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第2节——水的电离和溶液的酸碱性
【学习目标】
①知道水是一种极弱的电解质,在一定温度下,水的离子积是常数。
②了解溶液的酸碱性和pH的关系。
【知识回顾】
【知识点1】水的电离
1.水的电离平衡:
H2O+H2O H3O++OH – 简写:H2O H++OH-
K电离=
2.水的离子积常数:
Kw=C(H+)C(OH-) 250C 时Kw =1.0×10-14 mol2·L-2 ,
【注意】
①水的离子积不仅适用于纯水,也适用于酸碱盐稀溶液
②任何溶液中由水电离的c (H+)与c (OH –)总是相等的
③水的离子积常数只受温度的影响
3.影响水的电离平衡的因素
①酸和碱:酸或碱的加入都会抑制水的电离。
②温度:升高温度,将促进水的电离,
③能水解的盐:均促进水的电离,使水的电离程度增大。
【知识点2】溶液的酸碱性和pH的关系
1.pH的计算:pH=-lg[H+]
2.酸碱性和pH的关系:在室温下
中性:CH+=COH=1.0×10-7 mol· L-1, pH =7
酸性:CH+>COH , [CH+>1.0×10-7 mol·L-1, pH <7
碱性:CH+<COH , CH+<1.0×10-7 mol·L-1, pH >7
【注意】溶液的酸碱性由C(H+)与C(OH—)的相对大小决定
【知识点3】pH的计算
1.酸性溶液:按C→CH+→pH
2.碱性溶液:按C→COH-→CH+→pH
3.强酸、强碱溶液的稀释后的溶液:
强酸: CH+→pH
强碱: COH-→CH+→pH
4.酸混合、碱混合、酸碱混合的溶液pH计算:
①酸混合:CH+→pH。
②碱混合:COH-→CH+→pH
③酸碱混合:要先计算n H+与n OH-,看谁过量
若酸过量,求CH+→pH;
若碱过量,先求COH-→CH+→pH
【考点1】水的电离
1.水的电离过程为H2OH+ +OH-,在不同温度下其离子积为KW25℃=1×10-14, KW35℃ =2.1 ×10-14。则下列叙述正确的是:
A.c(H+)随着温度的升高而降低
B.在35℃时,纯水中 c(H+) >c(OH-)
C.水的电离常数K25 ℃ >K35 ℃
D.水的电离是一个吸热过程
2.某温度时,测得纯水中的C(H+)=2.4×10-7mol/L,则C(OH-)为( )
A.2.4×10-7mol/L B.0.1×10-7mol/L
C. mol/L D.C(OH-)无法确定
3.常温下,在0.1mol/L的醋酸溶液中,水的离子积是( )
A.1×10-14 B.1×10-13 C 1.32×10-14 D1.32×10-15
4.纯水在25℃和80℃时的氢离子浓度,前者和后者的关系是( )。
A.前者大 B.相等C.前者小 D.不能肯定
5.将纯水加热至较高温度,下列叙述正确的是( )
A.水的离子积变大,PH变小、呈酸性
B.水的离子积不变,PH不变,呈中性
C.水的离子积变小,PH变大,呈碱性
D.水的离子积变大,PH变小,呈中性
6.在由水电离产生的H+浓度为1×10-13mol·L-1的溶液中,一定能大量共存的离子组是( )
① K+、Cl-、NO3-、S2- ② K+、Fe2+、I-、SO42-③ Na+、Cl-、NO3-、SO42-④Na+、Ca2+、Cl-、HCO3- ⑤ K+、Ba2+、Cl-、NO3-
A.①③ B.③⑤ C.③④ D.②⑤
7.下列关于水的离子积常数的叙述中正确地是( )
A.因为水的离子积常数的表达式是Kw=C(H+)·C(OH-)所以Kw随溶液中氢离子和氢氧根浓度的变化而变化
B.水的离子积常数Kw与水的电离平衡常数是同一个物理量
C.水的离子积常数Kw仅仅是温度的函数,随温度的变化而变化
D.水的离子积常数Kw与水的电离平衡常数是两个没有任何关系的物理量
8.与纯水的电离相似,液氨中也存在着微弱的电离:2NH3 NH4++NH2-据此判断以下叙述中错误的是 ( )
A.液氨中含有NH3、NH4+、NH2-等微粒
