2023春新教材高中化学第3章水溶液中的离子反应与平衡第2节水的电离和溶液的pH第2课时pH的计算课后提能训练新人教版选择性必修1

第三章　第二节　第2课时

A组·基础达标

1．忽略溶液混合时体积的变化，下列叙述正确的是(　　)

A．95 ℃时纯水的pH<7，说明加热可使水呈酸性

B．pH＝3的醋酸溶液，稀释到体积为原溶液的10倍后pH＝4

C．0.2 mol·L－1的盐酸与等体积水混合后，pH＝1

D．25 ℃与60 ℃时，水的pH相等

【答案】C

2．下列各混合或稀释后的溶液中，pH最大的是(　　)

A．pH＝11的烧碱溶液稀释到原体积的1 000倍

B．pH＝11的氨水稀释到原体积的1 000倍

C．pH＝4的醋酸溶液和pH＝10的烧碱溶液等体积混合

D．pH＝5的盐酸稀释到原体积的1 000倍

【答案】B　【解析】pH＝11的烧碱溶液稀释到原体积的1 000倍后，pH＝8；pH＝11的氨水稀释到原体积的1 000倍后，由于稀释促进NH3·H2O的电离，故11>pH>8；pH＝4的醋酸溶液和pH＝10的烧碱溶液等体积混合后，醋酸过量，溶液呈酸性，pH<7；pH＝5的盐酸稀释到原体积的1 000倍后，pH接近7但小于7。所以B项溶液的pH最大。

3．将10 mL pH＝1的CH3COOH加水稀释至100 mL后，溶液的pH为(　　)

A．2　　 B．2<pH<7

C．1<pH<2　　 D．无法判断

【答案】C　【解析】弱酸、弱碱在稀释过程中不仅有浓度的变化，还有电离平衡的移动，不能求得具体的数值，只能确定其pH的范围。

4．将1 mL 0.10 mol/L 硫酸加水稀释成 2 L 溶液，则溶液中由水电离产生的H＋的浓度为(　　)

A．1×10－10 mol/L　　 B．1×10－8  mol/L

C．1×10－11  mol/L　　 D．1×10－4 mol/L

【答案】A　【解析】把1 mL 0.1 mol/L的H2SO4加水稀释成2 L溶液，依据溶质物质的量不变得稀释后溶液的H2SO4浓度为＝0.000 05 mol/L，溶液中氢离子浓度＝0.000 1 mol/L；依据溶液中离子积Kw＝c酸(H＋)×c水(OH－)＝10－14，得到溶液中由水电离产生的c水(H＋)＝c水(OH－)＝1×10－10 mol/L，A正确。

5．25 ℃时，将某强酸溶液和某强碱溶液按1∶100的体积比混合后，溶液恰好呈中性，则混合前此强酸和强碱的pH之和为(　　)

A．12 B．13　　

C．14 D．15

【答案】A　【解析】强酸溶液和强碱溶液按1∶100的体积比混合恰好呈中性，则说明酸溶液中的氢离子浓度等于碱溶液中的氢氧根离子的浓度的100倍，故pH和为12，选A。

6．对于常温下pH为1的硝酸溶液，下列叙述正确的是 (　　)

A．1 mL该溶液稀释至100 mL后，pH小于3

B．向该溶液中加入等体积、pH为13的氢氧化钡溶液恰好完全中和

C．该溶液中硝酸电离出的c(H＋)与水电离出的c(H＋)的比值为10－12

D．该溶液中水电离出的c(H＋)是pH为3的硝酸溶液中水电离出的c(H＋)的100倍

【答案】B　【解析】pH为1的硝酸溶液稀释到体积为原来的100倍后，pH增大2个单位，A错误；pH强酸＋pH强碱＝14，等体积混合时完全中和，B正确；pH为1的硝酸溶液中水电离出的c(H＋)为10－13 mol·L－1，两者之比为＝1012，C错误；pH为3的硝酸溶液中水电离出的c(H＋)为10－11 mol·L－1, ＝10－2，D错误。

7．在室温下，等体积的酸和碱的溶液混合后，pH一定大于7的是(　　)

