2024-2025版高中化學(xué)課時(shí)分層作業(yè)11水的電離溶液的酸堿性與pH含解析新人教版選修4

PAGE11-水的電離溶液的酸堿性與pH(30分鐘50分)一、選擇題(本題包括8小題,每小題4分,共32分)1.能影響水的電離平衡,并使溶液中的c(H+)>c(OH-)的措施是 ()A.向純水中投入一小塊金屬鈉B.將水加熱煮沸C.向水中通入SO2D.向水中加入NaCl【解析】選C。A項(xiàng),水與鈉反應(yīng),使溶液中的c(H+)<c(OH-);B項(xiàng),水加熱煮沸,促進(jìn)水的電離,但水中的c(H+)=c(OH-);C項(xiàng),向水中通入SO2,SO2與水反應(yīng)生成H2SO3,H2SO3電離出H+而抑制水的電離,使溶液中c(H+)>c(OH-);D項(xiàng)對(duì)水的電離平衡沒(méi)影響。2.(2024·沈陽(yáng)高二檢測(cè))液氨與水的電離相像,存在著微弱的電離:2NH3N+N。對(duì)該體系的說(shuō)法中錯(cuò)誤的是 ()A.肯定溫度下,液氨中c(N)與c(N)的乘積為一常數(shù)B.液氨的電離達(dá)到平衡時(shí),c(N)=c(N)C.只要不加入其他物質(zhì),液氨中c(N)總是與c(N)相等D.液氨中含有NH3、N、N、H2O、NH3·H2O等微?！窘馕觥窟xD。液氨中無(wú)H2O、NH3·H2O等微粒?！狙a(bǔ)償訓(xùn)練】(2024·大同高二檢測(cè))向純水中加入少量NaHSO4,在溫度不變時(shí),溶液中 ()A.增大B.c(H+)減小C.溶液中c(H+)與c(OH-)的乘積增大D.c(OH-)增大【解析】選A。水存在電離平衡:H2OH++OH-,加入NaHSO4,c(H+)增大,c(OH-)減小,c(H+)·c(OH-)不變,增大。3.(2024·石家莊高二檢測(cè))如圖表示不同溫度下水中c(H+)和c(OH-)的關(guān)系,下列推斷錯(cuò)誤的是 ()A.兩條曲線間隨意點(diǎn)均有c(H+)·c(OH-)=KwB.M區(qū)域內(nèi)隨意點(diǎn)均有c(H+)<c(OH-)C.圖中T1<T2D.XZ線上隨意點(diǎn)均有pH=7【解析】選D。水的離子積常數(shù)表達(dá)式為Kw=c(H+)·c(OH-),適用于水及稀的水溶液,A正確;XZ線上隨意點(diǎn)表示溶液呈中性,c(H+)=c(OH-),M區(qū)域溶液呈堿性,c(OH-)>c(H+),B正確;上升溫度促進(jìn)水的電離,圖中Z點(diǎn)時(shí)Kw=10-6.5×10-6.5=10-13大于X點(diǎn)時(shí)Kw=10-7×10-7=10-14,則T2>T1,C正確;XZ線上隨意點(diǎn)表示溶液呈中性,由于各點(diǎn)溫度不同,故pH不同,D錯(cuò)誤。4.向蒸餾水中滴入少量鹽酸后,下列說(shuō)法中錯(cuò)誤的是 ()A.c(H+)·c(OH-)不變B.pH減小了C.c(OH-)降低了D.水電離出的c(H+)增加了【解析】選D。水的電離逆向移動(dòng),水電離產(chǎn)生的H+、OH-濃度均減小,但溶液的酸性增加,pH減小,B、C正確,D錯(cuò)誤;因水的離子積常數(shù)只受溫度影響,故A項(xiàng)正確?！狙a(bǔ)償訓(xùn)練】下列微粒中能使水的電離平衡向左移動(dòng)且溶液的pH減小的是 ()A.HSB.Cl-C.Na+D.OH-【解析】選A。酸、堿均抑制水的電離,而能水解的弱酸根離子或弱堿的陽(yáng)離子促進(jìn)水的電離。A項(xiàng)HS電離出H+使溶液顯酸性抑制水的電離;B中Cl-、C中Na+對(duì)水的電離無(wú)影響;D項(xiàng)為OH-,抑制水的電離,使溶液的pH增大。5.在某溫度時(shí),測(cè)得純水中的c(H+)=3.6×10-7mol·L-1,則c(OH-)是 ()A.3.6×10-7mol·L-1 B.0.1×10-7mol·L-1C.mol·L-1 D.c(OH-)無(wú)法確定【解析】選A。無(wú)論是什么溫度下,純水中H+和OH-的濃度都應(yīng)相等。