高中化学人教版 (2019)选择性必修1第二节 水的电离和溶液的pH第1课时达标测试

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基础过关练
题组一 水的电离
1.(原创)科学家们通过精确的导电性实验证明,纯水中除了大量的水分子之外,还存在极少量的H3O+和OH-。根据这个信息推断,下列叙述错误的是( )
A.水中存在极少量的H3O+和OH-,说明水是一种极弱的电解质
B.水的电离需要通电才能进行
C.若液氨的电离与水相似,则液氨的电离方程式可以表示为2NH3 NH4++NH2-
D.“冰,水为之,而寒于水”说明水结冰时会释放能量
2.(2020福建师大附中高二上期中)向纯水中加入少量的硫酸(温度不变),则( )
A.溶液的pH增大
B.水的电离平衡逆向移动
C.溶液中c(H+)与c(OH-)的乘积增大
D.c(OH-)增大
3.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
4.(2020山西朔州怀仁重点中学高二上期末联考)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.①④ B.①② C.②③ D.③④
题组二 水的离子积
5.某温度下水的离子积KW=4×10-13,该温度下纯水( )
A.呈酸性 B.呈中性
C.呈碱性 D.无法确定
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
7.(2020广东梅州高二上期末)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.该溶液的pH一定为12
C.该溶液一定是NaOH溶液
D.该溶液中K+、Na+、Cl-、NO3-可以大量共存
8.水的电离方程式为H2O H++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。则下列叙述正确的是( )
A.c(H+)随着温度的升高而降低
B.35 ℃时,c(H+)>c(OH-)
C.35 ℃时的水比25 ℃时的水电离程度小
D.水的电离是吸热过程
9.某温度下纯水中c(H+)=2×10-7 ml·L-1,则此时c(OH-)为 ;若温度不变,滴入稀盐酸使c(H+)=5×10-4 ml·L-1,则溶液中c(OH-)为 ,由水电离产生的c(H+)为 ,此时温度 (填“高于”“低于”或“等于”)25 ℃。
10.已知水在25 ℃和100 ℃时,电离平衡曲线如图所示:
(1)25 ℃时水的电离平衡曲线应为 (填“Ⅰ”或“Ⅱ”),理由是
。
(2)将A点变为B点,采取的措施是 。
(3)C点c(H+)= ,D点c(OH-)= 。深度解析
题组三 溶液酸碱性的判断及pH的测定
11.下列溶液一定显酸性的是( )
A.含H+的溶液
B.c(OH-)C.pH<7的溶液
D.能与金属Al反应放出H2的溶液
12.(2021河南豫西名校第一次联考)关于pH的测定下列说法正确的是( )
A.pH试纸在使用之前应用蒸馏水润湿
B.用广泛pH试纸测得某盐酸的pH=2.3
C.利用酸碱指示剂可以测溶液的pH
D.pH计是精确测定溶液pH的仪器
13.用pH试纸测定某无色溶液的pH,正确的是( )
A.将pH试纸放入溶液中,观察其颜色变化并与标准比色卡对照
B.用广泛pH试纸测得氯水的pH为2
C.用干燥、洁净的玻璃棒蘸取溶液,滴在pH试纸上,观察其颜色并与标准比色卡对照
D.用干燥、洁净的玻璃棒蘸取溶液,滴在湿润的pH试纸上,测量的pH一定偏低
14.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测量。
(1)该学生的操作 (填“正确”或“错误”),其理由是
。
(2)该操作是否一定有误差? (填“一定”或“不一定”)。
