2021-2022版高中化学-课时分层作业11-水的电离-溶液的酸碱性与pH新人教版选修4.doc

2021-2022版高中化学 课时分层作业11 水的电离 溶液的酸碱性与pH新人教版选修4

2021-2022版高中化学 课时分层作业11 水的电离 溶液的酸碱性与pH新人教版选修4

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姓名：

- 13 -

　水的电离　溶液的酸碱性与pH

(30分钟　50分)
一、选择题(本题包括8小题,每小题4分,共32分)
1.能影响水的电离平衡,并使溶液中的c(H+)>c(OH-)的措施是 (　　)
A.向纯水中投入一小块金属钠
B.将水加热煮沸
C.向水中通入SO2
D.向水中加入NaCl
【解析】选C。A项,水与钠反应,使溶液中的c(H+)<c(OH-);B项,水加热煮沸,促进水的电离,但水中的c(H+)=c(OH-);C项,向水中通入SO2,SO2与水反应生成H2SO3,H2SO3电离出H+而抑制水的电离,使溶液中c(H+)>c(OH-);D项对水的电离平衡没影响。
2.(2019·沈阳高二检测)液氨与水的电离相似,存在着微弱的电离:2NH3
N+N。对该体系的说法中错误的是 (　　)
A.一定温度下,液氨中c(N)与c(N)的乘积为一常数
B.液氨的电离达到平衡时,c(N)=c(N)
C.只要不加入其他物质,液氨中c(N)总是与c(N)相等
D.液氨中含有NH3、N、N、H2O、NH3·H2O等微粒
【解析】选D。液氨中无H2O、NH3·H2O等微粒。
【补偿训练】
(2019·大同高二检测)向纯水中加入少量NaHSO4,在温度不变时,溶液中 (　　)
A.增大
B.c(H+)减小
C.溶液中c(H+)与c(OH-)的乘积增大
D.c(OH-)增大
【解析】选A。水存在电离平衡:H2OH++OH-,加入NaHSO4,c(H+)增大,c(OH-)减小,c(H+)·c(OH-)不变,增大。
3.(2019·石家庄高二检测)如图表示不同温度下水中c(H+)和c(OH-)的关系,下列判断错误的是 (　　)

