3-3水的离子积和溶液的pH 同步作业 《化学（通用类）》同步教学 高教版

主题三 溶液与水溶液中的离子反应 第三节 水的离子积和溶液的pH 同步作业 一、基础题（共70分） （一）选择题（每题3分，共33分） 1. 下列关于水的解离的说法，正确的是（ ） A. 水是强电解质，完全解离为H⁺和OH⁻ B. 水的解离是可逆过程，存在解离平衡 C. 升高温度，水的解离程度减小 D. 加入酸或碱，水的解离平衡不移动 2. 常温下，水的离子积常数Kw的值为（ ） A. 1.0×10⁻⁷ B. 1.0×10⁻¹⁴ C. 1.0×10⁷ D. 1.0×10¹⁴ 3. 下列关于溶液pH的说法，错误的是（ ） A. pH是用来表示溶液酸碱性强弱的物理量 B. pH的定义式为pH = lg c(H⁺) C. 常温下，pH = 7的溶液一定是中性溶液 D. pH越大，溶液的酸性越强，碱性越弱 4. 常温下，0.01mol·L⁻¹的盐酸溶液中，c(H⁺)和pH分别是（ ） A. 0.01mol·L⁻¹，2 B. 0.01mol·L⁻¹，12 C. 1.0×10⁻¹²mol·L⁻¹，2 D. 1.0×10⁻¹²mol·L⁻¹，12 5. 常温下，0.01mol·L⁻¹的NaOH溶液中，c(OH⁻)和pH分别是（ ） A. 0.01mol·L⁻¹，2 B. 0.01mol·L⁻¹，12 C. 1.0×10⁻¹²mol·L⁻¹，2 D. 1.0×10⁻¹²mol·L⁻¹，12 6. 常温下，某溶液中c(H⁺) = 1.0×10⁻⁵mol·L⁻¹，则该溶液的pH和酸碱性分别是（ ） A. 5，酸性 B. 5，碱性 C. 9，酸性 D. 9，碱性 7. 下列溶液中，pH最小的是（ ） A. 0.1mol·L⁻¹的盐酸 B. 0.1mol·L⁻¹的醋酸 C. 0.01mol·L⁻¹的盐酸 D. 0.01mol·L⁻¹的醋酸 8. 常温下，将pH = 2的盐酸稀释100倍后，溶液的pH为（ ） A. 1 B. 3 C. 4 D. 12 9. 常温下，下列溶液中c(H⁺)最大的是（ ） A. pH = 3的溶液 B. pH = 5的溶液 C. c(OH⁻) = 1.0×10⁻¹¹mol·L⁻¹的溶液 D. c(OH⁻) = 1.0×10⁻¹³mol·L⁻¹的溶液 10. 下列关于pH测定的说法，正确的是（ ） A. 可用pH试纸测定任何浓度溶液的pH B. 用pH试纸测定溶液pH时，需先将试纸润湿 C. pH计测量结果比pH试纸更精确 D. 测定氯水的pH时，可用pH试纸直接测量 11. 常温下，某中性溶液中，下列说法正确的是（ ） A. c(H⁺) = c(OH⁻) = 0 B. c(H⁺) = c(OH⁻) = 1.0×10⁻⁷mol·L⁻¹ C. 溶液中无H⁺和OH⁻ D. 加入酸后，溶液仍保持中性 （二）填空题（每空2分，共28分） 1. 水的解离方程式为______，水的离子积常数Kw的表达式为______，Kw只与______有关，温度升高，Kw______（填“增大”“减小”或“不变”）。 2. 溶液的酸碱性取决于______和______的相对大小：当c(H⁺)______c(OH⁻)时，溶液呈酸性；当c(H⁺)______c(OH⁻)时，溶液呈中性；当c(H⁺)______c(OH⁻)时，溶液呈碱性。 3. pH的取值范围通常在______之间，常温下，中性溶液的pH = ______，酸性溶液的pH______7，碱性溶液的pH______7。 4. 测定溶液pH的常用方法有______和______，其中______的测量精度更高。 5. 强酸溶液稀释时，c(H⁺)随稀释倍数成比例减小，pH______（填“增大”“减小”或“不变”）；弱酸溶液稀释时，由于______，pH增大的幅度比强酸______（填“大”或“小”）。 （三）判断题（每题1分，共9分，对的打“√”，错的打“×”） 1. 任何水溶液中都存在H⁺和OH⁻，且c(H⁺)×c(OH⁻) = Kw。（ ） 2. 常温下，pH = 0的溶液中c(H⁺) = 0mol·L⁻¹。（ ） 3. 常温下，pH = 14的溶液中c(OH⁻) = 1mol·L⁻¹。（ ） 4. 强酸溶液的pH一定小于弱酸溶液的pH。（ ） 5. 