第2 讲 水的电离和溶液的pH
考点一 水的电离与水的离子积常数
1.水的电离和水的离子积常数
小题对点过
(1)判断正误,错误的说明原因。
①任何水溶液中均存在H+ 和OH-, 且水电离出的c(H+) 和c(OH-) 相等
。
②将水加热,Kw和c(H+)均增大 。
③水的离子积常数Kw=c(H+)·c(OH-)中H+和OH-一定是水电离出来的
。
(2)25 ℃时,在0.01 mol·L-1硫酸溶液中,水电离出的H+的浓度是 。
(3)某温度下,水溶液中H+和OH-的浓度变化曲线如图所示。
①曲线上的任意点(如a、b、c)的Kw都 ,即c(H+)·c(OH-) ,温度 。
②曲线外的任意点(如d)与曲线上任意点的Kw ,温度 。
③实现曲线上点之间的转化需保持温度不变,改变 ;实现曲线上点与曲线外点之间的转化一
定改变 。
答案 (1)①正确 ②正确 ③不正确。c(H+)和c(OH-)均指溶液中H+或OH-的总浓度,如盐酸中的
H+包括HCl 和H2O 电离产生的H+,即c(H+)=c 酸(H+)+c 水(H+),而OH-全部来自水的电离
(2)5×10-13 mol·L-1
(3)①相同 相同 相同 ②不同 不同 ③酸碱性 温度
解析 (2)H2SO4电离出的c(H+)=0.02 mol·L-1,由Kw=1.0×10-14可知c(OH-)=5×10-13 mol·L-1,OH-是由水
电离产生的,则水电离产生的c 水(H+)=c 水(OH-)=5×10-13 mol·L-1。
2.外界条件对水的电离平衡的影响
分析下列条件的改变对水的电离平衡H2O
H++OH- ΔH>0 的影响,并填写下表:
改变条件
平衡移动方向
c(H+)
c(OH-)
水的电离程度
Kw
升高温度
右移
增大
增大
增大
增大
加入HCl(g)
左移
增大
减小
减小
不变
加入
NaOH(s)
左移
减小
增大
减小
不变
加入
NaHSO4(s)
左移
增大
减小
减小
不变
加入Na2CO3(s)
右移
减小
增大
增大
不变
加入NH4Cl(s)
右移
增大
减小
增大
不变
小题对点过
(1)下列说法正确的是 。
①NaCl 溶液和CH3COONH4溶液均显中性,两溶液中水的电离程度相同
②温度一定时,在纯水中通入少量SO2,水的电离平衡不移动,Kw不变
③室温下,0.1 mol·L-1的盐酸与0.1 mol·L-1的NaOH 溶液中水的电离程度相等
④在蒸馏水中滴加浓H2SO4,Kw不变
(2)分析下列过程中H2O 的电离程度的变化(25 ℃)。
①Zn 与稀硫酸反应制H2: 。
②氨水加水稀释时: 。
③向NaOH 溶液中滴入盐酸至过量: 。
④向SO2水溶液中通入Cl2至恰好反应: 。
答案 (1)③
(2)①增大 ②增大 ③先增大后减小 ④减小
3.Kw的应用
计算溶液中水电离的H+或OH-浓度
(1)任何温度,任何水溶液,水电离的H+和OH-浓度总是相等。
(2)当抑制水的电离时(如酸或碱溶液)
在溶液中c(H+)、c(OH-)较小的是水电离出来的。
(3)当促进水的电离时(如盐的水解)
在溶液中c(H+)、c(OH-)较大的是水电离出来的。
小题对点过
计算并填空。
(1)室温下,0.01 mol·L-1的盐酸中,c 水(H+)= 。
(2)室温下,pH=4 的亚硫酸溶液中,c 水(H+)= 。
(3)室温下,pH=10 的KOH 溶液中,c 水(OH-)= 。
(4)室温下,pH=4 的NH4Cl 溶液中,c 水(H+)= 。
(5)室温下,pH=10 的CH3COONa 溶液中,c 水(OH-)= 。
答案 (1)1×10-12 mol·L-1
(2)1×10-10 mol·L-1 (3)1×10-10 mol·L-1
(4)1×10-4 mol·L-1 (5)1×10-4 mol·L-1
1.某温度时,水溶液中Kw=4×10-14。
(1)该温度比室温(25 ℃)高还是低? ,该温度下纯水中c(H+)= mol·L-1。
(2)若温度不变,滴入稀盐酸使c(H+)=5.0×10-6 mol·L-1,则c(OH-)= mol·L-1,水电离的c 水(H+)=
mol·L-1。
