专题3分层作业15 水的电离平衡
A级 必备知识基础练
1.精确的导电实验表明,H2O也是一种电解质,下列关于水的电离的说法正确的是( )
A.纯水的电离度大约为1×10-5%
B.水的电离是放热的,升高温度,不利于水的电离
C.向纯水中加入稀盐酸能消耗水产生的OH-从而促进水的电离
D.水的离子积常数不仅适用于纯水,也适用于稀的电解质水溶液
2.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 mol·L-1的溶液一定呈中性
D.升高温度一定使水的离子积增大
3.25 ℃时在c(H+)=0.1 mol·L-1的H2SO4溶液中,由水电离出的H+的浓度为( )
A.0 mol·L-1 B.0.1 mol·L-1
C.10-7 mol·L-1 D.10-13 mol·L-1
4.下图表示稀溶液中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(XZ连线除外)内任意点均有c(H+)
5.某温度下,纯水的pH=6,此时水显( )
A.酸性 B.中性
C.碱性 D.不确定
6.(2023山西芮城高二月考)下列说法中正确的是( )
A.水是极弱的电解质,它能微弱电离出H+,所以严格地说纯水呈微酸性
B.向水中加入稀氨水,水的电离平衡逆向移动,c(OH-)降低
C.25 ℃纯水中c(OH-)·c(H+)=KW,稀酸、稀碱溶液中KW=c(OH-)·c(H+)≠10-14
D.H2OH++OH-是吸热过程,所以温度升高,平衡向电离方向移动,KW随之增大
7.已知:25 ℃时,KW=1.0×10-14;35 ℃时,KW=2.1×10-14。下列有关水的电离的叙述正确的是( )
A.c(H+)随着温度的升高而减小
B.35 ℃时,c(H+)>c(OH-)
C.向蒸馏水中加入少量NaOH溶液,KW增大
D.水的电离属于吸热过程
8.25 ℃时,把1 mL 0.1 mol·L-1的稀硫酸加水稀释至溶液体积变为2 L,在此溶液中,由水电离产生的H+的浓度接近于( )
A.1×10-4 mol·L-1 B.1×10-8 mol·L-1
C.1×10-11 mol·L-1 D.1×10-10 mol·L-1
9.(2023山西朔州高二考试)将浓度为0.1 mol·L-1 HA(弱酸)溶液加水稀释到体积为原来的100倍,下列各量保持增大的是( )
A.c(H+) B.Ka(HA)
C.c(OH-) D.c(HA)
10.已知室温时,0.1 mol·L-1某一元酸HA溶液中HA的电离平衡常数约为1×10-7,下列叙述错误的是 ( )
A.该溶液中c(H+)=1×10-4 mol·L-1
B.此溶液中,约有0.1%的HA发生电离
C.加水稀释,HA的电离平衡向右移动,HA的电离平衡常数增大
D.由HA电离出的c(H+)约为水电离出的c(OH-)的106倍
B级 关键能力提升练
11.已知水的电离平衡曲线如图所示,下列说法正确的是 ( )
A.水的离子积常数关系为KW(B)>KW(A)>KW(C)>KW(D)
B.恒温下向水中加入氢氧化钠固体,可从C点到D点
C.B点对应的温度下,0.5 mol·L-1的硫酸与1 mol·L-1的氢氧化钠溶液等体积混合后所得溶液c(H+)=1×10-7 mol·L-1
D.温度升高可实现由C点到D点
12.水的电离平衡曲线如图所示。下列说法正确的是 ( )
A.图中对应点的温度关系为a>b>c
B.纯水仅升高温度,可从a点变到c点
C.水的离子积常数KW数值大小关系为b>c>d
D.在b点对应温度下,0.5 mol·L-1的H2SO4溶液与1 mol·L-1的KOH溶液等体积混合,充分反应后,所得溶液的pH=7
13.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=-lg c(D+),该温度下有关分析不正确的是( )
A.0.1 mol NaOD溶于重水制成1 L溶液,pD=13
B.将pD=4的DCl的重水溶液稀释到体积为原来的100倍,所得溶液pD不等于6
C.向30 mL 0.5 mol·L-1 NaOD的重水溶液中加入20 mL 0.5 mol·L-1 DCl的重水溶液,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-)=1.0×10-10 mol·L-1
14.常温下,向20 mL 0.01 mol·L-1 CH3COOH溶液中逐滴加入0.01 mol·L-1的NaOH溶液,溶液中水所电离出的c(H+)随加入NaOH溶液的体积变化示意图如下,下列说法正确的是( )
A.从a到c,对醋酸的电离既有促进作用也有抑制作用
B.b、d两点溶液的pH相同
C.e点所示溶液中,c(Na+)=2c(CH3COO-)+2c(CH3COOH)=0.01 mol·L-1
D.c点时溶液中的溶质为CH3COONa
15.某温度下纯水的c(H+)=2×10-7 mol·L-1,则此时c(OH-)为 ;若温度不变,滴入稀盐酸使c(H+)=5×10-4 mol·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 ℃。
C级 学科素养拔高练
16.一定温度下,冰醋酸加水稀释过程中溶液的导电能力如图所示。请回答下列问题。
(1)图中“O”点的c(H+)= mol·L-1。
(2)A、B、C、D四点中,溶液中c(H+)由大到小的顺序为 。
(3)A、B、C、D四点中,醋酸的电离程度最大的一点是 。
(4)若要使C点溶液中的c(CH3COO-)提高,在如下措施中,可选择 (填字母)。
A.加热
B.加很稀的NaOH溶液
C.加固体KOH
D.加水
E.加固体CH3COONa
F.加Zn粒
(5)在稀释过程中,随着醋酸浓度的降低,下列始终保持增大趋势的量是 (填字母)。
A.c(H+)
B.H+个数
C.CH3COOH分子数
D.
