主题三 学生实验三 溶液pH的测定 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 学生实验三 溶液pH的测定 同步作业 一、基础题（共70分） （一）选择题（每题3分，共33分） 1. 测定溶液pH时，最常用且精度较高的仪器是（ ） A. 酸碱指示剂 B. pH试纸 C. pH计 D. 托盘天平 2. 下列关于pH试纸的使用，说法正确的是（ ） A. 测定前需将pH试纸用蒸馏水润湿 B. 试纸变色后应立即与标准比色卡对比读数 C. 可直接测定浓盐酸、浓氢氧化钠溶液的pH D. 测定氯水的pH时，试纸先变红后褪色，最终读数为褪色后的颜色 3. 常温下，用pH试纸测定某溶液的pH为4，该溶液的酸碱性为（ ） A. 强酸性 B. 弱酸性 C. 中性 D. 碱性 4. 测定溶液pH时，若将pH试纸润湿后再测定，会导致测定结果（ ） A. 偏大 B. 偏小 C. 无影响 D. 无法确定，与溶液酸碱性有关 5. 下列溶液中，常温下pH最大的是（ ） A. 0.1mol·L⁻¹的盐酸 B. 0.1mol·L⁻¹的醋酸 C. 0.1mol·L⁻¹的氢氧化钠溶液 D. 0.1mol·L⁻¹的氯化钠溶液 6. 用pH计测定溶液pH时，正确的操作顺序是（ ） ① 校准 ② 取样 ③ 读数 ④ 清洗电极 A. ①②④③ B. ④①②③ C. ①④②③ D. ④②①③ 7. 常温下，某中性溶液的pH为（ ） A. 0 B. 7 C. 14 D. 随温度变化 8. 下列关于溶液pH的说法，错误的是（ ） A. pH的定义式为pH = -lg c(H⁺) B. 任何水溶液中都存在H⁺和OH⁻，且c(H⁺)×c(OH⁻) = 1.0×10⁻¹⁴（常温） C. pH越大，溶液的碱性越强 D. pH = 0的溶液中c(H⁺) = 0mol·L⁻¹ 9. 测定某未知溶液的pH时，先用水润湿pH试纸，再蘸取溶液测定，若原溶液为酸性，测定结果会（ ） A. 偏大 B. 偏小 C. 不变 D. 无法判断 10. 下列实验中，不需要测定溶液pH的是（ ） A. 探究酸溶液的稀释规律 B. 鉴别盐酸和氯化钠溶液 C. 验证中和反应是否完全 D. 配制一定物质的量浓度的溶液 11. 常温下，用pH计测定0.01mol·L⁻¹的氢氧化钡溶液的pH，结果约为（ ） A. 12 B. 12.3 C. 2 D. 1.7 （二）填空题（每空2分，共28分） 1. 溶液pH的测定方法主要有______、______和______，其中______的测量精度最高。 2. pH的取值范围通常在______之间，常温下，酸性溶液的pH______7，中性溶液的pH______7，碱性溶液的pH______7。 3. 用pH试纸测定溶液pH的操作步骤：取一片pH试纸放在______上，用______蘸取少量待测液滴在试纸上，待试纸变色后，立即与______对比，读出pH。 4. 用pH计测定溶液pH时，使用前需用______校准pH计，测量完成后，需用______清洗电极，并用滤纸吸干，防止电极被污染。 5. 测定强氧化性溶液（如氯水、漂白液）的pH时，不宜使用______，因为这类溶液会______试纸，导致读数不准确。 6. 常温下，若某溶液的pH = 3，则该溶液中c(H⁺) = ______mol·L⁻¹，c(OH⁻) = ______mol·L⁻¹。 （三）判断题（每题1分，共9分，对的打“√”，错的打“×”） 1. 酸碱指示剂可以精确测定溶液的pH。（ ） 2. 用pH试纸测定溶液pH时，试纸变色后需在30秒内读数，否则颜色会褪去或变化。（ ） 3. 测定碱性溶液的pH时，若将pH试纸润湿，会导致测定结果偏小。（ ） 4. pH计的电极在使用时需避免接触玻璃容器的内壁，防止损坏电极。（ ） 5. 常温下，pH = 6的溶液一定是酸性溶液，pH = 8的溶液一定是碱性溶液。（ ） 6. 可以用pH试纸测定浓硫酸的pH，读数约为0。（ ） 7. 测定溶液pH时，若待测液浓度过高，需先稀释后再测定，避免损坏仪器或影响读数。（ ） 8. 用pH计测定不同温度下的中性溶液，pH均为7。（ ） 9. 鉴别稀盐酸和稀硫酸时，可通过测定溶液pH的方法区分。