第2讲 水的电离和溶液的酸碱性.docx
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第2讲水的电离和溶液的酸碱性
限时规范训练 [单独成册]限时50分钟
A组(20分钟)
1.在一个月黑风高的夜晚,吉吉从学校的小鱼塘中装取了一定体积的液体,准备用pH试纸测定该溶液的pH,吉吉该选择的正确操作是( )
A.将一小条试纸先用蒸馏水润湿后,在待测液中蘸一下,取出后与标准比色卡对照
B.将一小块试纸用蒸馏水润湿后放在表面皿上,用玻璃棒蘸取少量待测液点在试纸上,再与标准比色卡对照
C.将一小条试纸在待测液中蘸一下,取出后放在表面皿上,与标准比色卡对照
D.将一小块试纸放在表面皿上,用玻璃棒蘸取少量待测液点在试纸上,再与标准比色卡对照
解析:
选D。
A.pH试纸先用蒸馏水润湿,这样的操作会使溶液变稀,测量的数据不准确,再在待测液中蘸一下,这样的操作会污染溶液,故A错误;B.将一小块试纸用蒸馏水润湿,这样的操作会使溶液变稀,测量的数据不准确,故B错误;C.将一小条试纸在待测液中蘸一下,这样的操作会污染溶液,故C错误;D.将一小块试纸放在表面皿上,用玻璃棒蘸取少量待测液点在试纸上,再与标准比色卡对照,符合测量要求,故D正确。
2.常温下,某溶液中由水电离的c(H+)=1×10-13mol·L-1,该溶液可能是( )
①二氧化硫水溶液 ②氯化铵水溶液 ③硝酸钠水溶液
④氢氧化钠水溶液
A.①④ B.①②
C.②③D.③④
解析:
选A。
常温下某溶液中由水电离的c(H+)=10-13mol·L-1<10-7mol·L-1,说明溶质抑制水电离,则溶质为酸或碱,①二氧化硫水溶液,即为亚硫酸溶液抑制水电离;②氯化铵水溶液,含有弱离子的盐促进水电离;③硝酸钠水溶液,既不抑制也不促进水的电离;④氢氧化钠水溶液,属于强碱能抑制水电离,故选A。
3.某温度下,向pH=6的蒸馏水中加入NaHSO4晶体,保持温度不变,测得溶液的pH为2。
下列对该溶液的叙述中,不正确的是( )
A.该温度下加入等体积pH=12的NaOH溶液可使该溶液恰好呈中性
B.该温度高于25℃
C.加入NaHSO4晶体抑制了水的电离
D.该溶液中由水电离出来的H+浓度是1.0×10-10mol/L
解析:
选A。
pH为12的NaOH的浓度是1mol·L-1,而硫酸氢钠溶液的H+浓度是0.01mol·L-1,等体积混合,NaOH有剩余,溶液呈碱性,A项错误;25℃时Kw=10-14,本题Kw=10-6×10-6=10-12,水电离吸热,升高温度,K变大,该温度高于25℃,B项正确;加入NaHSO4晶体,提高H+的浓度,抑制了水的电离,C项正确;蒸馏水的pH=6,Kw=c(H+)·c(OH-)=1×10-12,溶液的pH为2,故由水电离出来的c(H+)=1×10-10mol·L-1,D项正确。
4.常温下用pH为3的某酸溶液分别与pH都为11的氨水、氢氧化钠溶液等体积混合得到a、b两种溶液,关于这两种溶液酸碱性的描述正确的是( )
①b不可能显碱性 ②a可能显酸性或碱性 ③a不可能显酸性 ④b可能显碱性或酸性
A.①②B.③④
C.①③D.②④
解析:
选A。
①pH为3的某酸溶液,为强酸时与等体积pH为11的氢氧化钠恰好完全反应,生成强酸强碱盐,则溶液为中性;酸为弱酸时酸过量,则溶液一般为酸性,即b不可能显碱性,故①正确;②某酸溶液为强酸时与等体积pH为11的氨水反应时氨水过量,则a可能显碱性;若为弱酸时恰好完全反应,生成弱酸弱碱盐,当弱酸酸根离子的水解小于弱碱中离子的水解,则a可能显酸性,故②正确;③若弱酸酸根离子的水解程度大于弱碱中阳离子的水解程度,则a显碱性,故③错误;④若pH为3的某酸溶液,为强酸时与等体积pH为11的氢氧化钠恰好完全反应,生成强酸强碱盐,则溶液为中性,若酸为pH=3弱酸与等体积pH为11的氢氧化钠溶液反应时酸过量,则溶液一般为酸性,即b不可能显碱性,故④错误;故选A。
5.pH=2的强酸溶液,加水稀释,若溶液体积扩大10倍,则由水电离的c(H+)和c(OH-)的变化( )
A.c(H+)和c(OH-)都减少
B.c(H+)和c(OH-)都增大