答案 (1)高 2×10-7
(2)8.0×10-9 8.0×10-9
2.在不同温度下的水溶液中c(H+)与c(OH-)的关系如图所示。请回答下列问题:
(1)曲线Ⅰ代表的温度下,水的离子积为 ,曲线Ⅰ所代表的温度 (填“高于”“低
于”或“等于”)曲线Ⅱ所代表的温度。你判断的依据是
。
(2)曲线Ⅰ所代表的温度下,0.01 mol·L-1的NaOH 溶液的c(H+)为 mol·L-1。
答案 (1)1×10-12 高于 曲线Ⅱ所代表的水的离子积比曲线Ⅰ的小,由于水的电离过程是吸热过程,
温度越高,水的离子积越大,故曲线Ⅱ代表的温度低 (2)10-10
3.水的电离平衡曲线如图所示,回答下列问题。
(1)图中A、B、C、D、E 五点Kw间的关系: 。
(2)在水中加少量酸,可实现A 点向 点移动。
(3)ABE 形成的区域中的点都呈现 性。
(4)若在B 点温度下,pH=2 的硫酸溶液中,c 水(H+)= mol·L-1。
答案 (1)B>C>A=D=E (2)D (3)碱 (4)1×10-10
考点二 溶液的酸碱性与pH
1.溶液的酸碱性
(1)溶液呈酸碱性的本质:溶液的酸碱性取决于c(H+)和c(OH-)的相对大小。
(2)填写空格
溶液的酸碱性
c(H+)与c(OH-)比较
常温下溶液pH
酸性溶液
c(H+)>c(OH-)
<7
中性溶液
c(H+)=c(OH-)
=7
碱性溶液
c(H+)<c(OH-)
>7
小题对点过
(1)下列关于溶液的酸碱性说法正确的是 。
①pH=7 的溶液一定呈中性
②中性溶液中一定有c(H+)=1.0×10-7 mol·L-1
③c(OH-)=c(H+)的溶液一定呈中性
④在100 ℃时,纯水的pH<7,因此显酸性
(2)下列说法错误的是 。
①任何温度下,利用H+和OH-浓度的相对大小均可判断溶液的酸碱性
②常温下,溶液中c( H
+)
c(O H
−)的值越大,则酸性越强
③c(H+)=❑√K w mol·L-1的溶液一定显中性
④常温下能使甲基橙显黄色的溶液一定显碱性
答案 (1)③ (2)④
2.溶液的pH 及测定
(1)关系:pH=-lg
c ( H + ) 。
(2)范围:0~14。
(3)测定:用镊子夹取一小块试纸放在洁净的玻璃片或表面皿上,用玻璃棒蘸取待测液点在试纸的中
央,变色后与标准比色卡对照。
(4)溶液酸碱性的另外一种表示——pOH
①pOH=-lg
c ( OH
- ) ;
②常温下:pH+pOH=14。
小题对点过
(1)下列说法正确的是 。
①用pH 试纸测得某氯水的pH 为5
②用广泛pH 试纸测得醋酸溶液的pH 为3.4
③用pH 计测得某溶液的pH 为7.45
④用湿润的pH 试纸测定盐酸和醋酸溶液的pH,醋酸溶液的误差更大
(2)等浓度的下列稀溶液:①乙酸、②盐酸、③碳酸、④硫酸,它们的pH 由小到大排列正确的是
。
(3)T ℃时,水的离子积Kw=1×10-12,对于c(H+)=10-4 mol·L-1的盐酸:
①
T
(
填
“
>”“=”
或
“
<”)25
℃
,
其
判
断
依
据
是
。
②该盐酸的pH= ,由水电离产生的c(H+)= 。
答案 (1)③ (2)④②①③
(3)①> 水的电离是吸热过程,升温促进水的电离,Kw增大 ②4 10-8 mol·L-1
解析 (2)盐酸、H2SO4 为强酸,等浓度时H2SO4 中c(H+)大于盐酸,乙酸和碳酸为弱酸,酸性:
CH3COOH>H2CO3。溶液的pH 越小,则酸性越强,故pH 由小到大的顺序为④②①③。
(3)①T ℃时,水的离子积Kw=10-12>10-14,故T ℃>25 ℃,原因是H2O 的电离吸热,升温能促进水的电
离,Kw 增大。②该盐酸中的c(H+)=10-4 mol·L-1,pH=-lg c(H+)=4,此时c 水(H+)=c(OH-)=
K w
c( H
+)
= 10
−12
10
−4
mol·L-1=10-8 mol·L-1。
1.常温下,两种溶液混合后酸碱性的判断(在横线上填“酸性”“碱性”或“中性”)。
(1)相同浓度的HCl 和NaOH 溶液等体积混合 。
(2)相同浓度的CH3COOH 和NaOH 溶液等体积混合 。
