《水的电离平衡弱酸弱碱的电离平衡》专题复习.docx
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《水的电离平衡弱酸弱碱的电离平衡》专题复习
《水的电离平衡、弱酸弱碱的电离平衡》专题复习
例1.(影响水的电离平衡、弱酸弱碱的电离平衡的因素)
1.1.等物质的量浓度的下列五种溶液:
①CH3COOH,②(NH4)2CO3,③NaHSO4,④NaHCO3,
⑤Ba(OH)2,溶液中水的电离程度由大到小排序是_________________________(填编号)。
解:
②>④>①>③>⑤
【解析】CH3COOH、NaHSO4、Ba(OH)2自身电离出氢离子或氢氧根离子,对水的电离起到抑制作用,使水的电离程度减小,而(NH4)2CO3、NaHCO3两种盐因水解使水的电离程度增大;CH3COOH是弱酸与同浓度的NaHSO4比氢离子浓度要小的多,对水的电离的抑制要弱。
1.2.对CH3COOH溶液改变下列条件,其预测合理的是(C)
A.适当加热,CH3COOH电离程度变小
B.恒温下加入一定量的蒸馏水:
平衡时
减小
C.加入少量CH3COONa固体,溶液pH增大
D.通入少量HCl,平衡向左移动,c(H+)减小
1.3.在一定温度下,冰醋酸加水稀释过程中溶液的导电能力如下图所示,请回答:
(1)a、b、c三点溶液的pH由大到小排序为____________________。
(2)a、b、c三点中醋酸的电离程度由大到小排序为____________________。
(3)a、b、c三点溶液中
由大到小排序为____________________。
(4)用相同浓度的NaOH溶液中和a、b、c三点溶液,消耗的NaOH溶液体积由大到小排序为
____________________。
解:
(1)c>a>b
(2)c>b>a
(3)c>b>a
(4)a=b=c
例2.(pH相关的计算)
2.1.常温下,有pH值为12的NaOH溶液100mL,欲将其pH值变为11,采取下列三种措施(忽略混合过程中溶液体积的变化),请回答有关问题:
(1)若加水,应加入________mL。
(2)若用pH=10的NaOH溶液,应加入________mL。
(3)若用pH=2的盐酸,应加入________mL。
【答案】900100081.8
【解析】
(1)pH=12的NaOH溶液中氢氧根离子浓度是0.01mol/L,pH=11的氢氧化钠溶液中氢氧根离子浓度是0.001mol/L,设加入水的体积是V2,c1V1=c2(V1+V2),则0.01mol/L×0.1L=0.001mol/L×(0.1+V2),解得V2=0.9L=900mL;
(2)pH=12的NaOH溶液中氢氧根离子浓度是0.01mol/L,pH=11的氢氧化钠溶液中氢氧根离子浓度是0.001mol/L,pH=10的氢氧化钠溶液中氢氧根离子浓度是0.0001mol/L,设加入pH=10的NaOH溶液体积是V2,c1V1+c2V2=c3(V1+V2),则0.01mol/L×0.1L+0.0001mol/L×V2=0.001mol/L×(0.1+V2),解得V2=1L=1000mL;
(3)pH=2的HCl溶液中氢离子浓度是0.01mol/L,反应后溶液显碱性,即碱过量,设加入盐酸的体积是V(HCl),c(OH-)=[n(OH-)-n(H+)]/[V(HCl)+V(NaOH)]=0.01×[0.1-V(HCl)]/(0.1+V(HCl)=0.001,解得V=0.0818L=81.8mL;
2.2.分别在等体积等pH或等物质的量浓度的盐酸和醋酸溶液中,加入足量锌粉,氢离子浓度c(H+)及氢气的体积V(H2)(同温同压下测定)的变化图示如图所示,其中正确的是_________(填序号)。
