第二节 水的电离和溶液的pH(基础)
第2课时
一、选择题
1.下列叙述正确的是 ( )
A.100 ℃纯水的pH=6,所以水在100 ℃时呈酸性
B.pH=3的盐酸溶液,稀释至10倍后pH>4
C.0.2 mol·L-1的醋酸,与等体积水混合后pH=1
D.常温时,pH=3的盐酸与pH=11的氢氧化钠等体积混合后pH=7
2.在25 ℃的条件下,将体积都为10 mL,pH都等于3的醋酸和盐酸,加水稀释到a mL和b mL,测得稀释后溶液的pH均为5,则稀释时加入水的体积为 ( )
A.a=b=10 mL B.a=b>10 mL
C.ab
3.有甲、乙两瓶醋酸稀溶液,测得甲的pH=a,乙的pH=a+1,下列推断正确的是 ( )
A.物质的量浓度c(甲)是c(乙)的10倍
B.溶液中c(OH-)甲是乙的10倍
C.由水电离产生的c(H+)乙是甲的10倍
D.与等量的NaOH反应消耗甲、乙两酸的体积V(乙)<10V(甲)
4.室温时,下列混合溶液的pH一定小于7的是 ( )
A.pH=3的盐酸和pH=11的氨水等体积混合
B.pH=3的盐酸和pH=11的氢氧化钡溶液等体积混合
C.pH=3的醋酸和pH=11的氢氧化钡溶液等体积混合
D.pH=3的硫酸和pH=11的氨水等体积混合
5.现有温度相同,pH=a和pH=b的两种NaOH溶液,已知b=a+2,将两种溶液等体积混合后,所得溶液的pH接近于 ( )
A.a-lg2 B.b-lg2
C.a+lg2 D.b+lg2
6.pH=3的两种一元酸HX和HY溶液,分别取50 mL加入足量的镁粉,充分反应后,收集到H2的体积分别为V(HX)和V(HY),若V(HX)>V(HY),则下列说法正确的是( )
A.HX可能是强酸
B.HY一定是强酸
C.HX的酸性强于HY的酸性
D.反应开始时二者生成H2的速率相等
7.对于常温下pH为1的硝酸溶液,下列叙述正确的是 ( )
A.该溶液1 mL稀释至100 mL后,pH等于4
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+)之比为10-12
D.该溶液中水电离出的c(H+)是pH为3的硝酸中水电离出的c(H+)的100倍
8.在相同温度下,甲、乙两种溶液,甲溶液的pH是乙溶液的2倍,则甲溶液中c(H+)甲与乙溶液中c(H+)乙之比是 ( )
A.10∶1 B.100∶1
C.1∶100 D.无法确定
9.室温下,pH相差1的两种一元碱溶液A和B,分别加水稀释时,溶液的pH变化如下图所示。下列说法正确的是 ( )
A.稀释前,c(A)=10c(B)
B.稀释前,A溶液中由水电离出的OH-的浓度大于10-7 mol/L
C.在M点,A、B两种碱溶液中阳离子的物质的量浓度相等
D.用醋酸中和A溶液至恰好完全反应时,溶液的pH为7
10.常温下,将一定浓度的盐酸和醋酸加水稀释,溶液的导电能力随溶液体积变化的曲线如图所示。判断下列说法中,正确的是 ( )
A.两溶液稀释前的浓度相同
B.a、b、c三点溶液的pH由大到小顺序为a>b>c
C.a点的KW值比b点的KW值大
D.a点水电离的c(H+)大于c点水电离的c(H+)
二、非选择题
11.(1)常温下,将pH=10和pH=12的NaOH溶液以1∶1的体积比混合,则混合后所得溶液的pH约为________。
(2)0.2 mol·L-1 NaHSO4和0.1 mol·L-1 BaCl2溶液按等体积混合后,则溶液的pH等于________。
(3)用pH=4和pH=11的强酸和强碱混合,使pH=10,则两溶液的体积比为________。
12.pH=l的两种一元酸的溶液HA、HB各1 mL,分别加水稀释到1 000 mL,其pH与溶液体积(V)的关系如图所示:
(1)据图分析可知,HA、HB两种酸中________为弱酸,理由为____________ __________________________________。
(2)向稀释后所得HA、HB两溶液中分别加入足量的锌粉,产生氢气的体积V(HA)________V(HB)(填“大于”“小于”或“等于”),理由是_______________________________________________________________________________。
(3)常温时,将pH=11的Ba(OH)2溶液与pH=4的HA溶液混合,若所得混合液的pH=9,则Ba(OH)2溶液与HA溶液的体积比为____________。
13.下表是不同温度下水的离子积数据:
温度/℃ 25 t
水的离子积KW 1×10-14 1×10-12
试回答以下问题:
(1)25 ℃下,某Na2SO4溶液中c(SO)=5×10-4 mol· L-1,取该溶液1 mL加水稀释至10 mL,则稀释后溶液中c(Na+)∶c(OH-)=________。
(2)在t2℃下pH=10的NaOH溶液中,水电离产生的OH-浓度为________。
(3)t℃下,将pH=11的NaOH溶液V1 L与pH=1的稀硫酸V2 L混合(设混合后溶液的体积为原两溶液体积之和),所得混合溶液的pH=2,则V1∶V2=________。
14.已知水在25℃和95℃时,其电离平衡曲线如图所示。
(1)25℃时水的电离平衡曲线应为________(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)95℃时,若100体积pH1=a的某强酸溶液与1体积pH2=b的某强碱溶液混合后溶液呈中性,则混合前,该强酸的pH1与强碱的pH2之间应满足的关系是________。
(3)曲线B所对应的温度下,pH=2的某HA溶液和pH=10的NaOH溶液等体积混合后,混合溶液的pH=5。请分析其原因:________________。
参考答案
1.答案:D
解析:A选项中因为是纯水,不管其pH为多少都是呈中性;B选项中盐酸是强酸,所以每稀释10倍pH增大1,故pH=4;C选项中将0.2 mol·L-1的醋酸,与等体积水混合后,溶液的浓度变为0.1 mol·L-1,但由于醋酸是弱酸,所以pH大于1;D选项中盐酸与氢氧化钠恰好完全反应,所以呈中性。
2.答案:D
解析:在溶液中,盐酸电离是不可逆的,而CH3COOH的电离是可逆的,存在电离平衡。在加水稀释的过程中,盐酸溶液里c(H+)的主要变化只有一个,即减小;CH3COOH溶液里c(H+)的主要变化有两个,即减小和增大。若a=b,稀释后的CH3COOH溶液pH<5,若使CH3COOH溶液pH=5,就必须继续加水稀释,即a>b。
3.答案:C
解析:由题意知c(H+)甲是乙的10倍,即=10,但因稀醋酸的电离程度增大,所以=<1,故c(甲)>10c(乙),所以A错误。两溶液中KW相同,c(OH-)=,所以c(OH-)乙是甲的10倍,B错误。两溶液中由水电离的c(H+)均与溶液中c(OH-)相等,所以C正确。因c(甲)>10c(乙),所以与等量NaOH反应时由c(甲)·V(甲)=c(乙)·V(乙)知,V(乙)>10V(甲)。
4.答案:C
解析:pH相同的弱酸或弱碱的物质的量浓度比强酸或强碱的大。pH=3的盐酸、醋酸、硫酸的c(H+)均为10-3 mol·L-1;同理pH=11的Ba(OH)2的溶液、氨水中c(OH-)均为10-3mol·L-1。显然等体积pH=3的HCl或H2SO4与pH=11的氨水混合时,氨水过量,pH>7;等体积的pH=3的HCl与pH=11的Ba(OH)2混合时,pH=7;等体积pH=3的醋酸和pH=11的Ba(OH)2混合时醋酸过量,pH<7。
5.答案:B
解析:pH=a的NaOH溶液,c(H+)=10-a mol·L-1,c(OH-)=10a-14 mol·L-1;pH=b的NaOH溶液,c(H+)=10-b mol·L-1,c(OH-)=10b-14 mol·L-1;而溶液等体积混合后:c(OH-)=,由于b=a+2,所以c(OH-)=5×10b-15 mol·L-1;则c(H+)=2×10-b mol·L-1,所以pH=b-lg2,故答案选B。
6.答案:D
解析:本题考查了强、弱酸的判断及溶液酸性大小的比较。据题意,Mg粉足量,酸不足,应根据酸的物质的量来计算H2的体积,由V(HX)>V(HY),知pH相等时,HX的物质的量浓度比HY的大,即HX是酸性比HY弱的弱酸,而无法判断HY是强酸还是弱酸,故A、B、C错误;D项反应开始时生成H2的速率取决于c(H+),因为开始时c(H+)相等,故D项正确。
7.答案:B
解析:硝酸为强电解质,完全电离,故稀释100倍,c(H+)为原溶液的1/100,pH会由1变为3,A错误;硝酸中c(H+)=0.1 mol·L-1,pH为13的Ba(OH)2,溶液c(OH-)=0.1 mol·L-1,当二者等体积混合时n(H+)=n(OH-),即二者恰好完全中和,B项正确;硝酸电离的c(H+)=0.1 mol·L-1,则水电离的c(H+)=10-13 mol·L-1,二者之比为10-1∶10-13,C错;pH为3的硝酸中水电离的c(H+)=10-11 mol·L-1,故D项中二者之比为10-13∶10-11,D项错误。
8.答案:D
解析:因为甲溶液的pH是乙溶液的2倍,若设甲溶液的pH=2a,则乙溶液的pH=a,===10-a。由于a值不定,所以甲、乙两溶液中c(H+)比值不能确定。
9.答案:C
