2024苏教版新教材高中化学选择性必修1
第2课时 水的电离平衡
基础过关练
题组一 水的电离和水的离子积常数
1.水是生命之源,生产、生活都离不开水。下列有关说法正确的是( )
A.水是一种非电解质
B.水的电离是放热过程
C.纯水的pH一定等于7
D.纯水中c(H+)=c(OH-)
2.(2021江苏盐城中学期中考试)25 ℃时,加水将5 mL pH=12的氨水稀释至500 mL,下列说法正确的是( )
A.稀释后一水合氨的电离度增大
B.稀释过程中,溶液中所有离子的浓度均减小
C.稀释后溶液中减小
D.稀释后水的离子积常数变大
3.下列说法正确的是( )
A.水是极弱的电解质,它能微弱电离出H+,所以严格地说纯水呈微 酸性
B.向水中加入稀氨水,水的电离平衡逆向移动,c(OH-)减小
C.25 ℃纯水中KW=c(OH-)×c(H+)=10-14,稀酸、稀碱溶液中KW=c(OH-)×c(H+)≠10-14
D.H2O H++OH-是吸热过程,所以温度升高,平衡向电离方向移动,KW随之增大
题组二 外界条件对水的电离平衡的影响
4.(2021河北唐山开滦二中期中)室温下,某溶液中由水电离产生的c(H+)=10-10 mol·L-1,该溶液的溶质不可能是( )
A.H2SO4 B.NaCl
C.HCl D.Ba(OH)2
5.(2021辽宁沈阳第二十八中学期中)某温度下,水中存在平衡:H2O H++OH-,下列叙述一定正确的是( )
A.向水中滴入少量稀盐酸,平衡逆向移动,KW减小
B.将水加热,KW增大,pH减小
C.向水中加入少量固体CH3COONa,平衡正向移动,c(H+)增大
D.向水中加入少量固体硫酸钠,c(H+)=10-7 mol·L-1,KW不变
6.(2022江苏扬州宝应期中)水是最宝贵的资源之一。下列表述正确的是( )
A.pH=6的水呈酸性
B.温度升高,纯水中的c(H+)增大,c(OH-)减小
C.一定温度下,向水中加入酸或碱,可抑制水的电离,使水的离子积 减小
D.25 ℃时某溶液中由水电离出的c(H+)=1×10-13 mol·L-1,该溶液可能呈酸性
7.水的电离平衡曲线如图所示,下列说法不正确的是( )
A.A、C两点可能为纯水
B.从A点到C点,可采用的方法:升高温度,同时在水中加入少量氯化钠固体
C.从C点到D点,可采用的方法:降低温度,同时在水中加入少量硫酸氢钠固体
D.从A点到D点,可采用的方法:温度不变,同时在水中加入少量碱
能力提升练
题组一 影响水的电离平衡的因素
1.(2022辽宁锦州期末)能影响水的电离平衡,并使溶液中的c(H+)>c(OH-)的措施是( )
A.向纯水中投入一小块金属钠
B.将水加热至沸腾
C.向水中通入SO2
D.向水中加入NaCl
2.25 ℃时,相同物质的量浓度的下列溶液:①NaCl溶液 ②NaOH溶液 ③H2SO4溶液,其中水的电离程度按由大到小顺序排列正确的是( )
A.③>②>① B.②>③>①
C.①>②>③ D.③>①>②
3.25 ℃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-)减小
B.向水中加入少量NaHSO4固体,c(H+)增大,KW不变
C.向水中加入稀盐酸,平衡正向移动,c(H+)增大
D.将水加热,KW增大,pH不变
题组二 水的离子积常数及其影响因素
4.(2021山东聊城期中)常温下,将一定浓度的盐酸和醋酸溶液加水稀释,溶液的导电能力随溶液体积变化的曲线如图所示。下列说法正确的是( )
A.两溶液稀释前的浓度相同
B.a、b、c三点溶液的pH大小顺序为b>a>c
C.b点的KW比a点的大
D.a点水电离产生的n(H+)小于c点水电离产生的n(H+)
5.(2022河南南阳一中期中)水的电离平衡曲线如下图所示。下列说法正确的是( )
A.图中对应点的温度关系:a>b
B.水的离子积常数KW大小关系:b>d
C.温度不变,加入少量NaOH可使溶液从c点变到a点
D.b点对应温度下,将pH=2的H2SO4溶液与pH=10的NaOH溶液等体积混合后,溶液显酸性
6.(2021江西南昌第二中学期中)已知t ℃时,0.01 mol/L NaOH溶液的pH=11,0.1 mol/L的HA溶液中=109。请回答下列问题:
(1)该温度下,水的离子积KW= ,0.1 mol/L的HA溶液中水电离出的c(OH-)= 。
(2)在室温下,将pH之和为14的NaOH溶液和HA溶液等体积混合后,所得溶液呈 (填“酸”“碱”或“中”)性。
(3)在室温下,用蒸馏水稀释0.01 mol/L HA溶液时,下列呈减小趋势的是 。
A.水的电离程度
B.