C.c(H+)增大和c(OH-)减少
D.c(H+)减小和c(OH-)增大
解析:
选B。
强酸稀释后,溶液中氢离子浓度减小,稀释前后,溶液的温度不变,水的离子积Kw=c(H+)·c(OH-)不变,所以溶液中氢氧根离子浓度增大,故A、C、D错误,B正确;故选B。
6.下列相关实验事实的说法不正确的是( )
A.当溶液中水电离的c(H+)=10-12mol·L-1时,Cl-、CO
、NO
、NH
一定能大量共存
B.90℃时测得纯水中c(H+)·c(OH-)=3.8×10-13;H2O(l)H+(aq)+OH-(aq) ΔH>0
C.常温下将相同体积的pH=3硫酸和pH=11一元碱BOH溶液混合,所得溶液可能为中性也可能为碱性
D.使甲基橙变红的溶液中Fe2+、Al3+、NO
、SO
不能大量共存
解析:
选A。
当溶液中水电离的c(H+)=10-12mol·L-1时溶液可能显酸性或碱性,在酸性溶液中CO
不能大量共存,在碱性溶液中NH
不能大量共存,故A错误;B.90℃时测得纯水中c(H+)·c(OH-)=3.8×10-13,说明水的电离是吸热过程,ΔH>0,故B正确;C.一元碱BOH可能为强碱、也可能为弱碱,则c(BOH)≥10-3mol/L,而硫酸中c(H+)=10-3mol/L,则等体积混合时所得溶液可能为中性也可能为碱性,故C正确;D.使甲基橙变红的溶液显酸性,在酸性溶液中Fe2+、NO
能够发生氧化还原反应,不能大量共存,故D正确。
7.常温下,pH均为9的NaOH和CH3COONa两种溶液中,设由水电离产生的OH-浓度为Amol·L-1和Bmol·L-1,则A与B的关系是( )
A.A=10-4BB.A>B
C.B=10-4AD.A=B
解析:
选A。
酸或碱抑制水电离,含有弱根离子的盐促进水电离,pH=9的氢氧化钠和醋酸钠,醋酸钠促进水电离,氢氧化钠抑制水电离,NaOH溶液中水电离出的c(OH-)=c(H+)=10-9mol/L,醋酸钠溶液中水电离出的c(OH-)=
=
mol/L=10-5mol/L,所以A=10-4B,故选A。
8.常温下,有甲、乙两份体积为1L,浓度均为0.1mol·L-1的醋酸溶液,其pH为3,①甲用蒸馏水稀释100倍后,溶液的pH变为x;②乙与等体积、浓度为0.2mol·L-1的NaOH混合,在混合液中:
n(CH3COO-)+n(OH-)-n(H+)=ymol,x、y的正确答案组合为( )
A.5 0.1B.5 0.2
C.3 解析: 选D。 醋酸为弱电解质,加水稀释促进电离,0.1mol/L的醋酸用蒸馏水稀释100倍后,溶液的3 n(Na+)+n(H+)=n(OH-)+n(CH3COO-),则n(CH3COO-)+n(OH-)-n(H+)=n(Na+)=ymol,n(Na+)=0.2mol/L×1L=0.2mol,所以y=0.2,故选D。 9.0.10mol·L-1的酸溶液逐渐滴入VmL0.10mol·L-1碱溶液中时,混合溶液pH的变化如图所示。 下列组合中能正确表示图示关系的是( ) 选项 碱 酸 种类 V A NaOH溶液 20 盐酸 B Ba(OH)2溶液 10 醋酸 C Ba(OH)2溶液 10 硫酸 D 氨水 20 盐酸 解析: 选B。 由曲线知: 酸体积为20mL时所得溶液显碱性,pH>7。 A项,若是盐酸来滴定NaOH,则消耗等体积的盐酸时得到NaCl溶液,呈中性,pH=7,错误;B项,由于Ba(OH)2是二元强碱,而CH3COOH是弱酸,所以10mLBa(OH)2溶液中滴入等浓度的20mLCH3COOH时恰好完全反应生成Ba(CH3COO)2,由于CH3COO-水解使溶液呈碱性,即pH>7,正确;C项,当Ba(OH)2溶液为10mL,所加等浓度的硫酸体积为20mL时,酸过量,此时溶液呈酸性,pH<7,错误;D项,等浓度等体积的氨水和盐酸恰好反应得到NH4Cl溶液,NH 水解使得溶液呈酸性,pH<7,错误。 B组(30分钟) 10.在不同温度下,水溶液中c(H+)与c(OH-)有如图所示关系。 下列说法正确的是( ) A.b点溶液中不可能存在NH3·H2O B.b、c两点pH相同,但溶液的酸碱性不同 C.