1、水的电离和溶液的酸碱性(45分钟100分)一、选择题(本题包括7小题,每题6分,共42分)1.一些食物的近似pH如下表:食物苹果葡萄牛奶玉米粥pH2.93.33.54.56.36.66.88.0人的胃液中含有盐酸,对于胃酸过多的人,空腹时最宜食用的是()A.苹果 B. 葡萄 C. 牛奶 D. 玉米粥【解析】选D。一般pH小于7时,溶液呈酸性,且pH越小,酸性越强,所以苹果、葡萄、牛奶等食品均显酸性;pH大于7时,溶液呈碱性,pH等于7时,溶液呈中性,玉米粥的pH为6.88.0,可能显弱酸性、中性或弱碱性,所以对于胃酸过多的人,空腹时最宜食用的食物是玉米粥,故选D。2.H2S2O3是一种弱酸,实
2、验室欲用0.01 molL-1的Na2S2O3溶液滴定I2溶液,发生的反应为I2+2Na2S2O32NaI+Na2S4O6,下列说法合理的是()A.该滴定可用甲基橙作指示剂B.Na2S2O3是该反应的还原剂C.该滴定可选用如图所示装置D.该反应中每消耗2 mol Na2S2O3,电子转移数为4NA【解析】选B。碘水溶液显酸性,甲基橙在该溶液显红色,当用Na2S2O3滴定达到终点时溶液由红色变为橙色,颜色变化不明显,因此该滴定不可用甲基橙作指示剂,应用淀粉溶液作指示剂,错误;B.在该反应中,I2中的元素化合价降低,得到电子,作氧化剂,Na2S2O3中的硫元素的化合价升高,失去电子,是该反应的还原
3、剂,正确;C.Na2S2O3是强碱弱酸盐,水溶液显碱性,应使用碱式滴定管,不能用酸式滴定管,错误;D.根据化合价改变的总数与电子转移数目相等可知该反应中每消耗2 mol Na2S2O3,电子转移数为2NA,错误。3.某温度下,向c(H+)=110-6 molL-1的蒸馏水中加入NaHSO4晶体,保持温度不变,测得溶液的c(H+)=110-2 molL-1。下列对该溶液的叙述不正确的是()A.该温度高于25 B.由水电离出来的H+的浓度为110-10 molL-1C.加入NaHSO4晶体抑制水的电离D.取该溶液加水稀释100倍,溶液中的c(OH-)减小【解析】选D。该温度下蒸馏水中c(H+)=1
4、10-6 molL-1,大于25 时纯水中c(H+),故温度高于25 ,A项正确;此温度下Kw=110-12,故该NaHSO4溶液中c(OH-)=110-10 molL-1,由水电离出的c(H+)与溶液中的c(OH-)相等,B项正确;加入NaHSO4后,NaHSO4电离出的H+抑制了水的电离,C项正确;加水稀释时,c(H+)减小,而Kw不变,故c(OH-)增大,D项错误。4.室温时,下列关于溶液的叙述正确的是 ()A.1.010-3molL-1盐酸的pH=3,1.010-8molL-1盐酸的pH=8B.pH=a的醋酸溶液稀释1倍后,溶液的pH=b,则abC.pH=12的氨水和pH=2的盐酸等体
5、积混合,混合液的pH7,故C错误;设NaOH溶液的浓度为c,10.1=100c,c=0.001 molL-1,pH=11,故D正确。5.某温度下,向一定体积的HF溶液中逐滴加入等浓度的KOH溶液,溶液中pOHpOH=-lgc(OH-)与pH的变化关系如图所示,则 ()A.滴定过程由M向N过渡B.M点所示溶液显酸性C.M点和N点所示溶液中水电离出的c(H+)相同D.Q点消耗KOH溶液的体积等于醋酸溶液的体积【解析】选C。由图象可以看出,在Q点pOH=pH,溶液呈中性,在N点pOHpH,即c(H+)c(OH-),溶液显酸性,同理可知在M点溶液显碱性,B错误;HF溶液中逐滴加入等浓度的KOH溶液,p