6.在相同溫度下,0.01mol·L-1的NaOH溶液和0.01mol·L-1的鹽酸相比,下列說(shuō)法正確的是 ()A.由水電離出的c(H+)相等B.由水電離出的c(H+)都是1.0×10-12mol·L-1C.由水電離出的c(OH-)都是0.01mol·L-1D.兩者都促進(jìn)了水的電離【解析】選A。二者均抑制水的電離,且抵制程度相同,沒(méi)有指明詳細(xì)溫度,故無(wú)法計(jì)算由水電離出的c(H+)或c(OH-)的大小。7.下列說(shuō)法中正確的是 ()A.在25℃純水中,c(H+)=c(OH-)=1×10-7mol·L-1B.溶液中,若c(H+)>1×10-7mol·L-1,則c(H+)>c(OH-),呈酸性C.c(H+)越大,則pH越大,溶液的堿性越強(qiáng)D.pH為0的溶液,其中只有H+而無(wú)OH-【解析】選A。c(H+)=c(OH-),則溶液呈中性,A項(xiàng)正確;c(H+)>1×10-7mol·L-1,則c(H+)不肯定大于c(OH-),B項(xiàng)錯(cuò)誤;c(H+)越大,則pH越小,溶液的堿性越弱,C項(xiàng)錯(cuò)誤;在任何水溶液中都既有H+又有OH-,D項(xiàng)錯(cuò)誤?！净?dòng)探究】(1)pH為0的溶液,是酸性最強(qiáng)的溶液?jiǎn)?提示:不是。pH為0的溶液,只是c(H+)=1mol·L-1,并不是酸性最強(qiáng)的溶液。(2)在酸、堿、鹽溶液中,水電離出來(lái)的c(H+)和c(OH-)是什么關(guān)系?提示:相等的關(guān)系。8.常溫下,下列各組離子肯定能在指定溶液中大量共存的是 ()A.水電離的c(H+)=1×10-13mol·L-1的溶液:K+、Na+、Al、CB.=1×10-12mol·L-1的溶液中:Cu2+、N、Cl-、NC.與Al反應(yīng)能放出H2的溶液:Cu2+、N、K+、SD.無(wú)色溶液中:Cr2、Na+、H+、S【解析】選B。水電離的c(H+)=1×10-13mol·L-1的溶液可能呈酸性或堿性,酸性條件下Al、C不能大量存在,故A錯(cuò)誤;=1×10-12mol·L-1的溶液呈酸性,酸性條件下離子之間不發(fā)生任何反應(yīng),可大量共存,故B正確;與Al反應(yīng)能放出H2的溶液可能為強(qiáng)堿性或非氧化性酸溶液,強(qiáng)堿性條件下,Cu2+與OH-不能大量共存,酸性條件下N具有強(qiáng)氧化性,與鋁反應(yīng)不放出氫氣,故C錯(cuò)誤;Cr2有顏色,與無(wú)色不符,故D錯(cuò)誤;故選B。二、非選擇題(本題包括2小題,共18分)9.(8分)(2024·長(zhǎng)春高二檢測(cè))某溫度下,純水中的c(H+)=2.0×10-7mol·L-1,則此時(shí)溶液的c(OH-)是________mol·L-1,這種水顯________(填“酸”“堿”或“中”)性,其理由是____________;若溫度不變,滴入稀鹽酸使c(H+)=5.0×10-6mol·L-1,則c(OH-)=________mol·L-1。

【解析】此溫度時(shí),水電離的c(OH-)=c(H+)=2×10-7mol·L-1,則Kw=2×10-7×2×10-7=4×10-14;c(H+)=5.0×10-6mol·L-1,則c(OH-)==8×10-9mol·L-1。答案:2.0×10-7中c(H+)=c(OH-)8×10-9【補(bǔ)償訓(xùn)練】(2024·長(zhǎng)沙高二檢測(cè))在某溫度下的水溶液中,c(H+)=10xmol·L-1,c(OH-)=10ymol·L-1,x與y的關(guān)系如圖所示:(1)該溫度下,水的離子積為_(kāi)_______。

(2)該溫度下,0.01mol·L-1NaOH溶液中c(H+)為_(kāi)_______。

