2020_2021学年高中化学第三章水溶液中的离子平衡2_2pH的计算课时作业含解析新人教版选修4 7页

课时作业13　pH的计算 时间：45分钟　　满分：100分 一、选择题(每小题4分，共48分)‎ ‎1．pH＝2的盐酸和pH＝2的稀硫酸相比较，下列说法正确的是(　B　)‎ A．两溶液的物质的量浓度相同 B．两溶液的c(H＋)相同 C．等体积的两溶液分别与足量的Zn反应，产生H2的量不同 D．将两溶液均稀释100倍后，pH不同 解析：两溶液均为强酸，pH相同，则c(H＋)相同，但硫酸为二元酸，物质的量浓度应该是盐酸的。与Zn反应的实质是H＋的反应，因c(H＋)和体积均相同，产生的H2的量也应该相同。两溶液稀释100倍后，pH均变为4。‎ ‎2．下列叙述中一定正确的是(　C　)‎ A．任何浓度溶液的酸碱性都可用pH试纸测定 B．某温度下，pH＝6.2的纯水显酸性 C．25 ℃时，pH＝1的醋酸溶液中c(H＋)是pH＝2的盐酸中c(H＋)的10倍 D．25 ℃，pH＝12的NaOH溶液中的n(OH－)＝10－2 mol 解析：c(H＋)>1 mol/L或c(OH－)>1 mol/L溶液的酸碱性不能使用pH试纸测定，A错误，纯水中c(H＋)＝c(OH－)，显中性，B错误；25 ℃时，pH＝1的醋酸溶液中：c(H＋)CH3COOH＝0.1 mol/L，pH＝2的盐酸溶液中：c(H＋)HCl＝0.01 mol/L，＝＝10，C正确；溶液的体积不确定，25 ℃时，pH＝12的NaOH溶液中的n(OH－)无法计算，D错误。‎ ‎3．4体积的pH＝9的Ca(OH)2溶液与1体积的pH＝13的NaOH溶液混合后，溶液中氢离子的浓度为(　A　)‎ A．5×10－13 mol·L－1‎ B．2×10－12 mol·L－1‎ C.(1×10－1＋4×10－5) mol·L－1‎ D.(1×10－13＋4×10－9)mol·L－1‎ 解析：c(OH－)＝ mol·L－1≈2×10－2 mol·L－1。根据Kw，求得c(H＋)＝5×10－13 mol·L－1。‎ 7‎ ‎4．下列叙述正确的是(　B　)‎ 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10倍后pH<4‎ C．0.2 mol·L－1的稀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：纯水中氢离子的浓度等于氢氧根离子的浓度，纯水呈中性，A项错误；pH＝3的醋酸溶液中氢离子浓度为0.001 mol·L－1，稀释10倍后醋酸的电离程度增大，氢离子浓度大于0.000 1 mol·L－1，故溶液的pH小于4，B项正确；0.2 mol·L－1的稀盐酸，与等体积水混合后，由于溶液的体积小于原来的2倍，溶液中氢离子的浓度大于0.1 mol·L－1，所以溶液的pH不等于1，C项错误；pH＝3的醋酸溶液，氢离子浓度为0.001 mol·L－1，醋酸溶液的物质的量浓度远远大于0.001 mol·L－1，而pH＝11的氢氧化钠溶液中氢氧根离子的浓度为0.001 mol·L－1，等体积混合后醋酸过量，溶液显酸性，pH<7，D项错误。‎ ‎5．已知在100 ℃时水的离子积Kw＝1×10－12，下列溶液的温度均为100 ℃。其中说法正确的是(　A　)‎ A．0.005 mol·L－1的H2SO4溶液，pH＝2‎ 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＝9的NaOH溶液100 mL 解析：A项，0.005 mol·L－1的H2SO4溶液中，c(H＋)＝0.005 mol·L－1×2＝0.01 mol·L－1，pH＝－lgc(H＋)＝－lg0.01＝2。此计算与Kw值无关，不要受Kw＝1×10－12的干扰。B项，0.001 mol·L－1的NaOH溶液中，c(OH－)＝0.001 mol·L－1，c(H＋)＝＝ mol·L－1＝1×10－9 mol·L－1，pH＝－lg(1×10－9)＝9。C项，0.005 mol·L－1的H2SO4溶液与0.01 mol·L－1的NaOH溶液等体积混合，溶液呈中性，pH＝6。D项，pH＝3的H2SO4溶液c(H＋)＝10－3 mol·L－1，pH＝9的NaOH溶液，c(OH－)＝10－3 mol·L－1，二者完全中和，需要溶液的体积相等。