C.溶液中c(H+)和c(OH-)的乘积
D.溶液中c(A-)·c(HA)的值
(4)室温下,取pH=2的盐酸和HA溶液各100 mL,向其中分别加入适量的Zn粒,反应过程中两溶液的pH变化如图所示。
设盐酸中加入Zn的质量为m1,HA溶液中加入Zn的质量为m2,则 m1 (填“>”“<”或“=”)m2。
(5)室温下,取0.01 mol/L的盐酸和HA溶液各100 mL,分别滴加 0.01 mol/L NaOH溶液至恰好完全反应,所需NaOH溶液的体积前 者 (填“>”“<”或“=”)后者。
题组三 水电离出的c(H+)或c(OH-)的计算
7.25 ℃时在pH=1的硫酸溶液中,由水电离出的H+的浓度为( )
A.0 B.0.1 mol/L
C.10-7 mol/L D.10-13 mol/L
8.(2021河北唐山一中期中)某温度下,纯净水中的c(H+)=1× 10-6 mol·L-1,则该温度下0.01 mol·L-1的NaOH溶液的pH为( )
A.2 B.6 C.10 D.12
9.(2021江西南昌第二中学期中)在相同温度下,0.01 mol/L的NaOH溶液和0.01 mol/L的盐酸相比较,下列说法正确的是( )
A.两溶液的pH之和等于14
B.由水电离出的c(H+)都是1.0×10-12 mol/L
C.由水电离出的c(OH-)相等
D.若将0.01 mol/L的盐酸换成同浓度的醋酸溶液,对水的电离的影响不变
10.(2022江苏泰州中学期中)25 ℃时,在等体积的①0.5 mol·L-1的H2SO4溶液、②0.05 mol·L-1的Ba(OH)2溶液、③1 mol·L-1的NaCl溶液、④纯水中,发生电离的水的物质的量之比是( )
A.1∶10∶107∶107
B.107∶107∶1∶1
C.107∶106∶2∶2
D.107∶106∶107∶2
11.(2021江西南昌八一中学期中)已知室温时,0.1 mol/L某一元酸HA溶液在水中仅有0.1%发生电离,下列叙述错误的是( )
A.该溶液的pH=4
B.升高温度,溶液的pH减小
C.此酸的电离平衡常数约为1×10-4
D.该溶液中HA电离出的c(H+)约为水电离出的c(H+)的106倍
12.(2021浙江温州十五校期中)以下溶液均为室温条件,下列说法正确的是( )
A.水电离出的c(OH-)=1×10-13 mol·L-1的溶液(不含强氧化性物质)中滴加甲基橙一定显红色
B.用pH均为2的盐酸和醋酸溶液分别中和等物质的量的NaOH,消耗醋酸溶液的体积更大
C.0.3 mol·L-1 HCl溶液与等体积0.05 mol·L-1 Ba(OH)2溶液混合后,溶液的pH=1
D.等pH的氨水和NaOH溶液加水稀释至10倍后,c(Na+)=c(N)
答案全解全析
基础过关练
1.D 水能微弱电离,是弱电解质,A错误;电离过程吸热,B错误;常温下纯水的pH等于7,若升高温度,纯水的电离程度增大,c(H+)增大,pH小于7,C错误;纯水是中性的,c(H+)=c(OH-),D正确。
2.A A项,弱电解质“越稀越电离”,加水稀释,会促进NH3·H2O的电离,电离度增大,正确;B项,稀释过程中,c(OH-)减小,但KW=c(H+)·c(OH-)为一常数,所以c(H+)增大,错误;C项,NH3·H2O的电离平衡常数为Kb=,=,Kb仅与温度有关,稀释时,Kb不变,c(OH-)减小,则增大,错误; D项,KW仅与温度有关,稀释后,KW不变,错误。
3.D 水是极弱的电解质,它能微弱电离出等量的氢离子和氢氧根离子,故纯水呈中性,A项错误;向水中加入稀氨水,一水合氨电离出铵根离子和氢氧根离子,则溶液中氢氧根离子浓度增大,B项错误;25 ℃时,纯水中KW=c(OH-)×c(H+)=10-14,KW只与温度有关,温度不变,KW不变,故稀酸、稀碱溶液中KW=c(OH-)×c(H+)=10-14,C项错误;水的电离是吸热过程,温度升高,平衡向电离方向移动,氢离子和氢氧根离子浓度增大,KW随之增大,D项正确。
4.B 酸、碱都可抑制水的电离,NaCl对水的电离平衡无影响。
