3-3 水的离子积和溶液的pH 同步作业 《化学（医药卫生类）》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，错误的是（ ） A. 水是极弱的电解质，能部分解离出H⁺和OH⁻ B. 水的解离方程式为H₂O ⇌ H⁺ + OH⁻ C. 25℃时，纯水中c(H⁺)=c(OH⁻)=1×10⁻⁷mol/L D. 温度升高，水的解离程度减小，离子积常数减小 2. 25℃时，水的离子积常数Kw的数值是（ ） A. 1×10⁻⁷ B. 1×10⁻¹⁴ C. 1×10⁷ D. 1×10¹⁴ 3. 下列关于溶液酸碱性的说法，正确的是（ ） A. c(H⁺) > c(OH⁻)的溶液一定是酸性溶液 B. pH=7的溶液一定是中性溶液 C. 酸性溶液的pH越大，酸性越强 D. 碱性溶液的pH越小，碱性越强 4. 医药中常用的生理盐水（0.9% NaCl溶液）呈中性，其pH约为（ ） A. 1 B. 5.5 C. 7 D. 8.5 5. 下列溶液中，pH最小的是（ ） A. 0.1mol/L盐酸 B. 0.1mol/L醋酸 C. 0.1mol/L氢氧化钠溶液 D. 蒸馏水 6. 关于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的计算公式为pH=-lg c(H⁺) C. pH的取值范围通常在0~14之间 D. c(H⁺)越大，pH越大，溶液酸性越强 7. 人体血液的正常pH范围是7.35~7.45，该范围的血液呈（ ） A. 强酸性 B. 弱酸性 C. 中性 D. 弱碱性 8. 下列关于pH测定的说法，错误的是（ ） A. 可以用pH试纸粗略测定溶液的pH B. pH试纸使用前需用蒸馏水润湿 C. 可以用pH计精确测定溶液的pH D. 测定药物溶液的pH时，需在常温下进行 9. 向蒸馏水中加入少量盐酸，溶液的pH会（ ） A. 增大 B. 减小 C. 不变 D. 先增大后减小 10. 下列关于溶液pH与药物稳定性的说法，正确的是（ ） A. 所有药物溶液的pH都需调节至中性 B. 青霉素类药物在酸性条件下更稳定 C. 药物溶液的pH偏离适宜范围可能导致药物分解失效 D. 碱性药物在酸性环境中吸收效果更好 11. 25℃时，某溶液的c(OH⁻)=1×10⁻⁵mol/L，该溶液的pH是（ ） A. 5 B. 7 C. 9 D. 14 （二）填空题（每空2分，共28分） 1. 水的离子积常数Kw的表达式为Kw=______，25℃时Kw=______；温度升高，Kw会______（填“增大”“减小”或“不变”），因为水的解离过程是______反应（填“吸热”或“放热”）。 2. 溶液的pH是______的负对数，计算公式为pH=______；c(H⁺)=1×10⁻³mol/L的溶液，pH=______，呈______性；c(OH⁻)=1×10⁻⁹mol/L的溶液，pH=______，呈______性。 3. 测定溶液pH的常用方法有______和______；其中______能精确测定pH，______只能粗略测定。 4. 医药中，药物溶液的pH需严格控制，如葡萄糖注射液的pH通常调节至______~______，既保证药物稳定，又避免刺激血管；消毒用的次氯酸钠溶液呈______性，pH______7（填“>”“<”或“=”）。 5. 25℃时，中性溶液的c(H⁺)=c(OH⁻)=mol/L，pH=______；酸性溶液的c(H⁺)______c(OH⁻)，pH______7；碱性溶液的c(H⁺)______c(OH⁻)，pH______7。 （三）判断题（每题1分，共9分，对的打“√”，错的打“×”） 1. 纯水中c(H⁺)和c(OH⁻)相等，所以纯水呈中性。（ ） 2. 25℃时，任何水溶液的Kw都等于1×10⁻¹⁴。（ ） 3. pH=0的溶液不存在，因为c(H⁺)不可能无限大。（ ） 4. 稀释强酸溶液，pH会增大，最终趋近于7，但不会大于7。（ ） 5. 用pH试纸测定溶液pH时，试纸润湿后测定结果一定不准确。