A.两条曲线间任意点均有c(H+)·c(OH-)=Kw
B.M区域内任意点均有c(H+)<c(OH-)
C.图中T1<T2
D.XZ线上任意点均有pH=7
【解析】选D。水的离子积常数表达式为Kw=c(H+)·c(OH-),适用于水及稀的水溶液,A正确;XZ线上任意点表示溶液呈中性,c(H+)=c(OH-),M区域溶液呈碱性,
c(OH-)>c(H+),B正确;升高温度促进水的电离,图中Z点时Kw=10-6.5×10-6.5=10-13大于X点时Kw=10-7×10-7=10-14,则T2>T1,C正确;XZ线上任意点表示溶液呈中性,由于各点温度不同,故pH不同,D错误。
4.向蒸馏水中滴入少量盐酸后,下列说法中错误的是 (　　)
A.c(H+)·c(OH-)不变
B.pH减小了
C.c(OH-)降低了
D.水电离出的c(H+)增加了
【解析】选D。水的电离逆向移动,水电离产生的H+、OH-浓度均减小,但溶液的酸性增强,pH减小,B、C正确,D错误;因水的离子积常数只受温度影响,故A项正确。
【补偿训练】
下列微粒中能使水的电离平衡向左移动且溶液的pH减小的是 (　　)
A.HS　　B.Cl-　　C.Na+　　D.OH-
【解析】选A。酸、碱均抑制水的电离,而能水解的弱酸根离子或弱碱的阳离子促进水的电离。A项HS电离出H+使溶液显酸性抑制水的电离;B中Cl-、C中Na+对水的电离无影响;D项为OH-,抑制水的电离,使溶液的pH增大。
5.在某温度时,测得纯水中的c(H+)=3.6×10-7 mol·L-1,则c(OH-)是 (　　)
A.3.6×10-7 mol·L-1 B.0.1×10-7 mol·L-1
C. mol·L-1 D.c(OH-)无法确定
【解析】选A。无论是什么温度下,纯水中H+和OH-的浓度都应相等。
6.在相同温度下,0.01 mol·L-1的NaOH溶液和0.01 mol·L-1的盐酸相比,下列说法正确的是 (　　)
A.由水电离出的c(H+)相等
B.由水电离出的c(H+)都是1.0×10-12 mol·L-1
C.由水电离出的c(OH-)都是0.01 mol·L-1
D.两者都促进了水的电离
【解析】选A。二者均抑制水的电离,且抵制程度相同,没有指明具体温度,故无法计算由水电离出的c(H+)或c(OH-)的大小。
7.下列说法中正确的是 (　　)
A.在25 ℃纯水中,c(H+)=c(OH-)=1×10-7 mol·L-1,呈中性
B.溶液中,若c(H+) >1×10-7 mol·L-1,则c(H+)>c(OH-),呈酸性
C.c(H+)越大,则pH越大,溶液的碱性越强
D.pH为0的溶液,其中只有H+而无OH-
【解析】选A。c(H+)=c(OH-),则溶液呈中性,A项正确;c(H+)>1×10-7 mol·L-1,则c(H+)不一定大于c(OH-),B项错误;c(H+)越大,则pH越小,溶液的碱性越弱,C项错误;在任何水溶液中都既有H+又有OH-,D项错误。
【互动探究】
(1)pH为0的溶液,是酸性最强的溶液吗?
提示:不是。pH为0的溶液,只是c(H+)=1 mol·L-1,并不是酸性最强的溶液。
(2)在酸、碱、盐溶液中,水电离出来的c(H+)和c(OH-)是什么关系?
提示:相等的关系。
8.常温下,下列各组离子一定能在指定溶液中大量共存的是 (　　)
A.水电离的c(H+)=1×10-13mol·L-1的溶液:K+、Na+、Al、C
B.=1×10-12mol·L-1的溶液中:Cu2+、N、Cl-、N
C.与Al反应能放出H2的溶液:Cu2+、N、K+、S
D.无色溶液中:Cr2、Na+、H+、S
【解析】选B。水电离的c(H+)=1×10-13mol·L-1的溶液可能呈酸性或碱性,酸性条件下Al、C不能大量存在,故A错误;=1×10-12mol·L-1的溶液呈酸性,酸性条件下离子之间不发生任何反应,可大量共存,故B正确;与Al反应能放出H2的溶液可能为强碱性或非氧化性酸溶液,强碱性条件下,Cu2+与OH-不能大量共存,酸性条件下N具有强氧化性,与铝反应不放出氢气,故C错误;Cr2有颜色,与无色不符,故D错误;故选B。
二、非选择题(本题包括2小题,共18分)
9.(8分)(2019·长春高二检测)某温度下,纯水中的c(H+)=2.0×10-7mol·L-1,则此时溶液的c(OH-)是________mol·L-1,这种水显________(填“酸”“碱”或“中”)性,其理由是____________;若温度不变,滴入稀盐酸使c(H+)=5.0×10-6mol·L-1,则c(OH-)=________mol·L-1。 
【解析】此温度时,水电离的c(OH-)=c(H+)=2×10-7mol·L-1,则Kw=2×10-7
×2×10-7=4×10-14;c(H+)=5.0×10-6mol·L-1,则c(OH-)==8×10-9 mol·L-1。
答案:2.0×10-7　中　c(H+)=c(OH-)　8×10-9
【补偿训练】
(2019·长沙高二检测)在某温度下的水溶液中,c(H+)=10x mol·L-1,c(OH-)=
10y mol·L-1,x与y的关系如图所示:

(1)该温度下,水的离子积为________。 
(2)该温度下,0.01 mol·L-1 NaOH溶液中c(H+)为________。 
【解析】(1)选取图象中的一点,如当x=-5时,y=-10,故水的Kw=1×10-5·1×10-10=1×10-15。
(2)0.01 mol·L-1 NaOH溶液中c(OH-)=1×10-2 mol·L-1,c(H+)==
mol·L-1=1×10-13 mol·L-1。
答案:(1)1×10-15　(2)1×10-13 mol·L-1
10.(10分)实验表明,纯硫酸液体的电离能力强于纯硝酸,纯硫酸的导电性强于纯水,又知液态电解质都能像水一样自身电离,而建立电离平衡(即像2H2OH3O++OH-),且在一定温度下都有各自的离子积常数。
据此回答下列问题:
(1)纯硫酸在液态时,自身电离的电离反应方程式是________,它在25 ℃时的离子积常数K(H2SO4)比水的离子积常数K(H2O)________(填“大”“小”或“相等”)。 
(2)在纯硫酸与纯硝酸的液态混合物中,存在的阴离子主要是________;这是因为混合液中不但存在两种电离平衡(即H2SO4和HNO3各自的电离平衡,且硫酸的酸性强于硝酸),又在无水的条件下,混合酸中发生________(写离子反应方程式)反应而造成的。 
【解析】(1)根据H2O自身电离的电离反应方程式:2H2OH3O++OH-,可写出H2SO4自身电离的电离反应方程式:2H2SO4H3S+HS,因为纯硫酸的导电能力大于纯水的导电能力,所以纯硫酸比水更易电离,故K(H2SO4)比K(H2O)要大。
(2)因为纯硫酸的导电能力强于纯硝酸,说明H2SO4比HNO3更易电离,H2SO4中电离出的自由移动的离子的浓度更大,主要存在的阴离子应来源于H2SO4电离出的HS;而且因为H2SO4的酸性强于HNO3,发生的反应就类似于强酸制弱酸,即H++HNO3H2N。
答案:(1)2H2SO4H3S+HS　大
(2)HS　H++HNO3H2N

