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W=1.0×10-14;在35 ℃时,水的离子积
10-14。则下列叙述正确的是( ) W=2.1×
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W增大。25 ℃时,纯水中c(H+)=c(OH-)=1×10-7 mol·L-1;35 ℃时,纯水中c(H+)=c(OH-)≈1.45×10-7 mol·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 D 2.在相同温度下,0.01 mol·L-1的NaOH溶液和0.01 mol·L-1的盐酸相比,下列说法正确的是( ) A.由水电离出的c(H+)相等 B.由水电离出的c(H+)都是1.0×10-12 mol·L-1 C.由水电离出的c(OH-)都是0.01 mol·L-1 D.两者都促进了水的电离
解析 NaOH和HCl均抑制水的电离,且浓度相同时抑制程度相同。由于温度不确定,故不能确定W的值。 答案 A 3.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W B.M区域内任意点均有c(H+) D.线上任意点均有pH=7 解析 A项正确,c(H+)·c(OH-)=W为水的离子积表达式,它适用于纯水及稀溶液;B项正确,线上任意点都有c(H+)=c(OH-),M区域位于直线的左上侧,则M区域内任意点均有c(H+) H++OH- ΔH>0,升高温度,平衡正向移动,W增大,图中点W()=(10-6.5)2=10-13,点W()=(10-7)2=10-14,W()>W(),所以T1 A.1∶10∶100 B.0∶1∶12 C.14∶13∶12 D.14∶13∶2 解析 ①1 mol·L-1盐酸中c(H+)=1 mol·L-1,由水电离出的c(H+)水=10-14 mol·L-1。②0.1 mol·L-1盐酸中c(H+)=0.1 mol·L-1,由水电离出的c(H+)水=10-13 mol·L-1,③0.01 mol·L-1 NaOH溶液中,c(OH-)=0.01 c(H+)·c(OH-)= mol·L-1,由水电离出的c(H+)水=10-12 mol·L-1,则三者由水电离出的氢离子浓度之比为10-14∶10-13∶10-12=1∶10∶100。 答案 A 5.一定温度下,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 D 6.为更合理地表示溶液的酸碱性,科学家提出“酸度”(用 ??(H+) AG表示)概念,AG=lg[]。下列叙述中正 ??(OH-) 确的是( ) ①任何温度下,纯水的AG等于0 ②溶液的AG越小,酸性越强 ③25 ℃时,0.1 mol·L-1盐酸的AG=12 ④25 ℃时,某溶液的AG=-10,其pH=10 A.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;0.1 ??(H mol·L-1盐酸中,c(OH-)=10-13 mol·L-1,AG=12;lg[ )-10++c(OH-)=10-14 -]=-10,c(OH)=10c(H), 由c(H)·??(OH) + 得,c(H+)=10-12 mol·L-1,pH=12。 答案 A 7.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 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 D 8.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 C 9.(1)在由水电离产生的H+的浓度为1×10-13 mol·L-1的溶液中,一定能大量共存的离子组是 。 2-2-+2+-①+、Cl-、NO-3、S ②、Fe、I、SO4 2--+2+-③Na+、Cl-、NO-3、SO4 ④Na、Cu、Cl、HCO3 ⑤+、Ba2+、Cl-、NO-3 (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+)=1×10-13 mol·L-1<1.0×10-7 mol·L-1,水的电离受到了抑制,则溶液可能是酸 2-2+-性溶液也可能是碱性溶液。①若为酸性溶液,则H+、NO-3与S反应;②若为碱性溶液,则Fe+2OH +-2+-Fe(OH)2↓;④HCO-3既不能与H大量共存,也不能与OH大量共存,且Cu与OH结合产生沉淀。 答案 (1)③⑤ (2)D 10.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? ; (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0.1 mol·L-1 H2SO4溶液和0.01 mol·L-1 H2SO4溶液? ,简述操作过程 。 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0.01 mol·L-1 H2SO4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 2-+A.pH=1的溶液中Fe2+、NO-3、SO4、Na B.由水电离的c(H+)=1×10-14 mol·L-1的溶液中Ca2+、+、Cl-、HCO-3 ??(H+)+-123+-C.-=10的溶液中NH4、Al、NO3、Cl ??(OH) ( ) --D.c(Fe3+)=0.1 mol·L-1的溶液中+、ClO-、SO24、SCN + 解析 A项中Fe2+、NO-3、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,HCO-3既能与 H+反应,又能与 ??(H OH-反应,错误; ) =1012的溶液为强酸性溶液,该组离??(OH) - + 子可以大量共存;D项,Fe3++3SCN-Fe(SCN)3,不能大量共存,错误。 答案 C 12.某温度下,向一定体积0.1 mol·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-)=W两边取负对数,得pH+pOH=-lgW=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+) (1)表示25 ℃时的曲线应为 (填“A”或“B”),请说明理由 。 (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 。 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)×10-5 mol·L-1=V(H2SO4)×10-4 mol·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+)=3×10-7 mol·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-)=9×10-6 mol·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一样规定pD=-lgc(D+),请回答以下问题 ①写出重水的电离方程式 。 + ②该温度下,重水中的c(D)= ,pD= 。(已知lg 2=0.3) ③0.01 mol·L-1的NaOD溶液中pD= 。 解析 (1)在纯水中 c(H+)=c(OH-)。由 9×10-14+--7-7-14+ c(OH)=3×10×3×10=9×10可求得,c(H)=W=c(H)·-6 mol·L-1=1×10-8 mol·L-1。(2)①重水的电离方程式类似于 H2O,D2O c(D+)=√1.6×10-15 mol·L-1=4×10-8 mol·L-1,pD=-lg(4×10-8)=8-2lg2=7.4。③由公式c(D+)·c(OD-)=W可 1.6×10-15+求得,c(D)= mol·L-1=1.6×10-13 mol·L-1,pD=-lg(1.6×10-13)=14-lg16=14-4lg 2=12.8。 D++OD-;②该温度下,重水中 9×10 答案 (1)3×10-7 mol·L-1 1×10-8 mol·L-1 (2)①D2OD++OD- ②4×10-8 mol·L-1 7.4 ③12.8 0.01
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