高中化学苏教版 (2019)选择性必修1弱电解质的电离平衡优秀同步达标检测题

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一、水的电离平衡及影响因素
1．水的电离：水是一种极弱的电解质，水的电离存在电离平衡。
(1)电离方程式：2H2OH3O＋＋OH－，通常简写为H2OH＋＋OH－。
(2)室温下纯水中c(H＋)＝c(OH－)＝1×10－7 ml•L－1。
2．影响水的电离平衡的因素
(1)升高温度可促进水的电离。
(2)酸、碱均可抑制水的电离。
(3)活泼金属(如Na)可促进水的电离。
3．水的离子积常数
(1)符号：Kw。
(2)表达式：Kw＝c(H＋)•c(OH－)，25 ℃时，Kw＝1.0×10－14。
(3)影响因素：只与温度有关，升高温度Kw增大，降低温度Kw减小。
(4)适用范围：Kw不仅适用于纯水也适用于稀的电解质水溶液。
4.影响水电离平衡的因素(25 ℃)
二、水电离出的c(H＋)或c(OH－)的计算
(1)等量关系
无论是纯水，还是酸性(或碱性)溶液，由水的电离产生的c水(H＋)＝c水(OH－)。
(2)定量关系
任何电解质稀溶液中都存在Kw＝c(H＋)•c(OH－)，在表达式中，c(H＋)、c(OH－)均表示整个溶液中H＋、OH－总的物质的量浓度而不是单指由水电离出的c(H＋)、c(OH－)。
①稀酸溶液—OH－全部来自水的电离，水电离产生的c水(H＋)＝c水(OH－)＝eq \f(Kw,c(H＋))。
②稀碱溶液—H＋全部来自水的电离，水电离产生的c水(H＋)＝c水(OH－)＝eq \f(Kw,c(OH－))。
课后分层练
1．在常温下，在0.01 ml·L－1 H2SO4溶液中，由水电离出的氢离子浓度是( )
A．5×10－13 ml·L－1 B．0.02 ml·L－1
C．1×10－7 ml·L－1 D．1×10－12 ml·L－1
[答案] A
[解析] 题给条件下H2SO4电离出的c(H＋)＝0.02 ml·L－1，常温下，由Kw＝1.0×10－14可知c(OH－)＝5×10－13 ml·L－1，OH－是由水电离产生的，则水电离产生的c(H＋)＝c(OH－)＝5×10－13 ml·L－1。
2．关于水的离子积常数，下列说法不正确的是( )
A．100 ℃水中，c(H＋)·c(OH－)＝1×10－14
B．纯水中，在25 ℃时，c(H＋)·c(OH－)＝1×10－14
C．在25 ℃时，任何以水为溶剂的稀溶液中c(H＋)·c(OH－)＝1×10－14
D．Kw值随温度升高而增大
[答案] A
[解析] Kw只与温度有关，升高温度，Kw增大，25 ℃时，纯水和任何物质的水溶液中Kw＝c(H＋)·c(OH－)＝1×10－14。
3．已知液氨的性质与水相似，25 ℃时，NH3＋NH3NH eq \\al(\s\up11(＋),\s\d4(4))＋NH eq \\al(\s\up11(－),\s\d4(2))，NH eq \\al(\s\up11(＋),\s\d4(4))的平衡浓度为1×10－15 ml·L－1，则下列说法中正确的是( )
A．在液氨中加入NaNH2可使液氨的离子积变大
B．在液氨中加入NH4Cl可使液氨的离子积减小
C．在此温度下液氨的离子积为1×10－17
D．在液氨中放入金属钠，可生成NaNH2
[答案] D
[解析] 本题考查对水的离子积的理解与迁移能力。由水的离子积可知，其大小只与温度有关。由钠与水反应可推知，2Na＋2NH3===2NaNH2＋H2↑ K＝c(NH eq \\al(\s\up11(－),\s\d4(2)))·c(NH eq \\al(\s\up11(＋),\s\d4(4)))＝1×10－30。本题是一道信息题，关键是看懂信息。
4．常温下，某溶液中由水电离出来的c(H＋)＝1.0×10－12 ml•L－1，该溶液可能是( )
①二氧化硫的水溶液 ②氯化钠溶液
③硝酸钠溶液 ④氨水
A．①④B．①②
C．②③D．③④
[答案] A
[解析] 由水电离出来的c(H＋)＝1.0×10－12 ml•L－1，说明水的电离受到抑制，溶液既可能呈酸性，也可能呈碱性。
