第三章 第二节 水的电离 溶液的酸碱性与pH
A组·基础达标
1.将纯水加热至较高温度,下列叙述中正确的是( )
A.水的离子积变大,呈酸性
B.水的离子积不变,呈中性
C.水的离子积变小,呈碱性
D.水的离子积变大,呈中性
2.水的电离过程为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
3.(2023·宁夏中卫期末)下列说法正确的是( )
A.pH=0的溶液不存在
B.使用广泛pH试纸测得某溶液的pH=3.5
C.中性溶液的pH不一定等于7
D.Kw=10-14适用于任何温度、任何溶液
4.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
5.(2023·湖北黄冈期中改编)常温下,下列各组离子在指定溶液中一定能大量共存的是( )
A.由水电离的c(OH-)=10-10 mol·L-1的溶液中:K+、Na+、NO、S2O
B.加入Al粉产生H2的溶液中:Ca2+、ClO-、Mg2+、SO
C.=10-12的溶液中:Ba2+、Cl-、NH、NO
D.=1×103 mol·L-1的溶液中,K+、Na+、CO、NO
6.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点所示溶液显酸性
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
7.(2023·广东珠海期中)已知25 ℃时,水存在电离平衡:H2O H++OH- ΔH>0。下列叙述中正确的是( )
A.向水中加入稀氨水,平衡逆向移动,c平(OH-)减小
B.将水加热,pH减小,溶液显酸性
C.向水中加入少量的CH3COONa固体,平衡逆向移动,c平(H+)减小
D.向水中加入少量的NaHSO4固体,c平(H+)增大,Kw不变
8.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.两者等体积混合,溶液呈中性
B.由水电离出的c(H+)都是1.0×10-12mol·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
9.(2022·浙江卷6月,改编)关于反应Cl2(g)+H2O(l) HClO(aq)+H+(aq)+Cl-(aq) ΔH<0,达到平衡后,下列说法不正确的是( )
A.升高温度,氯水中的c(HClO)减小
B.氯水中加入少量醋酸钠固体,上述平衡正向移动,c(HClO)增大
C.取氯水稀释,c(Cl-)/c(HClO)增大
D.该反应能促进水的电离
10.(2023·广东珠海期中)I.已知水的电离平衡曲线如图所示。回答下列问题:
(1)图中C点水的离子积常数为________(mol·L-1)2。
(2)A、B、C、D四点Kw的关系是________。
(3)从A点到D点,可采取的措施是________。
a.升温 b.加入少量盐酸 c.降温
d.加入少量NaOH
Ⅱ.下表是不同温度下水的离子积数据:
温度/℃ 25 t1 t2
水的离子积Kw 1×10-14 a 1×10-12
试回答以下问题:
(4)若25
(5)在t2 ℃,pH=10的NaOH溶液中,水电离产生的OH-浓度为________。
(6)在t2 ℃下,其溶液的pH=7,则该溶液________(填字母)。
a.呈中性 b.呈碱性 c.呈酸性
d.c(OH-)=100c(H+)
(7)25 ℃时,某Na2SO4溶液中c(SO)=5×10-4 mol·L-1,取该溶液1 mL 加水稀至10 mL,则稀释后溶液中c(Na+)∶c(OH-)=________。
B组·能力提升
11.下列叙述正确的是( )
A.在常温下,无论是纯水,还是酸性、碱性或中性稀溶液中,c(H+)·c(OH-)=1.0×10-14
B.c(H+)=1.0×10-7 mol·L-1的溶液一定是中性溶液
C.0.2 mol·L-1 CH3COOH溶液中的c(H+)是0.1 mol·L-1 CH3COOH溶液中的c(H+)的2倍
D.任何浓度的溶液都可以用pH来表示其酸碱性的强弱
12.常温下,下列三种溶液中,由水电离出的氢离子浓度之比为( )
①1 mol·L-1的盐酸 ②0.1 mol·L-1的盐酸 ③0.01 mol·L-1的NaOH
A.1∶10∶100 B.0∶1∶12
C.14∶13∶12 D.14∶13∶2
13.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?其理由是________________________________________
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(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
14.(1)某温度(t ℃)时,水的Kw=1×10-12,则该温度______(填“>”“<”或“=”)25 ℃,其理由是____________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(2)该温度下,c(H+)=1×10-7 mol·L-1的溶液呈________(填“酸性”“碱性”或“中性”);若该溶液中只存在NaOH溶质,则由H2O电离出来的c(OH-)=________mol·L-1。
