2020学年高中化学作业13pH的计算及应用含解析新人教版选修4

高中化学作业：
课时作业（十三）
A 组—基础巩固
一、pH 及相关计算
1．900 mL pH ＝5的盐酸和100 mL pH ＝1的盐酸混合，该混合溶液的pH 约为( ) A ．2 B ．3 C ．4 D ．5
答案 A
2．把pOH 定义为pOH ＝－lg c(OH －
)，则弱碱溶液中c(OH －
)可表示为( ) A.
K w
pOH
mo/L B ．10pH
mo/L C ．10－pH
mo/L D ．10
pH －14
mo/L
解析 因为K w ＝c(H ＋
)·c(OH －
)＝1×10－14
，pOH ＝－lgc(OH －
)＝－lg 1×10
－14
c （H ＋
）
＝14－pH ，故c(OH －
)＝10pH －14
mo/L 。

答案 D
3．同温下，有甲、乙两瓶醋酸稀溶液，测得甲的pH ＝a ，乙的pH ＝a ＋1，下列推断正确的是( )
A ．物质的量浓度c(甲)是c(乙)的10倍
B ．溶液中c(OH －
)甲是乙的10倍 C ．由水电离产生的c(H ＋
)乙是甲的10倍
D ．与等量的NaOH 反应消耗甲、乙两酸的体积V(乙)<10V(甲)
解析 如果醋酸的电离程度相等，则物质的量浓度c(甲)＝10c(乙)，实际上乙的电离程度大于甲，所以c(甲)>10c(乙)，故A 项错误；相同温度下，水的离子积常数相同，数据pH 知，甲中c(OH －)＝K w 10－a ，乙中c(OH －
)＝K w 10－a －1，则甲中氢氧根离子浓度是乙的110，故B 项错
误；甲中c(H ＋)水＝K w 10－a ，乙中c(H ＋)水＝K w 10－a －1，所以c(H ＋
)水乙是甲的10倍，故C 项正确；
因c(甲)>10c(乙)，所以中和等物质的量浓度等体积的NaOH 溶液需甲、乙两酸的体积V(乙)>10V(甲)，故D 项错误。

答案 C
4．(1)25 ℃时，0.05 mol ·L －1
H 2SO 4溶液的pH ＝________，0.01 mol ·L －1
NaOH 溶液的pH ＝________。

(2)某温度下纯水中的c(H ＋)＝2×10－7 mol ·L －1，则此时溶液中的c(OH －
)＝________；若温度不变，滴入稀盐酸，使c(H ＋
)＝5×10－4
mol ·L －1
，则此时溶液中由水电离产生的c(H ＋
)＝________。

解析 (1)0.05 mol·L －1
H 2SO 4溶液中：
c(H ＋
)＝0.05 mol·L －1
×2＝0.1 mol·L －1
，pH ＝1。

0．01 mol ·L －1
NaOH 溶液中，c(OH －
)＝0.01 mol ·L －1
，c(H ＋
)＝K w c （OH －
）＝1×10－14
mol ·L －1
0.01
＝10
－12
mol ·L －1
，pH ＝12。

(2)纯水中，c(H ＋
)＝c(OH －
)＝2×10－7
mol ·L －1
，此温度下K w ＝4×10
－14。

加入稀盐酸，c(H
＋
)＝5×10－4
mol ·L －1
，则c(OH －
)＝4×10－14
5×10－4 mol ·L －1＝8×10
－11 mol ·L －1，c(H ＋
)水＝c(OH －
)＝8×10
－11
mol ·L －1。

答案 (1)1 12
(2)2×10－7
mol ·L －1
8×10－11
mol ·L －1
二、酸碱中和滴定
5．酚酞作指示剂，用NaOH 溶液滴定盐酸时，由于滴定速率太快，当混合溶液变红时，不知NaOH 是否过量，判断它是否过量的方法是( ) A ．加入5 mL 盐酸进行滴定 B ．返滴一滴待测盐酸 C ．重新进行滴定 D ．以上方法均不适用
解析 判断是否滴定过量的方法是返滴一滴待测盐酸，看颜色是否复原。