稀释酸溶液，pH一定增大；稀释碱溶液，pH一定减小。（ ） 6. 常温下，若某溶液的pH = 6，则该溶液一定是酸性溶液。（ ） 7. 用pH试纸测定溶液pH时，试纸变色后应立即与标准比色卡对比读数。（ ） 8. 升高温度，中性溶液的pH会小于7，因为水的解离程度增大，c(H⁺)增大。（ ） 9. 向水中加入少量盐，水的离子积常数Kw会发生改变。（ ） 二、提升题（共30分） 简答题与探究题（每题10分，共30分） 1. ① 简述水的离子积常数的意义及影响因素，结合温度对水的解离平衡的影响说明；② 计算下列溶液的pH（常温下）：a. 0.005mol·L⁻¹的硫酸溶液；b. 0.1mol·L⁻¹的氢氧化钡溶液；c. c(OH⁻) = 1.0×10⁻⁹mol·L⁻¹的溶液；d. 将pH = 3的盐酸与pH = 5的盐酸等体积混合后的溶液（写出计算过程）；③ 常温下，某溶液的pH = 10，计算该溶液中c(OH⁻)、c(H⁺)，并判断溶液的酸碱性。 2. ① 设计实验探究“溶液稀释时pH的变化规律”（以盐酸和醋酸为例），写出实验原理、仪器、步骤、预期现象及结论；② 简述溶液pH在工农业生产和日常生活中的应用（至少2例），结合具体场景说明；③ 常温下，将0.1mol·L⁻¹的盐酸与0.06mol·L⁻¹的Ba(OH)₂溶液等体积混合，忽略混合后体积变化，计算混合溶液的pH（写出计算过程）。 3. ① 分析温度、外加酸碱、外加盐对水的离子积常数Kw的影响，结合水的解离平衡说明；② 为什么常温下，相同浓度的盐酸和醋酸pH不同？相同pH的盐酸和醋酸稀释相同倍数后，pH变化不同？结合具体例子说明；③ 常温下，某温度下Kw = 1.0×10⁻¹³，计算该温度下中性溶液的pH；若该温度下某溶液的pH = 6，判断溶液的酸碱性；若该溶液中c(OH⁻) = 1.0×10⁻⁸mol·L⁻¹，计算溶液的pH（写出计算过程）。   参考答案 一、基础题 （一）选择题 1. B 2. B 3. D 4. A 5. B 6. A 7. A 8. C 9. D 10. C 11. B （二）填空题 1. H₂O ⇌ H⁺ + OH⁻；Kw = c(H⁺)×c(OH⁻)；温度；增大 2. c(H⁺)；c(OH⁻)；大于；等于；小于 3. 0~14；7；小于；大于 4. pH试纸法；pH计法；pH计法 5. 增大；解离平衡正向移动；小 （三）判断题 1. √ 2. × 3. √ 4. × 5. √ 6. √ 7. √ 8. √ 9. × 二、提升题 1. ① 水的离子积常数的意义及影响因素 意义：水的离子积常数Kw反映了水溶液中H⁺和OH⁻浓度的相互关系，是衡量水的解离程度的重要常数，无论溶液是酸性、碱性还是中性，常温下c(H⁺)×c(OH⁻)恒等于1.0×10⁻¹⁴。 影响因素：Kw只与温度有关，与溶液的酸碱性、浓度无关。水的解离是吸热过程，升高温度，水的解离平衡正向移动，c(H⁺)和c(OH⁻)均增大，Kw增大；降低温度，解离平衡逆向移动，c(H⁺)和c(OH⁻)均减小，Kw减小。 ② 溶液pH计算过程 a. 0.005mol·L⁻¹的硫酸溶液：硫酸是二元强酸，c(H⁺) = 2×0.005mol·L⁻¹ = 0.01mol·L⁻¹；pH = lg 0.01 = 2 b. 0.1mol·L⁻¹的氢氧化钡溶液：氢氧化钡是二元强碱，c(OH⁻) = 2×0.1mol·L⁻¹ = 0.2mol·L⁻¹；c(H⁺) = Kw / c(OH⁻) = 1.0×10⁻¹⁴ / 0.2 = 5.0×10⁻¹⁴mol·L⁻¹；pH = lg(5.0×10⁻¹⁴) ≈ 13.3 c. c(OH⁻) = 1.0×10⁻⁹mol·L⁻¹的溶液：c(H⁺) = 1.0×10⁻¹⁴ / 1.0×10⁻⁹ = 1.0×10⁻⁵mol·L⁻¹；pH = lg(1.0×10⁻⁵) = 5 d. pH = 3和pH = 5的盐酸等体积混合：设体积均为V，混合后c(H⁺) = (10⁻³V + 10⁻⁵V) / 2V ≈ 5.05×10⁻⁴mol·L⁻¹；pH = lg(5.05×10⁻⁴) ≈ 3.3 ③ 计算与判断 c(H⁺) = 10⁻¹⁰mol·L⁻¹；c(OH⁻) = 1.0×10⁻¹⁴ / 10⁻¹⁰ = 1.0×10⁻⁴mol·L⁻¹；溶液呈碱性。 