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第43讲　水的电离和溶液的pH
(说明:选择题每小题3分)
层次1基础性
1.(2024·山东临沂一中检测)下列有关溶液的酸碱性与pH的说法错误的是(　　)
A.溶液pH越小,酸性越强,反之,碱性越强
B.pH<7的溶液可能呈中性
C.当溶液中的c(H+)或c(OH-)较小时,用pH表示其酸碱性更方便
D.把pH试纸直接插入待测溶液中测其pH
2.(2024·浙江嘉兴八校联盟联考)某温度下,向c(H+)=1×10-6 mol·L-1的蒸馏水中加入NaOH固体,保持温度不变,测得溶液中c(OH-)=1×10-3 mol·L-1。下列对该溶液的叙述不正确的是(　　)
A.该温度高于25 ℃
B.由水电离出来的OH-的浓度为1×10-11 mol·L-1
C.加入NaOH固体抑制水的电离
D.取该溶液加水稀释到体积为原来的100倍,溶液中的c(H+)增大
3.(2024·湖南长沙模拟)常温下,关于溶液稀释的说法正确的是(　　)
A.将1 L 0.1 mol·L-1的Ba(OH)2溶液加水稀释为2 L,pH=13
B.pH=3的醋酸加水稀释到体积为原来的100倍,pH=5
C.pH=4的H2SO4溶液加水稀释到体积为原来的100倍,溶液中由水电离产生的c(H+)=1×10-6 mol·L-1
D.pH=8的NaOH溶液加水稀释到体积为原来的100倍,其pH=6
4.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溶液的体积/mL 盐酸的体积/mL 溶液的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.3 B.4 C.5 D.6
5.已知:pH=-lg c(H+),pOH=-lg c(OH-)。常温下,向某浓度的盐酸中滴加NaOH溶液,所得溶液的pOH和pH变化如图所示。下列说法正确的是(　　)
A.反应前盐酸与NaOH溶液的浓度相等
B.B点和D点水的电离程度相同
C.将滴加NaOH溶液改为滴加相同浓度的氨水,该图中的线不变
D.升高温度,滴定过程中pOH+pH>14
6.(7分)在一定温度下,有a.盐酸　b.硫酸　c.醋酸三种酸:
(1)当三种酸物质的量浓度相同时,c(H+)由大到小的顺序是　　　　(用字母表示,下同)。
(2)同体积、同物质的量浓度的三种酸,中和NaOH的能力由大到小的顺序是　　　　　。
(3)若三者c(H+)相同时,物质的量浓度由大到小的顺序是　　　　　。
(4)当三者c(H+)相同且体积也相同时,分别放入足量的锌,相同状况下产生气体的体积由大到小的顺序是　　　　　。
(5)当三者c(H+)相同且体积相同时,同时加入形状、密度、质量完全相同的锌,若产生相同体积的H2(相同状况),则开始时反应速率的大小关系为　　　　,反应所需时间的长短关系是　　　　。
(6)将c(H+)相同的三种酸均加水稀释至原来的100倍后,c(H+)由大到小的顺序是　　　　　。
层次2综合性
7.某同学探究温度对溶液pH的影响,加热一组试液并测量pH后得到如表数据(溶液浓度均为0.1 mol·L-1)。下列说法正确的是(　　)
温度/ ℃ 10 20 30 40
pH 纯水 7.30 7.10 6.95 6.74
NaOH溶液 13.50 13.11 12.87 12.50
CH3COOH溶液 2.90 2.89 2.87 2.85
CH3COONa溶液 9.19 9.00 8.76 8.62
