3.3水的离子积和溶液的pH  同步作业 《化学（加工制造类）》 高教版

3.3水的离子积和溶液的pH  同步作业 《化学（加工制造类）》 高教版 一、选择题（每题 4 分，共 40 分） 1.下列关于水的离子积的说法，正确的是（） A. 水的离子积是固定不变的常数 B. 水的离子积只与温度有关，温度升高，离子积增大 C. 水中加入酸后，水的离子积会增大 D. 水中加入碱后，水的离子积会减小 2.下列关于溶液酸碱性的说法，正确的是（） A. 溶液的 pH 越小，酸性越强 B. pH=7 的溶液一定是中性溶液（常温下） C. 酸性溶液中只有氢离子，没有氢氧根离子 D. 碱性溶液的 pH 一定大于 10 3.加工制造中，金属酸洗工艺对溶液 pH 有严格要求，若 pH 过低，可能导致（） A. 酸洗速率过慢 B. 金属基体被过度腐蚀 C. 氧化皮无法去除 D. 溶液腐蚀性减弱 4.下列操作中，能使酸性溶液 pH 升高的是（） A. 加入适量酸溶液 B. 加入适量碱溶液 C. 蒸发溶液中的水分（恒温） D. 加入与酸不反应的盐溶液 5.加工制造中，电镀液的 pH 通常需要控制在特定范围，其原因是（） A. pH 影响镀层金属离子的稳定性 B. pH 越高，电镀速率越快 C. pH 越低，镀层越均匀 D. pH 与镀层质量无关 6.下列关于 pH 试纸使用的说法，正确的是（） A. 使用前需用蒸馏水润湿 pH 试纸 B. 试纸显色后需立即与标准比色卡对比读数 C. 可直接将 pH 试纸浸入溶液中测量 D. pH 试纸可精确测量溶液 pH（精确到 0.1） 7.加工制造中，处理酸性工业废水时，可通过加入下列物质调节 pH 至中性的是（） A. 盐酸 B. 氯化钠 C. 氢氧化钠溶液 D. 浓硫酸 8.下列关于溶液 pH 与生产工艺的关系，说法错误的是（） A. 化工合成中，pH 影响反应速率和产物纯度 B. 金属电镀时，pH 不当会导致镀层脱落、发黑 C. 溶液 pH 越高，生产效率一定越高 D. 食品加工中，pH 调控可延长食品保质期 9.常温下，某溶液的 pH=1，该溶液的酸碱性为（） A. 强酸性 B. 弱酸性 C. 中性 D. 碱性 10.加工制造中，使用 pH 缓冲溶液的目的是（） A. 使溶液 pH 迅速升高 B. 使溶液 pH 迅速降低 C. 维持溶液 pH 稳定，抵抗外界酸碱干扰 D. 完全消除溶液中的氢离子和氢氧根离子 二、填空题（共 30 分） 1.水是一种弱电解质，能微弱解离产生______和______；水的离子积是指水中______浓度与______浓度的乘积。 2.常温下，水的离子积常数约为______，此时中性溶液的 pH=______，酸性溶液的 pH______7，碱性溶液的 pH______7。 3.溶液的 pH 是用来表示溶液______的物理量，pH 的大小与溶液中______浓度密切相关。 4.加工制造中，调节溶液 pH 的常用方法有______、______、加入缓冲溶液等；其中______方法适用于需要快速调节 pH 的场景。 5.金属酸洗时，通常将溶液 pH 控制在______范围，以保证去除氧化皮的同时不腐蚀金属基体；电镀工艺中，pH 的微小波动会影响______，因此需实时监测和调控。 6.工业废水处理中，调节 pH 的核心目的是______、______，避免废水排放污染环境。 三、简答题（共 30 分） 1.简述溶液 pH 与酸碱性的关系（常温下）及 pH 的实用意义（10 分） 2.加工制造中，为什么需要严格控制溶液的 pH？列举 3 种调节溶液 pH 的方法及适用场景（10 分） 3.