2. ① 溶液稀释时pH变化规律的探究实验 实验原理：强酸完全解离，稀释时c(H⁺)随稀释倍数成比例减小，pH变化幅度大；弱酸部分解离，稀释时解离平衡正向移动，c(H⁺)减小幅度小，pH变化幅度小。 仪器：pH计、烧杯、玻璃棒、量筒、0.1mol·L⁻¹盐酸、0.1mol·L⁻¹醋酸溶液、蒸馏水。 步骤：1. 分别取等体积的0.1mol·L⁻¹盐酸和0.1mol·L⁻¹醋酸溶液于两个烧杯中，用pH计测定初始pH并记录；2. 向两个烧杯中分别加入9倍体积的蒸馏水，搅拌均匀，测定稀释10倍后的pH；3. 再分别加入9倍体积的蒸馏水（累计稀释100倍），搅拌均匀，测定pH；4. 重复步骤3，测定稀释1000倍后的pH。 预期现象及结论：盐酸稀释10倍、100倍、1000倍后，pH分别约增大1、2、3；醋酸稀释相同倍数后，pH增大幅度均小于1、2、3；证明强酸稀释时pH变化幅度大于弱酸，因为弱酸存在解离平衡，稀释时会继续解离补充H⁺。 ② pH的应用场景 应用1：农业生产。农作物生长需要适宜的pH环境，如水稻适宜在pH 6~7的土壤中生长，棉花适宜在pH 6.5~7.5的土壤中生长。若土壤酸性过强（pH < 5.5），可施加熟石灰调节pH；碱性过强（pH > 8.5），可施加硫酸铵等酸性肥料调节，以提高农作物产量。 应用2：日常生活。人体胃液的pH约为1~3，呈酸性，有助于消化食物；当胃酸过多（pH < 1）时，会出现胃痛等不适，可服用含Al(OH)₃、NaHCO₃等的药物中和胃酸，升高胃液pH；使用洗发水时，中性或弱酸性洗发水（pH 5.5~7）更适合头皮环境，可减少对头皮的刺激。 ③ 混合溶液pH计算过程 设溶液体积均为V，盐酸中n(H⁺) = 0.1V mol；Ba(OH)₂中n(OH⁻) = 0.06×2×V = 0.12V mol 混合后n(OH⁻)过量 = 0.12V 0.1V = 0.02V mol；c(OH⁻) = 0.02V / 2V = 0.01mol·L⁻¹ c(H⁺) = 1.0×10⁻¹⁴ / 0.01 = 1.0×10⁻¹²mol·L⁻¹；pH = lg(1.0×10⁻¹²) = 12 3. ① 外界条件对Kw的影响分析 温度：水的解离是吸热过程，升高温度，解离平衡正向移动，c(H⁺)和c(OH⁻)均增大，Kw增大；降低温度，解离平衡逆向移动，c(H⁺)和c(OH⁻)均减小，Kw减小。 外加酸碱：向水中加入酸，c(H⁺)增大，水的解离平衡逆向移动，c(OH⁻)减小，但c(H⁺)×c(OH⁻) = Kw不变；加入碱，c(OH⁻)增大，解离平衡逆向移动，c(H⁺)减小，Kw仍不变（Kw只与温度有关）。 外加盐：加入不影响H⁺和OH⁻浓度的盐（如NaCl），水的解离平衡不移动，Kw不变；加入能水解的盐（如NH₄Cl、CH₃COONa），会促进或抑制水的解离，但c(H⁺)×c(OH⁻)仍等于Kw，Kw不变。 ② 盐酸与醋酸pH差异及稀释变化分析 相同浓度的盐酸和醋酸pH不同的原因：盐酸是强酸，完全解离，c(H⁺)等于浓度；醋酸是弱酸，部分解离，c(H⁺)远小于浓度。例如0.1mol·L⁻¹盐酸，c(H⁺)=0.1mol·L⁻¹，pH=1；0.1mol·L⁻¹醋酸，c(H⁺)≈1.32×10⁻³mol·L⁻¹，pH≈2.87，故pH不同。 相同pH的盐酸和醋酸稀释相同倍数后pH变化不同的原因：相同pH的盐酸和醋酸，醋酸的浓度远大于盐酸（醋酸大部分未解离）。稀释时，盐酸的c(H⁺)随稀释倍数成比例减小，pH变化幅度大；醋酸的解离平衡正向移动，补充H⁺，c(H⁺)减小幅度小，pH变化幅度小。例如pH=3的盐酸和醋酸稀释100倍后，盐酸pH变为5，醋酸pH约为4.87。 ③ 非常温下溶液pH计算过程 中性溶液中c(H⁺) = c(OH⁻)，Kw = c(H⁺)×c(OH⁻) = c²(H⁺) = 1.0×10⁻¹³，故c(H⁺) = 1.0×10⁻⁶.⁵mol·L⁻¹，pH = lg(1.0×10⁻⁶.⁵) = 6.5 该温度下pH=6 < 6.5，故溶液呈酸性 c(OH⁻) = 1.0×10⁻⁸mol·L⁻¹，c(H⁺) = 1.0×10⁻¹³ / 1.0×10⁻⁸ = 1.0×10⁻⁵mol·L⁻¹，pH = lg(1.0×10⁻⁵) = 5 学科网（北京）股份有限公司 $