(3)若用此方法分别测量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)只从下列试剂中选择实验所需的试剂,你能否区分0.1 ml·L-1硫酸溶液和0.01 ml·L-1硫酸溶液? (填“能”或“否”),简述操作过程:
。
a.紫色石蕊试液 b.酚酞试液 c.甲基橙溶液 d.蒸馏水 e.氯化钡溶液 f.pH试纸
题组四 pH的计算
15.(2020四川攀枝花高二上期末)25 ℃时,将100 mL 0.14 ml/L NaOH溶液与100 mL 0.06 ml/L硫酸溶液混合,所得200 mL混合溶液的pH为( )
A.12 B.12.3 C.13 D.14
16.(2020安徽蚌埠二中高二上月考)已知在100 ℃时,水的离子积KW=1×10-12(本题涉及的溶液温度均为100 ℃)。下列说法中正确的是( )
ml·L-1的硫酸溶液,pH=2
ml·L-1的氢氧化钠溶液,pH=11
ml·L-1的硫酸溶液与0.01 ml·L-1的氢氧化钠溶液等体积混合,混合溶液的pH为6,溶液显酸性
D.完全中和pH=3的硫酸溶液50 mL,需要pH=10的NaOH溶液5 mL
17.(2021河北邢台期中)某温度下,水的离子积常数KW=1×10-13。在该温度下,将pH=4的H2SO4溶液与pH=11的NaOH溶液混合并保持恒温,欲使混合溶液呈中性,则H2SO4与NaOH溶液的体积之比为( )
A.1∶10 B.10∶1 C.100∶1 D.1∶100
18.(2021辽宁沈阳郊联体期中)下列常温条件下溶液的pH计算正确的是(忽略混合溶液体积的变化)( )
A.0.1 ml/L CH3COOH溶液的pH为1
B.将pH=8的NaOH溶液与pH=10的NaOH溶液等体积混合后溶液pH为9
C.将pH=5的盐酸与pH=9的NaOH溶液等体积混合pH为7
D.1 mL pH=8的NaOH溶液加水至100 mL,pH为6
19.在25 ℃时,有pH为a的HCl溶液和pH为b的NaOH溶液,取V1 L该HCl溶液用该NaOH溶液中和,需V2 L NaOH溶液。请回答下列问题:
(1)若a+b=14,则V1V2= 。
(2)若a+b=13,则V1V2= 。
(3)若a+b>14,则V1V2= ,且V1 (填“>”“<”或“=”)V2。
20.(2021湖北襄阳五校联考)已知水在25 ℃和95 ℃时的电离平衡曲线如图所示:
(1)25 ℃时水的电离平衡曲线应为 (填“A”或“B”)。其理由是 。
(2)95 ℃时,将pH=9的NaOH溶液与pH=4的H2SO4溶液混合,若所得混合溶液的pH=7,则NaOH溶液与H2SO4溶液的体积比为 。
(3)25 ℃时,等体积的pH=12的NaOH溶液和氨水分别与0.1 ml/L的盐酸发生中和反应时,恰好完全反应时消耗盐酸的体积 (填“前者多”“后者多”或“一样多”)。
(4)95 ℃时,某溶液由水电离出H+的浓度为10-8 ml/L,则该溶液的pH= 。
(5)在一定温度下,有以下三种酸:
a.醋酸 b.硫酸 c.盐酸
①当三种酸物质的量浓度相同时,三种溶液中水的电离程度由大到小的顺序是
(用a、b、c表示,下同)。
②当三种酸的pH相同、体积相同时,分别加入足量的锌,产生H2的体积(相同状况)由大到小的顺序为 。
能力提升练
题组一 影响水电离的因素的分析与应用
1.(2020广东湛江一中高二上月考,)25 ℃时,某稀溶液中由水电离产生的c(H+)为1×10-10,下列说法不正确的是( )
A.该溶液一定不是中性
B.NH4+、Na+、Cl-、HCO3-在该溶液中不能大量共存
C.该溶液的pH一定是10
D.该溶液中水的电离受到抑制
2.(2020天津高二上期末,)25 ℃时,水的电离达到平衡:H2O H++OH-,下列叙述正确的是( )
A.向水中加入稀氨水后,平衡逆向移动,c(OH-)减小
B.向水中加入少量硫酸氢钠固体后,保持温度不变,c(H+)增大,KW不变
C.由水电离出的c(H+)=1×10-12 ml/L的溶液pH一定为12
D.将水加热,KW增大,pH不变
