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课件 高考化学一轮复习第九单元 水溶液中的离子反应和平衡 第34讲 水的电离和溶液的pH
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这是一份课件 高考化学一轮复习第九单元 水溶液中的离子反应和平衡 第34讲 水的电离和溶液的pH，共60页。PPT课件主要包含了考点一水的电离，夯实必备知识，水的电离，水的离子积常数，×10-14，电解质，OH-，对点自测，③④⑤⑦，①②⑥等内容，欢迎下载使用。
第34讲 水的电离和溶液的pH
考点一 水的电离考点二 溶液的酸碱性与pH经典真题·明考向作业手册
夯实必备知识 | 提升关键能力
(1)水是极弱的电解质①水的电离方程式为 , 简写为 。 ②水的电离常数表达式: 。 (2)水的电离过程 (填“吸热”或“放热”)。
H2O+H2O ⇌ H3O++OH-
H2O ⇌ H++OH-
c(H+)·c(OH-)
3. 影响水的电离平衡的因素
(1)温度:温度升高, 水的电离;温度降低, 水的电离。 (2)酸、碱: 水的电离。 (3)能水解的盐: 水的电离。 (4)实例分析:填写下表(填“增大”“不变”“减小”“正向”或“逆向”)。
[警示] (1)给水加热,水的电离程度增大,c(H+)>10-7 ml·L-1,pH<7,但水仍显中性。(2)酸、碱能抑制水的电离,故室温下,酸、碱溶液中水电离产生的c(H+)<1×10-7 ml·L-1;能水解的盐溶液中,水电离产生的c(H+)[或c(OH-)]>1×10-7 ml·L-1。(3)室温下,任何水溶液中均存在c(H+)c(OH-)=KW=1×10-14。
1.判断正误(正确的打“√”,错误的打“×”)(1)100 ℃的纯水中c(H+)=1×10-6 ml·L-1,此时水呈酸性 ( )(2)25 ℃和60 ℃的水的pH,前者大于后者,但都显中性( )(3)任何水溶液中均存在H+和OH-,且水电离出的c(H+)和c(OH-)相等( )
[解析] (2)水的电离程度随温度升高而增大,25 ℃温度较低,水的电离程度较小,c(H+)较小,pH较大,但两种温度下,c(H+)=c(OH-),显中性,正确。
[解析] (1)纯水无论何种情况下均显中性,错误。
(4)向蒸馏水中滴加浓硫酸,KW不变 ( )(5)25 ℃时,0.01 ml·L-1的盐酸中,c(OH-)=1.0×10-12 ml·L-1( )(6)常温下,0.1 ml·L-1的HNO3溶液与0.1 ml·L-1的NaOH溶液中水的电离程度相同 ( )
[解析] (5)0.01 ml·L-1盐酸中,c(H+)=1.0×10-2 ml·L-1,由25 ℃时KW=1.0×10-14,可计算出c(OH-)=1.0×10-12 ml·L-1,正确。
[解析] (4)向蒸馏水中滴加浓硫酸的过程放热,溶液温度升高,KW增大,错误。
[解析] (6)0.1 ml·L-1的HNO3溶液中c(H+)与0.1 ml·L-1的NaOH溶液中c(OH-)均为0.1 ml·L-1,对水电离的抑制作用相当,溶液中水的电离程度相同,正确。
(7)NaCl溶液和CH3COONH4溶液均显中性,两溶液中水的电离程度相同( )(8)室温下,某溶液中水电离产生的c(OH-)<10-7 ml·L-1,则该溶液一定显酸性 ( )
[解析] (7)NaCl对水的电离没有影响,CH3COONH4促进水的电离,两溶液中水的电离程度不同,错误。
[解析] (8)水电离产生的c(OH-)<10-7 ml·L-1,该溶液可能是酸溶液,也可能是碱溶液,错误。
2.填写下列因素对H2O ⇌ H++OH-的影响情形。①加酸;②加碱;③加Na2CO3;④加NH4Cl;⑤升温;⑥降温;⑦加入Na(不考虑温度变化)能使水电离平衡正向移动的是 ;能使KW增大的是 ;能使水的电离程度减小的是 ;能使体系中c(OH-)减小的是 ; 能使体系中c(H+)增大的是 。
题组一 水的电离平衡及影响因素
1.已知25 ℃时,水的电离达到平衡:H2O(l) ⇌ H+(aq)+OH-(aq) ΔH>0,下列叙述正确的是( )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,KW不变C.向水中加入少量CH3COONa固体,平衡逆向移动,c平(H+)减小D.向水中加入少量NaHSO4固体,c平(H+)增大,KW不变
[解析] 加入稀氨水,OH-浓度增大,平衡逆向移动, c平(OH-)增大,A错误;水的电离是吸热过程,故加热(升高温度),KW增大,B错误;向水中加入少量CH3COONa固体,CH3COO-与H+结合生成CH3COOH,H+浓度减小,水的电离平衡正向移动,c平(H+)减小,C错误;向水中加入少量NaHSO4固体,H+浓度增大,平衡逆向移动,c平(H+)增大,但温度不变,KW不变,D正确。
2.一定温度下,水溶液中H+和OH-的浓度变化曲线如图所示,下列说法正确的是( )A.降低温度,可能引起由b向c的变化B.该温度下,水的离子积常数为1.0×10-13C.该温度下,加入CuCl2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
[解析] 图中曲线为一定温度下水溶液中H+和OH-的浓度变化曲线,降低温度,c(H+)和c(OH-)均减小,水的离子积常数减小,所以降低温度将不在曲线上,不可能由b变到c,A错误;根据离子积常数可知,该温度下KW=c(H+)c(OH-)=1×10-7×1×10-7=1×10-14,B错误;
该温度下,CuCl2水解显酸性,氢离子浓度增大而氢氧根离子浓度减小,可以引起曲线b向a的变化,C正确;该温度下,离子积常数不变,稀释溶液,只能在这条曲线上,不能造成由c向d的变化,D错误。
3.下图表示溶液中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-)=KWB.M区域内任意点均有c(H+)c(OH-),B正确;水的电离是吸热反应,升温促进水的电离,c(H+)、c(OH-)及KW都增大,故T1
题组二 由水电离的c(H+)和c(OH-)的计算
1×10-10 ml·L-1
1×10-4 ml·L-1
5.常温下,向20 mL 0.10 ml·L-1 BOH溶液中滴加0.10 ml·L-1 HCl溶液,溶液中水电离的氢离子浓度随加入盐酸体积变化如图所示。则下列说法正确的是( )A.a点,BOH的电离常数Kb≈1×10-6B.由a点到b点,水的电离程度一直增大C.b、d两点溶液对应的pH=7D.d点c(B+)=c(Cl-)
考点二 溶液的酸碱性与pH
溶液的酸碱性取决于溶液中c(H+)和c(OH-)的相对大小。用“>”“<”或“=”填写下列空白:[警示] pH=7或c(H+)=1×10-7 ml·L-1的溶液不一定呈中性,如100 ℃时pH=6的溶液呈中性。故由pH大小或c(H+)大小判断溶液的酸碱性时,一定要注意温度。
