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2021版高考化学一轮复习课时分层提升练二十五水的电离和溶液的酸碱性（含解析）新人教版
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水的电离和溶液的酸碱性
一、选择题
1.下列溶液一定是碱性的是 ( )
A.pH=8的某电解质的溶液
B.c(OH-)>1×10-7mol·L-1
C.溶液中含有OH-
D.溶液中c(OH-)>c(H+)
【解析】选D。判断溶液是否显碱性,主要是比较溶液中的c(OH-)与c(H+)的大小,若c(OH-)>c(H+),溶液则显碱性,D项正确。
2.对于常温下pH=1的硝酸溶液,有下列相关叙述,其中正确的是 ( )
①该溶液1 mL稀释至100 mL后,pH=3
②向该溶液中加入等体积、pH=13的氢氧化钡溶液恰好完全中和
③该溶液中硝酸电离出的c(H+)与水电离出的c(H+)比值为1×10-12
④向该溶液中加入等体积、等浓度的氨水,所得溶液pH=7
A.①② B.①③ C.②④ D.③④
【解析】选A。pH=1的硝酸溶液c(H+)=0.1 mol·L-1,①c=== 0.001 mol·L-1,pH=3,故①正确;②pH=13的溶液c(OH-)=0.1 mol·L-1,等体积混合恰好完全中和,故②正确;③硝酸电离出的c(H+)=0.1 mol·L-1,由Kw=c(H+) ×c(OH-)=10-14可知,水电离出的c(H+)=10-13 mol·L-1,该溶液中硝酸电离出的c(H+)与水电离出的c(H+)之比为1012,故③错误;④反应生成强酸弱碱盐NH4NO3,N发生水解,使反应后溶液呈酸性,故④错误。
3.如果25 ℃时,Kw=10-14,100 ℃时Kw=10-12,这说明 ( )
A.100 ℃时水的电离常数较大
B.前者c(H+)较后者大
C.水的电离过程是一个放热过程
D.Kw和温度无直接关系
【解析】选A。100 ℃时Kw=10-12,25 ℃时Kw=10-14,则100 ℃时Kw较大,说明水的电离是吸热过程,温度升高Kw=c(H+)·c(OH-)增大,故100 ℃时水的电离常数较大,A项正确;100 ℃时水的电离程度大,c(H+)较25 ℃时的c(H+)大,B项错误;水的电离过程是吸热过程,C项错误;Kw受温度的影响,D项错误。
4.(2019·宣城模拟)室温下,某溶液中水电离出的H+和OH-的物质的量浓度乘积为1×10-26,该溶液中一定不能大量存在的是 ( )
A.Cl- B.HC C.Na+ D.N
【解析】选B。由水电离的H+、OH-的浓度相等,所以c(H+)水=c(OH-)水= =1×10-13mol·L-1,此溶液可能是pH=1的酸溶液,也可能是pH=13的碱溶液,所以HC一定不能大量共存。
5.25℃时,水溶液中c(H+)与c(OH-)的变化关系如图中曲线a c所示,下列判断错误的是 ( )
A.a c曲线上的任意一点都有c(H+)·c(OH-)=10-14
B.b d线段上任意一点对应的溶液都呈中性
C.d点对应溶液的温度高于25℃,pH<7
D.CH3COONa溶液不可能位于c点
【解析】选D。a c曲线上的任意一点都有c(H+)·c(OH-)=10-14,A项正确;b d线段上任意一点都有c(H+)=c(OH-),因此溶液都呈中性,B项正确;d点c(H+)=c(OH-) =10-6,水的电离程度增大,因此温度高于25℃,pH=6,C项正确;c点c(H+)
A.曲线a是NaHCO3溶液的滴定曲线
B.当V(盐酸)=4.00 mL时,c(HC)>c(N)>c(C)
C.当V(盐酸)=15.00 mL时,c(Na+)=c(N)
D.两个滴定过程均可选择酚酞作指示剂
【解析】选B。等浓度的氨水pH较大,故曲线a是氨水的滴定曲线,A项错误;氨水的电离和碳酸氢根离子的电离和水解都是微弱的,氨水的电离略大些,当V(盐酸)=4.00 mL时,大概比例为c(HC)∶c(N)∶c(C)=11∶4∶4,但c(N) >c(C),B项正确;当V(盐酸)=15.00 mL时,两溶液体积增大一倍,与氨水反应得到氯化铵,铵根离子水解,c(N)<0.5 mol·L-1,c(Na+)=0.5 mol·L-1,则c(Na+)>c(N),C项错误;若选择酚酞作指示剂,滴定终点溶液变为无色时,溶液呈弱碱性,此时盐酸的用量不足,D项错误。
二、非选择题
7.(2019·莆田模拟)有一学生甲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。学生乙对学生甲的操作的评价为:操作错误,测定结果一定有误差。学生丙对学生甲的操作的评价为:操作错误,但测定结果不一定有误差。
(1)你支持________(填“乙”或“丙”)同学的观点,原因是______________。
(2)若用此法分别测定c(H+)相等的盐酸和醋酸溶液的pH,误差较大的是________,原因是________________________________。
(3)只从下列试剂中选择实验所需的物品,你________(填“能”或“不能”)区分0.1 mol·L-1的硫酸和0.01 mol·L-1的硫酸。若能,简述操作过程。________。
①紫色石蕊试液 ②酚酞试液 ③甲基橙试液 ④蒸馏水 ⑤BaCl2溶液 ⑥pH试纸
【解析】pH试纸使用不能用蒸馏水润湿,若润湿相当于对待测液稀释。对于不同性质的溶液造成的影响不同:若溶液为中性,则测得结果无误差;若为酸性,测得结果偏大;若为碱性,测得结果偏小。
答案:(1)丙 当溶液呈中性时,则不产生误差;否则将产生误差