(6)设D点醋酸溶液的浓度为c mol·L-1,此温度下醋酸的电离常数为Ka,达到电离平衡时醋酸分子的浓度可近似视为仍等于c mol·L-1,则平衡时氢离子的浓度c(H+)约为 。
参考答案
专题3 分层作业15 水的电离平衡
1.D 解析 常温下水会发生微弱的电离,纯水中OH-与H+的浓度均为10-7 mol·L-1,假设有1 L水,则OH-或H+物质的量为10-7 mol,1 L水的质量为1 000 g,物质的量约为55.6 mol,则电离度为×10-7×100%。由于纯水的电离程度受温度影响,题干未指明温度,A错误;水的电离是吸热过程,升高温度平衡向吸热方向移动,所以升高温度促进电离,B错误;酸或碱均能抑制水的电离,则盐酸能抑制水的电离,C错误;水的离子积只与温度有关,与所处的环境无关,即KW不只是适用于纯水,也适用于其他稀的电解质溶液,故D正确。
2.D 解析 加入电解质不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,A项错误;水的电离不需要通电,常温下是自发过程,电解水需要电,常温下是非自发过程,B项错误;温度未知,水电离出的c(H+)=10-7 mol·L-1的溶液不一定呈中性,C项错误;升高温度促进水的电离,一定使水的离子积增大,D项正确。
3.D 解析 H2SO4溶液中的OH-全部来自水的电离,H2SO4溶液中c(H+)=0.1 mol·L-1,则c(OH-)= mol·L-1=10-13 mol·L-1,由于水电离出的H+和OH-的量相等,故由水电离出的H+浓度为10-13 mol·L-1,D项正确。
4.D 解析 任何稀溶液中都有KW=c(H+)·c(OH-),A项正确;由图可知,在X、Z连线的上方,c(H+)
6.D 解析 水是极弱的电解质,它能微弱电离出等量的H+和OH-,故纯水呈中性,A项错误;向水中加入稀氨水,一水合氨电离出N和OH-,则溶液中c(OH-)增大,水的电离平衡逆向移动,B项错误;25 ℃ 时,纯水中c(OH-)·c(H+)=KW=10-14,KW只与温度有关,温度不变,KW不变,故稀酸、稀碱溶液中KW=c(OH-)·c(H+)=10-14,C项错误;水的电离是吸热过程,温度升高,平衡向电离方向移动,H+和OH-浓度增大,故KW增大,D项正确。
7.D 解析 水的电离是一个吸热过程,升高温度,平衡正向移动,故c(H+)随着温度的升高而增大,A错误;任何温度下,纯水中c(H+)=c(OH-),B错误;KW仅仅是温度的函数,温度不变,KW不变,向蒸馏水中加入少量NaOH溶液,KW不变,C错误;水的电离属于吸热过程,D正确。
8.D 解析 0.1 mol·L-1的稀硫酸中H+浓度为0.2 mol·L-1,则稀释后c(H+)==1×10-4 mol·L-1,则溶液中c(OH-)= mol·L-1=1×10-10 mol·L-1,由水电离产生的H+的浓度等于溶液中OH-的浓度,因此为1×10-10 mol·L-1。
9.C 解析 加水稀释,电离平衡正向移动,但由于溶液体积增大占主要因素,因此c(H+)减小,A项错误;Ka(HA)只与温度有关,由于温度不变,因此Ka(HA)不变,B项错误;加水稀释时c(H+)减小,由于KW不变,则c(OH-)增大,C项正确;加水稀释时电离平衡正向移动,c(HA)减小,D项错误。
10.C 解析 设电离平衡时c(H+)=c(A-)=c mol·L-1,则=1×10-7,因c很小,故0.1-c≈0.1,解得c=1×10-4,A项正确;×100%=0.1%,即平衡时有0.1%的HA发生电离,B项正确;电离平衡常数只与温度有关,温度不变,电离平衡常数不变,C项错误;溶液中的c(H+)=1×10-4 mol·L-1,包括HA电离出来的H+和水电离出来的H+,溶液中的OH-全部来自于水,故由水电离的OH-就是溶液中的OH-,溶液中c(OH-)=1×10-10 mol·L-1,所以由HA电离出的c(H+)约为水电离出的c(OH-)的106倍,D项正确。
