届高考化学总复习第8章水溶液中的离子平衡第2讲水的电离和溶液的酸碱性配套练习新人教版.docx
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届高考化学总复习第8章水溶液中的离子平衡第2讲水的电离和溶液的酸碱性配套练习新人教版
第2讲 水的电离和溶液的酸碱性
【2019·备考】
最新考纲:
1.了解水的电离和水的离子积常数。
2.了解溶液pH的定义。
3.了解测定溶液pH的方法,能进行pH的简单计算。
考点一 水的电离
(频数:
★★☆ 难度:
★★☆)
1.水的电离
水是极弱的电解质,水的电离方程式为H2O+H2O
H3O++OH-或H2O
H++OH-。
2.水的离子积常数
Kw=c(H+)·c(OH-)。
(1)室温下:
Kw=1×10-14。
(2)影响因素:
只与温度有关,升高温度,Kw增大。
(3)适用范围:
Kw不仅适用于纯水,也适用于稀的电解质水溶液。
(4)Kw揭示了在任何水溶液中均存在H+和OH-,只要温度不变,Kw不变。
3.影响水电离平衡的因素
(1)升高温度,水的电离程度增大,Kw增大。
(2)加入酸或碱,水的电离程度减小,Kw不变。
(3)加入可水解的盐(如FeCl3、Na2CO3),水的电离程度增大,Kw不变。
4.填写外界条件对水电离平衡的具体影响
体系变化
条件
平衡移
动方向
Kw
水的电
离程度
c(OH-)
c(H+)
HCl
逆
不变
减小
减小
增大
NaOH
逆
不变
减小
增大
减小
可水解
的盐
Na2CO3
正
不变
增大
增大
减小
NH4Cl
正
不变
增大
减小
增大
温度
升温
正
增大
增大
增大
增大
降温
逆
减小
减小
减小
减小
其他:
如加入Na
正
不变
增大
增大
减小
水的离子积常数Kw=c(H+)·c(OH-),其实质是水溶液中的H+和OH-浓度的乘积,不一定是水电离出的H+和OH-浓度的乘积,所以与其说Kw是水的离子积常数,不如说是水溶液中的H+和OH-的离子积常数。
即Kw不仅适用于水,还适用于酸性或碱性的稀溶液。
不管哪种溶液均有c(H+)H2O=c(OH-)H2O。
1.教材基础知识判断
(1)在蒸馏水中滴加浓H2SO4,Kw不变( )
(2)NaCl溶液和CH3COONH4溶液均显中性,两溶液中水的电离程度相同( )
(3)室温下,0.1mol·L-1的HCl溶液与0.1mol·L-1的NaOH溶液中水的电离程度相同( )
(4)25℃和60℃的水的pH,前者大于后者,但都显中性( )
(5)室温下,pH值相同的NaOH溶液与CH3COONa溶液,水的电离程度后者大( )
(6)常温下,pH=5的NH4Cl溶液与pH=9的CH3COONa溶液中,水的电离程度相同( )
答案
(1)×
(2)× (3)√ (4)√ (5)√ (6)√
2.教材知识探究
甲同学认为,在水中加入H2SO4,水的电离平衡向左移动,解释是加入H2SO4后c(H+)增大,平衡左移。
乙同学认为,加入H2SO4后,水的电离平衡向右移动,解释为加入H2SO4后,c(H+)浓度增大,H+与OH-中和,平衡右移。
你认为哪种说法正确?
并说明原因。
水的电离平衡移动后,溶液中c(H+)·c(OH-)是增大还是减小?