(2)盐酸 在稀释过程中,醋酸继续电离产生H+,使得溶液中c(H+)较盐酸溶液中c(H+)大,误差较小
(3)能 用玻璃棒分别蘸取两种溶液点在两张pH试纸上,与标准比色卡比较其pH,pH较大的为0.01 mol·L-1的硫酸
8.(2019·咸阳模拟)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+浓度来测定溶液的pH。
(1)已知水中存在如下平衡: H2O+H2OH3O++OH- ΔH>0,现欲使平衡向右移动,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Cu(NO3)2
C.加热水至100 ℃[其中c(H+)=1×10-6 mol·L-1]
D.在水中加入(NH4)2SO4
(2)现欲测定100 ℃沸水的pH及酸碱性,若用pH试纸测定,则试纸显________色,溶液呈________性(填“酸”“碱”或“中”);若用pH计测定,则pH________7(填“>”“<”或“=”),溶液呈________性(填“酸”“碱”或“中”)。
【解析】(1)A加入NaHSO4后,c(H+)增大,水电离平衡逆移;B中加入Cu(NO3)2,溶液消耗OH-,平衡正移,溶液呈酸性;C中平衡正移,但溶液依然为中性;D中加入(NH4)2SO4,消耗OH-,平衡正移且呈酸性。(2)沸水仍呈中性,故用pH试纸测定应呈本来颜色;若用pH计测定,应小于7。
答案:(1)B、D (2)淡黄 中 < 中
9.下表是不同温度下水的离子积常数:
温度/℃
25
t1
t2
水的离子积常数
1×10-14
a
1×10-12
试回答以下问题:
(1)若25”“<”或“=”),做此判断的理由是__________________________________________。
(2)25 ℃时,某Na2SO4溶液中c(S)=5×10-4 mol·L-1,取该溶液1 mL加水稀释至10 mL,则稀释后溶液中c(Na+)∶c(OH-)=________。
(3)t2℃时,将pH=11的苛性钠溶液V1 L与pH=1的稀硫酸V2 L混合(设混合后溶液的体积为原两溶液体积之和),所得混合溶液的pH=2,则V1∶V2=________。此溶液中各种离子的浓度由大到小的顺序是________。
【解析】(1)251×10-7 mol·L-1,所以Kw>1×10-14。
(2)Na2SO4溶液中c(Na+)=2×5×10-4 mol·L-1=1×10-3 mol·L-1,稀释10倍后,
c(Na+)=1×10-4 mol·L-1,此时溶液为中性,c(OH-)=1×10-7 mol·L-1,所以c(Na+)∶c(OH-)=10-4 mol·L-1∶10-7 mol·L-1=1 000。
(3)根据酸、碱中和原理及pH计算式:=
10-2 mol·L-1,解得V1∶V2=9∶11,根据Na2SO4的化学组成及反应后溶液呈酸性,推知该溶液中各种离子浓度由大到小的顺序为
c(Na+)>c(S)>c(H+)>c(OH-)。
答案:(1)> 温度升高,水的电离程度增大,所以水的离子积增大 (2)1 000
(3)9∶11 c(Na+)>c(S)>c(H+)>c(OH-)
【加固训练】
请回答下列问題:
(1)纯水在T ℃时,pH=6,该温度下1 mol·L-1的NaOH溶液中,由水电离出的c(OH-)=________mol·L-1。
(2)某一元弱酸溶液(A)与二元强酸(B)的pH相等。若将两溶液稀释相同的倍数后,pH(A)________pH(B)(填“>”“=”或“<”);现用上述稀释溶液中和等浓度等体积的NaOH溶液,则需稀释溶液的体积V(A)________V(B)(填“>”“=”或“<”)。
(3)已知:二元酸H2R的电离方程式是H2RH++HR-,HR-R2-+H+,
①若0.1 mol·L-1 NaHR溶液的c(H+)=a mol·L-1,则0.1 mol·L-1H2R溶液中c(H+)________(0.1+a)mol·L-1(填“<”“>”或“=”),理由是____________ __________________。
②NaHR溶液呈________性,理由是________________________________。
③某温度下,向10 mL、0.1 mol·L-1 NaHR溶液中加入0.1 mol·L-1 KOH溶液V mL至中性,此时溶液中以下关系一定正确的是________(填写字母)。
A.溶液pH=7
B.水的离子积Kw=c2(OH-)
C.V=10
D.c(K+)
1 mol·L-1的NaOH溶液中由水电离出的c(OH-)取决于溶液中的c(H+),即c水电离(OH-)=c(H+)=10-12 mol·L-1。(2)强酸每稀释10n倍,pH就增大n个单位,弱酸每稀释10n倍, pH增大不到n个单位,所以两溶液稀释相同的倍数后,pH(A)
②酸 HR-只电离不水解 ③BD
一、选择题
1.室温下,下列混合溶液的pH一定小于7的是 ( )
A.pH=3的盐酸和pH=11的氨水等体积混合
B.pH=3的盐酸和pH=11的氢氧化钡溶液等体积混合
C.pH=3的醋酸和pH=11的氢氧化钡溶液等体积混合
D.pH=3的硫酸和pH=11的氨水等体积混合
【解析】选C。pH=3的盐酸中c(H+)=1×10-3mol·L-1,pH=11的氨水中c(OH-)=1×
