2017-2018学年高中化学(人教版)选修四课后提升作业: 十四 3.2.2 溶液pH的计算 Word版含解析
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课后提升作业十四
溶液pH的计算
(30分钟50分)
一、选择题(本题包括6小题,每小题5分,共30分)
1.将体积为10 mL、pH为3的乙酸溶液和盐酸分别加水稀释至amL和bmL,测得稀释后pH为5,则稀释后溶液的体积( )
A.a=b=100 mL
B.a>b
C.a=b=1 000 mL
D.a<b
【解析】选B。
稀释后,弱酸中n(H+)增加,强酸中n(H+)不变,要使稀释后两溶液中c(H+)仍相同,则需弱酸的体积大于强酸的,即a>b。
【补偿训练】
将10 mL pH=1的CH3COOH溶液加水稀释至100 mL后,溶液的pH为( )
A.2
B.2<pH<7
C.1<pH<2
D.无法判断
【解析】选C。
弱酸、弱碱在稀释过程中不仅有浓度的变化,还有电离平衡的移动,不能求得具体的数值,只能确定其pH的范围。
2.(双选)pOH指的是溶液的碱度,以溶液中OH-浓度来表示,pOH等于氢氧根离子的浓度的负常用对数,即:pOH=-lgc(OH-)。
则下列关于室温下1.0×10-5mol·L-1的NaOH溶液的说法正确的是( )
A.其pH等于5
B.其pOH等于5
C.其pH等于9
D.其pOH等于9
【解析】选B、C。
pOH=-lgc(OH-)=-lg(1.0×10-5)=5;pH=-lg(1.0×10-9)=9。
【方法规律】计算1.0×10-5mol·L-1的NaOH溶液pH的方法
(1)一般求解法:
c(H+)=mol·L-1=1×10-9mol·L-1,
pH=-lgc(H+)=-lg(1×10-9)=9。
(2)pOH法:
类比pH=-lgc(H+),令pOH=-lgc(OH-),因25℃时,c(H+)·c(OH-)=1×10-14,则pH+pOH=14
因此:pOH=-lg(1.0×10-5)=5,则
pH=14-5=9。
3.(2016·温州高二检测)室温下,下列溶液等体积混合后,所得溶液的pH一定大于7的是( )
A.0.1 mol·L-1的盐酸和0.1 mol·L-1的氢氧化钠溶液
B.0.1 mol·L-1的盐酸和0.05 mol·L-1的氢氧化钡溶液
C.pH=4的醋酸溶液和pH=10的氢氧化钠溶液
D.pH=4的盐酸和pH=10的氨水
【解析】选D。
HCl为一元强酸,NaOH为一元强碱,Ba(OH)2为二元强碱,故等体积等物质的量浓度的HCl与NaOH恰好中和,pH=7;与Ba(OH)2反应时,c(H+)=c(OH-)=2c[Ba(OH)2],pH=7,故A、B错误;pH=4的醋酸溶液中电离出的c(H+)=1×10-4mol·L-1,pH=10的NaOH溶液电离出的c(OH-)=1×10-4mol·L-1,因此CH3COOH电离出的H+恰好与NaOH中和,
还有大量的CH3COOH分子过量,故pH<7,同理,D项中氨水过量,溶液显碱性,pH>7,故C错误,D正确。
4.(2016·沈阳高二检测)某温度下,相同pH的盐酸和醋酸溶液分别加水稀释,平衡pH随溶液体积变化的曲线如图所示。
据图判断正确的是( )
A.Ⅱ为盐酸稀释时的pH变化曲线
B.b点溶液的导电性比c点溶液的导电性强
C.a点K W的数值比c点K W的数值大
D.b点酸的总浓度大于a点酸的总浓度
【解析】选B。
pH相同的盐酸(强酸)和醋酸(弱酸),稀释相同的倍数时,因醋酸在稀释时仍不断地电离,故盐酸的pH增大的多,故曲线Ⅰ代表盐酸稀释时pH的变化曲线,A错误;不断加水稀释时,溶液中c(H+)不断减小,导电性减弱,B正确;因为K W仅仅是温度的函数,因为是在相同的温度下,故a点K W与c点K W的数值相同,C错误;因盐酸和醋酸的pH相同,则c(醋酸)>c(盐酸),稀释相同的倍数,由于醋酸存在电离平衡,故仍有c(醋酸)>c(盐酸),D错误。