(3)相同浓度的NH3·H2O 和HCl 溶液等体积混合 。
(4)pH=2 的H2SO4和pH=12 的NaOH 溶液等体积混合 。
(5)pH=3 的HCl 和pH=10 的NaOH 溶液等体积混合 。
(6)pH=3 的HCl 和pH=12 的NaOH 溶液等体积混合 。
(7)pH=2 的CH3COOH 和pH=12 的NaOH 溶液等体积混合 。
(8)pH=2 的H2SO4和pH=12 的NH3·H2O 等体积混合 。
答案 (1)中性 (2)碱性 (3)酸性 (4)中性 (5)酸性 (6)碱性 (7)酸性 (8)碱性
酸、碱混合后溶液酸碱的判断
(1)等浓度等体积的一元酸与一元碱混合的溶液——“谁强显谁性,同强显中性”。
(2)室温下c 酸(H+)=c 碱(OH-),即pH 之和等于14 时,一强一弱等体积混合——“谁弱谁过量,谁弱显谁
性”。
(3)室温下,已知酸和碱pH 之和的溶液等体积混合酸碱性分析(两强混合)
①若pH 之和等于14,则混合后溶液显中性,pH=7。
②若pH 之和大于14,则混合后溶液显碱性,pH>7。
③若pH 之和小于14,则混合后溶液显酸性,pH<7。
2.按要求计算下列各题(常温下,忽略溶液混合时体积的变化):
(1)pH=3 的硝酸和pH=12 的氢氧化钡溶液按照体积比为9∶1 混合,混合溶液的pH= 。
(2)在一定体积pH=12 的Ba(OH)2溶液中,逐滴加入一定物质的量浓度的NaHSO4溶液,当溶液中的
Ba2+恰好完全沉淀时,溶液pH=11。若反应后溶液的体积等于Ba(OH)2溶液与NaHSO4溶液的体积之
和,则Ba(OH)2溶液与NaHSO4溶液的体积比是 。
答案 (1)10 (2)1∶4
解析 (1)pH=3 的硝酸溶液中c(H+)=10-3 mol·L-1,pH=12 的Ba(OH)2溶液中c(OH-)=10
−14
10
−12 mol·L-1=10-2
mol·L-1, 二者以体积比9∶1 混合,Ba(OH)2 过量, 溶液呈碱性, 混合溶液中c(OH-)=
10
−2mol· L
−1×1−10
−3mol· L
−1×9
9+1
=1×10-4 mol·L-1,则混合后c(H+)=
K w
c(O H
−)
= 1×10
−14
1×10
−4 mol·L-1=1×10-
10 mol·L-1,故pH=10。(2)pH=12 的Ba(OH)2溶液中c[Ba(OH)2]=5×10-3 mol·L-1。设氢氧化钡溶液的体
积为
V1
L, 硫酸氢钠溶液的体积为
V2
L, 依题意知,n(Ba2+)=n(SO4
2−), 由
Ba(OH)2+NaHSO4===BaSO4↓+NaOH+H2O
知, 生成的氢氧化钠的物质的量为
n(NaOH)=n[Ba(OH)2]=5×10-3V1 mol,5×10
−3V 1mol
(V 1+V 2) L =1×10-3 mol·L-1,则V1∶V2=1∶4。
强酸、强碱混合:先判断哪种物质过量,再由下式求出溶液中H+或OH-的浓度
(1)若酸过量:
c 混(H+)=c酸( H
+)·V 酸−c碱(O H
−)·V 碱
V 酸+V 碱
(2)若碱过量:
c 混(OH-)=c碱(O H
−)·V 碱−c酸( H
+)·V 酸
V 酸+V 碱
最后根据pH=-lg c(H+),求pH。
3.在某温度时,测得0.01 mol·L-1NaOH 溶液的pH 为11。
(1)该温度下水的离子积常数Kw= 。
(2)在此温度下,将pH=a 的NaOH 溶液Va L 与pH=b 的硫酸Vb L 混合。
①若所得混合液为中性,且a=12,b=2,则Va∶Vb= 。
②若所得混合液为中性,且a+b=12,则Va∶Vb= 。
答案 (1)10-13 (2)①1∶10 ②10∶1
解析 (1)由题意知,溶液中c(H+)=10-11 mol·L-1,c(OH-)=0.01 mol·L-1,故Kw=c(H+)·c(OH-)=10-13。
(2)①根据中和反应:H++OH-===H2O,则
c(H+)·V 酸=c(OH-)·V 碱,10-2·Vb=
