2023-2024学年高中化学人教版2019选择性必修1课后习题 第三章第二节 微专题2 pH的计算（含解析）

微专题2　pH的计算
A级 必备知识基础练
1.将体积均为10 mL、pH均为3的盐酸和醋酸分别加水稀释至a mL和b mL,测得稀释后溶液的pH均为5,则稀释后溶液的体积(　　)
A.a=b=100 B.a=b=1 000
C.ab
2.下列说法错误的是(　　)
A.pH相同的NaOH溶液与Ba(OH)2溶液以任意体积比相混合,pH不变
B.浓度均为0.1 mol·L-1的NaOH溶液与Ba(OH)2溶液等体积相混合,pH不变
C.常温下,pH=2的溶液与pH=12的溶液等体积混合后,混合溶液的pH不一定等于7
D.常温下,0.05 mol·L-1的硫酸与0.05 mol·L-1的氢氧化钠等体积混合后,溶液pH<7
3.现有常温时pH=1的稀硫酸10 mL,下列操作能使溶液的pH变成2的是(设混合后液体的体积为混合前两液体体积之和)(　　)
A.加水稀释成100 mL
B.加入10 mL 0.01 mol·L-1的NaOH溶液
C.加入10 mL的水进行稀释
D.加入10 mL 0.01 mol·L-1的HCl溶液
4.在25 ℃时,关于下列溶液混合后溶液pH的说法中正确的是(　　)
A.pH=10与pH=12的NaOH溶液等体积混合,溶液的pH约为11
B.pH=5的盐酸稀释到体积为原来的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,混合溶液pH=7
D.pH=12的氨水与pH=2的HCl溶液等体积混合,混合溶液pH=7
5.常温下某强酸溶液pH=a,某强碱溶液pH=b,已知a+b=12,酸碱溶液混合后pH=7,则酸溶液体积V酸和碱溶液体积V碱的正确关系为(　　)
A.V碱=V酸 B.V碱=10V酸
C.V碱=100V酸 D.V碱=1 000V酸
6.室温下,有一pH为12的NaOH溶液100 mL,如果将其pH降为11,则(设混合后液体的体积为混合前液体的体积之和):
(1)若用蒸馏水应加入　　　　　 mL。
(2)若用pH=10的NaOH溶液,应加入　　　　　 mL。
(3)若用pH=2的盐酸,应加入　　　 mL。
(4)若用0.01 mol·L-1的硫酸,应加入　　　　　 mL。
B级 关键能力提升练
以下选择题中有一个或两个选项符合题目要求
7.在标准状况下,向100 mL氢硫酸溶液中通入二氧化硫气体,溶液pH变化如图所示,则原氢硫酸溶液的物质的量浓度为(　　)
A.0.5 mol·L-1 B.0.05 mol·L-1
C.1 mol·L-1 D.0.1 mol·L-1
8.向一定体积pH=12的Ba(OH)2溶液中逐滴加入一定物质的量浓度的NaHSO4溶液,当溶液中的Ba2+恰好完全沉淀时,溶液pH=11。若反应后溶液的体积等于Ba(OH)2溶液与NaHSO4溶液的体积之和,则Ba(OH)2溶液与NaHSO4溶液的体积比是(　　)
A.1∶9 B.1∶1
C.1∶2 D.1∶4
9.25 ℃时,重水(D2O)的离子积为1.6×10-15,也可用pH一样的定义来规定其酸碱度:pD=-lg c(D+),下列有关pD的叙述正确的是 (　　)
A.中性D2O的pD=7
B.在1 L D2O中,溶解0.01 mol NaOD,其pD=12
C.1 L 0.01 mol·L-1的DCl的重水溶液,pD=2
D.在100 mL 0.25 mol·L-1 DCl的重水溶液中,加入50 mL 0.2 mol·L-1 NaOD的重水溶液,反应后溶液的pD=1
10.设混合液体的体积等于混合前液体的体积之和,下列叙述正确的是(　　)
A.95 ℃纯水的pH<7,说明加热可导致水呈酸性
B.pH=3的CH3COOH溶液,稀释到体积为原来的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.pH=3的CH3COOH溶液与pH=11的氢氧化钠溶液等体积混合后pH=7
11.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酸溶液强
C.a=5时,A是强酸,B是弱酸
D.一定有关系:5≥a>2
12.25 ℃时,若体积为Va、pH=a的某一元强酸溶液与体积Vb、pH=b的某一元强碱溶液混合,恰好中和,且已知Va(1)a值可否等于3(填“可”或“否”)　　　　,其理由是　 　;
(2)a值可否等于5(填“可”或“否”)　　　　,其理由是　 　;
(3)a的取值范围是　　　　　　　。
13.T ℃下的某溶液中,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T　　　　25(填“>”“<”或“=”)。
