2021-2022版高中化学-课时分层作业13-pH的应用新人教版选修4.doc

2021-2022版高中化学 课时分层作业13 pH的应用新人教版选修4

2021-2022版高中化学 课时分层作业13 pH的应用新人教版选修4

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- 14 -

　pH的应用

(30分钟　50分)
一、选择题(本题包括6小题,每小题7分,共42分)
1.某学生用碱式滴定管量取0.1 mol·L-1的NaOH溶液,开始时仰视液面读数为1.00 mL,取出部分溶液后,俯视液面,读数为11.00 mL,该同学在操作中实际取出的液体体积为 (　　)

A.大于10.00 mL　　　　　 B.小于10.00 mL
C.等于10.00 mL D.等于11.00 mL
【解析】选A。滴定管的“0”刻度在上,量取NaOH溶液,开始时仰视液面使读数偏大,取出部分溶液后,俯视液面使读数偏小,滴定前后刻度差为10.00 mL,但实际取出的液体体积偏大。
【补偿训练】
　　如图表示50 mL滴定管中液面的位置,如果液面处的读数是a,则滴定管中液体的体积是 (　　)

A.a mL　　　　　　 B.(50-a)mL
C.一定大于a mL D.一定大于(50-a) mL
【解析】选D。滴定管的零刻度在上面,50 mL的刻度在下面,但刻度线以下仍有一部分容积,因此液体体积一定是大于(50-a) mL。
2.(2019·广州高二检测)用0.1 mol·L-1的盐酸滴定20 mL约0.1 mol·L-1氨水,滴定曲线如图所示,下列说法正确的是 (　　)

A.a点溶液中的溶质是氯化铵
B.滴定过程中,当溶液的pH=7时,两者恰好中和
C.用酚酞作指示剂比用甲基橙作指示剂,滴定误差更小
D.当滴入盐酸为30 mL时,溶液中:c(N)+c(H+)<c(OH-)+c(Cl-)
【解析】选A。a点时恰好中和生成氯化铵,A正确;两者恰好中和时生成氯化铵,溶液的pH=6,当溶液的pH=7时,氨水未完全反应,B错误;a点是反应终点生成氯化铵,显酸性,应选甲基橙作指示剂,即用酚酞作指示剂比用甲基橙作指示剂,滴定误差更大,C错误;溶液不显电性,阴阳离子的总数相等,则当滴入盐酸达30 mL时,溶液中c(N)+c(H+)=c(OH-)+c(Cl-),D错误。
　【补偿训练】
下面是一段关于酸碱中和实验操作的叙述:
①取一锥形瓶,用待测NaOH溶液润洗两次。
②在一锥形瓶中加入25.00 mL待测NaOH溶液。
③加入几滴石蕊试剂作指示剂。
④取一支酸式滴定管,洗涤干净。
⑤直接往酸式滴定管注入标准酸溶液,进行滴定。
⑥左手旋转滴定管的活塞,右手不停摇动锥形瓶。
⑦两眼注视着滴定管内盐酸溶液液面下降,直至滴定终点。文中所述操作有错误的序号为 (　　)
A.④⑥⑦　　　　 B.①⑤⑥⑦
C.③⑤⑦ D.①③⑤⑦
【解析】选D。锥形瓶不能用待测NaOH溶液润洗,①错误;石蕊试剂因颜色变化不明显,不能用作指示剂,③错误;酸式滴定管注入标准酸溶液前应先润洗2～3次,⑤错误;滴定过程中两眼应注视锥形瓶内液体的颜色变化,以确定滴定终点,⑦错误。
3.用标准NaOH溶液滴定盐酸时,若配制标准溶液称取NaOH固体中含有下列杂质时,会引起结果偏低的是 (　　)
A.NaCl　　B.Na2O　　C.Na2CO3　　D.NaHCO3
【解析】选B。每消耗1 mol HCl需NaOH为40 g,而需要Na2O、Na2CO3、NaHCO3时,则分别为31 g、53 g、84 g。故混有Na2O使所配标准液中和能力增强,消耗标准溶液体积减少,待测溶液浓度偏低。若混有杂质Na2CO3或NaHCO3时,则与上述相反。
【方法规律】关于杂质对误差的影响
(1)杂质不会消耗被滴定的物质(如本题设问的NaCl)。由于杂质的存在使所配标准溶液的浓度变小,在滴定过程中必须消耗标准溶液的体积增大,导致待测溶液浓度偏高。
(2)杂质也会消耗被滴定的物质(如本题设问的Na2O、Na2CO3和NaHCO3均会与HCl反应),可具体分析对比其中和能力的大小。
【补偿训练】
　　用标准的NaOH溶液滴定未知浓度的盐酸(放锥形瓶中),选用甲基橙作为指示剂,造成测定结果偏高的原因可能是 (　　)
A.配制标准溶液的NaOH中混有Na2CO3杂质
B.滴定终点读数时,俯视滴定管的刻度,其他操作正确
C.盛装未知液的锥形瓶用蒸馏水洗过,未用未知液润洗
D.以溶液颜色由红色变为橙色为滴定终点
【解析】选A。相同质量的NaOH比Na2CO3消耗HCl要多,所以A项中的情况会使测定结果偏高;滴定终点读数时,俯视滴定管的刻度会使读数比实际上所用的体积偏小,则会使测定结果偏低;锥形瓶用蒸馏水润洗后不用待测液润洗,不会引起误差;由红色变为橙色还没有达到滴定终点,若此时读数会使测定结果偏低。
4.在25 ℃时,用0.125 mol·L-1的标准盐酸溶液滴定25.00 mL未知浓度的NaOH溶液所得滴定曲线如图所示,图中K点代表的pH为 (　　)