3.(2020天津一中高二上期末,)已知NaHSO4在水中的电离方程式为NaHSO4 Na++H++SO42-。某温度下,向c(H+)=1×10-6 ml·L-1的蒸馏水中加入NaHSO4晶体,保持温度不变,测得溶液中c(H+)=1×10-2 ml·L-1。下列对该溶液的叙述不正确的是(深度解析)
A.该温度高于25 ℃
B.由水电离出来的H+的浓度为1×10-10 ml·L-1
C.加入NaHSO4晶体抑制水的电离
D.取该溶液加水稀释至100倍,溶液中的c(OH-)减小
题组二 结合水的电离平衡曲线计算水的离子积
4.(2020河南南阳一中高二上月考,)已知在t1、t2温度下水的电离平衡曲线如图所示,则下列说法中不正确的是( )
A.t1B.将t1温度下0.1 ml·L-1的盐酸稀释,溶液中所有离子的浓度均减小
C.一定温度下,改变水溶液中c(H+)或c(OH-)的浓度,KW不会发生变化
D.t2温度下,pH为2的HCl溶液中,水电离出的c(H+)=1×10-10 ml·L-1
5.()如图表示水中c(H+)和c(OH-)的关系,下列判断错误的是( )
A.两条曲线间任意点均有c(H+)·c(OH-)=KW
B.M区域内任意点均有c(H+)C.图中T1D.XZ线上任意点均有pH=7
题组三 溶液酸碱性与稀释规律
6.()有人曾建议用AG表示溶液的酸度,AG=lg[c(H+)/c(OH-)]。下列表述正确的是( )
A.在25 ℃时,若溶液呈中性,则pH=7,AG=1
B.在25 ℃时,若溶液呈酸性,则pH<7,AG<0
C.在25 ℃时,若溶液呈碱性,则pH>7,AG>0
D.在25 ℃时,溶液的pH与AG的换算公式为AG=2×(7-pH)
7.(原创,)人的胃液的主要成分是盐酸,人在饮用不同饮品或服用药物时胃液的pH会发生相应变化,下列图像中胃液的pH变化与选项叙述一致的是( )
A. B.
C. D.
A.饮用大量纯净水
B.服用维生素C泡腾片(溶液显酸性)
C.服用胃舒平(主要成分为氢氧化铝)缓解胃酸过多导致的“烧心”
D.饮用大量苏打水
8.(双选)(2021河北六校期中联考,)某温度下,HNO2和CH3COOH的电离常数分别为5.0×10-4和1.7×10-5。将pH和体积均相同的两种酸溶液分别稀释,其pH随加水体积的变化如图所示。下列叙述正确的是( )
A.曲线Ⅰ代表HNO2溶液
B.溶液中水的电离程度:b点C.相同体积a点的两溶液分别与NaOH恰好中和后,溶液中n(Na+)相同
D.从c点到d点,溶液中c(HA)c(A-)减小(其中HA、A-分别代表相应的酸和酸根离子)
9.(2020黑龙江东部地区四校高二上期末联考,)下列说法不正确的是( )
A.常温下,将1 mL pH=4的盐酸稀释至100 mL后,pH等于6
B.常温下,pH均为3的醋酸和硝酸溶液,醋酸的浓度大于硝酸的浓度
C.常温下,pH为1的硝酸溶液中加入等体积、pH为13的氢氧化钡溶液,恰好完全中和
D.常温下,若V1 L pH=11的NaOH溶液与V2 L pH=3的HA溶液混合后显中性,则V1≤V2
10.(2020湖北荆州沙市中学高二上期末,)常温下,浓度均为1 ml·L-1的HX溶液、HY溶液,分别加水稀释。稀释后溶液的pH随浓度的变化如图所示,下列叙述正确的是( )
A.HX是强酸,溶液每稀释至原体积的10倍,pH始终增大1
B.常温下HY的电离常数为1.0×10-4
C.溶液中水的电离程度:a点大于b点
D.消耗同浓度NaOH溶液的体积:a点大于b点
题组四 溶液pH的综合计算
11.(2021安徽皖南名校期中,)某温度下,重水中存在电离平衡D2OD++OD-,D2O的离子积常数为1.0×10-12,若pD=-lgc(D+),该温度下有关分析不正确的是( )
A.0.1 ml NaOD溶于重水制成1 L溶液,pD=13
B.将pD=4的DCl的重水溶液稀释至原体积的100倍,所得溶液pD不等于6
C.向30 mL 0.5 ml/L NaOD的重水溶液中加入20 mL 0.5 ml/L DCl的重水溶液(设混合后溶液的体积变化忽略不计),所得溶液pD=11
D.pD=10的NaOD的重水溶液中,由重水电离出的c(OD-)为1×10-10 ml/L