解析:A项,观察图像可知,A、B稀释相同的倍数时A的pH变化大于B,则A的碱性强于B,A的电离程度大于B,稀释前A、B的pH相差1,c(A)<10c(B);B项,A可以抑制水的电离,稀释前,A溶液中由水电离出的OH-的浓度小于10-7 mol/L;C项,在M点,A、B两种碱溶液的pH相等即c(OH-)相等,则阳离子浓度相等;D项,A的电离程度与醋酸的电离程度相对大小未知,用醋酸中和A溶液至恰好完全反应时,溶液的pH无法确定。
10.答案:D
解析:本题考查强、弱电解质溶液的性质,考查考生识图、分析判断能力。难度较大。A项,醋酸是弱电解质不能完全电离,稀释前导电能力相同(氢离子浓度相同),则其浓度大于盐酸的浓度;B项,b点的导电能力小于a点,即b点的氢离子浓度小于a点,则b点的pH大于a点;C项,KW是温度的函数,温度不变KW不变;D项,因为a点pH大于c点,所以a点由水电离出的OH-浓度大于c点由水电离出的OH-浓度,根据水的离子积即可得出结论。
11.答案:(1)11.7 (2)1 (3)9∶2
解析:欲求混合后溶液的pH,应先判断混合后溶液的酸碱性。若呈碱性,应先求溶液中c(OH-),再求c(H+),而后计算pH;若呈酸性,可直接求出混合后c(H+),再计算pH。由题意可得:
(1)c(OH-)==≈5×10-3
c(H+)·c(OH-)=KW=1×10-14
c(H+)==2×10-12
pH=-lgc(H+)=-lg(2×10-12)=12-0.3=11.7
(2)NaHSO4为强电解质
c(H+)==0.1(mol·L-1)
pH=-lgc(H+)=1
(3)混合后溶液呈碱性,则
10-4=
整理可得:2×10-4V(酸)=9×10-4V(碱)
所以,=
12.答案:(1)HB 随着稀释的进行HB不断电离出H+使pH升高的幅度比HA酸小,即存在电离平衡HB H++B-
解析:(1)HB酸溶液由1 mL稀释为1 000 mL,而溶液的pH增大不到3个单位,说明随着稀释的进行HB不断电离出H+,即HB为弱酸。
(2)因HB溶液中含溶质的物质的量较大,与足量Zn反应时,生成的H2较多。
(3)
=10-5mol·L-1
解得V[Ba(OH)2]∶V(HA)=1∶9。
(2)小于 HB溶液中含溶质的物质的量较大
(3)1∶9
13.答案:(1)1000∶1
(2)1×10-10 mol·L-1
(3)9∶11
解析:(1)c(SO)=5×10-4 mol·L-1,则
c(Na+)=2c(SO)=1×10-3 mol·L-1,
稀释10倍,则c(Na+)=1×10-4 mol·L-1。25 ℃时Na2SO4溶液中c(OH-)=1×10-7 mol·L-1,稀释10倍后仍然为1×10-7 mol·L-1,则c(Na+)∶c(OH-)=103∶1。
(2)pH=10的NaOH溶液c(H+)=10-10 mol·L-1,NaOH溶液中c(H+)来自水的电离,水电离出H+的同时也电离出等量的OH-。
(3)t℃时,pH=2,说明溶液为酸性,酸过量。
t℃时,pH=11的NaOH溶液,c(OH-)=0.1 mol·L-1,
=0.01 mol·L-1
9V2=11V1,=。
14.答案:(1)A 水的电离是吸热过程,温度低时,电离程度较小,c(H+)、c(OH-)较小
(2)10∶1
(3)pH1+pH2=14
(4)曲线B对应95 ℃,此时水的离子积为10-12,HA为弱酸,HA中和NaOH后,混合溶液中还剩余较多的HA分子,可继续电离出H+,使溶液pH=5
解析:(1)当温度升高时,促进水的电离,水的离子积增大,水中H+浓度、OH-浓度都增大,水的pH减小,但溶液仍然呈中性。因此结合图像中A、B曲线变化情况及H+浓度、OH-浓度可以判断,25 ℃时水的电离平衡曲线应为A,理由为水的电离是吸热过程,升高温度,水的电离程度增大。
(2)25 ℃时所得混合溶液的pH=7,溶液呈中性,即酸碱恰好中和,n(OH-)=n(H+),则V(NaOH)·10-5 mol·L-1=V(H2SO4)·10-4 mol·L-1,得V(NaOH)∶V(H2SO4)=10∶1。
(3)要注意95 ℃时,水的离子积为10-12,即等体积强酸强碱反应至中性时pH(酸)+pH(碱)=12,根据95 ℃时,混合后溶液呈中性,pH2=b的某强碱溶液中c(OH-)=10b-12 mol/L,则有100×10-a=1×10b-12,即b-a+2=10b-12,所以有以下关系:a+b=14或pH1+pH2=14。
(4)在曲线B对应温度下,因pH(酸)+pH(碱)=12,可得酸碱两溶液中c(H+)=c(OH-),如果是强酸、强碱,两溶液等体积混合后,溶液应呈中性;现混合溶液的pH=5,即等体积混合后溶液显酸性,说明酸过量,所以酸HA是弱酸。