通过降温的方法,可使溶液的状态中d点变为a点 D.a点溶液中可能大量共存的离子: Fe3+、Na+、Cl-、SO 解析: 选B。 A.b点溶液中c(H+)=10-6mol·L-1,溶液显酸性,如NH4Cl溶液中,NH +H2ONH3·H2O+H+,溶液显酸性,也有NH3·H2O存在,故A错误;B.b、c两点pH相同,但溶液的温度不同,b点溶液中c(H+)=10-6mol·L-1,溶液显酸性,c点溶液为中性,故B正确;C.a、d两点pH相同,但溶液的温度不同,通过降温的方法,不能使d点变为a点,故C错误;D.a点溶液中c(H+)=10-7mol·L-1,溶液为中性,Fe3+发生水解,生成氢氧化铁沉淀,所以a点溶液中Fe3+、Na+、Cl-、SO 不能大量共存,故D错误。 11.水的电离平衡曲线如图所示,若以A点表示25℃时水的电离达平衡时的离子浓度,B点表示100℃时水的电离达平衡时的离子浓度,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+)=1×10-11mol·L-1,则该溶液的pH可能是11或3 C.将pH=9的Ba(OH)2溶液与pH=4的稀盐酸混合,并保持100℃的恒温,混合溶液的pH=7,则Ba(OH)2溶液和盐酸的体积比为10∶1 D.25℃时,某Na2SO4溶液中c(SO )=5×10-4mol·L-1,则溶液中c(Na+)∶c(OH-)为104∶1 解析: 选D。 A.温度越高,水的电离程度越大,溶液中氢离子浓度越大,所以纯水中25℃时的c(H+)比100℃时的c(H+)小,故A错误;B.100℃时水的离子积为10-12,由水电离产生的c(H+)=1×10-11mol·L-1,若溶液为酸性溶液,氢离子浓度为: 0.1mol/L,溶液的pH=1;若为碱性溶液,则溶液中氢离子浓度为1×10-11mol·L-1,溶液pH=11,故B错误;C.100℃时水的离子积为10-12,混合溶液的pH=7,溶液中氢离子浓度为1×10-7mol·L-1,氢氧根离子浓度为1×10-5mol·L-1,反应后的溶液为碱性溶液;pH=9的Ba(OH)2溶液中氢氧根离子浓度为1×10-3mol·L-1,pH=4的稀盐酸中氢离子浓度为1×10-4mol·L-1,设氢氧化钡的体积为x,盐酸溶液的体积为y,则 =1×10-5,解得x∶y=11∶9,故C错误;D.25℃时,c(OH-)为1.0×10-7mol/L,钠离子浓度为1.0×10-3mol/L,则溶液中c(Na+)∶c(OH-)=1.0×10-3mol/L∶1.0×10-7mol/L=104∶1,故D正确。 12.已知水在25℃和95℃时,其电离平衡曲线如图所示: (1)则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: (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)·10-5mol/L=V(H2SO4)·10-4mol/L,得V(NaOH)∶V(H2SO4)=10∶1。 (3)要注意的是95℃时,水的离子积为1×10-12,即c(H+)·c(OH-)=1×10-12,则等体积强酸、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;有100×10-a=1×10b-12,可得10-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,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 13.已知某温度下CH3COOH的电离常数K=1.6×10-5。 该温度下,向20mL0.01mol·L-1CH3COOH溶液中逐滴加入0.01mol·L-1KOH溶液,其pH变化曲线如图所示(忽略温度变化)。 请回答下列有关问题: (已知lg4=0.6) (1)a点溶液中c(H+)为________,pH约为________。 (2)a、b、c、d四点中水的电离程度最大的是________点,滴定过程中宜选用________作指示剂,滴定终点在________(填“c点以上”或“c点以下”)。 (3)若向20mL稀氨水中逐滴加入等浓度的盐酸,则下列变化趋势正确的是________(填字母)。 解析: (1)电离消耗的醋酸在计算醋酸的电离平衡浓度时可以忽略不计。 由K= 得,c(H+)≈ mol·L-1=4×10-4mol·L-1,pH=-lgc(H+)≈3.4。 (2)a点是醋酸溶液,b点是醋酸和少量CH3COOK的混合溶液,c点是CH3COOK和少量醋酸的混合溶液,d点是CH3COOK和KOH的混合溶液,酸、碱均能抑制水的电离,CH3COOK水解促进水的电离,所以c点溶液中水的电离程度最大。 由于酸碱恰好完全反应时溶液显碱性,故应该选择在碱性范围内变色的指示剂酚酞。 滴定终点应在c点以上。 (3)由于稀氨水显碱性,首先排除选项A和C;两者恰好反应时溶液显酸性,排除选项D,故选B。 答案: (1)4×10-4mol·L-1 3.4 (2)c 酚酞 c点以上 (3)B 14.一个偶然的机会,葛葛和皓皓在实验室发现了一瓶未知浓度的盐酸溶液,作为新时代的好学生,他们欢快地决定用所学知识测定该瓶盐酸的浓度。 他们用0.1000mol·L-1NaOH溶液滴定该瓶未知浓度的盐酸溶液,其操作可分解为如下几步: A.用蒸馏水洗干净滴定管 B.检查滴定管是否漏水 C.把锥形瓶放在滴定管下面,瓶下垫一张白纸,边滴边摇动锥形瓶直至滴定终点,记下滴定管液面所在刻度 D.另取锥形瓶,再重复操作2~3次 E.用待测定的溶液润洗酸式滴定管 F.取下碱式滴定管用标准的NaOH溶液润洗后,将标准液注入碱式滴定管刻度“0”以上2~3cm处,再把碱式滴定管固定好,调节液面至刻度“0”或“0”刻度以下 G.用酸式滴定管取稀盐酸20.00mL,注入锥形瓶中,加入酚酞 完成以下填空: (1)正确操作的顺序是________。 (2)判断滴定终点的现象是: 锥形瓶中溶液从________色变为________色,且半分钟内不变色。 (3)如图是葛葛和皓皓第一次滴定时的滴定管中的液面,其读数为X=________mL。 (4)根据下列数据: 请计算待测盐酸溶液的浓度: ________mol/L。 滴定次数 待测体积 (mL) 标准烧碱体积(mL) 滴定前读数 滴定后读数 第一次 20.00 0.60 X 第二次 20.00 2.00 24.10 第三次 20.00 4.00 24.00 (5)在上述实验过程中,他们的好朋友发现他们出现了以下错误操作(其他操作正确),其中会造成测定结果(待测液浓度值)偏高的有________。 A.配制标准溶液定容时,加水超过刻度 B.锥形瓶水洗后直接装待测液 C.酸式滴定管水洗后未用待测稀盐酸溶液润洗 D.滴定到达终点时,俯视读出滴定管读数 E.碱式滴定管尖嘴部分有气泡,滴定后消失 (6)常温下,他们用0.1000mol·L-1NaOH溶液分别滴定20.00mL0.2000mol·L-1HCl溶液和20.00mL0.2000mol·L-1CH3COOH溶液,得到2条滴定曲线,如图所示。 滴定醋酸溶液的曲线是________(填“图1”或“图2”); 滴定曲线中a=________mL。 解析: (1)酸碱滴定前的操作主要有: 检漏、洗涤、润洗、注液、赶气泡、调液,滴定,正确操作的顺序为BAEGFCD(或BAFEGCD); (2)当锥形瓶中溶液从无色变为粉红色,且半分钟不变色,即为滴定终点;(3)根据图示,读数为X=20.60mL;(4)3次滴定消耗烧碱的体积分别为: 20.00、22.10、20.00、第二次结果误差较大,略去。 2次滴定中消耗烧碱的体积平均为20.00mL,则盐酸溶液的浓度= =0.1000mol/L;(5)A.配制标准溶液定容时,加水超过刻度,导致标准溶液的浓度偏小,滴定时消耗的标准溶液的体积偏大,根据c(待测)= ,浓度偏大;B.锥形瓶水洗后直接装待测液,对实验结果无影响;C.酸式滴定管水洗后未用待测稀盐酸溶液润洗,导致盐酸浓度偏小;D.滴定到达终点时,俯视读出滴定管读数,导致消耗的标准溶液的体积偏小,根据c(待测)= ,浓度偏小;E.