A.随温度升高,纯水的KW逐渐减小
B.随温度升高,NaOH溶液pH的变化主要受水电离平衡变化的影响
C.随温度升高,CH3COOH的电离促进了水的电离
D.随温度升高,CH3COONa溶液的pH减小,说明水解程度减小,c(CH3COO-)增大
8.常温下,设1 L pH=6的AlCl3溶液中由水电离出的H+的物质的量为n1 mol;1 L pH=6的盐酸中由水电离出的H+的物质的量为n2 mol,则为(　　)
A.0.01 B.1 C.10 D.100
9.(2024·河北邯郸模拟)在不同温度下,水溶液中pH和pOH的关系如图所示。下列说法一定正确的是 (　　)
A.水的电离程度:B>A>D
B.1 mol·L-1 Na2SO4溶液不可能处于B点
C.向C点水溶液中通入HCl,C点变为E点
D.0.1 mol·L-1 NaHA溶液的pH和pOH的关系如图中E点所示,此时溶液中:c(HA-)>c(A2-)>c(H2A)
10.若用AG表示溶液的酸度,AG的定义为AG=lg。室温下实验室中用0.01 mol·L-1的氢氧化钠溶液滴定20.00 mL 0.01 mol·L-1醋酸,滴定过程如图所示,下列叙述正确的是 (　　)
A.室温下,CH3COOH的电离常数约为10-5
B.A点时加入氢氧化钠溶液的体积为20.00 mL
C.若B点为40.00 mL,所得溶液中:c(Na+)=c(CH3COO-)+c(CH3COOH)
D.从A点到B点,水的电离程度逐渐变大
11.常温下,有关下列4种溶液的叙述错误的是 (　　)
编号 ① ② ③ ④
溶液 氨水 氢氧化钠溶液 醋酸 盐酸
pH 11 11 3 3
A.将溶液①、④等体积混合,所得溶液中离子浓度的大小关系:c(N)>c(Cl-)>c(OH-)>c(H+)
B.分别加水稀释到体积为原来的10倍,四种溶液的pH:①>②>④>③
C.在溶液①、②中分别加入适量的氯化铵晶体后,两种溶液的pH均增大
D.将a L溶液④与b L溶液②混合后,若所得溶液的pH=4,则a∶b=11∶9
12.(2024·山东济南模拟)常温下,向20 mL 1.0 mol·L-1 HA溶液中逐滴加入1.0 mol·L-1的NaOH溶液,溶液中水电离出H+的浓度c水(H+)随加入NaOH溶液体积的变化如图所示。下列说法不正确的是(　　)
A.HA的电离平衡常数约为10-8
B.b点时加入NaOH溶液的体积小于10 mL
C.c点溶液中离子浓度的大小关系为c(Na+)>c(A-)>c(OH-)>c(H+)
D.d点溶液的pH=7
13.(4分)在某温度时,测得0.01 mol·L-1NaOH溶液的pH为11。
(1)该温度下水的离子积常数KW=　　　　　　。
(2)在此温度下,将pH=a的NaOH溶液Va L与pH=b的硫酸Vb L混合。
①若所得混合溶液为中性,且a=12,b=2,则Va∶Vb=　　　　　　。
②若所得混合溶液为中性,且a+b=12,则Va∶Vb=　　　　　　。
层次3创新性
14.(1)(2分)体积相同、浓度均为0.2 mol·L-1的盐酸和CH3COOH溶液,分别加水稀释到体积为原来的10倍,溶液的pH分别变成m和n,则m与n的关系为　　　　　　。
(2)(2分)体积相同、浓度均为0.2 mol·L-1的盐酸和CH3COOH溶液,分别加水稀释到体积为原来的m倍、n倍,溶液的pH都变成3,则m与n的关系为　　　　　。
(3)(2分)体积相同、pH均等于1的盐酸和CH3COOH溶液,分别加水稀释到体积为原来的m倍、n倍,溶液的pH都变成3,则m与n的关系为　　　　　。