(3)实验室用Zn和稀硫酸制取H2,反应时溶液中水的电离平衡________(填“向左”“向右”或“不”,下同)移动。在新制氯水中加入少量NaCl固体,水的电离平衡________移动。
(4)25 ℃时,0.1 mol·L-1的下列6种溶液,水电离出的c(H+)由大到小的关系是__________________________(填序号)。
①盐酸 ②H2SO4 ③CH3COOH(Ka=1.7×10-5) ④NH3·H2O(氨水)(Kb=1.7×10-5) ⑤NaOH ⑥Ba(OH)2
(5)25 ℃时,pH=4的盐酸中水的电离程度________pH=10的Ba(OH)2溶液中水的电离程度。
(6)下列曲线中,可以描述0.1 mol·L-1乙酸(甲,Ka=1.8×10-5)和0.1 mol·L-1氯乙酸(乙,Ka=1.4×10-3)的水溶液中,水电离出的c(H+)与加入水体积V的关系是________(填字母)。
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第三章 第二节 水的电离 溶液的酸碱性与pH
A组·基础达标
1.将纯水加热至较高温度,下列叙述中正确的是( )
A.水的离子积变大,呈酸性
B.水的离子积不变,呈中性
C.水的离子积变小,呈碱性
D.水的离子积变大,呈中性
【答案】D
2.水的电离过程为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
【答案】D 【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-)=1×10-7 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。
3.(2023·宁夏中卫期末)下列说法正确的是( )
A.pH=0的溶液不存在
B.使用广泛pH试纸测得某溶液的pH=3.5
C.中性溶液的pH不一定等于7
D.Kw=10-14适用于任何温度、任何溶液
【答案】C 【解析】pH=0的溶液中c(H+)=1 mol·L-1,该溶液是可以存在的,A错误;使用广范pH试纸只能粗略测定溶液pH,溶液pH测定数值只能是整数,不能出现小数,B错误;在任何物质的稀溶液中都存在水的电离平衡,Kw为常数,不同温度下Kw不同,只有在室温下Kw=10-14,此时中性溶液pH=7,若温度不是室温下,则中性溶液的pH就不等于7,C正确;水的离子积常数Kw=10-14只适用于室温下水的稀溶液,D错误。
4.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
【答案】A 【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Kw的值。
5.(2023·湖北黄冈期中改编)常温下,下列各组离子在指定溶液中一定能大量共存的是( )
A.由水电离的c(OH-)=10-10 mol·L-1的溶液中:K+、Na+、NO、S2O
B.加入Al粉产生H2的溶液中:Ca2+、ClO-、Mg2+、SO
C.=10-12的溶液中:Ba2+、Cl-、NH、NO
D.=1×103 mol·L-1的溶液中,K+、Na+、CO、NO
【答案】D 【解析】由水电离的c(OH-)=10-10 mol·L-1的溶液中,H+、NO、S2O之间发生氧化还原反应,在酸性溶液中不能大量共存,A不符合题意;加入Al粉产生H2的溶液呈酸性或强碱性,Mg2+与OH-反应生成氢氧化镁沉淀,ClO-与H+反应生成次氯酸,Ca2+与SO、OH-反应生成微溶物硫酸钙,不能大量共存,B不符合题意;=10-12的溶液呈碱性,NH、OH-之间反应生成一水合氨,不能大量共存,C不符合题意;=1× 103 mol·L-1的溶液为碱性溶液,K+、Na+、CO、NO、OH-之间不发生离子反应,D符合题意。
6.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点所示溶液显酸性
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
【答案】C 【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(溶质为CH3COOH和少量CH3COONa);Q点pH=pOH,溶液呈中性(溶质为CH3COONa和少量CH3COOH);N点加入较多NaOH溶液,混合液呈碱性(溶质为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、B均错误;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正确;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错误。
7.(2023·广东珠海期中)已知25 ℃时,水存在电离平衡:H2O H++OH- ΔH>0。下列叙述中正确的是( )
A.向水中加入稀氨水,平衡逆向移动,c平(OH-)减小
B.将水加热,pH减小,溶液显酸性
C.向水中加入少量的CH3COONa固体,平衡逆向移动,c平(H+)减小
D.向水中加入少量的NaHSO4固体,c平(H+)增大,Kw不变