10-13/10-12·Va,所以Va∶Vb=10-2∶10-1=1∶10。
②根据中和反应:H++OH-===H2O,则
c(H+)·Vb=c(OH-)·Va,10-b·Vb=
10-13/10-a·Va,
所以Va/Vb=10-b/10a-13=1013-(a+b)=10,
即Va∶Vb=10∶1。
25 ℃,强酸(pH 酸)与强碱(pH 碱)混合至中性时,二者的体积与pH 的关系
(1)若pH 酸+pH 碱=14,浓度相等,V 酸∶V 碱=1∶1。
(2)若pH 酸+pH 碱>14,碱浓度大,V 酸∶V 碱=10
p H 酸+ p H 碱−14∶1。
(3)若pH 酸+pH 碱<14,酸浓度大,V 酸∶V 碱=1∶10
14−p H 酸−p H 碱。
1.(2022·浙江6 月选考)25 ℃时,苯酚(C6H5OH)的Ka=1.0×10-10,下列说法正确的是( )
A.相同温度下,等pH 的C6H5ONa 和CH3COONa 溶液中,c(C6H5O-)>c(CH3COO-)
B.将浓度均为0.10 mol·L-1的C6H5ONa 和NaOH 溶液加热,两种溶液的pH 均变大
C.25 ℃时,C6H5OH 溶液与NaOH 溶液混合,测得pH=10.00,则此时溶液中c(C6H5O-)=c(C6H5OH)
D.25 ℃时,0.10 mol·L-1的C6H5OH 溶液中加少量C6H5ONa 固体,水的电离程度变小
答案 C
解析 醋酸的酸性大于苯酚,则醋酸根离子的水解程度较小,则相同温度下,等pH 的C6H5ONa 和
CH3COONa 溶液中c(C6H5O-)<c(CH3COO-),A 错误;C6H5ONa 溶液中,C6H5O-离子水解出氢氧根离子,
升温促进C6H5O-离子的水解,氢氧根离子浓度增大,pH 变大,而氢氧化钠溶液升温促进水电离,pH 变
小,B 错误;当pH=10.00 时,c(H+)=1.0×10-10,Ka=c( H
+)·c(C6 H 5O
−)
c(C6 H 5OH )
=
1.0×10
−10×c(C6 H 5O
−)
c(C6 H 5OH )
=1.0×10-10,故c(C6H5O-)=c(C6H5OH),C 正确;C6H5ONa 中的C6H5O-可以水解,会
促进水的电离,D 错误。
2.(广东卷)一定温度下,水溶液中H+和OH-的浓度变化曲线如图所示,下列说法正确的是( )
A.升高温度,可能引起由c 向b 的变化
B.该温度下,水的离子积常数为1.0×10-13
C.该温度下,加入FeCl3可能引起由b 向a 的变化
D.该温度下,稀释溶液可能引起由c 向d 的变化
答案 C
解析 A.图中曲线为一定温度下的离子积常数曲线,升高温度,c(H+)和c(OH-)均增大,水的离子积常
数增大,所以升高温度将不在曲线上,不可能由c 变到b,故A 错误;B.根据离子积常数可知,该温度下
Kw=c(H+)·c(OH-)=1×10-7×1×10-7=1×10-14,故B 错误;C.该温度下,加入FeCl3水解显酸性,氢离子浓度增
大而氢氧根离子浓度减小,可以引起曲线b 向a 的变化,故C 正确;D.该温度下,离子积常数不变,稀释
溶液,只能在这条曲线上,不能造成由c 向d 的变化,故D 错误。
3.(全国卷)常温下,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
答案 C
解析 取浓度相等的NaOH 和HCl 溶液,以3∶2 体积比相混合后pH=12,说明碱过量,剩余的
c(OH-)=0.01 mol·L-1,据此列式计算原溶液的浓度。设NaOH 和HCl 的物质的量浓度均为c,NaOH 和
HCl 溶液以3∶2 体积比相混合,体积分别为3V、2V,则:c(OH-)=c·3V −c·2V
5V
=0.01 mol·L-1,解得:
c=0.05 mol·L-1,C 项正确。
4.(2023·湖南卷改编)常温下,用浓度为0.020 0 mol·L-1 的NaOH 标准溶液滴定浓度均为 0.020 0
mol·L-1 的HCl 和CH3COOH 的混合溶液,滴定过程中溶液的pH 随η(η=V (标准溶液)
V (待测溶液))的变化曲线