6、H逐渐增大,A错误;在N点溶液中c(H+) 与M点溶液中c(OH-)相等,即水电离出的c(H+)相同,C正确;在Q点溶液呈中性,由于HF为弱酸,则酸应稍过量,故KOH溶液的体积少于HF溶液的体积,D错误。6. T 时,水的离子积为Kw,该温度下将a molL-1一元酸HA与b molL-1一元碱BOH等体积混合,要使混合液显中性的条件是 ()A.混合液的pH=7B.混合液中Kw=c2(H+)C.a=bD.混合液中c(B+)+c(H+)=c(A-)+c(OH-)【解析】选B。因为不明确具体温度是多少,所以根据pH=7不能说明溶液呈中性,A错;HA与BOH的强弱都不知道,所以无法确定a与b的大小关
7、系,C错;任何溶液无论是否呈中性,都有c(B+)+c(H+)=c(A-)+c(OH-),D错;Kw=c(H+)c(OH-)=c2(H+),即c(OH-)=c(H+),溶液呈中性。【加固训练】已知NaHSO4在水中的电离方程式为NaHSO4Na+H+S。某温度下,向pH=6的蒸馏水中加入NaHSO4晶体,保持温度不变,测得溶液的pH为2。对于该溶液,下列叙述中不正确的是()A.该温度下加入等体积pH=12的NaOH溶液可使反应后的溶液恰好呈中性B.水电离出来的c(H+)=110-10molL-1C.c(H+)=c(OH-)+c(S)D.该温度高于25 【解析】选A。某温度下,pH=6的蒸馏水,K
8、w=110-12,NaHSO4溶液的pH为2,c(H+)=110-2molL-1,pH=12的NaOH溶液,c(OH-)=1 molL-1,反应后的溶液呈碱性,则A不正确。7.(能力挑战题)室温下,用0.10 molL-1的盐酸滴定20.00 mL 0.10 molL-1的某碱BOH溶液得到的滴定曲线如图所示:下列判断不正确的是()A.滴定时可以使用甲基橙作指示剂B.b点时溶液的pH=7C.当c(Cl-)=c(B+)时,V(HCl)20.00 mLD.c点时溶液中c(H+)约为0.03 molL-1【解析】选B。由图可知0.10 molL-1的某碱BOH溶液的pH接近12,即小于13,则该碱为
9、弱碱,应使用甲基橙作指示剂,A项正确;b点时,盐酸和BOH恰好完全反应,溶液中的溶质为强酸弱碱盐(BCl),pH7,B项错误;当c(Cl-)=c(B+)时,由电荷守恒知,溶液呈中性,pH=7,此时未达滴定终点,说明V(HCl)20.00 mL,C项正确;c点时溶液中HCl过量,可忽略B+水解生成的H+,故c(H+)=n(H+)过量/V混=(0.10 molL-120.00 mL)/60.00 mL0.03 molL-1,D项正确。【易错提醒】1.忽视了强酸滴定弱碱时不能选用酚酞作指示剂。2.弄不清楚酸碱恰好反应的点不一定是中性点。二、非选择题(本题包括4小题,共58分)8.(12分) (1)有
10、一学生在实验室测某溶液的pH,实验时,他先用蒸馏水润湿pH试纸,然后用洁净干燥的玻璃棒蘸取试样进行检测:该学生的操作是_(填“正确的”或“错误的”),其理由是_。若用此方法分别测定c(H+)相等的盐酸和醋酸溶液的pH,误差较大的是_,原因是_。(2)某温度时,测得0.01 molL-1的NaOH溶液的pH=10。在此温度下,将0.01 molL-1的H2SO4溶液Va L与pH=12的NaOH溶液Vb L混合,若所得混合液pH=11,则VaVb=_。(3)t 时,有pH=2的稀硫酸和pH=11的NaOH溶液等体积混合后溶液呈中性,则该温度下水的离子积常数Kw=_。该温度下(t ),将100 m