5.B 向水中滴入少量稀盐酸,c(H+)增大,水的电离平衡逆向移动,由于温度不变,故KW不变,A项错误;水的电离过程是吸热过程,将水加热,水的电离程度增大,KW增大,由于c(H+)增大,故水的pH减小,B项正确;向水中加入少量固体CH3COONa,CH3COO-会消耗水电离产生的H+,使水的电离平衡正向移动,c(H+)减小,C项错误;没有指明温度,c(H+)不一定等于10-7 mol·L-1,D项错误。
6.D 常温下水的pH为7,加热促进水的电离,pH=6的水仍为中性,A错误;温度升高,促进水电离,c(H+)、c(OH-)都增大,B错误;温度一定时,水中加入酸或碱,可抑制水的电离,但水的离子积只与温度有关,不会变化,C错误;25 ℃时,水电离出的c(H+)=1×10-13 mol·L-1,即水的电离受到抑制,该溶液可能呈酸性,也可能呈碱性,D正确。
7.D A、C两点c(OH-)=c(H+),所以A、C两点可能为纯水,A项正确;从A点到C点,可采用的方法:升高温度,同时在水中加入少量氯化钠固体,氯化钠对水的电离平衡无影响,B项正确;从C点到D点,可采用的方法:降低温度,KW减小,同时在水中加入少量硫酸氢钠固体,NaHSO4为强电解质,其电离方程式为NaHSO4 H++Na++S,c(H+)增大,C项正确;温度不变,在水中加入少量碱,c(OH-)增大,c(H+)减小,不能从A点到D点,D项不正确。
能力提升练
1.C 加入金属钠,钠和水电离出的氢离子反应,氢离子浓度减小,水的电离平衡正向移动,c(H+)
2.C NaOH、H2SO4抑制水的电离,NaCl不影响水的电离平衡,H2SO4为二元强酸,电离产生的c(H+)大于NaOH电离产生的c(OH-),对水的抑制程度更大,故水的电离程度:①>②>③。
3.B 向水中加入稀氨水,平衡逆向移动,但c(OH-)增大,A项错误;向水中加入稀盐酸,平衡逆向移动,溶液中c(H+)增大,C项错误;将水加热,平衡正向移动,水电离出的c(H+)和c(OH-)增大,KW增大,pH减小,D项错误。
4.B 稀释之前,两种溶液导电能力相等,说明总离子浓度相等,由于醋酸为弱电解质,在溶液中不能完全电离,则醋酸浓度大于盐酸浓度,A项错误;导电能力越大,说明离子浓度越大,酸性越强,则a、b、c三点溶液的pH大小顺序为b>a>c,B项正确;相同温度下,KW相同,C项错误;在c点基础上加水稀释可达a点状态,这个过程中平衡H2O H++OH-正向移动,则a点水电离产生的n(H+)大于c点水电离产生的n(H+),D项错误。
5.B 认识水的电离平衡曲线:
依据图像分析可知,a点水的离子积小于b点,a点的温度低于b点,A错误;由图像可知b点KW=10-12,d点KW=10-14,所以水的离子积常数KW:b>d,B正确;温度不变,KW不变,加入少量NaOH,c(OH-)增大,c(H+)减小,溶液不能从c点变到a点,C错误;b点对应温度下,pH=2的H2SO4溶液中氢离子浓度和pH=10的NaOH溶液中氢氧根离子浓度相同,等体积,混合后溶液呈中性,D错误。
6.答案 (1)1×10-13 10-11 mol/L (2)酸 (3)BD (4)< (5)=
解析 (1)已知t ℃时,0.01 mol/L NaOH溶液的pH=11,则该温度下,水的离子积KW=c(H+)·c(OH-)=10-11×10-2=1×10-13;0.1 mol/L的HA溶液中=109,则该温度下c(H+)=10-2 mol/L,c(OH-)=10-11 mol/L,酸抑制水的电离,则0.1 mol/L的HA溶液中水电离出的c(OH-)=10-11 mol/L。(2)HA是弱酸,pH之和为14的NaOH溶液和HA溶液,酸的量更多,故在室温下,将pH之和为14的NaOH溶液和HA溶液等体积混合后,所得溶液呈酸性。(3)用蒸馏水稀释0.01 mol/L HA溶液,溶液的酸性减弱,水的电离程度增大,A项错误;Ka=,稀释HA溶液的过程中,c(H+)减小,Ka不变,则减小,B项正确;温度不变,水的离子积常数不变,溶液中c(H+)和c(OH-)的乘积不变,C项错误;加水稀释,c(A-)、c(HA)均减小,故溶液中c(A-)·c(HA)的值减小,D项正确。(4)HA是弱酸,HCl是强酸,由图示可知,完全反应后,HA溶液和盐酸的pH相等,则参加反应的n(HA)>n(HCl),所以m1