答案 甲正确,温度不变,Kw是常数,加入H2SO4,c(H+)增大,c(H+)·c(OH-)>Kw,平衡左移。
c(H+)·c(OH-)不变,因为Kw仅与温度有关,温度不变,则Kw不变,与外加酸、碱、盐无关。
3.(溯源题)(2015·广东理综,11)一定温度下,水溶液中H+和OH-的浓度变化曲线如图,判断下列说法是否正确
(1)升高温度,可能引起由c向b的变化( )
(2)该温度下,水的离子积常数为1.0×10-13( )
(3)该温度下,加入FeCl3可能引起由b向a的变化( )
(4)该温度下,稀释溶液可能引起由c向d的变化( )
答案
(1)×
(2)× (3)√ (4)×
探源:
本考题源于教材RJ选修4P46“表3-2不同温度下水的离子积常数”及其拓展,对水的电离的影响因素进行了考查。
题组一 水电离平衡的影响因素
1.(2018·厦门月考)能促进水的电离,并使溶液中c(H+)>c(OH-)的操作是( )
①将水加热煮沸 ②向水中投入一小块金属钠 ③向水中通CO2 ④向水中通NH3 ⑤向水中加入明矾晶体 ⑥向水中加入NaHCO3固体 ⑦向水中加NaHSO4固体
A.①③⑥⑦B.①③⑥
C.⑤⑦D.⑤
解析 ①将水加热煮沸能促进水的电离,但是c(H+)=c(OH-);②向水中投入一小块金属钠,反应后生成NaOH,溶液中c(H+)<c(OH-);③向水中通CO2,CO2与水反应生成H2CO3,溶液中c(H+)>c(OH-),但是这是碳酸电离的结果,并未促进水的电离,反而是抑制水的电离;④向水中通NH3,生成NH3·H2O电离出OH-水的电离被抑制,并且c(H+)<c(OH-);⑤向水中加入明矾晶体,明矾中铝离子水解,促进了水的电离,并且c(H+)>c(OH-);⑥向水中加入NaHCO3固体,HCO
水解能促进水的电离,但是c(H+)<c(OH-);⑦NaHSO4电离出的H+抑制了水的电离,且c(H+)>c(OH-),所以选D。
答案 D
2.水的电离过程为H2O
H++OH-,在不同温度下其离子积为Kw(25℃)=1.0×10-14,Kw(35℃)=2.1×10-14,则下列叙述正确的是( )
A.c(H+)随温度的升高而降低
B.35℃时,c(H+)>c(OH-)
C.溶液pH:
pH(35℃)>pH(25℃)
D.35℃时已电离的水的浓度约为1.45×10-7mol·L-1
解析 由两种温度下水的离子积常数值知水的电离是吸热的,温度高时水中c(H+)较高,pH较小,但溶液中c(H+)=c(OH-),溶液呈中性,A、B、C错误;已电离的水的浓度与电离生成的c(H+)及c(OH-)相等,利用水的离子积常数可判断D正确。
答案 D
题组二 水电离出的c(H+)或c(OH-)的定量计算
3.(2018·吉林大学附中月考)室温时,pH=10的氨水和Na2CO3溶液中,水电离产生的c(H+)前者与后者之比为( )
A.1∶1B.10-10∶10-4
C.10-4∶10-10D.10-10∶10-7
解析 pH=10的氨水中水电离出的氢氧根离子浓度等于水电离出的氢离子浓度,为10-10mol·L-1,pH=10的碳酸钠溶液中水电离产生的c(H+)=10-4mol·L-1,前者与后者之比为10-10∶10-4。
答案 B
4.在不同温度下,水溶液中c(H+)与c(OH-)的关系如图所示。
下列有关说法中正确的是( )
A.若从a点到c点,可采用在水中加入酸的方法
B.b点对应的醋酸中由水电离出的c(H+)=10-6mol·L-1
C.c点对应溶液的Kw大于d点对应溶液的Kw
D.T℃时,0.05mol·L-1Ba(OH)2溶液的pH=11
