新教材2023年高中化学第三章水溶液中的离子反应与平衡第二节水的电离和溶液的pH第1课时水的电离溶液的酸碱性与pH课后习题新人教版选择性必修1

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第二节　水的电离和溶液的pH第1课时　水的电离　溶液的酸碱性与pH基础巩固1.水的电离方程式为H2OH++OH-,在不同温度下其离子积为KW(25 ℃)=1.0×10-14,KW(35 ℃)=2.1×10-14,则下列叙述正确的是(　　)。A.c(H+)随温度的升高而降低B.35 ℃时,c(H+)>c(OH-)C.水的pH:pH(35 ℃)>pH(25 ℃)D.35 ℃时已电离的水的浓度约为1.45×10-7mol·L-1答案:D解析:由两种温度下水的离子积常数值知,水的电离是吸热过程,温度高时水中c(H+)较大,pH较小,但水中c(H+)=c(OH-),水呈中性,A、B、C项错误。已电离的水的浓度与电离生成的c(H+)或c(OH-)相等,利用水的离子积常数可判断D项正确。2.常温下,在0.01 mol·L-1硫酸中,水电离出的H+的浓度是(　　)。A.5×10-13 mol·L-1B.0.02 mol·L-1C.1×10-7 mol·L-1D.1×10-12 mol·L-1答案:A解析:溶液中的H+有两部分来源:水电离出来的H+和H2SO4电离出来的H+。其中H2SO4电离出来的H+为c(H+)=0.01mol·L-1×2=0.02mol·L-1,受H2SO4的抑制,水电离出来的H+要小于10-7mol·L-1,溶液中的H+几乎全部来自H2SO4,可以认为溶液中的H+的总浓度就是0.02mol·L-1。根据KW可计算出溶液中的c(OH-)=5×10-13mol·L-1。水电离出等量的H+和OH-,所以水电离出的H+的浓度也是5×10-13mol·L-1。3.能影响水的电离平衡,并使溶液中的c(H+)>c(OH-)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.向水中加食盐晶体答案:C解析:A项中加入Na,Na与H2O反应生成NaOH,使c(OH-)>c(H+);B项中c(H+)=c(OH-);C项中通入CO2,CO2+H2OH2CO3,故c(H+)>c(OH-);而D项中c(H+)=c(OH-),故选C项。4.100 ℃时,水的离子积为5.45×10-13,该温度下若某溶液中的H+浓度为1×10-7 mol·L-1,则该溶液(　　)。A.呈碱性B.呈酸性C.呈中性D.c(OH-)=10c(H+)答案:A解析:100℃时,水的离子积为5.45×10-13,当溶液中c(H+)=1×10-7mol·L-1时,c(OH-)=5.45×10-6mol·L-1,c(OH-)>c(H+),溶液呈碱性。5.下列说法错误的是(　　)。A.pH=2与pH=1的CH3COOH溶液中c(H+)之比为1∶10B.常温下,0.1 mol·L-1的CH3COOH溶液中,由水电离出的c(H+)为1.0×10-13 mol·L-1C.常温下,等体积pH=12的NaOH溶液和pH=2的CH3COOH溶液混合,混合后溶液的pH<7D.25 ℃时,完全中和50 mL pH=3的H2SO4溶液,需要pH=11的NaOH溶液50 mL答案:B解析:pH=2的CH3COOH溶液中c(H+)=1.0×10-2mol·L-1,pH=1的CH3COOH溶液中c(H+)=1.0×10-1mol·L-1,A项正确;CH3COOH是弱电解质,常温下,0.1mol·L-1的CH3COOH溶液中c(H+)<0.1mol·L-1,则c(OH-)>1×10-13mol·L-1,故由水电离出的c(H+)>1.0×10-13mol·L-1,B项错误;等体积pH=12的NaOH溶液和pH=2的CH3COOH溶液混合,醋酸过量,溶液呈酸性,pH<7,C项正确;H2SO4溶液中n(H+)=50×10-3L×10-3mol·L-1=5×10-5mol,NaOH溶液中n(OH-)=50×10-3L×10-3mol·L-1=5×10-5mol,完全反应后溶液呈中性,D项正确。6.一定温度下,水溶液中H+和OH-的浓度变化曲线如图。下列说法不正确的是(　　)。A.升高温度,不能实现由C向B的变化B.该温度下,水的离子积常数为1.0×10-14C.