10-3 mol·L-1,由于氨水为弱碱,在室温下等体积混合后,则氨水过量,pH>7,A错误;pH=3的盐酸中c(H+)=1×10-3mol·L-1,pH=11的氢氧化钡溶液c(OH-)=1× 10-3mol·L-1,酸碱都是强电解质,在室温下等体积混合后,pH=7,B错误; pH=3的醋酸c(H+)=1×10-3mol·L-1,pH=11的氢氧化钡溶液中c(OH-)=1×10-3mol·L-1,由于醋酸为弱酸,在室温下等体积混合后,则醋酸过量,pH<7,C正确;pH=3的硫酸中c(H+)=1×10-3mol·L-1,pH=11的氨水中c(OH-)=1×10-3mol·L-1,由于氨水为弱碱,在室温下等体积混合后,则氨水过量,pH>7,D错误。
2.在不同温度下,水溶液中c(H+)与c(OH-)的关系如图所示。下列有关说法中正确的是 ( )
A.若从a点到c点,可采用在水中加入酸的方法
B.b点对应的醋酸中由水电离出的c(H+)=10-6 mol·L-1
C.c点对应溶液的Kw大于d点对应溶液的Kw
D.T ℃时,0.05 mol·L-1 Ba(OH)2溶液的pH=11
【解析】选D。 a点对应的c(H+)和c(OH-)相等,c点对应的c(H+)和c(OH-)也相等,溶液一定呈中性,从a点到c点,可以采用升温的方法,A错误;Kw只与温度有关,同温度下不同酸碱性溶液的Kw相同,a点和b点的Kw都是10-14,c点和d点的Kw都是10-12,酸和碱溶液都会抑制水的电离,酸溶液中由水电离出的c水(H+)与溶液中的c(OH-)相等,即b点时c水(H+)=c(OH-)=10-8 mol·L-1,B、C均错误;T ℃时,Kw=10-12,0.05 mol·L-1 Ba(OH)2溶液中c(H+)=10-11 mol·L-1,pH=11,D正确。
3.(2019·福州模拟)已知:pH=-lgc(H+),pOH=-lgc(OH-)。常温下,向某浓度的盐酸溶液中滴加氢氧化钠溶液,所得溶液pOH和pH变化如图所示。下列说法正确的是 ( )
A.盐酸与NaOH溶液的浓度相等
B.B点和D点水的电离程度相同
C.滴加NaOH溶液改为滴加氨水溶液,该图曲线不变
D.升高温度,滴定过程中pOH+pH>14
【解析】选B。起始时盐酸的pH=0,则c(H+)=1 mol·L-1,c(HCl)=1 mol·L-1,最终时pH=14,则c(OH-)=1 mol·L-1,由于是向盐酸中加入过量NaOH溶液后的溶液,故c(NaOH)>1 mol·L-1,A项错误;B点pH=4,是因为HCl电离,D点pH=10,是由于NaOH电离,B点、D点水的电离均受到抑制,且由水电离出c(H+)=c(OH-),则B点、D点水的电离程度相同,B项正确;滴加NaOH溶液改为滴加氨水溶液,由于NH3·H2O为弱碱,最终所得溶液pH不可能为14,C项错误;升高温度,水的离子积Kw增大,即c(H+)·c(OH-)>10-14,故pOH+pH<14,D项错误。
4.(2019·吉安模拟)25 ℃时Va L pH=2的盐酸与Vb L pH=12的氨水混合,若所得溶液显酸性,下列有关判断正确的是 ( )
A.Va一定等于Vb
B.Va一定小于Vb
C.混合溶液中离子浓度一定满足:c(Cl-)>c(N)>c(H+)>c(OH-)
D.混合溶液中离子浓度一定满足: c(N)+c(H+)=c(Cl-)+c(OH-)
【解析】选D。由于氨水是弱碱,所以pH=12的氨水溶液的浓度大于0.01 mol·L-1。如果Va等于Vb,则氨水一定是过量的,溶液显碱性,A、B项错误; N不一定大于氢离子浓度,C项错误;D符合电荷守恒,D正确。
5.(2019·渭南模拟)若室温时pH=a的氨水与pH=b的盐酸等体积混合,恰好完全反应,则该氨水的电离度可表示为 ( )
A.10a+b-12% B.10a+b-14%
C.1012-a-b% D.1014-a-b%
【解析】选A。pH=a的氨水与pH=b的盐酸等体积混合,恰好完全反应,则氨水的浓度和盐酸的浓度相等,都是10-b mol·L-1,根据氨水的电离方程式和pH可计算氨水中已电离的一水合氨的浓度为10a-14 mol·L-1,所以室温下氨水的电离度为×100%=10a+b-12%,A项正确。
6.常温下,在20 mL 0.01 mol·L-1ROH溶液中滴加0.01 mol·L-1HCl溶液,混合溶液的pH与盐酸体积(V)的关系如图所示。下列推断正确的是 ( )
A.滴定前ROH溶液中有ROHR++OH-
B.滴定至b点的过程中,水电离的c(OH-)逐渐减小
C.a点溶液中存在c(R+)>c(OH-)>c(Cl-)>c(H+)
D.用甲基橙作指示剂比酚酞作指示剂的误差小
【解析】选D。从图示看,0.01 mol·L-1ROH溶液的pH<12,说明ROH是弱碱,电离方程式为ROHR++OH-,A项错误。滴定至b点过程中,溶液中c(OH-)逐渐减小,对水电离的抑制作用逐渐减弱,R+水解使水电离的c(OH-)逐渐增大,B项错误。a点溶液呈碱性,c(OH-)>c(H+),OH-、H+均来自于弱电解质的电离,其浓度很小,故离子浓度大小排序为c(R+)>c(Cl-)>c(OH-)>c(H+),C项错误。从图象看出,滴定终点的pH≈4,选择甲基橙作指示剂比酚酞的误差小,D项正确。
7.(2019·武汉模拟)向V mL 0.1 mol·L-1氨水中滴加等物质的量浓度的稀H2SO4,测得混合溶液的温度和pOH [pOH=-lgc(OH-)]随着加入稀硫酸的体积的变化如图所示(实线为温度变化,虚线为pOH变化),下列说法不正确的是 ( )
A.V=40
B.b点时溶液的pOH > pH
C.a、b、c三点由水电离的c(OH-)依次减小
D.a、b、d三点对应NH3·H2O的电离常数:K(b)>K(d)>K(a)