解析 a点对应的c(H+)和c(OH-)相等,c点对应的c(H+)和c(OH-)也相等,溶液一定呈中性,从a点到c点,可以采用升温的方法,A错误;Kw只与温度有关,同温度下不同酸碱性溶液的Kw相同,a点和b点的Kw都是10-14,c点和d点的Kw都是10-12,酸和碱溶液都会抑制水的电离,酸溶液中由水电离出的c水(H+)与溶液中的c(OH-)相等,即b点时c水(H+)=c(OH-)=10-8mol·L-1,B、C均错误;T℃时,Kw=10-12,0.05mol·L-1Ba(OH)2溶液中c(H+)=10-11mol·L-1,pH=11,D正确。
答案 D
【方法技巧】
理清溶液中H+或OH-的来源
(1)常温下,中性溶液
c(OH-)=c(H+)=10-7mol·L-1
(2)溶质为酸的溶液
①来源
OH-全部来自水的电离,水电离产生的c(H+)=c(OH-)。
②实例
如计算pH=2的盐酸溶液中由水电离出的c(H+),方法是先求出溶液中的c(OH-)=(Kw/10-2)mol·L-1=10-12mol·L-1,即由水电离出的c(H+)=c(OH-)=10-12mol·L-1。
(3)溶质为碱的溶液
①来源
H+全部来自水的电离,水电离产生的c(OH-)=c(H+)。
②实例
如计算pH=12的NaOH溶液中由水电离出的c(OH-),方法是知道溶液中的c(H+)=10-12mol·L-1,即由水电离出的c(OH-)=c(H+)=10-12mol·L-1。
(4)水解呈酸性或碱性的盐溶液
①pH=5的NH4Cl溶液中H+全部来自水的电离,由水电离的c(H+)=10-5mol·L-1,因为部分OH-与部分NH
结合,溶液中c(OH-)=10-9mol·L-1。
②pH=12的Na2CO3溶液中OH-全部来自水的电离,由水电离出的c(OH-)=10-2mol·L-1。
考点二 溶液的酸碱性
(频数:
★☆☆ 难度:
☆☆☆)
1.溶液的酸碱性
常温下,溶液的酸碱性与c(H+)、c(OH-)的关系:
溶液的酸碱性
c(H+)与c(OH-)比较
c(H+)大小
酸性溶液
c(H+)>c(OH-)
c(H+)>1×10-7mol·L-1
中性溶液
c(H+)=c(OH-)
c(H+)=1×10-7mol·L-1
碱性溶液
c(H+)<c(OH-)
c(H+)<1×10-7mol·L-1
2.溶液的pH
(1)表达式为pH=-lgc(H+)。
(2)使用范围:
pH的取值范围为0~14,即只适用于c(H+)≤1mol·L-1或c(OH-)≤1mol·L-1的电解质溶液,当c(H+)或c(OH-)≥1mol·L-1时,直接用c(H+)或c(OH-)表示溶液的酸碱性。
3.pH试纸的使用
把小片试纸放在表面皿或玻璃片上,用洁净干燥的玻璃棒蘸取待测液滴在干燥的pH试纸的中部,观察变化稳定后的颜色,与标准比色卡对比即可确定溶液的pH。
溶液pH的计算
(1)单一溶液的pH计算
强酸溶液:
如HnA,设浓度为cmol·L-1,c(H+)=ncmol·L-1,pH=-lgc(H+)=-lg(nc)。
强碱溶液(25℃):
如B(OH)n,设浓度为cmol·L-1,c(H+)=
mol·L-1,pH=-lgc(H+)=14+lg(nc)。
(2)混合溶液pH的计算类型
①两种强酸混合:
直接求出c(H+)混,再据此求pH。
c(H+)混=
。
②两种强碱混合:
先求出c(OH-)混,再据Kw求出c(H+)混,最后求pH。
c(OH-)混=
。
③强酸、强碱混合:
先判断哪种物质过量,再由下式求出溶液中H+或OH-的浓度,最后求pH。
c(H+)混或c(OH-)混=
1.教材基础知识填空
判断下列溶液在常温下的酸碱性(在括号中填“酸性”、“碱性”或“中性”)。
(1)相同浓度的HCl和NaOH溶液等体积混合( )
(2)相同浓度的CH3COOH和NaOH溶液等体积混合( )
(3)相同浓度的NH3·H2O和HCl溶液等体积混合( )
(4)pH=2的HCl和pH=12的NaOH溶液等体积混合( )
(5)pH=3的HCl和pH=10的NaOH溶液等体积混合( )
(6)pH=3的HCl和pH=12的NaOH溶液等体积混合( )