如图所示。
(1)d 点对应的溶液中溶质为 。
(2)a、b、c 三点对应的溶液中,水的电离程度由大到小的顺序为 。
答案 (1)NaCl、CH3COONa 和NaOH (2)c>b>a
解析 由滴定曲线可知,a 点时NaOH 溶液和HCl 恰好完全反应生成NaCl 和水,CH3COOH 未发生反
应,溶质成分为NaCl 和CH3COOH;b 点时CH3COOH 反应掉一半,溶质成分为NaCl、CH3COOH 和
CH3COONa;c 点时NaOH 溶液与CH3COOH 恰好完全反应,溶质成分为NaCl、CH3COONa;d 点时
NaOH 过量,溶质成分为NaCl、CH3COONa 和NaOH。
5.(2022·湖南卷)一种脱除和利用水煤气中CO2方法的示意图如下:
某温度下,吸收塔中K2CO3 溶液吸收一定量的CO2 后,c(CO3
2−)∶c(HCO3
−)=1∶2,则该溶液的pH=
(该温度下H2CO3的K a1=4.6×10-7,K a2=5.0×10-11)。
答案 10
解析 某温度下, 吸收塔中K2CO3 溶液吸收一定量的CO2 后,c(CO3
2−)∶c(HCO3
−)=1∶2, 由
K a2= c(C O3
2−)·c( H
+)
c( HC O3
−)
可知,c(H+)=c( HC O3
−)
c(C O3
2−)
× K a2=2×5.0×10-11 mol·L-1=1.0×10-10 mol·L-1,则该溶液的
pH=10。
基础落实
选择题只有1 个选项符合题意
1.下列溶液一定显酸性的是( )
A.使酚酞变红的溶液
B.c(H+)>c(OH-)的溶液
C.pH=6 的溶液
D.c 水(OH-)=10-10 mol·L-1的溶液
答案 B
解析 使酚酞变红的溶液呈碱性,A 错误;c(H+)>c(OH-)的溶液一定呈酸性,B 正确;在不同温度下,水的
离子积常数不同,所以pH=6 的溶液不一定显酸性,C 错误;在室温,若c 水(OH-)=10-10 mol·L-1,说明水的
电离受到抑制,溶液可能为酸性,也可能为碱性,D 错误。
2.下列有关溶液的酸碱性与pH 的说法错误的是( )
A.溶液pH 越小,酸性越强,反之,碱性越强
B.pH<7 的溶液,可能呈酸性
C.当溶液中的c(H+)或c(OH-)较小时,用pH 表示其酸碱性更为方便
D.把pH 试纸直接插入待测溶液中,测其pH
答案 D
解析 因pH=-lg c(H+),所以pH 越小,c(H+)越大,酸性越强,pH 越大,c(H+)越小,则c(OH-)越大,碱性越强,
A 正确;在室温下,pH<7 的溶液呈酸性,B 正确;当c(H+)或c(OH-)小于1 mol·L-1时,使用pH 表示其酸碱
性更为方便,C 正确;用pH 试纸测溶液pH 时,不能把pH 试纸直接插入待测溶液中,正确的做法为取
一小片pH 试纸,放在洁净的表面皿上或玻璃片上,用玻璃棒蘸取待测液点于试纸中央,然后与标准比
色卡对照读取数据,D 错误。
3.常温下,设1 L pH=6 的AlCl3溶液中由水电离出的H+的物质的量为n1 mol;1 L pH=6 的盐酸中由水
电离出的H+的物质的量为n2 mol,则n1
n2
为( )
A.0.01
B.1
C.10
D.100
答案 D
解析 AlCl3溶液中Al3+发生水解而使溶液呈酸性,AlCl3的水解促进了水的电离,由水电离产生的
c(H+)=1×10-6 mol·L-1,则有n1=1×10-6 mol·L-1×1 L=1×10-6 mol。常温下,pH=6 的盐酸中c(H+)=1×10-6
mol·L-1,而HCl 电离抑制水的电离,由水电离产生的c(H+)=1×10-8 mol·L-1,则有n2=1×10-8 mol·L-1×1
L=1×10-8 mol,故有
n1
n2
= 1×10
−6mol
1×10
−8mol=100。
4.某温度下,水的离子积常数Kw=1×10-12。该温度下,将pH=4 的H2SO4溶液与pH=9 的NaOH 溶液混
合并保持恒温,欲使混合溶液的pH=7,则稀硫酸与NaOH 溶液的体积比为( )
A.1∶10
B.9∶1
C.1∶9