(4)(2分)体积相同、pH均等于13的氨水和NaOH溶液,分别加水稀释到体积为原来的m倍、n倍,溶液的pH都变成9,则m与n的关系为　　　　　。
第43讲　水的电离和溶液的pH
1.D　解析:用pH试纸测溶液pH时,不能把pH试纸直接插入待测溶液中,正确的做法是取一小片pH试纸,放在洁净的表面皿或玻璃片上,用玻璃棒蘸取待测液点在试纸中央,然后与标准比色卡对照读取数据,D错误。
2.B　解析:某温度下蒸馏水中c(H+)=1×10-6 mol·L-1,则该温度下水的离子积KW=1×10-12。该温度下蒸馏水中c(H+)=1×10-6 mol·L-1>25 ℃下蒸馏水中c(H+)=1×10-7 mol·L-1,水的电离是吸热过程,则该温度高于25 ℃,A正确;NaOH溶液中c(OH-)=1×10-3 mol·L-1,该溶液中c(H+)= mol·L-1=1×10-9 mol·L-1,碱溶液中H+全部来自水的电离,水电离出的OH-与水电离出的H+相等,则由水电离出来的OH-的浓度为1×10-9 mol·L-1,B错误;水的电离方程式为H2OH++OH-,NaOH固体溶于水电离出OH-,OH-的浓度增大,使水的电离平衡逆向移动,即抑制水的电离,C正确;取该溶液加水稀释到体积为原来的100倍,溶液中c(OH-)减小,温度不变KW不变,则c(H+)增大,D正确。
3.A　解析:酸、碱无限稀释时,pH无限接近于7,酸、碱稀释过程中溶液接近中性时,要考虑水的电离。A项,c(OH-)= mol·L-1=0.1 mol·L-1,c(H+)=1×10-13 mol·L-1,故pH=13,A正确;B项,将pH=3的醋酸稀释到体积为原来的100倍,pH<3+2=5,B错误;C项,c水(H+)=c(OH-)=10-8 mol·L-1,C错误;D项,NaOH溶液的pH>7,不可能为6,D错误。
4.B　解析:根据题意可知,在T ℃时水的离子积常数是1×10-12,而不是1×10-14,通过①可知,此NaOH溶液中c(OH-)=1×10-4 mol·L-1。由②可知,加入20.00 mL盐酸后溶液的pH=6,此时恰好完全中和,则c(H+)==1×10-4 mol·L-1,则c=4。
5.B　解析:由题图可知,未滴加NaOH溶液时盐酸的pH=0,则c(H+)=1 mol·L-1,即c(HCl)=1 mol·L-1,最终pH=14,则c(OH-)=1 mol·L-1,由于最终所得溶液是NaCl和NaOH的混合溶液,相当于对原NaOH溶液进行稀释,故反应前c(NaOH)>1 mol·L-1,A项错误;B点、D点水的电离均受到抑制,且由水电离出的c(H+)=c(OH-)=10-10 mol·L-1,B项正确;若将滴加NaOH溶液改为滴加氨水,由于NH3·H2O为弱碱,故图中的线会发生变化,C项错误;升高温度,水的离子积KW增大,即c(H+)·c(OH-)>10-14,pH=-lg c(H+),pOH=-lg c(OH-),故pOH+pH<14,D项错误。
6.答案 (1)b>a>c　(2)b>a=c　(3)c>a>b(或c>a=2b)
(4)c>a=b　(5)a=b=c　a=b>c　(6)c>a=b
解析:解答本题要注意以下三点:(1)HCl、H2SO4都是强酸,但H2SO4是二元酸;(2)CH3COOH是弱酸,在水溶液中不能完全电离;(3)醋酸中存在电离平衡CH3COOHCH3COO-+H+。
