第二讲水的电离和溶液的酸碱性一、选择题1．下列离子在稳定人体血液的pH中起作用的是( )A．Na＋B．HCOC．Fe2＋D．Cl－解析 HCO既可以与H＋反应，又可以与OH－反应，可起到调节血液pH的作用。答案 B2．室温下，在pH＝11的某溶液中，由水电离的c(OH－)为( )①1.0×10－7mol·L－1 ②1.0×10－6mol·L－1③1.0×10－3mol·L－1 ④1.0×10－11mol·L－1A．③B．④C．①或③D．③或④解析 pH＝11即c(OH－)＝10－3mol·L－1是碱性溶液，碱性溶液有两种情况：一是碱溶液，一是强碱弱酸盐的溶液。解此题要注意一个关键问题，由水电离出的c(H＋)始终等于由水电离出的c(OH－)。若为碱溶液，由水电离出的c(OH－)＝c(H＋)＝＝10－11mol·L－1；若为强碱弱酸盐的溶液，由水电离出的c(OH－)＝10－3mol·L－1。答案 D3．常温下用pH为3的某酸溶液分别与pH都为11的氨水、氢氧化钠溶液等体积混合得到a、b两种溶液，关于这两种溶液酸碱性的描述正确的是( )A．b不可能显碱性B．a可能显酸性或碱性C．a不可能显酸性D．b可能显碱性或酸性解析 若酸为强酸时，则b溶液形成的仅为强酸强碱的溶液，呈中性；若酸为弱酸时，则b溶液为弱酸与强碱弱酸盐的混合液，溶液应呈酸性，故A项正确，D项错误。若酸为强酸或电离度比氨水大的弱酸，则a溶液为强酸弱碱盐(或弱酸弱碱盐)和氨水的混合溶液，呈碱性，若酸为电离度比氨水小的酸，则a溶液为弱酸和弱酸弱碱盐的混合溶液，呈酸性；若酸是电离度与氨水相同的酸，则a溶液呈中性，故B项正确，C项错误。8\n答案 AB4．室温下，将1.000mol·L－1盐酸滴入20.00mL1.000mol·L－1氨水中，溶液pH和温度随加入盐酸体积变化曲线如图所示。下列有关说法正确的是( )A．a点由水电离出的c(H＋)＝1.0×10－14mol·L－1B．b点：c(NH)＋c(NH3·H2O)＝c(Cl－)C．c点：c(Cl－)＝c(NH)D．d点后，溶液温度略下降的主要原因是NH3·H2O电离吸热解析 a点pH：7<pH<14，因此水电离出的c(H＋)>1.0×10－14mol·L－1，A项错；b点时盐酸和氨水反应，氨水过量，此等式不成立，B项错；c点溶液呈中性，根据电荷守恒此等式成立，C项正确；d点时盐酸和氨水恰好完全反应，放热最多，再加盐酸温度降低只能是加入盐酸的温度低于溶液温度，这才是温度略下降的主要原因，D项错。答案 C5．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．0.01mol·L－1B．0.017mol·L－1C．0.05mol·L－1D．0.50mol·L－1解析 设NaOH和HCl溶液的浓度都为x。根据反应后溶液的pH＝12显碱性列计算式：＝c(OH－)＝10－2mol·L－1解之得x＝0.05mol·L－1。答案 C6．下列叙述正确的是( )8\nA．无论是纯水，还是酸性、碱性或中性稀溶液，在常温下，其c(H＋)·c(OH－)＝1×10－14B．c(H＋)＝1×10－7mol·L－1的溶液一定是中性溶液C．0.2mol·L－1CH3COOH溶液中的c(H＋)是0.1mol·L－1CH3COOH溶液中的c(H＋)的2倍D．任何浓度的溶液都可以用pH来表示其酸性的强弱解析 KW＝c(H＋)·c(OH－)，且KW只与温度有关，所以，在常温下，纯水、酸性、碱性或中性稀溶液，均有KW＝1×10－14；在温度不确定时，中性溶液里的c(H＋)不一定等于1×10－7mol·L－1；0.2mol·L－1CH3COOH溶液中的CH3COOH电离程度比0.1mol·L－1CH3COOH溶液中的CH3COOH电离程度小，所以，0.2mol·L－1CH3COOH溶液中的c(H＋)小于0.1mol·L－1CH3COOH溶液中的c(H＋)的2倍；当c(H＋)或c(OH－)大于1mol·L－1时，用pH表示溶液的酸碱性就不简便了，而是直接用c(H＋)或c(OH－)来表示。答案 A7．实验室现有3种酸碱指示剂，其pH变色范围如下：甲基橙：3.1～4.4石蕊：5.0～8.0酚酞：8.2～10.0用0.1000mol·L－1NaOH溶液滴定未知浓度的CH3COOH溶液，反应恰好完全时，下列叙述中正确的是( )A．溶液呈中性，可选用甲基橙或酚酞作指示剂B．溶液呈中性，只能选用石蕊作指示剂C．溶液呈碱性，可选用甲基橙或酚酞作指示剂D．溶液呈碱性，只能选用酚酞作指示剂解析 NaOH溶液和CH3COOH溶液恰好反应生成CH3COONa时，CH3COO－水解显碱性，而酚酞的变色范围为8.2～10.0，比较接近。答案 D8．下列关于电解质溶液的正确判断是( )A．在pH＝12的溶液中，K＋、Cl－、HCO、Na＋可以常量共存B．