A.13　　　　B.12　　　　C.10　　　　D.11
【解析】选A。由图示可知,
在V(HCl)=20.00 mL时,pH=7,HCl与NaOH恰好完全反应,由c(HCl)·V(HCl)=c(NaOH)·V(NaOH),知c(NaOH)===0.1 mol·L-1,c(OH-)=
0.1 mol·L-1,c(H+)=1×10-13 mol·L-1,pH=13。
【补偿训练】
　　1.用0.50 mol·L-1NaOH标准液10.00 mL,将未知浓度的盐酸20.00 mL恰好滴定至终点。下列说法正确的是 (　　)
A.若选用酚酞作指示剂,终点时,液体恰好褪色
B.用量筒量取上述盐酸
C.若滴定完毕,滴定管尖嘴悬有一滴液体,则所测的盐酸浓度偏大
D.盐酸的浓度为1.00 mol·L-1
【解析】选C。标准溶液(NaOH)装在滴定管,待测液(盐酸)装在锥形瓶中,若选用酚酞作指示剂加入锥形瓶中,终点时,液体恰好变为浅红色,A项错误;滴定操作应用酸式滴定管或移液管量取待测液盐酸于锥形瓶中,B项错误;滴定完毕,滴定管尖嘴悬有一滴液体,造成V(NaOH)偏大,根据c(HCl)=可知,所测的盐酸浓度偏大,C项正确;c(HCl)==0.25 mol·L-1,D项错误。
2.下图为对10 mL一定物质的量浓度的盐酸X用一定物质的量浓度的NaOH溶液Y滴定的图象,依据图象推出X和Y的物质的量浓度是下表内各组中的(　　)

A
B
C
D
X/mol·L-1
0.12
0.04
0.03
0.09
Y/mol·L-1
0.04
0.12
0.09
0.03

【解析】选D。由图知,30 mL NaOH溶液恰好中和10 mL盐酸,即3Y=X,表中A、D属此种情况,但A组中X=0.12 mol·L-1,c(H+)=0.12 mol·L-1,pH<1,不符合图象,D组中X=0.09 mol·L-1,pH>1,加入20 mL NaOH后溶液的c(H+)=
=1×10-2 mol·L-1,pH=-lg(1×10-2)=2,正好符合题意。
5.如图是用0.100 0 mol·L-1 NaOH溶液滴定20.00 mL未知浓度盐酸(酚酞作指示剂)的滴定曲线,下列说法正确的是 (　　)