D.99∶21
答案 B
解析 设稀硫酸的体积为a,NaOH 溶液的体积为b,则10-3b-10-4a=10-5(a+b),a∶b=9∶1。
5.25 ℃时,由水电离出的c(H+)=1×10-13 mol·L-1的溶液中,一定能大量共存的离子组是( )
A.Cl-、CO3
2−、K+、Na+
B.NH 4
+、Na+、Cl−、HC O3
−
C.Cu2+、SO4
2−、Al3+、Cl-
D.NO3
−、Na+、Cl-、Ba2+
答案 D
解析 由水电离出的c(H+)=1×10-13 mol·L-1的溶液可能呈酸性或碱性。酸性条件下,碳酸根离子不能
大量存在,A 错误;酸性条件下,碳酸氢根离子不能大量存在,碱性条件下铵根离子和碳酸氢根离子不
能大量存在,B 错误;碱性条件下,铜离子和铝离子不能大量存在,C 错误;NO3
−、Na+、Cl-、Ba2+和氢离
子、氢氧根离子都不反应,可以共存,D 正确。
6.(2024·吉林长春模拟)在不同温度下,水溶液中c(H+)与c(OH-)有如图所示关系。下列关于离子共存
说法中正确的是( )
A.d 点对应的溶液中大量存在:Na+、K+、ClO-、Cl-
B.b 点对应的溶液中大量存在:Fe2+、Ba2+、K+、NO3
−
C.c 点对应的溶液中大量存在:Na+、Ba2+、Cl-、SO4
2−
D.a 点对应的溶液中大量存在:CO3
2−、Na+、I-、Fe3+
答案 A
解析 d 点氢离子浓度为10-7 mol·L-1,氢氧根离子浓度大于10-6 mol·L-1,此时溶液呈碱性,碱性溶液中
Na+、K+、ClO-、Cl-相互之间不反应,能大量共存,A 正确;b 点溶液中氢离子浓度为10-6 mol·L-1,氢氧
根离子浓度为10-8 mol·L-1,溶液呈酸性,酸性条件下,亚铁离子、氢离子、硝酸根离子能发生氧化还原
反应,不能大量共存,B 错误;c 点对应的溶液中氢离子浓度等于氢氧根离子浓度,溶液呈中性,中性溶
液中钡离子与硫酸根离子反应生成硫酸钡沉淀而不能大量共存,C 错误;a 点对应的溶液中氢离子浓
度等于氢氧根离子浓度,溶液呈中性,中性溶液中碘离子与铁离子发生氧化还原反应而不能大量共存,
D 错误。
7.已知:pH=-lg c(H+),pOH=-lg c(OH-)。常温下,向某浓度的盐酸中滴加NaOH 溶液,所得溶液pOH 和
pH 变化如图所示。下列说法正确的是( )
A.盐酸与NaOH 溶液的浓度相等
B.B 点和D 点水的电离程度相同
C.将滴加NaOH 溶液改为滴加氨水,该图曲线不变
D.升高温度,滴定过程中pOH+pH>14
答案 B
解析 由题图可知,未滴加NaOH 溶液时盐酸的pH=0,则c(H+)=1 mol·L-1,即c(HCl)=1 mol·L-1,最终
pH=14,则c(OH-)=1 mol·L-1,由于最终所得溶液是NaCl 和NaOH 的混合溶液,相当于对原NaOH 溶液
进行稀释,故c(NaOH)>1 mol·L-1,A 项错误;B 点、D 点水的电离均受到抑制,且由水电离出的
c(H+)=c(OH-)=10-10 mol·L-1,B 项正确;若将滴加NaOH 溶液改为滴加氨水,由于NH3·H2O 为弱碱,而饱
和氨水的pH 约为12,故最终所得溶液pH 不可能为14,C 项错误;升高温度,水的离子积Kw增大,即
c(H+)·c(OH-)>10-14,pH=-lg c(H+),pOH=-lg c(OH-),故pOH+pH<14,D 项错误。
8.某温度下,重水(D2O)的离子积Kw=1.6×10-15,可以用pH 一样的定义来规定pD=-lg c(D+)。下列说法
错误的是( )
A.重水是极弱的电解质,将金属Na 加入重水中,重水的电离程度减小
B.该温度下,重水的pD=8-2lg 2
C.该温度下,2 L 含0.01 mol D2SO4的重水溶液,其pD=2
D.该温度下,在100 mL 0.4 mol·L-1的DCl 重水溶液中,加入100 mL 0.2 mol·L-1 NaOD 的重水溶液,充
分反应后溶液的pD=1(忽略溶液体积的变化)
答案 A
解析 重水是极弱的电解质,存在电离平衡,D2O