2. 溶液的pH及其测量
(1) 溶液的pH①计算公式: pH= ;c(H+)= 。 ②适用范围:pH的取值范围为0~14,即适用于c(H+)≤ ml·L-1或c(OH-)≤ ml· L-1的电解质溶液;当c(H+)或c(OH-)≥ ml·L-1时,直接用c(H+)或c(OH-)表示溶液的酸碱度。
10-pH ml·L-1
(2)测量方法①pH试纸法:用镊子夹取一小块试纸放在洁净的 或 上,用玻璃棒蘸取待测液点在试纸的 ,变色后与 对照, 即可确定溶液的pH。 ②pH计测量法:通过 可精确地测量溶液的pH。 [警示] ①pH试纸使用前不能用蒸馏水润湿,否则待测液因被稀释可能产生误差;②广泛pH试纸只能测出整数值,一般精确到1, pH计可以精确到0.1或0.01。
3. 溶液pH的计算方法
(1)单一溶液pH的计算强酸溶液:如HnA,设浓度为c ml·L-1,c(H+)= ml·L-1,pH= = 。 强碱溶液(25 ℃):如B(OH)n,设浓度为c ml·L-1,c(H+)= ml·L-1,pH= = 。
(2)混合溶液pH的计算(忽略溶液混合时体积变化)①两种强酸混合:直接求出c混(H+),再据此求pH。c混(H+)= 。 ②两种强碱混合:先求出c混(OH-),再根据KW求出c混(H+),最后求pH。c混(OH-)= 。 ③强酸、强碱混合:先判断哪种物质过量,再由下式求出溶液中H+或OH-的浓度,最后求pH。c混(H+)或c混(OH-)= 。
1.判断正误(正确的打“√”,错误的打“×”)(1)任何温度下,利用H+和OH-浓度的相对大小均可判断溶液的酸碱性( )(2)常温下,将pH=3的酸和pH=11的碱等体积混合,所得溶液的pH=7( )
[解析] (2)常温下,将pH=3的酸和pH=11的碱等体积混合,所得溶液的pH不一定为7,若酸为弱酸,则pH小于7,若碱为弱碱,则pH大于7,错误。
[解析] (1)任何温度下,利用H+和OH-浓度的相对大小均可判断溶液的酸碱性,正确。
(3)100 ℃时KW=1.0×10-12,0.01 ml·L-1盐酸的pH=2,0.01 ml·L-1的NaOH溶液的pH=10( )(4)用蒸馏水润湿的pH试纸测溶液的pH,一定会使结果偏低( )
[解析] (4)用蒸馏水润湿的pH试纸测中性溶液的pH,结果无影响,测酸性溶液的pH,结果偏高,测碱性溶液的pH,结果偏低,错误。
[解析] (3)KW=1.0×10-12时,0.01 ml·L-1盐酸的c(H+)=10-2ml·L-1,pH=2,0.01 ml·L-1的NaOH溶液的c(OH-)=10-2 ml·L-1,c(H+)=10-10ml·L-1,pH=10,正确。
(5)室温下,0.1 ml·L-1的HCl溶液与0.1 ml·L-1的NaOH溶液中水的电离程度相等( )(6)用pH计测得某溶液的pH为7.45( )(7)某溶液中c(H+)>10-7 ml·L-1, 该溶液呈酸性( )
[解析] (6)用pH计可以较为准确地测得溶液的pH,正确。
[解析] (5)室温下,0.1 ml·L-1的HCl溶液与0.1 ml·L-1的NaOH溶液中水的电离程度相等,正确。
[解析] (7)未指明温度, 溶液中c(H+)>10-7 ml·L-1, 溶液不一定呈酸性,错误。
(8)某溶液的pH>7 ,则该溶液显碱性 ( )(9)用pH试纸测得某新制氯水的pH=2( )
[解析] (8)未指明温度,溶液pH>7, 不一定呈碱性,错误。
2.判断下列两种溶液在常温下混合后的酸碱性,在横线上填写:酸性、碱性或中性。(1)相同浓度的盐酸和NaOH溶液等体积混合。 (2)相同浓度的CH3COOH溶液和NaOH溶液等体积混合。 (3)相同浓度的氨水和盐酸等体积混合。 (4)pH=2的H2SO4溶液和pH=12的NaOH溶液等体积混合。 (5)pH=2的CH3COOH溶液和pH=12的NaOH溶液等体积混合。 (6)pH=2的盐酸和pH=12的NH3·H2O溶液等体积混合。 (7)0.2 ml·L-1醋酸和0.1 ml·L-1的NaOH溶液等体积混合。 (8)0.2 ml·L-1 HCN和0.1 ml·L-1的NaOH溶液等体积混合。
[解析] (1)等浓度的盐酸和NaOH溶液等体积混合,二者恰好完全反应生成强酸强碱盐,故溶液呈中性。(2)等浓度的CH3COOH溶液和NaOH溶液等体积混合,二者恰好完全反应生成弱酸强碱盐,故溶液呈碱性。(3)相同浓度的氨水和盐酸等体积混合,二者恰好完全反应生成强酸弱碱盐,故溶液呈酸性。(4)pH=2的H2SO4溶液中c(H+)=10-2 ml·L-1,pH=12的NaOH溶液中c(OH-)=10-2 ml·L-1,等体积混合后二者恰好完全反应生成强酸强碱盐,故溶液呈中性。(5)pH=2的CH3COOH溶液中c(CH3COOH)>10-2 ml·L-1,与pH=12的NaOH溶液等体积混合后,弱酸过量,故溶液呈酸性。
(6)pH=12的NH3·H2O溶液中c(NH3·H2O)>10-2 ml·L-1,与pH=2的盐酸等体积混合后,弱碱过量,故溶液呈碱性。(7)0.2 ml·L-1醋酸溶液和0.1 ml·L-1的NaOH溶液等体积混合得到等浓度的醋酸与醋酸钠混合溶液,醋酸的电离程度大于醋酸根离子的水解程度,故显酸性。(8)0.2 ml·L-1 HCN溶液和0.1 ml·L-1的NaOH溶液等体积混合,得到等浓度的HCN与NaCN混合液,HCN的电离程度弱于CN-的水解程度,故显碱性。
题组一 溶液的酸碱性判断
1.25 ℃,下列溶液等体积混合后pH>7的是( )A.pH=4的盐酸与pH=10的Ba(OH)2溶液B.pH=4的硝酸与pH=10的氨水C.pH=2的醋酸与pH=12的NaOH溶液D.pH=2的硫酸与pH=12的KOH溶液
[解析] 25 ℃,pH=4的盐酸中c(H+)=1×10-4 ml·L-1,pH=10的Ba(OH)2溶液中c(OH-)=1×10-4 ml·L-1,强酸和强碱等体积混合,恰好完全反应,则混合后溶液的pH=7,A错误;pH=4的硝酸中c(H+)=1×10-4 ml·L-1,pH=10的氨水中c(OH-)=1×10-4 ml·L-1,但NH3·H2O是弱碱,不完全电离,电离产生的c(OH-)=1×10-4 ml·L-1,c(NH3·H2O)大于1×10-4 ml·L-1,当硝酸和氨水等体积混合后,一水合氨是远远过量的,则混合后溶液显碱性,溶液的pH>7,B正确;
pH=2的醋酸中c(H+)=1×10-2 ml·L-1,pH=12的NaOH溶液中c(OH-)=1×10-2 ml·L-1,醋酸是弱酸,不完全电离,醋酸电离产生的c(H+)=1×10-2 ml·L-1,但c(CH3COOH)大于1×10-2 ml·L-1,当醋酸和NaOH溶液等体积混合后,醋酸是远远过量的,则混合后溶液显酸性,溶液的pH<7,C错误;pH=2的硫酸中c(H+)=1×10-2 ml·L-1,pH=12的KOH溶液中c(OH-)=1×10-2 ml·L-1,强酸和强碱等体积混合,恰好完全反应,则混合后溶液的pH=7,D错误。