(7)pH=2的CH3COOH和pH=12的NaOH溶液等体积混合( )
(8)pH=2的HCl和pH=12的NH3·H2O等体积混合( )
答案
(1)中性
(2)碱性 (3)酸性 (4)中性 (5)酸性 (6)碱性 (7)酸性 (8)碱性
2.(溯源题)(山东理综)
某温度下,向一定体积0.1mol·L-1的醋酸溶液中逐滴加入等浓度的NaOH溶液,溶液中pOH(pOH=-lg[OH-])与pH的变化关系如图所示,判断下列说法是否正确:
(1)M点所示溶液的导电能力强于Q点( )
(2)N点所示溶液中c(CH3COO-)>c(Na+)( )
(3)M点和N点所示溶液中水的电离程度相同( )
(4)Q点消耗NaOH溶液的体积等于醋酸溶液的体积( )
答案
(1)×
(2)× (3)√ (4)×
探源:
本考题源于教材RJ选修4P46“思考与交流”对pH的概念理解进行了拓展考查。
题组一 溶液酸碱性判断
1.下列说法中正确的是( )
A.25℃时NH4Cl溶液的Kw大于100℃时NaCl的Kw
B.常温下,pH均为5的醋酸和硫酸铝两种溶液中,由水电离出的氢离子浓度之比为1∶104
C.根据溶液的pH与酸碱性的关系,推出pH=6.8的溶液一定显酸性
D.100℃时,将pH=2的盐酸与pH=12的NaOH溶液等体积混合,溶液显中性
解析 水的离子积常数只与温度有关,温度越高,Kw越大,A错;醋酸中水电离出的c(H+)=溶液中的c(OH-)=10-9mol·L-1,硫酸铝溶液中水电离出的c(H+)等于溶液中的c(H+)=10-5mol·L-1,B正确;C选项不知温度,无法判断,错误;100℃时Kw=1×10-12,所以将pH=2的盐酸与pH=12的NaOH溶液等体积混合后,溶液显碱性,D错。
答案 B
2.(2017·包头模拟)室温时,下列混合溶液的pH一定小于7的是( )
A.pH=3的醋酸和pH=11的氢氧化钡溶液等体积混合
B.pH=3的盐酸和pH=11的氢氧化钠溶液等体积混合
C.pH=3的盐酸和pH=11的氨水等体积混合
D.pH=3的硫酸和pH=11的氨水等体积混合
解析 A项,pH=3的醋酸中c(H+)=1×10-3mol·L-1,pH=11的Ba(OH)2溶液中c(OH-)=1×10-3mol·L-1,由于醋酸为弱酸,则醋酸过量,在室温下等体积混合后,pH<7,正确;B项,pH=3的盐酸中c(H+)=1×10-3mol·L-1,pH=11的NaOH溶液中c(OH-)=1×10-3mol·L-1,酸碱都是强电解质,在室温下等体积混合后,pH=7,错误;C项,pH=3的盐酸中c(H+)=1×10-3mol·L-1,pH=11的氨水中c(OH-)=1×10-3mol·L-1,由于NH3·H2O为弱碱,则碱过量,在室温下等体积混合后,pH>7,错误;D项,pH=3的硫酸中c(H+)=1×10-3mol·L-1,pH=11的氨水中c(OH-)=1×10-3mol·L-1,由于NH3·H2O为弱碱,则碱过量,在室温下等体积混合后,pH>7,错误。
答案 A
【练后归纳】
室温下,已知酸和碱pH之和的溶液等体积混合酸碱性分析
(1)两强混合:
①若pH之和等于14,则混合后溶液显中性,pH=7。
②若pH之和大于14,则混合后溶液显碱性,pH>7。
③若pH之和小于14,则混合后溶液显酸性,pH<7。
(2)一强一弱混合——“谁弱显谁性”。
pH之和等于14时,一元强酸和一元弱碱等体积混合呈碱性;一元强碱和一元弱酸等体积混合呈酸性。
题组二 溶液pH的计算
3.(2017·雅安模拟)常温下,若使pH=3的盐酸与pH=9的Ba(OH)2溶液混合使其成为pH=7的溶液,混合时盐酸和Ba(OH)2溶液的体积比为( )
A.1∶60B.3∶1
C.1∶100D.100∶1