11、L 0.1 molL-1的稀硫酸溶液与100 mL 0.4 molL-1的NaOH溶液混合后(溶液体积变化忽略不计),溶液的pH=_。该温度下(t ),1体积的稀硫酸和10体积的NaOH溶液混合后溶液呈中性,则稀硫酸的pH(pHa)与NaOH溶液的pH(pHb)的关系是_。【解析】(1)用pH试纸测定溶液酸碱性时,不能用水润湿。若润湿,会使待测液浓度减小,结果可能出现误差。(2)溶液中c(OH-)=10-2 molL-1、c(H+)=10-10 molL-1,所以Kw=10-12,混合后溶液呈碱性,c(OH-)=10-1 molL-1,VaVb=152。(3)t 时,有pH=2的稀硫酸和pH=
12、11的NaOH溶液等体积混合后溶液呈中性,则0.01=Kw/10-11,解得该温度下水的离子积常数Kw=10-13。硫酸和氢氧化钠的物质的量是0.01 mol和0.04 mol,则氢氧化钠是过量的,所以溶液中OH-浓度是(0.04 mol-0.02 mol)0.2 L=0.1 molL-1,则溶液中氢离子浓度是110-12 molL-1,即pH=12。1体积的稀硫酸和10体积的NaOH溶液混合后溶液呈中性,则10-pHa=1010-(13-pHb),解得pHa+pHb=12。答案:(1)错误的润湿后,稀释了原溶液,使其浓度减小,可能导致测量误差盐酸盐酸是强电解质,醋酸是弱电解质,在溶液中存在C
13、H3COOHCH3COO-+H+,稀释时平衡右移,继续电离出H+,稀释时c(H+)较小,pH较小,故误差较小(2)152(3)10-1312pHa+pHb=129.(14分)为研究HA、HB溶液和MOH的酸碱性的相对强弱,某化学学习小组设计了以下实验:室温下,将pH=2的两种酸溶液HA、HB和pH=12的碱溶液MOH各1 mL,分别加水稀释到1 000 mL,其pH的变化与溶液体积的关系如图,根据所给数据,请回答下列问题:(1)HA为_酸,HB为_酸(填“强”或“弱”)。(2)若c=9,则稀释后的三种溶液中,由水电离的氢离子的浓度的大小顺序为 (用酸、碱的化学式表示)。将稀释后的HA溶液和MO
14、H溶液取等体积混合,则所得溶液中c(A-)_c(M+)(填“大于”“小于”或“等于”)。(3)若b+c=14,则MOH为_碱(填“强”或“弱”)。将稀释后的HB溶液和MOH溶液取等体积混合,所得混合溶液的pH_7(填“大于”“小于”或“等于”)。【解析】(1)pH=a的强酸,稀释10n倍后,溶液的pH=a+n;pH=a的弱酸,稀释10n倍后,溶液的pH介于a和a+n之间。据此可确定HA是强酸,HB是弱酸。(2)pH=9的MOH溶液中,c(H+)水=110-9molL-1;pH=5的HA溶液中,c(H+)水=c(OH-)水=110-9molL-1;pH=b的HB溶液中,c(H+)水=HB等于(3
15、)弱等于10.(14分)中学化学常见的滴定法包括中和滴定法、氧化还原反应滴定法等。(1)探究小组甲用酸性KMnO4溶液滴定某补血剂中铁元素的含量。下列滴定装置图中(夹持部分已略去),最合理的是_(填字母序号)。实验前,首先要准确配制一定物质的量浓度的酸性KMnO4溶液250 mL,配制时需要的仪器除托盘天平、玻璃棒、烧杯、胶头滴管、量筒外,还需要_(填仪器名称)。(2)常温下,探究小组乙将0.1 molL-1盐酸滴入20 mL 0.1 molL-1氨水中,溶液的pH随加入盐酸体积的变化曲线如图所示。a点处假设溶液的pH=10,则该点处由水电离产生的c(OH-)=_。b点处溶液中c (Cl-)_
