L,c(H+)越小,pH越大,故pH大小顺序为③>①>②;(2)根据分析可知,中和等体积、pH相同的①②③溶液,则①和②电离的c(H+)相同,消耗NaOH相同,而③是一元弱酸,最终能电离的c(H+)大于①和②,故消耗NaOH最多;(3)将等体积、等物质的量浓度的③CH3COOH、⑥NaOH混合,两者完全反应生成CH3COONa,CH3COO-会发生水解:CH3COO- +H2OCH3COOH + OH- ,溶液显碱性,pH>7;(4)将等物质的量浓度的①HCl、⑤氨水混合后呈中性,两者若完全反应生成NH4Cl, NHeq \\al(+,4)会发生水解:NHeq \\al(+,4)+H2ONH3·H2O+H+,使溶液显酸性,所以反应后除了生成NH4Cl,还剩余氨水,故消耗两溶液的体积①<⑤;(5)ⅰ:③CH3COOH pH=5,显酸性,是因为醋酸是一元弱酸,电离方程式:CH3COOHCH3COO-+H+,④NH4Cl pH=5,显酸性,是因为NHeq \\al(+,4)会发生水解:NHeq \\al(+,4)+H2ONH3·H2O + H+;ⅱ.室温下,③CH3COOH pH=5,则c(H+)=10-5ml/L,c(OH-)=10-9ml/L=c水(OH-)=c水(H+),④NH4Cl pH=5,则c(H+)=10-5 ml/L=c水(H+),所以③和⑤由水电离产生的c(H+)的比值为
10-9∶10-5=1∶104;(6)常温下,a L pH=13的⑥NaOH溶液与b L pH=2的②H2SO4溶液混合所得混合溶液pH=12 (混合过程中溶液体积变化忽略不计),则混合后溶液显碱性,说明碱过量,则有c(OH-)=10-2=eq \f(cOH-·V碱-cH+·V酸,V碱+V酸)=eq \f(10-1×a L-10-2×b L,a+bL),解得a∶b=2∶9。
[答案] (1)③①② (2)③ (3)> (4)<
(5)CH3COOHCH3COO-+H+ NHeq \\al(+,4)+H2ONH3·H2O + H+ b (6)2∶9
10.过碳酸钠是一种多用途的新型漂白剂,化学式可表示为aNa2CO3·bH2O2,过碳酸钠溶于水分解成Na2CO3和H2O2。
测定某样品中过碳酸钠化学式的实验步骤如下(样品中杂质不参加反应):
步骤Ⅰ:称取样品0.800 0 g于锥形瓶中,加水溶解,滴加甲基橙作指示剂,用0.200 0 ml·L-1 H2SO4溶液滴定至终点,消耗硫酸25.00 mL。
步骤Ⅱ:另称取样品0.800 0 g于锥形瓶中,加水溶解,加稀H2SO4酸化,用0.100 0 ml·L-1 KMnO4溶液滴定至终点(滴定过程中MnOeq \\al(-,4)被还原为Mn2+),消耗KMnO4溶液30.00 mL。
(1)步骤Ⅰ中,滴定终点的现象是__________________________________
_____________________________________________________________。
(2)步骤Ⅱ中,若样品溶于水酸化后放置一段时间,然后再进行滴定,则过碳酸钠化学式中a∶b的测定结果将________(填“偏大”“偏小”或“无影响”)。
(3)通过计算确定该过碳酸钠的化学式(写出计算过程):____________________________________________________________________
___________________________________________________________________。
[解析] (1)步骤Ⅰ中,甲基橙作指示剂,达到滴定终点时,甲基橙由黄色变为橙色,且半分钟内不变色。(2)步骤Ⅱ中,样品溶于水过碳酸钠分解成Na2CO3和H2O2,酸化后放置一段时间过氧化氢会分解,过氧化氢的含量减少,再用KMnO4溶液进行滴定时,消耗KMnO4溶液的体积减少,导致测得的H2O2的量减少,即b偏小,则过碳酸钠化学式中a∶b的测定结果将偏大。
[答案] (1)溶液由黄色变为橙色,且半分钟内不变色 (2)偏大
(3)步骤Ⅰ中:Na2CO3+H2SO4===Na2SO4+CO2↑+H2O
n(Na2CO3)=n(H2SO4)=0.200 0 ml·L-1×25.00×10-3 L=5.000×10-3 ml
步骤Ⅱ中:2MnOeq \\al(-,4)+5H2O2+6H+===2Mn2++5O2↑+8H2O
n(H2O2)=eq \f(5,2)n(KMnO4)=eq \f(5,2)×0.100 0 ml·L-1×30.00×10-3 L=7.500×10-3 ml
a∶b=n(Na2CO3)∶n(H2O2)=5.000×10-3∶7.500×10-3=2∶3
该过碳酸钠的化学式为2Na2CO3·3H2O2滴定
次数
待测NaOH溶
液的体积/mL
0.100 0 ml·L-1盐酸的体积/mL
滴定前
刻度
滴定后
刻度
溶液体
积/mL
第一次
25.00
0.00
26.11
26.11
第二次
25.00
1.56
30.30
28.74
第三次
25.00
0.22
26.31
26.09
滴定
次数
待测NaOH
溶液的体
积/mL
0.100 0 ml·L-1盐酸的体积/mL
滴定前
读数
滴定后
读数
溶液体
积/mL
第一次
25.00
0.00
25.11
25.11
第二次
25.00
1.56
30.30
28.74
第三次
25.00
0.22
25.31
25.09
2024届高考化学一轮复习专题8第43讲沉淀溶解平衡基础学案: 这是一份2024届高考化学一轮复习专题8第43讲沉淀溶解平衡基础学案,共20页。
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