结合加工制造领域的具体实例，说明溶液 pH 调控对生产工艺和产品质量的影响（10 分） 参考答案 一、选择题 1.B（解析：水的离子积只与温度有关，温度升高，水的解离程度增大，离子积增大；A 项不同温度下离子积不同；C、D 项加入酸或碱，水的离子积不变，因离子积是温度的函数） 2.A（解析：常温下 pH 越小，氢离子浓度越高，酸性越强；B 项 pH=7 仅在常温下为中性，温度改变时中性溶液 pH 可能不等于 7；C 项酸性溶液中仍有氢氧根离子，只是氢离子浓度大于氢氧根离子浓度；D 项碱性溶液 pH 大于 7，不一定大于 10） 3.B（解析：pH 过低，氢离子浓度过高，酸性过强，会过度腐蚀金属基体；A、C、D 项均为 pH 过高时的现象） 4.B（解析：加入适量碱溶液，可中和酸性溶液中的氢离子，使 pH 升高；A、C 项会使 pH 降低；D 项加入不反应的盐溶液，pH 基本不变） 5.A（解析：pH 影响镀层金属离子的稳定性和沉积速率，不当 pH 会导致镀层质量问题；B 项 pH 过高或过低都会降低电镀速率；C 项 pH 需控制在合适范围，并非越低越均匀） 6.B（解析：pH 试纸显色后需立即读数，避免颜色变化影响结果；A 项润湿试纸会稀释溶液，导致测量误差；C 项不能直接浸入溶液，需用玻璃棒蘸取；D 项 pH 试纸只能粗略测量，精确到整数） 7.C（解析：氢氧化钠溶液呈碱性，可中和酸性废水；A、D 项会增强酸性；B 项呈中性，无法调节 pH） 8.C（解析：pH 过高可能导致副反应、设备腐蚀或产品质量下降，并非越高生产效率越高） 9.A（解析：常温下 pH=1，氢离子浓度较高，属于强酸性溶液） 10.C（解析：缓冲溶液的作用是维持 pH 稳定，抵抗外界酸碱干扰；A、B 项是酸碱调节的作用；D 项无法完全消除氢离子和氢氧根离子） 二、填空题 1.氢离子（或 H⁺）；氢氧根离子（或 OH⁻）；氢离子；氢氧根离子 2.1×10⁻¹⁴；7；小于（或＜）；大于（或＞） 3.酸碱性强弱；氢离子（或 H⁺） 4.加入酸溶液；加入碱溶液；加入酸或碱溶液（或酸碱中和） 5.1~3（或弱酸性至强酸性，合理即可）；镀层的均匀性和附着力（或镀层质量） 6.中和酸碱性；去除有害物质（或达标排放、保护生态环境，合理即可） 三、简答题 1.常温下溶液 pH 与酸碱性的关系：① pH＜7，溶液呈酸性，pH 越小，酸性越强；② pH=7，溶液呈中性；③ pH＞7，溶液呈碱性，pH 越大，碱性越强。 pH 的实用意义：① 作为溶液酸碱性的直观判断指标，方便生产和实验中快速把控体系性质；② 指导工艺参数调整，如酸洗、电镀、化工合成等工艺需通过 pH 控制反应条件；③ 保障生产安全，避免因酸碱性过强腐蚀设备、伤害操作人员；④ 助力环保达标，工业废水处理中通过 pH 调节实现达标排放。 2.严格控制溶液 pH 的原因：① 影响反应速率：pH 过高或过低会加快或减慢目标反应，导致生产效率波动；② 决定产品质量：如电镀时 pH 不当会导致镀层粗糙、脱落，酸洗时 pH 异常会影响金属表面光洁度；③ 保护设备和原料：强酸强碱环境会腐蚀反应容器、管道，还可能导致原料分解失效；④ 符合环保要求：工业废水 pH 超标会污染环境，需控制在排放标准内。 调节 pH 的方法及适用场景：① 加入酸溶液（如盐酸、硫酸）：适用于需降低 pH（中和碱性）的场景，如碱性废水处理、电镀液 pH 下调；② 加入碱溶液（如氢氧化钠、碳酸钠）：适用于需升高 pH（中和酸性）的场景，如酸性酸洗废液处理、化工合成中碱性条件调控；③ 加入缓冲溶液（如醋酸 - 醋酸钠体系）：适用于需维持 pH 稳定的场景，如精密电镀、生物化工反应，可抵抗外界少量酸碱干扰。 3.加工制造领域的实例及影响： ① 金属酸洗：以钢铁酸洗为例，需将溶液 pH 控制在 1~3 的强酸性范围，此时氢离子浓度适中，能高效去除金属表面的氧化皮（铁锈）；若 pH＞4，酸性过弱，氧化皮无法彻底去除，影响后续焊接、涂装质量；若 pH＜1，酸性过强，会腐蚀钢铁基体，导致金属表面出现麻点、尺寸精度下降，甚至报废；② 电镀工艺（如镀锌）：镀锌液的 pH 需控制在 4.5~6.0 的弱酸性范围，此时锌离子稳定性好，沉积速率均匀，镀层致密有光泽；若 pH＜4.5，锌离子易水解生成沉淀，导致镀层出现颗粒、发黑；若 pH＞6.0，镀层沉积过快，出现粗糙、脱落现象，严重影响产品的防腐性能和美观度；③ 工业废水处理：某化工企业排放的酸性废水（pH=2），若直接排放会污染土壤和水体；通过加入石灰乳（碱性）调节 pH 至 6~9 的中性范围，中和氢离子的同时，使废水中的重金属离子生成沉淀，实现废水达标排放，既保护了环境，又避免了行政处罚。 学科网（北京）股份有限公司 $