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课时精练(十四) 水的电离 电解质在水溶液中的存在状态
(本栏目内容,在学生用书中以独立形式分册装订!)
一、选择题(每小题只有1个选项符合题意)
1.下列说法正确的是( )
A.水的电离方程式为H2O===H++OH-
B.升高温度,水的电离程度增大
C.NaOH溶液中不存在H+
D.HCl溶液中不存在OH-
B [ 水是弱电解质,只有少部分电离,应用“⥫⥬”表示,故A项错误;水的电离是吸热过程,所以升高温度,水的电离程度增大,B项正确;在NaOH溶液中,c平(OH-)>c平(H+),在HCl溶液中,c平(OH-)<c平(H+),在酸、碱溶液中都存在H+和OH-,所以C、D项错误。]
2.下列关于电解质的叙述中,正确的是( )
①碳酸钙在水中溶解度很小,所以碳酸钙是弱电解质
②碳酸钙在水中的溶解度很小,但被溶解的碳酸钙全部电离,所以碳酸钙是强电解质
③氯气和氨气的水溶液导电性都很好,所以它们是强电解质
④水难电离,纯水几乎不导电,所以水是弱电解质
A.①② B.②③
C.①③ D.②④
D [电解质的强弱与其溶解性无关,某些难溶(或微溶)的盐,如BaSO4、CaCO3等,虽然其溶解度很小,但溶于水的部分完全电离,则属于强电解质;导电性取决于离子所带的电荷数及离子浓度,氨气溶于水生成的NH3·H2O发生微弱电离,NH3·H2O属于弱电解质,水属于弱电解质。]
3.下列操作中,能使电离平衡H2O⥫⥬H++OH-向右移动且溶液呈碱性的是( )
A.向水中加入NaHSO4溶液
B.向水中加入少量金属钠
C.向水中加入NaOH溶液
D.将水加热到100 ℃
B [向水中加入NaHSO4溶液,溶液中c平(H+)增大,抑制水的电离,平衡向左移动,A错误;向水中加入少量金属钠,消耗水电离产生的H+,使水的电离平衡向右移动,c平(OH-)增大,溶液呈碱性,B正确;向水中加入NaOH溶液,溶液中c平(OH-)增大,抑制水的电离,平衡向左移动,C错误;将水加热到100 ℃,c平(H+)=c平(OH-)溶液呈中性,D错误。]
4.某温度下,向c平(H+)=1×10-6mol·L-1的蒸馏水中加入NaHSO4晶体,保持温度不变,测得溶液中c平(H+)=1×10-3 mol·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1×10-11 mol·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平(OH-)增大
B [25 ℃时,纯水中c平(H+)=1×10-7 mol·L-1,c平(H+)=1×10-6 mol·L-1说明水的电离得到促进,故T>25 ℃,A项正确;c平(H+)=1×10-6 mol·L-1,水的离子积常数为1×10-12 mol2·L-2,Kw=c平(H+)·c平(OH-),当c平(H+)=1×10-3 mol·L-1时,c平(OH-)=1×10-9 mol·L-1,故由水电离出来的c平(H+)=1×10-9 mol·L-1,B项错误;NaHSO4电离生成氢离子,对水的电离起抑制作用,水的电离程度减小,C项正确;温度不变时,Kw不变,加水稀释,c平 (H+)减小,Kw=c平(H+)·c平(OH-),所以c平(OH-)增大,D项正确。]
5.水的电离平衡曲线如图所示。下列说法正确的是( )
A.图中对应点的温度关系为a>b>c
B.纯水仅升高温度,可从a点变到c点
C.水的离子积常数Kw数值大小关系为b>c>d
D.在b点对应温度下,0.5 mol·L-1的H2SO4溶液与1 mol·L-1的KOH溶液等体积混合,混合后c平(H+)=1×10-7 mol·L-1
C [水的电离是吸热过程,温度升高,水的离子积常数增大,根据图中数据得出水的离子积常数Kw数值大小关系为b>c>a=d,温度关系为b>c>a=d,C项正确,A项错误;a点和c点的c平(OH-)相等,若纯水仅升高温度,c平(OH-)与c平(H+)都增大,B项错误;b点的Kw=1×10-12 mol2·L-2,0.5 mol·L-1的H2SO4溶液与1 mol·L-1的KOH溶液等体积混合,混合后溶液呈中性,c(H+)=10-6 mol·L-1。]
6.下列有关电解质溶液的说法正确的是( )
A.在蒸馏水中滴加浓H2SO4,Kw不变
B.25 ℃时,NH4Cl溶液的Kw大于100 ℃时NaCl溶液的Kw
C.KClO3和SO3溶于水后能导电,故KClO3和SO3均为电解质
D.稀盐酸加水稀释时,水的电离平衡向电离方向移动
D [蒸馏水中滴加浓H2SO4,浓H2SO4溶于水放热,温度升高,水的电离程度增大,c平(H+)、c平(OH-)均增大,Kw增大,A错误;Kw只与温度有关,在任何酸、碱、盐的稀溶液中,温度越高,Kw越大,B错误;KClO3属于盐,在水溶液中能电离,是电解质,SO3在水溶液中本身不能电离,是非电解质,C错误;盐酸在稀释过程中,溶液中c平(H+)减小,故水的电离平衡向电离方向移动,D正确。]
7.在相同温度下,0.01 mol·L-1的NaOH溶液和0.01 mol·L-1的HCl溶液相比,下列说法正确的是( )
A.二者均促进了水的电离
B.由水电离出的c水(H+)均是1.0×10-12 mol·L-1
C.由水电离出的c水(OH-)均是0.01 mol·L-1