(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:
实验 序号 Ba(OH)2溶液 的体积/mL 盐酸的 体积/mL 溶液的 pH
① 22.00 0.00 8
② 22.00 18.00 7
③ 22.00 22.00 6
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:
分组 甲 乙 丙 丁
0.1 mol·L-1 Ba(OH)2溶液体积/mL 10 10 10 10
0.1 mol·L-1 NaHSO4溶液体积/mL 5 10 15 20
①按丁方式混合后,所得溶液显　　　　性(填“酸”“碱”或“中”)。
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　　　　　　。
C级 学科素养拔高练
14.已知在25 ℃和T ℃时,水溶液中c(H+)与c(OH-)的关系如图所示(已知:T>25):
(1)表示25 ℃时的曲线应为　　　　(填“A”或“B”),请说明理由:　 　。
(2)25 ℃时,将pH=9的NaOH溶液与pH=4的H2SO4溶液混合,若所得混合溶液的pH=7,则NaOH溶液与H2SO4溶液的体积比为　　　　　　。
(3)T ℃时,若100体积pH=a的某强酸溶液与1体积pH=b的某强碱溶液混合后溶液呈中性,则混合前,该强酸溶液的pH与强碱溶液的pH之间应满足的关系是　　　　　　　　　　　　　　　。
(4)在曲线B对应的温度下,pH=2的HA溶液和pH=10的NaOH溶液等体积混合后,混合溶液的pH=5。请分析原因: 。
微专题2　pH的计算
1.C　若a=b,则稀释后CH3COOH溶液的pH<盐酸的pH,要使稀释后CH3COOH溶液的pH与盐酸的pH相等,就必须继续加水稀释CH3COOH溶液,即a2.B　A项,两溶液的pH相同,混合后c(OH-)不变,pH不会变化;B项,NaOH是一元强碱,Ba(OH)2是二元强碱,混合后c(OH-)变化,pH变化;C项,混合溶液的酸碱性取决于酸碱的强弱,若是强酸、强碱,则pH=7,若是强酸、弱碱,则弱碱过量,pH>7,若是弱酸、强碱,则是弱酸过量,pH<7;D项,混合后硫酸过量,溶液pH<7。
3.A　pH=1的稀硫酸由10 mL稀释成100 mL时,c(H+)减小至原来的,故pH增大1,A项正确;c(H+)==0.045 mol·L-1,B项错误;c(H+)==0.05 mol·L-1,C项错误;c(H+)=
=0.055 mol·L-1,D项错误。
4.C　A项,混合后c(OH-)= mol·L-1≈5.0×10-3 mol·L-1,c(H+)= mol·L-1=2×10-12 mol·L-1,pH=-lg(2×10-12)=12-lg 2≈11.7,A项错误;B项,pH=5的盐酸稀释到体积为原来的1 000倍后溶液的pH<7,B项错误。pH=12的氨水与pH=2的HCl溶液等体积混合,氨水过量,溶液呈碱性,pH>7,D项错误。
5.C　酸中n(H+)=10-a mol·L-1×V酸,碱中n(OH-)= mol·L-1×V碱=10-14+b mol·L-1×V碱,根据混合后溶液呈中性,故n(H+)=n(OH-),即10-aV酸=10-14+bV碱,V酸∶V碱=10-14+a+b=10-2,所以V碱=100V酸。
6.答案 (1)900　(2)1 000　(3)81.8　(4)42.86
解析 (1)由稀释后c(OH-)=1×10-3 mol·L-1=,得V(H2O)=0.9 L=900 mL。
(2)设加入pH=10的NaOH溶液的体积为x,则混合后c(OH-)=1×10-3 mol·L-1=
,得x=1 L=1 000 mL。
(3)设加入pH=2的盐酸的体积为y,则反应后c(OH-)=1×10-3 mol·L-1=
,得y≈0.081 8 L=81.8 mL。
(4)设加入硫酸的体积为z,则稀释后c(OH-)=1×10-3 mol·L-1=
,得z≈0.042 86 L=42.86 mL。
7.D　根据图像可以看出当通入的二氧化硫气体在标准状况下的体积为112 mL时,溶液的pH=7,溶液显中性,此时二氧化硫与氢硫酸恰好完全反应。由反应SO2+2H2S3S↓+2H2O,n(SO2)==0.005 mol,则n(H2S)=2n(SO2)=0.01 mol,因此c(H2S)==0.1 mol·L-1。
8.D　Ba(OH)2溶液的pH=12,则c(OH-)=0.01 mol·L-1,则c[Ba(OH)2]=0.005 mol·L-1。反应后溶液的pH=11,则c(OH-)=0.001 mol·L-1。
