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1、第二节水的电离和溶液的酸碱性第1课时水的电离和溶液的酸碱性A组1.下列关于水的离子积常数的叙述中,正确的是()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H+和OH-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K电离是同一个物理量C.水的离子积常数仅仅是温度的函数,随着温度的变化而变化D.水的离子积常数KW与水的电离平衡常数K电离是两个没有任何关系的物理量解析:水的离子积常数KW=K电离c(H2O),一定温度下K电离和c(H2O)都是不变的常数,所以KW仅仅是温度的函数。水的离子积常数的表达式是KW=c(H+)c(OH-),但是只要温度一定,KW就是
2、不变的常数,溶液中H+的浓度变大,OH-的浓度就变小,反之亦然。答案:C2.已知25 时水的离子积为KW=1.010-14,35 时水的离子积为KW=2.110-14。下列说法中正确的是()A.水中的c(H+)随温度的升高而降低B.25 时水呈中性,35 时水呈酸性C.水的电离过程是吸热过程D.一定温度下,向水中加入酸或碱时,水的离子积将发生变化解析:温度越高,水的电离程度越大,c(H+)越大,A不正确;纯水在任何温度下都是中性的,B不正确;电离过程一般是吸热的,水的电离是中和反应的逆过程,为吸热过程,C正确;水的离子积只与温度有关,与溶液浓度无关,D不正确。答案:C3.将1 mL 0.1 m
3、olL-1的H2SO4溶液加入纯水中制成200 mL溶液,该溶液中由水自身电离产生的c(H+)最接近于()A.1.010-3 molL-1B.1.010-11 molL-1C.1.010-7 molL-1D.1.010-13 molL-1解析:制成200 mL溶液后,c(H2SO4)=(0.1 molL-11 mL)200 mL=5.010-4 molL-1,即c(H+)酸=1.010-3 molL-1,KW=c(H+)酸c(OH-)水=1.010-14,则c(OH-)水=1.010-11 molL-1。答案:B4.在室温下等体积的酸和碱的溶液,混合后pH一定小于7的是()A.pH=3的硝酸和
4、pH=11的氢氧化钾溶液B.pH=3的盐酸和pH=11的氨水C.pH=3的硫酸和pH=11的氢氧化钠溶液D.pH=3的醋酸和pH=11的氢氧化钡溶液解析:A中,HNO3+KOHKNO3+H2O,二者完全反应,溶液呈中性;B中,NH3H2O是弱电解质,HCl+NH3H2ONH4Cl+H2O,NH3H2O过量,溶液呈碱性,pH7;C中,H2SO4+2NaOHNa2SO4+2H2O,二者完全反应,溶液呈中性;D中,CH3COOH是弱电解质,二者反应后CH3COOH过量,溶液呈酸性,pH”“=”或“”“=”或“(2)=(3)1112.已知室温时,0.1 molL-1某一元酸HA在水中有0.1%发生电离
5、,回答下列各问题:(1)该溶液的pH=;(2)HA的电离平衡常数K=;(3)升高温度时,K(填“增大”“减小”或“不变”),pH(填“增大”“减小”或“不变”);(4)由HA电离出的c(H+)约为水电离出的c(H+)的倍。解析:(1)HA电离出的c(H+)=0.10.1% molL-1=110-4 molL-1,pH=-lg(110-4)=4;(2)电离平衡常数K=110-7;(3)因HAH+A-,电离过程是吸热的,所以升高温度c(H+)、c(A-)均增大,则K增大,而pH减小;(4)c(H+)HA=110-4 molL-1。c(H+)水=c(OH-)= molL-1=110-10 molL-