D.由水电离出的c水(H+)相等
D [加酸或加碱均抑制了水的电离,A项错误;若该温度下水的离子积常数为Kw(题中没有指明是25 ℃),则在0.01 mol·L-1的NaOH溶液中,由水电离出的c水(H+)==,在0.01 mol·L-1的HCl溶液中,由水电离出的c水(H+)=c平(OH-)=,所以B、C项错误,D项正确。]
8.将c平(H+)=0.01 mol·L-1的强酸溶液加水稀释,若溶液体积扩大10倍,则溶液中( )
A.c平(H+)和c平(OH-)都减小
B.c平(H+)增大
C.c平(H+)和c平(OH-)都增大
D.c平(OH-)增大
D [稀释强酸溶液时,c平(H+)减小,由于水的离子积常数不变,故c平 (OH-)增大。]
9.25 ℃时,下列三种溶液中,由水电离出的氢离子的浓度之比是( )
①1 mol·L-1的盐酸 ②0.1 mol·L-1的盐酸 ③0.01 mol·L-1的NaOH溶液
A.1∶10∶100 B.1∶10-1∶10-12
C.14∶13∶12 D.14∶13∶2
A [25 ℃时,水的离子积常数Kw=1.0×10-14mol2·L-2。酸溶液中c水(H+)等于该溶液中的c平(OH-),所以①中c水(H+)=c平(OH-)== mol·L-1=10-14 mol·L-1;②c平(H+)=0.1 mol·L-1,则c水(H+)=c平(OH-)== mol·L-1=10-13 mol·L-1;碱溶液中c水(H+)等于该溶液中的c平(H+),所以③中c水(H+)== mol·L-1=10-12 mol·L-1。故三种溶液中由水电离出的氢离子浓度之比为(10-14 mol·L-1)∶(10-13 mol·L-1)∶(10-12 mol·L-1)=1∶10∶100。]
10.如图是部分短周期元素化合价与原子序数的关系图,物质的量浓度相同的X、Y、W、R的最高价氧化物对应的水化物中,水的电离程度最小的是( )
A.X B.Y
C.W D.R
C [由题图可知X是氮、Y是钠、W是硫、R是氯,它们的最高价氧化物对应的水化物依次是HNO3、NaOH、H2SO4、HClO4。H2SO4是二元酸,在物质的量浓度相同的条件下对水的电离的抑制程度最大。]
11.室温下,若溶液中由水电离产生的c水(OH-)=1×10-14 mol·L-1,满足此条件的溶液中一定可以大量共存的离子组是( )
A.Al3+、Na+、NO、Cl-
B.K+、Na+、Cl-、NO
C.K+、Na+、Cl-、[Al(OH)4]-
D.K+、NH、SO、NO
B [溶液中由水电离产生的c水(OH-)=1×10-14 mol·L-1,溶液的pH为0或14,溶液呈酸性或碱性。A项,Al3+与OH-不能大量共存;C项,[Al(OH)4]-与H+不能大量共存;D项,NH与OH-不能大量共存。]
二、非选择题
12.(1)现有以下物质:
a.NaCl晶体 b.液态SO2 c.液态醋酸
d.汞 e.固体BaSO4 f.稀硫酸 g.酒精(C2H5OH)
h.熔融的KNO3 i.NH4Cl晶体
请回答下列问题(用字母填写)。
①以上物质能导电的是________;
②以上物质属于电解质的是________,属于强电解质的是________;
③以上物质属于非电解质的是________;
④以上物质除f外溶于水后形成的水溶液能导电的是________,只能在水溶液中导电的电解质是________。
(2)写出下列物质的电离方程式。
①HClO____________________________________________________________________,
②H2CO3__________________________________________________________________,
③NaHSO4溶液___________________________________________________________,
④NaHSO3溶液___________________________________________________________,
⑤熔融NaHSO4___________________________________________________________。
答案: (1)①d、f、h ②a、c、e、h、i a、e、h、i
③b、g ④a、b、c、h、i c
(2)①HClO⥫⥬H++ClO-
②H2CO3⥫⥬H++HCO、HCO⥫⥬H++CO
③NaHSO4===Na++H++SO
④NaHSO3===Na++HSO、HSO⥫⥬H++SO
⑤NaHSO4(熔融)===Na++HSO
13.按如图Ⅰ所示的装置来测定烧杯中溶液的导电能力的强弱。
(1)若烧杯中盛放的是Ba(OH)2溶液,当从滴定管中逐滴加入相同物质的量浓度的某种溶液(A)时,溶液的导电能力的变化趋势如图Ⅱ所示。
①根据离子反应的特点分析:A溶液中含有的溶质可能是________或________(至少写出两种),并写出相应的离子反应的离子方程式:______________________________________、
________________________________________________________________________。
②想一想:A可否为Na2SO4或H2CO3溶液?为什么?