解:
①②③
【解析】①随着反应的进行,氢离子浓度逐渐减小但是醋酸会逐渐电离出氢离子,所以醋酸中氢离子消耗的速率慢,故①正确;②等pH时,醋酸浓度较大,加入足量锌,产生的氢气的体积多,开始氢离子浓度相等,速率相等,但后来醋酸又电离出氢离子,氢离子浓度大于盐酸,因此后来反应更快,故②正确;③等浓度的盐酸和醋酸,盐酸的pH小,和金属锌反应的速率比醋酸的快,故③正确;④等浓度的盐酸和醋酸,和金属锌反应的速率是盐酸比醋酸的快,醋酸不可能比盐酸反应的快,故④错误,因此①②③正确。
2.3.室温时,下列混合溶液的pH一定小于7的是(C)
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
【解析】A选项,一水合氨为弱电解质,溶液中只能部分电离出氢氧根离子,pH=3的盐酸中氯化氢浓度为0.001mol/L,而pH=11的氨水中一水合氨浓度远远大于0.01mol/L,两溶液等体积混合后氨水过量,溶液显示碱性,溶液的pH一定大于7,故A错误;
B选项,盐酸是强酸,氢氧化钡是强碱,完全电离,所以pH=3的盐酸和pH=11的氢氧化钡溶液等体积混合,二者恰好完全反应产生水,所以溶液的pH=7,故B错误;
C选项,pH=3的醋酸中,醋酸为弱电解质,醋酸的物质的量浓度大于0.001mol/L,pH=11的氢氧化钠溶液中氢氧化钠的浓度为0.001mol/L,两溶液等体积混合后醋酸过量,溶液显示酸性,溶液的pH一定小于7,故C正确;
D选项,一水合氨为弱电解质,溶液中只能部分电离出氢氧根离子,pH=3的硫酸中硫酸浓度为0.001mol/L,而pH=11的氨水中一水合氨浓度远远大于0.01mol/L,两溶液等体积混合后氨水过量,溶液显示碱性,溶液的pH一定大于7,故D错误;
变式训练:
1.下表中物质的分类组合完全正确的是(A)
选项
A
B
C
D
强电解质
KNO3
H2SO4
BaSO4
HClO4
弱电解质
HF
CaCO3
HClO
SO2
非电解质
SO2
金属Al
H2O
C2H5OH
【解析】A.KNO3是盐,盐属于强电解质,HF是弱酸,弱酸属于弱电解质,SO2是非金属氧化物,属于非电解质,A正确;
B.H2SO4是强酸,强酸属于强电解质,CaCO3是盐,盐属于强电解质,Al是单质,既不是电解质,也不是非电解质,B错误;
C.BaSO4是盐,盐属于强电解质,HClO是弱酸,弱酸属于弱电解质,H2O是电解质,C错误;
D.HClO4是强酸,强酸属于强电解质,SO2是非金属氧化物,属于非电解质,C2H5OH是有机物,在水溶液和熔融状态下都不能电离,是非电解质,D错误。
答案选A。
2.在常温下,如要使水的电离程度增大,并使溶液的pH减小,应加入的物质是( A)
A.Al2(SO4)3B.NaHSO4C.Na2CO3D.HCl
【解析】A.Al2(SO4)3=2Al3++3SO42-,溶液中铝离子水解促进水的电离,Al3++3H2O⇌Al(OH)3+3H+,溶液呈酸性c(H+)增大,溶液的pH减小,故A符合;
B.NaHSO4=Na++H++SO42-;溶液中的氢离子对水的电离起到抑制作用,故B不符合;
C.Na2CO3=2Na++CO32-,溶液中CO32-水解促进水的电离,CO32-+H2O⇌HCO3-+OH-,溶液呈碱性,c(H+)减小,溶液的pH增大,故C不符合;
D.HCl=H++Cl-,溶液中H+离子抑制水的电离,溶液呈碱性,c(H+)增大,溶液的pH减小,故D不符合;答案选A。
3.在CH3COOH
H++CH3COO-的电离平衡中,要使电离平衡右移且氢离子浓度增大,应采取的措施是(B)
A.加入NaOHB.加入纯醋酸C.加水D.降低温度