12.(2021江西赣州十六校期中联考,)一定温度下0.01 ml/L NaOH溶液中由水电离出的c(H+)·c(OH-)=10-20,若在该温度下将pH=x的H2SO4溶液和pH=y的NaOH溶液按体积比1∶1混合,混合后溶液显中性,若x=15y,则x为( )
A.1 B.2 C.3 D.4
13.()常温时,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
14.(2020宁夏银川一中高二上期中,)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 ml·L-1的HCl溶液和0.06 ml·L-1的Ba(OH)2溶液等体积混合后(混合后溶液的体积变化忽略不计),该溶液的pH是( )
A.1.7 B.2 C.10 D.10.3
15.(2021河北六校期中联考,)(1)已知25 ℃时,三种酸的电离平衡常数如下:
①下列四种离子结合H+能力最强的是 。
A.HCO3- B.CO32- C.ClO- D.CH3COO-
②请写出次氯酸钠溶液中通入少量二氧化碳的离子方程式: 。
(2)有pH=4的盐酸、硫酸、醋酸溶液:
①设盐酸、硫酸、醋酸三种溶液的物质的量浓度依次为c1、c2、c3,则其关系是 。
②取相同体积的三种酸分别加入蒸馏水稀释到pH=6,需水的体积依次为V1、V2、V3,则其关系是 。
③取相同体积的三种酸的溶液分别加入足量的锌粉,反应开始放出H2的速率依次为v1、v2、v3,则其关系是 。
(3)①某温度下,纯水中的c(OH-)=2.0×10-7 ml·L-1,若温度不变,滴入稀硫酸使c(H+)=5.0×10-5 ml·L-1,则由水电离出的c(H+)= 。
②将99 mL pH=2的盐酸与1 mL 1 ml·L-1的NaOH溶液混合(忽略溶液体积的变化),恢复至25 ℃时溶液的pH= 。
答案全解全析
基础过关练
1.B 纯水中存在极少量的H3O+和OH-说明水发生了电离,纯水中还存在大量的水分子,则水为弱电解质,A正确;常温下水的电离是自发过程,不需要通电,B错误;纯水中存在极少量的H3O+和OH-说明水的电离方程式为2H2O H3O++OH-,若液氨的电离与水相似,则液氨的电离方程式为2NH3 NH4++NH2-,C正确;冰的能量比水低,水变为冰时会放出能量,D正确。
2.B 溶液中c(H+)增大,pH减小,A错误;水的电离平衡逆向移动,B正确;温度不变,水的离子积常数不变,C错误;溶液中c(H+)增大,水的离子积常数不变,则c(OH-)减小,D错误。
3.C A项,生成NaOH,溶液中c(OH-)>c(H+);B项,加热可促进水的电离,但c(H+)=c(OH-);C项,CO2可与水反应生成H2CO3,H2CO3可抑制水的电离,但H2CO3电离产生氢离子使溶液中c(H+)>c(OH-);D项,NaCl对水的电离无影响。
4.A 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。①SO2+H2O H2SO3,H2SO3 HSO3-+H+,HSO3- SO32-+H+,溶液呈酸性,抑制水的电离,符合;②氯化钠对水的电离无影响,不符合;③硝酸钠对水的电离无影响,不符合;④氨水中的一水合氨部分电离,溶液呈碱性,对水的电离起抑制作用,符合。
5.B 任何温度下水电离出的氢离子和氢氧根离子的浓度都相同,纯水一定呈中性。
6.C 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。
7.D 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-、NO3-都能大量共存,D正确。
8.D 由题中信息可以看出,温度升高时,KW增大。25 ℃时,c(H+)=c(OH-)=1.0×10-7 ml·L-1;35 ℃时,c(H+)=c(OH-)≈1.45×10-7 ml·L-1。温度升高,水的电离程度增大,故水的电离为吸热过程。