【解析】选C。b点时溶液温度最高,此时NH3·H2O和硫酸恰好反应完全,根据NH3·H2O与H2SO4按物质的量之比2∶1完全反应,由于二者浓度相等,则氨水体积为硫酸体积2倍,故V=40,A项正确;恰好反应时生成(NH4)2SO4,溶液显酸性,c(H+) >c(OH-),则pOH>pH,B项正确;a点NH3·H2O剩余一半,为物质的量之比2∶1的NH3·H2O与(NH4)2SO4的混合溶液,溶液呈碱性,抑制水的电离,b点恰好完全反应,为(NH4)2SO4溶液,促进水的电离,c点硫酸过量一倍,为等物质的量的(NH4)2SO4与H2SO4的混合溶液,溶液呈酸性,抑制水的电离,故b点水的电离程度最大,C项错误;a、b、d三点的温度高低顺序为b>d>a,温度越高,NH3·H2O的电离常数越大,故NH3·H2O的电离常数:K(b)>K(d)>K(a),D项正确。
【加固训练】
(2019·宁波模拟)25 ℃时,向盛有50 mL pH=2的HA溶液的绝热容器中加入pH=13的NaOH溶液,加入NaOH溶液的体积(V)与所得混合溶液的温度(T)的关系如图所示。下列叙述正确的是 ( )
A.HA溶液的物质的量浓度为0.01 mol·L-1
B.b→c的过程中,温度降低的原因是溶液中发生了吸热反应
C.a→b的过程中,混合溶液中可能存在:c(A-)=c(Na+)
D.25 ℃时,HA的电离平衡常数K约为1.43×10-2
【解析】选C。恰好中和时混合溶液温度最高,即b点,此时消耗氢氧化钠
0.004 mol,得出HA的浓度为0.08 mol·L-1,故A错误;b→c的过程中,温度降低的原因是溶液中发生了反应恰好生成NaA,继续滴加氢氧化钠溶液不能发生反应,故B错误;NaA呈碱性,HA呈酸性,a→b的过程中,混合溶液可能呈中性,存在:c(A-)=c(Na+),故C正确;电离平衡常数K==0.01×0.01
÷0.08=1.25×10-3,故D错误。
二、非选择题
8.(1)Na2S2O5可用作食品抗氧化剂。在测定某葡萄酒中Na2S2O5残留量时,取50 mL葡萄酒样品,用0.010 00 mol·L-1的碘标准液滴定到终点,消耗10.00 mL。滴定反应的离子方程式为____________________________________________。
该样品中Na2S2O5的残留量为________g·L-1(以SO2计)。
(2) 测定三草酸合铁酸钾中铁的含量。
①称量m g样品于锥形瓶中,溶解后加稀硫酸酸化,用c mol·L-1 KMnO4溶液滴定至终点。滴定终点的现象是______________________________________。
②向上述溶液中加入过量锌粉至反应完全后,过滤、洗涤,将滤液及洗涤液全部收集到锥形瓶中。加稀硫酸酸化,用c mol·L-1 KMnO4溶液滴定至终点,消耗KMnO4溶液V mL。该晶体中铁的质量分数的表达式为__________________________。
(3)硫代硫酸钠晶体(Na2S2O3·5H2O,M=248 g·mol-1)可用作定影剂、还原剂。利用K2Cr2O7标准溶液定量测定硫代硫酸钠的纯度。测定步骤如下:
①溶液配制:称取1.200 0 g某硫代硫酸钠晶体样品配制成100 mL溶液。
②滴定:取0.009 50 mol·L-1的K2Cr2O7标准溶液20.00 mL,硫酸酸化后加入过量KI,发生反应: Cr2+6I-+14H+3I2+2Cr3++7H2O。然后用硫代硫酸钠样品溶液滴定至淡黄绿色,发生反应:I2+2S2S4+2I-。加入淀粉溶液作为指示剂,继续滴定,当溶液____________________, 即为终点。平行滴定3次,样品溶液的平均用量为24.80 mL,则样品纯度为________%(保留1位小数)。
(4)取a g所得精制磷酸,加适量水稀释,以百里香酚酞作指示剂,用b mol·L-1NaOH溶液滴定至终点时生成Na2HPO4,消耗NaOH溶液c mL,精制磷酸中H3PO4的质量分数是________。(已知:H3PO4摩尔质量为98 g·mol-1)
【解析】(1)焦亚硫酸钠与单质碘发生氧化还原反应,焦亚硫酸钠被I2氧化成硫酸钠,离子方程式为“S2+2I2+3H2O2S+4I-+6H+”;消耗碘的物质的量是0.000 1 mol,所以焦亚硫酸钠的残留量(以SO2计)是: =0.128 g·L-1。
(2)①三草酸合铁酸钾于锥形瓶中溶解后,加稀硫酸酸化,用c mol·L-1 KMnO4溶液滴定至终点,实为高锰酸钾氧化草酸根离子,高锰酸钾溶液显紫色,所以滴定终点的现象是溶液变为浅紫(红)色。②锌把Fe3+还原为Fe2+,酸性高锰酸钾溶液又把Fe2+氧化为Fe3+。反应中消耗高锰酸钾是0.001cV mol,Mn被还原成Mn2+,锰元素化合价从+7价降低到+2价,所以根据电子得失守恒可知铁离子的物质的量是0.005cV mol,则该晶体中铁的质量分数的表达式为。
(3)②淡黄绿色溶液中有单质碘,加入淀粉为指示剂,溶液显蓝色,用硫代硫酸钠溶液滴定溶液中的单质碘,滴定终点时溶液的蓝色应该褪去。根据题目的两个方程式得到如下关系式:Cr2～3I2～6S2,则配制的100 mL样品溶液中硫代硫酸钠的浓度c==0.045 97 mol·L-1,含有的硫代硫酸钠为
0.004 597 mol,所以样品纯度为×100%=95.0%。
(4)根据题意关系式为H3PO4～2NaOH～Na2HPO4,由消耗的NaOH计算H3PO4,消耗的H3PO4与NaOH物质的量之比为1∶2,n(H3PO4) =0.5n(NaOH) =0.5b mol·L-1×c×10-3L= mol,m(H3PO4) = mol×98 g·mol-1= g=0.049bc g,精制磷酸中H3PO4的质量分数为。