【解析】A.加入NaOH消耗氢离子,平衡向正反应方向进行,但氢离子浓度降低,A错误;B.加入纯醋酸增大醋酸浓度,平衡向正反应方向进行,氢离子浓度增大,B正确;C.加水稀释促进电离,但氢离子浓度降低,C错误;D.电离吸热,降低温度平衡向逆反应方向进行,D错误。
4.在0.1mol/L的NH3·H2O溶液中,关系正确的是(D)
A.c(NH3·H2O)>c(NH4+)>c(H+)>c(OH﹣)
B.c(NH4+)>c(NH3·H2O)>c(OH﹣)>c(H+)
C.c(NH3·H2O)>c(NH4+)=c(OH﹣)>c(H+)
D.c(NH3·H2O)>c(OH﹣)>c(NH4+)>c(H+)
【解析】NH3·H2O是一元弱碱,属于弱电解质,在水溶液中少部分发生电离NH3·H2O=NH4++OH﹣,所以c(NH3·H2O)必大于c(NH4+)及c(OH﹣),根据电荷守恒c(OH﹣)=c(H+)+c(NH4+),所以c(OH﹣)>c(NH4+),综上所述,NH3·H2O>c(OH﹣)>c(NH4+)>c(H+),故答案选D。
5.常温下,下列溶液中c(H+)最小的是(C)
A.pH=0的溶液B.0.03mol·L-1H2SO4
C.0.05mol·L-1HClOD.0.05mol·L-1的NaHSO4
【解析】A.pH=-lgc(H+)=0,则c(H+)=1mol/L;B.硫酸完全电离,溶液中c(H+)=2c(H2SO4)=0.06mol/L;C.HClO不完全电离,溶液中c(H+) 6.25℃时将10mLpH=11的氨水加水稀释至100mL,下列判断正确的是(C) A.稀释后溶液的pH=7B.氨水的电离度增大,溶液中所有离子的浓度均减小 C.稀释过程中 增大D.pH=11氨水的浓度为0.001mol/L 【解析】A.一水合氨是弱电解质,在水溶液里部分电离,加水促进电离,将10mLpH=11的氨水加水稀释至100mL,体积增大10倍,pH变化小于1个单位,即稀释后10<pH<11,故A错误; B.加水稀释促进一水合氨电离,溶液中c(OH-)减小,温度不变,则水的离子积常数不变,则溶液中c(H+)增大,故B错误; C.加水稀释氨水,促进一水合氨电离,导致溶液中n(NH4+)增大、n(NH3.H2O)减小,则溶液中 增大,故C正确; D.一水合氨是弱电解质,在水溶液里部分电离,则溶液中氨水浓度大于氢氧根离子的浓度,则pH=11氨水的浓度大于0.001mol/L,故D错误; 7.(多选)根据下表提供的数据可知能大量共存的微粒组是(BD) 化学式 电离常数 CH3COO K=1.7×10-5 HClO K=3.0×10-8 H2CO3 K1=4.3×10-7,K2=5.6×10-11 A.H2CO3、HCO3-、CH3COO-、ClO- B.HClO、HCO3-、CH3COO-、ClO- C.HClO、HCO3-、ClO-、CO32- D.HCO3-、CH3COO-、ClO-、CO32- 【解析】A.根据表中数据可知,碳酸的酸性强于次氯酸的,所以H2CO3与ClO-不能大量共存,A不正确; B.酸性强弱顺序是CH3COOH>H2CO3>HClO>HCO3-,所以B中微粒可以大量共存,故B正确; C.酸性是HClO>HCO3-,所以HClO与CO32-不能大量共存,C不正确; D.酸性强弱顺序是CH3COOH>H2CO3>HClO>HCO3-,选项D中微粒可以大量共存,D正确; 故答案选BD。 8.某同学探究温度对溶液pH值影响,加热一组试液并测量pH后得到如下数据(溶液浓度均为0.1mol/L): 温度(℃) 10 20 30 40 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 下列说法正确的是(B) A.