(30分钟　50分)
一、选择题(本题包括6小题,每小题5分,共30分)
1.某种碳酸饮料中主要含柠檬酸、碳酸、白砂糖、苯甲酸钠等成分,常温下测得其pH约为3.5,下列说法不正确的是 (　　)
A.常温下,该碳酸饮料中Kw的值大于纯水中Kw的值
B.柠檬酸的电离会抑制碳酸的电离
C.该碳酸饮料中水的电离受到抑制
D.打开瓶盖冒出大量气泡,是因为压强减小,降低了CO2的溶解度
【解析】选A。常温下,该碳酸饮料中Kw的值等于纯水中Kw的值,A错误;柠檬酸的酸性大于碳酸,所以柠檬酸的电离会抑制碳酸的电离,B正确;酸电离抑制水电离,C正确;气体物质的溶解度随压强的减小而变小,D正确。
2.(2019·宿迁高二检测)在100 ℃时,100 mL蒸馏水中c(OH-)=1×10-6 mol·L-1,当改变下列条件之一时,c(OH-)仍然等于1×10-6 mol·L-1的是 (　　)
①温度降低到25 ℃
②加入1×10-6 mol NaOH固体,保持100 ℃
③加入1×10-6 mol NaCl,保持100 ℃
④蒸发掉50 mL水,保持100 ℃
A.①②　　　B.③④　　　C.①③　　　D.②④
【解析】选B。100 ℃时c(OH-)·c(H+)=1×10-12 mol2·L-2,而25 ℃时c(OH-)
·c(H+)=1×10-14 mol2·L-2,c(OH-)=1×10-7 mol·L-1;100 mL水中加入1×10-6 mol NaOH,c(OH-)=1×10-5 mol·L-1;蒸馏水中加入NaCl,保持100 ℃,仍符合c(OH-)=1×
10-6 mol·L-1;蒸发掉50 mL水,保持100 ℃,c(OH-)·c(H+)不变,c(OH-)=1×
10-6 mol·L-1。
3.25 ℃时,在0.01 mol·L-1的硫酸溶液中,水电离出的H+浓度是 (　　)
A.5×10-13 mol·L-1　　　 B.0.02 mol·L-1
C.1×10-7 mol·L-1 D.1×10-12 mol·L-1
【解析】选A。H2SO4电离出的c(H+)=0.02 mol·L-1,由Kw=1.0×10-14可知c(OH-)=5×10-13 mol·L-1,OH-是由水电离产生的,则水电离产生的c(H+)=c(OH-)=5×10-13 mol·L-1。
【补偿训练】
　　在某温度时,测定纯水中c(H+)=2.4×10-7 mol·L-1,则c(OH-)为 (　　)
A.2.4×10-7 mol·L-1
B.1.0×10-8 mol·L-1
C.mol·L-1
D.c(OH-)无法确定
【解析】选A。无论什么条件下,纯水中的c(H+)=c(OH-)。
4.(2019·淄博高二检测)下列说法正确的是 (　　)
A.强酸的水溶液中不存在OH-
B.pH=0的溶液是酸性最强的溶液
C.在温度不变时,水溶液中c(H+)和c(OH-)不能同时增大
D.某温度下,纯水中c(H+)=2×10-7 mol·L-1,其呈酸性
【解析】选C。在酸性或碱性水溶液中均存在H+和OH-,故A错误;pH=0的溶液中c(H+)=1.0 mol·L-1,并不是酸性最强的溶液,只是c(H+)>1.0 mol·L-1的溶液用pH表示酸性强弱不再方便,故B错误;在温度一定时,c(H+)·c(OH-)=Kw是一个定值,故二者不能同时增大,故C正确;纯水中,c(H+)=c(OH-),呈中性,故D错误。
5.已知:在100 ℃时,水的离子积Kw=1×10-12,下列说法正确的是 (　　)
A.0.05 mol·L-1 H2SO4溶液的pH=1
B.0.001 mol·L-1 NaOH溶液的pH=11
C.0.005 mol·L-1 H2SO4溶液与0.01 mol·L-1 NaOH溶液等体积混合,混合溶液的pH为6,溶液显酸性
D.完全中和50 mL pH=3的H2SO4溶液,需要50 mL pH=11的NaOH溶液
【解析】选A。0.05 mol·L-1 H2SO4溶液中c(H+)=0.05 mol·L-1×2=0.1 mol·L-1,则该溶液的pH=1,A正确;0.001 mol·L-1 NaOH溶液中c(OH-)=0.001 mol·L-1,
100 ℃时水的离子积Kw=1×10-12,则溶液中c(H+)=1×10-9 mol·L-1,pH=9,B错误;0.005 mol·L-1 H2SO4溶液与0.01 mol·L-1 NaOH溶液等体积混合,二者恰好完全反应生成Na2SO4,溶液呈中性,此时溶液的pH=6,C错误;pH=3的H2SO4溶液中c(H+)=10-3 mol·L-1,pH=11的NaOH溶液中c(OH-)=0.1 mol·L-1,根据中和反应:H++OH-H2O可知,完全中和50 mL pH=3的H2SO4溶液,需要0.5 mL pH=11的NaOH溶液,D错误。
6.室温下,某溶液中由水电离产生的c(H+)、c(OH-)满足:c(H+·c(OH-
=1×10-24,则下列各组离子在该溶液中一定可以大量共存的是 (　　)
A.K+、Na+、C、Cl-
B.N、Na+、N、S
C.Na+、Cl-、S、HC
D.K+、Na+、Cl-、N
【解析】选D。室温下,由水电离出的c(H+·=1×10-24,即c(H+
=c(OH-=1×10-12 mol·L-1,该溶液的pH=12或pH=2,分析各选项中的离子C、HC与H+不能大量共存,A、C错误;N、HC与OH-不能大量共存,B错误。
　【补偿训练】
　　常温下,下列各组离子在指定溶液中能大量共存的是 (　　)
A.pH=1的溶液中:Fe2+、N、S、Na+
B.由水电离的c(H+)=1×10-14mol·L-1的溶液中:Ca2+、K+、Cl-、HC
