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第三章 第二节 pH的计算
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
2.常温下,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
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
C.14.(2023·广东珠海期中)对于常温下pH=2的盐酸和pH=3的醋酸,下列说法正确的是( )
A.pH=2的盐酸中:c(H+)=0.01 mol·L-1
B.pH=3的醋酸中:c(H+)=3.0 mol·L-1
C.pH=2的盐酸与pH=3的醋酸中溶质的物质的量浓度之比为10∶1
D.pH=3的醋酸与pH=11的NaOH溶液等体积混合所得溶液中:c(Na+)=c(CH3COO-)
5.(2023·广东广州广雅实验学校期中)常温下,关于pH=11的氨水溶液,下列说法不正确的是( )
A.溶液中c(OH-)=1.0×10-3 mol·L-1
B.加水稀释100倍后,溶液的pH=9
C.与等体积pH=3的H2SO4溶液充分混合后,溶液呈碱性
D.此溶液中由水电离出的H+和OH-浓度均为1.0×10-11 mol·L-1
6.(2023·福建德化一中、永安一中等联考)在T ℃时,某NaOH稀溶液中c(H+)=10-a mol·L-1,c(OH-)=10-b mol·L-1,已知a+b=12。向该溶液中逐滴加入pH=c的盐酸(T ℃),测得混合溶液的部分pH如下表所示:
序号 NaOH溶液体积 盐酸体积 溶液pH
① 20.00 0.00 8
② 20.00 20.00 6
假设溶液混合前后的体积变化忽略不计,则c为( )
A.1 B.6
C.5 D.4
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
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
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
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)
B组·能力提升
11.(2023·河南驻马店期中)2023年8月23日,日本政府无视全世界人们的反对,公然向海洋中排放核污染水,核污染水中包括氚(T)在内的64种核放射性物质。温度为t ℃时,氚水(T2O)的Kw=1.0×10-16。若pT=-1gc(T+),温度为t ℃时,下列说法正确的是( )
A.氚水无放射性,对环境没有危害
B.纯净的氚水显中性,其pT=7
C.pT=13的NaOT的氚水溶液中,由氚水电离出的c(T+)=0.1 mol·L-1
D.1.0 L 含0.385 g TCl的氚水溶液的pT=2
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
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
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=________。
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:
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:
混合方式 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________(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________(忽略体积效应)。
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第三章 第二节 pH的计算
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.常温下,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.2C.1【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.(2023·广东珠海期中)对于常温下pH=2的盐酸和pH=3的醋酸,下列说法正确的是( )
A.pH=2的盐酸中:c(H+)=0.01 mol·L-1
B.pH=3的醋酸中:c(H+)=3.0 mol·L-1
C.pH=2的盐酸与pH=3的醋酸中溶质的物质的量浓度之比为10∶1
D.pH=3的醋酸与pH=11的NaOH溶液等体积混合所得溶液中:c(Na+)=c(CH3COO-)
【答案】A
5.(2023·广东广州广雅实验学校期中)常温下,关于pH=11的氨水溶液,下列说法不正确的是( )
A.溶液中c(OH-)=1.0×10-3 mol·L-1
B.加水稀释100倍后,溶液的pH=9
C.与等体积pH=3的H2SO4溶液充分混合后,溶液呈碱性
D.此溶液中由水电离出的H+和OH-浓度均为1.0×10-11 mol·L-1
【答案】B 【解析】常温下pH=11的氨水溶液中c(H+)=1.0×10-11 mol·L-1,c(OH)==10-3 mol·L-1,A正确;由于一水合氨是弱电解质,加水稀释100倍,会促进水合氨电离,导致氢氧根离子浓度大于原来的,所以溶液的pH>9,B错误;由于一水合氨是弱电解质,加入等体积pH=3的H2SO4溶液,氨水过量,溶液呈碱性,C正确;常温下pH=11的氨水中,氢氧根离子抑制了水的电离,氨水中氢离子是水电离的,为1.0×10-11 mol·L-1,则氨水中由水电离产生的c(OH-)=1.0×10-11 mol·L-1,D正确。
6.(2023·福建德化一中、永安一中等联考)在T ℃时,某NaOH稀溶液中c(H+)=10-a mol·L-1,c(OH-)=10-b mol·L-1,已知a+b=12。向该溶液中逐滴加入pH=c的盐酸(T ℃),测得混合溶液的部分pH如下表所示:
序号 NaOH溶液体积 盐酸体积 溶液pH
① 20.00 0.00 8
② 20.00 20.00 6
假设溶液混合前后的体积变化忽略不计,则c为( )
A.1 B.6
C.5 D.4
【答案】D 【解析】在T ℃时,某NaOH稀溶液中c(H+)=10-a mol·L-1,c(OH-)=10-b mol·L-1,已知a+b=12,则T ℃时,水的离子积常数是10-12,在T ℃时,pH=6呈中性。T ℃时,水的离子积常数是10-12,pH=8的NaOH溶液的浓度是=10-4 mol·L-1;20.00 mL 10-4 mol·L-1的氢氧化钠与20.00 mL盐酸混合,pH=6,呈中性,则氢氧化钠、盐酸浓度相同,即盐酸浓度为10-4 mol·L-1,pH=4,D正确。
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。
B组·能力提升
11.(2023·河南驻马店期中)2023年8月23日,日本政府无视全世界人们的反对,公然向海洋中排放核污染水,核污染水中包括氚(T)在内的64种核放射性物质。温度为t ℃时,氚水(T2O)的Kw=1.0×10-16。若pT=-1gc(T+),温度为t ℃时,下列说法正确的是( )
A.氚水无放射性,对环境没有危害
B.纯净的氚水显中性,其pT=7
C.pT=13的NaOT的氚水溶液中,由氚水电离出的c(T+)=0.1 mol·L-1
D.1.0 L 含0.385 g TCl的氚水溶液的pT=2
【答案】D 【解析】氚水是核污染水,对环境范害极大,A错误; t ℃时,氚水(T2O)的Kw=1.0×10-16,纯净的氚水显中性,其pT=8,B错误;pT=13的NaOT的氚水溶液中,c(T+)=10-13 mol·L-1,由氚水电离出的c(T)=10-13 mol·L-1,C错误;0.385 g TCl的物质的量为0.01 mol,c(T+)=0.01 mol·L-1,所以pT=2,D正确。
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:
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:
混合方式 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________(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________(忽略体积效应)。
【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,则pH=11。
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