5．25 ℃时，相同物质的量浓度的下列溶液：①NaCl溶液 ②NaOH溶液 ③H2SO4溶液，其中水的电离程度按由大到小顺序排列的一组是( )
A．③>②>①B．②>③>①
C．①>②>③D．③>①>②
[答案] C
[解析] NaOH、H2SO4抑制水的电离，NaCl不影响水的电离平衡，H2SO4为二元强酸，电离产生的c(H＋)大于NaOH电离产生的c(OH－)，对水的抑制程度更大，故水的电离程度由大到小的顺序为①>②>③，故选C。
6．下列关于水的离子积常数的叙述中，正确的是( )
A．因为水的离子积常数的表达式是Kw＝c(H＋)·c(OH－)，所以Kw随溶液中c(H＋)和c(OH－)的变化而变化
B．水的离子积常数Kw与水的电离平衡常数K是同一物理量
C．水的离子积常数仅仅是温度的函数，随温度的变化而变化
D．水的离子积常数Kw与水的电离平衡常数K是两个没有任何关系的物理量
[答案] C
[解析] 水的离子积常数Kw＝K·c(H2O)，一定温度下K和c(H2O)都是不变的常数，所以Kw仅仅是温度的函数，水的离子积常数的表达式是Kw＝c(H＋)·c(OH－)，但是只要温度一定，Kw就是不变的常数。
7．水的电离过程为H2OH＋＋OH－，在25 ℃时，水的离子积Kw＝1.0×10－14；在35 ℃时，水的离子积Kw＝2.1×10－14。则下列叙述不正确的是( )
A．c(H＋)随着温度的升高而增大
B．在35 ℃时，c(H＋)>c(OH－)
C．35 ℃时的水比25 ℃时的水电离程度大
D．水的电离是吸热过程
[答案] B
[解析] 由题中条件可以看出，温度升高时，Kw增大。在25 ℃时，c(H＋)＝c(OH－)＝1×10－7 ml·L－1；在35 ℃时，c(H＋)＝c(OH－)≈1.45×10－7 ml·L－1。温度升高，c(H＋)和c(OH－)都增大，且始终相等，水的电离程度也增大，因温度升高平衡向正方向移动，故水的电离为吸热过程。
8．某温度时测得纯水中的c(H＋)＝2.4×10－7 ml•L－1，则c(OH－)为( )
A．2.4×10－7 ml•L－1
B．1×10－14 ml•L－1
C．4.2×10－8 ml•L－1
D．无法确定
[答案] A
[解析] 根据H2OH＋＋OH－，纯水中电离出的氢离子浓度与氢氧根离子浓度相等。一定温度时测得纯水中的c(H＋)＝2.4×10－7 ml•L－1，则c(OH－)为2.4×10－7 ml•L－1，故选A。
9．25 ℃时，若溶液中由水电离产生的c(H＋)＝1×10－12 ml•L－1，则下列说法正确的是( )
A．该溶液中水的电离被促进
B．该溶液中c(H＋)一定为10－12ml•L－1
C．该溶液一定是NaOH溶液
D．该溶液中K＋、Na＋、Cl－、NOeq \\al(－,3)可以大量共存
[答案] D
[解析] 水电离产生的c(H＋)＝1×10－12 ml•L－1的溶液中，水的电离受到抑制，A错误；该溶液可能是酸溶液也可能是碱溶液，B、C错误；在酸性或碱性条件下，K＋、Na＋、Cl－、NOeq \\al(－,3)都能大量共存，D正确。
10．室温下，在由水电离产生的c(OH－)＝1.0×10－12 ml•L－1的溶液中，一定不能大量共存的离子组是( )
A．Br－、Cl－、Na＋、NHeq \\al(＋,4)
B．NOeq \\al(－,3)、SOeq \\al(2－,4)、Fe2＋、Mg2＋
C．S2－、SOeq \\al(2－,3)、Cl－、Na＋
D．COeq \\al(2－,3)、SOeq \\al(2－,3)、Na＋、K＋
[答案] B
[解析] 碱性条件下，NHeq \\al(＋,4)不能大量存在，酸性条件下各离子之间相互不反应，能大量共存，选项A不符题意；酸性条件下，NOeq \\al(－,3)、Fe2＋发生氧化还原反应，NOeq \\al(－,3)、Fe2＋不能共存，碱性条件下，Fe2＋、Mg2＋生成氢氧化物沉淀，不能大量共存，选项B符合题意；酸性条件下S2－、SOeq \\al(2－,3)反应生成硫单质而不能大量共存，碱性条件下各离子之间相互不反应能大量共存，选项C不符合题意；酸性条件下，碳酸根离子、亚硫酸根离子不能大量存在，碱性条件下，COeq \\al(2－,3)、SOeq \\al(2－,3)、Na＋、K＋相互之间不反应，能大量共存，选项D不符题意。故选B。