OD-+D+,Na 与重水电离生成的D+反应生成D2,
促进重水发生电离,从而使重水的电离程度增大,A 错误;重水(D2O)的离子积Kw=1.6×10-15,则
c(D+)=c(OD-)=4×10-8 mol·L-1,pD=-lg c(D+)=-lg (4×10-8)=8-2lg 2,B 正确;2 L 含0.01 mol D2SO4的重水
溶液中,c(D+)=0.01 mol·L-1,pD=-lg 0.01=2,C 正确;100 mL 0.4 mol·L-1 的DCl 重水溶液和100 mL
0.2
mol·L-1
的
NaOD
重
水
溶
液
混
合
时
,DCl
过
量
,
所
以
c(D+)=
0.1 L×0.4 mol· L
−1−0.1 L×0.2 mol· L
−1
0.1 L+0.1 L
=0.1 mol·L-1,pD=1,D 正确。
9.计算25 ℃时下列溶液的pH。
(1)0.005 mol·L-1的H2SO4溶液的pH= 。
(2)0.001 mol·L-1的NaOH 溶液的pH= 。
(3)0.1 mol·L-1的NH3·H2O 溶液(NH3·H2O 的电离度α 约为1%)的pH= 。
(4)将pH=8 的NaOH 溶液与pH=10 的NaOH 溶液等体积混合,混合溶液的pH= 。
(5)0.015 mol·L-1 的硫酸与0.01 mol·L-1 的NaOH 溶液等体积混合, 混合溶液的pH=
。
答案 (1)2 (2)11 (3)11 (4)9.7 (5)2
解析 (1)c(H2SO4)=0.005
mol·L-1,c(H+)=2×c(H2SO4)=0.01
mol·L-1,pH=2 。(2)c(OH-)=1×10-3
mol·L-1,c(H+)=10
−14
10
−3 mol·L-1=10-11 mol·L-1,pH=11。(3)c(OH-)=0.1×1% mol·L-1=10-3 mol·L-1,c(H+)=10-11
mol·L-1,pH=-lg c(H+)=11。(4)两溶液等体积混合后,c(OH-)=V ×10
−4+V ×10
−6
2V
mol· L−1= 101
2 ×10-6
mol·L-1,c(H+)=
10
−14
101
2 ×10
−6 mol·L-1≈2.0×10-10 mol·L-1,pH≈9.7 。(5) 混合后c(H+)=0.015×2−0.01
2
mol·L-1=0.01 mol·L-1,则pH=2。
能力提升
10.如图所示的酸碱溶液恰好完全中和,则下列叙述正确的是( )
A.实验②的混合溶液可能呈酸性
B.若V1>V2,则说明HA 为强酸,HB 为弱酸
C.因为两种酸溶液的pH 相等,故V1一定等于V2
D.若实验①中,V=V1,则混合溶液中c(Na+)=c(A-)
答案 D
解析 当HB 为弱酸时,与NaOH 溶液恰好完全中和,所得溶液的溶质为强碱弱酸盐,溶液呈碱性,当
HB 为强酸时,与NaOH 溶液恰好完全中和,所得溶液的溶质为强碱强酸盐,溶液呈中性,故实验②的混
合溶液不可能呈酸性,A 项错误;若V1>V2,则说明HA 的酸性比HB 的强,但不能证明HA 是强酸,B 项
错误;pH 均为2 的两种酸溶液中氢离子浓度相同,由于酸的电离程度与其酸性强弱有关,若HA 的酸
性比HB 的强,则V1>V2,反之,则V1<V2,若HA 的酸性和HB 的相同,则V1=V2,C 项错误;V1=V 说明HA
为强酸,则所得混合溶液为中性,根据电荷守恒c(Na+)+c(H+)=c(A-)+c(OH-)及中性溶液中c(H+)=c(OH-),
可得混合溶液中c(Na+)=c(A-),D 项正确。
11.如图表示水中c(H+)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-)=Kw
B.M 区域内(边界除外)任意点均有c(H+)<c(OH-)
C.温度:T1<T2
D.XZ 线段上任意点均有pH=7
答案 D
解析 温度越高,水的电离程度越大,电离出的c(H+)与c(OH-)越大,所以T2>T1,C 项正确;XZ 线段上任
