部编版高考化学一轮综合复习 第八章 第27讲 水的电离和溶液的pH练习.docx

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部编版高考化学一轮综合复习第八章第27讲水的电离和溶液的pH练习

第27讲 水的电离和溶液的pH

考纲要求

 1.了解水的电离、离子积常数(Kw)。

2.了解溶液pH的含义及其测定方法,能进行pH的简单计算。

考点一 水的电离

1.水的电离

水是极弱的电解质,水的电离方程式为H2O+H2OH3O++OH-或H2OH++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。

(1)温度一定时,水的电离常数与水的离子积常数相等(×)

(2)水的电离平衡移动符合勒夏特列原理(√)

(3)100℃的纯水中c(H+)=1×10-6mol·L-1,此时水呈酸性(×)

(4)在蒸馏水中滴加浓H2SO4,Kw不变(×)

(5)NaCl溶液和CH3COONH4溶液均显中性,两溶液中水的电离程度相同(×)

(6)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等(√)

(7)任何水溶液中均存在H+和OH-,且水电离出的c(H+)和c(OH-)相等(√)

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

不变

减小

减小

增大

NaOH

不变

减小

增大

减小

可水解的盐

Na2CO3

不变

增大

增大

减小

NH4Cl

不变

增大

减小

增大

温度

升温

增大

增大

增大

增大

降温

减小

减小

减小

减小

其他:

如加入Na

不变

增大

增大

减小

题组一 影响水电离平衡的因素及结果判断

1.25℃时,相同物质的量浓度的下列溶液:

①NaCl ②NaOH ③H2SO4 ④(NH4)2SO4,其中水的电离程度按由大到小顺序排列的一组是(  )

A.④>③>②>①B.②>③>①>④

C.④>①>②>③D.③>②>①>④

答案 C

解析 ②③分别为碱、酸,抑制水的电离;④中NH

水解促进水的电离,①NaCl不影响水的电离。

2.25℃时,某溶液中由水电离产生的c(H+)和c(OH-)的乘积为1×10-18,下列说法正确的是(  )

A.该溶液的pH可能是5B.此溶液不存在

C.该溶液的pH一定是9D.该溶液的pH可能为7

答案 A

解析 由题意可知该溶液中由水电离产生的c(H+)=c(OH-)=1×10-9mol·L-1,该溶液中水的电离受到抑制,可能是酸溶液,也可能是碱溶液。

若为酸溶液,则pH=5;若为碱溶液,则pH=9,故A项正确。

3.(2018·北京东城区质检)如图表示水中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

答案 D

解析 由水的离子积的定义知两条曲线间任意点均有c(H+)·c(OH-)=Kw,A项正确;由图中纵横轴的大小可知M区域内任意点均有c(H+)<c(OH-),B项正确;温度越高,水的电离程度越大,电离出的c(H+)与c(OH-)越大,所以T2>T1,C项正确;XZ线上任意点都有c(H+)=c(OH-),只有当c(H+)=10-7mol·L-1时,才有pH=7,D项错误。

正确理解水的电离平衡曲线

(1)曲线上的任意点的Kw都相同,即c(H+)·c(OH-)相同,温度相同。

(2)曲线外的任意点与曲线上任意点的Kw不同,温度不同。

(3)实现曲线上点之间的转化需保持温度不变,改变酸碱性;实现曲线上点与曲线外点之间的转化一定得改变温度。

题组二 水电离出的c(H+)或c(OH-)的定量计算

4.(2017·韶关模拟)已知NaHSO4在水中的电离方程式为NaHSO4===Na++H++SO

某温度下,向c(H+)=1×10-6mol·L-1的蒸馏水中加入NaHSO4晶体,保持温度不变,测得溶液的c(H+)=1×10-2mol·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H+的浓度为1×10-10mol·L-1

C.加入NaHSO4晶体抑制水的电离

D.取该溶液加水稀释100倍,溶液中的c(OH-)减小

答案 D

解析 A项,Kw=1×10-6×1×10-6=1×10-12,温度高于25℃;B、C项,NaHSO4电离出的H+抑制H2O电离,

=c(OH-)=1×10-10mol·L-1;D项,加H2O稀释,c(H+)减小,而c(OH-)增大。

5.(2017·长沙市雅礼中学检测)25℃时,在等体积的①pH=0的H2SO4溶液、②0.05mol·L-1的Ba(OH)2溶液、③pH=10的Na2S溶液、④pH=5的NH4NO3溶液中,发生电离的水的物质的量之比是(  )