A.水电离出的氢离子浓度:a>b
B.盐酸的物质的量浓度为0.010 0 mol·L-1
C.指示剂变色时,说明盐酸与NaOH恰好完全反应
D.当滴加NaOH溶液为10.00 mL时,该混合液的pH=1+lg3
【解析】选D。a、b两点均是盐酸过量,溶液显酸性,a点的c(H+)较大,故由水电离出的氢离子浓度:a<b,A错误;当NaOH溶液的体积是20.00 mL时,二者恰好反应,故盐酸的物质的量浓度与氢氧化钠的物质的量浓度相等,均是0.100 0 mol·L-1,B错误;指示剂由无色变为浅红色时,说明溶液已经显碱性,即NaOH已经有一点点过量,C错误;当滴加的氢氧化钠溶液的体积是0.01 L时,溶液显酸性,此时c(H+)== mol·L-1,pH=-
lg c(H+)=-lg =1+lg 3,D正确。
　【延伸探究】(1)该题目中的滴定终点pH=7吗?
提示:滴定终点的pH一般不等于7,而是在7附近,具体值是由指示剂的变色范围决定的。
(2)滴定终点pH若不等于7,是否影响最终结果?
提示:不影响。虽然滴定终点pH不为7,但误差特别小,完全可以忽略不计。
6.用标准盐酸溶液滴定待测浓度的碱溶液时,下列操作中会引起碱溶液浓度的测定值偏大的是 (　　)
A.锥形瓶中的溶液在滴定过程中溅出
B.滴定管装液后尖嘴部位有气泡,滴定后气泡消失
C.指示剂变色15 s后又恢复为原来的颜色便停止滴定
D.锥形瓶用蒸馏水冲洗后未用待测液润洗
【解析】选B。根据c(B)=判断,A项中,V(B)的实际量减少,导致V(A)减少,测定值偏小;B项使液体充满气泡,导致V(A)增大,测定值偏大;C项未到滴定终点,偏小;D项,不影响测定结果。
【补偿训练】
　　下列实验操作不会引起误差的是 (　　)
A.酸碱中和滴定时,用待测液润洗锥形瓶
B.量取待测液时,滴定管未用待测液冲洗
C.用NaOH标准溶液测定未知浓度的盐酸时,选用酚酞作指示剂,实验时不小心多加了几滴指示剂
D.用标准盐酸测定未知浓度NaOH溶液结束实验时,酸式滴定管尖嘴部分有气泡,开始实验时无气泡
【解析】选C。A项锥形瓶一定不要用待测液润洗,否则使待测液的量偏大,消耗标准液的体积偏大,从而使所测浓度偏大;B项相当于稀释待测液,所测结果偏低;C项在滴定过程中,指示剂略多加了几滴,一般不影响实验结果,因为指示剂不会改变反应过程中酸和碱的物质的量;D项开始实验时酸式滴定管中无气泡,结束实验时有气泡,会导致所读取的V(HCl)偏小,依据V(HCl)·c(HCl)=V(NaOH)·c(NaOH),所测的c(NaOH)偏小。
二、非选择题(本题包括1小题,共8分)
7.氧化还原滴定实验同中和滴定类似(用已知浓度的氧化剂溶液滴定未知浓度的还原剂溶液或反之)。现用0.001 mol·L-1酸性KMnO4溶液滴定未知浓度的无色Na2SO3溶液,反应的离子方程式是2Mn+5S+6H+2Mn2++5S+3H2O,请完成下列问题:
(1)该滴定实验所需仪器为下列中的________。 
A.酸式滴定管(50 mL)　B.碱式滴定管(50 mL)
C.量筒(10 mL)　D.锥形瓶　E.铁架台　F.滴定管夹
G.烧杯　H.胶头滴管　I.漏斗
(2)不用_____(填“酸”或“碱”)式滴定管盛放高锰酸钾溶液,原因为________。 
(3)该实验选何种指示剂,说明理由________________。 
(4)滴定前平视KMnO4液面,刻度为a mL,滴定后俯视液面刻度为b mL,则(b-a)mL比实际消耗KMnO4溶液体积________(填“多”或“少”)。根据(b-a)mL计算得到的待测浓度,比实际浓度________(填“大”或“小”)。 
【解析】(1)(2)酸性KMnO4溶液具有强氧化性,要放在酸式滴定管中,取用待测Na2SO3溶液要用碱式滴定管,再根据滴定所需的仪器可选出正确答案。
(3)酸性KMnO4被还原为Mn2+后由紫色变为无色。
(4)俯视读得的数值偏小。
答案:(1)A、B、D、E、F、G　(2)碱　酸性高锰酸钾溶液能腐蚀橡胶管　(3)不用指示剂,因为Mn全部转化为Mn2+时紫色褪去,现象明显　(4)少　小
【补偿训练】
某校学生用中和滴定法测定某NaOH溶液的物质的量浓度,选甲基橙作指示剂。
(1)盛装0.200 0 mol·L-1盐酸标准液应该用________式滴定管。 
(2)滴定时,左手控制滴定管,右手摇动锥形瓶,眼睛注视________。直到因加入一滴盐酸后,溶液由________,即到终点。 
(3)滴定操作可分解为如下几步:
①检查滴定管是否漏水
②取一定体积的待测液于锥形瓶中
③用标准溶液润洗盛标准溶液的滴定管,用待测液润洗盛待测液的滴定管
④装标准溶液和待测液并调整液面(记录初读数)
⑤用蒸馏水洗涤玻璃仪器
⑥滴定操作
正确的操作顺序为:________________。 
(4)有关数据记录如下:
实验
序号
待测液
体积
(mL)
所消耗盐酸标准液的体积(mL)
滴定前
滴定后
1
20.00
0.50
20.70
2
20.00
6.00
26.00
3
20.00
1.40
21.20
则NaOH溶液的物质的量浓度为______mol·L-1。 
(5)若滴定时锥形瓶未干燥,则测定结果________;若滴定前平视读数,滴定终点时仰视读数,则会使所测酸的浓度值______。(填“无影响”“偏高”或“偏低”)。 
【解析】(1)滴定操作中,酸或者强氧化性物质要用酸式滴定管盛装,碱用碱式滴定管盛装。(2)滴定时,眼睛要注视着锥形瓶内溶液颜色的变化,避免产生较大误差;等到溶液由黄色变为橙色,并且在半分钟内无颜色变化。(3)滴定操作的正确顺序是:检漏、洗涤、润洗、装液、取液、滴定,故答案为:①⑤③④②⑥。
(4)三次消耗的盐酸的体积分别为:20.20 mL、20.00 mL、19.80 mL;三次平均体积为20.00 mL,代入c(NaOH)==
=0.200 0 mol·L-1;
(5)锥形瓶不干燥或是滴定过程中用蒸馏水冲洗锥形瓶内壁,都不会影响被滴定液中溶质的物质的量,即n值不变,则测定结果无影响;滴定终点时仰视读数,读数偏大,计算时标准液氢氧化钠体积减少,测定结果偏高。
答案:(1)酸　(2)锥形瓶内溶液颜色的变化　溶液由黄色变成橙色,并且在半分钟内无颜色变化
(3)①⑤③④②⑥　(4)0.200 0　(5)无影响　偏高