答案:(1) S2+2I2+3H2O2S+4I-+6H+ 0.128
(2)①加最后一滴KMnO4溶液,溶液变为浅红色,且半分钟内不褪色 ②5cV×
(3)②蓝色褪去 95.0 (4)
一、选择题
1.下列溶液一定是碱性的是 ( )
A.pH=8的某电解质的溶液
B.c(OH-)>1×10-7mol·L-1
C.溶液中含有OH-
D.溶液中c(OH-)>c(H+)
【解析】选D。判断溶液是否显碱性,主要是比较溶液中的c(OH-)与c(H+)的大小,若c(OH-)>c(H+),溶液则显碱性,D项正确。
2.对于常温下pH=1的硝酸溶液,有下列相关叙述,其中正确的是 ( )
①该溶液1 mL稀释至100 mL后,pH=3
②向该溶液中加入等体积、pH=13的氢氧化钡溶液恰好完全中和
③该溶液中硝酸电离出的c(H+)与水电离出的c(H+)比值为1×10-12
④向该溶液中加入等体积、等浓度的氨水,所得溶液pH=7
A.①② B.①③ C.②④ D.③④
【解析】选A。pH=1的硝酸溶液c(H+)=0.1 mol·L-1,①c=== 0.001 mol·L-1,pH=3,故①正确;②pH=13的溶液c(OH-)=0.1 mol·L-1,等体积混合恰好完全中和,故②正确;③硝酸电离出的c(H+)=0.1 mol·L-1,由Kw=c(H+) ×c(OH-)=10-14可知,水电离出的c(H+)=10-13 mol·L-1,该溶液中硝酸电离出的c(H+)与水电离出的c(H+)之比为1012,故③错误;④反应生成强酸弱碱盐NH4NO3,N发生水解,使反应后溶液呈酸性,故④错误。
3.如果25 ℃时,Kw=10-14,100 ℃时Kw=10-12,这说明 ( )
A.100 ℃时水的电离常数较大
B.前者c(H+)较后者大
C.水的电离过程是一个放热过程
D.Kw和温度无直接关系
【解析】选A。100 ℃时Kw=10-12,25 ℃时Kw=10-14,则100 ℃时Kw较大,说明水的电离是吸热过程,温度升高Kw=c(H+)·c(OH-)增大,故100 ℃时水的电离常数较大,A项正确;100 ℃时水的电离程度大,c(H+)较25 ℃时的c(H+)大,B项错误;水的电离过程是吸热过程,C项错误;Kw受温度的影响,D项错误。
4.(2019·宣城模拟)室温下,某溶液中水电离出的H+和OH-的物质的量浓度乘积为1×10-26,该溶液中一定不能大量存在的是 ( )
A.Cl- B.HC C.Na+ D.N
【解析】选B。由水电离的H+、OH-的浓度相等,所以c(H+)水=c(OH-)水= =1×10-13mol·L-1,此溶液可能是pH=1的酸溶液,也可能是pH=13的碱溶液,所以HC一定不能大量共存。
5.25℃时,水溶液中c(H+)与c(OH-)的变化关系如图中曲线a c所示,下列判断错误的是 ( )
A.a c曲线上的任意一点都有c(H+)·c(OH-)=10-14
B.b d线段上任意一点对应的溶液都呈中性
C.d点对应溶液的温度高于25℃,pH<7
D.CH3COONa溶液不可能位于c点
【解析】选D。a c曲线上的任意一点都有c(H+)·c(OH-)=10-14,A项正确;b d线段上任意一点都有c(H+)=c(OH-),因此溶液都呈中性,B项正确;d点c(H+)=c(OH-) =10-6,水的电离程度增大,因此温度高于25℃,pH=6,C项正确;c点c(H+)
A.曲线a是NaHCO3溶液的滴定曲线
B.当V(盐酸)=4.00 mL时,c(HC)>c(N)>c(C)
C.当V(盐酸)=15.00 mL时,c(Na+)=c(N)
D.两个滴定过程均可选择酚酞作指示剂
【解析】选B。等浓度的氨水pH较大,故曲线a是氨水的滴定曲线,A项错误;氨水的电离和碳酸氢根离子的电离和水解都是微弱的,氨水的电离略大些,当V(盐酸)=4.00 mL时,大概比例为c(HC)∶c(N)∶c(C)=11∶4∶4,但c(N) >c(C),B项正确;当V(盐酸)=15.00 mL时,两溶液体积增大一倍,与氨水反应得到氯化铵,铵根离子水解,c(N)<0.5 mol·L-1,c(Na+)=0.5 mol·L-1,则c(Na+)>c(N),C项错误;若选择酚酞作指示剂,滴定终点溶液变为无色时,溶液呈弱碱性,此时盐酸的用量不足,D项错误。
二、非选择题
7.(2019·莆田模拟)有一学生甲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。学生乙对学生甲的操作的评价为:操作错误,测定结果一定有误差。学生丙对学生甲的操作的评价为:操作错误,但测定结果不一定有误差。
(1)你支持________(填“乙”或“丙”)同学的观点,原因是______________。
(2)若用此法分别测定c(H+)相等的盐酸和醋酸溶液的pH,误差较大的是________,原因是________________________________。
(3)只从下列试剂中选择实验所需的物品,你________(填“能”或“不能”)区分0.1 mol·L-1的硫酸和0.01 mol·L-1的硫酸。若能,简述操作过程。________。
①紫色石蕊试液 ②酚酞试液 ③甲基橙试液 ④蒸馏水 ⑤BaCl2溶液 ⑥pH试纸
【解析】pH试纸使用不能用蒸馏水润湿,若润湿相当于对待测液稀释。对于不同性质的溶液造成的影响不同:若溶液为中性,则测得结果无误差;若为酸性,测得结果偏大;若为碱性,测得结果偏小。
答案:(1)丙 当溶液呈中性时,则不产生误差;否则将产生误差
(2)盐酸 在稀释过程中,醋酸继续电离产生H+,使得溶液中c(H+)较盐酸溶液中c(H+)大,误差较小