【补偿训练】
pH=11的X、Y两种碱溶液各10 mL,分别稀释至1 000 mL。
其pH与溶液体积(V)的关系如图所示,下列说法正确的是( )
A.X、Y两种碱的物质的量浓度一定相等
B.稀释后,X溶液碱性比Y溶液碱性强
C.若9<a<11,则X、Y都是弱碱
D.完全中和X、Y两溶液时,消耗同浓度盐酸的体积V(X)>V(Y)
【解析】选C。
因为稀释100倍以后,二者变化曲线不一样,所以二者碱性有相对强弱,变化慢的为弱碱,所以碱性X>Y,二者的pH相同,所以浓度一定不同(由于电离程度不一样),所以A选项错误;稀释后pH(Y)>pH(X),所以X溶液碱性应小于Y溶液的碱性,当a=9时,则X为强碱,若9<a<11,则X、Y都是弱碱,则C选项正确;因为Y的碱性较弱,所以当氢氧根离子浓度相同时,Y溶液的浓度大于X溶液的浓度,由于体积相同,所以中和酸的能力Y>X,所以D选项不正确。
5.(2016·三亚高二检测)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K w=1.0×10-12。
下列说法中正确的是( )
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,混合溶液的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
【解析】选A。
0.05 mol·L-1的H2SO4溶液中c(H+)=0.10 mol·L-1,pH=1,A 正确;
0.001 mol·L-1的NaOH溶液,pH=9,B错误;0.005 mol·L-1的H2SO4溶液与
0.01 mol·L-1的NaOH溶液等体积混合,混合溶液的pH为6,溶液显中性,C错误;完全中和pH=3的H2SO4溶液体积为50 mL,需要pH=11的NaOH溶液体积为=0.5mL,D错误。
【补偿训练】(双选)下列叙述正确的是( )
A.95℃纯水的pH<7,说明加热可导致水呈酸性
B.pH=3的醋酸溶液,稀释至10倍后pH<4
C.0.2 mol·L-1的盐酸,与等体积水混合后pH=1
D.pH=3的醋酸溶液与pH=11的氢氧化钠溶液等体积混合后pH=7
【解析】选B、C。
纯水只能显中性,A错;醋酸溶液存在电离平衡,稀释10倍,pH增大不到1个单位,B正确;C中,c(H+)=0.1 mol·L-1,pH=1,正确;D中醋酸过量,显酸性,pH<7,D错。
6.(双选)(能力挑战题)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等于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+)之比为10-12∶1
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
【解析】选A、B。
硝酸为强电解质,完全电离,故稀释100倍,c(H+)为原溶液的1/100,pH会由1变为3,A正确;硝酸中c(H+)=0.1 mol·L-1,pH为13的Ba(OH)2溶液c(OH-)=0.1 mol·L-1,当二者等体积混合时n(H+)=n(OH-),即二者恰好完全中和,B项正确;硝酸电离的c(H+)=0.1 mol·L-1,则水电离的c(H+)=10-13mol·L-1,二者之比为10-1∶10-13=1∶10-12,C错;pH为3的硝酸中水电离的c(H+)=10-11mol·L-1,故D 项中二者之比为10-13∶10-11=1∶100,D项错误。
二、非选择题(本题包括2小题,共20分)
7.(10分)(1)现有pH=2的HCl溶液100 mL,要使它的pH=3,如果加入蒸馏水,需加水________mL;如果加入pH=4的HCl溶液,需加入此HCl 溶液________mL(假定溶液体积有加和性,下同)。