碱式滴定管尖嘴部分有气泡,滴定后消失,导致消耗的标准溶液的体积偏大,根据c(待测)= ,浓度偏大;故选AE;(6)常温下,用0.1000mol·L-1NaOH溶液分别滴定20.00mL0.2000mol·L-1HCl溶液和20.00mL0.2000mol·L-1CH3COOH溶液,加入氢氧化钠溶液前,HCl属于强电解质,完全电离,溶液的pH为1,而醋酸属于弱电解质,醋酸溶液的pH一定大于1,所以图1是滴定盐酸溶液的曲线,图2是滴定醋酸溶液的曲线;20.00mL0.2000mol·L-1HCl溶液中,需要加入40mL0.1000mol·L-1NaOH溶液,溶液恰好反应,溶液的pH=7,所以a=40.00。 答案: (1)BAEGFCD(或BAFEGCD) (2)无 粉红(浅红) (3)20.60 (4)0.1000 (5)AE (6)图2 40.00 15.草酸铁晶体Fe2(C2O4)3·xH2O通过相关处理后可溶于水,且能做净水剂,在110℃可完全失去结晶水。 为测定该晶体中铁的含量和结晶水的含量,某实验小组做了如下实验: 步骤1: 称量4.66g草酸铁晶体进行处理后,配制成250mL一定物质的量浓度的溶液。 步骤2: 取所配溶液25.00mL于锥形瓶中,加稀H2SO4酸化,滴加KMnO4溶液至草酸根恰好全部氧化成二氧化碳,同时MnO 被还原成Mn2+。 向反应后的溶液中加入一小匙锌粉,加热至溶液黄色刚好消失,过滤、洗涤,将过滤及洗涤所得溶液收集到锥形瓶中,此时溶液仍呈酸性。 步骤3: 用0.0200mol·L-1KMnO4溶液滴定步骤2所得溶液至终点,消耗KMnO4溶液V1mL,滴定中MnO 被还原成Mn2+,重复步骤2、步骤3的操作2次,分别滴定消耗0.0200mol·L-1KMnO4溶液为V2、V3mL。 记录数据如下表: 实验 编号 KMnO4溶液 的浓度(mol·L-1) KMnO4溶液滴 入的体积(mL) 1 0.0200 V1=20.02 2 0.0200 V2=23.32 3 0.0200 V3=19.98 请回答下列问题: (1)草酸铁溶液能做净水剂的原因__________________________________________ ________________________________________________________________________(用离子方程式表示)。 (2)该实验步骤1和步骤3中使用的仪器除托盘天平、铁架台、滴定管夹、烧杯、玻璃棒外,一定需用下列仪器中的________(填序号)。 A.酸式滴定管B.碱式滴定管 C.量筒(10mL) D.锥形瓶 E.胶头滴管 F.漏斗 G.250mL容量瓶 (3)加入锌粉的目的是________。 (4)步骤3滴定时是否选择指示剂________(是或否);说明理由________________________________________________________________________; 写出步骤3中发生反应的离子方程式_____________________________________。 (5)在步骤2中,若加入的KMnO4溶液的量不够,则测得的铁含量________(填“偏低”“偏高”或“不变”);实验测得该晶体中结晶水的个数x为________。 解析: (4)高锰酸钾溶液本身显紫红色,步骤3滴定时发生的反应为5Fe2++MnO +8H+===5Fe3++Mn2++4H2O,因为KMnO4被还原剂还原成Mn2+,紫红色褪去,所以不需要指示剂。 (5)在步骤2中,若加入的KMnO4溶液的量不够,导致草酸根不能完全被氧化,在步骤3中消耗的高锰酸钾溶液的体积偏大,则测得铁含量偏高;实验2数值误差较大舍去,消耗KMnO4溶液平均体积为 =20.00mL,根据步骤三中的离子反应可知: n(Fe)=5n(MnO )=5×0.02L×0.02mol·L-1× =2.0×10-2mol,草酸铁晶体Fe2(C2O4)3·xH2O中含有Fe2(C2O4)3的质量为 ×2.0×10-2mo
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- 第2讲 水的电离和溶液的酸碱性 电离 溶液 酸碱