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(2)若烧杯中盛放的是浓氨水,当从滴定管中逐滴加入相同浓度的浓醋酸时,溶液的导电能力的变化趁势如图Ⅲ所示,则实验中观察的灯泡变化的现象是________________________________________________________________________,
原因是_________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(3)由(1)和(2)两个实验对比可知,溶液导电能力的强弱取决于________,在相同温度和浓度的条件下,可溶性的强电解质的导电能力________于弱电解质的导电能力(填“强”或“弱”)。
解析: (1)从图Ⅱ分析知,随着A溶液的加入,溶液导电能力迅速降低,说明A必定能与Ba(OH)2发生反应,使溶液中离子浓度变得极小,故不仅与Ba2+反应转化为沉淀,还要与OH-反应生成水或其他弱电解质,当反应完全后,过量A的加入,使溶液的导电能力又显著上升,说明A应为强电解质,故A可能是H2SO4或MgSO4或CuSO4或(NH4)2SO4等。当A为Na2SO4时发生的化学反应是Na2SO4+Ba(OH)2===BaSO4↓+2NaOH,由该反应可知反应前后溶液中离子浓度变化不大,则导电能力变化不大;当A为H2CO3时发生的化学反应是H2CO3+Ba(OH)2===BaCO3↓+2H2O,离子浓度先明显减小,直至几乎为零,但后来几乎不再增大。(2)开始时溶液中的NH3·H2O是弱电解质,离子浓度很小,导电能力很弱,随着醋酸的加入生成了强电解质CH3COONH4,CH3COONH4完全电离使得溶液中离子浓度变大,导电能力增强,但随着醋酸的不断加入,溶液体积增大,离子浓度又减小,导电能力又减弱,所以灯泡是由暗变亮再变暗。
答案: (1)①H2SO4 MgSO4[或CuSO4或(NH4)2SO4等] 2H++SO+Ba2++2OH-===BaSO4↓+2H2O Mg2++SO+Ba2++2OH-===BaSO4↓+Mg( OH)2↓[或Cu2++SO+Ba2++2OH-===BaSO4↓+Cu(OH)2↓或2NH+SO+Ba2++2OH-===2NH3·H2O+BaSO4↓等] ②A不可以为Na2SO4,因为反应前后离子浓度变化不大,A也不可以为H2CO3,因为反应过程中离子浓度先减小,但后来几乎不再增大
(2)由暗变亮再变暗 NH3·H2O是弱电解质,离子浓度很小,导电能力很弱,随着醋酸的加入,生成了强电解质CH3COONH4,CH3COONH4完全电离使得溶液中离子浓度变大,导电能力增强,但随着醋酸的不断加入,溶液体积增大,离子浓度又减小,导电能力又减弱
(3)溶液中自由移动的离子浓度的大小 强
14.在水的电离平衡中,c平(H+)和c平(OH-)的关系如图所示:
(1)A点水的离子积为1.0×10-14 mol2·L-2,B点水的离子积为________。造成水的离子积变化的原因是_________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(2)下列说法正确的是________(填字母)。
a.图中A、B、D三点处Kw的大小关系:B>A>D
b.AB线上任意点的溶液均显中性
c.B点溶液显酸性
d.图中温度T1>T2
(3)T2时,若向溶液中滴加盐酸,能否使体系处于B点位置?为什么?________________________________________________________________________。
(4)T2时,若盐酸中c平(H+)=5×10-4 mol·L-1,则由水电离产生的c水(H+)=________。
(5)若从A点到D点,可采用的措施是________(填字母)。
a.升温 B.加入少量的盐酸
c.降温 D.加入少量的NaOH
解析: (1)B点Kw=10-6 mol·L-1×10-6 mol·L-1=1×10-12 mol2·L-2,水的电离是吸热过程,温度升高,水的电离程度增大,即离子积增大。(2)A点Kw=1×10-14mol2·L-2,B点Kw=1×10-12 mol2·L-2,升高温度,水的电离平衡向吸热方向移动,Kw增大,所以T1<T2,Kw只与温度有关,所以A、B、D三点处Kw的大小关系:B>A=D;AB线上任意一点c平(H+)=c平(OH-),溶液显中性,故只有b项正确。(3)水中加入盐酸,溶液中c平(H+)增大,水的电离平衡向左移动,c平(OH-)减小,c平(H+)≠c平(OH-),溶液不会处于B点。(4)T2时,Kw=1×10-12 mol2·L-2,若盐酸中c平(H+)=5×10-4 mol·L-1,则由水电离产生的c水(H+)==2×10-9 mol·L-1。(5)从A点至D点,保持温度不变,使c平(H+)增大,故选b。
答案: (1)1×10-12 mol2·L-2 水的电离要吸热,温度升高,水的电离程度增大,即离子积增大 (2)b (3)否,在盐酸中c平(H+)>c平(OH-),所以不可能处于B点位置 (4)2×10-9 mol·L-1 (5)b
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