该温度下,加入稀盐酸可能引起由B向A的变化D.该温度下,稀释溶液可能引起由C向D的变化答案:D解析:C点溶液中c(OH-)>c(H+),溶液呈碱性,升温,溶液中c(OH-)不可能减小,A项正确;由B点对应c(H+)与c(OH-)可知,KW=c(H+)·c(OH-)=1.0×10-7×1.0×10-7=1.0×10-14,B项正确;加入稀盐酸,溶液中c(H+)增大,因一定温度下水的离子积是常数,故溶液中c(OH-)减小,因此可能引起由B向A的变化,C项正确;C点溶液呈碱性,稀释时c(OH-)减小,同时c(H+)应增大,故稀释溶液时不可能引起由C向D的变化,D项错误。7.已知常温下0.01 mol·L-1的CH3COOH溶液中,c(H+)=4.32×10-4 mol·L-1,则该CH3COOH溶液中水的离子积常数(　　)。A.小于1×10-14B.大于1×10-14C.等于1×10-14D.无法确定答案:C解析:水的离子积常数仅与温度有关,只要温度不变,水的离子积常数就不变。在常温下,KW=1×10-14,与电解质溶液及其电离程度无关。8.下列关于pH测定的说法正确的是(　　)。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的仪器答案:D解析:pH试纸在使用之前不能用水润湿,如果用水润湿了则会使非中性溶液的c(H+)发生变化,造成误差,A项错误;广泛pH试纸测得的pH是整数,B项错误;酸碱指示剂只能判断溶液的酸碱性,无法测其pH,C项错误;pH计可以精确测定溶液的pH,D项正确。9.在水的电离平衡中,c(H+)和c(OH-)的关系如下图所示:(1)A点水的离子积为1×10-14,B点水的离子积为　　　　　　,造成水的离子积变化的原因是　。 (2)25 ℃时,H2R在水溶液中的电离方程式为H2RH++HR-,HR-H++R2-。0.1 mol·L-1H2R溶液的pH　　　　　1(填“>”“<”或“=”)。 (3)100 ℃时,0.01 mol·L-1 NaOH溶液的pH=　　　　　　。 答案:(1)1×10-12　水的电离吸热,升高温度,水的电离程度增大,水的离子积增大(2)< (3)10解析:(1)对于100℃曲线,KW=c(H+)·c(OH-)=1.0×10-12;水的电离过程是吸热的,100℃曲线相对于25℃曲线是升高温度,则水的电离程度增大,水的离子积增大。(2)由H2R的电离方程式H2RH++HR-,HR-H++R2-可知,第一步完全电离,第二步部分电离,0.1mol·L-1H2R溶液中氢离子浓度大于0.1mol·L-1,因此pH<1。(3)100℃时,KW=10-12,0.01mol·L-1NaOH溶液中,c(OH-)=0.01mol·L-1, c(H+)==10-10mol·L-1,pH=-lgc(H+)=10。10.某温度下的水溶液中,c(H+)=10-x mol·L-1,c(OH-)=10-y mol·L-1。x与y的关系如下图所示:(1)该温度下水的离子积为　　　　(填具体数值);该温度　　　　(填“高于”“低于”或“等于”)常温。 (2)该温度下0.01 mol·L-1 NaOH溶液的pH为　　　　。 (3)除了用pH外,科学家还建议用酸度(AG)来表示溶液的酸碱性:AG=lg,则该温度下,0.01 mol·L-1盐酸的酸度AG=　　　　。 答案:(1)10-13　高于(2)11(3)9解析:(1)当x=4时,y=9,则KW=c(H+)·c(OH-)=10-4×10-9=10-13且大于10-14,故该温度高于常温。(2)c(H+)=mol·L-1=10-11mol·L-1,pH=-lgc(H+)=11。(3)AG=lg=lg=lg109=9。能力提升1.下列有关水电离情况的说法错误的是(　　)。A.t℃时,KW=1×10-12,此温度下pH=6的溶液呈中性B.HCl、NaOH、NaHSO4溶于水,对水的电离都有抑制作用C.常温下,在pH=4的盐酸中,由水电离出的c(H+)=1×10-4 mol·L-1D.如图为水的电离平衡曲线,从A点到C点,可采用升高温度的方法答案:C解析:t℃时,Kw=c(H+)·c(OH-)=1×10-12,c(H+)=c(OH-)=mol·L-1=1×10-6mol·L-1,即pH=6,此温度下pH=6的溶液呈中性,A项正确;HCl、NaOH、NaHSO4溶于水电离出H+或OH-,抑制水的电离,B项正确;常温下,pH=4的盐酸中,c(OH-)=1×10-10mol·L-1,由水电离出的c(H+)=1×10-10mol·L-1,C项错误;图中A点到C点,c(H+)与c(OH-)同等程度增大,说明是温度升高的结果,D项正确。