高中化学选修四 3-2-2 溶液pH的计算课时练教师版 精品

3-2-2 溶液pH 的计算
1．温度为25 ℃时，将0.23 g 钠投入到100 g 水中充分反应，假设反应后溶液体积为100 mL ，则该溶液的pH 为( )
A ．1
B ．13
C ．12
D ．10
【答案】B
【解析】 n(Na)＝0.23 g 23 g·mol －1
＝0.01 mol ，由2Na ＋2H 2O===2NaOH ＋H 2↑可得n(NaOH)＝0.01 mol ，则[OH －]＝0.01 mol 0.1 L ＝0.1 mol·L －1，[H ＋]＝K w [OH －]＝1.0×10－140.1 mol·L －1＝1.0×10－
13 mol·L －
1，故pH ＝13。

2．室温下,用1 mol ·L -1NaOH 溶液中和某浓度的硫酸溶液时,其pH 和所加NaOH 溶液的体积关系如图所示,原硫酸溶液的物质的量浓度和反应后溶液的总体积分别是 ( )
A.0.5 mol ·L -1 100 mL
B.0.5 mol ·L -1 80 mL
C.1 mol ·L -1 60 mL
D.1 mol ·L -1 80 mL
【答案】B
【解析】选B 。

由图象可知,加入氢氧化钠溶液之前,溶液的pH=0,氢离子浓度为1 mol ·L -1,则H 2SO 4的起始浓度为c(H 2SO 4)=0.5 mol ·L -1;当加入40 mL 1 mol ·L -1NaOH 溶液时,恰好与硫酸完全中和,溶液的pH=7,根据反应关系式:H 2SO 4～2NaOH,则2n(H 2SO 4)=n(NaOH),则消耗硫酸溶液的体积V 为2×V ×0.5 mol ·L -1=1 mol ·L -1×0.04 L,解得V=0.04 L=40 mL,反应后溶液的体积为80 mL,故选B 。

3．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 mol 2·L －
2。

下列说法中正确的是( ) A ．0.05 mol·L －1的H 2SO 4溶液，pH ＝1
B ．0.001 mol·L －1的NaOH 溶液，pH ＝11
C ．0.005 mol·L －1的H 2SO 4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H 2SO 4溶液50 mL ，需要pH ＝11的NaOH 溶液50 mL
【答案】A
【解析】0.05 mol·L－1的H2SO4溶液中[H＋]＝0.10 mol·L－1，pH＝1。

4．下列关于电解质溶液的叙述正确的是()
A.pH=4.5的番茄汁中[H+]是pH=6.5的牛奶中[H+]的100倍
B.0.1 mol·L-1的盐酸和硫酸溶液,加水稀释100倍后两溶液pH仍相同
C.中和pH与体积均相同的盐酸和硫酸溶液,消耗NaOH的物质的量后者多
D.25℃,将pH=5的盐酸稀释1 000倍后,溶液的pH=8
【答案】A
【解析】pH=4.5和pH=6.5的两溶液中H+分别为10-4.5mol·L-1和10-6.5mol·L-1,前者是后者的100倍,A对;物质的量浓度相同的盐酸和硫酸,两溶液中的H+浓度不同,后者是前者的2倍,稀释100倍,后者H+浓度仍然是前者的2倍,B错;中和相同体积,相同pH,也就是相同H+浓度的HCl和H2SO4,两溶液中的H+物质的量相同,所以中和需要的OH―物质的量也相等,C
错;25℃将pH=5的盐酸稀释1 000倍后,溶液的pH只能是接近7,不可能等于8,D错。

故答案A。

5．某小组在某温度下测定溶液的pH时发现0.01 mol·L-1的NaOH溶液中,由水电离出的[H+]·[OH-]=10-22mol2·L-2,该探究小组将pH=x的H2SO4溶液与pH=y的NaOH溶液按体积比1∶10混合,混合后所得溶液恰好呈中性。

若x=y,则x为()
A.2
B.3
C.4
D.5
【答案】B
【解析】0.01 mol·L-1NaOH溶液中[OH-]=0.01 mol·L-1,该溶液中由水电离出的
[H+]·[OH-]=10-22mol2·L-2,因为水电离产生的H+浓度与OH-浓度相等,所以水电离产生的H+浓度为10-11mol·L-1,该温度下水电离的离子积为K w=10-2mol·L-1×10-11mol·L-1=10-13mol·L-1。

H2SO4和NaOH混合后溶液呈中性,说明n(H+)=n(OH-),设两溶液的体积分别为V和10V,所以
10-x V=×10V,解得10-(x+y)=10-12,x+y=12,又因为x=y,所以x=3,B对。

故答案B。

6．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
【答案】C
【解析】弱酸、弱碱在稀释过程中有浓度的变化，又有电离平衡的移动，不能求得具体的数值，只能确定其pH的范围。