(30分钟　50分)
一、选择题(本题包括4小题,每小题8分,共32分)
1.(2019·厦门高二检测)用滴定法测定NaOH(含NaCl杂质)的质量分数,下列操作会引起测定值偏高的是 (　　)
A.试样中加入酚酞作指示剂,用标准酸液进行滴定
B.锥形瓶用蒸馏水洗涤后,直接加入待测溶液进行滴定
C.滴定管用蒸馏水洗涤后,直接注入标准酸液进行滴定
D.滴定管用蒸馏水洗涤后,直接注入待测液,取20.00 mL进行滴定
【解析】选C。A项,用标准酸液滴定NaOH溶液,选用酚酞作指示剂对实验结果无影响;B项,锥形瓶用蒸馏水洗涤后,直接加入待测液进行滴定,对实验结果无影响;C项中的操作会使V(HCl)偏大,所测NaOH的质量分数偏高;D项中的操作会使V(HCl)偏小,所测NaOH的质量分数偏低。
【补偿训练】
在一支25 mL的酸式滴定管中盛入 0.1 mol·L-1的HCl溶液,其液面恰好在5 mL刻度处,若把滴定管中的溶液全部放入烧杯中,然后以0.1 mol·L-1的NaOH溶液进行中和,则所需NaOH溶液的体积 (　　)
A.大于20 mL　　　　　　 B.小于20 mL
C.等于20 mL D.等于5 mL
【解析】选A。若要正确解答本题,必须准确了解滴定管的刻度特征,滴定管下部无刻度线部分直至尖嘴底部体积与刻度线部分的液体体积之和大于20 mL,因此需NaOH溶液的体积大于20 mL。
2.(2019·长沙高二检测)常温下,用0.50 mol·L-1 氢氧化钠溶液滴定某一元弱酸(HA)的溶液中,滴定曲线如图所示,下列叙述不正确的是 (　　)

