2021-2022学年高中化学第三章水溶液中的离子平衡第2节第1课时水的电离和溶液的酸碱性作业含解析选修4

第1课时水的电离和溶液的酸碱性课后篇巩固提升基础巩固1.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解析由题中条件可以看出,温度升高时KW增大。25℃时,纯水中c(H+)=c(OH-)=1×10-7mol·L-1;35℃时,纯水中c(H+)=c(OH-)≈1.45×10-7mol·L-1。温度升高,纯水中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反应方向移动,故水的电离为吸热过程。答案D2.室温下,某溶液中由水电离产生的c(H+)等于10-10mol·L-1,该溶液的溶质不可能是()A.NaHSO4 B.NaCl C.HCl D.Ba(OH)2解析由水电离产生的c(H+)等于10-10mol·L-1,说明溶液中的溶质抑制了水的电离,Ba(OH)2、HCl、NaHSO4都能电离出氢氧根离子或氢离子,能够抑制水的电离;而NaCl中的钠离子和氯离子对水的电离无影响,故该溶液的溶质不可能是NaCl。答案B3.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-)=KWB.M区域内任意点均有c(H+)<c(OH-)C.图中T1<T2D.XZ线上任意点均有pH=7解析A项正确,c(H+)·c(OH-)=KW为水的离子积表达式,它适用于纯水及稀溶液;B项正确,XZ线上任意点都有c(H+)=c(OH-),M区域位于直线XZ的左上侧,则M区域内任意点均有c(H+)<c(OH-);C项正确,H2OH++OH-ΔH>0,升高温度,平衡正向移动,KW增大,图中Z点KW(Z)=(10-6.5)2=10-13,X点KW(X)=(10-7)2=10-14,KW(Z)>KW(X),所以T1<T2;D项错误,pH=7即c(H+)=c(OH-)=10-7mol·L-1,而XZ线上只有X点c(H+)=c(OH-)=10-7mol·L-1,也就是说XZ线上只有X点的pH=7。答案D4.常温下,下列溶液中酸性最强的是()A.pH=3的盐酸B.c(H+)=5×10-5mol·L-1的溶液C.c(OH-)=1×10-12mol·L-1的溶液D.0.1mol·L-1的盐酸解析常温下,溶液中c(H+)越大,溶液的酸性越强。A.pH=3的盐酸中c(H+)=0.001mol·L-1;B.该溶液中c(H+)=5×10-5mol·L-1;C.该溶液中c(H+)=KWc(OH-)=10-1410-12mol·L-1=0.01mol·L-1;D.0.1mol·L-1答案D5.一定温度下,满足下列条件的溶液一定呈酸性的是()A.能与金属Al反应放出H2的溶液B.加酚酞后显无色的溶液C.pH=6.5的某溶液D.c(H+)>c(OH-)的任意水溶液解析与Al反应放出H2的溶液可能是酸性溶液,也可能是碱性溶液,A项错误;加入酚酞后显无色的溶液可能呈中性或弱碱性或酸性,B项错误;pH=6.5的溶液也可能呈中性,C项错误。答案D6.为更合理地表示溶液的酸碱性,科学家提出“酸度”(用AG表示)概念,AG=lg[c(H+)c①任何温度下,纯水的AG等于0②溶液的AG越小,酸性越强③25℃时,0.1mol·L-1盐酸的AG=12④25℃时,某溶液的AG=-10,其pH=10A.①③ B.②④ C.①② D.③④解析任何温度下,纯水中c(H+)=c(OH-),故AG=0;酸性越强,H+浓度越大,OH-浓度越小,AG越大;0.1mol·L-1盐酸中,c(OH-)=10-13mol·L-1,AG=12;lg[c(H+)c(OH-)]=-10,c(OH-)=1010c(H+),由c(H+)·c(OH-)=10-14得答案A7.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=2.3C.利用酸碱指示剂可以测溶液的pHD.pH计是精确测定溶液pH的仪器解析pH试纸在使用之前不能用蒸馏水润湿,如果用蒸馏水润湿了,则会使酸、碱中的c(H+)发生变化,造成误差,故A项说法错误;广泛pH试纸可以识别的pH差值约为1,用广泛pH试纸测得的是整数,故B项错误;酸碱指示剂只能判断溶液的酸碱性,无法测其pH,故C项错误;pH计可以精确测定溶液的pH,故D项正确。答案D8.将pH试纸用蒸馏水润湿后测定某溶液的pH,测定结果()A.一定偏高 B.一定偏低C.可能无影响 D.无影响解析pH试纸在使用前不能用蒸馏水润湿,否则会将待测液稀释,可能影响测定结果。若原溶液呈酸性,会使测得结果偏高;若原溶液呈碱性会使测得结果偏低;若原溶液呈中性,则对测定结果无影响。答案C9.(1)在由水电离产生的H+的浓度为1×10-13mol·L-1的溶液中,一定能大量共存的离子组是。

①K+、Cl-、NO3-、S2-②K+、Fe2+、I-、③Na+、Cl-、NO3-、SO42-④Na+、Cu2+、⑤K+、Ba2+、Cl-、NO(2)不会影响水的电离平衡的操作是。

A.向水中投入一小块金属钠B.将水加热煮沸C.向水中通入CO2气体D.向水中加食盐晶体解析(1)水电离产生的c(H+)=1×10-13mol·L-1<1.0×10-7mol·L-1,水的电离受到了抑制,则溶液可能是酸性溶液也可能是碱性溶液。①若为酸性溶液,则H+、NO3-与S2-反应;②若为碱性溶液,则Fe2++2OH-Fe(OH)2↓;④HCO3-既不能与H+大量共存,也不能与OH-大量共存,且Cu2+与答案(1)③⑤(2)D10.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”),其理由是;

(2)该操作是否一定有误差?