9.答案 2×10-7 ml·L-1 8×10-11 ml·L-1 8×10-11 ml·L-1 高于
解析 纯水电离出的c(H+)=c(OH-)=2×10-7 ml·L-1,故KW=4×10-14>1×10-14,则此时温度高于25 ℃。温度不变,滴入稀盐酸使c(H+)=5×10-4 ml·L-1,则溶液中c(OH-)=KWc(H+)=4×10-145×10-4 ml·L-1=8×10-11 ml·L-1=c水(H+)。
10.答案 (1)Ⅰ 水的电离是吸热过程,温度较低时,电离程度较小,c(H+)、c(OH-)也较小
(2)升高温度至100 ℃
(3)10-8 ml·L-1 10-8 ml·L-1
解析 (1)水的电离是吸热过程,当温度升高时,促进水的电离,水的离子积增大,水中c(H+)、c(OH-)都增大,结合题图中Ⅰ、Ⅱ曲线变化情况及c(H+)、c(OH-)可以判断25 ℃时水的电离平衡曲线应为Ⅰ。
(2)A点KW=1×10-14,B点KW=1×10-12,故由A点变为B点须升温。
(3)C点c(H+)=KWc(OH-)=10-1410-6 ml·L-1=10-8 ml·L-1,D点c(OH-)=KWc(H+)=10-1410-6 ml·L-1=10-8 ml·L-1。
反思升华
(1)电离平衡曲线上的任意点的KW都相同,即c(H+)·c(OH-)相同,温度相同。(2)电离平衡曲线外的任意点与曲线上任意点的KW不同,温度不同。(3)实现电离平衡曲线上点之间的转化需改变酸碱性;实现电离平衡曲线上点与曲线外点之间的转化一定要改变温度。
11.B 溶液的酸碱性取决于溶液中c(H+)与c(OH-)的相对大小;温度未知,pH<7的溶液不一定是酸性溶液;与Al反应放出H2的溶液可能是酸性溶液,也可能是碱性溶液。
12.D pH试纸在使用之前用蒸馏水润湿,测定pH时会稀释溶液,可能会产生误差,A错误;用广泛pH试纸测得的溶液pH的数值为整数,不能为小数,B错误;酸碱指示剂只能测定溶液酸碱性和溶液pH的范围,不能测定溶液的pH,C错误;pH计是精确测定溶液pH的仪器,D正确。
13.C pH试纸直接浸入待测液,会污染溶液,A错误;氯水有强氧化性,pH试纸会被漂白,应用pH计测定氯水的pH,B错误;测定溶液pH的正确操作方法为用干燥、洁净的玻璃棒蘸取待测液滴到放在玻璃片或表面皿上的pH试纸上,显色后,与标准比色卡比较,C正确;湿润的pH试纸测量的pH不一定偏低,如用湿润的pH试纸测量氯化钠溶液的pH,测定结果不变,D错误。
14.答案 (1)错误 用pH试纸测量溶液的pH时,pH试纸用蒸馏水润湿,相当于将原溶液稀释,测量结果可能会有误差
(2)不一定
(3)氢氧化钠溶液 NH3·H2O是弱电解质,稀释过程中,NH3·H2O继续电离出OH-,OH-浓度减小的程度变小
(4)能 用玻璃棒分别蘸取两种溶液滴在两张pH试纸上,将其显示的颜色与标准比色卡对照,pH较大的是0.01 ml·L-1硫酸溶液
解析 (1)用pH试纸测量溶液pH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,稀释必然会使测量结果有误差;若溶液呈中性,则对测量结果无影响。(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减小程度小些,误差小些。(4)分别测定这两种硫酸溶液的pH,pH较小的是浓度较大的硫酸溶液,pH较大的是浓度较小的硫酸溶液。
15.A 两溶液混合后OH-过量,反应后c(OH-)=0.014ml-0.012ml0.2 L=0.01 ml/L,根据25 ℃,水的离子积常数KW=1×10-14可得,溶液中氢离子浓度为1×10-140.01 ml/L=1×10-12 ml/L,则该溶液的pH=12。