A.1∶10∶1010∶109

B.1∶5∶(5×109)∶(5×108)

C.1∶20∶1010∶109

D.1∶10∶104∶109

答案 A

解析 H2SO4与Ba(OH)2抑制水的电离,Na2S与NH4NO3促进水的电离。

25℃时,pH=0的H2SO4溶液中:

c(H2O)电离=c(OH-)=

mol·L-1=10-14mol·L-1;0.05mol·L-1的Ba(OH)2溶液中:

c(H2O)电离=c(H+)=

mol·L-1=10-13mol·L-1;pH=10的Na2S溶液中:

c(H2O)电离=c(OH-)=10-4mol·L-1;pH=5的NH4NO3的溶液中:

c(H2O)电离=c(H+)=10-5mol·L-1。

它们的物质的量比值为10-14∶10-13∶10-4∶10-5=1∶10∶1010∶109,故A正确。

水电离的c(H+)或c(OH-)的计算技巧(25℃时)

(1)中性溶液:

c(H+)=c(OH-)=1.0×10-7mol·L-1。

(2)酸或碱抑制水的电离,水电离出的c(H+)=c(OH-)<10-7mol·L-1,当溶液中的c(H+)<10-7mol·L-1时就是水电离出的c(H+);当溶液中的c(H+)>10-7mol·L-1时,就用10-14除以这个浓度即得到水电离的c(H+)。

(3)可水解的盐促进水的电离,水电离的c(H+)或c(OH-)均大于10-7mol·L-1。

若给出的c(H+)>10-7mol·L-1,即为水电离的c(H+);若给出的c(H+)<10-7mol·L-1,就用10-14除以这个浓度即得水电离的c(H+)。

考点二 溶液的酸碱性和pH

1.溶液的酸碱性

溶液的酸碱性取决于溶液中c(H+)和c(OH-)的相对大小。

(1)酸性溶液:

c(H+)>c(OH-),常温下,pH<7。

(2)中性溶液:

c(H+)=c(OH-),常温下,pH=7。

(3)碱性溶液:

c(H+)7。

2.pH及其测量

(1)计算公式:

pH=-lgc(H+)。

(2)测量方法

①pH试纸法

用镊子夹取一小块试纸放在洁净的玻璃片或表面皿上,用玻璃棒蘸取待测液点在试纸的中央,变色后与标准比色卡对照,即可确定溶液的pH。

②pH计测量法。

(3)溶液的酸碱性与pH的关系

常温下:

3.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=

溶液酸碱性及pH概念选项判断

(1)任何温度下,利用H+和OH-浓度的相对大小均可判断溶液的酸碱性(√)

(2)某溶液的c(H+)>10-7mol·L-1,则该溶液呈酸性(×)

(3)某溶液的pH=7,该溶液一定显中性(×)

(4)100℃时Kw=1.0×10-12,0.01mol·L-1盐酸的pH=2,0.01mol·L-1的NaOH溶液的pH=10(√)

(5)用蒸馏水润湿的pH试纸测溶液的pH,一定会使结果偏低(×)

(6)用广范pH试纸测得某溶液的pH为3.4(×)

(7)用pH计测得某溶液的pH为7.45(√)

(8)一定温度下,pH=a的氨水,稀释10倍后,其pH=b,则a=b+1(×)

1.常温下,两种溶液混合后酸碱性的判断(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

2.1mLpH=9的NaOH溶液,加水稀释到10mL,pH=;加水稀释到100mL,pH7。

答案 8 接近

1.稀释规律

酸、碱溶液稀释相同倍数时,强电解质溶液比弱电解质溶液的pH变化幅度大,但不管稀释多少倍,最终都无限接近中性。

2.酸碱混合规律

(1)等浓度等体积一元酸与一元碱混合的溶液——“谁强显谁性,同强显中性”。

(2)25℃时,pH之和等于14时,一元强酸和一元弱碱等体积混合呈碱性;一元弱酸和一元强碱等体积混合呈酸性。

即谁弱谁过量,显谁性。

(3)强酸、强碱等体积混合(25℃时)