答案 B
6．下面是一段关于酸碱中和滴定实验操作的叙述：①取一锥形瓶，用待测NaOH 溶液润洗两次，②在一锥形瓶中加入25.00 mL 待测NaOH 溶液，③加入几滴石蕊试剂作指示剂，④取一支酸式滴定管，洗涤干净，⑤直接往酸式滴定管中注入标准酸溶液，进行滴定，⑥左手旋转滴定管的玻璃活塞，右手不停摇动锥形瓶，⑦两眼注视着滴定管内盐酸液面下降，直至滴定终点。

文中所述操作有错误的序号为( ) A ．④⑥⑦ B ．①⑤⑥⑦ C ．③⑤⑦
D ．①③⑤⑦
解析 锥形瓶不用待测液润洗，①错误；石蕊变色不明显，不易观察颜色，在酸碱中和滴定时不用石蕊作指示剂，③错误；滴定管使用前要用标准酸溶液润洗，⑤错误；滴定过程中眼睛应观察锥形瓶中溶液颜色变化，⑦错误。

答案 D
B组—能力提升
7．取20 mL 0.1 mol/L氨水溶液(其电离常数为K)，用0.10 mol/L盐酸滴定，滴定过程中
溶液pH变化如图所示。

图中a、b、c、d四个点所代表的溶液中，c(OH－)≈K的点是( )
A．a点B．b点
C．c点D．d点
解析一水合氨电离方程式为：NH3·H2O NH4＋＋OH－，则其电离平衡常数K＝
c（NH4＋）·c（OH－）
c（NH3·H2O）
，若c(OH－)≈K，此时的溶液中c(NH4＋)＝c(NH3·H2O)，而达到滴定终点时恰好生成氯化铵：c(NH4＋)>c(NH3·H2O)，所以c(OH－)≈K时未达到终点，溶液呈碱性，图中b点符合。

答案 B
8.浓度均为0.10 mol·L－1、体积均为V0的MOH和ROH溶液，分别加水稀释至体积V，pH随
lg V
V0
的变化如右图所示。

下列叙述错误的是( )
A．MOH的碱性强于ROH的碱性
B．ROH的电离程度：b点大于a点
C．若两溶液无限稀释，则它们的c(OH－)相等
D．当lg V
V0＝2时，若两溶液同时升高温度，则
c（M＋）
c（R＋）
增大
解析由图像知，0.10 mol·L－1的MOH溶液的pH为13，说明MOH为强碱，ROH溶液的pH 小于13，说明ROH为弱碱，所以MOH的碱性强于ROH的碱性，A项正确；稀释有利于弱电解质的电离，故B项正确；若两溶液无限稀释则接近中性，则它们的c(OH－)相等，C项正确；
当lg V
V0
＝2时，MOH溶液的pH为11，ROH溶液的pH为10，若两溶液同时升高温度，ROH溶液中存在电离平衡，平衡会右移，c(R＋)增大，c(M＋)不变，故比值减小，D项错误。

答案 D
9．25 ℃时，用水稀释pH＝13的氨水至体积为原来的100倍，下列变化正确的是( ) A．OH－物质的量不变
B．稀释后溶液pH＝11
C．c(H＋)和c(OH－)的乘积变小
D.c（H＋）
c（NH3·H2O）
的值变大
解析因为一水合氨是一元弱碱，在稀释时不断地电离出氢氧根离子，其物质的量不断增多，A项错误；稀释100倍时，pH减小不到2个单位，即pH>11，B项错误；温度不变，水的离
子积不变，C项错误；在
c（H＋）
c（NH3·H2O）
分子分母同乘以c(OH－)，则有
K w
c（OH－）·c（NH3·H2O）
，加水稀释，K w不变，c(OH－)和c(NH3·H2O)均减小，所以分式的值变大，D项正确。