【答案】D 【解析】向水中加入稀氨水,OH-浓度增大,平衡逆向移动,c(H+)减小,A错误;水的电离吸热,升高温度,水的电离平衡正向移动,Kw增大,pH减小,但仍呈中性,B错误;向水中加入少量的CH3COONa固体,CH3COO-和H+结合生成CH3COOH,使c(H+)减小,促进水电离,平衡正向移动,C错误;向水中加入少量的固体NaHSO4:NaHSO4===Na++H++SO,c(H+)增大,但Kw不变,D正确。
8.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.两者等体积混合,溶液呈中性
B.由水电离出的c(H+)都是1.0×10-12mol·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
【答案】A 【解析】若该温度下水的离子积常数为Kw(不一定是25 ℃),则在0.01 mol·L-1的NaOH溶液中,由水电离的c(H+)== mol·L-1,在0.01 mol·L-1的HCl溶液中,由水电离出的c(H+)=c(OH-)水电离= mol·L-1。
9.(2022·浙江卷6月,改编)关于反应Cl2(g)+H2O(l) HClO(aq)+H+(aq)+Cl-(aq) ΔH<0,达到平衡后,下列说法不正确的是( )
A.升高温度,氯水中的c(HClO)减小
B.氯水中加入少量醋酸钠固体,上述平衡正向移动,c(HClO)增大
C.取氯水稀释,c(Cl-)/c(HClO)增大
D.该反应能促进水的电离
【答案】D 【解析】次氯酸存在电离平衡HClO H++ClO-,其中氢离子浓度等于氯离子浓度,则×=,加水稀释,c(ClO-)减小,Ka(HClO)不变,所以该比值增大,C正确;该反应产生H+,抑制水的电离,D错误。
10.(2023·广东珠海期中)I.已知水的电离平衡曲线如图所示。回答下列问题:
(1)图中C点水的离子积常数为________(mol·L-1)2。
(2)A、B、C、D四点Kw的关系是________。
(3)从A点到D点,可采取的措施是________。
a.升温 b.加入少量盐酸 c.降温
d.加入少量NaOH
Ⅱ.下表是不同温度下水的离子积数据:
温度/℃ 25 t1 t2
水的离子积Kw 1×10-14 a 1×10-12
试回答以下问题:
(4)若25
(5)在t2 ℃,pH=10的NaOH溶液中,水电离产生的OH-浓度为________。
(6)在t2 ℃下,其溶液的pH=7,则该溶液________(填字母)。
a.呈中性 b.呈碱性 c.呈酸性
d.c(OH-)=100c(H+)
(7)25 ℃时,某Na2SO4溶液中c(SO)=5×10-4 mol·L-1,取该溶液1 mL 加水稀至10 mL,则稀释后溶液中c(Na+)∶c(OH-)=________。
【答案】(1)1×10-12 (2)C>B>A=D (3)b (4)> (5)1×10-10 mol·L-1 (6)bd (7)1 000∶1
【解析】(1)图中C点水的离子积常数Kw=c(H+)·c(OH-)=1×10-6×1×10-6=1×10-12。(2)水的电离为吸热过程,温度越高,水的电离程度越大,Kw越大,温度相同时,Kw相等,则A、B、C、D四点Kw的关系是C>B>A=D。(3)A点到D点,温度不变,c(H+)增大,c(OH-)减小,则采取的措施可为加入少量盐酸,b正确。(4)水的电离吸热,升温促进水的电离,Kw变大。(5)在t2℃时,pH=10的NaOH溶液中c(H+)=1×10-10 mol·L-1,NaOH溶液中c(H+)来自水的电离,水电离出H+的同时也电离出等量的OH-,水电离产生的OH-浓度为1×10-10 mol·L-1。(6)在t2 ℃时,某溶液的pH=7,c(H+)=1×10-7 mol·L-1,该溶液中c(OH-)=1×10-5 mol·L-1>c(H+),溶液呈碱性且c(OH-)=100c(H+),选bd。(7)c(SO)=5×10-4 mol·L-1,则c(Na+)=2c(SO)=1×10-3 mol·L-1,稀释10倍,则c(Na+)=1×10-4 mol·L-1。25 ℃时,Na2SO4溶液中c(OH-)=1×10-7 mol·L-1,稀释10倍后仍然为1×10-7 mol·L-1,则c(Na+)∶c(OH-)=1 000∶1。
B组·能力提升
11.下列叙述正确的是( )
A.在常温下,无论是纯水,还是酸性、碱性或中性稀溶液中,c(H+)·c(OH-)=1.0×10-14
B.c(H+)=1.0×10-7 mol·L-1的溶液一定是中性溶液
C.0.2 mol·L-1 CH3COOH溶液中的c(H+)是0.1 mol·L-1 CH3COOH溶液中的c(H+)的2倍
D.任何浓度的溶液都可以用pH来表示其酸碱性的强弱
【答案】A 【解析】Kw=c(H+)·c(OH-),且Kw只与温度有关,所以常温下,无论是纯水,还是酸性、碱性或中性稀溶液中,其Kw=1.0×10-14,A正确;在温度不确定时,中性溶液中的c(H+)不一定等于1.0×10-7 mol·L-1,B错误;0.2 mol·L-1 CH3COOH溶液中的CH3COOH电离程度比0.1 mol·L-1 CH3COOH溶液中的CH3COOH电离程度小,所以0.2 mol·L-1 CH3COOH溶液中的c(H+)小于0.1 mol·L-1 CH3COOH溶液中的c(H+)的2倍,C错误;当c(H+)或c(OH-)大于1 mol·L-1时,用pH表示溶液的酸碱性就不简便了,所以,当c(H+)或c(OH-)大于1 mol·L-1时,一般不用pH表示溶液的酸碱性,而是直接用c(H+)或c(OH-)来表示,D错误。
