第三章　第二节　第1课时　水的电离　溶液的酸碱性与pH 试卷

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·训练提升

基础巩固

1.下列说法正确的是(　　)。

A.HCl溶液中无OH-,有氯化氢分子

B.NaOH溶液中无H+

C.NaCl溶液中既无OH-也无H+

D.常温下,任何物质的水溶液中都有H+和OH-,且KW=c(H+)·c(OH-)=1×10-14

答案:D

解析:凡是水溶液中都存在H+和OH-,且KW=c(H+)·c(OH-),常温下一般可以认为KW=1×10-14。

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-1

B.0.02 mol·L-1

C.1×10-7 mol·L-1

D.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+)=0.01 mol·L-1×2=0.02 mol·L-1,受H2SO4的抑制,水电离出来的H+要小于10-7 mol·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0.02 mol·L-1。根据KW可计算出溶液中的c(OH-)=5×10-13 mol·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5×10-13 mol·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+)=1×10-7 mol·L-1时,c(OH-)=5.45×10-6 mol·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∶10

B.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-1

C.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<7

D.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+)=1.0×10-2 mol·L-1,pH=1的CH3COOH溶液中c(H+)=1.0×10-1 mol·L-1,A项正确;CH3COOH是弱电解质,常温下,0.1 mol·L-1的CH3COOH溶液中c(H+)<0.1 mol·L-1,则c(OH-)>1×10-13 mol·L-1,故由水电离出的c(H+)>1.0×10-13 mol·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+)=50×10-3 L×10-3 mol·L-1=5×10-5 mol,NaOH溶液中n(OH-)=50×10-3 L×10-3 mol·L-1=5×10-5 mol,完全反应后溶液呈中性,D项正确。

6.向蒸馏水中滴入少量盐酸后,下列说法中错误的是(　　)。

A.c(H+)·c(OH-)不变

B.pH减小了

C.c(OH-)降低了

D.水电离出的c(H+)增加了

答案:D

解析:水的电离逆向移动,水电离产生的H+、OH-浓度均减小,但溶液的酸性增强,pH减小,B、C两项正确,D项错误;因水的离子积常数只受温度影响,故A项正确。

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1×10-14

B.大于1×10-14

C.等于1×10-14

D.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=2.3

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

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.已知常温下,0.1 mol·L-1某一元酸HA在水中有0.1%发生电离,回答下列问题:

(1)该溶液的pH=　　　　; 

(2)HA的电离平衡常数K=　　　　; 

(3)升高温度时,K　　　　(填“增大”“减小”或“不变”),pH　　　　(填“增大”“减小”或“不变”); 

(4)由HA电离出的c(H+)约为水电离出的c(H+)的　　　　倍。 

答案:(1)4　(2)1×10-7　(3)增大　减小　(4)106

解析:(1)HA电离出的c(H+)=0.1×0.1% mol·L-1=1×10-4 mol·L-1,pH=-lg(1×10-4)=4;

(2)电离平衡常数K==1×10-7;

(3)因HAH++A-,电离过程是吸热的,所以升高温度c(H+)、c(A-)均增大,则K增大,而pH减小;(4)cHA(H+)=1×10-4 mol·L-1,c水(H+)=c(OH-)= mol·L-1=1×10-10 mol·L-1,所以cHA(H+)∶c水(H+)=(1×10-4)∶(1×10-10)=106。

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=10-11 mol·L-1,

pH=-lg c(H+)=11。

(3)AG=lg=lg=lg 109=9。

能力提升

1.下列说法正确的是(　　)。

A.强碱的水溶液中不存在H+

B.pH=0的溶液是酸性最强的溶液

C.在温度不变时,水溶液中c(H+)和c(OH-)不能同时增大

D.某温度下,纯水中c(H+)=3×10-7 mol·L-1,呈酸性

答案:C

解析:在酸性或碱性水溶液中均存在H+和OH-,A项错误;pH=0的溶液中c(H+)=1.0 mol·L-1,并不是酸性最强的溶液,只是c(H+)>1.0 mol·L-1的溶液用pH表示酸性强弱不方便,B项错误;温度一定时,KW=c(H+)·c(OH-)是一个定值,c(H+)和c(OH-)两者不能同时增大或同时减小,C项正确;纯水中,c(H+)=c(OH-),呈中性,D项错误。