在pH＝0的溶液中，Na＋、NO、SO、K＋可以常量共存C．由0.1mol·L－1一元碱BOH溶液的pH＝10，可推知BOH溶液中存在BOH===B＋＋OH－8\nD．由0.1mol·L－1一元酸HA溶液的pH＝3，可推知NaA溶液中存在A－＋H2OHA＋OH－解析 pH＝12的溶液为强碱性溶液，HCO不能在碱性溶液中常量共存(HCO＋OH－===CO＋H2O)，A项错误；pH＝0的溶液为强酸性溶液，SO在酸性溶液中与H＋反应，且其与NO不能在酸性溶液中常量共存(发生反应：3SO＋2H＋＋2NO===3SO＋2NO↑＋H2O)，B项错误；0.1mol·L－1一元碱BOH溶液的pH＝10，则c(OH－)＝10－4mol·L－1，说明BOH没有全部电离，溶液中存在电离平衡：BOHB＋＋OH－，C项错误；0.1mol·L－1一元酸HA溶液的pH＝3，则c(H＋)＝10－3mol·L－1，说明HA为弱酸，则NaA为强碱弱酸盐，其溶液中存在水解平衡：A－＋H2OHA＋OH－，D项正确。答案 D二、非选择题9．某学生欲用已知物质的量浓度的盐酸来测定未知物质的量浓度的NaOH溶液时，选择甲基橙作指示剂。请填写下列空白：(1)用标准的盐酸滴定待测的NaOH溶液时，左手握酸式滴定管的活塞，右手轻轻摇动锥形瓶，眼睛注视__________________________________________________________________________________________________________________________________________。直到因加入一滴盐酸后，溶液由黄色变为橙色，并_____________________________为止。(2)下列操作中可能使所测NaOH溶液的浓度数值偏低的是________(填字母序号)。A．酸式滴定管未用标准盐酸润洗就直接注入标准盐酸B．滴定前盛放NaOH溶液的锥形瓶用蒸馏水洗净后没有干燥C．酸式滴定管在滴定前有气泡，滴定后气泡消失D．读取盐酸体积时，开始仰视读数，滴定结束时俯视读数(3)若滴定开始和结束时，酸式滴定管中的液面如图所示，则起始读数为________mL，终点读数为________mL；所用盐酸溶液的体积为________mL。解析 在求c(NaOH)和进行误差分析时应依据公式：8\nc(NaOH)＝。欲求c(NaOH)，须先得V[HCl(aq)]再代入公式；进行误差分析时，要考虑实际操作对每一个量即V[HCl(aq)]和V[NaOH(aq)]的影响，进而影响c(NaOH)。(1)考查酸碱中和滴定实验的规范操作。(2)考查由于不正确操作引起的误差分析。酸式滴定管未用标准盐酸润洗，内壁附着一层水，可将加入的盐酸冲稀，中和相同量的碱，所需盐酸的体积偏大，结果偏高；用碱式滴定管取出的待测NaOH溶液的物质的量一旦确定，倒入锥形瓶后，水的加入不影响OH－的物质的量，也就不影响结果；若排出气泡，液面会下降，故读取V酸偏大，结果偏高；正确读数(虚线部分)和错误读数(实线部分)如图所示，故D选项读取V酸偏小，结果偏低。(3)读数时，以凹液面的最低点为基准。答案 (1)锥形瓶内溶液颜色变化 半分钟内不褪色(2)D (3)0.00 26.10 26.1010．向20mL硫酸和盐酸的混合溶液中，逐滴加入0.05mol·L－1Ba(OH)2溶液时，生成沉淀的质量变化及由此而引起的溶液的pH的变化如图所示。计算：(1)原混合溶液中c(H＋)＝__________；c(Cl－)＝________。(2)A点的pH＝________。解析 (1)由图像知，pH＝7时耗Ba(OH)2溶液60mL，由于n(H＋)＝n(OH－)，则20mL×c(H＋)＝60mL×0.05mol·L－1×2故c(H＋)＝0.3mol·L－1加入20mLBa(OH)2溶液时，SO完全沉淀，故c(SO)＝c(H2SO4)8\n＝＝0.05mol·L－1所以，c(Cl－)＝0.3mol·L－1－2×0.05mol·L－1＝0.2mol·L－1。(2)A点：c(H＋)＝＝0.1mol·L－1pH＝－lg10－1＝1。答案 (1)0.3mol·L－1 0.2mol·L－1 (2)111．已知水在25℃和95℃时，其电离平衡曲线如右图所示：(1)则25℃时水的电离平衡曲线应为________(填“A”或“B”)，请说明理由__________________________________________________________________________________。(2)25℃时，将pH＝9的NaOH溶液与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________。