12.常温下,下列三种溶液中,由水电离出的氢离子浓度之比为( )
①1 mol·L-1的盐酸 ②0.1 mol·L-1的盐酸 ③0.01 mol·L-1的NaOH
A.1∶10∶100 B.0∶1∶12
C.14∶13∶12 D.14∶13∶2
【答案】A 【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 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。
13.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?其理由是________________________________________
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(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
【答案】(1)错误 该学生测得的pH是溶液稀释后的pH
(2)该学生操作错误,但不一定产生误差。因为原溶液不呈中性时,稀释后溶液pH发生了变化,会造成误差;但若是中性溶液,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-,减弱了因稀释导致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,将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
14.(1)某温度(t ℃)时,水的Kw=1×10-12,则该温度______(填“>”“<”或“=”)25 ℃,其理由是____________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(2)该温度下,c(H+)=1×10-7 mol·L-1的溶液呈________(填“酸性”“碱性”或“中性”);若该溶液中只存在NaOH溶质,则由H2O电离出来的c(OH-)=________mol·L-1。
(3)实验室用Zn和稀硫酸制取H2,反应时溶液中水的电离平衡________(填“向左”“向右”或“不”,下同)移动。在新制氯水中加入少量NaCl固体,水的电离平衡________移动。
(4)25 ℃时,0.1 mol·L-1的下列6种溶液,水电离出的c(H+)由大到小的关系是__________________________(填序号)。
①盐酸 ②H2SO4 ③CH3COOH(Ka=1.7×10-5) ④NH3·H2O(氨水)(Kb=1.7×10-5) ⑤NaOH ⑥Ba(OH)2
(5)25 ℃时,pH=4的盐酸中水的电离程度________pH=10的Ba(OH)2溶液中水的电离程度。
(6)下列曲线中,可以描述0.1 mol·L-1乙酸(甲,Ka=1.8×10-5)和0.1 mol·L-1氯乙酸(乙,Ka=1.4×10-3)的水溶液中,水电离出的c(H+)与加入水体积V的关系是________(填字母)。
【答案】(1)> 升温促进水的电离,Kw增大
(2)碱性 1×10-7
(3)向右 向右
(4)③=④>①=⑤>②=⑥
(5)等于
(6)c
【解析】(2)该温度下溶液中c(OH-)= mol·L-1=1×10-5 mol·L-1,因为c(OH-)>c(H+),所以溶液呈碱性;NaOH溶液中由水电离出来的c(OH-)等于溶液中的 c(H+),即为1×10-7 mol·L-1。(3)Zn与稀硫酸反应过程中,溶液中c(H+)减小,水的电离平衡向右移动。新制氯水中加入少量NaCl固体,平衡Cl2+H2O H++Cl-+HClO向左移动,溶液中c(H+)减小,水的电离平衡向右移动。(4)25 ℃时,0.1 mol·L-1的盐酸中c(H+)与0.1 mol·L-1NaOH溶液中c(OH-)相等,故两溶液中水的电离程度相等。同理0.1 mol·L-1 H2SO4和0.1 mol·L-1 Ba(OH)2溶液中水的电离程度相等;0.1 mol·L-1 CH3COOH和0.1 mol·L-1氨水中水的电离程度相等,酸溶液中c(H+)越大,或碱溶液中c(OH-)越大,水电离出的c(H+)就越小,故6种溶液中水电离出的c(H+)由大到小的关系为③=④>①=⑤>②=⑥。(5)pH=4的盐酸中,由水电离出的c(H+)= mol·L-1=10-10 mol·L-1,pH=10的Ba(OH)2溶液中,由水电离出的c(H+)=10-10 mol·L-1(溶液中的H+浓度)。(6)乙酸Ka小于氯乙酸Ka,所以0.1 mol·L-1乙酸溶液中的c(H+)小于0.1 mol·L-1氯乙酸溶液中的c(H+),故水的电离程度0.1 mol·L-1乙酸溶液的大,加水稀释,两种酸溶液中的c(H+)减小,水的电离程度增大,故选c。
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