11．下列措施能影响水的电离平衡，并使溶液中的c(H＋)＞c(OH－)的是( )
A．向纯水中投入少量Na2O2
B．将水加热煮沸
C．向水中通入CO2
D．向水中加入NaCl
[答案] C
[解析] A项，生成NaOH，使c(OH－)＞c(H＋)；B项，可促进水的电离，但c(H＋)＝c(OH－)；D项，对水的电离无影响；C项，CO2可与水反应生成H2CO3，抑制水的电离，同时使c(H＋)＞c(OH－)。
12．下列关于水的离子积常数的叙述中，正确的是( )
A．因为水的离子积常数的表达式是Kw＝c(H＋)·c(OH－)，所以Kw随溶液中c(H＋)和c(OH－)的变化而变化
B．水的离子积常数Kw与水的电离平衡常数K电离是同一个物理量
C．水的离子积常数是温度的函数，随着温度的变化而变化
D．水的离子积常数Kw与水的电离平衡常数K电离是两个没有任何关系的物理量
[答案] C
[解析] 水的离子积常数的表达式是Kw＝c(H＋)·c(OH－)，但是Kw是温度的函数，不随溶液中c(H＋)和c(OH－)的变化而变化，A错误，C正确；水的离子积常数Kw＝K电离·c(H2O)，B、D错误。
13．常温下，某溶液中c(H＋)＝2.4×10－7 ml•L－1。下列说法不正确的是( )
A．该溶液显酸性
B．该溶液中c(OH－)＝4.17×10－8 ml•L－1
C．该溶液的溶质一定是一种弱酸
D．升高温度，溶液中水的离子积增大
[答案] C
14．最近《科学》杂志评出“十大科技突破”，其中“火星上‘找’到水的影子”名列第一。下列关于水的说法中正确的是( )
A．加入电解质一定会破坏水的电离平衡，其中酸和碱通常都会抑制水的电离
B．水的电离和电解都需要通电，常温下都是非自发过程
C．水电离出的c(H＋)＝10－7 ml•L－1的溶液一定呈中性
D．水的离子积不只适用于纯水，升高温度一定使水的离子积增大
[答案] D
[解析] A项，加入电解质不一定会破坏水的电离平衡，如加入NaCl，错误；B项，水的电离不需要通电，常温下是自发过程，水的电解需要通电，常温下是非自发过程，错误；C项，未说明温度，故不能确定溶液是否呈中性，错误；D项，水的离子积不只适用于纯水，还适用于其他电解质溶液，升高温度促进水的电离，一定使水的离子积增大，正确。
15．常温下，下列能促进水的电离，并使溶液中c(H＋)＞1×10－7 ml•L－1的操作是( )
①加入NaHSO4固体 ②投入一小块金属钠 ③通CO2 ④通NH3 ⑤加热煮沸
A．②⑤ B．①③
C．⑤ D．①③⑤
[答案] C
[解析] 硫酸氢钠溶于水电离产生氢离子，氢离子抑制水的电离，①错误；钠与水反应生成强碱氢氧化钠，氢氧根抑制水的电离，②错误；二氧化碳溶于水生成碳酸，抑制水的电离，③错误；氨气溶于水生成弱碱一水合氨，抑制水的电离，④错误；常温下，水电离的氢离子浓度为10－7 ml•L－1，水的电离是吸热过程，加热煮沸温度升高，水的电离程度增大，并使溶液中c(H＋)＞10－7 ml•L－1，⑤正确。故选C。
16．常温下，某溶液中由水电离产生的c(H＋)＝10－10 ml•L－1，该溶液的溶质不可能是( )
A．H2SO4 B．NaCl
C．HCl D．Ba(OH)2
[答案] B
[解析] 常温下，某溶液中由水电离产生的c(H＋)＝10－10 ml•L－1T2
D．XZ线上任意点均有c(H＋)＝c(OH－)
[答案] C
[解析] 水溶液中c(H＋)与c(OH－)的乘积是一个常数，A项正确；XZ连线的斜率是1，存在c(H＋)＝c(OH－)，在X、Z连线的上方，c(H＋)＜c(OH－)，在X、Z连线的下方，c(H＋)＞c(OH－)，B项正确；水的电离是吸热反应，升温促进水电离，c(H＋)、c(OH－)及Kw都增大，所以T1＜T2，C项错误；XZ线上任意点都有c(H＋)＝c(OH－)，D项正确。