C.=1×1012的溶液中:N、Al3+、N、Cl-
D.c(Fe3+)=0.1 mol·L-1的溶液中:K+、ClO-、S、SCN-
【解析】选C。A中Fe2+、N、H+会发生氧化还原反应;B项,符合条件的溶液可能是强酸性溶液也可能是强碱性溶液,HC既与H+反应,又与OH-反应,B错误;
=1×1012的溶液为强酸性溶液,离子可以大量共存,C正确;Fe3++3SCN-
Fe(SCN)3,D错误。
二、非选择题(本题包括3小题,共20分)
7.(6分)(1)某温度(t ℃)时,水的Kw=1×10-12,则该温度________25 ℃(填“>”“<”或“=”),其理由是__ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ __。 
(2)该温度下,c(H+)=l×10-7mol·L-1的溶液呈________(填“酸性”“碱性”或“中性”);若该溶液中只存在NaOH溶质,则由H2O电离出来的c(OH-)=______mol·L-1。 
【解析】(1)升高温度,Kw增大,现Kw=1×10-12>1×10-14,因此温度大于25 ℃。
(2)该温度下该溶液中c(OH-)= mol·L-1=1×10-5 mol·L-1,因为c(OH-)>c(H+),所以溶液呈碱性;NaOH溶液中由水电离出来的c(OH-)等于溶液中的c(H+),即为1×10-7 mol·L-1。
答案:(1)>　升温促进水电离,Kw增大
(2)碱性　1×10-7
　【方法规律】判断溶液酸碱性的方法
(1)根据c(H+)和c(OH-)的相对大小。
(2)室温下根据溶液的pH。
(3)利用酸碱指示剂:
①使石蕊试液变红的溶液呈酸性;使石蕊试液变蓝的溶液呈碱性。
②使酚酞试液变红的溶液呈碱性。
(4)利用pH试纸测量溶液的酸碱性。
8.(6分)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pH=9的NaOH溶液与pH=4的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____________________。 
(4)曲线B对应温度下,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: __________________________。 
【解析】(1)25 ℃时水的电离平衡曲线应为A,因为水的电离是吸热过程,温度低时,电离程度小,c(H+)、c(OH-)小。
(2)25 ℃时所得混合溶液的pH=7,溶液呈中性即酸碱恰好中和,即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)要注意的是95 ℃时,水的离子积为1×10-12,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;有100×10-a=1×10b-12,可得10-a+2=10b-12,则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H+与OH-完全反应后又有新的H+产生,即酸过量,所以说酸HA是弱酸。
答案:(1)A　水的电离是吸热过程,温度低时,电离程度小,c(H+)、c(OH-)小
(2)10∶1
(3)a+b=14(或pH1+pH2=14)
(4)曲线B对应95 ℃,此时水的离子积为1×10-12,若为强酸强碱混合,则溶液呈中性,现在pH=5,溶液显酸性,则说明HA为弱酸。HA中和NaOH后,混合溶液中剩余较多的HA分子,可继续电离出H+,使溶液pH=5
9.(8分)有一学生在实验室测某溶液的pH实验时,他先用蒸馏水润湿pH试纸,然后用洁净干燥的玻璃棒蘸取试样进行检测。
(1)该学生的操作________(填“正确”或“错误”),其理由是__ _____; 
(2)该操作是否一定有误差? _____________________________; 
(3)若用此方法分别测定c(OH-)相等的氢氧化钠溶液和氨水的pH,误差较大的是________,原因是________________; 
(4)只从下列试剂中选择实验所需的试剂,你能否区分0.1 mol·L-1硫酸溶液和0.01 mol·L-1硫酸溶液?
________(填“能”或“否”),简述操作过程:_______________ __。 
试剂:a.紫色石蕊试液　b.酚酞试液　c.甲基橙溶液　d.蒸馏水　e.氯化钡溶液　f.pH试纸
【解析】(1)用pH试纸测量溶液时,pH试纸不能润湿,否则相当于将原溶液稀释。(2)若溶液呈酸性或碱性,稀释必然会造成测量数据错误,若溶液呈中性,则对结果无影响。
(3)NH3·H2O是弱电解质,加水稀释时,促进它的电离,故对OH-浓度相等的氢氧化钠和氨水溶液来说,加水稀释相同倍数,氨水的pH减小程度小些,误差小些。(4)分别测定这两种硫酸溶液的pH,pH较小的是浓度较大的硫酸溶液,pH较大的是浓度较小的硫酸溶液。
答案:(1)错误　该学生测得的pH是稀释后溶液的pH
(2)该学生操作错误,但不一定产生误差。因为原溶液不是中性时,稀释后溶液pH发生了变化,只是弱酸或弱碱溶液变化程度小些;若是中性溶液,稀释不会产生误差
(3)氢氧化钠溶液　稀释过程中,NH3·H2O继续电离出OH-,减弱了因稀释OH-浓度减小程度,所以测得氢氧化钠溶液误差较大
(4)能　用玻璃棒分别蘸取两种溶液滴在两张pH试纸上,其显示的颜色与标准比色卡对照,pH较大的是0.01 mol·L-1硫酸溶液