16.D 0.01 ml·L-1硫酸溶液中c(H+)=0.02 ml·L-1,则溶液的pH<2,A错误;0.001 ml·L-1 NaOH溶液中c(OH-)=0.001 ml·L-1,该溶液中c(H+)=1×10-1210-3 ml·L-1=1×10-9 ml·L-1,溶液的pH=9,B错误;100 ℃时,水的离子积KW=1×10-12,则纯水中c(H+)=1×10-6 ml·L-1,该温度下pH=6的溶液呈中性,C错误;pH=10的NaOH溶液中c(OH-)=0.01 ml·L-1,酸碱恰好中和时酸溶液中n(H+)等于碱溶液中n(OH-),pH=3的硫酸溶液中c(H+)=0.001 ml·L-1,碱溶液中c(OH-)是酸溶液中c(H+)的10倍,则碱溶液的体积是酸溶液体积的110,D正确。
17.C 已知某温度下,水的离子积KW=1×10-13,pH=4的强酸溶液中,c(H+)=1×10-4 ml/L,pH=11的强碱溶液中,c(OH-)=0.01 ml/L,设硫酸溶液的体积为V1 L,氢氧化钠溶液的体积为V2 L,则此时有n(H+)=n(OH-)=V1×10-4=10-2×V2,V1V2=10-210-4=100∶1。
18.C 醋酸为弱酸,所以0.1 ml/L的CH3COOH溶液中氢离子浓度小于0.1 ml/L,其pH大于1,A错误;将pH=8的NaOH溶液与pH=10的NaOH溶液等体积混合后,溶液中氢氧根离子浓度为10-6ml/L×V+10-4ml/L×V2V≈5×10-5 ml/L,所以pH不是9,B错误;pH=5的盐酸浓度为10-5 ml/L,pH=9的NaOH溶液浓度为10-5 ml/L,二者等体积混合恰好完全中和,溶液显中性,pH为7,C正确;1 mL pH=8的NaOH溶液加水至100 mL,溶液仍显碱性,接近中性,不可能为酸性,D错误。
19.答案 (1)1 (2)110 (3)10a+b-14 >
解析 中和时n(H+)=n(OH-),即10-a·V1=10-1410-b×V2,则V1V2=10a+b-14。当a+b=14时,V1V2=1;当a+b=13时,V1V2=110;当a+b>14时,V1V2=10a+b-14,且V1>V2。
20.答案 (1)A 水的电离是吸热过程,温度越高,KW越大
(2)1∶9 (3)后者多 (4)8或4 (5)①a>c>b ②a>b=c
解析 (2)95 ℃时纯水的pH=6,混合溶液的pH=7,说明溶液呈碱性,pH=9的NaOH溶液中c(OH-)=10-3 ml/L,pH=4的H2SO4溶液中c(H+)=10-4 ml/L,设H2SO4溶液的体积为x L,NaOH溶液的体积为y L,混合后c(OH-)=10-3y-10-4xx+y ml/L=10-5 ml/L,y∶x=1∶9。
(3)氢氧化钠为强电解质,在水溶液中完全电离,一水合氨为弱电解质,在水溶液中部分电离,所以25 ℃时,等体积的pH=12的NaOH溶液和氨水,氢氧化钠的物质的量小于一水合氨的物质的量,则与0.1 ml/L的盐酸发生中和反应时,恰好完全反应时消耗盐酸的体积:氨水>氢氧化钠溶液。
(4)95 ℃时KW=c(H+)·c(OH-)=1×10-12,某溶液由水电离出H+的浓度为10-8 ml/L,当溶液呈碱性时,c(OH-)=1×10-4 ml/L,则pH=8,当溶液呈酸性时,c(H+)=10-4 ml/L,则pH=4。
(5)①解答此题应从判断三种酸对水的电离的抑制情况入手,醋酸是弱酸,电离出的H+最少,HCl完全电离,硫酸是二元酸,其溶液中氢离子浓度大于同浓度的盐酸,故三种溶液中水的电离程度由大到小的顺序为a>c>b;②醋酸为弱酸,其溶液中还有很多醋酸分子存在,随着与锌反应,醋酸不断电离,所以放出的氢气最多,盐酸与硫酸中氢离子的物质的量相等,所以产生氢气的量相同。
能力提升练
1.C 25 ℃时,纯水中水电离产生的c(H+)=1×10-7,说明该溶液中水的电离受到了抑制,则该溶液可能是酸溶液也可能是碱溶液,不可能呈中性,A、D正确;NH4+在碱溶液中不能大量存在,HCO3-在酸、碱溶液中均不能大量存在,B正确;该溶液的pH是10或4,C错误。
2.B 一水合氨电离出OH-导致溶液中c(OH-)增大,从而抑制水的电离,A错误;向水中加入硫酸氢钠固体,硫酸氢钠电离出氢离子导致溶液中c(H+)增大,温度不变,KW不变,B正确;25 ℃时,由水电离出的c(H+)=1×10-12 ml/L的溶液,可能为酸溶液也可能为碱溶液,pH可能为2也可能为12,C错误;水的电离是吸热过程,升高温度促进水的电离,则KW增大,pH减小,D错误。