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.C2H5OH

C.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、S

D.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∶1 000

B.0∶1∶12∶11

C.14∶13∶12∶11

D.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1 mol·L-1,水电离的氢氧根离子为 mol·L-1=1×10-14 mol·L-1;②0.1 mol·L-1的盐酸,溶液中氢离子浓度为0.1 mol·L-1,水电离的氢氧根离子为 mol·L-1=1×10-13 mol·L-1;③0.01 mol·L-1的NaOH 溶液,溶液中氢离子浓度为 mol·L-1=1×10-12 mol·L-1;④pH=11的NaOH 溶液,溶液中氢离子浓度为1×10-11 mol·L-1;所以由水电离产生的c(H+)之比①∶②∶③∶④=1×10-14 mol·L-1∶1×10-13 mol·L-1∶1×10-12 mol·L-1∶1×10-11 mol·L-1=1∶10∶100∶1 000,故选A。

5.常温下0.01 mol·L-1的NaOH溶液中的c(H+)是0.000 5 mol·L-1的Ba(OH)2溶液中的c(H+)的(　　)。

A.10倍 B.20倍

C. D.

答案:C

解析:0.01 mol·L-1的NaOH溶液中的c(H+)==10-12mol·L-1,同理,0.000 5 mol·L-1的Ba(OH)2溶液中的c(H+)=1×10-11mol·L-1,则两者之比为1∶10,C项正确。

6.今有①CH3COOH、②HCl、③H2SO4三种溶液,根据要求回答下列问题。

(1)写出①的电离方程式:　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 

(2)当它们pH相同时,其物质的量浓度最大的是　　　　(填序号)。 

(3)当它们的物质的量浓度相同时,其pH最小的是　　　　(填序号)。 

(4)常温下,将c(H+)均为0.01 mol·L-1的三种酸分别加水稀释至原体积的10倍,c(H+)由大到小的顺序为　　　　(填序号)。 

(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　　　　。 

(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　　　　(填序号)。 

答案:(1)CH3COOHCH3COO-+H+　(2)①

(3)③　(4)①>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1 mol·L-1的氢离子,①c(CH3COOH)>1 mol·L-1、②c(HCl)=1 mol·L-1、③c(H2SO4)=0.5 mol·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1 mol·L-1;①CH3COOH溶液电离出的氢离子浓度小于1 mol·L-1,②HCl电离出的氢离子浓度为1 mol·L-1,③H2SO4电离出的氢离子浓度为2 mol·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②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。

7.某学生在实验室测溶液的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)该学生的操作是否一定产生误差?　　　　　　　　　　　　。 

(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)只选用蒸馏水、氯化钡溶液、pH试纸中的部分试剂或用品,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:  　　　　　　　　　。 

答案:(1)错误　该学生测得的pH是稀释后溶液的pH

(2)不一定产生误差

(3)氢氧化钠溶液　稀释过程中,NH3·H2O继续电离出OH-,OH-浓度减小的程度小,所以测得氢氧化钠溶液的pH误差较大

(4)能　用pH试纸分别测两种H2SO4溶液的pH,pH较大的是0.01 mol·L-1 H2SO4溶液,pH较小的是0.1 mol·L-1 H2SO4溶液

解析:(1)用pH试纸测量溶液时,pH试纸不能润湿,否则相当于测量稀释后溶液的pH。(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和氨水来说,加水稀释至原体积的相同倍数,氨水的pH减小程度小,误差小。(4)用pH试纸分别测定这两种H2SO4溶液的pH,pH较大的是浓度较小的H2SO4溶液,pH较小的是浓度较大的H2SO4溶液。