【解析】(1)選取圖象中的一點(diǎn),如當(dāng)x=-5時(shí),y=-10,故水的Kw=1×10-5·1×10-10=1×10-15。(2)0.01mol·L-1NaOH溶液中c(OH-)=1×10-2mol·L-1,c(H+)==mol·L-1=1×10-13mol·L-1。答案:(1)1×10-15(2)1×10-13mol·L-110.(10分)試驗(yàn)表明,純硫酸液體的電離實(shí)力強(qiáng)于純硝酸,純硫酸的導(dǎo)電性強(qiáng)于純水,又知液態(tài)電解質(zhì)都能像水一樣自身電離,而建立電離平衡(即像2H2OH3O++OH-),且在肯定溫度下都有各自的離子積常數(shù)。據(jù)此回答下列問(wèn)題:(1)純硫酸在液態(tài)時(shí),自身電離的電離反應(yīng)方程式是________,它在25℃時(shí)的離子積常數(shù)K(H2SO4)比水的離子積常數(shù)K(H2O)________(填“大”“小”或“相等”)(2)在純硫酸與純硝酸的液態(tài)混合物中,存在的陰離子主要是________;這是因?yàn)榛旌弦褐胁坏嬖趦煞N電離平衡(即H2SO4和HNO3各自的電離平衡,且硫酸的酸性強(qiáng)于硝酸),又在無(wú)水的條件下,混合酸中發(fā)生________(寫離子反應(yīng)方程式)反應(yīng)而造成的。

【解析】(1)依據(jù)H2O自身電離的電離反應(yīng)方程式:2H2OH3O++OH-,可寫出H2SO4自身電離的電離反應(yīng)方程式:2H2SO4H3S+HS,因?yàn)榧兞蛩岬膶?dǎo)電實(shí)力大于純水的導(dǎo)電實(shí)力,所以純硫酸比水更易電離,故K(H2SO4)比K(H2O)要大。(2)因?yàn)榧兞蛩岬膶?dǎo)電實(shí)力強(qiáng)于純硝酸,說(shuō)明H2SO4比HNO3更易電離,H2SO4中電離出的自由移動(dòng)的離子的濃度更大,主要存在的陰離子應(yīng)來(lái)源于H2SO4電離出的HS;而且因?yàn)镠2SO4的酸性強(qiáng)于HNO3,發(fā)生的反應(yīng)就類似于強(qiáng)酸制弱酸,即H++HNO3H2N。答案:(1)2H2SO4H3S+HS大(2)HSH++HNO3H2N(30分鐘50分)一、選擇題(本題包括6小題,每小題5分,共30分)1.某種碳酸飲料中主要含檸檬酸、碳酸、白砂糖、苯甲酸鈉等成分,常溫下測(cè)得其pH約為3.5,下列說(shuō)法不正確的是 ()A.常溫下,該碳酸飲料中Kw的值大于純水中Kw的值B.檸檬酸的電離會(huì)抑制碳酸的電離C.該碳酸飲料中水的電離受到抑制D.打開(kāi)瓶蓋冒出大量氣泡,是因?yàn)閴簭?qiáng)減小,降低了CO2的溶解度【解析】選A。常溫下,該碳酸飲料中Kw的值等于純水中Kw的值,A錯(cuò)誤;檸檬酸的酸性大于碳酸,所以檸檬酸的電離會(huì)抑制碳酸的電離,B正確;酸電離抑制水電離,C正確;氣體物質(zhì)的溶解度隨壓強(qiáng)的減小而變小,D正確。2.(2024·宿遷高二檢測(cè))在100℃時(shí),100mL蒸餾水中c(OH-)=1×10-6mol·L-1,當(dāng)變更下列條件之一時(shí),c(OH-)仍舊等于1×10-6mol·L-1①溫度降低到25②加入1×10-6molNaOH固體,保持100③加入1×10-6molNaCl,保持100④蒸發(fā)掉50mL水,保持100A.①②B.③④C.①③D.②④【解析】選B。100℃時(shí)c(OH-)·c(H+)=1×10-12mol2·L-2,而25℃·c(H+)=1×10-14mol2·L-2,c(OH-)=1×10-7mol·L-1;100mL水中加入1×10-6molNaOH,c(OH-)=1×10-5mol·L-1;蒸餾水中加入NaCl,保持100℃,仍符合c(OH10-6mol·L-1;蒸發(fā)掉50mL水,保持100℃,c(OH-)·c(H+)不變,c(OH10-6mol·L-1。3.25℃時(shí),在0.01mol·L-1的硫酸溶液中,水電離出的H+A.5×10-13mol·L-1 B.0.02mol·L-1C.1×10-7mol·L-1 D.1×10-12mol·L-1【解析】選A。