答案 D
10．下列几种情况，对中和滴定结果无影响的是( )
A．滴定管用水冲洗后即注入标准液
B．锥形瓶里有少量水
C．滴定前标准液在“0”刻度以上
D．滴定管尖端未充满液体
解析滴定管水洗后应润洗，否则所盛溶液被稀释，A项不符合题意；锥形瓶里有少量水对滴定结果无影响，B项符合题意；滴定前标准液应调节至“0”刻度或“0”刻度以下，否则无法记录溶液体积，C项不符合题意；滴定管尖嘴应充满液体，不能留有气泡，D项不符合题意。

答案 B
11．25 ℃时，下列两溶液混合后所得溶液pH<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
解析pH＝3的酸溶液中的c(H＋)与pH＝11的碱溶液中的c(OH－)相等。

B项是强酸与强碱的反应，酸碱恰好完全中和生成强酸强碱盐，所得溶液pH＝7，故B项错误；A、D项是强酸与弱碱的反应，两溶液中：已电离出的c(H＋)＝c(OH－)，随着反应的进行，弱碱溶液中未电离的分子继续电离出OH－，使得溶液的pH＞7，故A、D两项均错误；C项是强碱与弱酸的反应，两溶液中：已电离出的c(H＋)＝c(OH－)，随着反应的进行，弱酸溶液中未电离的分子继续电离出H＋，导致所得溶液的pH＜7，故C项正确。

答案 C
12．(1)选用以下主要仪器和试剂，是否可以达到测定NaOH溶液浓度的目的？________(填“是”或“否”)。

主要仪器：滴定管、锥形瓶、烧杯
试剂：NaOH 溶液、0.100 0 mol·L －1
盐酸
(2)现用物质的量浓度为0.100 0 mol·L －1
的标准NaOH 溶液去滴定V mL 盐酸的物质的量浓度，请填写下列空白：
①用标准NaOH 溶液滴定时，应将标准NaOH 溶液注入________(填“甲”或“乙”)中。

②某学生的操作步骤如下：
A ．移取20.00 mL 待测盐酸溶液注入洁净的锥形瓶，并加入2～3滴酚酞；
B ．用标准溶液润洗滴定管2～3次；
C ．把盛有标准溶液的碱式滴定管固定好，调节滴定管使尖嘴部分充满溶液；
D ．取标准NaOH 溶液注入碱式滴定管至“0”刻度以上2～3 mL ；
E ．调节液面至“0”或“0”以下刻度，记下读数；
F ．把锥形瓶放在滴定管的下面，用标准NaOH 溶液滴定至终点并记下滴定管液面的刻度。

正确操作步骤的顺序是________(用字母序号填写)。

上述B 步骤操作的目的是______________________________。

判断到达滴定终点的实验现象是_____________________________。

③上图是碱式滴定管中液面在滴定前后的读数，c(HCl)＝________mol ·L －1。

解析 (1)缺少酸碱指示剂，无法判断滴定终点。

(2)①NaOH 为强碱，应将NaOH 溶液注入碱式滴定管中，故选乙。

②按查漏→水洗→润洗→装液→排气泡→调液面→读数→加待测液和指示剂→滴定→判断终点→读数、记录数据→计算的顺序思考。

判断滴定终点的方法是当滴入最后一滴标准液，溶液由无色变为浅红色，且半分钟内不褪色。

③滴定过程中消耗NaOH 溶液的体积为(V 2－V 1) mL ，因此c(HCl)＝0.100 0（V 2－V 1）V mol ·L －1。

答案 (1)否
(2)①乙 ②BDCEAF 洗去附在滴定管内壁上的水，防止其将标准溶液稀释而带来误差 当滴入最后一滴标准液后，溶液由无色变为浅红色，且半分钟内不褪色 ③0.100 0（V 2－V 1）
V
13．在25.00 mL 氢氧化钠溶液中逐滴加入0.200 0 mol·L －1
醋酸溶液，滴定曲线如下图所示。