解析 常温下,pH=3的盐酸,c(H+)=1×10-3mol·L-1,pH=9的Ba(OH)2溶液,c(OH-)=1×10-5mol·L-1,两溶液混合后溶液的pH=7,则n(H+)=n(OH-),设盐酸体积为xL,Ba(OH)2溶液体积为yL,1×10-3mol·L-1×xL=1×10-5mol·L-1×yL,解得:
x∶y=1∶100,即盐酸与Ba(OH)2溶液的体积之比为1∶100。
答案 C
4.将pH=1的盐酸平均分成两份,一份加入适量水,另一份加入与该盐酸物质的量浓度相同的适量NaOH溶液,pH都升高了1,则加入的水与NaOH溶液的体积比为( )
A.9B.10
C.11D.12
解析 将pH=1的盐酸加适量水,pH升高了1,说明所加的水是原溶液的9倍;另1份加入与该盐酸物质的量浓度相同的适量NaOH溶液后,pH升高了1,设加入NaOH溶液的体积是xL,则10-1×1-10-1·x=10-2·(1+x),解得x=
,则加入的水与NaOH溶液的体积比为9∶
=11∶1。
答案 C
5.25℃时,将体积为Va、pH=a的某一元强碱与体积为Vb、pH=b的某二元强酸混合。
(1)若所得溶液的pH=11,且a=13,b=2,则Va∶Vb=________。
(2)若所得溶液的pH=7,且已知Va>Vb,b=0.5a,b值是否可以等于4________(填“是”或“否”)。
解析
(1)混合后溶液pH为11,说明碱过量,则10-3=
可计算出
=1∶9。
(2)强酸强碱恰好中和则符合公式:
a+b=14+lg
,由于Vb<Va,故a+b<14,又由于b=0.5a,可推知b<
,故b值可以等于4。
答案
(1)1∶9
(2)是
【思维建模】
溶液pH计算的思维模板
拓展
两种强酸或两种强碱溶液的pH差值在2或2以上,等体积混合时混合液的pH:
酸溶液的pH为pH小+0.3,碱溶液的pH为pH大-0.3。
考点三 酸、碱中和滴定
(频数:
★☆☆ 难度:
★★☆)
1.概念:
用已知物质的量浓度的酸(或碱)来测定未知物质的量浓度的碱(或酸)的方法。
2.原理:
c待=
(以一元酸与一元碱的滴定为例)。
3.酸碱中和滴定的关键
(1)准确测定参加反应的酸、碱溶液的体积。
(2)选取适当指示剂,准确判断滴定终点。
4.实验用品
(1)仪器
图(A)是酸式滴定管,图B是碱式滴定管、滴定管夹、铁架台、锥形瓶。
(2)试剂
标准液、待测液、指示剂、蒸馏水。
附:
常用酸碱指示剂及变色范围
指示剂
变色范围的pH
石蕊
<5.0红色
5.0~8.0紫色
>8.0蓝色
甲基橙
<3.1红色
3.1~4.4橙色
>4.4黄色
酚酞
<8.2无色
8.2~10.0浅红色
>10.0红色
①滴定管的精确度为0.01mL。
②酸性、氧化性的试剂一般用酸式滴定管,因为酸性和氧化性物质易腐蚀橡胶管。
③碱性的试剂一般用碱式滴定管,因为碱性物质易腐蚀玻璃,致使活塞无法打开。
5.中和滴定实验操作(以酚酞作指示剂,用盐酸滴定氢氧化钠溶液)。
(1)滴定前的准备。
(2)滴定。
(3)终点判断:
等到滴入最后一滴反应液,指示剂变色,且在半分钟内不能恢复原来的颜色,视为滴定终点,并记录标准液的体积。
(4)数据处理:
按上述操作重复2~3次,求出用去标准盐酸体积的平均值,根据原理计算。
c(NaOH)=
1.(RJ选修4·P524改编)用标准盐酸滴定未知浓度的NaOH溶液,下列各操作中会引起实验误差的是( )
A.滴定前酸式滴定管需用标准盐酸润洗
B.用蒸馏水洗净锥形瓶后,立即装入一定体积的NaOH溶液后进行滴定
C.往盛有20.00mLNaOH溶液的锥形瓶中,滴入几滴酚酞指示剂后进行滴定
D.用蒸馏水洗净锥形瓶后,再用NaOH溶液润洗,然后装入一定体积的NaOH溶液
解析 锥形瓶内存有少量蒸馏水,但待测液的物质的量不变,消耗标准液的体积不变,B不会引起误差;锥形瓶不能用待测液润洗,否则会使测定结果偏高。
答案 D
2.教材知识拓展
(1)酸式滴定管怎样查漏?
