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 一、选择题（每题3分，共45分） 1.（ ）25℃时，水的电离达到平衡：H₂O ⇌ H⁺ + OH⁻ ΔH > 0，下列叙述正确的是 A. 向水中加入稀氨水，平衡逆向移动，c(OH⁻)降低 B. 向水中加入少量固体NaHSO₄，c(H⁺)增大，Kw不变 C. 向水中加入少量固体CH₃COONa，平衡逆向移动，c(H⁺)降低 D. 将水加热，Kw增大，pH不变 2.（ ）下列溶液一定呈中性的是 A. pH=7的溶液 B. c(H⁺)=c(OH⁻)的溶液 C. 由强酸、强碱等物质的量反应得到的溶液 D. 非电解质溶于水得到的溶液 3.（ ）室温下，某溶液中由水电离出的c(H⁺)=1×10⁻¹¹ mol/L，则该溶液的pH可能是 A. 3 B. 7 C. 8 D. 11 4.（ ）下列关于pH的说法正确的是 A. pH试纸在使用前不能用水润湿 B. 用广泛pH试纸测得某溶液的pH为3.5 C. pH计不能用于测定溶液的pH D. 酸碱指示剂可以精确测定溶液的pH 5.（ ）将pH=1的盐酸平均分成两份，一份加入适量水，另一份加入与该盐酸物质的量浓度相同的适量NaOH溶液，pH都升高了1，则加入的水与NaOH溶液的体积比为 A. 9 B. 10 C. 11 D. 12 6.（ ）25℃时，下列四种溶液中，由水电离出的c(H⁺)最大的是 A. pH=0的盐酸 B. 0.1 mol/L的NaOH溶液 C. pH=5的NH₄Cl溶液 D. 0.1 mol/L的CH₃COOH溶液 7.（ ）常温下，将0.1 mol/L盐酸和0.06 mol/L氢氧化钡溶液等体积混合后，该混合溶液的pH是 A. 1.7 B. 12.3 C. 12 D. 2 8.（ ）某温度下，纯水中c(H⁺)=2.0×10⁻⁷ mol/L，则此时c(OH⁻)=________；若温度不变，滴入稀盐酸使c(H⁺)=5.0×10⁻⁶ mol/L，则此时c(OH⁻)=________。下列选项正确的是 A. 2.0×10⁻⁷ mol/L；8.0×10⁻⁹ mol/L B. 2.0×10⁻⁷ mol/L；8.0×10⁻⁸ mol/L C. 1.0×10⁻⁷ mol/L；4.0×10⁻⁹ mol/L D. 1.0×10⁻⁷ mol/L；2.0×10⁻⁸ mol/L 9.（ ）下列关于酸碱中和滴定的说法正确的是 A. 滴定管和锥形瓶在使用前均需用待装液润洗 B. 用标准NaOH溶液滴定未知浓度的盐酸，选用甲基橙作指示剂 C. 滴定终点时，锥形瓶中溶液的pH一定等于7 D. 滴定过程中，眼睛应注视锥形瓶内溶液颜色的变化 10.（ ）用0.1000 mol/L NaOH溶液滴定20.00 mL 0.1000 mol/L盐酸，若滴定误差在±0.1%以内，反应完毕后溶液的pH范围是 A. 4.3~9.7 B. 3.3~10.7 C. 5.3~8.7 D. 6~8 11.（ ）室温下，将pH=2的盐酸和pH=12的氨水等体积混合，所得溶液中离子浓度大小关系正确的是 A. c(Cl⁻) > c(NH₄⁺) > c(H⁺) > c(OH⁻) B. c(NH₄⁺) > c(Cl⁻) > c(OH⁻) > c(H⁺) C. c(NH₄⁺) = c(Cl⁻) > c(H⁺) = c(OH⁻) D. c(Cl⁻) > c(NH₄⁺) > c(OH⁻) > c(H⁺) 12.（ ）25℃时，向V mL pH=a的盐酸中滴加pH=b的NaOH溶液10V mL时，溶液中Cl⁻的物质的量恰好等于加入Na⁺的物质的量，则此时a+b的值为 A. 13 B. 14 C. 15 D. 无法确定 13.（ ）下列实验操作中，会使所配溶液的pH偏大的是 A. 用湿润的pH试纸测定稀盐酸的pH B. 用蒸馏水洗净的锥形瓶直接盛装待测液进行滴定 C. 用标准盐酸滴定未知浓度的NaOH溶液，滴定前尖嘴处有气泡，滴定后气泡消失 D. 用标准NaOH溶液滴定未知浓度的盐酸，读取标准液体积时，滴定前仰视，滴定后俯视 14.（ ）某温度下，水的离子积常数Kw=1×10⁻¹³。