A.该弱酸在滴定前的浓度大于0.001 mol·L-1
B.由滴定起点数据可计算该弱酸的Ka(电离常数)为2×10-5
C.滴定过程为判断滴定终点,可用酚酞作指示剂
D.滴定终点时,酸碱恰好反应生成NaA
【解析】选B。由图象可知,起始酸的pH为3,c(H+)=10-3 mol·L-1,因为HA是弱酸,则酸的浓度必大于0.001 mol·L-1,A正确;HA是弱酸,HA的体积未知,无法由滴定起点数据计算该弱酸的Ka,B错误;可用酚酞作指示剂,C正确;滴定终点时,酸碱恰好反应生成NaA,D正确。
【补偿训练】
已知常温、常压下,饱和CO2的水溶液的pH=3.9,则可推断用标准的盐酸溶液滴定NaHCO3水溶液时,适宜选用的指示剂及滴定终点时颜色变化的情况是 (　　)
A.石蕊,由蓝变红　　　B.甲基橙,由橙变黄
C.酚酞,红色褪去 D.甲基橙,由黄变橙
【解析】选D。甲基橙的pH变色范围在3.1～4.4,与该滴定后溶液的pH=3.9接近,应选择甲基橙作指示剂,因滴定时溶液pH由大到小,故甲基橙由黄变橙。
3.(2019·珠海高二检测)常温下,分别取浓度不同、体积均为20.00 mL的3种HCl溶液,分别滴入浓度为1.000 mol·L-1、0.100 0 mol·L-1 和0.010 00 mol·L-1的NaOH溶液,测得3个反应体系的pH随V(NaOH)的变化曲线如图,在V(NaOH)=20.00 mL前后出现突跃。下列说法不正确的是(　　)

A.3种HCl溶液的c(HCl):最大的是最小的100倍
B.曲线a、b、c对应的c(NaOH):a>b>c
C.当V(NaOH)=20.00 mL时,3个体系中均满足:c(Na+)=c(Cl-)
D.当V(NaOH)相同时,pH突跃最大的体系中的c(H+)最大
【解析】选D。由图象知,a的起点pH=0,c[HCl(aq)]=1.000 mol·L-1,b的起点pH=1,c[HCl(aq)]=0.100 0 mol·L-1,c的起点pH=2,c[HCl(aq)]=
0.010 00 mol·L-1,A正确;由题意可知,在V(NaOH)=20.00 mL前后三者都出现突跃,故浓度大的酸对应浓度大的碱,B正确;a、b、c三者反应得到的都是NaCl溶液,均存在c(Na+)=c(Cl-),C正确;由图象可知,a曲线突跃最大,当V(NaOH)=20.00 mL时,a、b、c三者此时都是NaCl溶液,都是中性溶液,故3个体系中c(H+)相同,D错误。
【补偿训练】
如图曲线a和b是盐酸与氢氧化钠溶液相互滴定的滴定曲线,下列叙述正确的是 (　　)