‎ ‎6．常温下，关于溶液的稀释下列说法正确的是(　C　)‎ A．pH＝3的醋酸溶液稀释100倍，pH＝5‎ B．pH＝4的H2SO4溶液加水稀释100倍，溶液中由水电离产生的c(H＋)＝1×10－6 mol·L－1‎ C．将1 L 0.1 mol·L－1的Ba(OH)2溶液稀释为2 L，pH＝13‎ D．pH＝8的NaOH溶液稀释100倍，其pH＝6‎ 解析：将1 L 0.1 mol·L－1的Ba(OH)2溶液加水稀释为2 L，溶液中c(OH－)＝‎ 7‎ ＝0.1 mol·L－1，则c(H＋)＝10－13 mol·L－1，所以pH＝13，故C正确。‎ ‎7．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(　C　)‎ 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9V(Y)‎ 解析：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，故B选项错误；当a＝9时，则X为强碱，若9X，所以D选项错误。‎ ‎8．室温时，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Ba2＋恰好完全沉淀时，溶液pH＝11，若反应后溶液体积等于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(　D　)‎ A．19　　　　　　　　　B．11‎ C．12 D．14‎ 解析：Ba2＋恰好沉淀完全，即NaHSO4把Ba(OH)2中的Ba2＋全部沉淀下来。此时pH＝11，说明溶液显碱性。‎ pH＝12的Ba(OH)2溶液中c(OH－)＝10－2 mol·L－1，‎ 则c(Ba2＋)＝0.5×10－2 mol·L－1，‎ 设Ba(OH)2溶液的体积为V1, NaHSO4溶液的体积为V2，浓度为c2，则 n(Ba2＋)＝n(SO)，V1·c(Ba2＋)＝V2·c2①‎ ＝10－3②‎ 7‎ ‎①②联立得：V1V2＝14。‎ ‎9．在常温下，下列各组溶液的c(H＋)一定等于1×10－7 mol/L的是(　B　)‎ A．pH＝2和pH＝12的两种溶液以等体积混合 B．0.05 mol/L H2SO4与0.10 mol/L NaOH溶液以等体积混合 C．将pH＝5的CH3COOH溶液稀释100倍 D．pH＝1的H2SO4与0.10 mol/L Ba(OH)2溶液以等体积混合 解析：A中pH＝2的强酸与pH＝12的强碱以等体积混合时，酸提供的H＋的物质的量(10－2V mol)等于碱提供的OH－的物质的量[(10－14/10－12)V mol]。pH＝2的弱酸与pH＝12的强碱以等体积混合，酸的浓度必很大，反应中酸过量，最后溶液呈酸性。B项是强碱和强酸，如两溶液体积各V L，则n(H＋)＝0.05 mol/L×2×V L，n(OH－)＝0.10 mol/L×V L。C中pH＝5的弱酸，稀释100倍，由于在稀释过程中，电离程度增大，c(H＋)下降不到1/100。‎ ‎10．对于常温下，pH为1的硝酸溶液，下列叙述正确的是(　B　)‎ A．该溶液1 mL稀释至100 mL后，pH小于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＋)的比值为10－12‎ 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：强酸溶液稀释100倍后pH增大2个单位，A项错误。B项，pH(强酸)＋pH(强碱)＝14，等体积混合时完全中和，正确。pH为1的硝酸中水电离出的c(H＋)为10－13 mol·L－1，C项中两者之比为＝1012，不正确。pH为3的硝酸中水电离出的c(H＋)为10－11 mol·L－1，＝10－2，D项错误。‎ ‎11．在常温下，某强酸溶液pH＝a，强碱溶液pH＝b，已知a＋b＝12，酸碱溶液混合后pH＝7，则酸溶液体积V(酸)和碱溶液体积V(碱)的正确关系为(　B　)‎ A．V(酸)＝102V(碱) B．V(碱)＝102V(酸)‎ C．V(酸)＝2V(碱) D．