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 同步教学

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 同步教学 一、选择题（本大题共10小题，每小题3分，共30分。每小题只有一个正确答案） 1.下列关于水的离子积的说法，正确的是（ ） A. 水的离子积随温度升高而减小 B. 水的离子积只与温度有关 C. 酸性溶液中不存在氢氧根离子 D. 碱性溶液中水的离子积大于1×10⁻¹⁴ 2.加工制造中，电镀液pH需精准控制，测定溶液pH的核心依据是（ ） A. 溶液中氢离子的质量 B. 溶液中氢离子浓度的负对数 C. 溶液中氢氧根离子的浓度 D. 水的离子积大小 3.25℃时，某溶液中氢离子浓度为1×10⁻⁵mol/L，该溶液呈（ ） A. 酸性 B. 碱性 C. 中性 D. 无法判断 4.金属除锈用的稀硫酸溶液pH=1，下列关于该溶液的说法正确的是（ ） A. 氢离子浓度为0.1mol/L B. 氢氧根离子浓度大于氢离子浓度 C. 加水稀释后pH会减小 D. 与金属反应时pH保持不变 5.下列因素中，会导致水的离子积增大的是（ ） A. 加入少量酸 B. 加入少量碱 C. 升高温度 D. 加入氯化钠固体 6.锅炉用水需控制pH在8-10之间，该范围溶液中（ ） A. 氢离子浓度大于氢氧根离子浓度 B. 氢氧根离子浓度随pH增大而增大 C. 水的离子积随pH变化而变化 D. 呈强碱性 7.下列操作中，能使稀盐酸溶液pH增大的是（ ） A. 加入少量浓盐酸 B. 加入少量锌粉C. 加热蒸发水分 D. 加入少量氯化钠固体 8.关于溶液pH与加工制造的关系，错误的是（ ） A. 切削液pH过高易刺激皮肤 B. 镀铜液pH过低会导致镀层粗糙 C. 涂料pH稳定可保证色泽均匀 D. 除锈液pH越大，除锈效果越好 9.25℃时，纯水中加入少量氢氧化钠固体，下列变化正确的是（ ） A. 水的离子积增大B. 氢离子浓度增大 C. 氢氧根离子浓度增大 D. 溶液呈中性 10.某加工车间三种溶液的pH分别为：① 除油剂pH=12；② 钝化液pH=6；③ 清洗水pH=7，其中氢离子浓度最大的是（ ） A. ① B. ② C. ③ D. 无法比较 二、填空题（本大题共5小题，每空1分，共15分） 1.水的离子积是指水中________与________的乘积，符号为________，25℃时其数值为________；该数值只与________有关，与溶液酸碱性无关。 2.溶液的pH是指________的负对数，pH范围通常为________；pH＜7时溶液呈________，pH越大，溶液碱性________；pH=7时溶液呈中性，该判断仅在________℃时成立。 3.加工制造中，测定溶液pH的常用工具为________、________和________；其中________精度最高，需用________定期校准；________适用于粗略判断溶液酸碱性。 4.调节溶液pH的常用试剂分为________和________；如将酸性镀镍液pH调高，可加入少量________；将碱性除油液pH调低，可加入少量________。 5.水的离子积在加工制造中的应用包括________、________和________；如通过控制________可防止锅炉产生水垢，通过调节________可保证电镀液性能稳定。 三、判断题（本大题共5小题，每小题2分，共10分。正确的打“√”，错误的打“×”） 1.水的离子积数值恒为1×10⁻¹⁴。（ ） 2.pH=0的溶液中，氢离子浓度为1mol/L，呈强酸性。（ ） 3.金属加工中，溶液pH的微小变化不会影响产品质量。（ ） 4.pH计测定溶液pH时，需先将电极浸泡在饱和氯化钾溶液中活化。（ ） 5.向pH=10的氢氧化钠溶液中加水稀释，溶液pH会逐渐接近7。（ ） 四、命名题（本大题共4小题，每小题3分，共12分。根据要求完成命名或判断） 1.根据定义与应用命名：“衡量水溶液中氢离子和氢氧根离子浓度关系的常数，25℃时数值为1×10⁻¹⁴，是判断溶液酸碱性的重要依据”的物理量是________。 2.根据工具特性与用途命名：“用于精确测定溶液pH，由电极和显示器组成，广泛应用于电镀车间和化工实验室”的仪器是________。 3.判断下列描述是否正确：“pH试纸——分为广泛和精密两类，广泛pH试纸可精确测定溶液pH为5.2，常用于金属除锈液检测”（ ）；若错误，请说明理由并改正：________。 4.根据溶液pH与应用命名：“加工制造中用于金属表面钝化，pH通常在5-7之间，呈弱酸性，能在金属表面形成保护膜”的溶液是________。 五、简答题（本大题共2小题，每小题8分，共16分） 1.