A.盐酸的物质的量浓度为1 mol·L-1
B.P点时恰好完全反应,溶液呈中性
C.曲线a是盐酸滴定氢氧化钠溶液的滴定曲线
D.酚酞不能用作本实验的指示剂
【解析】选B。由滴定起始时pH=1可知盐酸的浓度为0.1 mol·L-1,A错;曲线a起始时溶液pH=1,可知是NaOH溶液滴定盐酸的曲线,C错;酸碱中和滴定操作中可选用酚酞或甲基橙作为指示剂,D错。
4.(2019·泰安高二检测)中和滴定是一种操作简单,准确度高的定量分析方法。实际工作中也可利用物质间的氧化还原反应、沉淀反应进行类似的滴定分析,下列有关几种具体的滴定分析(待测液置于锥形瓶内)的说法不正确的是(　　)
A.用标准酸性KMnO4溶液滴定Na2SO3溶液以测量其浓度:滴定终点时,溶液由无色变为紫红色
B.利用“Ag++SCN-AgSCN↓”反应,用标准KSCN溶液测量AgNO3溶液浓度时可用Fe(NO3)3作指示剂
C.利用“2Fe3++2I-I2+2Fe2+”,用FeCl3溶液测量KI样品中KI的百分含量时,可用淀粉作指示剂
D.用标准NaOH溶液测量某盐酸溶液的浓度时,若用酚酞作指示剂,当观察到溶液由无色变为红色,且半分钟不恢复时达到滴定终点
【解析】选C。C中只要反应一开始就有I2生成,溶液就呈蓝色。
二、非选择题(本题包括1小题,共18分)
5.乙二酸俗名草酸,下面是化学学习小组的同学对草酸晶体(H2C2O4·xH2O)进行的探究性学习的过程,请你参与并协助他们完成相关学习任务。
该组同学的研究课题是探究测定草酸晶体
(H2C2O4·xH2O)中的x值。通过查阅资料和网络查寻得,草酸易溶于水,水溶液可以用酸性KMnO4溶液进行滴定:
2MnO4+5H2C2O4+6H+2Mn2++10CO2↑+8H2O
学习小组的同学设计了如下步骤用滴定的方法测定x值。
①称取1.260 g纯草酸晶体,将其制成100.00 mL水溶液为待测液。
②取25.00 mL待测液放入锥形瓶中,再加入适量的稀硫酸。
③用浓度为0.100 0 mol·L-1的酸性KMnO4标准溶液进行滴定,达到终点时消耗10.00 mL。
(1)上述步骤②中使用的锥形瓶是否需要事先用待测液润洗__________(填“是”或“否”)。滴定时,将酸性KMnO4标准液装在如图中的__________(填“甲”或“乙”)滴定管中。 

(2)本实验滴定达到终点的标志可以是________________。 
(3)通过上述数据,求得x=__________。 
讨论:①若滴定终点时俯视滴定管刻度,则由此测得的x值会__________(填“偏大”“偏小”或“不变”,下同)。 
②根据上述实验计算的数据可信性不强,为了提高实验的准确性,请写出改进方法: ___________________________。 
【解析】(1)如果用待测液润洗锥形瓶就会有少量液体残留在瓶壁上,造成滴定的待测物增多,使得计算值大于实际浓度,故上述步骤②中使用的锥形瓶不需要事先用待测液润洗;酸性高锰酸钾溶液具有强氧化性,腐蚀橡皮管,所以用酸性滴定管,选甲。(2)因为高锰酸钾自身的颜色作为指示剂判断滴定终点时,再滴加高锰酸钾溶液时,当滴入最后一滴酸性高锰酸钾溶液时,溶液由无色变为紫色,且半分钟内不褪色,表明到滴定终点。
(3)2Mn +　 5H2C2O4 + 6H+2Mn2++10CO2↑+8H2O
　2 　　 5
0.100 0×0.01 　　0.002 5
25.00 mL待测液中含有0.002 5 mol草酸,100 mL待测液中还含有0.01 mol草酸,其质量为0.9 g。所以1.260 g草酸晶体中水的质量为1.260 g-0.9 g=0.36 g,其物质的量为0.02 mol,则x=2;①若滴定终点时俯视滴定管读数,则消耗酸性高锰酸钾溶液的体积偏小,所得草酸的物质的量偏小,则水的物质的量偏大;②根据上述实验计算的数据可信性不强,为了提高实验的准确性,应重复操作②③增加平行实验。
答案:(1)否　甲　(2)当滴入最后一滴酸性KMnO4溶液时,溶液由无色变为紫色,且半分钟内不褪色,即达滴定终点
(3)2　①偏大　②重复操作②③增加平行实验