(3)能 用玻璃棒分别蘸取两种溶液点在两张pH试纸上,与标准比色卡比较其pH,pH较大的为0.01 mol·L-1的硫酸
8.(2019·咸阳模拟)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+浓度来测定溶液的pH。
(1)已知水中存在如下平衡: H2O+H2OH3O++OH- ΔH>0,现欲使平衡向右移动,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Cu(NO3)2
C.加热水至100 ℃[其中c(H+)=1×10-6 mol·L-1]
D.在水中加入(NH4)2SO4
(2)现欲测定100 ℃沸水的pH及酸碱性,若用pH试纸测定,则试纸显________色,溶液呈________性(填“酸”“碱”或“中”);若用pH计测定,则pH________7(填“>”“<”或“=”),溶液呈________性(填“酸”“碱”或“中”)。
【解析】(1)A加入NaHSO4后,c(H+)增大,水电离平衡逆移;B中加入Cu(NO3)2,溶液消耗OH-,平衡正移,溶液呈酸性;C中平衡正移,但溶液依然为中性;D中加入(NH4)2SO4,消耗OH-,平衡正移且呈酸性。(2)沸水仍呈中性,故用pH试纸测定应呈本来颜色;若用pH计测定,应小于7。
答案:(1)B、D (2)淡黄 中 < 中
9.下表是不同温度下水的离子积常数:
温度/℃
25
t1
t2
水的离子积常数
1×10-14
a
1×10-12
试回答以下问题:
(1)若25
(2)25 ℃时,某Na2SO4溶液中c(S)=5×10-4 mol·L-1,取该溶液1 mL加水稀释至10 mL,则稀释后溶液中c(Na+)∶c(OH-)=________。
(3)t2℃时,将pH=11的苛性钠溶液V1 L与pH=1的稀硫酸V2 L混合(设混合后溶液的体积为原两溶液体积之和),所得混合溶液的pH=2,则V1∶V2=________。此溶液中各种离子的浓度由大到小的顺序是________。
【解析】(1)25
(2)Na2SO4溶液中c(Na+)=2×5×10-4 mol·L-1=1×10-3 mol·L-1,稀释10倍后,
c(Na+)=1×10-4 mol·L-1,此时溶液为中性,c(OH-)=1×10-7 mol·L-1,所以c(Na+)∶c(OH-)=10-4 mol·L-1∶10-7 mol·L-1=1 000。
(3)根据酸、碱中和原理及pH计算式:=
10-2 mol·L-1,解得V1∶V2=9∶11,根据Na2SO4的化学组成及反应后溶液呈酸性,推知该溶液中各种离子浓度由大到小的顺序为
c(Na+)>c(S)>c(H+)>c(OH-)。
答案:(1)> 温度升高,水的电离程度增大,所以水的离子积增大 (2)1 000
(3)9∶11 c(Na+)>c(S)>c(H+)>c(OH-)
【加固训练】
请回答下列问題:
(1)纯水在T ℃时,pH=6,该温度下1 mol·L-1的NaOH溶液中,由水电离出的c(OH-)=________mol·L-1。
(2)某一元弱酸溶液(A)与二元强酸(B)的pH相等。若将两溶液稀释相同的倍数后,pH(A)________pH(B)(填“>”“=”或“<”);现用上述稀释溶液中和等浓度等体积的NaOH溶液,则需稀释溶液的体积V(A)________V(B)(填“>”“=”或“<”)。
(3)已知:二元酸H2R的电离方程式是H2RH++HR-,HR-R2-+H+,
①若0.1 mol·L-1 NaHR溶液的c(H+)=a mol·L-1,则0.1 mol·L-1H2R溶液中c(H+)________(0.1+a)mol·L-1(填“<”“>”或“=”),理由是____________ __________________。
②NaHR溶液呈________性,理由是________________________________。
③某温度下,向10 mL、0.1 mol·L-1 NaHR溶液中加入0.1 mol·L-1 KOH溶液V mL至中性,此时溶液中以下关系一定正确的是________(填写字母)。
A.溶液pH=7
B.水的离子积Kw=c2(OH-)
C.V=10
D.c(K+)
1 mol·L-1的NaOH溶液中由水电离出的c(OH-)取决于溶液中的c(H+),即c水电离(OH-)=c(H+)=10-12 mol·L-1。(2)强酸每稀释10n倍,pH就增大n个单位,弱酸每稀释10n倍, pH增大不到n个单位,所以两溶液稀释相同的倍数后,pH(A)
②酸 HR-只电离不水解 ③BD
一、选择题
1.室温下,下列混合溶液的pH一定小于7的是 ( )
A.pH=3的盐酸和pH=11的氨水等体积混合
B.pH=3的盐酸和pH=11的氢氧化钡溶液等体积混合
C.pH=3的醋酸和pH=11的氢氧化钡溶液等体积混合
D.pH=3的硫酸和pH=11的氨水等体积混合
【解析】选C。pH=3的盐酸中c(H+)=1×10-3mol·L-1,pH=11的氨水中c(OH-)=1×
10-3 mol·L-1,由于氨水为弱碱,在室温下等体积混合后,则氨水过量,pH>7,A错误;pH=3的盐酸中c(H+)=1×10-3mol·L-1,pH=11的氢氧化钡溶液c(OH-)=1× 10-3mol·L-1,酸碱都是强电解质,在室温下等体积混合后,pH=7,B错误; pH=3的醋酸c(H+)=1×10-3mol·L-1,pH=11的氢氧化钡溶液中c(OH-)=1×10-3mol·L-1,由于醋酸为弱酸,在室温下等体积混合后,则醋酸过量,pH<7,C正确;pH=3的硫酸中c(H+)=1×10-3mol·L-1,pH=11的氨水中c(OH-)=1×10-3mol·L-1,由于氨水为弱碱,在室温下等体积混合后,则氨水过量,pH>7,D错误。