7.B　解析:由溶液pH的变化可知,随温度升高,纯水的KW逐渐增大,A错误;加热NaOH溶液,pH减小,原因是升温促进水的电离,氢离子浓度增大,B正确;加热促进CH3COOH的电离,但CH3COOH的电离抑制水的电离,C错误;醋酸钠的水解为吸热过程,加热促进其水解,D错误。
8.D　解析:AlCl3溶液中Al3+发生水解而使溶液呈酸性,AlCl3的水解促进了水的电离,由水电离产生的c(H+)=1×10-6 mol·L-1,则有n1=1×10-6 mol·L-1×1 L=1×10-6 mol。常温下,pH=6的盐酸中c(H+)=1×10-6 mol·L-1,而HCl抑制水的电离,由水电离产生的c(H+)=1×10-8 mol·L-1,则有n2=1×10-8 mol·L-1×1 L=1×10-8 mol,故有=100。
9.D　解析:由题图可知,A、B点pH=pOH,可得c(H+)=c(OH-),故A、B点溶液均显中性,同理C、D点溶液显碱性,E点溶液显酸性。B点的pH、pOH均小于A点的,B点的KW大于A点的KW,故B点的温度高于A点的温度,A、B、D点溶液若不涉及盐类水解,则水的电离程度:B>A>D,若涉及盐类水解,则无法判断,A错误;Na2SO4溶液呈中性,由分析可知,B点是中性溶液,即1 mol·L-1 Na2SO4溶液可能处于B点,B错误;C点和E点所处温度不同,水的离子积KW不同,所以向C点水溶液通入HCl,C点不能变为E点,C错误;E点溶液显酸性,NaHA溶液中,HA-的电离(HA-H++A2-)程度大于水解(HA-+H2OH2A+OH-)程度,故c(A2-)>c(H2A),电离和水解均很微弱,c(HA-)最大,故c(HA-)>c(A2-)>c(H2A),D正确。
10.A　解析:室温下,醋酸的AG=lg=7,即=107,而KW=c(H+)·c(OH-)=10-14,两式联立解得c(H+)=10-3.5 mol·L-1,而醋酸中,c(CH3COO-)≈c(H+),故CH3COOH的电离常数Ka==10-5,故A正确;A点的AG=0,即=1,c(H+)=c(OH-),溶液显中性,而当加入NaOH溶液20.00 mL时,恰好中和,得CH3COONa溶液,溶液显碱性,故B错误;若B点加入40.00 mL NaOH溶液时,所得为等浓度的CH3COONa和NaOH的混合溶液,加入酸的物质的量是碱的物质的量的一半,根据元素守恒得c(Na+)=2c(CH3COO-)+2c(CH3COOH),故C错误;A点溶质为CH3COONa和CH3COOH,B点溶质为CH3COONa和NaOH,NaOH与醋酸恰好完全中和前,水的电离程度增大,恰好中和后,水的电离程度逐渐减小,所以从A点到B点,水的电离程度先增大后减小,故D错误。
11.C　解析:常温下,pH为11的氨水中氢氧根离子的浓度与pH为3的盐酸中氢离子的浓度相等,由于氨水中存在电离平衡,氨水的浓度大于盐酸的浓度,氨水和盐酸等体积混合时,氨水过量得到氨水和氯化铵的混合溶液,溶液呈碱性,则溶液中离子浓度的大小关系为c(N)>c(Cl-)>c(OH-)>c(H+),故A正确;弱碱和弱酸溶液中存在电离平衡,pH相等的强碱和弱碱稀释相同倍数时,弱碱溶液的pH变化小,同理,pH相等的强酸和弱酸稀释相同倍数时,弱酸的pH变化小,则pH为11的氨水和氢氧化钠溶液稀释相同倍数后,氨水的pH大于氢氧化钠溶液,pH为3的醋酸和盐酸稀释相同倍数后,醋酸的pH小于盐酸,所以稀释相同倍数后四种溶液pH的大小顺序为①>②>④>③,故B正确;氨水中存在电离平衡,加入氯化铵固体后,溶液中铵根离子浓度增大,电离平衡向左移动,溶液中氢氧根离子的浓度减小,pH减小,向氢氧化钠溶液中加入氯化铵固体后,铵根离子与氢氧根离子反应生成一水合氨,溶液中氢氧根离子浓度减小,pH减小,故C错误;由a L pH=3的盐酸与b L pH=11的氢氧化钠溶液混合后溶液pH=4可得=10-4 mol·L-1,解得a∶b=11∶9,故D正确。