随温度升高,纯水中的kw逐渐减小 B.随温度升高,NaOH溶液pH变化主要受水电离平衡变化影响 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 【解析】A.水的电离为吸热过程,随温度的升高,水的电离程度增大,Kw增大,A项错误; B.随温度的升高,水的电离程度增大,Kw增大,则NaOH溶液pH会减小,B项正确; C.随温度升高,促进CH3COOH的电离,提高氢离子浓度,氢离子会抑制水的电离,C项错误; D.盐类的水解反应是吸热反应,温度升高,促进盐类的水解,即水解平衡向右移动,D项错误; 9.下列各条件下可能共存的离子组是(B) A.某无色溶液中: NH4+、Na+、Cl-、MnO4- B.由水电离出的c(H+)=1×10 -13mol·L-1的溶液中: Na+、K+、SO32-、CO32- C.在c(H+)=1×10-13mol·L-1的溶液中: NH4+、Al3+、SO42-、NO3- D.在pH=1的溶液中: K+、Fe2+、Cl-、NO3- 【解析】A不正确,因为在溶液中MnO4-是紫红色的;B中水的电离是被抑制的,溶液可能显酸性,也可能显解析。 显酸性不能大量共存,但显碱性可以大量共存,B正确;C中溶液显碱性,NH4+和Al3+分别不能大量共存;D中溶液显酸性,NO3-能氧化Fe2+,所以正确的答案选B。 10.常温下,甲酸和乙酸的电离常数分别为1.8×10-4和1.8×10-5。 将pH和体积均相同的两种酸溶液分别稀释,其pH随加水体积的变化如图所示。 两种酸用通式HY表示,下列叙述正确的是(D) A.曲线Ⅱ代表乙酸 B.酸的电离程度: c点>d点 C.溶液中水的电离程度: b点>c点 D.从c点到d点,溶液中 保持不变 【解析】A.根据分析曲线Ⅱ代表甲酸,故A错误; B.不断加水,电离程度不断增大,因此酸的电离程度: d点>c点,故B错误; C.b点pH小,酸性强,抑制水的程度大,因此溶液中水的电离程度: c点>b点,故C错误; D.从c点到d点,溶液中 ,因此保持不变,故D正确。 11.下列关于pH变化的判断不正确的是(C) A.温度升高,氨水溶液pH增大 B.温度升高,纯水pH减小 C.新制氯水经光照一段时间后,溶液pH增大 D.氢氧化钠溶液久置于空气中,溶液pH减小 【解析】A、氨水溶液中一水合氨的电离是吸热反应,升高温度促进一水合氨的电离,平衡正向移动,溶液中氢氧根离子的浓度增大,碱性增强,pH增大,故A正确; B、水的电离是吸热过程,升温平衡,水的电离平衡正向移动,氢离子、氢氧根离子浓度均增大,所以纯水pH减小,故B正确; C、新制氯水中含有氯气和水反应生成的次氯酸的平衡,次氯酸见光分解,最后得稀盐酸,溶液酸性增强,pH减小,故C错误; D、氢氧化钠会吸收空气中的二氧化碳生成碳酸钠,氢氧根离子浓度减小,溶液pH减小,故D正确;故选C。 12.1909年,丹麦生理学家索仑生提出用pH表示水溶液的酸度: pH=-lg[H+],后来又定义pOH=-lg[OH-],pKW=-lgKW。 对某水溶液的下列说法中错误的是(B) A.pH+pOH=pKWB.若为酸性溶液则pH>pOH C.常温下pH+pOH=14D.溶液pH=7时未必呈中性 【解析】A.pH+pOH=−lgc(H+)+[−lgc(OH-)]=−lgc(H+) c(OH-)=pKw,故A正确; B.常温下,若为酸性溶液则pH<7,pOH>7,因此pOH>pH,故B错误; C.根据A选项,常温下pH+pOH=pKw=−lg1×10−14=14,故C正确; D.常温下,溶液pH=7时呈中性,100℃时溶液pH=7是呈碱性,即溶液pH=7时未必呈中性,故D正确。 