6、1,所以c(H+)HA=(110-4)(110-10)=106。答案:(1)4(2)110-7(3)增大减小(4)106B组1.为更合理地表示溶液的酸碱性,科学家提出“酸度”(用AG表示)概念,AG=lg。下列叙述中正确的是()任何温度下,纯水的AG等于0溶液的AG越小,酸性越强25 时,0.1 molL-1盐酸的AG=1225 时,某溶液的AG=-10,其pH=10A.B.C.D.解析:任何温度下,纯水中c(H+)=c(OH-),故AG=0;酸性越强,H+浓度越大,OH-浓度越小,AG越大;0.1 molL-1盐酸中,c(OH-)=10-13 molL-1,AG=12;lg=-10,c(OH
7、-)=1010c(H+), 由c(H+)c(OH-)=10-14得,c(H+)=10-12 molL-1,pH=12。答案:A2.(双选)已知液氨的性质与水相似,25 时,NH3+NH3N+N,N的平衡浓度为110-15 molL-1,则下列说法中正确的是()A.在液氨中加入NaNH2可使液氨的离子积变大B.在液氨中加入NH4Cl可使液氨的离子积减小C.在此温度下液氨的离子积为110-30D.在液氨中放入金属钠,可生成NaNH2解析:由水的离子积可知,其大小只与温度有关。由钠与水反应可推知,2Na+2NH32NaNH2+H2,K=c(N)c(N)=110-30。答案:CD3.下图表示水中c(H
8、+)和c(OH-)的关系,下列判断错误的是()A.两条曲线间任意点均有c(H+)c(OH-)=KWB.M区域内任意点均有c(H+)c(OH-)C.图中T1T2D.XZ线上任意点均有pH=7解析:据KW=c(H+)c(OH-),一定温度时c(H+)与c(OH-)成反比,图像为双曲线的一支。图中两条曲线上的点表示两种不同温度时水的电离平衡状态,故两曲线间的点也表示平衡,温度可能不同,但介于T1、T2之间,A项正确;由图,M区域内任意点(不包括直线XZ上的)均有c(H+)c(OH-),为碱性溶液,B对;温度升高会促进水的电离,使c(H+)、c(OH-)、KW都增大,故T1c(Na+)C.M点和N点所
9、示溶液中水的电离程度相同D.Q点消耗NaOH溶液的体积等于醋酸溶液的体积解析:温度一定时,将c(H+)c(OH-)=KW两边取负对数,得pH+pOH=-lgKW=常数。向醋酸溶液中逐滴加入NaOH溶液的过程中,pH增大,pOH减小。图中M点加入少量NaOH溶液,混合液呈酸性(溶质CH3COOH和少量CH3COONa);Q点pH=pOH,溶液呈中性(溶质CH3COONa和少量CH3COOH);N点加入较多NaOH溶液,混合液呈碱性(溶质CH3COONa和NaOH)。可见,M点溶液中离子浓度比Q点小,导电能力比Q点弱,A错。混合液一定符合电荷守恒c(H+)+c(Na+)=c(OH-)+c(CH3C
10、OO-),N点pHpOH、c(H+)c(CH3COO-),B错。M点pOH等于N点pH,得M点c(H+)等于N点c(OH-),两者对水的电离平衡的抑制程度相同,C对。Q点溶液呈中性,溶质为CH3COONa和少量CH3COOH,故消耗NaOH溶液的体积小于醋酸溶液的体积,D错。答案:C5.实验表明,纯硫酸液体的电离能力强于纯硝酸,纯硫酸的导电性强于纯水,又知液态电解质都能像水一样自身电离,而建立电离平衡(即像2H2OH3O+OH-),且在一定温度下都有各自的离子积常数。据此回答下列问题:(1)纯硫酸在液态时,自身电离的电离反应方程式是,它在25 时的离子积常数K(H2SO4)比水的离子积常数K(