(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__________________。(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。请分析其原因：___________________________________________________________________________________________________________________________。解析 本题的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。因此结合图象中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，25℃时水的电离平衡曲线应为A，理由为水的电离是吸热过程，升高温度，水的电离程度增大。(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(aq)]·10－5mol·L－1＝V[H2SO4(aq)]·10－4mol·L－1，得V[NaOH(aq)]∶V[H2SO4(aq)]8\n＝10∶1。(3)要注意是95℃时，水的离子积为1×10－12，即c(H＋)·c(OH－)＝1×10－12，根据95℃时混合后溶液呈中性，pH2＝b的某强碱溶液中c(OH－)＝10b－12;有100×10－a＝1×10b－12，即10－a＋2＝10b－12，所以，有以下关系：a＋b＝14或pH1＋pH2＝14。(4)在曲线B对应温度下，因pH(酸)＋pH(碱)＝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。答案 (1)A 水的电离是吸热过程，温度低时，电离程度小，KW小(2)10∶1 (3)a＋b＝14或pH1＋pH2＝14(4)曲线B对应95℃，此时水的离子积为1×10－12，因pH(酸)＋pH(碱)＝12，可得酸碱两溶液中c(H＋)＝c(OH－)，若HA为强酸，HA与NaOH溶液等体积混合后溶液应呈中性，现混合溶液pH＝5，即混合后溶液显酸性则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＝512．实验室常利用甲醛法测定(NH4)2SO4样品中氮的质量分数，其反应原理为：4NH＋6HCHO===3H＋＋6H2O＋(CH2)6N4H＋[滴定时，1mol(CH2)6N4H＋与1molH＋相当]，然后用NaOH标准溶液滴定反应生成的酸。某兴趣小组用甲醛法进行了如下实验：步骤Ⅰ 称取样品1.500g。步骤Ⅱ 将样品溶解后，完全转移到250mL容量瓶中，定容，充分摇匀。步骤Ⅲ 移取25.00mL样品溶液于250mL锥形瓶中，加入10mL20%的中性甲醛溶液，摇匀、静置5min后，加入1～2滴酚酞试液，用NaOH标准溶液滴定至终点。按上述操作方法再重复2次。(1)根据步骤Ⅲ填空：①碱式滴定管用蒸馏水洗涤后，直接加入NaOH标准溶液进行滴定，则测得样品中氮的质量分数________(填“偏高”、“偏低”或“无影响”)。②锥形瓶用蒸馏水洗涤后，水未倒尽，则滴定时用去NaOH标准溶液的体积________(填“偏大”、“偏小”或“无影响”)。③滴定时边滴边摇动锥形瓶，眼睛应观察________。8\nA．滴定管内液面的变化B．锥形瓶内溶液颜色的变化④滴定达到终点时，酚酞指示剂由______色变成______色。(2)滴定结果如下表所示：滴定次数待测溶液的体积/mL标准溶液的体积滴定前刻度/mL滴定后刻度/mL125.001.0221.03225.002.0021.99325.000.2020.20若NaOH标准溶液的浓度为0.1010mol·L－1，则该样品中氮的质量分数为________。解析 (1)在滴定过程中，应在边滴边摇动锥形瓶的同时，边注视锥形瓶内溶液颜色的变化。当溶液颜色由无色变成浅红色并保持半分钟颜色不变时，表明已达到滴定终点。由4NH＋6HCHO===3H＋＋6H2O＋(CH2)6N4H＋，H＋＋OH－===H2O及题给信息得：NH～OH－，即V(NH)·c(NH)＝V(NaOH)·c(NaOH)；碱式滴定管不用标准液润洗就直接加入标准液，使c(NaOH)降低，消耗NaOH溶液的体积增大，n(NH)增大，结果偏高。锥形瓶中水未倒净对结果没有影响。(2)三次实验平均消耗NaOH溶液的体积为：＝20.00mL,25.00mL待测液中n(NH)＝n(OH－)＝0.1010mol·L－1×0.02000L＝2.020×10－3mol，样品中氮的质量分数为：×100%≈18.85%。答案 (1)①偏高 ②无影响 ③B ④无 粉红(或浅红)(2)18.85%8
