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课时精练(十五) 水溶液的酸碱性与pH
(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)
1.25 ℃时,某溶液中由水电离产生的c平(H+)和c平(OH-)的乘积为1×10-18 mol2·L-2,则下列说法正确的是( )
A.该溶液的pH一定是9 B.该溶液的pH可能为5
C.该溶液的pH可能是7 D.不会有这样的溶液
B [该溶液中水电离出的c水(OH-)=c水(H+)=1×10-9 mol·L-1。显然远比纯水提供的c平(H+)和c平(OH-)小得多,这说明水的电离受到了酸或碱的抑制。若为酸溶液,则酸提供的c平(H+)=1×10-5 mol·L-1,pH=5;若为碱溶液,则碱提供的c平(OH-)=1×10-5 mol·L-1,即pH=9。]
2.在不同温度下,水达到电离平衡时c(H+)与c(OH-)的关系如图所示。100 ℃时,将0.1 mol·L-1的盐酸和0.06 mol·L-1的Ba(OH)2溶液等体积混合后,所得溶液的pH是( )
A.1.7 B.2
C.10 D.10.3
C [设盐酸和Ba(OH)2溶液的体积均为V L,盐酸中H+的物质的量为0.1V mol,Ba(OH)2溶液中OH-的物质的量为0.12V mol,OH-过量,所以混合后的溶液显碱性,c(OH-)==0.01 mol·L-1,100 ℃时Kw=10-12mol2·L-2,c(H+)=mol·L-1=10-10mol·L-1,所以混合溶液的pH=10,故C正确。]
3.下列说法正确的是( )
A.用广泛pH试纸测得氯水的pH为2.1
B.用玻璃棒蘸取溶液滴在已润湿的pH试纸上测得其pH为12
C.常温下,0.1 mol·L-1的CH3COOH溶液加水稀释,的值变大
D.常温下,某溶液中由水电离出的c(H+)为1.0×10-12mol·L-1,一定是碱性溶液
C [用广泛pH试纸测得的pH为整数,且氯水能将试纸漂白,所以不能用广泛pH试纸测氯水的pH,A错误;用玻璃棒蘸取溶液滴在已润湿的pH试纸上,待测液被稀释,会使测得的碱性溶液的pH偏低,B错误;CH3COOH溶液加水稀释,n(H+)增大,n(CH3COOH)减小,=,则稀释过程中该值变大,C正确;常温下某溶液中由水电离出的c平(H+)为1.0×10-12mol·L-1<1.0×10-7mol·L-1,说明该溶液中水的电离受到抑制,可能为酸、碱或强酸的酸式盐溶液,则该溶液可能为酸性溶液也可能是碱性溶液,D错误。]
4.下列说法正确的是( )
A.强碱的水溶液中不存在H+
B.pH=0的溶液是酸性最强的溶液
C.在温度不变时,水溶液中c平(H+)和c平(OH-)不能同时增大
D.某温度下,纯水中c平(H+)=2×10-7 mol·L-1,其呈酸性
C [在水溶液中,无论呈酸性还是呈碱性都存在H+和OH-,故A错误;pH=0的溶液中c平(H+)=1.0 mol·L-1,并不是酸性最强的溶液,只是c平(H+)>1.0 mol·L-1的溶液用pH表示酸性强弱不方便,故B错误;在温度一定时,c平(H+)·c平(OH-)=Kw是一个常数,故二者不能同时增大,故C正确;虽没有给出该温度下的水的Kw,但在纯水中c平(H+)=c平(OH-)=2×10-7 mol·L-1,应为中性溶液,故D错误。]
5.某温度下,重水中存在电离平衡:D2O⥫⥬D++OD-,D2O的离子积常数为1.0×10-12mol2·L-2,若pD=-lg c(D+),下列有关分析不正确的是( )
A.0.1 mol NaOD溶于重水制成1 L溶液,pD=13
B.将pD=4的DCl的重水溶液稀释100倍,所得溶液的pD不等于6