7．在25 ℃的条件下，将体积都为10 mL，pH都等于3的醋酸和盐酸，加水稀释到a mL
和b mL，测得稀释后溶液的pH均为5，则稀释时加入水的体积为()
A．a＝b＝1000 mL B．a＝b>1000 mL
C．a<b D．a>b
【答案】C
【解析】在溶液中，盐酸电离是不可逆的，而CH3COOH的电离是可逆的，存在电离平衡，若a＝b，稀释后的CH3COOH溶液pH<5，若使CH3COOH溶液pH＝5，就必须继续加水稀释，即a>b。

8．有关pH计算结果一定正确的是()
①强酸pH＝a，加水稀释到10n倍，则pH＝a＋n
②弱酸pH＝a，加水稀释到10n倍，则pH<a＋n(a＋n<7)
③强碱pH＝b，加水稀释到10n倍，则pH＝b－n
④弱碱pH＝b，加水稀释到10n倍，则pH>b－n(b－n>7)
A．①②B．②③
C．③④D．②④
【答案】D
【解析】本题考查溶液稀释后的pH计算。

强酸、强碱稀释时，其稀释的离子分别为H ＋、OH－，故酸的稀释pH与碱的稀释pH在计算上不同。

若为强酸时，pH＝a，[H＋]＝10－a mol·L －1，加水稀释到10n倍，稀释后[H＋]＝10－(a＋n) mol·L－1，则pH＝n＋a，但这时稀释程度不大，当(a＋n)接近7时，应考虑水的电离，此时(a＋n)<7，故①不完全正确。

若为强碱时，pH＝b，则[H＋]＝10－b mol·L－1，即[OH－]＝10－14＋b，加水稀释到10n倍后，[OH－]＝10－14＋b－n，换算成[H＋]＝10n－b，即pH＝b－n。

同理，稀释到很稀时，应考虑水的电离，此时(b－n)>7，故③不完全正确。

弱酸与弱碱稀释时除考虑稀释因素外，还要考虑稀释对弱酸与弱碱电离的促进。

9．pH＝2的两种一元酸x和y，体积均为100 mL，稀释过程中pH与溶液体积的关系如右图所示。

分别滴加NaOH溶液(c＝0.1 mol·L－1)至pH＝7，消耗NaOH溶液的体积为V x、V y，则()
A．x为弱酸，V x<V y B．x为强酸，V x>V y
C．y为弱酸，V x<V y D．y为强酸，V x>V y
【答案】C
【解析】由图知：将一元酸x和y分别稀释10倍，pH的变化量ΔpH x＝1，ΔpH y<1，
所以x 为强酸，而y 为弱酸。

pH ＝2时弱酸y 的浓度大，滴加NaOH 至pH ＝7时需NaOH 溶液的体积则y 要比x 大。

10．pH ＝3的两种一元酸HX 和HY 溶液，分别取50 mL 加入足量的镁粉，充分反应后，收集到H 2的体积分别为V(HX)和V(HY)，若V(HX)>V(HY)，则下列说法正确的是( )
A ．HX 可能是强酸
B ．HY 一定是强酸
C ．HX 的酸性强于HY 的酸性
D ．反应开始时二者生成H 2的速率相等
【答案】D
【解析】本题考查了强、弱酸的判断及溶液酸性大小的比较。

据题意，Mg 粉足量，酸不足，应根据酸的物质的量来计算H 2的体积，由V(HX)>V(HY)知pH 相等时，HX 的物质的量浓度比HY 的大，即HX 是酸性比HY 弱的弱酸，但无法判断HY 是强酸还是弱酸，故
A 、
B 、
C 错误；
D 项反应开始时的速率取决于[H ＋]，因为开始时[H ＋
]相等，故D 项正确。

11．室温时，下列混合溶液的pH 一定小于7的是( )
A ．pH ＝3的盐酸和pH ＝11的氨水等体积混合
B ．pH ＝3的盐酸和pH ＝11的氢氧化钡溶液等体积混合
C ．pH ＝3的醋酸和pH ＝11的氢氧化钡溶液等体积混合
D ．pH ＝3的硫酸和pH ＝11的氨水等体积混合
【答案】C
【解析】A 项，由于氨水是弱碱，部分电离，其浓度远大于10－3 mol·L －1，故盐酸与氨水混合后，氨水过量，反应后溶液显碱性，同理，D 项反应后的溶液也显碱性；B 项，盐酸电离出的氢离子与氢氧化钡电离出的氢氧根离子的物质的量相等，它们恰好完全反应，反应后溶液显中性；C 项，醋酸是弱酸，部分电离，其浓度远大于10－3 mol·L －
1，与氢氧化钡反应后，醋酸过量，反应后溶液显酸性，即pH 小于7，故该项正确。

12．为更好地表示溶液的酸碱性，科学家提出了酸度(AG)的概念，AG ＝lg [H ＋][OH －]
，则下列叙述正确的是( )
A ．中性溶液的AG ＝1
B ．酸性溶液的AG ＜0
C ．常温下0.1 mol·L －1 NaOH 溶液的AG ＝12
D ．常温下0.1 mol·L －1盐酸溶液的AG ＝12
【答案】D
【解析】中性溶液中[H ＋][OH －]＝1，AG ＝0；酸性溶液中，[H ＋
][OH －]
＞1，AG ＞0；常温下0.1 mol·L －1 氢氧化钠溶液中，[H ＋][OH －]＝10－12，AG ＝－12；常温下0.1 mol·L －1 盐酸溶液中，[H ＋][OH －]＝1012，AG ＝12。