B.一定温度下液氨中c(NH4+)·c (NH2-)是一个常数
C.液氨的电离达到平衡时c (NH3) =c (NH4+) = c (NH2-)
D.只要不加入其他物质,液氨中c (NH4+) = c (NH2-)
9.把1mL0.1mol/L的H2SO4加水稀释成2L溶液,在此溶液中由水电离产生的C(H+)浓度接近( )
A.1×10-4 mol/L B.1×10-8mol/L
C.1×10-11 mol/L D.1×10-10 mol/L
10.25℃时,水的电离达到平衡:H2O H++OH—;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硫酸氢钠,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
【考点2】溶液的酸碱性
1.下列说法中正确的是( )
A.溶液成中性就是pH=7
B.溶液成中性指的是C(H+)=C(OH—)
C.酸和碱恰好完全反应时,溶液一定成中性
D.盐溶液一定成中性
2.下列水溶液肯定是酸性的是( )
A.含氢离子的溶液 B.能使酚酞显无色的溶液
C.PH<7的溶液 D.C(H+)>C(OH-)的溶液
3.能说明溶液呈中性的可靠依据是( )
A. pH=7 B. c(H+)=c(OH-)
C. pH试纸不变色 D. 石蕊试液不变色
【考点3】pH的计算
1.求下列溶液的pH:
①某H2SO4溶液的浓度是0·005mol/L的pH为_____________
②某NaOH溶液的浓度是0·01mol/L的pH为_____________
③取0.05 mL 1 mol·L-1盐酸,稀释成50 mL后溶液的pH为____________。
④将pH=3的弱酸溶液稀释100倍,该溶液的pH范围为:__________________。
⑤某NaOH溶液的浓度是0·01mol/L用水稀释到原来体积的100倍后溶液的pH为_____________
⑥pH=3的盐酸与pH=5的硫酸等体积混合后溶液的pH为_______
⑦pH=10和pH=12的两种NaOH溶液等体积混合后溶液的pH为________
⑧取10 mL 0.1 mol L-1盐酸跟20 mL 0.1 mol L-1的氢氧化钠溶液混合,混合后溶液的pH为_____________。
⑨250mL pH=12的某一元强碱(MOH)溶液与250mL 0.025mol·L-1 的硫酸溶液相混合, 假设混合后液体体积为500 mL。试求混合液的pH
2.99 mL 0.1 mol·L-1盐酸和101 mL 0.05 mol·L-1氢氧化钡溶液相混合后,溶液的pH为( )
A.1.7 B.10.7 C.11 D.11.3
3.用0.1 mol·L-1 NaOH溶液滴定0.1 mol·L-1 盐酸,如达到滴定终点时不慎多加了1滴NaOH溶液(1滴溶液的体积约为0.05 mL),继续加水至50 mL,所得溶液的pH是
A. 4 B. 7.2 C. 10 D.11.3
4.pH=13的强碱溶液与pH=2的强酸溶液混合,所得混合液的pH = 11,则强碱与强酸的体积比是
A.11∶1 B.9∶1 C.1∶11 D.1∶9
5.取浓度相同的NaOH和HCl溶液,以3∶2 体积比相混合,所得溶液的pH 等于12,则原溶液的浓度为( )
A.0.01 mol•L-1 B.0.017 mol•L-1
C.0.05 mol•L-1 D.0.50 mol•L-1
6.将pH=3的H2SO4溶液和pH=12的NaOH溶液混合,当混合溶液的pH=10时,强酸和强碱的体积之比为( )
A.1∶9 B.9∶1 C.10∶1 D.1∶10
【课堂练习】
1.下列措施能使水的电离程度增大的是( )
A. 加热 B. 加入硫酸溶液
C. 加入氢氧化钠溶液 D. 降温
2.将纯水加热至较高温度,下列叙述正确的是 ( )
A. 水的离子积变大、pH变小、呈酸性
B. 水的离子积不变、pH不变、呈中性
C. 水的离子积变小、pH变大、呈碱性