A．pH＝3的硝酸溶液跟pH＝11的氢氧化钾溶液

B．pH＝3的盐酸跟pH＝11的氨水

C．pH＝3硫酸溶液跟pH＝11的氢氧化钠溶液

D．pH＝3的磷酸溶液跟pH＝11的氢氧化钾溶液

【答案】B　【解析】A、C中都是强酸与强碱中和，等体积混合恰好完全中和，所得混合液的pH＝7；pH强酸＋pH弱碱＝14，混合后碱过量，pH>7，B正确；pH弱酸＋pH强碱＝14，混合后酸过量，pH<7，D错误。

8．(2022·江苏南通模拟改编)在下列叙述中，能说明盐酸是强酸，醋酸是弱酸的是(　　)

A．将等体积pH＝4的盐酸和醋酸稀释到pH＝5的溶液，醋酸所加的水量少

B．盐酸可与醋酸钠溶液反应生成醋酸

C．等体积、相同pH的盐酸和醋酸溶液中分别加入相应的钠盐固体，醋酸的pH变化大

D．相同pH的盐酸和醋酸分别跟锌反应时，产生氢气的起始速率相等

【答案】C　【解析】弱酸稀释，促进电离，造成溶液中c(H＋)变化较强酸小。如要获得相同pH，其加水量必超过强酸。A项，稀释到相同pH，醋酸加水量应大于盐酸，且不能证明盐酸是强酸；B项说明盐酸酸性强于醋酸；C项，加入相应钠盐固体，醋酸pH变化大，证明所加CH3COO—抑制了CH3COOH的电离，存在电离平衡，属弱酸；D项，pH相等，与锌反应的速率必相等，与酸性强弱无关。

9．水的电离平衡曲线如图所示，若以A点表示25 ℃时水的电离达到平衡时的离子浓度，B点表示100 ℃时水的电离达到平衡时的离子浓度，则下列说法正确的是(　　)

A．纯水中25 ℃时的c(H＋)比100 ℃时的c(H＋)大

B．100 ℃时某溶液中由水电离产生的c(H＋)＝1×10－11 mol·L－1，则该溶液pH可能是11或3

C．100 ℃时，0.5 mol·L－1 H2SO4溶液与1 mol·L－1 KOH溶液等体积混合，充分反应后，所得溶液的pH＝7

D．25 ℃时，某Na2SO4溶液中c(SO)＝5×10－4 mol·L－1，则溶液中c(Na＋)∶c(OH－)为104∶1

【答案】D　【解析】在判断B、C时，容易忽视图中信息：100 ℃时水电离产生的c(H＋)＝c(OH－)＝10－6 mol·L－1，Kw＝10－12，而解答时仍然采用25 ℃时的数据。水的电离是吸热过程，温度升高，促进水的电离，因此纯水中25 ℃时的c(H＋)比100 ℃时的c(H＋)小，A错误；100 ℃时某溶液中由水电离产生的c(H＋)＝1×10－11 mol·L－1，则该溶液的pH可能是11或1，B错误；100 ℃时，两溶液混合后所得溶液呈中性，pH＝6，C错误；由c(SO)＝5×10－4 mol·L－1可知，c(Na＋)＝2c(SO)＝10－3 mol·L－1，Na2SO4溶液呈中性，则25 ℃时，c(H＋)＝10－7 mol·L－1，故有c(Na＋)∶c(OH－)＝10－3∶10－7＝104∶1，D正确。

10．(1)常温下，有pH为12的NaOH溶液10 mL，若将溶液分成两等份，其中一份加入水，另一份加入pH＝10的NaOH溶液，最终均将其溶液的pH变为11，则加入水与NaOH溶液的体积比为____________。

(2)若向10 mL pH为12的NaOH溶液中加入pH＝2的任意一元酸HR溶液V mL，最终也将溶液的pH变为11，则V的取值范围是____________。(设溶液的体积可以直接相加；计算结果保留到小数点后一位)