设NaHSO4溶液的物质的量浓度为c,体积为V,Ba(OH)2溶液的体积为V'。则
根据反应Ba(OH)2+NaHSO4BaSO4↓+NaOH+H2O可得,
0.01 mol·L-1×V'-cV=0.001 mol·L-1×(V+V'),0.005 mol·L-1×V'=cV,
解得V'∶V=1∶4。
9.CD　由于重水的离子积常数为1.6×10-15,因此重水中c(D+)=4×10-8 mol·L-1,故A项错误;在0.01 mol·L-1 NaOD的D2O溶液中,c(OD-)=0.01 mol·L-1,根据重水离子积常数,可推知c(D+)=1.6×10-13 mol·L-1,pD≠12,故B项错误;在0.01 mol·L-1的DCl的重水溶液中,c(D+)=0.01 mol·L-1,因此pD=2,C项正确;100 mL 0.25 mol·L-1 DCl溶液和50 mL 0.2 mol·L-1 NaOD溶液混合后DCl过量,反应后的溶液中DCl的浓度为0.1 mol·L-1,因此pD=1,D项正确。
10.C　纯水中c(H+)=c(OH-),故95 ℃的纯水呈中性,A项错误;CH3COOH为弱酸,pH=3的醋酸稀释到体积为原来的10倍时,促进其电离,故311.CD　由图像可以看出稀释过程中两种酸的pH增大程度不同,说明两种酸的强弱不同,故pH=2的两种酸的浓度一定不同,A项错误;由图像知,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+),A酸溶液的酸性比B酸溶液的弱,B项错误;a=5时表明,pH=2的A酸溶液稀释后pH增加3,故A一定是强酸;pH=2的B酸溶液稀释后pH<5,说明B酸溶液中存在电离平衡,则B是弱酸,C项正确;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项正确。
12.答案 (1)否　若a=3,则b=6,溶液显酸性,与题意不符,故a≠3
(2)否　若a=5,强酸溶液中c(H+)=10-5 mol·L-1;a=5,则b=10,强碱溶液中c(OH-)=10-4 mol·L-1,>1,不符合题意,故a≠5
(3)解析 (1)根据a=0.5b,若a=3,则b=6,溶液均显酸性,与题意不符,故a≠3。
(2)若a=5,酸溶液中c(H+)=10-5 mol·L-1;则b=10,碱溶液中c(OH-)=10-4 mol·L-1,>1,不符合题意,故a≠5。
(3)=10(a+b-14)<1
所以a+b-14<0,而a=0.5b,即3a<14,a<;
又pH=b=2a>7,a>,所以13.答案 (1)1×10-12　>　(2)4　10-7
(3)①中　②Ba2++OH-+H++SBaSO4↓+H2O　③11
解析 (1)题给温度下,水的离子积KW=c(H+)·c(OH-)=10-12×100=1×10-12>1×10-14,升温促进水的电离,则T>25。
(2)由实验①可知,在此温度下,Ba(OH)2溶液的pH=8,c(OH-)= mol·L-1=1×10-4 mol·L-1,向22.00 mL Ba(OH)2溶液中逐滴加入pH=a的盐酸22.00 mL,所得溶液的pH=6,混合溶液呈中性,则盐酸中c(H+)=1×10-4 mol·L-1,pH=a=4;实验②中溶液呈碱性,由水电离产生的c(OH-)=1×10-7 mol·L-1。
(3)在此温度下,0.1 mol·L-1的NaHSO4溶液中c(H+)=0.1 mol·L-1,0.1 mol·L-1的Ba(OH)2溶液中c(OH-)=0.2 mol·L-1。①按丁方式混合后,由于n(OH-)=n(H+),所以混合后所得溶液显中性。②按乙方式混合后,反应的离子方程式为Ba2++OH-+H++SBaSO4↓+H2O。③按甲方式混合后,OH-剩余,所得溶液中c(OH-)= mol·L-1=0.1 mol·L-1,c(H+)= mol·L-1=1×10-11 mol·L-1,故所得溶液的pH为11。
14.答案 (1)A　水的电离是吸热过程,温度降低时,电离程度减小,c(H+)、c(OH-)均减小
(2)10∶1　(3)a+b=14
(4)曲线B对应的温度是T ℃,此时水的离子积为1×10-12,若HA为强酸,最后溶液的pH=6,现pH=5,说明HA为弱酸,HA中和NaOH后,混合溶液中还剩余HA,可继续电离出H+
解析 (2)25 ℃时所得混合溶液的pH=7,溶液呈中性,即酸、碱恰好完全反应,n(OH-)=n(H+),则V(NaOH)×10-5 mol·L-1=V(H2SO4)×10-4 mol·L-1,V(NaOH)∶V(H2SO4)=10∶1。