V(碱)＝2V(酸)‎ 解析：强酸中：c(H＋)＝10－amol/L；强碱中：c(OH－)＝＝10－14＋b(mol/L)＝10－14＋12－a(mol/L)＝10－2－a(mol/L)。混合后pH＝7，即n(H＋)＝n(OH－)，故V(碱)＝102V(酸)。‎ ‎12．室温时，下列溶液混合后，pH大于7的是(　C　)‎ A．0.1 mol·L－1的盐酸和pH＝13的氢氧化钡溶液等体积混合 B．0.1 mol·L－1的NaHCO3溶液和pH＝1的盐酸等体积混合 C．pH＝3的硫酸和pH＝11的氨水等体积混合 D．pH＝1的醋酸和0.1 mol·L－1的氢氧化钠溶液等体积混合 解析：A项，0.1 mol·L－1的盐酸pH＝1与pH＝13的Ba(OH)2‎ 7‎ 等体积混合时，二者恰好完全反应，溶液呈中性，pH＝7，错误；B项，NaHCO3与盐酸等物质的量混合生成NaCl、H2O和CO2，能得到碳酸，溶液pH<7，错误；C项，pH＝3的H2SO4与pH＝11的氨水的pH之和为14，二者等体积混合后溶液呈碱性，pH>7，正确；0.1 mol·L－1 NaOH溶液pH＝13，pH＝1的醋酸和pH＝13的NaOH溶液的pH之和为14，二者等体积混合后溶液呈酸性，pH<7，错误。‎ 二、非选择题(52分)‎ ‎13．(13分)(1)在温度t ℃时，某溶液中c(H＋)＝10－a mol·L－1，c(OH－)＝10－b mol·L－1，已知a＋b＝12，则t大于25 ℃(填“大于”“小于”或“等于”)。‎ ‎(2)常温下，向某Ba(OH)2溶液中逐滴加入pH＝x的盐酸，测得混合溶液的部分pH如下表所示：‎ 序号 氢氧化钡 溶液的体积/mL 盐酸的 体积/mL 溶液的pH ‎①‎ ‎22.00‎ ‎0.00‎ ‎12‎ ‎②‎ ‎22.00‎ ‎18.00‎ ‎11‎ ‎③‎ ‎22.00‎ ‎22.00‎ ‎7‎ x＝2。Ba(OH)2溶液的物质的量浓度为5×10－3_mol·L－1。‎ ‎(3)常温下，向100 mL pH＝2的硫酸与硫酸钠的混合溶液中，加入300 mL上述Ba(OH)2溶液，沉淀正好达最大量，此时溶液的pH大于7(填“大于”“小于”或“等于”)；原混合溶液中硫酸钠的物质的量浓度为0.01_mol·L－1。‎ 解析：(1)由于a＋b＝12<14，所以该温度大于25 ℃。‎ ‎(2)根据①得Ba(OH)2溶液中c(OH－)＝10－2mol·L－1，所以根据③得c(HCl)＝10－2 mol·L－1，所以x＝2，c[Ba(OH)2]＝＝5×10－3 mol·L－1。(3)n(OH－)＝0.3 L×10－2 mol·L－1＝3×10－3 mol，而n(H＋)＝10－3 mol，所以OH－剩余，pH大于7，‎ n(H2SO4)＝＝5×10－4 mol。‎ n(Na2SO4)＝0.3 L×5×10－3 mol·L－1－5×10－4 mol＝10－3 mol，c(Na2SO4)＝＝0.01 mol·L－1。‎ ‎14．(13分)下表是不同温度下水的离子积数据：‎ 温度/℃‎ ‎25‎ t1‎ t2‎ 水的离子积Kw ‎1×10－14‎ a ‎1×10－12‎ 试回答以下问题：‎ ‎(1)若251×10－14(填“>”“<”或“＝”)，作此判断的理由是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。‎ 7‎ ‎(2)25 ℃下，某Na2SO4溶液中c(SO)＝5×10－4 mol·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－)＝1 0001。‎ ‎(3)在t2 ℃下pH＝10的NaOH溶液中，水电离产生的OH－浓度为1×10－10_mol·L－1。‎ ‎(4)t2 ℃下，将pH＝11的NaOH溶液V1 L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＝911。‎ 解析：(1)升温，Kw变大。‎ ‎(2)c(SO)＝5×10－4 mol·L－1，则c(Na＋)＝2c(SO)＝1×10－3 mol·L－1，稀释10倍，则c(Na＋)＝1×10－4 mol·L－1。