2.下列粒子中能影响水的电离平衡,且促进水电离的是(　　)。A.N B.C2H5OHC.Na D.H]-答案:C解析:N、C2H5OH对水的电离无任何影响,Na与H+反应促进水的电离,OH-抑制水的电离。3.常温下,在由水电离出的c(OH-)=1.0×10-12 mol·L-1的溶液中,一定能大量共存的离子组是(　　)。A.K+、Na+、HC、Cl-B.K+、Mn、Br-、Cl-C.Na+、Cl-、N、SD.Al3+、N、Cl-、S答案:C解析:室温时由水电离出的c(OH-)=1.0×10-12mol·L-1的溶液中存在大量氢离子或氢氧根离子。HC与氢离子和氢氧根离子反应,在溶液中一定不能大量共存,A项错误;Mn、Cl-在酸性条件下发生氧化还原反应,在溶液中不能大量共存,B项错误;Na+、Cl-、N、S之间不反应,都不与氢离子、氢氧根离子反应,在溶液中能够大量共存,C项正确;Al3+、N与氢氧根离子反应,在溶液中不能大量共存,D项错误。4.下列四种溶液中,常温下由水电离生成的H+浓度之比(①∶②∶③∶④)是(　　)。①pH=0的盐酸　②0.1 mol·L-1的盐酸　③0.01 mol·L-1的NaOH溶液　④pH=11的NaOH溶液A.1∶10∶100∶1 000B.0∶1∶12∶11C.14∶13∶12∶11D.14∶13∶2∶3答案:A解析:酸溶液中,氢氧根离子是水电离产生的;碱溶液中,氢离子是水电离产生的。①pH=0的盐酸,溶液中氢离子浓度为1mol·L-1,水电离的氢氧根离子为mol·L-1=1×10-14mol·L-1;②0.1mol·L-1的盐酸,溶液中氢离子浓度为0.1mol·L-1,水电离的氢氧根离子为mol·L-1=1×10-13mol·L-1;③0.01mol·L-1的NaOH 溶液,溶液中氢离子浓度为mol·L-1=1×10-12mol·L-1;④pH=11的NaOH 溶液,溶液中氢离子浓度为1×10-11mol·L-1;所以由水电离产生的c(H+)之比①∶②∶③∶④=1×10-14mol·L-1∶1×10-13mol·L-1∶1×10-12mol·L-1∶1×10-11mol·L-1=1∶10∶100∶1000,故选A。5.一定温度下,用水稀释0.1 mol·L-1的一元弱酸HA,随着稀释的进行,下列数值一定增大的是(KW表示水的离子积,Ka表示HA的电离常数)(　　)。A.KW B.C. D.c(OH-)答案:D解析:温度不变,KW不变,A项不符合题意;根据Ka=,推出,加水稀释时,HA电离程度增大,n(HA)减小,n(A-)增大,则减小,B、C项不符合题意;加水稀释,HA电离程度增大,但是c(H+)减小,因KW不变,可知c(OH-)增大,D符合题意。6.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+)②=③(5)1∶1∶2(6)①<②=③解析:(1)CH3COOH为弱电解质,在水溶液中部分发生电离,电离方程式为CH3COOHCH3COO-+H+。(2)当它们pH相同时,溶液中氢离子浓度相同,假设提供1mol·L-1的氢离子,①c(CH3COOH)>1mol·L-1、②c(HCl)=1mol·L-1、③c(H2SO4)=0.5mol·L-1,其物质的量浓度最大的是①。(3)当它们的物质的量浓度相同时,假设浓度都是1mol·L-1;①CH3COOH溶液电离出的氢离子浓度小于1mol·L-1,②HCl溶液电离出的氢离子浓度为1mol·L-1,③H2SO4溶液电离出的氢离子浓度为2mol·L-1;其pH最小的是③。(4)加水稀释时促进醋酸的电离,醋酸继续电离出氢离子,所以稀释至原体积的10倍后,①CH3COOH溶液中H+浓度大于原来的,③H2SO4溶液和②HCl溶液中H+浓度为原来的,c(H+)由大到小的顺序是①>②=③。(5)体积和物质的量浓度均相同的①②③三种酸溶液,分别与相同浓度的烧碱溶液恰好完全反应,所需烧碱的体积比为1∶1∶2。(6)pH相同时,若消耗等量的Zn,则需要三种酸溶液的体积大小关系为①<②=③。