（ ） 二、提升题（共30分） 简答题与探究题（每题10分，共30分） 1. ① 简述用pH计测定0.1mol·L⁻¹盐酸、醋酸、氢氧化钠溶液pH的实验原理、仪器、操作步骤及注意事项；② 计算：常温下，某溶液的pH = 11，计算该溶液中c(H⁺)、c(OH⁻)，若将该溶液稀释100倍，稀释后溶液的pH为多少？（写出计算过程）；③ 分析下列操作对pH测定结果的影响（填“偏大”“偏小”或“无影响”），并说明原因：a. 用pH计测定溶液pH时，未校准仪器；b. 测定盐酸溶液pH时，pH试纸先被蒸馏水润湿；c. 用pH试纸测定氢氧化钠溶液pH时，读数时间过长；d. pH计的电极未清洗干净，残留有前一次测定的酸性溶液。 2. ① 设计实验探究“温度对水的pH的影响”，写出实验原理、仪器、步骤、预期现象及结论；② 简述溶液pH测定在日常生活、工农业生产和科学研究中的应用（至少2例），结合具体场景说明；③ 常温下，某同学用pH试纸测定某未知溶液的pH，实验步骤如下：取一片pH试纸，用蒸馏水润湿后，蘸取待测液滴在试纸上，变色后与标准比色卡对比，读数为9。请判断该未知溶液的实际pH与测定值的大小关系，并说明理由；若用pH计测定该溶液的pH，操作时应注意什么？ 3. ① 分析pH测定过程中产生误差的主要原因（从仪器、操作、溶液性质三方面分析），结合具体操作说明；② 为什么测定氯水的pH时，pH试纸会先变红后褪色？为什么不能用pH试纸测定浓氢氧化钠溶液的pH？结合物质性质说明；③ 常温下，将pH = 2的盐酸与pH = 12的氢氧化钠溶液等体积混合，忽略混合后体积变化，计算混合溶液的pH（写出计算过程），若混合前先测定两种溶液的pH，混合后再测定混合溶液的pH，可验证什么结论？   参考答案 一、基础题 （一）选择题 1. C 2. B 3. B 4. D 5. C 6. B 7. B 8. D 9. A 10. D 11. B （二）填空题 1. 酸碱指示剂法；pH试纸法；pH计法；pH计法 2. 0~14；小于；等于；大于 3. 干燥的玻璃片或白瓷板；玻璃棒；标准比色卡 4. 标准缓冲溶液；蒸馏水 5. pH试纸；漂白或腐蚀 6. 1.0×10⁻³；1.0×10⁻¹¹ （三）判断题 1. × 2. √ 3. √ 4. √ 5. √ 6. × 7. √ 8. × 9. × 二、提升题 1. ① 用pH计测定溶液pH的实验相关内容 实验原理：pH = -lg c(H⁺)，常温下c(H⁺)×c(OH⁻) = 1.0×10⁻¹⁴，通过pH计测量溶液中H⁺的活度，直接显示溶液的pH。 仪器：pH计、烧杯、玻璃棒、蒸馏水、标准缓冲溶液（pH = 4.00、6.86、9.18）、0.1mol·L⁻¹盐酸溶液、0.1mol·L⁻¹醋酸溶液、0.1mol·L⁻¹氢氧化钠溶液。 操作步骤：1. 仪器校准：将pH计的电极放入pH = 6.86的标准缓冲溶液中，校准仪器；再根据待测液的酸碱性，用pH = 4.00（酸性）或pH = 9.18（碱性）的标准缓冲溶液进行二次校准；2. 样品准备：分别取适量三种待测液于三个洁净的烧杯中，用玻璃棒搅拌均匀；3. 测量：将校准后的pH计电极插入待测液中，待读数稳定后，记录pH；4. 清洗：测量完成后，用蒸馏水清洗电极，并用滤纸吸干，再进行下一种溶液的测定。 注意事项：1. 电极使用前需检查是否完好，有无破损、污染；2. 校准用的标准缓冲溶液需在有效期内，且浓度准确；3. 测量时电极需完全浸没在待测液中，避免接触烧杯内壁或玻璃棒；4. 测定顺序可按酸性→中性→碱性进行，减少交叉污染；5. 实验结束后，将电极浸泡在专用保护液中，避免干燥存放。 ② 计算过程 常温下，pH = 11的溶液：c(H⁺) = 10⁻¹¹mol·L⁻¹；c(OH⁻) = 1.0×10⁻¹⁴ / 10⁻¹¹ = 1.0×10⁻³mol·L⁻¹； 稀释100倍后，c(OH⁻) = 1.0×10⁻³mol·L⁻¹ / 100 = 1.0×10⁻⁵mol·L⁻¹；c(H⁺) = 1.0×10⁻¹⁴ / 1.0×10⁻⁵ = 1.0×10⁻⁹mol·L⁻¹；pH = -lg(1.0×10⁻⁹) = 9。 ③ 误差分析 a. 