25 ℃时Na2SO4溶液中c(OH－)＝1×10－7mol·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溶液中c(H＋)＝10－10 mol·L－1，NaOH溶液中c(H＋)来自水的电离，水电离出H＋的同时也电离出等量的OH－。‎ ‎(4)t2 ℃时，pH＝2，说明溶液为酸性，酸过量。‎ t2 ℃时，pH＝11的NaOH溶液，c(OH－)＝0.1 mol·L－1，‎ ‎＝0.01 mol·L－1, 9V2＝11V1，＝。‎ ‎15．(14分)温度t ℃时，某NaOH稀溶液中c(H＋)＝10－a mol·L－1，c(OH－)＝10－b mol·L－1，已知a＋b＝12，请回答下列问题：‎ ‎(1)该温度下水的离子积常数Kw＝10－12。‎ ‎(2)该NaOH溶液中NaOH的物质的量浓度为10－b_mol·L－1，该NaOH溶液中由水电离出的c(OH－)为10－a_mol·L－1。‎ ‎(3)给该NaOH溶液加热，pH变小(填“变大”“变小”或“不变”)。‎ ‎(4)该温度下若a＝8，要中和该NaOH溶液500 mL，需pH＝2的盐酸溶液的体积为5_mL。‎ 解析：(1)Kw＝c(H＋)·c(OH－)＝10－a·10－b＝10－(a＋b)＝10－12。‎ ‎(2)c(NaOH)＝c(OH－)＝10－b mol·L－1；该溶液中c(H＋)＝10－a mol·L－1，NaOH溶液中H＋全是水电离的，c(OH－)水电离＝c(H＋)水电离＝c(H＋)＝10－a mol·L－1。‎ ‎(3)温度升高时，Kw变大，而c(H＋)＝，所以c(H＋)变大，pH变小。‎ ‎(4)a＝8时，NaOH溶液中c(H＋)＝10－8 mol·L－1，c(OH－)＝ mol·L－1＝10－4 mol·L－1，设需pH＝2即c(H＋)＝10－2 mol·L－1的盐酸体积为V，则10－4mol·L－1×0.5 L＝10－2 mol·L－1·V，得V＝5×10－3 L＝5 mL。‎ ‎16．(12分)已知水在25 ℃和95 ℃时，其电离平衡曲线如图所示：‎ 7‎ ‎(1)则95 ℃时水的电离平衡曲线应为B(填“A”或“B”)，请说明理由水的电离是吸热过程，温度升高时，电离程度增大，c(H＋)、c(OH－)都增大。‎ ‎(2)25 ℃时，将pH＝9的NaOH溶液与pH＝4的H2SO4溶液混合，若所得混合溶液的pH＝7，则NaOH溶液与H2SO4溶液的体积比为101。‎ ‎(3)95 ℃时，若100体积pH1＝a的某强酸溶液与1体积pH2＝b的某强碱溶液混合后溶液呈中性，则混合前，该强酸的pH1与强碱的pH2之间应满足的关系是a＋b＝14或pH1＋pH2＝14。‎ ‎(4)曲线B对应温度下，pH＝2的某HA溶液和pH＝10的NaOH溶液等体积混合后，混合溶液的pH＝5。请分析原因：曲线B对应95_℃，此时水的离子积为10－12，HA为弱酸，HA中和NaOH后，混合溶液中还剩余较多的HA分子，可继续电离出H＋，使溶液pH＝5。‎ 解析：本题的解题关键是搞清楚温度对水的电离平衡、水的离子积和溶液pH的影响。‎ ‎(1)当温度升高时，促进水的电离，水的离子积也增大，水中氢离子浓度、氢氧根离子浓度都增大，水的pH减小，但溶液仍然呈中性。因此结合图像中A、B曲线变化情况及氢离子浓度、氢氧根离子浓度可以判断95 ℃时水的电离平衡曲线应为B，理由为水的电离是吸热过程，升高温度，水的电离程度增大，c(H＋)、c(OH－)增大。‎ ‎(2)25 ℃时所得混合溶液的pH＝7，溶液呈中性即酸碱恰好中和，即n(OH－)＝n(H＋)，则V(NaOH)×10－5mol·L－1＝V(H2SO4)×10－4mol·L－1，得V(NaOH)V(H2SO4)＝101。‎ ‎(3)要注意95 ℃时，水的离子积为10－12，即c(H＋)·c(OH－)＝10－12，则等体积强酸强碱反应至中性时pH酸＋pH碱＝12。根据95 ℃时混合后溶液呈中性，由100×10－a＝1×10b－12，即：10－a＋2＝10b－12，得以下关系：a＋b＝14或pH1＋pH2＝14。‎ ‎(4)在曲线B对应温度下，因pH酸＋pH碱＝2＋10＝12，可得酸碱两溶液中c(H＋)＝c(OH－)，如是强酸、强碱，两溶液等体积混合后溶液应呈中性；现混合溶液的pH＝5，即等体积混合后溶液显酸性，说明H＋与OH－完全反应后又有新的H＋产生，即酸过量，所以说酸HA是弱酸。‎ 7‎