C.向30 mL 0.5 mol·L-1NaOD的重水溶液中加入20 mL 0.5 mol·L-1DCl的重水溶液,所得溶液的pD=11
D.pD=10的NaOD的重水溶液中,由重水电离出的c(OD-)为1.0×10-10mol·L-1
A [D2O的离子积常数为1.0×10-12mol2·L-2,pD=6的溶液为中性,溶液中c(OD-)=0.1 mol·L-1,则c(D+)=1.0×10-11mol·L-1,pD=11,A错误;pD=6的溶液为中性,pH=4的DCl的重水溶液稀释100倍后接近中性,pD接近6但不等于6,B正确;混合溶液中c(OD-)==0.1 mol·L-1,则c(D+)=1.0×10-11mol·L-1,pD=11,C正确;NaOD的重水溶液中,D+全部由重水电离出来,pD=10,说明c(D+)=1.0×10-10mol·L-1,重水电离出来的c(OD-)和c(D+)浓度相等,D正确。]
6.常温下,pH=10的X、Y两种碱溶液各1 mL,分别加水稀释到100 mL,其pH与溶液体积(V)的关系如右图所示,下列说法正确的是 ( )
A.稀释前,两种碱溶液中溶质的物质的量浓度一定相等
B.稀释后,X溶液的碱性比Y溶液的碱性强
C.完全中和X,Y溶液时,消耗同浓度盐酸的体积VX>VY
D.若8<a<10,则X、Y都是弱碱
D [X、Y溶液的pH随溶液体积变化的程度不同,所以X、Y溶液中溶质的碱性强弱不同,稀释前,两种pH相等的碱溶液中溶质的物质的量浓度一定不相等,故A错误;稀释相同倍数后,X溶液的pH比Y溶液的小,即稀释后X溶液的碱性比Y溶液的碱性弱,故B错误;X溶液的pH随溶液稀释变化快,所以X的碱性比Y强,起始时X、Y溶液的pH相等,则X溶液的溶质浓度小于Y溶液,完全中和等体积pH=10的X、Y溶液时,消耗同浓度盐酸的体积VX<VY,故C错误;X的碱性比Y强,若X为强碱,则a=8,若8<a<10,则X、Y都是弱碱,故D正确。]
7.在常温下,下列各组溶液的c平(H+)一定等于1×10-7 mol·L-1的是( )
A.pH=2和pH=12的两种溶液以等体积混合
B.0.05 mol·L-1 H2SO4与0.10 mol·L-1 NaOH溶液以等体积混合
C.将pH=5的CH3COOH溶液稀释100倍
D.pH=1的H2SO4与0.10 mol·L-1 Ba(OH)2溶液以等体积混合
B [A项,pH=2的强酸与pH=12的强碱以等体积混合时,酸提供的H+的物质的量(10-2 V mol)等于碱提供的OH-的物质的量;pH=2的弱酸与pH=12的强碱以等体积混合,酸的浓度大,反应中酸过量,最后溶液呈酸性,错误。B项,设强碱和强酸溶液的体积各为V L,则n(H+)=0.05 mol·L-1×2×V L,n(OH-)=0.10 mol·L-1×V L,混合后溶液呈中性,c平(H+)=1.0×10-7 mol·L-1,正确。C项,pH=5的弱酸,稀释100倍,由于在稀释过程中,电离程度增大,c平(H+)>1.0×10-7 mol·L-1,错误。D项,pH=1的H2SO4的c平(H+)=0.1 mol·L-1,而0.10 mol·L-1 Ba(OH)2中c平(OH-)=0.2 mol·L-1,二者等体积混合后,OH-过量,溶液呈碱性,c平(H+)混<1.0×10-7 mol·L-1,错误。]
二、选择题(每小题有1个或2个选项符合题意)
8.常温下,将pH均为3、体积均为V0的HA和HB溶液,分别加水稀释至体积为V,溶液pH随lg的变化如图所示。下列说法正确的是( )
A.稀释相同倍数时:c(A-)>c(B-)
B.水的电离程度:b=c>a
C.溶液中离子的总物质的量:b>a>c
D.溶液中离子的总浓度:a>b>c