题组二 溶液的pH及相关计算
3.在常温下,有关下列4种溶液的叙述中错误的是( )A.在溶液①②中分别加入适量的氯化铵晶体后,两种溶液的pH均减小B.分别加水稀释10倍,四种溶液的pH:①>②>④>③C.③④溶液中,水电离出的c水(H+)=1×10-11 ml·L-1D.将a L溶液④与b L溶液②混合后,若所得溶液的pH=4,则a∶b=9∶11
4.常温下,向20 mL 0.1 ml·L-1的HCOOH溶液中逐滴加入0.1 ml·L-1的NaOH溶液,溶液中由水电离出c(H+)的负对数[-lg c水(H+)]与所加NaOH溶液体积的关系如图所示。下列说法正确的是( )A.c、d、f三点中H2O的电离程度的大小顺序:d>c>fB.e点对应的溶液pH=7C.常温下,HCOO-的水解平衡常数Kh约为1×10-5D.b点的溶液呈酸性,粒子浓度之间存在:c(HCOOH)+c(H+)=c(OH-)+c(HCOO-)
[解析] 图中曲线上纵坐标越大,c水(H+)越小,则水的电离程度越小。酸碱抑制水的电离,弱酸阴离子水解促进水的电离,由图可知,c、d、f三点中H2O的电离程度的大小顺序为d>c>f,故A正确;a点溶质为HCOOH,抑制水的电离,溶液呈酸性;b点溶质为等物质的量浓度的HCOOH、HCOONa,抑制水的电离,溶液呈酸性;d点溶质为HCOONa,促进水的电离,溶液呈碱性,c点溶液呈中性,不影响水的电离;e点是在d点的基础上继续加入NaOH,所以e、f点溶液都呈碱性,故B错误;
b点溶质为等物质的量浓度的HCOONa、HCOOH,溶液呈酸性,c(H+)>c(OH-),说明HCOOH的电离程度大于HCOO-的水解程度,钠离子不水解,所以存在c(HCOOH)
(3)常温下,pH=12的NaOH溶液与pH=2的硫酸,若等体积混合后,溶液的pH为 ;若NaOH溶液与硫酸按9∶11的体积比混合后,溶液的pH为 ;若NaOH溶液与硫酸按11∶9的体积比混合后,溶液的pH为 。
【方法技巧】 溶液pH的计算思路
1. [2022·浙江卷] 25 ℃时,苯酚(C6H5OH)的Ka=1.0×10-10,下列说法正确的是( )A.相同温度下,等pH的C6H5ONa和CH3COONa溶液中,c(C6H5O-)>c(CH3COO-)B.将浓度均为0.10 ml·L-1的C6H5ONa和NaOH溶液加热,两种溶液的pH均变大C.25 ℃时,C6H5OH溶液与NaOH溶液混合,测得pH=10.00,则此时溶液中c(C6H5O-)=c(C6H5OH)D.25 ℃时,0.10 ml·L-1的C6H5OH溶液中加少量C6H5ONa固体,水的电离程度变小
2. [2023·浙江卷] 甲酸(HCOOH)是重要的化工原料。工业废水中的甲酸及其盐,通过离子交换树脂(含固体活性成分R3N,R为烷基)因静电作用被吸附回收,其回收率(被吸附在树脂上甲酸根的物质的量分数)与废水初始pH关系如图(已知甲酸Ka=1.8×10-4),下列说法不正确的是( )A.活性成分R3N在水中存在平衡:R3N+H2O ⇌ R3NH++OH-B.pH=5的废水中c(HCOO-)∶c(HCOOH)=18C.废水初始pH<2.4,随pH下降,甲酸的电离被抑制,与R3NH+作用的HCOO-数目减少D.废水初始pH>5,离子交换树脂活性成分主要以R3NH+形态存在
3. [2021·广东卷] 鸟嘌呤(G)是一种有机弱碱,可与盐酸反应生成盐酸盐(用GHCl表示)。已知GHCl水溶液呈酸性,下列叙述正确的是( ) ml·L-1 GHCl水溶液的pH= ml·L-1 GHCl水溶液加水稀释,pH升高C.GHCl在水中的电离方程式为GHCl = G+HClD.GHCl水溶液中:c(OH-)+c(Cl-)=c(GH+)+c(G)
[解析] 0.001 ml·L-1 GHCl水溶液,电离出的GH+会发生水解,弱离子的水解较为微弱,因此0.001 ml·L-1 GHCl水溶液的pH>3,A项错误。有机弱碱G与盐酸反应得到强酸弱碱盐GHCl,GHCl水解使溶液呈酸性,若加水稀释,酸性减弱,pH升高,B项正确。
GHCl在水中的电离方程式为GHCl = GH++Cl-,C项错误。GHCl水溶液中存在元素守恒:c(Cl-)=c(GH+)+c(G),D项错误。
1. [2023·辽宁部分学校联考] 已知25 ℃下,pH均为1的H2R(难挥发的二元强酸)溶液和CH3COOH溶液,升高温度,两溶液pH与温度的关系如图所示(不考虑水的挥发)。下列说法错误的是( )A.T ℃时,L1对应溶液中水的电离程度最小B.T ℃时,水的离子积常数KW=10-a(10-a-0.1)C.T ℃之后,L1对应溶液pH增大的主要原因是醋酸挥发D.Q点两溶液中存在2c(R2-)>c(CH3COO-)
[解析] 升温促进CH3COOH的电离和挥发,pH先减小后增大,由图可知,曲线L1表示CH3COOH溶液的pH与温度的关系,T ℃时醋酸电离产生H+对水的电离抑制程度最大,水电离程度最小,A正确;由图可知,曲线L2表示H2R溶液的pH与温度的关系,则T ℃时,溶液中H2O和H2R电离出的H+浓度之和为10-a ml·L-1,H2O电离出的c水(H+)=c水(OH-)=(10-a-0.1) ml·L-1,溶液中的OH-全部来自水的电离,水的离子积常数KW=10-a(10-a-0.1),B正确;T ℃之后,温度升高,CH3COOH溶液pH增大,主要原因是醋酸挥发,C正确;由电荷守恒可知,2c(R2-)=c(CH3COO-),D错误。
2. 丙烯酸(CH2 = CHCOOH)和硫氰酸(HSCN)是两种一元酸且Ka(HSCN)>Ka(CH2 = CHCOOH)。室温下,pH为3的两种酸溶液加水稀释,溶液pH变化如图所示。下列叙述错误的是( )A.曲线L2代表硫氰酸溶液pH与V(H2O)关系B.a点溶液与等体积pH=9的NaOH溶液中和后得到酸性溶液C.只要保持温度不变,pH=3的丙烯酸溶液加水稀释过程中c水(H+)·c水(OH-)不变D.加水无限稀释不能使a点移至c点
[解析] 由图像可知,相同pH的两种酸溶液,稀释相同的倍数,曲线L2对应的变化量大,对应酸的酸性强,因为Ka(HSCN)>Ka(CH2 = CHCOOH),所以曲线L2代表硫氰酸溶液pH与V(H2O)关系,A正确;a点为pH=5的HSCN溶液,与等体积pH=9的NaOH溶液反应后,HSCN过量,溶液显酸性,B正确;温度不变,pH=3的丙烯酸溶液加水稀释过程,c(H+)减小,水的电离程度增大,c水(H+)·c水(OH-)增大,C错误;加水无限稀释,pH无限接近7但不会超过7,不能使a点移至c点,D正确。
考点一 水的电离和溶液的pH
[解析] 在25 ℃时,某稀溶液中由水电离产生的c(H+)为1×10-13 ml·L-1<1×10-7 ml·L-1,说明溶液中的溶质抑制水的电离,溶液可能呈酸性或碱性,A正确,B错误;如果该溶液呈酸性,则溶液的pH=1,如果该溶液呈碱性,则溶液的pH=13,C、D错误。