综上所述,答案为B。 13.t℃时,水的离子积为Kw,该温度下将amol·L-1的一元酸HA与bmol·L-1的一元碱BOH等体积混合,要使混合液呈中性,必要的条件是(A) A.混合液中c(H+)= B.混合液的pH=7 C.a=bD.混合液中c(B+)=c(A-)+c(OH-) 【详解】A.混合液中c(H+)= ,则c(OH-)= = =c(H+),所以溶液呈中性,A符合题意; B.若是常温,混合液的pH=7,溶液呈中性;若是较高温度,pH=7,溶液呈碱性,B不合题意; C.a=b,若酸与碱的电离程度不同,则溶液不呈中性,C不合题意; D.混合液中c(B+)=c(A-)+c(OH-),此关系不成立,D不合题意;故选A。 14.在体积均为1L,pH均等于2的盐酸和醋酸中,分别投入0.12g镁粉充分反应后,下图中比较符合反应事实的曲线是(B) 【解析】A.n(HCl)=1L×0.01mol/L=0.01mol,因为CH3COOH为弱酸,所以CH3COOH的物质的量大于0.01mol,n(Mg)=0.12g÷24g/mol=0.005mol。 盐酸和镁恰好反应,醋酸为弱酸,反应后醋酸过量,溶液成酸性,则反应后醋酸pH较小,故A错误 B.由选项A的分析可知,盐酸和镁恰好反应,醋酸为弱酸,反应后醋酸过量,溶液成酸性,则反应后醋酸pH较小,故B正确; C、盐酸和镁恰好反应,醋酸过量,则镁完全反应,生产氢气体积相同,故C错误; D、由于醋酸为弱酸,等pH时,醋酸浓度大,则醋酸反应较快,故D错误。 15.下列溶液等体积混合后,对于所得溶液的pH值判断正确的是(D) A.pH=11的氨水和pH=3的硫酸: pH<7 B.pH值=2的硝酸和pH=12的氢氧化钡: pH>7 C.浓度均为0.01mol/L酸和碱: pH=7 D.浓度均为0.01mol/L的强酸和强碱: pH>7或pH<7,也可能pH=7 【解析】A.一水合氨为弱电解质,pH=3的硫酸溶液和pH=11的氨水溶液等体积混合时,氨水过量,混合后溶液呈碱性,pH>7,故A错误; B.硝酸是强酸,氢氧化钡是强碱,pH=2的硝酸和pH=12的氢氧化钡溶液等体积混合时,正好完全反应,溶液呈中性,pH=7,故B错误; C.酸和碱浓度相等,但酸和碱的强弱未知,是几元酸和几元碱也未知,所以氢离子和氢氧根离子浓度不能确定是否相等,所以等体积混合后,pH不一定等于7,故C错误; D.浓度均为0.01mol/L的一元强酸和二元强碱等体积混合后,pH>7;浓度均为0.01mol/L的二元强酸和一元强碱等体积混合后,pH<7;浓度均为0.01mol/L的一元强酸和一元强碱等体积混合后,pH=7;故D正确; 16.25℃时,在25mLcmol/L的一元弱酸(HA)中,加入VmL0.1mol/L的一元强碱(BOH)。 下列有关判断一定正确的是(C) A.当25c=0.1V,c(A-)>c(B+)B.当pH>7时,c(A-)>c(OH-) C.当pH=7,且V=25时,c>0.1D.当pH<7,c(B+)>c(A-) 【解析】A、当25C=0.1V时,HA和BOH正好完全中和,生成BA的溶液,弱酸的阴离子会存在水解,导致溶液显示碱性,c(A-)<c(B-),故A错误;B、当pH>7时,溶液显示碱性,c(A-)可以大于、小于或是等于c(OH-),故B错误;C、当pH=7,且V=25时,此时应该是弱酸稍过量,所以C>0.1,故C正确;D、当pH<7时,溶液显示酸性,c(H+)>c(OH-),根据电荷守恒,c(B+)<c(A-),故D错误;故选C。 17.室温下,甲、乙两烧杯均盛有5mLpH=3的某一元酸溶液,向乙烧杯中加水稀释至pH=4,关于甲、乙两烧杯中溶液的描述错误的是(C) A.溶液的体积: 10V甲≤V乙 B.