16、c(N)(填“”“c(H+)c(N)c(OH-)。答案:(1)B250 mL容量瓶(2)10-10 molL-1=c(Cl-)c(H+)c(N)c(OH-)【加固训练】测血钙的含量时,可将2.0 mL血液用蒸馏水稀释后,向其中加入足量草酸铵(NH4)2C2O4晶体,反应生成CaC2O4沉淀。将沉淀用稀硫酸处理得H2C2O4后,再用某酸性KMnO4溶液滴定,氧化产物为CO2,还原产物为Mn2+,若终点时用去20.00 mL 1.010-4molL-1KMnO4溶液。(1)写出用KMnO4滴定H2C2O4的离子方程式_。(2)判断滴定终点的方法是_。(3)计算:血液中含钙离子的浓度为_gmL-1。
17、【解析】此题将酸碱中和滴定迁移到氧化还原滴定。因Mn为紫色,Mn2+为无色可用这一明显的颜色变化来判断滴定终点。该过程涉及多步化学反应,有如下关系式:Ca2+CaC2O4H2C2O4KMnO41 mol mol510-6mol 1.010-4 molL-10.02 L血液中c(Ca2+)=1.010-4 gmL-1。答案:(1)2Mn+5H2C2O4+6H+2Mn2+10CO2+8H2O(2)滴入最后一滴KMnO4溶液,混合溶液呈紫色,半分钟内不褪色(3)1.010-411.(18分)(能力挑战题)滴定分析是一种操作简便、准确度很高的定量分析方法,它可广泛应用于中和滴定、氧化还原反应等滴定中。
18、某研究性学习小组的同学利用滴定分析法进行下面两项定量分析。(1)测定NaOH和Na2CO3的混合液中NaOH的含量。实验操作为先向混合液中加过量的BaCl2溶液使Na2CO3完全转化成BaCO3沉淀,然后用标准盐酸滴定(用酚酞作指示剂)。向混有BaCO3沉淀的NaOH溶液中直接滴入盐酸,则终点颜色的变化为_,为何此种情况能测出NaOH的含量?_。滴定时,若滴定管中的滴定液一直下降到活塞处才达到滴定终点,则能否由此准确地计算出结果?_。(2)测定某品牌的碘盐(含有碘酸钾)中碘元素的百分含量。准确称取5.000 0 g该碘盐,溶于蒸馏水,然后与足量的KI溶液在酸性条件下混合(发生的反应为KIO3+
19、3H2SO4+5KI3K2SO4+3I2+3H2O),充分反应后将混合溶液稀释至250 mL,然后用5.010-4 molL-1的Na2S2O3标准溶液进行滴定(用淀粉作指示剂,反应为I2+2S22I-+S4)。取用Na2S2O3标准溶液应该用_式滴定管。有关实验数值如下表所示(第一次滴定终点的数据如图所示,请将读得的数据填入表中)。滴定次数待测液的体积(mL)滴定前的读数(mL)滴定后的读数(mL)第一次25.000.00V=_第二次25.000.0014.99第三次25.000.0015.01该碘盐中碘元素的百分含量为_,下列操作中,会导致所测得的碘元素的百分含量偏大的是_。a.滴定终点时
20、,俯视刻度b.没有用Na2S2O3标准溶液润洗相应的滴定管c.锥形瓶中有少量的蒸馏水【解析】(1)由于用酚酞作指示剂,滴定终点时溶液的颜色变化为由红色变成无色,此时溶液呈弱碱性,BaCO3无法反应,此过程中只有NaOH与盐酸反应,故可求出NaOH的含量。(2)第一次滴定终点的读数是15.90 mL,所消耗Na2S2O3溶液的量比另外两次多出许多,故应舍弃;滴定25.00 mL 待测液消耗15.00 mL Na2S2O3溶液。由I3I26S2知,5.000 0 g该碘盐中,n(I)=1510-3 L5.010-4 molL-1=1.2510-6 mol,m(I)=127 gmol-11.2510-6 mol1.591 g,故碘元素的百分含量为3.1810-5100%。a操作会导致滴定后读数偏小,测量值偏小;b操作会导致标准溶液被稀释,测量的结果偏大;c操作对实验结果无影响。答案:(1)由红色变成无色滴定终点时溶液呈弱碱性,BaCO3不参与反应不能,因为活塞处无刻度,无法准确地读出所用标准盐酸的体积(2)碱15.903.1810-5100%b