1. 25 ℃时,某稀溶液中由水电离产生的H+浓度为1×10-13 ml·L-1,下列有关该溶液的叙述正确的是( )A.该溶液可能呈酸性B.该溶液一定呈碱性C.该溶液的pH一定是1D.该溶液的pH不可能为13
[解析] 不知盐酸与氨水的物质的量浓度,不能判断c(H+)与c(OH-)的相对大小,A项错误;由水电离出的c水(OH-)=1×10-10 ml·L-1的溶液,水的电离受到抑制,该溶液可能为酸溶液,也可能为碱溶液,pH不一定小于7,B项错误;
2. 下列溶液pH一定小于7的是( )A.等体积的盐酸与氨水的混合液B.由水电离出的c水(OH-)=1×10-10 ml·L-1的溶液C.80 ℃时的氯化钠溶液D.c(H+)=1×10-3 ml·L-1的酸与c(OH-)=1×10-3 ml·L-1的碱等体积混合
水的电离为吸热过程,升高温度促进水的电离,25 ℃时,水中c(H+)=10-7 ml·L-1,80 ℃时,由水电离出的c(H+)>10-7 ml·L-1,所以80 ℃时氯化钠溶液的pH一定小于7,C项正确;不明确酸和碱的强弱,不能判断混合溶液的pH,D项错误。
5. 水的电离平衡曲线如图所示,下列说法不正确的是( )A.图中五点KW间的关系:B>C>A=D=EB.若处在B点时,将pH=2的硫酸与pH=12的KOH溶液等体积混合后,溶液显中性C.向E点对应的NaOH溶液中滴加适量醋酸溶液至A点,此时c(Na+)=c(CH3COO-)D.若从A点到达D点,可采用温度不变在水中加少量NH4Cl固体
[解析] A、D、E都处于25 ℃时,KW相等,B点c(H+)和c(OH-)都大于C点的c(H+)和c(OH-),并且C点的c(H+)和c(OH-)大于A点的c(H+)和c(OH-),c(H+)和c(OH-)越大,KW越大,故KW:B>C>A=D=E,A正确;若处在B点,KW=1×10-12,pH=2的硫酸中氢离子浓度为10-2 ml·L-1,pH=12的KOH溶液中氢氧根离子浓度为1 ml·L-1,等体积混合,KOH过量,故溶液呈碱性,B错误;
向E点对应的NaOH溶液中滴加适量醋酸溶液至A点时,溶液中存在电荷守恒,c(H+)+c(Na+)=c(CH3COO-)+c(OH-),pH=7时,c(H+)=c(OH-),所以有c(Na+)=c(CH3COO-),C正确;从A点到达D点,水电离出的氢离子浓度增大,KW不变,加入氯化铵,铵根离子水解呈酸性,使氢离子浓度增大,可以实现,D正确。
6. 常温下0.1 ml·L-1醋酸溶液的pH=a,下列能使溶液pH=a+1的措施是( )A.将溶液稀释到原体积的10倍B.加入适量的醋酸钠固体C.加入等体积0.2 ml·L-1盐酸D.升高溶液的温度
[解析] pH由a变成a+1,表明溶液酸性减弱。将溶液稀释10倍,若电离平衡不移动,则溶液pH由a变成a+1,但由于电离平衡会发生移动,A项错误;加入适量醋酸钠固体,可抑制醋酸的电离,使溶液pH增大,B项正确;向弱酸溶液中加入等体积、浓度较大的强酸,溶液酸性增强,C项错误;升高溶液的温度会促进醋酸电离,酸性增强,D项错误。
考点二 溶液的pH计算
7. 常温下将pH=1的硫酸平均分成两等份,一份加入适量水,另一份加入与该硫酸溶液物质的量浓度相同的氢氧化钠溶液,两者pH都增大了1。加入水和NaOH溶液的体积比为(忽略混合过程中体积变化)( )A.11∶1B.10∶1C.6∶1D.5∶1
8. 已知100 ℃时,0.01 ml·L-1 NaHSO4溶液中水电离的c水(H+)=10-10 ml·L-1,该温度下将pH=8的Ba(OH)2溶液V1 L与pH=5的NaHSO4溶液V2 L混合,所得溶液pH=7,则V1∶V2为(忽略混合过程中体积变化)( )A.2∶9 B.1∶9C.1∶1D.1∶2
10. 25 ℃时,用0.100 ml·L-1盐酸滴定100 mL等浓度的MOH溶液,混合溶液的pH及pOH水[pOH水=-lg c水(OH-),c水(OH-)为水电离出的OH-的浓度]与滴入盐酸体积的关系如图所示。下列说法正确的是( )A.25 ℃时,MOH电离常数的数量级为10-4B.点①溶液中:c(MOH)>c(Cl-)>c(M+)C.点②溶液呈酸性,c(M+)=104c(MOH)D.点③溶液呈中性,c(Cl-)=c(M+)
考点三 水的电离和溶液pH综合考查
11. 某二元酸H2X在水中的电离方程式是H2X = H++HX-,HX- ⇌ H++X2-,常温下,向20.00 mL 0.01 ml·L-1 H2X溶液中滴入0.01 ml·L-1 NaOH溶液,pOH水与所加NaOH溶液体积的关系如图所示。已知pOH水表示溶液中由水电离出的c水(OH-)的负对数,即pOH水=-lg c水(OH-)。下列说法错误的是( )A.常温下,0.01 ml·L-1 H2X溶液的pH为1.4B.溶液中水的电离程度:d>c>bC.e点溶液呈碱性D.d点溶液中存在2c(Na+)=c(HX-)+c(X2-)
[解析] 滴加NaOH溶液20.00 mL恰好生成NaHX,对应图像b点;滴加NaOH溶液40.00 mL恰好生成Na2X,此时由于X2-的水解对水的电离的促进作用最大,对应图像d点;此后氢氧化钠过量,水的电离又受到抑制。由图可知,常温下,0.01 ml·L-1 H2X溶液的pOH水=12.6,则H2X溶液的pH为1.4,A正确。
由图像可知,b点溶质为NaHX,pOH水=11.2>7,溶液中c(H+)=10-2.8 ml·L-1,则溶液显酸性,水的电离受到抑制;c点溶质为NaHX、Na2X,pOH水=7,溶液中c(OH-)=10-7 ml·L-1,HX-的电离程度与X-的水解程度恰好相当,则溶液显中性;d点溶质为Na2X,水的电离受到促进,电离程度最大;故水的电离程度:d>c>b,B正确;e点溶质为NaOH、Na2X,溶液显碱性,C正确;d点溶质为Na2X,根据元素守恒可知,c(Na+)=2c(HX-)+2c(X2-),D错误。
(3)已知水在25 ℃和95 ℃时,其电离平衡曲线如图所示。①曲线A所对应的温度下,pH=2的HCl溶液和pH=12的某BOH溶液中,若水的电离程度分别用α1、α2表示,则α1 α2(填“大于”“小于”“等于”或“无法确定”,下同),若将二者等体积混合,则混合溶液的pH 7。
[解析] (3)①曲线A所对应的温度下水的离子积常数为10-14,pH=2的HCl溶液中氢离子浓度是0.01 ml·L-1,pH=12的某BOH溶液中氢氧根离子浓度是0.01 ml·L-1,因此对水的电离抑制程度相同,则α1等于α2。若将二者等体积混合,由于BOH的碱性强弱不确定,如果是强碱,二者恰好反应,溶液显中性,如果是弱碱,则反应后BOH过量,溶液显碱性,因此混合溶液的pH无法确定。
②在曲线B所对应的温度下,将0.02 ml·L-1的Ba(OH)2溶液与等物质的量浓度的NaHSO4溶液等体积混合,所得混合液的pH= 。