意点都有c(H+)=c(OH-),只有当c(H+)=10-7 mol·L-1时,才有pH=7,D 项错误。
12.25 ℃时,体积为Va、pH=a 的某一元强酸溶液与体积为Vb、pH=b 的某一元强碱溶液均匀混合后,
溶液的pH=7,已知b=6a,Va<Vb,下列有关a 的说法正确的是( )
A.a 可能等于1
B.a 一定大于2
C.a 一定小于2
D.a 一定等于2
答案 C
解析 由b=6a>7 得a>7
6,由混合溶液的pH=7 得n(H+)=n(OH-),即Va×10-a=Vb×10b-14,得
V a
V b
=10a+b-14;由于
Va<Vb,即10a+b-14<1,得a+b-14<0,结合b=6a 得a<2,综合知,7
6<a<2,故选C 项。
13.已知水在25 ℃和100 ℃时,其电离平衡曲线如图所示。假设溶液混合后体积变化忽略不计,回答
下列问题:
(1)25 ℃时,将pH=9 的NaOH 溶液与pH=4 的硫酸溶液混合,所得混合溶液的pH=7,则NaOH 溶液与
硫酸溶液的体积比为 。
(2)100 ℃时,若100 体积pH=a 的某强酸溶液与1 体积pH=b 的某强碱溶液混合后溶液呈中性,则a
与b 之间应满足的关系是 。
(3)曲线A 所对应的温度下,pH=2 的HCl 和pH=11 的某BOH 溶液中,若水的电离程度分别用α1、α2
表示,则α1 α2(填“大于”“小于”“等于”或“无法确定”)。
(4)曲线B 对应的温度下,将0.02 mol·L-1 Ba(OH)2溶液与等物质的量浓度的NaHSO4溶液等体积混合
后,混合溶液的pH= 。
答案 (1)10∶1 (2)a+b=14 (3)小于 (4)10
解析 (1)25 ℃时,pH=9 的NaOH 溶液,c(OH-)=10-5 mol·L-1;pH=4 的H2SO4溶液,c(H+)=10-4 mol·L-1;若
所得混合溶液的pH=7,则c(OH-)·V(NaOH)=c(H+)·V(H2SO4)。故NaOH 溶液与H2SO4溶液的体积比为
V(NaOH)∶V(H2SO4)=c(H+)∶c(OH-)=10∶1。(2)100 ℃时,水的离子积常数Kw=1×10-12。100 体积
pH=a 的某强酸溶液中n(H+)=100×10-a mol=102-a mol,1 体积pH=b 的某强碱溶液中n(OH-)=10
−12
10
−b
mol=10b-12 mol。混合后溶液呈中性,102-a mol=10b-12 mol,2-a=b-12,所以a+b=14。(3)曲线A 所对应的
温度是25 ℃,pH=2 的HCl 溶液,c 水(H+)=10-12 mol·L-1;pH=11 的某BOH 溶液中c 水(H+)=10-11 mol·L-1;水
电离产生的H+的浓度越大,水的电离程度就越大,则α1<α2。(4)混合溶液中c(OH-)=0.02
2 mol·L-1=0.01
mol·L-1。由于该温度下水的离子积常数Kw=10-12,所以c(H+)=10-10 mol·L-1,所得混合溶液的pH=10。
14.(1)水在高温高压状态下呈现许多特殊的性质。当温度、压强分别超过临界温度(374.2 ℃)、临界
压强(22.1 MPa)时的水称为超临界水。
①与常温常压下的水相比, 高温高压液态水的离子积会显著增大。解释其原因:
。
②如果水的离子积Kw从1.0×10-14增大到1.0×10-10,则相应的电离度是原来的 倍。
(2)已知H2O2是一种二元弱酸,常温下,K a1=1.0×10−12、K a2=1.05×10-25,则H2O2的电离方程式为
,
则该温度下1 mol·L-1的H2O2溶液的pH 近似为
(不考虑H2O2的第二步电离和水的电离)。
答案 (1)①水的电离为吸热过程,升高温度有利于电离(压强对电离平衡影响不大) ②100
(2)H2O2
H++HO2
−、H O2
−H ++O2
2− 6
解析 (2)K a1≫K a2, 以第一步电离为主, 则K a1= c( H
+)·c( H O2
−)
c( H 2O2)
≈c
2( H
+)
1
=1.0×10-12,c(H+)=1×10-6
mol·L-1,因而pH 近似为6。