①pH之和等于14呈中性;②pH之和小于14呈酸性;③pH之和大于14呈碱性。

题组一 有关pH的简单计算

1.计算下列溶液的pH或浓度(常温下,忽略溶液混合时体积的变化):

(1)0.1mol·L-1的CH3COOH溶液(已知CH3COOH的电离常数Ka=1.8×10-5)。

(2)0.1mol·L-1NH3·H2O溶液(NH3·H2O的电离度α=1%,电离度=

×100%)。

(3)pH=2的盐酸与等体积的水混合。

(4)常温下,将0.1mol·L-1氢氧化钠溶液与0.06mol·L-1硫酸溶液等体积混合。

(5)取浓度相同的NaOH和HCl溶液,以3∶2体积比相混合,所得溶液的pH等于12,求原溶液的浓度。

答案 

(1)2.9 

(2)11 (3)2.3 (4)2.0(5)0.05mol·L-1

解析 

(1)CH3COOH  CH3COO-+H+

c(初始)0.1mol·L-100

c(电离)c(H+)c(H+)c(H+)

c(平衡)0.1-c(H+)c(H+)c(H+)

则Ka=

=1.8×10-5

解得c(H+)≈1.3×10-3mol·L-1,

所以pH=-lgc(H+)=-lg(1.3×10-3)≈2.9。

(2)   NH3·H2O  OH- + NH

c(初始)0.1mol·L-100

c(电离)0.1×1%mol·L-10.1×1%mol·L-10.1×1%mol·L-1

则c(OH-)=0.1×1%mol·L-1=10-3mol·L-1

c(H+)=10-11mol·L-1,所以pH=11。

(3)c(H+)=

mol·L-1

pH=-lg

=2+lg2=2.3。

(4)c(H+)=

=0.01mol·L-1。

(5)

=0.01mol·L-1,c=0.05mol·L-1。

2.

(1)pH=5的H2SO4溶液,加水稀释到500倍,则稀释后c(SO

)与c(H+)的比值为。

(2)常温下,在一定体积pH=12的Ba(OH)2溶液中,逐滴加入一定物质的量浓度的NaHSO4溶液,当溶液中的Ba2+恰好完全沉淀时,溶液pH=11。

若反应后溶液的体积等于Ba(OH)2溶液与NaHSO4溶液的体积之和,则Ba(OH)2溶液与NaHSO4溶液的体积比是。

答案 

(1)

 

(2)1∶4

解析 

(1)稀释前c(SO

)=

mol·L-1,稀释后c(SO

)=

mol·L-1=10-8mol·L-1,c(H+)稀释后接近10-7mol·L-1,所以

(2)设氢氧化钡溶液体积为V1L,硫酸氢钠溶液的体积为V2L,依题意知,n(Ba2+)=n(SO

),由Ba(OH)2+NaHSO4===BaSO4↓+NaOH+H2O知,生成的氢氧化钠的物质的量为n(NaOH)=n[Ba(OH)2]=0.5×10-2V1mol,

=1×10-3mol·L-1,则V1∶V2=1∶4。

题组二 pH概念的拓展应用

3.(2018·南阳等六市联考)某温度下,向一定体积0.1mol·L-1的氨水中逐滴加入等浓度的盐酸,溶液中pOH[pOH=-lgc(OH-)]与pH的变化关系如下图所示。

下列说法不正确的是(  )

A.M点和N点溶液中H2O的电离程度相同

B.Q点溶液中,c(NH

)+c(NH3·H2O)=c(Cl-)

C.M点溶液的导电性小于Q点溶液的导电性

D.N点溶液加水稀释,

变小

答案 B

解析 由于M点碱过量,N点酸过量,M点溶液中氢氧根离子浓度与N点溶液中氢离子浓度相同,对水的电离抑制能力相同,故两点水的电离程度相同,A正确;Q点时pH=pOH,说明溶液呈中性,根据电荷守恒:

c(NH

)+c(H+)=c(Cl-)+c(OH-),则c(NH

)=c(Cl-),B错误;M点溶液中主要溶质为一水合氨,为弱电解质,在溶液中部分电离,溶液中离子浓度较小,Q点溶液中溶质主要为氯化铵,为强电解质,溶液中离子浓度较大,故M点溶液的导电能力小于Q点,C正确;N点溶液加水稀释,Kb=