2.在不同温度下,水溶液中c(H+)与c(OH-)的关系如图所示。下列有关说法中正确的是 ( )
A.若从a点到c点,可采用在水中加入酸的方法
B.b点对应的醋酸中由水电离出的c(H+)=10-6 mol·L-1
C.c点对应溶液的Kw大于d点对应溶液的Kw
D.T ℃时,0.05 mol·L-1 Ba(OH)2溶液的pH=11
【解析】选D。 a点对应的c(H+)和c(OH-)相等,c点对应的c(H+)和c(OH-)也相等,溶液一定呈中性,从a点到c点,可以采用升温的方法,A错误;Kw只与温度有关,同温度下不同酸碱性溶液的Kw相同,a点和b点的Kw都是10-14,c点和d点的Kw都是10-12,酸和碱溶液都会抑制水的电离,酸溶液中由水电离出的c水(H+)与溶液中的c(OH-)相等,即b点时c水(H+)=c(OH-)=10-8 mol·L-1,B、C均错误;T ℃时,Kw=10-12,0.05 mol·L-1 Ba(OH)2溶液中c(H+)=10-11 mol·L-1,pH=11,D正确。
3.(2019·福州模拟)已知:pH=-lgc(H+),pOH=-lgc(OH-)。常温下,向某浓度的盐酸溶液中滴加氢氧化钠溶液,所得溶液pOH和pH变化如图所示。下列说法正确的是 ( )
A.盐酸与NaOH溶液的浓度相等
B.B点和D点水的电离程度相同
C.滴加NaOH溶液改为滴加氨水溶液,该图曲线不变
D.升高温度,滴定过程中pOH+pH>14
【解析】选B。起始时盐酸的pH=0,则c(H+)=1 mol·L-1,c(HCl)=1 mol·L-1,最终时pH=14,则c(OH-)=1 mol·L-1,由于是向盐酸中加入过量NaOH溶液后的溶液,故c(NaOH)>1 mol·L-1,A项错误;B点pH=4,是因为HCl电离,D点pH=10,是由于NaOH电离,B点、D点水的电离均受到抑制,且由水电离出c(H+)=c(OH-),则B点、D点水的电离程度相同,B项正确;滴加NaOH溶液改为滴加氨水溶液,由于NH3·H2O为弱碱,最终所得溶液pH不可能为14,C项错误;升高温度,水的离子积Kw增大,即c(H+)·c(OH-)>10-14,故pOH+pH<14,D项错误。
4.(2019·吉安模拟)25 ℃时Va L pH=2的盐酸与Vb L pH=12的氨水混合,若所得溶液显酸性,下列有关判断正确的是 ( )
A.Va一定等于Vb
B.Va一定小于Vb
C.混合溶液中离子浓度一定满足:c(Cl-)>c(N)>c(H+)>c(OH-)
D.混合溶液中离子浓度一定满足: c(N)+c(H+)=c(Cl-)+c(OH-)
【解析】选D。由于氨水是弱碱,所以pH=12的氨水溶液的浓度大于0.01 mol·L-1。如果Va等于Vb,则氨水一定是过量的,溶液显碱性,A、B项错误; N不一定大于氢离子浓度,C项错误;D符合电荷守恒,D正确。
5.(2019·渭南模拟)若室温时pH=a的氨水与pH=b的盐酸等体积混合,恰好完全反应,则该氨水的电离度可表示为 ( )
A.10a+b-12% B.10a+b-14%
C.1012-a-b% D.1014-a-b%
【解析】选A。pH=a的氨水与pH=b的盐酸等体积混合,恰好完全反应,则氨水的浓度和盐酸的浓度相等,都是10-b mol·L-1,根据氨水的电离方程式和pH可计算氨水中已电离的一水合氨的浓度为10a-14 mol·L-1,所以室温下氨水的电离度为×100%=10a+b-12%,A项正确。
6.常温下,在20 mL 0.01 mol·L-1ROH溶液中滴加0.01 mol·L-1HCl溶液,混合溶液的pH与盐酸体积(V)的关系如图所示。下列推断正确的是 ( )
A.滴定前ROH溶液中有ROHR++OH-
B.滴定至b点的过程中,水电离的c(OH-)逐渐减小
C.a点溶液中存在c(R+)>c(OH-)>c(Cl-)>c(H+)
D.用甲基橙作指示剂比酚酞作指示剂的误差小
【解析】选D。从图示看,0.01 mol·L-1ROH溶液的pH<12,说明ROH是弱碱,电离方程式为ROHR++OH-,A项错误。滴定至b点过程中,溶液中c(OH-)逐渐减小,对水电离的抑制作用逐渐减弱,R+水解使水电离的c(OH-)逐渐增大,B项错误。a点溶液呈碱性,c(OH-)>c(H+),OH-、H+均来自于弱电解质的电离,其浓度很小,故离子浓度大小排序为c(R+)>c(Cl-)>c(OH-)>c(H+),C项错误。从图象看出,滴定终点的pH≈4,选择甲基橙作指示剂比酚酞的误差小,D项正确。
7.(2019·武汉模拟)向V mL 0.1 mol·L-1氨水中滴加等物质的量浓度的稀H2SO4,测得混合溶液的温度和pOH [pOH=-lgc(OH-)]随着加入稀硫酸的体积的变化如图所示(实线为温度变化,虚线为pOH变化),下列说法不正确的是 ( )
A.V=40
B.b点时溶液的pOH > pH
C.a、b、c三点由水电离的c(OH-)依次减小
D.a、b、d三点对应NH3·H2O的电离常数:K(b)>K(d)>K(a)
【解析】选C。b点时溶液温度最高,此时NH3·H2O和硫酸恰好反应完全,根据NH3·H2O与H2SO4按物质的量之比2∶1完全反应,由于二者浓度相等,则氨水体积为硫酸体积2倍,故V=40,A项正确;恰好反应时生成(NH4)2SO4,溶液显酸性,c(H+) >c(OH-),则pOH>pH,B项正确;a点NH3·H2O剩余一半,为物质的量之比2∶1的NH3·H2O与(NH4)2SO4的混合溶液,溶液呈碱性,抑制水的电离,b点恰好完全反应,为(NH4)2SO4溶液,促进水的电离,c点硫酸过量一倍,为等物质的量的(NH4)2SO4与H2SO4的混合溶液,溶液呈酸性,抑制水的电离,故b点水的电离程度最大,C项错误;a、b、d三点的温度高低顺序为b>d>a,温度越高,NH3·H2O的电离常数越大,故NH3·H2O的电离常数:K(b)>K(d)>K(a),D项正确。