(2)将pH=8的NaOH溶液与pH=11的NaOH溶液等体积混合后,溶液的pH=________。
(3)将0.1 mol·L-1盐酸和0.06 mol·L-1氢氧化钡溶液等体积混合后,该混合溶液的pH=________。
(4)25℃时,pH=a的X体积的某强酸与pH=b的Y体积的某强碱混合后,溶液呈中性,已知a+b=15,则X︰Y=__________________。
【解析】(1)设加入水的体积为x,加入pH=4的HCl溶液的体积为y,则有:
=10-3mol·L-1x=900 mL
=10-3mol·L-1y=1 000 mL
(2)混合后pH=11-0.3=10.7
(3)混合后OH-过量,
c(OH-)==0.01 mol·L-1
c(H+)=1×10-12mol·L-1;pH=12。
(4)X·10-a=Y·10b-14;=10b-14+a=10。
答案:(1)900 1 000 (2)10.7 (3)12 (4)10∶1
【补偿训练】
某温度(t℃)时,水的K w=1×10-12,则该温度________(填“>”“<”或“=”)25℃,其理由是__________________。
(1)将此温度下pH=11的NaOH与pH=1的HCl等体积混合,混合后溶液pH=________;
(2)将此温度下pH=9的Ba(OH)2溶液取出1 mL,加水稀释至10 000 mL,则稀释后溶液c(Ba2+)﹕c(OH-)=________;
(3)将此温度下pH=11的NaOH溶液aL与pH=1的H2SO4溶液bL混合:
①若所得混合液为中性,则a∶b=________;
②若所得混合液的pH=2,则a∶b=________。
【解析】温度越高促进电离,水的电离程度越大,K w越大。
(1)此温度下pH=11的NaOH中c(OH-)=10-1mol·L-1,pH=1的HCl溶液中c(H+)=10-1mol·L-1,等体积混合,恰好完全反应,pH=6。
(2)此温度下pH=9的Ba(OH)2溶液1 mL中c(OH-)=10-3mol·L-1,c(Ba2+)=5
×10-4mol·L-1,加水稀释至10 000 mL后,c(Ba2+)=5×10-8mol·L-1,c(OH-)≈10-6mol·L-1,c(Ba2+)∶c(OH-)=1∶20。
(3)①若所得混合液为中性,0.1a=0.1b,a∶b=1∶1;②若所得混合液的pH=2,(0.1b-0.1a)/(a+b)=0.01,a∶b=9∶11。
答案:> 水的电离过程是吸热过程,升高温度,能促进水的电离,水的离子积常数增大,温度大于25℃
(1)6 (2)1∶20 (3)①1∶1 ②9∶11
8.(10分)(2016·连云港高二检测)pH=1的两种一元酸的溶液HA、HB 各1 mL,分别加水稀释到1 000 mL,其pH与溶液体积(V)的关系如图所示:
(1)据图分析可知,HA、HB两种酸中________为弱酸,理由为 __。
(2)向稀释后所得HA、HB两溶液中分别加入足量的锌粉,产生氢气的体积V(HA)________V(HB)(填“大于”“小于”或“等于”),理由是 __。
(3)常温时,将pH=11的Ba(OH)2溶液与pH=4的HA溶液混合,若所得混合液的pH=9,则Ba(OH)2溶液与HA溶液的体积比为________。
【解析】(1)HB酸溶液由1 mL稀释为1 000 mL,而溶液的pH增大不到3个单位,说明随着稀释的进行HB不断电离出H+,即HB为弱酸。
(2)因HB溶液中含溶质的物质的量较大,与足量Zn反应时,生成的H2
较多。
(3)==10-5mol·L-1
解得V[Ba(OH)2]∶V(HA)=1∶9。
答案:(1)HB 随着稀释的进行HB不断电离出H+使pH升高的幅度比HA酸小,即存在电离平衡HB H++B-
(2)小于HB溶液中含溶质的物质的量较大
(3)1∶9
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