③若另一温度下测得0.01 ml·L-1NaOH溶液的pH为11。在该温度下,将pH=a的NaOH溶液Va L与pH=b的硫酸Vb L混合,若所得混合液的pH=10,且a=12,b=2,则Va∶Vb= 。
第34讲 水的电离和溶液的pH
考点一 水的电离考点二 溶液的酸碱性与pH经典真题·明考向作业手册
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(1)水是极弱的电解质①水的电离方程式为 , 简写为 。 ②水的电离常数表达式: 。 (2)水的电离过程 (填“吸热”或“放热”)。
H2O+H2O ⇌ H3O++OH-
H2O ⇌ H++OH-
c(H+)·c(OH-)
3. 影响水的电离平衡的因素
(1)温度:温度升高, 水的电离;温度降低, 水的电离。 (2)酸、碱: 水的电离。 (3)能水解的盐: 水的电离。 (4)实例分析:填写下表(填“增大”“不变”“减小”“正向”或“逆向”)。
[警示] (1)给水加热,水的电离程度增大,c(H+)>10-7 ml·L-1,pH<7,但水仍显中性。(2)酸、碱能抑制水的电离,故室温下,酸、碱溶液中水电离产生的c(H+)<1×10-7 ml·L-1;能水解的盐溶液中,水电离产生的c(H+)[或c(OH-)]>1×10-7 ml·L-1。(3)室温下,任何水溶液中均存在c(H+)c(OH-)=KW=1×10-14。
1.判断正误(正确的打“√”,错误的打“×”)(1)100 ℃的纯水中c(H+)=1×10-6 ml·L-1,此时水呈酸性 ( )(2)25 ℃和60 ℃的水的pH,前者大于后者,但都显中性( )(3)任何水溶液中均存在H+和OH-,且水电离出的c(H+)和c(OH-)相等( )
[解析] (2)水的电离程度随温度升高而增大,25 ℃温度较低,水的电离程度较小,c(H+)较小,pH较大,但两种温度下,c(H+)=c(OH-),显中性,正确。
[解析] (1)纯水无论何种情况下均显中性,错误。
(4)向蒸馏水中滴加浓硫酸,KW不变 ( )(5)25 ℃时,0.01 ml·L-1的盐酸中,c(OH-)=1.0×10-12 ml·L-1( )(6)常温下,0.1 ml·L-1的HNO3溶液与0.1 ml·L-1的NaOH溶液中水的电离程度相同 ( )
[解析] (5)0.01 ml·L-1盐酸中,c(H+)=1.0×10-2 ml·L-1,由25 ℃时KW=1.0×10-14,可计算出c(OH-)=1.0×10-12 ml·L-1,正确。
[解析] (4)向蒸馏水中滴加浓硫酸的过程放热,溶液温度升高,KW增大,错误。
[解析] (6)0.1 ml·L-1的HNO3溶液中c(H+)与0.1 ml·L-1的NaOH溶液中c(OH-)均为0.1 ml·L-1,对水电离的抑制作用相当,溶液中水的电离程度相同,正确。
(7)NaCl溶液和CH3COONH4溶液均显中性,两溶液中水的电离程度相同( )(8)室温下,某溶液中水电离产生的c(OH-)<10-7 ml·L-1,则该溶液一定显酸性 ( )
[解析] (7)NaCl对水的电离没有影响,CH3COONH4促进水的电离,两溶液中水的电离程度不同,错误。
[解析] (8)水电离产生的c(OH-)<10-7 ml·L-1,该溶液可能是酸溶液,也可能是碱溶液,错误。
2.填写下列因素对H2O ⇌ H++OH-的影响情形。①加酸;②加碱;③加Na2CO3;④加NH4Cl;⑤升温;⑥降温;⑦加入Na(不考虑温度变化)能使水电离平衡正向移动的是 ;能使KW增大的是 ;能使水的电离程度减小的是 ;能使体系中c(OH-)减小的是 ; 能使体系中c(H+)增大的是 。
题组一 水的电离平衡及影响因素
1.已知25 ℃时,水的电离达到平衡:H2O(l) ⇌ H+(aq)+OH-(aq) ΔH>0,下列叙述正确的是( )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,KW不变C.向水中加入少量CH3COONa固体,平衡逆向移动,c平(H+)减小D.向水中加入少量NaHSO4固体,c平(H+)增大,KW不变
[解析] 加入稀氨水,OH-浓度增大,平衡逆向移动, c平(OH-)增大,A错误;水的电离是吸热过程,故加热(升高温度),KW增大,B错误;向水中加入少量CH3COONa固体,CH3COO-与H+结合生成CH3COOH,H+浓度减小,水的电离平衡正向移动,c平(H+)减小,C错误;向水中加入少量NaHSO4固体,H+浓度增大,平衡逆向移动,c平(H+)增大,但温度不变,KW不变,D正确。
2.一定温度下,水溶液中H+和OH-的浓度变化曲线如图所示,下列说法正确的是( )A.降低温度,可能引起由b向c的变化B.该温度下,水的离子积常数为1.0×10-13C.该温度下,加入CuCl2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
[解析] 图中曲线为一定温度下水溶液中H+和OH-的浓度变化曲线,降低温度,c(H+)和c(OH-)均减小,水的离子积常数减小,所以降低温度将不在曲线上,不可能由b变到c,A错误;根据离子积常数可知,该温度下KW=c(H+)c(OH-)=1×10-7×1×10-7=1×10-14,B错误;
该温度下,CuCl2水解显酸性,氢离子浓度增大而氢氧根离子浓度减小,可以引起曲线b向a的变化,C正确;该温度下,离子积常数不变,稀释溶液,只能在这条曲线上,不能造成由c向d的变化,D错误。
3.下图表示溶液中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-)=KWB.M区域内任意点均有c(H+)
题组二 由水电离的c(H+)和c(OH-)的计算
1×10-10 ml·L-1
1×10-4 ml·L-1
5.常温下,向20 mL 0.10 ml·L-1 BOH溶液中滴加0.10 ml·L-1 HCl溶液,溶液中水电离的氢离子浓度随加入盐酸体积变化如图所示。则下列说法正确的是( )A.a点,BOH的电离常数Kb≈1×10-6B.由a点到b点,水的电离程度一直增大C.b、d两点溶液对应的pH=7D.d点c(B+)=c(Cl-)
考点二 溶液的酸碱性与pH
溶液的酸碱性取决于溶液中c(H+)和c(OH-)的相对大小。用“>”“<”或“=”填写下列空白:[警示] pH=7或c(H+)=1×10-7 ml·L-1的溶液不一定呈中性,如100 ℃时pH=6的溶液呈中性。故由pH大小或c(H+)大小判断溶液的酸碱性时,一定要注意温度。
2. 溶液的pH及其测量
(1) 溶液的pH①计算公式: pH= ;c(H+)= 。 ②适用范围:pH的取值范围为0~14,即适用于c(H+)≤ ml·L-1或c(OH-)≤ ml· L-1的电解质溶液;当c(H+)或c(OH-)≥ ml·L-1时,直接用c(H+)或c(OH-)表示溶液的酸碱度。