3.D 某温度下,蒸馏水中c(H+)=1×10-6 ml·L-1,则该蒸馏水中c(OH-)=1×10-6 ml·L-1,该温度下水的离子积KW=c(H+)·c(OH-)=10-12>10-14,则该温度高于25 ℃,A正确;该温度下水的离子积KW=10-12,c(H+)=1×10-2 ml·L-1的溶液中c(OH-)=10-121×10-2 ml·L-1=1×10-10 ml·L-1,由于酸性溶液中的OH-全部来自水的电离,所以水电离出来的H+的浓度为1×10-10 ml·L-1,B正确;向蒸馏水中加入NaHSO4,NaHSO4 Na++H++SO42-,电离产生的H+抑制水的电离,C正确;取该溶液加水稀释至100倍,溶液的酸性减弱,溶液中c(OH-)增大,D错误。
反思升华
本题考查水的电离平衡及其影响因素,侧重考查学生的分析能力、计算能力和综合运用能力,把握水的离子积KW的计算和水的电离平衡的影响因素是解题关键,注意理解“酸溶液中水电离出来的H+的浓度等于溶液中OH-的浓度”。
4.B 水的电离是吸热过程,升高温度水的离子积常数增大,A正确;将t1温度下0.1 ml·L-1的盐酸稀释,溶液中c(H+)、c(Cl-)减小,而c(OH-)增大,B错误;温度一定,KW一定,C正确;根据题图可知,t2温度下的KW=10-12,pH为2的HCl溶液中,c水(H+)=c(OH-)=KWc(H+)=1×10-10 ml·L-1,D正确。
5.D 由水的离子积的定义知两条曲线间任意点均有c(H+)·c(OH-)=KW,A项正确;由题图知M区域内任意点均有c(H+)T1,C项正确;XZ线上任意点都有c(H+)=c(OH-),只有当c(H+)=10-7 ml·L-1时,pH=7,D项错误。
6.D 若溶液呈中性,则c(H+)=c(OH-),c(H+)/c(OH-)=1,AG=0;若溶液呈酸性,c(H+)>c(OH-),c(H+)/c(OH-)>1,AG>0;若溶液呈碱性,c(H+)7.A 胃液呈酸性,pH小于7,大量喝水后,胃液会被稀释,酸性减弱,pH增大,但仍小于7,A正确;胃液显酸性,起始pH应小于7,B错误;服用胃舒平,氢氧化铝会与胃酸反应,服用后会导致胃液pH升高,但不会使胃液呈碱性,C错误;苏打水显弱碱性,饮用大量苏打水后会导致胃液pH升高,D错误。
8.BD 酸性越弱,加水稀释相同倍数,pH变化越小,所以曲线Ⅰ代表CH3COOH溶液,A错误;酸电离的氢离子浓度越大,水电离程度越小,溶液中水的电离程度:b点9.D HCl是强电解质,常温下,1 mL盐酸稀释至100 mL后,c(H+)=10-6 ml/L,pH等于6,A正确。硝酸是强电解质,醋酸是弱电解质,pH均为3的醋酸和硝酸溶液中醋酸的浓度大于硝酸的浓度,B正确。常温下,pH为1的硝酸溶液中c(H+)=0.1 ml/L,pH为13的氢氧化钡溶液中c(OH-)=0.1 ml/L,等体积混合时n(H+)=n(OH-),即两溶液恰好完全中和,C正确。常温下,若HA是强酸,pH=11的NaOH溶液与pH=3的HA溶液混合后显中性,则V1=V2;若HA是弱酸,则c(HA)>0.001 ml/L,pH=11的NaOH溶液与pH=3的HA溶液混合后显中性时V1>V2,所以,V1 L pH=11的NaOH溶液与V2 L pH=3的HA溶液混合后显中性,V1≥V2,D错误。
10.B 题图中1 ml·L-1的HX溶液pH=0说明为强酸,加水稀释溶液,溶液pH最终无限接近于7,溶液每稀释至原体积的10倍,pH增大不一定是1,A错误;1 ml·L-1 HY溶液的pH=2,c(H+)=10-2 ml·L-1,K=c(H+)·c(Y-)c(HY)=10-2×10-21-0.01≈1.0×10-4,B正确;HX为强酸,HY为弱酸,加水稀释相同倍数,a点HX溶液中氢离子浓度大于b点HY溶液中氢离子浓度,溶液中水的电离程度:a点小于b点,C错误;由于两种酸溶液的体积关系未知,故a点和b点所消耗的同浓度的氢氧化钠溶液的量无法比较,D错误。