11.B 解析 水的离子积常数只与温度有关,温度相同,则KW相同,温度升高,则KW增大,根据图示可知温度:A>B>C=D,所以水的离子积常数关系为KW(A)>KW(B)>KW(C)=KW(D),A错误;保持温度不变,向水中加入氢氧化钠固体,氢氧化钠溶于水电离出OH-,抑制水的电离,水电离产生的H+的浓度变小,使溶液中c(OH-)>c(H+),温度不变,KW不变,所以可从C点到D点,B正确;B点对应的温度下,KW(B)>10-14,0.5 mol·L-1硫酸与1 mol·L-1氢氧化钠溶液等体积混合,恰好完全反应,溶液显中性,故混合后c(H+)>1×10-7 mol·L-1,C错误;升高温度,水的离子积常数增大,而C点到D点水的离子积是不变的,所以不可实现由C点到D点,D错误。
12.C 解析 水的电离是吸热反应,温度升高,水的离子积常数增大,根据图中数据得出水的离子积常数KW数值大小关系为b>c>a=d,温度关系为b>c>a=d,C项正确,A项错误;a点和c点的c(OH-)相等,若纯水仅升高温度,c(OH-)与c(H+)都增大,B项错误;b点的KW=1×10-12,0.5 mol·L-1的H2SO4溶液与1 mol·L-1的KOH溶液等体积混合,充分反应后所得溶液显中性,pH=6,D项错误。
13.A 解析 题给温度下D2O的离子积常数为1.0×10-12,结合水的离子积常数分析,pD=6的溶液为中性。溶液中c(OD-)=0.1 mol·L-1,则c(D+)=1.0×10-11 mol·L-1,pD=11,A项错误;pD=6的溶液呈中性,DCl溶液在稀释过程中pD会接近6但不等于6,B项正确;混合溶液中c(OD-)==0.1 mol·L-1,则c(D+)=1.0×10-11 mol·L-1,pD=11,C项正确;NaOD溶液中的D+全部由水电离出来,pD=10,说明c(D+)=1.0×10-10 mol·L-1,水电离出来的氢离子和氢氧根离子浓度相等,D项正确。
14.D 解析 醋酸溶液中存在CH3COOHCH3COO-+H+,加NaOH溶液消耗氢离子,醋酸的电离平衡正向移动,所以从a到c,醋酸的电离始终受到促进,A项错误;b点醋酸过量,其电离使溶液显酸性,d点时NaOH过量,pH大于7,B项错误;e点所示溶液中,NaOH的物质的量是醋酸的物质的量2倍,反应后醋酸钠和NaOH的物质的量相等,根据原子守恒可知c(Na+)=2c(CH3COO-)+2c(CH3COOH)=0.01 mol·L-1×,C项错误;c点时醋酸与氢氧化钠恰好反应生成醋酸钠,D项正确。
15.答案 2×10-7 mol·L-1 8×10-11 mol·L-1 8×10-11 mol·L-1 高于
解析 纯水电离出的c(H+)=c(OH-)=2×10-7 mol·L-1,故KW=4×10-14>1×10-14,故此时温度高于25 ℃。温度不变,滴入稀盐酸使c(H+)=5×10-4 mol·L-1,则溶液中c(OH-)= mol·L-1=8×10-11 mol·L-1,溶液中水电离产生的c(H+)=c(OH-),则溶液中由水电离产生的c(H+)=8×10-11 mol·L-1。
16.答案 (1)0 (2)B>A>C>D (3)D (4)ACEF
(5)BD (6) mol·L-1
解析 此题考查了影响弱电解质电离平衡的因素以及电离平衡常数的应用等知识点。
(1)因为醋酸是共价化合物,在溶液中才发生电离,纯醋酸不会电离。
(2)因为醋酸溶液的导电能力取决于溶液中自由移动的离子浓度总和,所以比较c(H+)的大小只要比较A、B、C、D四点的纵坐标即可。
(3)弱电解质溶液浓度越小,电离程度越大,则加水越多,醋酸的电离程度越大。
(5)在醋酸的稀释过程中c(CH3COOH)、c(CH3COO-)、c(H+)都逐渐降低;稀释时CH3COOH的电离程度增大,则H+的个数增大;温度不变时,Ka=是定值,因为c(CH3COO-)在稀释过程中减小,故在稀释过程中应增大。
(6)设达到电离平衡时电离度为α:
CH3COOHCH3COO- + H+
c 0 0
cα cα cα
c-cα cα cα
平衡时:Ka=
所以有:Ka=,因为电离度α 1,所以c-cα≈c,所以cα≈,即c(H+)≈ mol·L-1。
6