无法确定；原因：未校准的pH计存在系统误差，若仪器偏酸，测定酸性溶液结果偏小、碱性溶液结果偏大；若仪器偏碱，结果相反，需根据校准情况判断。 b. 偏大；原因：盐酸溶液被蒸馏水稀释，c(H⁺)减小，pH增大，导致测定结果偏大。 c. 偏小；原因：氢氧化钠溶液易吸收空气中的CO₂，发生反应2NaOH + CO₂ = Na₂CO₃ + H₂O，溶液碱性减弱，pH减小，读数时间过长会导致误差。 d. 偏小；原因：电极残留的酸性溶液会污染待测液，使待测液酸性增强，pH减小，测定结果偏小。 2. ① 探究温度对水的pH的影响实验 实验原理：水的解离是吸热过程，H₂O ⇌ H⁺ + OH⁻，升高温度，解离平衡正向移动，c(H⁺)和c(OH⁻)均增大，K_w增大，中性溶液的pH减小；通过测定不同温度下水的pH，探究温度对水的pH的影响。 仪器：pH计、烧杯、玻璃棒、酒精灯、石棉网、温度计、蒸馏水。 步骤：1. 取适量蒸馏水于烧杯中，用温度计测量初始温度（常温），用校准后的pH计测定pH并记录；2. 用酒精灯通过石棉网加热烧杯中的蒸馏水，边加热边搅拌，待温度升高至40℃时，停止加热，保持温度稳定，测定pH并记录；3. 继续加热，分别测定60℃、80℃时水的pH，记录数据；4. 实验结束后，整理仪器，分析数据。 预期现象及结论：常温下，水的pH = 7；40℃时，pH ≈ 6.7；60℃时，pH ≈ 6.5；80℃时，pH ≈ 6.3；结论：升高温度，水的pH减小，说明水的解离是吸热过程，温度越高，水的解离程度越大，K_w越大。 ② pH测定的应用场景 应用1：日常生活中饮用水的pH检测。健康饮用水的pH通常在7.0~8.5之间，通过测定饮用水的pH，可判断水质是否符合标准，避免饮用过酸或过碱的水对身体造成影响。 应用2：农业生产中土壤pH的测定。不同农作物对土壤pH的要求不同，如小麦适宜在pH 6.0~7.0的土壤中生长，茶树适宜在pH 4.5~5.5的酸性土壤中生长。通过测定土壤pH，可合理选择农作物品种，或通过施加肥料调节土壤pH，提高农作物产量。 ③ 实际pH与测定值的关系及注意事项 实际pH大于测定值；理由：用蒸馏水润湿pH试纸后，相当于稀释了原碱性溶液，c(OH⁻)减小，pH减小，故测定值（9）比实际pH偏小。 pH计测定时的注意事项：1. 测定前需用标准缓冲溶液校准pH计，确保仪器准确；2. 电极需清洗干净，避免残留杂质；3. 待测液需充分搅拌均匀，确保溶液均一；4. 电极插入溶液后，需待读数稳定后再记录，避免过早读数导致误差。 3. ① 误差产生原因分析 仪器方面：1. pH计未校准或校准液失效，导致系统误差；2. pH试纸过期、变色不明显，或标准比色卡模糊，导致读数误差；3. 电极污染、破损或老化，影响测量精度。 操作方面：1. pH试纸润湿后测定，稀释待测液，导致误差；2. 读数时间过长（碱性溶液吸收CO₂、酸性溶液挥发），导致溶液性质改变；3. 电极未完全浸没溶液，或接触容器内壁，导致测量不准确；4. 不同溶液测定时，电极未清洗干净，造成交叉污染。 溶液性质方面：1. 溶液具有强氧化性（如氯水），会漂白pH试纸，无法读数；2. 溶液具有强腐蚀性（如浓NaOH），会腐蚀pH试纸或电极；3. 溶液浓度过高或过低，超出pH计的测量范围，导致误差。 ② 现象原因分析 氯水pH试纸先变红后褪色的原因：氯水中含有HCl和HClO，HCl电离出H⁺，使pH试纸变红；HClO具有强氧化性，能漂白有色物质，导致试纸褪色。 不能用pH试纸测定浓氢氧化钠溶液pH的原因：浓氢氧化钠溶液具有强腐蚀性，会腐蚀pH试纸，导致试纸破损；同时，浓氢氧化钠溶液易吸收空气中的CO₂，快速反应导致pH变化，且会污染皮肤，存在安全隐患。 ③ 混合溶液pH计算与结论验证 计算过程：pH = 2的盐酸，c(H⁺) = 1.0×10⁻²mol·L⁻¹；pH = 12的氢氧化钠溶液，c(OH⁻) = 1.0×10⁻²mol·L⁻¹；等体积混合时，n(H⁺) = n(OH⁻)，恰好完全中和，生成NaCl和H₂O；混合溶液呈中性，常温下pH = 7。 验证结论：混合前测定两种溶液的pH，分别为酸性和碱性；混合后测定pH = 7，可验证中和反应的发生，且当强酸与强碱的物质的量浓度相等、体积相等时，恰好完全中和，溶液呈中性。 学科网（北京）股份有限公司 $