知识储备
水电离出的c(H+)或c(OH-)的计算技巧(25 ℃时):
(1)中性溶液:c(H+)=c(OH-)=1.0×10-7 mol·L-1。
(2)酸或碱抑制水的电离,水电离出的c(H+)=c(OH-)<10-7 mol·L-1,当溶液中的c(H+)<10-7 mol·L-1时,该浓度就是水电离出的c(H+);当溶液中的c(H+)>10-7 mol·L-1时,就用10-14除以这个浓度即得到水电离出的c(H+)。
8.C 某温度下纯净水中的c(H+)=1×10-6 mol·L-1,则c(OH-)=1× 10-6 mol·L-1,则该温度下的KW=1×10-12,0.01 mol·L-1的NaOH溶液中,c(OH-)=1×10-2 mol·L-1,则c(H+)== mol·L-1=1×10-10 mol·L-1,所以pH=10,C项正确。
9.C 温度未知,不同温度下水的离子积常数不同,两溶液的pH之和不一定等于14,A项错误;温度未知,虽然二者对水的电离抑制效果相同,但不同温度下水的离子积常数不同,计算出的水电离出的氢离子浓度不一定是1.0×10-12 mol/L,B项错误;0.01 mol/L的NaOH溶液中水电离出的c(OH-)= mol/L,0.01 mol/L的盐酸中水电离出的c(OH-)= mol/L,所以0.01 mol/L的NaOH溶液和0.01 mol/L的盐酸中,由水电离出的c(OH-)相等,C项正确;醋酸为弱酸,0.01 mol/L的醋酸溶液和同浓度的盐酸,醋酸溶液中氢离子的浓度小,醋酸对水的电离抑制作用较弱,D项错误。
10.A 设各液体的体积为1 L,①0.5 mol·L-1的H2SO4溶液中,c(H+)= 1.0 mol·L-1,c(OH-)=1.0×10-14 mol·L-1,电离的水的物质的量为1.0×10-14 mol;②0.05 mol·L-1 Ba(OH)2溶液中,c(OH-)=0.1 mol·L-1, c(H+)=1.0×10-13 mol·L-1,电离的水的物质的量为1.0×10-13 mol; ③1 mol·L-1 NaCl溶液中c(H+)=c(OH-)=1.0×10-7 mol·L-1,电离的水的物质的量为1.0×10-7 mol;④纯水中c(H+)=c(OH-)=1.0×10-7 mol·L-1,电离的水的物质的量为1.0×10-7 mol;故①②③④中电离的水的物质的量之比为1.0×10-14 mol∶1.0×10-13 mol∶1.0×10-7 mol∶1.0× 10-7 mol=1∶10∶107∶107。
11.C 该溶液中HA电离出的c(H+)为0.1 mol/L×0.1%=10-4 mol/L,则pH=-lg10-4=4,A项正确;温度升高促进弱酸的电离,氢离子浓度变大,则pH变小,B项正确;HA H++A-,c(H+)=c(A-)=10-4 mol/L,则电离平衡常数Ka=≈1×10-7,C项错误;HA电离出的c(H+)为10-4 mol/L,水电离出的c(H+)=c(OH-)=10-10 mol/L,则由HA电离出的c(H+)约为水电离出的c(H+)的106倍,D项正确。
12.C 水电离出的c(OH-)=1×10-13 mol·L-1的溶液中水的电离被抑制,可能是酸溶液,也可能是碱溶液,滴加甲基橙不一定显红色,A项错误;CH3COOH为弱酸,pH均为2的盐酸和醋酸溶液中CH3COOH的浓度更大,所以中和等物质的量的NaOH消耗CH3COOH溶液体积更小,B项错误;HCl是强酸,Ba(OH)2是强碱,二者在水溶液中都完全电离,则 0.3 mol·L-1HCl溶液与等体积0.05 mol·L-1 Ba(OH)2溶液混合后,c(H+)==0.1 mol·L-1,溶液的pH=1,C项正确;一水合氨是弱碱,在水溶液中部分电离,等pH的氨水和NaOH溶液加水稀释至10倍后,NaOH溶液pH更小,氨水中氢氧根离子浓度更高,由NH3·H2O N+OH-可以推知c(Na+)
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