该温度下，将pH=a的NaOH溶液与pH=b的H₂SO₄溶液按体积比1:10混合后，溶液恰好呈中性，则a+b的值为 A. 11 B. 12 C. 13 D. 14 15.（ ）常温下，下列各组离子在指定溶液中一定能大量共存的是 A. pH=1的溶液中：Na⁺、Fe²⁺、NO₃⁻、SO₄²⁻ B. 由水电离出的c(H⁺)=1×10⁻¹³ mol/L的溶液中：K⁺、Na⁺、Cl⁻、HCO₃⁻ C. c(H⁺)/c(OH⁻)=10¹²的溶液中：NH₄⁺、Al³⁺、NO₃⁻、Cl⁻ D. pH=13的溶液中：Mg²⁺、NH₄⁺、SO₄²⁻、Cl⁻ 二、填空题（共30分） 16.（8分）完成下列pH计算： （1）25℃时，0.005 mol/L H₂SO₄溶液的pH=________。 （2）25℃时，0.001 mol/L NaOH溶液的pH=________。 （3）25℃时，将pH=3的盐酸与pH=11的NaOH溶液等体积混合，混合溶液的pH=________。 （4）25℃时，将pH=2的盐酸稀释1000倍，稀释后溶液的pH约为________。 17.（10分）某同学用0.1000 mol/L NaOH溶液滴定20.00 mL未知浓度的盐酸，实验过程如下： （1）滴定前，需用0.1000 mol/L NaOH溶液润洗________（填仪器名称）2~3次。 （2）量取20.00 mL待测盐酸应使用________（填仪器名称）。 （3）滴定时，左手控制滴定管的活塞，右手摇动锥形瓶，眼睛注视________________________________________。 （4）该同学进行了三次平行实验，数据记录如下： 实验次数 待测盐酸体积/mL 消耗NaOH溶液体积/mL 1 20.00 18.50 2 20.00 19.80 3 20.00 19.82 其中第________次实验数据明显异常，应舍去。该盐酸的物质的量浓度为________mol/L。 （5）下列操作会导致测定结果偏高的是________（填字母）。 A. 滴定前滴定管尖嘴处有气泡，滴定后气泡消失 B. 锥形瓶用待测液润洗 C. 滴定终点时俯视读数 D. 滴定过程中，锥形瓶内溶液溅出 18.（12分）已知25℃时，水的离子积常数Kw=1.0×10⁻¹⁴。回答下列问题： （1）该温度下，纯水中c(H⁺)=________mol/L，pH=________。 （2）该温度下，某溶液中c(H⁺)=1.0×10⁻³ mol/L，则该溶液的pH=________，呈________（填”酸性”“碱性”或”中性”），由水电离出的c(H⁺)=________mol/L。 （3）该温度下，某溶液中c(OH⁻)=1.0×10⁻² mol/L，则该溶液的pH=________，由水电离出的c(H⁺)=________mol/L。 （4）该温度下，将pH=2的盐酸与pH=12的NaOH溶液按体积比1:1混合，混合溶液的pH=________。 （5）该温度下，将pH=2的盐酸与pH=12的Ba(OH)₂溶液按体积比1:10混合，混合溶液的pH=________。 三、实验探究题（共15分） 19.（15分）某化学兴趣小组为探究温度对水的电离平衡的影响，设计了如下实验： 【实验原理】水的电离是吸热过程：H₂O ⇌ H⁺ + OH⁻ ΔH > 0。 【实验步骤】 ① 取三支洁净的试管，分别加入等体积的蒸馏水。 ② 将第一支试管置于冰水浴中（约0℃），第二支试管置于室温（25℃）下，第三支试管置于热水浴中（约60℃）。 ③ 用pH计分别测定三支试管中溶液的pH，记录数据。 ④ 分析实验数据，得出结论。 回答下列问题： （1）实验步骤③中，使用pH计测定溶液pH前，需要对pH计进行________。 （2）预测实验结果：三支试管中溶液的pH由大到小的顺序为________________________________________（用试管编号表示）。 （3）该实验说明：升高温度，水的电离平衡向________（填”正”或”逆”）方向移动，Kw________（填”增大”“减小”或”不变”）。 （4）60℃时，纯水的pH=6.5，则该温度下Kw=________（用科学记数法表示），此时纯水呈________（填”酸性”“碱性”或”中性”）。 （5）该小组同学还进行了如下探究：向纯水中加入少量NaOH固体，测得溶液pH=11。则该溶液中由水电离出的c(OH⁻)=________mol/L，由水电离出的c(H⁺)=________mol/L。 四、计算题（共10分） 20.（10分）某工厂排放的废水中含有H₂SO₄，为测定废水中H₂SO₄的浓度，实验步骤如下： ① 准确量取20.00 mL废水于锥形瓶中，加入几滴酚酞指示剂； ② 用0.1000 mol/L NaOH标准溶液滴定至终点，消耗NaOH标准溶液的体积如图所示（滴定管读数：初始读数为0.50 mL，终点读数为24.50 mL）。 回答下列问题： （1）该废水中H₂SO₄的物质的量浓度为________mol/L。 （2）滴定终点的判断依据是：当滴入最后半滴NaOH标准溶液时，________________________________________。 （3）若滴定前滴定管尖嘴处有气泡，滴定后气泡消失，则测得的H₂SO₄浓度会________（填”偏高”“偏低”或”不变”）。 （4）若改用甲基橙作指示剂，滴定终点时溶液的颜色变化为________________________________________。 （5）该工厂每天排放废水1000 mL，若用Ca(OH)₂处理这些废水至中性，理论上每天需要Ca(OH)₂的质量为________g（保留两位小数）。 参考答案 一、选择题 1. B 解析：A错误，加氨水c(OH⁻)增大；B正确，NaHSO₄电离出H⁺，c(H⁺)增大，温度不变Kw不变；C错误，CH₃COONa水解促进水的电离，平衡正向移动；D错误，加热Kw增大，pH减小。 2. B 解析：A错误，100℃时pH=6的溶液呈中性；B正确，c(H⁺)=c(OH⁻)是溶液呈中性的本质；C错误，如H₂SO₄与NaOH等物质的量反应，H₂SO₄过量；D错误，如CO₂溶于水呈酸性。 3. AD 解析：水电离出的c(H⁺)=1×10⁻¹¹ mol/L < 1×10⁻⁷ mol/L，说明水的电离受到抑制，可能是酸溶液或碱溶液。若为酸溶液，pH=3；若为碱溶液，pH=11。 4. A 解析：A正确；B错误，广泛pH试纸只能测整数pH；C错误，pH计可以精确测定pH；D错误，指示剂只能判断大致范围。 5. C 6. C 解析：A中水电离c(H⁺)=10⁻¹⁴ mol/L；B中水电离c(H⁺)=10⁻¹³ mol/L；C中NH₄Cl水解促进水的电离，水电离c(H⁺)=10⁻⁵ mol/L；D中水电离c(H⁺)≈10⁻¹³ mol/L。 7. C 解析：c(H⁺)=0.1 mol/L，c(OH⁻)=0.06×2=0.12 mol/L，等体积混合后碱过量，c(OH⁻)=(0.12-0.1)/2=0.01 mol/L，pOH=2，pH=12。 8. A 解析：纯水中c(H⁺)=c(OH⁻)=2.0×10⁻⁷ mol/L，Kw=4.0×10⁻¹⁴。加盐酸后c(OH⁻)=Kw/c(H⁺)=4.0×10⁻¹⁴/5.0×10⁻⁶=8.0×10⁻⁹ mol/L。 9. D 解析：A错误，锥形瓶不能用待装液润洗；B错误，应选用酚酞或甲基橙；C错误，滴定终点pH不一定等于7；D正确。 10. A 解析：少加0.02 mL NaOH时，c(H⁺)=(0.02×0.1)/40=5×10⁻⁵，pH=4.3；多加0.02 mL NaOH时，c(OH⁻)=5×10⁻⁵，pOH=4.3，pH=9.7。 11. B 解析：pH=2的盐酸c(HCl)=0.01 mol/L，pH=12的氨水c(NH₃·H₂O)>>0.01 mol/L，等体积混合后氨水过量，溶液呈碱性，c(NH₄⁺)>c(Cl⁻)>c(OH⁻)>c(H⁺)。 12. A 解析：c(HCl)=10⁻ᵃ，c(NaOH)=10ᵇ⁻¹⁴，n(HCl)=V×10⁻ᵃ，n(NaOH)=10V×10ᵇ⁻¹⁴，由题意V×10⁻ᵃ=10V×10ᵇ⁻¹⁴，10⁻ᵃ=10×10ᵇ⁻¹⁴=10ᵇ⁻¹³，-a=b-13，a+b=13。 13. A 解析：A正确，湿润pH试纸测盐酸pH偏大；B无影响；C导致测定结果偏高；D导致测定结果偏低。 