,温度不变,Kb不变,加水稀释氢离子浓度减小,c(OH-)增大,所以

变小,故D正确。

4.(2017·邯郸一中一模)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0.01mol·L-1的氢氧化钠溶液滴定20.00mL0.01mol·L-1醋酸,滴定过程如图所示,下列叙述正确的是(  )

A.室温下,醋酸的电离常数约为10-5

B.A点时加入氢氧化钠溶液的体积为20.00mL

C.若B点为40mL,所得溶液中:

c(Na+)=c(CH3COO-)+c(CH3COOH)

D.从A到B,水的电离程度逐渐变大

答案 A

解析 室温下,醋酸的AG=lg

=7,即

=107,而水的离子积Kw=c(H+)·c(OH-)=10-14,两式联立可知:

c(H+)=10-3.5mol·L-1,而在醋酸溶液中,c(CH3COO-)≈c(H+)=10-3.5mol·L-1,故电离平衡常数Ka=

=10-5,故A正确;A点的AG=lg

=0,即

=1,即c(H+)=c(OH-),溶液显中性,而当加入氢氧化钠溶液20.00mL时,氢氧化钠和醋酸恰好完全中和,得到醋酸钠溶液,溶液显碱性,故B错误;当B点加入NaOH溶液40mL时,所得溶液为等浓度的CH3COONa和NaOH的混合溶液,根据物料守恒可知,c(Na+)=2[c(CH3COO-)+c(CH3COOH)],故C错误;A点之后,当V(NaOH)>20mL后,水的电离受到抑制,电离程度又会逐渐变小,D项错误。

考点三 酸、碱中和滴定

1.实验原理

利用酸碱中和反应,用已知浓度酸(或碱)来测定未知浓度的碱(或酸)的实验方法。

以标准盐酸溶液滴定待测的NaOH溶液,待测的NaOH溶液的物质的量浓度为c(NaOH)=

酸碱中和滴定的关键:

(1)准确测定标准液和待测液的体积;

(2)准确判断滴定终点。

2.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。

(3)滴定管

①构造:

“0”刻度线在上方,尖嘴部分无刻度。

②精确度:

读数可估计到0.01mL。

③洗涤:

先用蒸馏水洗涤,再用待装液润洗。

④排泡:

酸、碱式滴定管中的液体在滴定前均要排出尖嘴中的气泡。

⑤使用注意事项:

试剂性质

滴定管

原因

酸性、氧化性

酸式滴定管

氧化性物质易腐蚀橡胶管

碱性

碱式滴定管

碱性物质易腐蚀玻璃,致使玻璃活塞无法打开

3.实验操作

以标准盐酸滴定待测NaOH溶液为例

(1)滴定前的准备

①滴定管:

查漏→洗涤→润洗→装液→调液面→记录。

②锥形瓶:

注碱液→记体积→加指示剂。

(2)滴定

(3)终点判断

等到滴入最后一滴标准液,指示剂变色,且在半分钟内不恢复原来的颜色,视为滴定终点并记录标准液的体积。

(4)数据处理

按上述操作重复二至三次,求出用去标准盐酸体积的平均值,根据c(NaOH)=

计算。

4.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

仪器、操作选项判断

(1)KMnO4溶液应用碱式滴定管盛装(×)

(2)用碱式滴定管准确量取20.00mL的NaOH溶液(√)

(3)将液面在0mL处的25mL的酸式滴定管中的液体全部放出,液体的体积为25mL(×)

(4)中和滴定操作中所需标准溶液越浓越好,指示剂一般加入2~3mL(×)

(5)中和滴定实验时,滴定管、锥形瓶均用待测液润洗(×)

(6)滴定终点就是酸碱恰好中和的点(×)

(7)滴定管盛标准溶液时,调液面一定要调到“0”刻度(×)

(8)滴定接近终点时,滴定管的尖嘴可以接触锥形瓶内壁(√)

(1)用amol·L-1的HCl滴定未知浓度的NaOH溶液,用酚酞作指示剂,达到滴定终点的现象是;