(1)写出氢氧化钠溶液与醋酸溶液反应的离子方程式
_____________________________________________________。

(2)该氢氧化钠溶液的物质的量浓度为________ mol·L－1。

(3)设在B点时酸碱恰好中和，则a＝________。

(4)若所加入的酸为0.200 0 mol·L－1的盐酸，则D点时溶液的c(H＋)＝________。

解析因c(NaOH)＝0.100 0 mol·L－1，则a＝12.50 mL，D点c(H＋)＝
25.00 mL×0.200 0 mol·L－1－25.00 mL×0.100 0 mol·L－1
50.00 mL
＝0.050 00 mol·L－1。

答案(1)OH－＋CH3COOH===CH3COO－＋H2O
(2)0.100 0 (3)12.50 mL
(4)0.050 00 mol·L－1
14.某温度下的水溶液中，c(H＋)＝10x mol·L－1，c(OH－)＝10y mol·L
－1。

x与y的关系如图所示。

(1)该温度下，水的离子积为________。

(2)该温度下，0.01 mol·L－1 NaOH溶液的pH为________。

答案(1)10－15(2)13
15．下表是不同温度下水的离子积数据：
温度/℃25 t1t2
水的离子积K w1×10－14 a 1×10－12
试回答以下问题：
(1)若25<t1<t2，则a________1×10－14(填“>”“<”或“＝”)，作此判断的理由是________________________________________。

(2)25 ℃下，某Na2SO4溶液中c(SO42－)＝5×10－4mol·L－1，取该溶液1 mL加水稀释至10 mL，则稀释后溶液中c(Na＋)∶c(OH－)＝________。

(3)在t2℃下pH＝10的NaOH溶液中，水电离产生的OH－的浓度为________。

(4)t2℃下，将pH＝11的苛性钠溶液V1L与pH＝1的稀硫酸V2 L混合(设混合后溶液的体积为原两溶液体积之和)，所得混合溶液的pH＝2，则V1∶V2＝________。

解析(1)升温，K w变大。

(2)c(SO 42－)＝5×10－4 mol ·L －1，则c(Na ＋)＝2c(SO 42－)＝1×10－3 mol ·L －1
，稀释10倍，则c(Na ＋
)＝1×10－4
mol ·L －1。

25 ℃时Na 2SO 4溶液中c(OH －
)＝1×10－7
mol ·L －1
，稀释10倍后仍然为1×10－7
mol ·L －1
，则c(Na ＋
)∶c(OH －
)＝103
∶1。

(3)pH ＝10的NaOH 溶液c(H ＋
)＝10
－10
mol ·L －1，NaOH 溶液中c(H ＋
)来于水的电离，水电离
出H ＋
的同时也电离出等量的OH －。

(4)t 2℃时，pH ＝2，说明溶液为酸性，酸过量。

t 2℃时，pH ＝11的NaOH 溶液，c(OH －
)＝0.1 mol·L －1
，则0.1×V 2－0.1×V 1V 1＋V 2＝0.01，解得V 1V 2＝911。

答案 (1)> 水的电离为吸热过程，温度升高，水的电离程度变大，离子积增大 (2)1 000∶1 (3)1×10
－10
mol·L －1
(4)9∶11
C 组—高分突破
16．按要求填空；
(1)某温度下，纯水中c(H ＋
)＝5×10－7
mol ·L －1
，则此时纯水中的c(OH －
)＝________ mol ·L
－1
；若温度不变，滴入稀硫酸使c(H ＋)＝5.0×10－3 mol ·L －1，则c(OH －
)＝________mol ·L －1。

(2)己知室温下pH ＝2的高碘酸(H 5IO 6)溶液与pH ＝12的NaOH 溶液等体积混合，所得混合溶液
呈
酸
性
，
则
高
碘
酸
的
电
离
方
程
式
是
________________________________________________________________________。