（ ） 6. 人体血液的pH若低于7.35或高于7.45，会导致酸中毒或碱中毒，危及生命。（ ） 7. 碱性溶液中没有H⁺，酸性溶液中没有OH⁻。（ ） 8. 相同浓度的强酸和弱酸，强酸溶液的pH更小。（ ） 9. 医药中配制碱性药物溶液时，可加入少量碱式缓冲剂，维持溶液pH稳定。（ ） 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，说明25℃时中性溶液、酸性溶液、碱性溶液的c(H⁺)、c(OH⁻)和pH的关系；② 计算下列溶液的pH（25℃）：a. 0.01mol/L盐酸；b. 0.001mol/L氢氧化钠溶液；c. c(H⁺)=1×10⁻⁶mol/L的醋酸溶液；d. c(OH⁻)=1×10⁻⁸mol/L的氯化钠溶液；③ 结合医药卫生领域，举例说明溶液pH对药物吸收和稳定性的影响（至少2例，如阿司匹林的吸收、青霉素的稳定性）。 2. ① 设计实验测定某未知药物溶液的pH（提供pH试纸、pH计、玻璃棒、表面皿等仪器），写出实验原理、步骤、注意事项及结果分析；② 25℃时，将10mL 0.1mol/L盐酸稀释至1000mL，计算稀释后溶液的pH，说明稀释过程中pH变化的原因；若将相同体积的0.1mol/L醋酸稀释至相同体积，pH变化与盐酸有何不同？为什么？③ 人体剧烈运动后，肌肉产生的乳酸（HL）进入血液，会使血液pH略有下降，但很快会恢复正常。结合水的离子积和缓冲溶液原理，解释该现象。 3. ① 分析pH在医药生产和临床应用中的重要性（如药物制剂的pH调节、临床检验中的pH检测），结合具体例子说明；② 25℃时，某缓冲溶液的c(H⁺)=1×10⁻⁷.4mol/L，计算该溶液的pH，判断其酸碱性，该pH值与人体血液的pH有何关系？③ 已知25℃时，某药物溶液的pH=8.5，计算该溶液的c(H⁺)和c(OH⁻)；若向该溶液中加入少量盐酸，pH会如何变化？为什么？若加入大量盐酸，pH会发生怎样的变化？ 参考答案 一、基础题 （一）选择题 1. D 2. B 3. A 4. C 5. A 6. D 7. D 8. B 9. B 10. C 11. C （二）填空题 1. c(H⁺)×c(OH⁻)；1×10⁻¹⁴；增大；吸热 2. 氢离子浓度（c(H⁺)）；-lg c(H⁺)；3；酸；5；酸 3. pH试纸法；pH计法；pH计；pH试纸 4. 3.2；6.5；碱；> 5. 1×10⁻⁷；7；>；<；<；> （三）判断题 1. √ 2. √ 3. × 4. √ 5. × 6. √ 7. × 8. √ 9. √ 二、提升题 1. ① 水的离子积常数意义及溶液酸碱性关系： 意义：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，适用于所有水溶液； 影响因素：主要是温度，温度升高，Kw增大，与溶液浓度、酸碱性无关； 25℃时关系：中性溶液c(H⁺)=c(OH⁻)=1×10⁻⁷mol/L，pH=7；酸性溶液c(H⁺)>1×10⁻⁷mol/L，c(H⁺)>c(OH⁻)，pH<7；碱性溶液c(H⁺)<1×10⁻⁷mol/L，c(H⁺)<c(OH⁻)，pH>7。 ② 溶液pH计算（25℃）： a. 0.01mol/L盐酸：盐酸完全解离，c(H⁺)=0.01mol/L=1×10⁻²mol/L，pH=-lg(1×10⁻²)=2； b. 0.001mol/L氢氧化钠溶液：NaOH完全解离，c(OH⁻)=0.001mol/L=1×10⁻³mol/L，c(H⁺)=Kw/c(OH⁻)=1×10⁻¹⁴/1×10⁻³=1×10⁻¹¹mol/L，pH=-lg(1×10⁻¹¹)=11； c. c(H⁺)=1×10⁻⁶mol/L的醋酸溶液：pH=-lg(1×10⁻⁶)=6； d. c(OH⁻)=1×10⁻⁸mol/L的氯化钠溶液：c(H⁺)=1×10⁻¹⁴/1×10⁻⁸=1×10⁻⁶mol/L，pH=6（氯化钠溶液呈中性，此处因计算条件设定，实际纯水中c(OH⁻)=1×10⁻⁷mol/L，题目条件为特定浓度，按计算结果作答）。 ③ pH对药物的影响举例： 例1：阿司匹林（弱酸类药物），在胃内（pH≈1.5）解离度小，以分子形式存在，易透过胃黏膜吸收；在肠道（pH≈7.8）解离度大，以离子形式存在，吸收减少，故阿司匹林宜饭前服用，提高吸收效率。 例2：青霉素类药物，对pH敏感，在酸性（pH<5）或碱性（pH>8）条件下易分解失效，故制剂时需用缓冲溶液调节pH至5.5~7.5，储存时避免与酸碱物质接触。 2. ① 未知药物溶液pH测定实验： 实验原理：pH试纸通过颜色变化与标准比色卡对比，粗略判断pH；pH计通过电极测量溶液中H⁺浓度，精确显示pH； 步骤：1. pH试纸法：取一片pH试纸放在干燥的表面皿上，用洁净玻璃棒蘸取少量未知药物溶液，滴在试纸上，待试纸变色后，与标准比色卡对比，读出pH（精确到整数）；2. pH计法：将pH计电极浸泡在标准缓冲溶液中校准，用蒸馏水冲洗电极并擦干，将电极插入未知药物溶液中，待读数稳定后，记录pH（精确到0.01）； 注意事项：1. pH试纸使用前不能用蒸馏水润湿，否则会稀释溶液，导致测定结果偏差（中性溶液除外）；2. pH计校准后需冲洗电极，避免污染样品；3. 测定时需在常温下进行，温度变化会影响Kw和pH； 结果分析：若pH在3~6.5，溶液呈弱酸性，可能为葡萄糖注射液、维生素C溶液等；若pH在7.5~10，溶液呈弱碱性，可能为氨水制剂、碳酸氢钠溶液等；若pH<3或>10，需注意药物的稳定性和刺激性。 ② 盐酸稀释pH计算及与醋酸的对比： 稀释后盐酸pH：原0.1mol/L盐酸c(H⁺)=0.1mol/L，pH=1；稀释至1000mL（稀释100倍），c(H⁺)=0.1mol/L÷100=0.001mol/L=1×10⁻³mol/L，pH=3； 变化原因：稀释时，HCl完全解离，H⁺总量不变，溶液体积增大，c(H⁺)减小，pH增大； 与醋酸稀释的区别：相同浓度、相同体积的醋酸稀释100倍后，pH变化小于盐酸（醋酸pH<3，但大于1）；原因：醋酸是弱电解质，稀释促进解离，H⁺总量增多，c(H⁺)减小幅度小于盐酸，故pH变化更小。 ③ 乳酸进入血液后pH稳定的原理： 乳酸（HL）电离出H⁺，使血液中c(H⁺)暂时增大； 根据水的离子积Kw=c(H⁺)×c(OH⁻)，c(H⁺)增大时，c(OH⁻)减小； 血液中H₂CO₃/NaHCO₃缓冲对发挥作用：H⁺与HCO₃⁻结合生成H₂CO₃，H₂CO₃分解为CO₂和H₂O，CO₂通过呼吸排出体外，消耗多余H⁺； 最终c(H⁺)恢复至正常范围，血液pH稳定在7.35~7.45。 3. ① pH在医药中的重要性举例： 例1：药物制剂的pH调节，如注射用头孢类药物，需将pH调节至6~8，若pH过低，药物易水解失效，且会刺激血管引发疼痛；若pH过高，药物可能发生氧化分解，降低药效； 例2：临床检验中的pH检测，尿液pH检测可辅助诊断疾病（如酸中毒患者尿液pH<5.5，碱中毒患者pH>8.0）；血液pH检测是危重患者监护的重要指标，若pH<7.35为酸中毒，需静脉输注碳酸氢钠溶液纠正；若pH>7.45为碱中毒，需补充酸性溶液。 ② 缓冲溶液pH计算及与血液pH的关系： pH=-lg c(H⁺)=-lg(1×10⁻⁷.4)=7.4； 酸碱性：pH=7.4，呈弱碱性； 与血液pH的关系：该pH值恰好处于人体血液正常pH范围（7.35~7.45）的中心，说明该缓冲溶液可用于模拟血液的酸碱环境，或作为血液制品、注射剂的pH调节剂。 ③ 药物溶液c(H⁺)、c(OH⁻)计算及pH变化： c(H⁺)=10⁻pH=10⁻⁸.5≈3.16×10⁻⁹mol/L； c(OH⁻)=Kw/c(H⁺)=1×10⁻¹⁴/3.16×10⁻⁹≈3.16×10⁻⁶mol/L； 加入少量盐酸：pH会略有减小（但变化不大）；原因：溶液可能含缓冲对，少量盐酸的H⁺被缓冲成分消耗，c(H⁺)变化较小； 加入大量盐酸：pH会显著减小，最终趋近于盐酸的pH（可能<3）；原因：缓冲对的缓冲能力有限，大量H⁺无法被完全消耗，c(H⁺)大幅增大，pH显著下降。 学科网（北京）股份有限公司 $