D. 水的离子积变大、pH变小、呈中性
3.给蒸馏水中滴入少量盐酸后,下列说法中错误的是
A. C(H+)C(OH-)乘积不变 B.pH增大了
C.C(OH- )降低了 D.水电离出的C(H+)增加了
4.室温下,在pH=12的强碱溶液中,由水电离出的c(OH-)为 ( )
A.1.0×10-7 mol•L-1 B.1.0×10-6 mol•L-1
C.1.0×10-2 mol•L-1 D.1.0×10-12 mol•L-1
5.25℃时,某溶液中,由水电离出的c(H+)=1×10-12 mol·L-1,则该溶液的pH可能是( )。
A.12 B.7 C.6 D.2
6.在由水电离产生的H+浓度为1×10-13mol·L-1的溶液中,一定能大量共存的离子组是( )
① K+、Cl-、NO3-、S2- ② K+、Fe2+、I-、SO42-③ Na+、Cl-、NO3-、SO42-④Na+、Ca2+、Cl-、HCO3- ⑤ K+、Ba2+、Cl-、NO3-
A.①③ B.③⑤ C.③④ D.②⑤
7.某温度时Kw=1×10-12,若该温度下某溶液中的C(H+)=1×10-7mol/L则该溶液( )
A.呈碱性 B.呈酸性 C.呈中性 D. C(OH-)=100C(H+)
8.下列溶液肯定显酸性的是 ( )
A.含H+的溶液 B.能使酚酞呈无色的溶液
C.pH<7的溶液 D.c(OH-)<c(H+)的溶液
9.有人建议用AG表示溶液的酸度,AG的定义为AG=lg。下列表述正确的是( )
A.在25℃时,若溶液呈中性,则pH=7,AG=1
B.在25℃时,若溶液呈酸性,则pH<7,AG<0
C.在25℃时,若溶液呈酸性,则pH>7,AG>0
D.在25℃时,溶液的pH与AG的换算公式为:AG=2(7-pH)
10.下列叙述正确的是
A.80℃纯水的pH=6,说明加热可导致水呈酸性
B.pH=3的HF溶液稀10倍后pH = 4
C.0.2 mol·L-1的硝酸,与等体积水混合后pH = 1
D.pH = 3的盐酸溶液,与pH = 11的氨水溶液等体积混合后pH = 7
11.在25℃时, 有pH=a的盐酸和pH=b的苛性钠溶液,现取VamL盐酸用该苛性钠溶液中和,需VbmL苛性钠溶液。若a+b=13,则Va/Vb=____________。
12.在25℃时,有pH为a的盐酸和pH为b的NaOH溶液,取VaL该盐酸,同该NaOH溶液中和,需Vb L NaOH溶液,填空:
(1)若a+b=14,则Va:Vb=____________(填数字)。
(2)若a+b=13,则Va:Vb=____________(填数字)。
(3)若a+b>14,则Va:Vb=_____________(填表达式),且Va_________ Vb(填:>、<、=)(题中a≤6、b≥8)。
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【家庭作业】
1.99℃时,向pH=6的蒸馏水中加入NaHSO4晶体,保持温度不变,测得溶液的pH=2。下列叙述中不正确的是( )
A.此时水的离子积Kw=1×10-14
B.水电离出的c(H+)=1×10-10mol•L-1
C.水的电离程度随温度升高而增大
D.c(Na+)=c(SO42-)
2.下列溶液一定呈中性的是( )
A.c(H+)=c(OH-)=10-6 mol·L-1的溶液
B.pH=7的溶液
C.使石蕊试液呈紫色的溶液
D.酸与碱恰好完全反应生成正盐的溶液
3.对于常温下pH为1的硝酸溶液,下列叙述正确的是( )
A.该溶液1 mL稀释至100 mL后,pH小于3
B.向该溶液中加入等体积、pH为13的氢氧化钡溶液恰好完全中和
C.该溶液中硝酸电离出的c(H+)与水电离出的c(H+)之比值为10-12
D.该溶液中水电离出的c(H+)是pH为3的硝酸中水电离出的c(H+)的100倍
4.已知在100℃的温度下(本题涉及的溶液其温度均为100℃),水的离子积KW=1×10-12。下列说法正确的是( )
A.0.05 mol·L-1的H2SO4溶液pH=1