BC [根据图像可知,当lg=2时,HA溶液的pH=5,3<HB溶液的pH<5,说明HA为强酸,HB为弱酸。稀释相同倍数时,溶液的pH:HA>HB,溶液中c(A-)<c(B-),A错误;溶液的pH:a<b=c,酸溶液中OH-全部来自水的电离,水的电离程度:b=c>a,B正确;a、c点溶液体积相同,c点pH大于a点,c点溶液中c(A-)小于a点溶液中c(B-),溶液中离子的总物质的量:a>c,b点相对于a点,加水稀释促进HB的电离,溶液中离子的总物质的量:b>a,故溶液中离子总物质的量:b>a>c,C正确;c点pH大于a点,c点溶液中c(A-)小于a点溶液中c(B-),溶液中离子的总浓度:a>c,b、c点溶液的pH相等,b、c点两溶液中的电荷守恒分别为c(H+)=c(B-)+c(OH-)、c(H+)=c(A-)+c(OH-),溶液中离子总浓度:b=c,故溶液中离子的总浓度:a>b=c,D错误。]
9.室温时,下列混合溶液的pH一定小于7的是( )
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
C [解答本题时应先明确所给的酸或碱是强电解质,还是弱电解质,然后判断酸碱发生反应时是酸过量还是碱过量,从而判断混合溶液的pH是否小于7。A项,反应时氨水过量,溶液显碱性,pH>7,错误;B项,盐酸中c平(H+)=1×10-3 mol·L-1,Ba(OH)2溶液中c平(OH-)=1×10-3 mol·L-1,两者又是等体积混合,故有n(H+)=n(OH-),混合后溶液的pH=7,错误;C项,因醋酸是弱酸,反应时酸过量,反应后pH<7,正确;D项,因NH3·H2O是弱碱,反应时碱过量,反应后pH>7,错误。]
10.温度T ℃下的溶液中,c平(H+)=1.0×10-x mol·L-1,c平(OH-)=1.0×10-y mol·L-1,x与y的关系如图所示。下列说法不正确的是( )
A.T ℃时,水的离子积Kw为1×10-13 mol2·L-2
B.T ℃>25 ℃
C.T ℃时,pH=7的溶液显碱性
D.T ℃时,pH=12的苛性钠溶液与pH=1的稀硫酸等体积混合,溶液的pH=7
D [由图像可知,x=0时,y=13,y=0时,x=13,则有x+y=13,则Kw=c平 (H+)·c平(OH-)=10-x mol·L-1×10-ymol·L-1=10-(x+y) mol2·L-2=10-13 mol2·L-2,A正确,B正确;该温度下,Kw=10-13 mol2·L-2,T ℃时,pH=6.5的溶液显中性,pH=7的溶液显碱性,C正确;该温度下,pH=12的苛性钠溶液,c平(OH-)=0.1 mol·L-1,pH=1的稀硫酸中c平(H+)=0.1 mol·L-1,等体积混合,溶液显中性,pH=6.5,D错误。]
三、非选择题
11.(1)t ℃时,水的Kw=1×10-12mol2·L-2,则该温度________(填“>”、“<”或“=”)25 ℃,理由是_______________________________________________________________。
(2)在(1)中所述温度下,c(H+)=1×10-7mol·L-1的溶液呈________(填“酸性”、“碱性”或“中性”);若该溶液中只存在NaOH溶质,则由水电离出的c(OH-)=________mol·L-1。
(3)25 ℃时,pH=4的盐酸中水的电离程度______(填“大于”、“小于”或“等于”)pH=10的Ba(OH)2溶液中水的电离程度。
(4)0.1 mol·L-1乙酸(甲,Ka=1.75×10-5)和0.1 mol·L-1氯乙酸(乙,Ka=1.4×10-3)的水溶液中,下列图像可以表示两溶液中由水电离出的c水(H+)与加入水的体积V之间关系的是______(填字母)。