10-pH ml·L-1
(2)测量方法①pH试纸法:用镊子夹取一小块试纸放在洁净的 或 上,用玻璃棒蘸取待测液点在试纸的 ,变色后与 对照, 即可确定溶液的pH。 ②pH计测量法:通过 可精确地测量溶液的pH。 [警示] ①pH试纸使用前不能用蒸馏水润湿,否则待测液因被稀释可能产生误差;②广泛pH试纸只能测出整数值,一般精确到1, pH计可以精确到0.1或0.01。
3. 溶液pH的计算方法
(1)单一溶液pH的计算强酸溶液:如HnA,设浓度为c ml·L-1,c(H+)= ml·L-1,pH= = 。 强碱溶液(25 ℃):如B(OH)n,设浓度为c ml·L-1,c(H+)= ml·L-1,pH= = 。
(2)混合溶液pH的计算(忽略溶液混合时体积变化)①两种强酸混合:直接求出c混(H+),再据此求pH。c混(H+)= 。 ②两种强碱混合:先求出c混(OH-),再根据KW求出c混(H+),最后求pH。c混(OH-)= 。 ③强酸、强碱混合:先判断哪种物质过量,再由下式求出溶液中H+或OH-的浓度,最后求pH。c混(H+)或c混(OH-)= 。
1.判断正误(正确的打“√”,错误的打“×”)(1)任何温度下,利用H+和OH-浓度的相对大小均可判断溶液的酸碱性( )(2)常温下,将pH=3的酸和pH=11的碱等体积混合,所得溶液的pH=7( )
[解析] (2)常温下,将pH=3的酸和pH=11的碱等体积混合,所得溶液的pH不一定为7,若酸为弱酸,则pH小于7,若碱为弱碱,则pH大于7,错误。
[解析] (1)任何温度下,利用H+和OH-浓度的相对大小均可判断溶液的酸碱性,正确。
(3)100 ℃时KW=1.0×10-12,0.01 ml·L-1盐酸的pH=2,0.01 ml·L-1的NaOH溶液的pH=10( )(4)用蒸馏水润湿的pH试纸测溶液的pH,一定会使结果偏低( )
[解析] (4)用蒸馏水润湿的pH试纸测中性溶液的pH,结果无影响,测酸性溶液的pH,结果偏高,测碱性溶液的pH,结果偏低,错误。
[解析] (3)KW=1.0×10-12时,0.01 ml·L-1盐酸的c(H+)=10-2ml·L-1,pH=2,0.01 ml·L-1的NaOH溶液的c(OH-)=10-2 ml·L-1,c(H+)=10-10ml·L-1,pH=10,正确。
(5)室温下,0.1 ml·L-1的HCl溶液与0.1 ml·L-1的NaOH溶液中水的电离程度相等( )(6)用pH计测得某溶液的pH为7.45( )(7)某溶液中c(H+)>10-7 ml·L-1, 该溶液呈酸性( )
[解析] (6)用pH计可以较为准确地测得溶液的pH,正确。
[解析] (5)室温下,0.1 ml·L-1的HCl溶液与0.1 ml·L-1的NaOH溶液中水的电离程度相等,正确。
[解析] (7)未指明温度, 溶液中c(H+)>10-7 ml·L-1, 溶液不一定呈酸性,错误。
(8)某溶液的pH>7 ,则该溶液显碱性 ( )(9)用pH试纸测得某新制氯水的pH=2( )
[解析] (8)未指明温度,溶液pH>7, 不一定呈碱性,错误。
2.判断下列两种溶液在常温下混合后的酸碱性,在横线上填写:酸性、碱性或中性。(1)相同浓度的盐酸和NaOH溶液等体积混合。 (2)相同浓度的CH3COOH溶液和NaOH溶液等体积混合。 (3)相同浓度的氨水和盐酸等体积混合。 (4)pH=2的H2SO4溶液和pH=12的NaOH溶液等体积混合。 (5)pH=2的CH3COOH溶液和pH=12的NaOH溶液等体积混合。 (6)pH=2的盐酸和pH=12的NH3·H2O溶液等体积混合。 (7)0.2 ml·L-1醋酸和0.1 ml·L-1的NaOH溶液等体积混合。 (8)0.2 ml·L-1 HCN和0.1 ml·L-1的NaOH溶液等体积混合。
[解析] (1)等浓度的盐酸和NaOH溶液等体积混合,二者恰好完全反应生成强酸强碱盐,故溶液呈中性。(2)等浓度的CH3COOH溶液和NaOH溶液等体积混合,二者恰好完全反应生成弱酸强碱盐,故溶液呈碱性。(3)相同浓度的氨水和盐酸等体积混合,二者恰好完全反应生成强酸弱碱盐,故溶液呈酸性。(4)pH=2的H2SO4溶液中c(H+)=10-2 ml·L-1,pH=12的NaOH溶液中c(OH-)=10-2 ml·L-1,等体积混合后二者恰好完全反应生成强酸强碱盐,故溶液呈中性。(5)pH=2的CH3COOH溶液中c(CH3COOH)>10-2 ml·L-1,与pH=12的NaOH溶液等体积混合后,弱酸过量,故溶液呈酸性。
(6)pH=12的NH3·H2O溶液中c(NH3·H2O)>10-2 ml·L-1,与pH=2的盐酸等体积混合后,弱碱过量,故溶液呈碱性。(7)0.2 ml·L-1醋酸溶液和0.1 ml·L-1的NaOH溶液等体积混合得到等浓度的醋酸与醋酸钠混合溶液,醋酸的电离程度大于醋酸根离子的水解程度,故显酸性。(8)0.2 ml·L-1 HCN溶液和0.1 ml·L-1的NaOH溶液等体积混合,得到等浓度的HCN与NaCN混合液,HCN的电离程度弱于CN-的水解程度,故显碱性。
题组一 溶液的酸碱性判断
1.25 ℃,下列溶液等体积混合后pH>7的是( )A.pH=4的盐酸与pH=10的Ba(OH)2溶液B.pH=4的硝酸与pH=10的氨水C.pH=2的醋酸与pH=12的NaOH溶液D.pH=2的硫酸与pH=12的KOH溶液
[解析] 25 ℃,pH=4的盐酸中c(H+)=1×10-4 ml·L-1,pH=10的Ba(OH)2溶液中c(OH-)=1×10-4 ml·L-1,强酸和强碱等体积混合,恰好完全反应,则混合后溶液的pH=7,A错误;pH=4的硝酸中c(H+)=1×10-4 ml·L-1,pH=10的氨水中c(OH-)=1×10-4 ml·L-1,但NH3·H2O是弱碱,不完全电离,电离产生的c(OH-)=1×10-4 ml·L-1,c(NH3·H2O)大于1×10-4 ml·L-1,当硝酸和氨水等体积混合后,一水合氨是远远过量的,则混合后溶液显碱性,溶液的pH>7,B正确;
pH=2的醋酸中c(H+)=1×10-2 ml·L-1,pH=12的NaOH溶液中c(OH-)=1×10-2 ml·L-1,醋酸是弱酸,不完全电离,醋酸电离产生的c(H+)=1×10-2 ml·L-1,但c(CH3COOH)大于1×10-2 ml·L-1,当醋酸和NaOH溶液等体积混合后,醋酸是远远过量的,则混合后溶液显酸性,溶液的pH<7,C错误;pH=2的硫酸中c(H+)=1×10-2 ml·L-1,pH=12的KOH溶液中c(OH-)=1×10-2 ml·L-1,强酸和强碱等体积混合,恰好完全反应,则混合后溶液的pH=7,D错误。
题组二 溶液的pH及相关计算
3.在常温下,有关下列4种溶液的叙述中错误的是( )A.在溶液①②中分别加入适量的氯化铵晶体后,两种溶液的pH均减小B.分别加水稀释10倍,四种溶液的pH:①>②>④>③C.③④溶液中,水电离出的c水(H+)=1×10-11 ml·L-1D.将a L溶液④与b L溶液②混合后,若所得溶液的pH=4,则a∶b=9∶11