若用甲基橙作指示剂,滴定终点现象是

答案 滴入最后一滴标准液,溶液由红色变为无色,且半分钟内不恢复红色 当滴入最后一滴标准液,溶液由黄色变为橙色,且半分钟内不恢复黄色

(2)用标准碘溶液滴定溶有SO2的水溶液,以测定水中SO2的含量,应选用作指示剂,达到滴定终点的现象是。

答案 淀粉溶液 当滴入最后一滴标准液,溶液由无色变为蓝色,且半分钟内不褪色

(3)用标准酸性KMnO4溶液滴定溶有SO2的水溶液,以测定水中SO2的含量,是否需要选用指示剂(填“是”或“否”),达到滴定终点的现象是。

答案 否 当滴入最后一滴酸性KMnO4溶液,溶液由无色变为紫红色,且半分钟内不褪色

(4)用氧化还原滴定法测定TiO2的质量分数:

一定条件下,将TiO2溶解并还原为Ti3+,再用KSCN溶液作指示剂,用NH4Fe(SO4)2标准溶液滴定Ti3+至全部生成Ti4+,滴定Ti3+时发生反应的离子方程式为

,达到滴定终点时的现象是

答案 Ti3++Fe3+===Ti4++Fe2+ 当滴入最后一滴标准液,溶液变成红色,且半分钟内不褪色

题组一 酸碱中和滴定的数据处理及误差分析

1.某学生用已知物质的量浓度的盐酸来测定未知物质的量浓度的NaOH溶液时,选择甲基橙作指示剂。

请填写下列空白:

(1)用标准的盐酸滴定待测的NaOH溶液时,左手握酸式滴定管的活塞,右手摇动锥形瓶,眼睛注视,直到因加入一滴盐酸后,溶液由黄色变为橙色,并为止。

(2)下列操作中可能使所测NaOH溶液的浓度数值偏低的是(填字母)。

A.酸式滴定管未用标准盐酸润洗就直接注入标准盐酸

B.滴定前盛放NaOH溶液的锥形瓶用蒸馏水洗净后没有干燥

C.酸式滴定管在滴定前有气泡,滴定后气泡消失

D.读取盐酸体积时,开始仰视读数,滴定结束时俯视读数

(3)若滴定开始和结束时,酸式滴定管中的液面如图所示,则起始读数为mL,终点读数为mL,所用盐酸溶液的体积为mL。

(4)某学生根据3次实验分别记录有关数据如下表:

滴定次数

待测NaOH溶液的体积/mL

0.1000mol·L-1盐酸的体积/mL

滴定前刻度

滴定后刻度

溶液体积/mL

第一次

25.00

0.00

26.11

26.11

第二次

25.00

1.56

30.30

28.74

第三次

25.00

0.22

26.31

26.09

依据上表数据列式计算该NaOH溶液的物质的量浓度。

答案 

(1)锥形瓶中溶液颜色变化 在半分钟内不变色

(2)D (3)0.00 26.10 26.10

(4)

=26.10mL,c(NaOH)=

=0.1044mol·L-1

解析 在求c(NaOH)和进行误差分析时应依据公式:

c(NaOH)=

欲求c(NaOH),须先求V[(HCl)aq]再代入公式;进行误差分析时,要考虑实际操作对每一个量即V[(HCl)aq]和V[(NaOH)aq]的影响,进而影响c(NaOH)。

(1)考查酸碱中和滴定实验的规范操作。

(2)考查由于不正确操作引起的误差分析。

滴定管未用标准盐酸润洗,内壁附着一层水,可将加入的盐酸稀释,中和相同量的碱,所需盐酸的体积偏大,结果偏高;用碱式滴定管取出的待测NaOH溶液的物质的量一旦确定,倒入锥形瓶后,水的加入不影响OH-的物质的量,也就不影响结果;若排出气泡,液面会下降,故读取V酸偏大,结果偏高;正确读数(虚线部分)和错误读数(实线部分)如图所示:

(3)读数时,以凹液面的最低点为基准。

(4)先算出耗用标准盐酸的平均值

=26.10mL(第二次偏差太大,舍去),

c(NaOH)=

=0.1044mol·L-1。

2.(误差分析)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”“偏低”或“无影响”填空。

(1)酸式滴定管未用标准溶液润洗(  )

(2)锥形瓶用待测溶液润洗(  )

(3)锥形瓶洗净后还留有蒸馏水(  )

(4)放出碱液的滴定管开始有气泡,放出液体后气泡消失(  )

(5)酸式滴定管滴定前有气泡,滴定终点时气泡消失(  )

(6)部分酸液滴出锥形瓶外(  )

(7)酸式滴定管滴定前读数正确,滴定后俯视读数(或前仰后俯)(  

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