结合加工制造类专业实际，简述水的离子积和溶液pH在三个工业场景（如锅炉用水处理、电镀生产、金属除锈）中的应用，分别说明应用依据、pH控制范围及核心注意事项。 2.某同学在测定切削液pH时出现以下问题：① 用湿润的pH试纸测定酸性切削液；② 未校准pH计就测定镀镍液pH；③ 测定高温除锈液时直接用常温pH标准比色卡对比。分析每个问题导致的误差及原因，并提出改进措施。 六、推断题（本大题共2小题，每小题8.5分，共17分） 1.有三种未知工业溶液X、Y、Z，结合水的离子积和pH特性分析如下：① 取X溶液，25℃时pH=13，加入稀盐酸后pH迅速降低，该溶液常用于金属除油；② 取Y溶液，25℃时pH=2，加入铁粉后产生气泡，该溶液用于钢铁除锈；③ 取Z溶液，25℃时pH=7，加入硝酸银溶液产生白色沉淀，该溶液用于金属清洗。 请回答：（1）推断X、Y、Z溶液的酸碱性及氢离子浓度范围（25℃）；（2）分别说明通过实验现象推断X、Y、Z的依据（结合pH与离子积知识）；（3）写出X溶液使用时的一项安全防护措施。 2.某加工车间需监控三种关键溶液的pH（25℃）：① 镀镍液要求pH=4-5；② 除油剂要求pH=10-11；③ 冷却用水要求pH=7-8。某次检测数据为：A溶液pH=3，B溶液pH=11，C溶液pH=7.5。 请回答：（1）推断A、B、C分别对应哪种溶液，说明推断依据及A溶液pH异常的可能原因；（2）若要将A溶液pH调节至合格范围，应选择何种试剂？说明调节时的操作要点；（3）简述B溶液pH合格但长期放置后pH降低的原因，结合水的离子积解释该变化。 参考答案 一、选择题 1. B 2. B 3. A 4. A 5. C 6. B 7. B 8. D 9. C 10. B 二、填空题 1. 氢离子浓度；氢氧根离子浓度；K；1×10⁻¹⁴；温度 2. 氢离子浓度；0-14；酸性；越强；25 3. 广泛pH试纸；精密pH试纸；pH计；pH计；标准缓冲溶液；广泛pH试纸 4. 酸性试剂；碱性试剂；稀氨水（或弱碱）；稀硫酸（或弱酸） 5. 判断溶液酸碱性；调节溶液pH；监控水质；pH；pH 三、判断题 1. × 2. √ 3. × 4. √ 5. √ 四、命名题 1. 水的离子积（或离子积常数） 2. pH计（或酸度计） 3. ×；理由：广泛pH试纸精度低，无法精确到小数点后一位，仅能粗略判断酸碱性；改正：pH试纸——分为广泛和精密两类，精密pH试纸可精确测定溶液pH为5.2，常用于金属除锈液检测 4. 金属钝化液 五、简答题 1. （1）锅炉用水处理：应用依据是水的离子积可判断水中离子浓度，pH控制在8-10之间可抑制水垢生成；核心优势：避免水垢附着导致锅炉受热不均；注意事项：定期检测pH，防止pH过高腐蚀锅炉内壁。（2）电镀生产：应用依据是pH影响电镀液中离子存在形态，镀镍液pH控制在4-5可保证镀层光滑；核心优势：稳定的pH能提高镀层质量；注意事项：用pH计实时监控，调节pH时需缓慢加入试剂并搅拌均匀。（3）金属除锈：应用依据是pH反映除锈液酸性强弱，稀硫酸除锈液pH控制在1-2可提高除锈效率；核心优势：适宜的pH能快速除锈且不损伤基体；注意事项：除锈过程中监测pH变化，及时补充酸液维持浓度。 2. （1）湿润pH试纸测酸性切削液：误差为测得pH偏高；原因：试纸水分稀释酸性溶液，氢离子浓度降低；改进：用干燥的精密pH试纸或pH计测定。（2）未校准pH计测镀镍液：误差为测定值与实际值偏差大；原因：pH计未校准会因电极漂移导致精度下降；改进：测定前用标准缓冲溶液（如pH=4.00、6.86）校准pH计。（3）高温除锈液用常温比色卡：误差为测得pH偏低；原因：温度升高使水的离子积增大，相同氢离子浓度下高温溶液pH比常温低；改进：待除锈液冷却至室温后再测定，或使用带温度补偿功能的pH计。 六、推断题 1. （1）X：碱性，氢离子浓度1×10⁻¹³mol/L以下；Y：酸性，氢离子浓度1×10⁻²mol/L；Z：中性，氢离子浓度1×10⁻⁷mol/L。（2）X：pH=13＞7呈碱性，与酸反应pH降低，符合除油剂特性；Y：pH=2＜7呈酸性，氢离子与铁反应产气泡，符合除锈液特性；Z：pH=7呈中性，含氯离子（与硝酸银生成沉淀），符合清洗水特性。（3）安全措施：佩戴耐碱手套和护目镜，若不慎接触皮肤立即用大量清水冲洗。 2. （1）A对应镀镍液，B对应除油剂，C对应冷却用水；推断依据：A的pH=3接近镀镍液要求（4-5），B的pH=11符合除油剂要求（10-11），C的pH=7.5符合冷却用水要求（7-8）；A溶液pH异常原因：可能是镀镍过程中产生酸性物质积累，或加入了过量酸性添加剂。（2）调节试剂：少量稀氨水；操作要点：缓慢滴加氨水，同时用pH计搅拌监测，直至pH升至4-5，避免过量导致pH突升。（3）pH降低原因：除油剂吸收空气中二氧化碳，与氢氧根离子反应使氢氧根浓度降低；水的离子积K不变，氢氧根浓度降低则氢离子浓度升高，导致pH减小。 学科网（北京）股份有限公司 $