【答案】(1)9∶10　(2)V≤8.2 mL

【解析】(1)设加入水的体积为V水，pH＝10的氢氧化钠溶液的体积为V碱，由题意得：＝10－3 mol·L－1，解得：V水＝45 mL。

＝10－3 mol·L－1，解得V碱＝50 mL，＝＝。

(2)若HR为强酸，由题意得：

＝10－3 mol·L－1，解得：V≈8.2 mL。

若HR为弱酸，弱酸在水中不能全部电离，故所需体积小于8.2 mL，综上得V≤8.2 mL。

11．(1)常温下，浓度为0.005 mol/L的H2SO4溶液pH为______；pH＝12的NaOH溶液中水电离出的c(H＋)为______mol/L。

(2)常温下，pH＝1的盐酸和pH＝13的NaOH等体积混合，溶液的pH为______；pH＝8的Ba(OH)2溶液与pH＝12的NaOH溶液等体积混合，溶液的pH为________。

(3)在一定温度下，有以下三种酸：

a．醋酸　b．硫酸　c．盐酸

①当三种酸的物质的量浓度相同时，三种溶液中水的电离程度由大到小的顺序是______________。(用a、b、c表示，下同)。

②当三种酸的pH相同、体积相同时，分别加入足量的锌，产生H2的体积(相同状况)由大到小的顺序为________________________________________________。

(4)下列溶液一定呈中性的是(　　)

A．pH＝7的溶液

B．c(H＋)＝c(OH－)＝10－6 mol·L－1的溶液

C．c(H＋)水＝c(OH－)水的溶液

D．常温下pH＝2的盐酸与pH＝12的氨水等体积混合后的溶液

【答案】(1)2　10－12　(2)7　11.7

(3)①a＞c＞b　②a＞c＝b　(4)B

B组·能力提升

12．在25 ℃时，关于下列溶液混合后所得混合溶液的pH的说法正确的是(　　)

A．pH＝10与pH＝12的NaOH溶液等体积混合，溶液的pH＝11

B．pH＝5的盐酸稀释到体积为原溶液的1 000倍，溶液的pH＝8

C．pH＝2的H2SO4溶液与pH＝12的NaOH溶液等体积混合，溶液的pH＝7

D．pH＝12的氨水与pH＝2的HCl溶液等体积混合，溶液的pH＝7

【答案】C　【解析】c(OH－)混合＝ mol·L－1≈5.0×10－3 mol·L－1，c(H＋)混合＝ mol·L－1＝2×10－12 mol·L－1，pH＝－lg(2×10－12)＝12－lg 2＝11.7，A错误；pH＝5的盐酸稀释后溶液不会呈碱性，B错误；NH3·H2O为弱电解质，则pH＝12的氨水与pH＝2的HCl溶液等体积混合后，溶液呈碱性，D错误。

13．pH＝2的A、B两种酸溶液各1 mL，分别加水稀释到1 000 mL，其中pH与溶液体积V的关系如图所示。下列说法正确的是(　　)

A．A、B两种酸溶液的物质的量浓度一定相等

B．稀释后，A酸溶液的酸性比B酸溶液的酸性强

C．a＝5时，A是强酸，B是弱酸

D．一定有关系：5>a>2

【答案】C　【解析】由图像可以看出，稀释过程中两种酸的pH增大程度不同，说明两种酸的酸性强弱不同，故pH＝2的两种酸的浓度一定不同，A错误；由图知，稀释后A溶液的pH大于B溶液的pH，则A中c(H＋)小于B中c(H＋)，此时A酸溶液的酸性比B酸溶液的弱，B错误；a＝5时表明，1 mL pH＝2的A酸溶液稀释到1 000 mL，pH增加3，故A一定是强酸，1 mL pH＝2的B酸溶液稀释到1 000 mL，pH<5，说明B酸溶液中存在电离平衡，则B是弱酸，C正确；若A、B都是弱酸，稀释到1 000 mL后，A、B两溶液pH均要增大，而增加的值均小于3，有5>a>2，若A是强酸，则a＝5，D错误。