12.D　解析:当NaOH和HA恰好完全反应生成NaA时,水的电离程度最大,对应的为c点,溶液显碱性,故b点为HA和NaA的混合溶液,溶液显中性,d点为NaA和NaOH的混合溶液,溶液显碱性。a点表示1.0 mol·L-1 HA溶液中水电离出H+的浓度c水(H+)=10-10 mol·L-1,即溶液中c(OH-)=10-10 mol·L-1,所以溶液中c(H+)=10-4 mol·L-1,HA的电离平衡常数Ka==10-8,A正确;当加入10 mL NaOH溶液时,所得溶液为等物质的量浓度的NaA和HA溶液,HA的电离常数为10-8,A-的水解常数为=10-6,A-的水解程度大于HA的电离程度,此时溶液显碱性,而b点溶液显中性,故b点时加入NaOH溶液的体积小于10 mL,B正确;c点恰好为NaA溶液,A-水解使溶液显碱性,此时溶液中离子浓度的大小关系为c(Na+)>c(A-)>c(OH-)>c(H+),故C正确;d点溶液显碱性,pH>7,D错误。
13.答案 (1)10-13　(2)①1∶10　②10∶1
解析:(1)由题意知,溶液中c(H+)=10-11 mol·L-1,c(OH-)=0.01 mol·L-1,故KW=c(H+)·c(OH-)=10-13。
(2)①根据中和反应:H++OH-H2O,c(H+)·V酸=c(OH-)·V碱,即10-2·Vb=·Va,所以Va∶Vb=10-2∶10-1=1∶10。②根据中和反应:H++OH-H2O,c(H+)·Vb=c(OH-)·Va,即10-b·Vb=·Va,所以=1013-(a+b)=10,即Va∶Vb=10∶1。
14.答案 (1)mn　(3)mn
解析:(1)HCl是强电解质,在水溶液中完全电离,CH3COOH是弱电解质,部分电离,加水稀释促进CH3COOH的电离,但是CH3COOH不能完全电离,所以体积相同、浓度均为0.2 mol·L-1的盐酸和CH3COOH溶液,分别加水稀释到体积为原来的10倍,溶液c(H+):盐酸>醋酸,二者溶液的pH分别变成m和n,则m(2)浓度相同的盐酸和醋酸中c(H+):盐酸>醋酸,加水稀释促进CH3COOH电离,体积相同、浓度均为0.2 mol·L-1的盐酸和CH3COOH溶液,如果稀释相同的倍数,则稀释后溶液中c(H+):盐酸>醋酸,稀释后溶液的pH:盐酸<醋酸,要使稀释后溶液的pH相等,即稀释后溶液中c(H+)相等,则稀释倍数:盐酸>醋酸,即m>n。
(3)pH相同的盐酸和醋酸,浓度:盐酸<醋酸,加水稀释促进醋酸电离,体积相同、pH均等于1的盐酸和CH3COOH溶液,如果稀释相同的倍数,稀释后溶液中c(H+):盐酸<醋酸,溶液的pH:盐酸>醋酸,所以要使稀释后pH相等,则稀释倍数:盐酸<醋酸,即m(4)pH均等于13的氨水和NaOH溶液的浓度:氨水>NaOH溶液,加水稀释促进NH3·H2O的电离,体积相同、pH均等于13的氨水和NaOH溶液,如果稀释相同的倍数,则稀释后c(OH-):氨水>NaOH溶液,溶液的pH:氨水>NaOH溶液,要使稀释后pH相等,则稀释倍数:氨水>NaOH溶液,所以m>n。
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