解析: (1)升高温度,Kw增大,由于Kw=1×10-12mol2·L-2>1×10-14mol2·L-2,因此该温度大于25 ℃。(2)该温度下,溶液中c平(OH-)= mol·L-1=1×10-5mol·-1,因为c平(OH-)>c平(H+),所以溶液呈碱性;NaOH溶液中由水电离出的c水(OH-)等于溶液中的c平(H+),即为1×10-7mol·L-1。(3)pH=4的盐酸中,由水电离出的c水(H+)= mol·L-1=10-10mol·L-1,pH=10的Ba(OH)2溶液中,由水电离出的c水(H+)=10-10mol·L-1,故两种溶液中水的电离程度相同。(4)乙酸的Ka小于氯乙酸的Ka,所以0.1 mol·L-1乙酸溶液中的c(H+)小于0.1 mol·L-1氯乙酸溶液中的c(H+),故水的电离程度:0.1 mol·L-1的乙酸溶液(甲)大于0.1 mol·L-1的氯乙酸溶液(乙),加水稀释,两溶液中的c(H+)均减小,水的电离程度均增大,故选c。
答案: (1)> 升温促进水的电离,Kw增大
(2)碱性 1×10-7 (3)等于 (4)c
12.(1)某温度(t ℃)时,测得0.01 mol·L-1 NaOH溶液的pH=11,则该温度下水的Kw=________。
(2)在此温度下,将pH=a的NaOH溶液Va L与pH=b的H2SO4溶液Vb L混合。
①若所得混合液为中性,且a=11,b=3,则Va∶Vb=________。
②若所得混合液为中性,且Va∶Vb=10∶1,则a+b=________。
③若所得混合液的pH=10,且a=12,b=2,则Va∶Vb=________。
解析: (1)t ℃时,0.01 mol·L-1的NaOH溶液中c平(OH-)=10-2 mol·L-1,其pH=11,即c平(H+)=10-11 mol·L-1,则水的离子积为10-13 mol2·L-2。(2)①pH=11的NaOH溶液中c平(OH-)=10-2 mol·L-1,pH=3的H2SO4溶液中c平(H+)=10-3 mol·L-1,酸中n(H+)=Vb L×10-3 mol·L-1,碱中n(OH-)=Va L×10-2 mol·L-1,若混合后呈中性,则Va×10-2=Vb×10-3,即Va∶Vb=1∶10。②酸中n(H+)=Vb L×10-b mol·L-1,碱中n(OH-)=Va L× mol·L-1=Va L×10-13+a mol·L-1,若混合后呈中性,则Vb×10-b=Va×10-13+a,即=1013-a-b=10,即a+b=12。③若混合后pH=10,即c平(OH-)= mol·L-1=10-3 mol·L-1,故=10-3,即Va∶Vb=1∶9。
答案: (1)10-13 mol2·L-2 (2)①1∶10 ②12 ③1∶9
13.已知水的电离平衡曲线如图所示,试回答下列问题:
(1)图中五个点的Kw间的关系是______。
(2)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固体
(3)在E点对应的温度下,将pH=9的NaOH溶液与pH=4的H2SO4溶液混合,若所得混合溶液的pH=7,则NaOH溶液与H2SO4溶液的体积比为________。
(4)在B点对应的温度下,将pH=11的NaOH溶液V1 L与pH=1的稀硫酸V2 L混合(设混合后溶液的体积为原两溶液的体积之和),所得混合溶液的pH=2,则V1∶V2=________。
答案: (1)A=D=E<C<B (2)b (3)10∶1 (4)9∶11
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