14．(1)某温度(T℃)时，测得0.01 mol·L－1 NaOH溶液的pH＝11，则该温度下水的Kw＝________。

(2)在此温度下，将pH＝a的NaOH溶液Va L与pH＝b的H2SO4溶液Vb L混合。

①若所得混合液为中性，且a＝11，b＝3，则Va∶Vb＝________。

②若所得混合液为中性，且Va∶Vb＝10∶1，则a＋b＝________。

③若所得混合液的pH＝10，且a＝12，b＝2，则Va∶Vb＝________。

【答案】(1)10－13　(2)①1∶10　②12　③1∶9

【解析】(1)T℃时，0.01 mol·L－1的NaOH溶液中c(OH－)＝10－2 mol·L－1，其pH＝11，即c(H＋)＝10－11 mol·L－1，则水的离子积为10－13。(2)①pH＝11的NaOH溶液中c(OH－)＝10－2 mol·L－1，pH＝3的H2SO4溶液中c(H＋)＝10－3 mol·L－1，若混合后呈中性，则硫酸溶液体积为氢氧化钠溶液体积的10倍，即Va∶Vb＝1∶10。②若所得混合液为中性，且Va∶Vb＝10∶1，则硫酸溶液中c(H＋)为氢氧化钠溶液中c(OH－)的10倍。即硫酸中c(H＋)＝10－b mol·L－1，氢氧化钠溶液中c(OH－)＝10－b－1 mol·L－1，c(H＋)＝＝10－(12－b)mol·L－1，pH为12－b，亦即a＝12－b，所以a＋b＝12。③若混合液pH＝10，即c(OH－)＝10－3 mol·L－1，则c(OH－)＝10－3 mol·L－1＝

mol·L－1，得Va∶Vb＝1∶9。

15．某温度(T℃)下的溶液中，c(H＋)＝10－x mol·L－1，c(OH－)＝10－y mol·L－1，x与y的关系如图所示。请回答下列问题：

(1)此温度下，水的离子积Kw＝________，则该温度T________(填“>”“<”或“＝”)25。

(2)在此温度下，向Ba(OH)2溶液中逐滴加入pH＝a的盐酸，测得混合溶液的部分pH如表所示：

假设溶液混合前后的体积变化忽略不计，则a＝________，实验②中由水电离产生的c(OH－)＝________mol·L－1。

(3)在此温度下，将0.1 mol·L－1的NaHSO4溶液与0.1 mol·L－1的Ba(OH)2溶液按下表中甲、乙、丙、丁不同方式混合：

①按丁方式混合后，所得溶液显________(填“酸”“碱”或“中”)性。

②写出按乙方式混合后，反应的离子方程式：__________________________________

________________________________________________________________________。

③按甲方式混合后，所得溶液的pH为________。

【答案】(1)1×10－12　>　(2)4　10－7　(3)①中　②Ba2＋＋OH－＋H＋＋SO===BaSO4↓＋H2O　③11

【解析】(2)此条件下，pH＝6时，溶液呈中性。根据表中实验①的数据可得Ba(OH)2溶液中c(OH－)＝10－4 mol·L－1，根据表中实验③的数据有22.00×10－3 L×10－4 mol·L－1＝22.00×10－3 L×10－a mol·L－1，可得a＝4，即pH＝4。实验②中，所得溶液pH＝7，Ba(OH)2过量，溶液呈碱性，由H2O电离产生的 c(OH－)等于由水电离产生的c(H＋)，即由水电离产生的c(OH－)＝10－7 mol·L－1。

(3)①按丁方式混合时，Ba(OH)2提供的OH－与NaHSO4提供的H＋的物质的量相等，混合后溶液呈中性。②按乙方式混合时，反应前：n(Ba2＋)＝10－3 mol，n(OH－)＝2×10－3 mol，n(H＋)＝n(SO)＝10－3 mol，实际反应的Ba2＋、OH－、H＋、SO均为10－3 mol，故反应的离子方程式为Ba2＋＋OH－＋H＋＋SO===BaSO4↓＋H2O。③按甲方式混合时，OH－过量，反应后溶液中c(OH－)＝ mol·L－1＝0.1 mol·L－1，c(H＋)＝10－11 mol·L－1，pH＝11。