解析 (1)纯水中c(H ＋
)＝c(OH －
)＝5×10－7
mol/L ，滴入稀硫酸后，c(H ＋
)＝5.0×10－3
mol/L ，由于纯水中c(H ＋
)＝c(OH －
)＝5×10－7
mol/L ，所以该温度下K w ＝2.5×10
－13
，则溶液中c(OH
－
)＝K w c （H ＋
）
＝5.0×10－11
mol/L 。

(2)pH ＝2的高碘酸(H 5IO 6)溶液与pH ＝12的NaOH 溶液等体积混合，所得混合溶液呈酸性，表明高碘酸H 5IO 6为弱酸，不完全电离，所以电离方程式为：H 5IO 6
H ＋＋H 4IO 6－。

答案 (1)5×10－7
5.0×10－11
(2)H 5IO 6
H ＋
＋H 4IO 6－
17．我国国标推荐的食品药品中Ca 元素含量的测定方法之一为利用Na 2C 2O 4将处理后的样品中的Ca 2＋
沉淀，过滤洗涤，然后将所得CaC 2O 4固体溶于过量的强酸，最后使用已知浓度的KMnO 4溶液通过滴定来测定溶液中Ca 2＋
的含量。

针对该实验中的滴定过程，回答以下问题： (1)KMnO 4溶液应该用________(填“酸式”或“碱式”)滴定管盛装，除滴定管外，还需要的
玻璃仪器有______________________。

(2)试写出滴定过程中发生反应的离子方程式： ________________。

(3)滴定终点的颜色变化为溶液由________色变为________色。

(4)以下操作会导致测定的结果偏高的是________(填字母)。

a ．装入KMnO 4溶液前未润洗滴定管 b ．滴定结束后俯视读数
c ．滴定结束后，滴定管尖端悬有一滴溶液
d ．滴定过程中，振荡时将待测液洒出
(5)某同学对上述实验方法进行了改进并用于测定某品牌的钙片中的钙元素(主要为CaCO 3)含量，其实验过程如下：取2.00 g 样品加入锥形瓶中，用酸式滴定管向锥形瓶内加入20.00 mL 浓度为0.10 mol·L －1
的盐酸(盐酸过量)，充分反应一段时间，用酒精灯将锥形瓶内液体加热至沸腾，数分钟后，冷却至室温，加入2～3滴酸碱指示剂，用浓度为0.10 mol·L
－1
的NaOH 溶液滴定至终点，消耗NaOH 溶液8.00 mL 。

[提示：Ca(OH)2微溶于水，pH 较低时不会产生沉淀] 据此回答：
①为使现象明显、结果准确，滴定过程中的酸碱指示剂应选择________(填“石蕊”“甲基橙”或“酚酞”)溶液。

②实验过程中将锥形瓶内液体煮沸的目的是_________________。

③则此2.00 g 钙片中CaCO 3的质量为________g 。

解析 (1)KMnO 4溶液具有强氧化性，应放在酸式滴定管中。

(3)KMnO 4溶液本身可以作为指示剂，终点的颜色变化为无色变为紫色。

(5)实验过程中将锥形瓶内液体煮沸的目的是将溶解的CO 2气体赶出；该滴定若用“酚酞”作指示剂，由于它的变色范围为8.2～10，会使Ca(OH)2形成沉淀析出，造成误差偏大。

CaCO 3＋2HCl===CaCl 2＋H 2O ＋CO 2↑ HCl ＋NaOH===NaCl ＋H 2O
CaCO 3所消耗的HCl 为20.00 mL×0.10 mol·L －1
－8.00 mL×0.10 mol·L －1
＝12.00 mL×0.10 mol·L －1
m(CaCO 3)＝12.00 mL×0.10 mol·L －1
×10－3
L ·mL －1
2×100 g ·mol －1＝0.06 g 。

答案 (1)酸式 烧杯、锥形瓶
(2)2MnO 4－
＋5C 2O 42－
＋16H ＋
===2Mn 2＋
＋10CO 2↑＋8H 2O (3)无 浅紫 (4)ac
(5)①甲基橙 ②将溶解在溶液中的CO 2气体赶出 ③0.06。