H2SO4電離出的c(H+)=0.02mol·L-1,由Kw=1.0×10-14可知c(OH-)=5×10-13mol·L-1,OH-是由水電離產(chǎn)生的,則水電離產(chǎn)生的c(H+)=c(OH-)=5×10-13mol·L-1。【補(bǔ)償訓(xùn)練】在某溫度時(shí),測(cè)定純水中c(H+)=2.4×10-7mol·L-1,則c(OH-)為 ()A.2.4×10-7mol·L-1B.1.0×10-8mol·L-1C.mol·L-1D.c(OH-)無(wú)法確定【解析】選A。無(wú)論什么條件下,純水中的c(H+)=c(OH-)。4.(2024·淄博高二檢測(cè))下列說(shuō)法正確的是 ()A.強(qiáng)酸的水溶液中不存在OH-B.pH=0的溶液是酸性最強(qiáng)的溶液C.在溫度不變時(shí),水溶液中c(H+)和c(OH-)不能同時(shí)增大D.某溫度下,純水中c(H+)=2×10-7mol·L-1,其呈酸性【解析】選C。在酸性或堿性水溶液中均存在H+和OH-,故A錯(cuò)誤;pH=0的溶液中c(H+)=1.0mol·L-1,并不是酸性最強(qiáng)的溶液,只是c(H+)>1.0mol·L-1的溶液用pH表示酸性強(qiáng)弱不再便利,故B錯(cuò)誤;在溫度肯定時(shí),c(H+)·c(OH-)=Kw是一個(gè)定值,故二者不能同時(shí)增大,故C正確;純水中,c(H+)=c(OH-),呈中性,故D錯(cuò)誤。5.已知:在100℃時(shí),水的離子積Kw=1×10-12,A.0.05mol·L-1H2SO4溶液的pH=1B.0.001mol·L-1NaOH溶液的pH=11C.0.005mol·L-1H2SO4溶液與0.01mol·L-1NaOH溶液等體積混合,混合溶液的pH為6,溶液顯酸性D.完全中和50mLpH=3的H2SO4溶液,須要50mLpH=11的NaOH溶液【解析】選A。0.05mol·L-1H2SO4溶液中c(H+)=0.05mol·L-1×2=0.1mol·L-1,則該溶液的pH=1,A正確;0.001mol·L-1NaOH溶液中c(OH-)=0.001mol·L-1,100℃時(shí)水的離子積Kw=1×10-12,則溶液中c(H+)=1×10-9mol·L-1,pH=9,B錯(cuò)誤;0.005mol·L-1H2SO4溶液與0.01mol·L-1NaOH溶液等體積混合,二者恰好完全反應(yīng)生成Na2SO4,溶液呈中性,此時(shí)溶液的pH=6,C錯(cuò)誤;pH=3的H2SO4溶液中c(H+)=10-3mol·L-1,pH=11的NaOH溶液中c(OH-)=0.1mol·L-1,依據(jù)中和反應(yīng):H++OH-H2O可知,完全中和50mLpH=3的H2SO4溶液,須要0.5mLpH=11的NaOH溶液,D6.室溫下,某溶液中由水電離產(chǎn)生的c(H+)、c(OH-)滿意:c(H+·c(OH-=1×10-24,則下列各組離子在該溶液中肯定可以大量共存的是 ()A.K+、Na+、C、Cl-B.N、Na+、N、SC.Na+、Cl-、S、HCD.K+、Na+、Cl-、N【解析】選D。室溫下,由水電離出的c(H+·=1×10-24,即c(H+=c(OH-=1×10-12mol·L-1,該溶液的pH=12或pH=2,分析各選項(xiàng)中的離子C、HC與H+不能大量共存,A、C錯(cuò)誤;N、HC與OH-不能大量共存,B錯(cuò)誤?！狙a(bǔ)償訓(xùn)練】常溫下,下列各組離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.由水電離的c(H+)=1×10-14mol·L-1的溶液中:Ca2+、K+、Cl-、HCC.=1×1012的溶液中:N、Al3+、N、Cl-D.c(Fe3+)=0.1mol·L-1的溶液中:K+、ClO-、S、SCN-【解析】選C。A中Fe2+、N、H+會(huì)發(fā)生氧化還原反應(yīng);B項(xiàng),符合條件的溶液可能是強(qiáng)酸性溶液也可能是強(qiáng)堿性溶液,HC既與H+反應(yīng),又與OH-反應(yīng),B錯(cuò)誤;=1×1012的溶液為強(qiáng)酸性溶液,離子可以大量共存,C正確;Fe3++3SCN-Fe(SCN)3,D錯(cuò)誤。二、非選擇題(本題包括3小題,共20分)7.(6分)(1)某溫度(t℃)時(shí),水的Kw=1×10-12,則該溫度________25℃(填“>”“<”或“=”),其理由是__