【加固训练】
(2019·宁波模拟)25 ℃时,向盛有50 mL pH=2的HA溶液的绝热容器中加入pH=13的NaOH溶液,加入NaOH溶液的体积(V)与所得混合溶液的温度(T)的关系如图所示。下列叙述正确的是 ( )
A.HA溶液的物质的量浓度为0.01 mol·L-1
B.b→c的过程中,温度降低的原因是溶液中发生了吸热反应
C.a→b的过程中,混合溶液中可能存在:c(A-)=c(Na+)
D.25 ℃时,HA的电离平衡常数K约为1.43×10-2
【解析】选C。恰好中和时混合溶液温度最高,即b点,此时消耗氢氧化钠
0.004 mol,得出HA的浓度为0.08 mol·L-1,故A错误;b→c的过程中,温度降低的原因是溶液中发生了反应恰好生成NaA,继续滴加氢氧化钠溶液不能发生反应,故B错误;NaA呈碱性,HA呈酸性,a→b的过程中,混合溶液可能呈中性,存在:c(A-)=c(Na+),故C正确;电离平衡常数K==0.01×0.01
÷0.08=1.25×10-3,故D错误。
二、非选择题
8.(1)Na2S2O5可用作食品抗氧化剂。在测定某葡萄酒中Na2S2O5残留量时,取50 mL葡萄酒样品,用0.010 00 mol·L-1的碘标准液滴定到终点,消耗10.00 mL。滴定反应的离子方程式为____________________________________________。
该样品中Na2S2O5的残留量为________g·L-1(以SO2计)。
(2) 测定三草酸合铁酸钾中铁的含量。
①称量m g样品于锥形瓶中,溶解后加稀硫酸酸化,用c mol·L-1 KMnO4溶液滴定至终点。滴定终点的现象是______________________________________。
②向上述溶液中加入过量锌粉至反应完全后,过滤、洗涤,将滤液及洗涤液全部收集到锥形瓶中。加稀硫酸酸化,用c mol·L-1 KMnO4溶液滴定至终点,消耗KMnO4溶液V mL。该晶体中铁的质量分数的表达式为__________________________。
(3)硫代硫酸钠晶体(Na2S2O3·5H2O,M=248 g·mol-1)可用作定影剂、还原剂。利用K2Cr2O7标准溶液定量测定硫代硫酸钠的纯度。测定步骤如下:
①溶液配制:称取1.200 0 g某硫代硫酸钠晶体样品配制成100 mL溶液。
②滴定:取0.009 50 mol·L-1的K2Cr2O7标准溶液20.00 mL,硫酸酸化后加入过量KI,发生反应: Cr2+6I-+14H+3I2+2Cr3++7H2O。然后用硫代硫酸钠样品溶液滴定至淡黄绿色,发生反应:I2+2S2S4+2I-。加入淀粉溶液作为指示剂,继续滴定,当溶液____________________, 即为终点。平行滴定3次,样品溶液的平均用量为24.80 mL,则样品纯度为________%(保留1位小数)。
(4)取a g所得精制磷酸,加适量水稀释,以百里香酚酞作指示剂,用b mol·L-1NaOH溶液滴定至终点时生成Na2HPO4,消耗NaOH溶液c mL,精制磷酸中H3PO4的质量分数是________。(已知:H3PO4摩尔质量为98 g·mol-1)
【解析】(1)焦亚硫酸钠与单质碘发生氧化还原反应,焦亚硫酸钠被I2氧化成硫酸钠,离子方程式为“S2+2I2+3H2O2S+4I-+6H+”;消耗碘的物质的量是0.000 1 mol,所以焦亚硫酸钠的残留量(以SO2计)是: =0.128 g·L-1。
(2)①三草酸合铁酸钾于锥形瓶中溶解后,加稀硫酸酸化,用c mol·L-1 KMnO4溶液滴定至终点,实为高锰酸钾氧化草酸根离子,高锰酸钾溶液显紫色,所以滴定终点的现象是溶液变为浅紫(红)色。②锌把Fe3+还原为Fe2+,酸性高锰酸钾溶液又把Fe2+氧化为Fe3+。反应中消耗高锰酸钾是0.001cV mol,Mn被还原成Mn2+,锰元素化合价从+7价降低到+2价,所以根据电子得失守恒可知铁离子的物质的量是0.005cV mol,则该晶体中铁的质量分数的表达式为。
(3)②淡黄绿色溶液中有单质碘,加入淀粉为指示剂,溶液显蓝色,用硫代硫酸钠溶液滴定溶液中的单质碘,滴定终点时溶液的蓝色应该褪去。根据题目的两个方程式得到如下关系式:Cr2～3I2～6S2,则配制的100 mL样品溶液中硫代硫酸钠的浓度c==0.045 97 mol·L-1,含有的硫代硫酸钠为
0.004 597 mol,所以样品纯度为×100%=95.0%。
(4)根据题意关系式为H3PO4～2NaOH～Na2HPO4,由消耗的NaOH计算H3PO4,消耗的H3PO4与NaOH物质的量之比为1∶2,n(H3PO4) =0.5n(NaOH) =0.5b mol·L-1×c×10-3L= mol,m(H3PO4) = mol×98 g·mol-1= g=0.049bc g,精制磷酸中H3PO4的质量分数为。
答案:(1) S2+2I2+3H2O2S+4I-+6H+ 0.128
(2)①加最后一滴KMnO4溶液,溶液变为浅红色,且半分钟内不褪色 ②5cV×
(3)②蓝色褪去 95.0 (4)
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