11、H2O)(填“大”“小”或“相等”)。(2)在纯硫酸与纯硝酸的液态混合物中,存在的阴离子主要是;这是因为混合液中不但存在两种电离平衡(即H2SO4和HNO3各自的电离平衡,且硫酸的酸性强于硝酸),又在无水的条件下,混合酸中发生(写离子反应方程式)反应而造成的。解析:(1)根据H2O自身电离的电离反应方程式:2H2OH3O+OH-,可写出H2SO4自身电离的电离反应方程式:2H2SO4H3S+HS,因为纯硫酸的导电能力大于纯水的导电能力,所以纯硫酸比水更易电离,故K(H2SO4)比K(H2O)要大。(2)因为纯硫酸的导电能力强于纯硝酸,说明H2SO4比HNO3更易电离,H2SO4中电离出的自由移
12、动的离子的浓度更大,主要存在的阴离子应来源于H2SO4电离出的HS;而且因为H2SO4的酸性强于HNO3,发生的反应就类似于强酸制弱酸,即H+HNO3H2N。答案:(1)2H2SO4H3S+HS大(2)HSH+HNO3H2N6.(1)某温度下纯水中c(H+)=210-7 molL-1,则此时c(OH-)=;该温度下向纯水中滴加盐酸使c(H+)=510-6 molL-1,则此时c(OH-)=。(2)某温度下重水(D2O)的离子积常数为1.610-15,像定义pH一样来规定pD=-lgc(D+),请回答以下问题:写出重水的电离方程式:。该温度下,重水中的c(D+)=,pD=。(已知lg 2=0.3
13、)0.01 molL-1的NaOD溶液中pD=。解析:(1)在纯水中c(H+)=c(OH-)。由KW=c(H+)c(OH-)=210-7210-7=410-14可求得,c(OH-)= molL-1=810-9 molL-1。(2)重水的电离方程式类似于H2O,D2OD+OD-;该温度下,重水中c(D+)= molL-1=410-8 molL-1,pD=-lg(410-8)=8-2lg2=7.4。由公式c(D+)c(OD-)=KW可求得,c(D+)= molL-1=1.610-13 molL-1,pD=-lg(1.610-13)=14-lg16=14-4lg 2=12.8。答案:(1)210-7
14、 molL-1810-9 molL-1(2)D2OD+OD-410-8 molL-17.412.87.有一学生在实验室测某溶液的pH,实验时,他先用蒸馏水润湿pH试纸,然后用洁净干燥的玻璃棒蘸取试样进行检测。(1)该学生的操作(填“正确”或“错误”),其理由是;(2)该操作是否一定有误差?;(3)若用此方法分别测定c(OH-)相等的氢氧化钠溶液和氨水的pH,误差较大的是,原因是;(4)只从下列试剂中选择实验所需的试剂,你能否区分0.1 molL-1硫酸溶液和0.01 molL-1硫酸溶液?,简述操作过程:。试剂:A.紫色石蕊溶液B.酚酞溶液C.甲基橙溶液D.蒸馏水E.氯化钡溶液F.pH试纸解析
15、:(1)用pH试纸测量溶液时,pH试纸不能润湿,否则相当于将原溶液稀释。(2)若溶液呈酸性或碱性,稀释必然会造成误差,若溶液呈中性,则不会造成误差。(3)NH3H2O是弱电解质,加水稀释时,促进它的电离,故对OH-浓度相等的氢氧化钠和氨水溶液来说,加水稀释相同倍数,氨水的pH减小程度小些,误差小些。(4)分别测定这两种硫酸溶液的pH,pH较小的是浓度较大的硫酸溶液,pH较大的是浓度较小的硫酸溶液。答案:(1)错误该学生测得的pH是稀释后溶液的pH(2)该学生操作错误,但不一定产生误差。因为原溶液不是中性时,稀释后溶液pH发生了变化,只是弱酸或弱碱溶液变化程度小些;若是中性溶液,稀释不会产生误差(3)氢氧化钠溶液稀释过程中,NH3H2O继续电离出OH-,减弱了因稀释对OH-浓度减小的程度,所以测得氢氧化钠溶液误差较大(4)能用玻璃棒分别蘸取两种溶液滴在两张pH试纸上,其显示的颜色与标准比色卡对照,pH较大的是0.01 molL-1硫酸溶液