4.常温下,向20 mL 0.1 ml·L-1的HCOOH溶液中逐滴加入0.1 ml·L-1的NaOH溶液,溶液中由水电离出c(H+)的负对数[-lg c水(H+)]与所加NaOH溶液体积的关系如图所示。下列说法正确的是( )A.c、d、f三点中H2O的电离程度的大小顺序:d>c>fB.e点对应的溶液pH=7C.常温下,HCOO-的水解平衡常数Kh约为1×10-5D.b点的溶液呈酸性,粒子浓度之间存在:c(HCOOH)+c(H+)=c(OH-)+c(HCOO-)
[解析] 图中曲线上纵坐标越大,c水(H+)越小,则水的电离程度越小。酸碱抑制水的电离,弱酸阴离子水解促进水的电离,由图可知,c、d、f三点中H2O的电离程度的大小顺序为d>c>f,故A正确;a点溶质为HCOOH,抑制水的电离,溶液呈酸性;b点溶质为等物质的量浓度的HCOOH、HCOONa,抑制水的电离,溶液呈酸性;d点溶质为HCOONa,促进水的电离,溶液呈碱性,c点溶液呈中性,不影响水的电离;e点是在d点的基础上继续加入NaOH,所以e、f点溶液都呈碱性,故B错误;
b点溶质为等物质的量浓度的HCOONa、HCOOH,溶液呈酸性,c(H+)>c(OH-),说明HCOOH的电离程度大于HCOO-的水解程度,钠离子不水解,所以存在c(HCOOH)
(3)常温下,pH=12的NaOH溶液与pH=2的硫酸,若等体积混合后,溶液的pH为 ;若NaOH溶液与硫酸按9∶11的体积比混合后,溶液的pH为 ;若NaOH溶液与硫酸按11∶9的体积比混合后,溶液的pH为 。
【方法技巧】 溶液pH的计算思路
1. [2022·浙江卷] 25 ℃时,苯酚(C6H5OH)的Ka=1.0×10-10,下列说法正确的是( )A.相同温度下,等pH的C6H5ONa和CH3COONa溶液中,c(C6H5O-)>c(CH3COO-)B.将浓度均为0.10 ml·L-1的C6H5ONa和NaOH溶液加热,两种溶液的pH均变大C.25 ℃时,C6H5OH溶液与NaOH溶液混合,测得pH=10.00,则此时溶液中c(C6H5O-)=c(C6H5OH)D.25 ℃时,0.10 ml·L-1的C6H5OH溶液中加少量C6H5ONa固体,水的电离程度变小
2. [2023·浙江卷] 甲酸(HCOOH)是重要的化工原料。工业废水中的甲酸及其盐,通过离子交换树脂(含固体活性成分R3N,R为烷基)因静电作用被吸附回收,其回收率(被吸附在树脂上甲酸根的物质的量分数)与废水初始pH关系如图(已知甲酸Ka=1.8×10-4),下列说法不正确的是( )A.活性成分R3N在水中存在平衡:R3N+H2O ⇌ R3NH++OH-B.pH=5的废水中c(HCOO-)∶c(HCOOH)=18C.废水初始pH<2.4,随pH下降,甲酸的电离被抑制,与R3NH+作用的HCOO-数目减少D.废水初始pH>5,离子交换树脂活性成分主要以R3NH+形态存在
3. [2021·广东卷] 鸟嘌呤(G)是一种有机弱碱,可与盐酸反应生成盐酸盐(用GHCl表示)。已知GHCl水溶液呈酸性,下列叙述正确的是( ) ml·L-1 GHCl水溶液的pH= ml·L-1 GHCl水溶液加水稀释,pH升高C.GHCl在水中的电离方程式为GHCl = G+HClD.GHCl水溶液中:c(OH-)+c(Cl-)=c(GH+)+c(G)
[解析] 0.001 ml·L-1 GHCl水溶液,电离出的GH+会发生水解,弱离子的水解较为微弱,因此0.001 ml·L-1 GHCl水溶液的pH>3,A项错误。有机弱碱G与盐酸反应得到强酸弱碱盐GHCl,GHCl水解使溶液呈酸性,若加水稀释,酸性减弱,pH升高,B项正确。
GHCl在水中的电离方程式为GHCl = GH++Cl-,C项错误。GHCl水溶液中存在元素守恒:c(Cl-)=c(GH+)+c(G),D项错误。
1. [2023·辽宁部分学校联考] 已知25 ℃下,pH均为1的H2R(难挥发的二元强酸)溶液和CH3COOH溶液,升高温度,两溶液pH与温度的关系如图所示(不考虑水的挥发)。下列说法错误的是( )A.T ℃时,L1对应溶液中水的电离程度最小B.T ℃时,水的离子积常数KW=10-a(10-a-0.1)C.T ℃之后,L1对应溶液pH增大的主要原因是醋酸挥发D.Q点两溶液中存在2c(R2-)>c(CH3COO-)
[解析] 升温促进CH3COOH的电离和挥发,pH先减小后增大,由图可知,曲线L1表示CH3COOH溶液的pH与温度的关系,T ℃时醋酸电离产生H+对水的电离抑制程度最大,水电离程度最小,A正确;由图可知,曲线L2表示H2R溶液的pH与温度的关系,则T ℃时,溶液中H2O和H2R电离出的H+浓度之和为10-a ml·L-1,H2O电离出的c水(H+)=c水(OH-)=(10-a-0.1) ml·L-1,溶液中的OH-全部来自水的电离,水的离子积常数KW=10-a(10-a-0.1),B正确;T ℃之后,温度升高,CH3COOH溶液pH增大,主要原因是醋酸挥发,C正确;由电荷守恒可知,2c(R2-)=c(CH3COO-),D错误。
2. 丙烯酸(CH2 = CHCOOH)和硫氰酸(HSCN)是两种一元酸且Ka(HSCN)>Ka(CH2 = CHCOOH)。室温下,pH为3的两种酸溶液加水稀释,溶液pH变化如图所示。下列叙述错误的是( )A.曲线L2代表硫氰酸溶液pH与V(H2O)关系B.a点溶液与等体积pH=9的NaOH溶液中和后得到酸性溶液C.只要保持温度不变,pH=3的丙烯酸溶液加水稀释过程中c水(H+)·c水(OH-)不变D.加水无限稀释不能使a点移至c点
[解析] 由图像可知,相同pH的两种酸溶液,稀释相同的倍数,曲线L2对应的变化量大,对应酸的酸性强,因为Ka(HSCN)>Ka(CH2 = CHCOOH),所以曲线L2代表硫氰酸溶液pH与V(H2O)关系,A正确;a点为pH=5的HSCN溶液,与等体积pH=9的NaOH溶液反应后,HSCN过量,溶液显酸性,B正确;温度不变,pH=3的丙烯酸溶液加水稀释过程,c(H+)减小,水的电离程度增大,c水(H+)·c水(OH-)增大,C错误;加水无限稀释,pH无限接近7但不会超过7,不能使a点移至c点,D正确。
考点一 水的电离和溶液的pH
[解析] 在25 ℃时,某稀溶液中由水电离产生的c(H+)为1×10-13 ml·L-1<1×10-7 ml·L-1,说明溶液中的溶质抑制水的电离,溶液可能呈酸性或碱性,A正确,B错误;如果该溶液呈酸性,则溶液的pH=1,如果该溶液呈碱性,则溶液的pH=13,C、D错误。
1. 25 ℃时,某稀溶液中由水电离产生的H+浓度为1×10-13 ml·L-1,下列有关该溶液的叙述正确的是( )A.该溶液可能呈酸性B.该溶液一定呈碱性C.该溶液的pH一定是1D.该溶液的pH不可能为13