11.A D2O的离子积常数=1.0×10-12,结合水的离子积常数分析,pD=6为中性。溶液中c(OD-)=0.1 ml/L,则c(D+)=1.0×10-11,pD=11,A错误;pD=6为中性,将pD=4的DCl的重水溶液稀释至原体积的100倍,pD接近6但不等于6,B正确;混合溶液中n(OD-)=0.03 L×0.5 ml/L-0.02 L×0.5 ml/L=0.005 ml,则c(OD-)=0.1 ml/L,故c(D+)=1.0×10-11 ml/L,pD=11,C正确;NaOD溶液中的D+全部来自水的电离,pD=10,说明c(D+)=1.0×10-10 ml/L,重水电离出来的D+和OD-浓度相等,D正确。
12.B 某温度下0.01 ml/L NaOH溶液中由水电离出的c(H+)·c(OH-)=10-20,c水(H+)=c水(OH-)=10-10 ml/L,则KW=10-10×0.01=10-12,将pH=x的H2SO4溶液和pH=y的NaOH溶液按体积比1∶1混合,混合后所得溶液恰好呈中性,即n(H+)=n(OH-),此时10-x×1=10y-12×1,则x+y-12=0,5x=y,解得x=2,B正确。
13.C A、D项中氨水过量,溶液呈碱性;B项中恰好完全反应,溶液呈中性;C项中醋酸过量,溶液呈酸性。
14.C 100 ℃时,KW=c(H+)×c(OH-)=10-12,该温度下0.1 ml·L-1 HCl溶液中c(H+)=0.1 ml·L-1,0.06 ml·L-1的Ba(OH)2溶液中c(OH-)=0.06 ml·L-1×2=0.12 ml·L-1,二者等体积混合后,混合溶液中c(OH-)=0.12-0.12 ml·L-1=0.01 ml·L-1,c(H+)=KWc(OH-)=10-120.01 ml·L-1=10-10 ml·L-1,pH=-lg c(H+)=10。
15.答案 (1)①B ②CO2+ClO-+H2O HCO3-+HClO
(2)①c2c1>c2) ②V1=V2V1=V2) ③v1=v2=v3
(3)①8.0×10-10 ml·L-1 ②10
解析 (1)①电离平衡常数越大,相应酸根离子结合氢离子的能力越弱,则根据电离平衡常数可知结合H+能力最强的是CO32-,B正确。
②碳酸的二级电离常数小于次氯酸,所以碳酸氢根离子酸性弱于次氯酸,则向次氯酸钠溶液中通入少量二氧化碳的离子方程式为CO2+ClO-+H2O HCO3-+HClO。
(2)①HCl为一元酸,硫酸为二元酸,醋酸为弱酸,等pH时,醋酸浓度最大,硫酸浓度最小,则浓度大小顺序为c2②加水稀释促进醋酸的电离,稀释至pH相等时,醋酸溶液中加水应最多,而HCl、H2SO4为强酸,在水中完全电离,稀释到pH=6,加水的体积相等,则V1=V2③三种溶液pH相等,则c(H+)相等,反应开始时放出H2的速率相等。
(3)①某温度下,纯水中的c(OH-)=2.0×10-7 ml·L-1,则此时溶液中c(H+)=2.0×10-7 ml·L-1,KW=4.0×10-14,若温度不变,滴入稀硫酸使c(H+)=5.0×10-5 ml·L-1,则c(OH-)=4.0×10-145.0×10-5 ml·L-1=8.0×10-10 ml·L-1,此时溶液中由水电离产生的c(H+)=8.0×10-10 ml·L-1。
②pH=2的盐酸中c(H+)=0.01 ml·L-1,99 mL 0.01 ml·L-1的盐酸与1 mL 1 ml·L-1的NaOH溶液混合,溶液显碱性,混合后溶液中c(OH-)=1×1×10-3-0.01×99×10-3100×10-3 ml·L-1=10-4 ml·L-1,25 ℃时KW=1×10-14,则c(H+)=10-10 ml·L-1,所以pH=10。化学式
CH3COOH
H2CO3
HClO
电离平衡
常数K1
1.75×10-5
4.5×10-7
4.0×10-8
电离平衡
常数K2
—
4.7×10-11
—