13. 有pH=12的NaOH 溶液100 mL,要使它的pH 降为11。

(1)若加入蒸馏水,应加mL。

(2)若加入pH为10的NaOH溶液,应加mL。

(3)若加入0.01 mol·L-1的盐酸,应加mL。

【答案】(1)900(2)1 000(3)81.8
【解析】(1)加水稀释pH=12的NaOH溶液至pH=11,体积增大到10倍所以需加水900 mL。

(2)设需pH=10的NaOH溶液体积为V,那么:
=
10-3mol·L-1,V=1 L=1 000 mL。

(3)设需0.01 mol·L-1盐酸体积为V′,那么:
错误！未找到引用源。

=10-3mol·L-1,V′≈81.8 mL。

14．(1)常温下0.01 mol·L-1HCl溶液:
①由水电离出的[H+]=;
②pH=;
③加水稀释100倍,pH=。

(2)常温下0.01 mol·L-1NaOH溶液:
①pH=;
②加水稀释100倍,pH=。

【答案】(1)①1.0×10-12mol·L-1②2③4 (2)①12②10
【解析】(1)①0.01 mol·L-1HCl溶液中的OH-只来源于水的电离,且[OH-]水=
[H+]水,H+来源于水和HCl的电离,由于水的电离程度很小,计算时水电离的H+可忽
略,[H+]=0.01 mol·L-1,[OH-]=[OH-]水=[H+]水==1.0×10-12mol·L-1。

②pH=-lg 0.01=2。

③加水稀释100倍,[H+]变为原来的,即[H+]=1.0×10-4mol·L-1,pH=4。

(2)①0.01 mol·L-1的NaOH溶液中的OH-来源于水和NaOH的电离,由于水的电离程度很小,计算时可忽略,即[OH-]=0.01 mol·L-1,所以[H+]==1.0×10-12mol·L-1,pH=12;
②加水稀释100倍,[OH-]=1.0×10-4mol·L-1,所以[H+]=错误！未找到引用源。

=1.0×
10-10mol·L-1,pH=10。

15．某温度(t ℃)时，水的离子积为K w＝1×10－13 mol2·L－2。

若将此温度下pH＝11的苛性钠溶液a L与pH＝1的稀硫酸b L混合(设混合后溶液体积的微小变化忽略不计)，试通过计算填写以下不同情况时两种溶液的体积比。

(1)若所得混合溶液为中性，则a ∶b ＝
________________________________________________________________________； 此溶液中各种离子的浓度由大到小的排列顺序是
________________________________________________________________________。

(2)若所得混合溶液的pH ＝2，则a ∶b ＝
________________________________________________________________________。

此溶液中各种离子的浓度由大到小的排列顺序是
________________________________________________________________________。

【答案】(1)10∶1 [Na ＋]>[SO 2－4]>[H ＋]＝[OH －
] (2)9∶2 [H ＋]>[SO 2－4]>[Na ＋]>[OH －
] 【解析】(1)若混合后溶液为中性，则a b ＝0.10.01＝101
，溶液中溶质恰为Na 2SO 4，所以[Na ＋]>[SO 2－4]>[H ＋]＝[OH －
]。

(2)混合液的pH ＝2，则[H ＋]＝0.01 mol·L －1，硫酸过量。

[H ＋]＝＋－－a ＋b ，
即0.1b －0.01a a ＋b
＝0.01，解之得a ∶b ＝9∶2，[Na ＋]＝0.01×911 mol·L －1，[SO 2－4]＝0.111 mol·L －1，所以[H ＋]>[SO 2－4]>[Na ＋]>[OH －
]。

16．在25 ℃时，有pH 为x 的盐酸和pH 为y 的NaOH 溶液，取V x L 该盐酸同该NaOH 溶液中和，需V y L NaOH 溶液。

问：
(1)若x ＋y ＝14，V x V y
＝_______________________________________________(填数值)； (2)若x ＋y ＝13，V x V y
＝____________________________________________(填数值)； (3)若x ＋y>14，V x V y
＝_____________________________________________(表达式)， 且V x ________V y (填“>”、“<”或“＝”)(题中x≤6，y≥8)。

【答案】(1)1 (2)110
(3)10x ＋y －14 > 【解析】pH ＝x 的HCl ，[H ＋]＝10－x mol·L －1，pH ＝y 的NaOH 溶液，[OH －
]＝10y －14 mol·L －1，则V x ·10－x ＝V y ·10y －14，V x V y
＝10x ＋y －14。

(1)x ＋y ＝14，
V x V y ＝1； (2)x ＋y ＝13，V x V y ＝10－1＝110
； (3)x ＋y>14，V x V y
＝10x ＋y －14>1，V x >V y 。