14. B 解析：Kw=10⁻¹³，pH=a的NaOH中c(OH⁻)=10ᵃ⁻¹³，pH=b的H₂SO₄中c(H⁺)=10⁻ᵇ。按1:10混合呈中性：1×10ᵃ⁻¹³=10×10⁻ᵇ，10ᵃ⁻¹³=10¹⁻ᵇ，a-13=1-b，a+b=12。 15. C 解析：A中pH=1时NO₃⁻氧化Fe²⁺；B中水电离受抑制，可能是酸或碱溶液，HCO₃⁻均不能大量存在；C中c(H⁺)/c(OH⁻)=10¹²，c(H⁺)=10⁻¹ mol/L，各离子可共存；D中pH=13时Mg²⁺、NH₄⁺不能大量存在。 二、填空题 16.（每空2分，共8分） （1）2 （2）11 （3）7 （4）5 解析：（1）c(H⁺)=0.005×2=0.01 mol/L，pH=2。 （2）c(OH⁻)=0.001 mol/L，pOH=3，pH=11。 （3）pH=3的盐酸c(H⁺)=10⁻³ mol/L，pH=11的NaOH中c(OH⁻)=10⁻³ mol/L，等体积混合恰好中和，pH=7。 （4）pH=2稀释1000倍，c(H⁺)≈10⁻⁵ mol/L，但水电离的H⁺不能忽略，pH接近7但小于7，约为5（考虑盐酸稀释后pH不会超过7）。 17.（共10分） （1）碱式滴定管（1分） （2）酸式滴定管（或移液管）（1分） （3）锥形瓶内溶液颜色的变化（2分） （4）1（1分）；0.0990（2分） 解析：第1次数据18.50 mL与其他两次相差较大，舍去。平均体积=(19.80+19.82)/2=19.81 mL，c(HCl)=0.1000×19.81/20.00≈0.0990 mol/L。 （5）AB（3分） 解析：A正确，气泡消失导致读数偏大；B正确，锥形瓶润洗导致待测液偏多；C错误，俯视读数偏小；D错误，溶液溅出导致结果偏低。 18.（共12分） （1）1.0×10⁻⁷；7（2分，每空1分） （2）3；酸性；1.0×10⁻¹¹（3分，每空1分） （3）12；1.0×10⁻¹²（2分，每空1分） （4）7（2分） （5）11（3分） 解析：（5）pH=2的盐酸c(H⁺)=0.01 mol/L，pH=12的Ba(OH)₂中c(OH⁻)=0.01 mol/L，按1:10混合，碱过量，c(OH⁻)=(0.01×10-0.01×1)/11=0.09/11≈0.00818 mol/L，pOH≈2.09，pH≈11.91≈12。 （注：精确计算：c(OH⁻)=(0.1-0.01)/11=0.09/11，pOH=-lg(0.09/11)=-lg0.00909≈2.04，pH=11.96≈12） 三、实验探究题 19.（共15分） （1）校准（或两点校准/用标准缓冲溶液校准）（2分） （2）第一支试管 > 第二支试管 > 第三支试管（或① > ② > ③）（2分） （3）正；增大（4分，每空2分） （4）10⁻¹³；中性（4分，每空2分） 解析：pH=6.5，c(H⁺)=c(OH⁻)=10⁻⁶·⁵ mol/L，Kw=10⁻¹³。纯水始终呈中性。 （5）1.0×10⁻¹¹；1.0×10⁻¹¹（3分，每空1.5分） 解析：pH=11，c(H⁺)=10⁻¹¹ mol/L，该H⁺全部由水电离产生。水电离出的c(OH⁻)=c(H⁺)=10⁻¹¹ mol/L。 四、计算题 20.（共10分） （1）0.0600（2分） 解析：V(NaOH)=24.50-0.50=24.00 mL，n(NaOH)=0.1000×0.024=0.0024 mol，n(H₂SO₄)=0.0012 mol，c(H₂SO₄)=0.0012/0.02=0.0600 mol/L。 （2）溶液由无色变为浅红色，且半分钟内不褪色（2分） （3）偏高（2分） （4）溶液由红色变为橙色（或黄色），且半分钟内不恢复（2分） （5）2.22（2分） 解析：n(H₂SO₄)=0.06×1=0.06 mol，n(Ca(OH)₂)=0.06 mol，m=0.06×74=4.44 g。 （注：H₂SO₄ + Ca(OH)₂ = CaSO₄ + 2H₂O，n(Ca(OH)₂)=n(H₂SO₄)=0.06 mol，m=0.06×74=4.44 g。若按每天1000 mL=1 L计算，m=4.44 g。保留两位小数为4.44 g） 学科网（北京）股份有限公司 $