水电离出的OH-浓度: 10c(OH-)甲=c(OH-)乙 C.若分别用等浓度的NaOH溶液完全中和,所得溶液的pH: 甲≤乙 D.若分别与5mLpH=11的NaOH溶液反应,所得溶液的pH: 甲≤乙 【解析】A.如果酸是强酸,则需要稀释10倍,才能使pH从3升高到4;如果是弱酸,弱酸存在电离平衡,稀释促进电离,则需要稀释10倍以上,才能使pH从3升高到4,即溶液的体积: 10V甲≤V乙,故A正确; B.酸抑制水的电离,甲烧杯中氢离子的浓度是乙烧杯中氢离子浓度的10倍,因此水电离出的OH-浓度: 10c(OH-)甲=c(OH-)乙,故B正确; C.若分别用等浓度的NaOH溶液完全中和,则乙烧杯中所得盐溶液的浓度小。 如果盐不水解,则所得溶液的pH相等。 如果生成的盐水解,则甲烧杯中溶液的碱性强于乙烧杯中溶液的碱性,即所得溶液的pH: 甲≥乙,故C错误; D.若分别与5mLpH=11的NaOH溶液反应,如果是强酸,则均是恰好反应,溶液显中性。 如果是弱酸,则酸过量,但甲烧杯中酸的浓度大,pH小,因此,所得溶液的pH: 甲≤乙,故D项正确;故选C。 18.现有以下物质: ①NaCl固体,②盐酸,③Ba(OH)2溶液,④铜,⑤二氧化碳气体, ⑥硫酸氢钾固体,⑦乙醇(C2H5OH),⑧冰醋酸,⑨熔融态BaSO4,⑩液态SO3。 用序号回答下列问题: (1)属于电解质的是__________________。 (2)属于非电解质的________________。 (3)属于强电解质的是_______________。 (4)属于弱电解质的是_________________。 (5)所处状态能导电的是___________。 解: (1)属于电解质的是①⑥⑧⑨; (2)属于非电解质的⑤⑦⑩; (3)属于强电解质的是①⑥⑨; (4)属于弱电解质的是⑧; (5)所处状态能导电的是②③④⑨。 19.pH=2的HA、HB两种酸溶液各1mL,分别加水稀释到1000mL,其pH的变化如图所示 (1)稀释前两溶液的浓度c(HA)________c(HB)(填“>”、“<”或“=”)。 (2)HB_______是弱酸(填“一定”、“可能”或“一定不”)。 (3)若a=5,则HA酸是_______是强酸(填“一定”、“可能”或“一定不”)。 (4)稀释后的溶液中,HA中由水电离产生的c(H+)_____HB中由水电离产生的c(H+)(填“>”、“<”或“=”)。 解: (1)< (2)一定(3)一定(4)> 【解析】pH相同的酸,稀释相同倍数时,酸性强的酸的pH的变化大,酸性较弱的酸的pH的变化小。 据此得出酸性: HA>HB; (1)在稀释前两种酸的pH相同,而两种酸的酸性: HA>HB,故在稀释前两种酸溶液的浓度c(HA) (2)pH相同的酸,稀释相同倍数时,酸性强的酸的pH的变化大,酸性较弱的酸的pH的变化小,故HA的酸性强于HB的酸性,HB一定是弱酸; (3)若a=5,则pH=2的HA酸c(H+)=10-2mol/L,稀释1000倍pH= =10-5mol/L,说明该酸溶 液中不存在电离平衡,完全电离,一定是强酸; (4)稀释后的溶液中HA中氢离子浓度小于HB中氢离子浓度,对水的电离抑制程度较小,则由水电离产生的c(H+): HA中>HB中。 20.今有a.盐酸,b.硫酸,c.醋酸三种酸: (1)在同体积,同pH的三种酸中,分别加入足量的NaHCO3粉末,在相同条件下产生CO2的体积由大到小的顺序是____________________(用a、b、c表示,下同)。 (2)完全中和含等物质的量的NaOH的溶液,消耗相同pH的上述三种酸溶液
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