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__(2)該溫度下,c(H+)=l×10-7mol·L-1的溶液呈________(填“酸性”“堿性”或“中性”);若該溶液中只存在NaOH溶質(zhì),則由H2O電離出來(lái)的c(OH-)=______mol·L-1。

【解析】(1)上升溫度,Kw增大,現(xiàn)Kw=1×10-12>1×10-14,因此溫度大于25(2)該溫度下該溶液中c(OH-)=mol·L-1=1×10-5mol·L-1,因?yàn)閏(OH-)>c(H+),所以溶液呈堿性;NaOH溶液中由水電離出來(lái)的c(OH-)等于溶液中的c(H+),即為1×10-7mol·L-1。答案:(1)>升溫促進(jìn)水電離,Kw增大(2)堿性1×10-7【方法規(guī)律】推斷溶液酸堿性的方法(1)依據(jù)c(H+)和c(OH-)的相對(duì)大小。(2)室溫下依據(jù)溶液的pH。(3)利用酸堿指示劑:①使石蕊試液變紅的溶液呈酸性;使石蕊試液變藍(lán)的溶液呈堿性。②使酚酞試液變紅的溶液呈堿性。(4)利用pH試紙測(cè)量溶液的酸堿性。8.(6分)已知水在25℃和95℃(1)25℃時(shí)水的電離平衡曲線應(yīng)為_(kāi)_______(填“A”或“B”),請(qǐng)說(shuō)明理由__________________(2)25℃時(shí),將pH=9的NaOH溶液與pH=4的H2SO4溶液混合,若所得混合溶液的pH=7,則pH=9的NaOH溶液與pH=4的H2SO4溶液的體積比為_(kāi)_______(3)95℃時(shí),若100體積pH1=a的某強(qiáng)酸溶液與1體積pH2=b的某強(qiáng)堿溶液混合后溶液呈中性,則混合前,該強(qiáng)酸的pH1與強(qiáng)堿的pH2之間應(yīng)滿意的關(guān)系是____________________(4)曲線B對(duì)應(yīng)溫度下,pH=2的某HA溶液和pH=10的NaOH溶液等體積混合后,混合溶液的pH=5。請(qǐng)分析其緣由:__________________________。

【解析】(1)25℃時(shí)水的電離平衡曲線應(yīng)為A,因?yàn)樗碾婋x是吸熱過(guò)程,溫度低時(shí),電離程度小,c(H+)、c(OH-(2)25℃時(shí)所得混合溶液的pH=7,溶液呈中性即酸堿恰好中和,即n(OH-)=n(H+),則V(NaOH)·10-5mol·L-1=V(H2SO4)·10-4mol·L-1,得V(NaOH)∶V(H2SO4(3)要留意的是95℃時(shí),水的離子積為1×10-12,依據(jù)95℃時(shí)混合后溶液呈中性,pH2=b的某強(qiáng)堿溶液中c(OH-)=10b-12;有100×10-a=1×10b-12,可得10-a+2=10b-12,則a+b=14或pH1(4)在曲線B對(duì)應(yīng)溫度下,因pH(酸)+pH(堿)=12,可得酸堿兩溶液中c(H+)=c(OH-),如是強(qiáng)酸、強(qiáng)堿,兩溶液等體積混合后溶液應(yīng)呈中性;現(xiàn)混合溶液的pH=5,即等體積混合后溶液顯酸性,說(shuō)明H+與OH-完全反應(yīng)后又有新的H+產(chǎn)生,即酸過(guò)量,所以說(shuō)酸HA是弱酸。答案:(1)A水的電離是吸熱過(guò)程,溫度低時(shí),電離程度小,c(H+)、c(OH-)小(2)10∶1(3)a+b=14(或pH1+pH2=14)(4)曲線B對(duì)應(yīng)95℃,此時(shí)水的離子積為1×10-12,若為強(qiáng)酸強(qiáng)堿混合,則溶液呈中性,現(xiàn)在pH=5,溶液顯酸