[解析] 不知盐酸与氨水的物质的量浓度,不能判断c(H+)与c(OH-)的相对大小,A项错误;由水电离出的c水(OH-)=1×10-10 ml·L-1的溶液,水的电离受到抑制,该溶液可能为酸溶液,也可能为碱溶液,pH不一定小于7,B项错误;
2. 下列溶液pH一定小于7的是( )A.等体积的盐酸与氨水的混合液B.由水电离出的c水(OH-)=1×10-10 ml·L-1的溶液C.80 ℃时的氯化钠溶液D.c(H+)=1×10-3 ml·L-1的酸与c(OH-)=1×10-3 ml·L-1的碱等体积混合
水的电离为吸热过程,升高温度促进水的电离,25 ℃时,水中c(H+)=10-7 ml·L-1,80 ℃时,由水电离出的c(H+)>10-7 ml·L-1,所以80 ℃时氯化钠溶液的pH一定小于7,C项正确;不明确酸和碱的强弱,不能判断混合溶液的pH,D项错误。
5. 水的电离平衡曲线如图所示,下列说法不正确的是( )A.图中五点KW间的关系:B>C>A=D=EB.若处在B点时,将pH=2的硫酸与pH=12的KOH溶液等体积混合后,溶液显中性C.向E点对应的NaOH溶液中滴加适量醋酸溶液至A点,此时c(Na+)=c(CH3COO-)D.若从A点到达D点,可采用温度不变在水中加少量NH4Cl固体
[解析] A、D、E都处于25 ℃时,KW相等,B点c(H+)和c(OH-)都大于C点的c(H+)和c(OH-),并且C点的c(H+)和c(OH-)大于A点的c(H+)和c(OH-),c(H+)和c(OH-)越大,KW越大,故KW:B>C>A=D=E,A正确;若处在B点,KW=1×10-12,pH=2的硫酸中氢离子浓度为10-2 ml·L-1,pH=12的KOH溶液中氢氧根离子浓度为1 ml·L-1,等体积混合,KOH过量,故溶液呈碱性,B错误;
向E点对应的NaOH溶液中滴加适量醋酸溶液至A点时,溶液中存在电荷守恒,c(H+)+c(Na+)=c(CH3COO-)+c(OH-),pH=7时,c(H+)=c(OH-),所以有c(Na+)=c(CH3COO-),C正确;从A点到达D点,水电离出的氢离子浓度增大,KW不变,加入氯化铵,铵根离子水解呈酸性,使氢离子浓度增大,可以实现,D正确。
6. 常温下0.1 ml·L-1醋酸溶液的pH=a,下列能使溶液pH=a+1的措施是( )A.将溶液稀释到原体积的10倍B.加入适量的醋酸钠固体C.加入等体积0.2 ml·L-1盐酸D.升高溶液的温度
[解析] pH由a变成a+1,表明溶液酸性减弱。将溶液稀释10倍,若电离平衡不移动,则溶液pH由a变成a+1,但由于电离平衡会发生移动,A项错误;加入适量醋酸钠固体,可抑制醋酸的电离,使溶液pH增大,B项正确;向弱酸溶液中加入等体积、浓度较大的强酸,溶液酸性增强,C项错误;升高溶液的温度会促进醋酸电离,酸性增强,D项错误。
考点二 溶液的pH计算
7. 常温下将pH=1的硫酸平均分成两等份,一份加入适量水,另一份加入与该硫酸溶液物质的量浓度相同的氢氧化钠溶液,两者pH都增大了1。加入水和NaOH溶液的体积比为(忽略混合过程中体积变化)( )A.11∶1B.10∶1C.6∶1D.5∶1
8. 已知100 ℃时,0.01 ml·L-1 NaHSO4溶液中水电离的c水(H+)=10-10 ml·L-1,该温度下将pH=8的Ba(OH)2溶液V1 L与pH=5的NaHSO4溶液V2 L混合,所得溶液pH=7,则V1∶V2为(忽略混合过程中体积变化)( )A.2∶9 B.1∶9C.1∶1D.1∶2
10. 25 ℃时,用0.100 ml·L-1盐酸滴定100 mL等浓度的MOH溶液,混合溶液的pH及pOH水[pOH水=-lg c水(OH-),c水(OH-)为水电离出的OH-的浓度]与滴入盐酸体积的关系如图所示。下列说法正确的是( )A.25 ℃时,MOH电离常数的数量级为10-4B.点①溶液中:c(MOH)>c(Cl-)>c(M+)C.点②溶液呈酸性,c(M+)=104c(MOH)D.点③溶液呈中性,c(Cl-)=c(M+)
考点三 水的电离和溶液pH综合考查
11. 某二元酸H2X在水中的电离方程式是H2X = H++HX-,HX- ⇌ H++X2-,常温下,向20.00 mL 0.01 ml·L-1 H2X溶液中滴入0.01 ml·L-1 NaOH溶液,pOH水与所加NaOH溶液体积的关系如图所示。已知pOH水表示溶液中由水电离出的c水(OH-)的负对数,即pOH水=-lg c水(OH-)。下列说法错误的是( )A.常温下,0.01 ml·L-1 H2X溶液的pH为1.4B.溶液中水的电离程度:d>c>bC.e点溶液呈碱性D.d点溶液中存在2c(Na+)=c(HX-)+c(X2-)
[解析] 滴加NaOH溶液20.00 mL恰好生成NaHX,对应图像b点;滴加NaOH溶液40.00 mL恰好生成Na2X,此时由于X2-的水解对水的电离的促进作用最大,对应图像d点;此后氢氧化钠过量,水的电离又受到抑制。由图可知,常温下,0.01 ml·L-1 H2X溶液的pOH水=12.6,则H2X溶液的pH为1.4,A正确。
由图像可知,b点溶质为NaHX,pOH水=11.2>7,溶液中c(H+)=10-2.8 ml·L-1,则溶液显酸性,水的电离受到抑制;c点溶质为NaHX、Na2X,pOH水=7,溶液中c(OH-)=10-7 ml·L-1,HX-的电离程度与X-的水解程度恰好相当,则溶液显中性;d点溶质为Na2X,水的电离受到促进,电离程度最大;故水的电离程度:d>c>b,B正确;e点溶质为NaOH、Na2X,溶液显碱性,C正确;d点溶质为Na2X,根据元素守恒可知,c(Na+)=2c(HX-)+2c(X2-),D错误。
(3)已知水在25 ℃和95 ℃时,其电离平衡曲线如图所示。①曲线A所对应的温度下,pH=2的HCl溶液和pH=12的某BOH溶液中,若水的电离程度分别用α1、α2表示,则α1 α2(填“大于”“小于”“等于”或“无法确定”,下同),若将二者等体积混合,则混合溶液的pH 7。
[解析] (3)①曲线A所对应的温度下水的离子积常数为10-14,pH=2的HCl溶液中氢离子浓度是0.01 ml·L-1,pH=12的某BOH溶液中氢氧根离子浓度是0.01 ml·L-1,因此对水的电离抑制程度相同,则α1等于α2。若将二者等体积混合,由于BOH的碱性强弱不确定,如果是强碱,二者恰好反应,溶液显中性,如果是弱碱,则反应后BOH过量,溶液显碱性,因此混合溶液的pH无法确定。
②在曲线B所对应的温度下,将0.02 ml·L-1的Ba(OH)2溶液与等物质的量浓度的NaHSO4溶液等体积混合,所得混合液的pH= 。
③若另一温度下测得0.01 ml·L-1NaOH溶液的pH为11。在该温度下,将pH=a的NaOH溶液Va L与pH=b的硫酸Vb L混合,若所得混合液的pH=10,且a=12,b=2,则Va∶Vb= 。
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