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(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)只从下列试剂中选择实验所需的试剂,你能否区分0.1mol·L-1H2SO4溶液和0.01mol·L-1H2SO4溶液?,简述操作过程:

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试剂: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,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减小程度小些,误差小些。(4)分别测定这两种H2SO4溶液的pH,pH较小的是浓度较大的H2SO4溶液,pH较大的是浓度较小的H2SO4溶液。答案(1)错误该学生测得的pH是稀释后溶液的pH(2)该学生操作错误,但不一定产生误差。因为原溶液不是中性时,稀释后溶液pH发生了变化,只是弱酸或弱碱溶液变化程度小些;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-,减弱了因稀释对OH-浓度减小的程度,所以测得氢氧化钠溶液误差较大(4)能用玻璃棒分别蘸取两种溶液滴在两张pH试纸上,其显示的颜色与标准比色卡对照,pH较大的是0.01mol·L-1H2SO4溶液能力提升11.常温下,下列各组离子在指定溶液中能大量共存的是()A.pH=1的溶液中:Fe2+、NO3-、SO4B.由水电离的c(H+)=1×10-14mol·L-1的溶液中:Ca2+、K+、Cl-、HCOC.c(H+)c(OH-)=1012的溶液中:ND.c(Fe3+)=0.1mol·L-1的溶液中:K+、ClO-、SO42-解析A项中Fe2+、NO3-、H+会发生氧化还原反应,错误;B项,符合条件的溶液可能是强酸性溶液也可能是强碱性溶液,HCO3-既能与H+反应,又能与OH-反应,错误;c(H+)c(OH-)=1012的溶液为强酸性溶液,答案C12.某温度下,向一定体积0.1mol·L-1醋酸溶液中逐滴加入等浓度的NaOH溶液,溶液中pOH[pOH=-lgc(OH-)]与pH的变化关系如图所示,则()A.M点所示溶液导电能力强于Q点B.N点所示溶液中c(CH3COO-)>c(Na+)C.M点和N点所示溶液中水的电离程度相同D.Q点消耗NaOH溶液的体积等于醋酸溶液的体积解析温度一定时,将c(H+)·c(OH-)=KW两边取负对数,得pH+pOH=-lgKW=常数。向醋酸溶液中逐滴加入NaOH溶液的过程中,pH增大,pOH减小。图中M点加入少量NaOH溶液,混合液呈酸性(溶质CH3COOH和少量CH3COONa);Q点pH=pOH,溶液呈中性(溶质CH3COONa和少量CH3COOH);N点加入较多NaOH溶液,混合液呈碱性(溶质CH3COONa和NaOH)。可见,M点溶液中离子浓度比Q点小,导电能力比Q点弱,A错。混合液一定符合电荷守恒c(H+)+c(Na+)=c(OH-)+c(CH3COO-),N点pH>pOH、c(H+)<c(OH-),则c(Na+)>c(CH3COO-),B错。M点pOH等于N点pH,得M点c(H+)等于N点c(OH-),两者对水的电离平衡的抑制程度相同,C对。Q点溶液呈中性,溶质为CH3COONa和少量CH3COOH,故消耗NaOH溶液的体积小于醋酸溶液的体积,D错。答案C13.已知在25℃和100℃时,水溶液中c(H+)与c(OH-)的关系如图所示:(1)表示25℃时的曲线应为(填“A”或“B”),请说明理由:

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(2)25℃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)100℃时,若100体积pH=a的某强酸溶液与1体积pH=b的某强碱溶液混合后溶液呈中性,则混合前,该强酸的pH与强碱的pH之间应满足的关系是。

(4)在曲线B对应的温度下,pH=2的HA溶液和pH=10的NaOH溶液等体积混合后,混合溶液的pH=5。请分析原因:

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解析(2)25℃时所得混合溶液的pH=7,溶液呈中性,即酸、碱恰好完全中和,n(OH-)=n(H+),则V(NaOH)×10-5mol·L-1=V(H2SO4)×10-4mol·L-1,得V(NaOH)∶V(H2SO4)=10∶1。(3)100℃时,水的离子积为1×10-12,即c(H+)·c(OH-)=1×10-12。100℃时混合后溶液呈中性,则100×10-a=1×10b-12,即a+b=14。答案(1)A水的电离是吸热过程,温度降低时,电离程度减小,c(H+)·c(OH-)减小(2)10∶1(3)a+b=14(4)曲线B对应的温度是100℃,此时水的离子积为1×10-12,HA若为强酸,最后应为pH=6,现pH=5,说明HA为弱酸,HA中和NaOH后,混合溶液中还剩余较多的HA,可继续电离出H+14.(1)某温度下纯水中c(H+)=3×10-7mol·L-1,则此时c(OH-)=;该温度下向纯水中加入少量NaOH固体使c(OH-)=9×10-6mol·L-1,则此时c(H+)=。

(2)某温度下重水(D2O)的离子积常数为1.6×10-15,像定义pH一样来规定pD=-lgc(D+),请回答以下问题:①写出重水的电离方程式:

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②该温度下,重水中的c(D+)=,pD=。(已知lg2=0.3)

③0.01mol·L-1的NaOD溶液中pD=。

解析(1)在纯水中c(H+)=c(OH-)。由KW=c(H+)·c(OH-)=3