__________________________________________________________________
__________________________________________________________________
_________________________________________________________________。
(2)写出下列反应过程的指示剂达到终点时颜色改变
①用标准酸性KMnO4溶液滴定Na2SO3溶液以测量其浓度,指示剂:
KMnO4,终点现象:
___________________________________________________。
②利用“Ag++SCN-===AgSCN↓”原理,可用标准KSCN溶液测量AgNO3溶液浓度,指示剂:
Fe(NO3)3,终点现象:
________________________________。
③利用OH-+H+===H2O来测量某盐酸的浓度时,指示剂:
酚酞,终点现象:
____________________________________________________________。
答案
(1)将旋塞关闭,滴定管里注入一定量的水,把它固定在滴定管夹上,放置10分钟,观察滴定管口及旋塞两端是否有水渗出,旋塞不渗水才可使用
(2)①溶液出现浅红色 ②溶液变为红色 ③溶液出现浅红色
3.(溯源题)(2015·广东理综,12)准确移取20.00mL某待测HCl溶液于锥形瓶中,用0.1000mol·L-1NaOH溶液滴定,判断下列说法正误。
(1)滴定管用蒸馏水洗涤后,装入NaOH溶液进行滴定( )
(2)随着NaOH溶液滴入,锥形瓶中溶液pH由小变大( )
(3)用酚酞作指示剂,当锥形瓶中溶液由红色变无色时停止滴定( )
(4)滴定达终点时,发现滴定管尖嘴部分有悬滴,则测定结果偏小( )
答案
(1)×
(2)√ (3)× (4)×
探源:
本考题源于教材RJ选修4P47“pH的应用”对酸碱中和滴定实验中所用仪器、操作步骤及误差分析进行了考查。
题组一 仪器的使用及指示剂选择
1.实验室现有3种酸碱指示剂,其pH变色范围如下:
甲基橙:
3.1~4.4 石蕊:
5.0~8.0 酚酞:
8.2~10.0
用0.1000mol·L-1NaOH溶液滴定未知浓度的CH3COOH溶液,恰好完全反应时,下列叙述中正确的是( )
A.溶液呈中性,可选用甲基橙或酚酞作指示剂
B.溶液呈中性,只能选用石蕊作指示剂
C.溶液呈碱性,可选用甲基橙或酚酞作指示剂
D.溶液呈碱性,只能选用酚酞作指示剂
解析 NaOH溶液和CH3COOH溶液恰好完全反应时生成CH3COONa,CH3COO-水解显碱性,而酚酞的变色范围为8.2~10.0,比较接近。
因此答案为D。
答案 D
2.H2S2O3是一种弱酸,实验室欲用0.01mol·L-1的Na2S2O3溶液滴定I2溶液,发生的反应为I2+2Na2S2O3===2NaI+Na2S4O6,下列说法合理的是( )
A.该滴定可用甲基橙作指示剂
B.Na2S2O3是该反应的还原剂
C.该滴定可选用如图所示装置
D.该反应中每消耗2molNa2S2O3,电子转移数为4mol
解析 溶液中有单质碘,应加入淀粉溶液作指示剂,碘与硫代硫酸钠发生氧化还原反应,当反应终点时,单质碘消失,蓝色褪去,故A错误;Na2S2O3中S元素化合价升高被氧化,作还原剂,故B正确;Na2S2O3溶液显碱性,应该用碱式滴定管,故C错误;反应中每消耗2molNa2S2O3,电子转移的物质的量为2mol,故D错误。
答案 B
题组二 误差分析的全面突破
3.用标准盐酸溶液滴定未知浓度的NaOH溶液(酚酞作指示剂),用“偏高”、
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- 高考 化学 复习 水溶液 中的 离子 平衡 电离 溶液 酸碱 配套 练习 新人