B.0.001 mol·L-1的NaOH溶液pH=11
C.0.005 mol·L-1的H2SO4溶液与0.01 mol·L-1的NaOH溶液等体积混合,混合溶液pH为6,溶液显酸性
D.完全中和pH=3的H2SO4溶液50 mL,需要pH=11的NaOH溶液50 mL
5.室温下,某溶液中水电离出的H+和OH-的物质的量浓度乘积为1×10-26,该溶液中一定不能大量存在的是( )
A.Cl- B.HCO C.Na+ D.NO
6.在25℃时,某溶液中由水电离出的c(H+)=1×10-12 mol/L,则该溶液的pH可能为( )
A.10 B.7 C.6 D.2
2,4,6
7.下列各组离子一定能大量共存的是
A.pH=1的溶液中:Fe2+、Al3+、HCO3—、MnO4—
B.某无色溶液中:K+、NO3—、Cl-、NH4+
C.含有大量OH-的溶液中:Na+、Cu2+、AlO2—、SO42—
D.常温下由水电离出的c(H+)=10-10 mol·L-1的溶液中:Na+、C1-、SO42-、CO32—
8. 某温度下,重水(D2O)的离子积常数为1.6×10-15 若用定义pH一样来规定pD=-lg(D+ ),则在该温度下,下列叙述正确的是( )。
A.纯净的重水中,pD=7
B.1 L溶解有0.01mol DC1的重水溶液,其pD=2
C.1 L溶解有0.01mol NaOD的重水溶液,其pD=12
D.纯净的重水中, C(D+ )C(OD- )>1.0×10-1 4
9.向VmLBaCl2溶液中加入一定体积的0.05mol/L硫酸溶液,两者恰好完全反应,且反应后溶液的pH为3.0。则原BaCl2溶液的物质的量浓度为( )。
A.5.05×10-4 mol·L-1 B.5.05×10-3 mol·L-1
C.1.01×10-4 mol·L-1 D.1.01×10-3 mol·L-1
10.下列说法正确的是 ( )
A.温度升高水的电离程度增大,pH值增大
B.纯水中c(H+]与c(OH-)的乘积一定等于1×10-14
C.某水溶液中只要c(H+)=c(OH-),则一定是中性的
D.电离程度大的酸一定比电离程度小的酸pH值小
11.下列溶液一定显酸性的是
A.含H+的溶液 B.c(OH一)<c(H+)的溶液
C.pH<7的溶液 D.能与金属Al反应放出H2的溶液
12.pH=4的强酸溶液与pH=2的强酸溶液等体积混合,所得混合液的pH值约为( )
A. 9 B. 7 C. 4 D. 2.3
13.水的电离平衡曲线如下图所示。
(1)若以A点表示25℃时水在电离平衡时的离子浓度, 当温度升到100℃时,水的电离平衡状态到B点,则此时水的离子积从 增加到 。
(2)将常温下的pH=8的Ba(OH)2溶液与常温下的pH=5的稀盐酸混合,欲使混合溶液pH=6,则Ba(OH)2与盐酸的体积比为 。
14.已知某温度下0.01 mol/L HCl溶液中由水电离的c(H+)=10-11 mol/L,则KW=________;若在此温度下将pH=a的NaOH溶液与pH=b的盐酸按体积比1∶100混合后二者刚好完全反应,a、b应满足的关系为________。
15.盐酸和醋酸是生产、生活和化学实验中常用的酸。请回答:
(1)人的胃液中含有盐酸,经测定某人胃液的pH=2,则其中的c(H+)= mol/L。
(2)食醋常用于食品调味,其主要成分为醋酸。醋酸的电离方程式为:
。
(3)室温下,pH=3的盐酸和醋酸溶液,下列各项中相等的是 (填序号)。
① 溶液中c(H+) ② 酸的物质的量浓度
③ 完全中和时,消耗NaOH的质量
16. 25℃,pH = x的盐酸a L与pH = y的NaOH溶液b L恰好中和,(x≤6,y≥8)
(1)若=10,则x + y = __________
(2)若x + y < 14,则=__________(用x、y表示)且a_____b(“>”或“<”)
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