12．已知某温度下CH3COOH和NH3•H2O的电离常数相等，现向10 mL浓度为0.1 ml•L－1的CH3COOH溶液中滴加相同浓度的氨水，在滴加过程中( )
A．水的电离程度始终增大
B．eq \f(c(NHeq \\al(＋,4)),c(NH3•H2O))一直增大
C．c(CH3COOH)与c(CH3COO－)之和始终保持不变
D．当加入氨水的体积为10 mL时，二者恰好完全反应
[答案] D
[解析] 醋酸溶液显酸性，水的电离平衡受到抑制。在滴加NH3•H2O的过程中，酸性减弱，水的电离程度受到抑制的程度减小，水的电离程度增大，当CH3COOH反应完后，加入的NH3•H2O会抑制水的电离，水的电离程度减小，A错误；在向醋酸中滴加氨水的过程中，碱性增强，c(OH－)增大。由NH3•H2ONHeq \\al(＋,4)＋OH－可知，Kb＝eq \f(c(NHeq \\al(＋,4))c(OH－),c(NH3•H2O))，则eq \f(c(NHeq \\al(＋,4)),c(NH3•H2O))＝eq \f(Kb,c(OH－))，而Kb是常数，故eq \f(Kb,c(OH－))一直减小，B错误；n(CH3COOH)和n(CH3COO－)之和保持不变，但溶液的体积是增大的，故c(CH3COOH)与c(CH3COO－)之和逐渐减小，C错误；当加入氨水10 mL时，二者恰好完全反应生成CH3COONH4，D正确。
13．水的电离平衡图像如图所示。已知pH＝－lg c(H＋)，pOH＝－lg c(OH－)，下列说法正确的是( )
A．各点对应的水的离子积：Kw(f)>Kw(b)＝Kw(d)
B．T1>T2
C．向b点溶液中加入少量NaOH，其组成由b点向d点移动
D．在T2温度下，c(OH－)＝10－4 ml•L－1的NaOH溶液中由水电离出的c(H＋)•c(OH－)＝1×10－20
[答案] D
[解析] b和d的温度相同，水的离子积相同，根据分析，各点对应的水的离子积：Kw(f)A＝D c a a
(3) HAH＋＋A－ 1.0×10－11 加少量碱(或加入适量活泼金属或加入少量能与HA反应的盐等，合理即可)。
[解析](1)0.1 ml•L－1的NaOH溶液中，c(OH－)＝10－1 ml•L－1，c(H＋)＝1.0×10－11 ml•L－1，此时水的离子积常数Kw＝c(H＋)•c(OH－)＝1.0×10－11×10－1＝1.0×10－12；水的电离为吸热反应，所以温度升高，水的离子积常数增大，因此时的Kw＞1.0×10－14，所以温度T大于25 ℃；由水电离的c(OH－)等于溶液中的氢离子浓度，为1.0×10－11 ml•L－1。
(2)①图像中每条反比例曲线上对应点的横纵坐标之积为该温度下的水的离子积，则图中A、B、C、D四点对应的水的离子积常数由大到小的顺序是B>C>A＝D；②若A点到E点，可使溶液中氢离子浓度减少，氢氧根离子浓度增大，则具体措施可以是加入碱，如氢氧化钠，故c符合题意；从A点到C点，水的离子积常数增大，则可升温，故a符合题意；升高温度可促进水的电离，但加入酸或碱会抑制水的电离，故a符合题意。
(3)常温下0.1 ml•L－1的HA溶液中，c(H＋)＝0.001 ml•L－1，则说明HA为弱酸，其电离方程式为HAH＋＋A－；溶液中水的离子积常数为1.0×10－14，则由水电离的氢离子浓度等于溶液中的氢氧根离子浓度，即c水(H＋)＝c(OH－)＝eq \f(1.0×10－14,1.0×10－3)＝1.0×10－11。为使HA溶液中HA和H2O的电离平衡正向移动，而水的Kw保持不变不能采用升温，但可以采取的措施是加少量碱或加入适量活泼金属或加入少量能与HA反应的盐等。
c(H＋)/(ml•L－1)
c(OH－)/(ml•L－1)
水的电离程度
平衡移动
Kw
纯水
1.0×10－7
1.0×10－7
—
—
1.0×10－14
升温
＞1.0×10－7
＞1.0×10－7
增大
向右
增大
加酸
＞1.0×10－7
＜1.0×10－7
减小
向左
不变
加碱
＜1.0×10－7
＞1.0×10－7
减小
向左
不变
加活泼
金属
＜1.0×10－7
＞1.0×10－7
增大
向右
不变