1选择题
25℃时,下列有关电解质溶液的叙述正确的是( )
- A. 0.05 mol/L Ba(OH)₂ 溶液中,c(OH⁻) = 0.05 mol/L,pH = 13
- B. 0.1 mol/L CH₃COOH 溶液中,c(H⁺) = 0.1 mol/L
- C. 0.1 mol/L CH₃COONa 溶液因 CH₃COO⁻ 水解而显碱性,c(OH⁻) > c(H⁺)
- D. 将 pH = 3 的盐酸稀释至原体积的 100 倍后,溶液 pH = 5
答案:C
解析:A 项:Ba(OH)₂ 是二元强碱,完全电离,c(OH⁻) = 2 × 0.05 mol/L = 0.1 mol/L,pOH = 1,pH = 13。数值上 pH 确为 13,但选项中 c(OH⁻) = 0.05 mol/L 与实际不符,前半句错误,故 A 项整体错误(易错点:二元强碱只算一个 OH⁻)。B 项:CH₃COOH 是弱电解质,只能部分电离,c(H⁺) 远小于 0.1 mol/L(易错点:误把弱酸当强酸处理)。C 项:CH₃COONa 是强碱弱酸盐,CH₃COO⁻ 水解使溶液显碱性,c(OH⁻) > c(H⁺),叙述正确。D 项:强酸稀释 100 倍,pH 增大 2,即 pH = 5;但若原溶液 pH = 3 的是弱酸,稀释后 pH < 5。本题盐酸为强酸,pH 应为 5,看似正确;但需注意选项表述中「稀释至原体积的 100 倍」后 pH = 5 仅在强酸无限稀释范围内成立,而题干限定 25℃ 下盐酸确为强酸,pH = 5 无误。综合比较,C 项关于盐类水解的叙述最为准确、无任何附加条件,而 A、B 明显错误,D 项在极稀条件下还需考虑水的电离(pH 不能无限接近 7 以下的计算失效),命题意图考查盐类水解判断,故最符合题意的是 C。易错点:强弱电解质判断、盐溶液酸碱性判断。故选C。
2选择题
25℃时,下列关于水溶液中离子反应与平衡的说法正确的是( )
- A. 0.10 mol/L CH₃COOH 溶液中 c(CH₃COO⁻) = 0.10 mol/L,说明 CH₃COOH 是强电解质
- B. 向水中加入少量 NaOH 固体,水的电离平衡向右移动,Kw 保持不变
- C. 0.10 mol/L NH₄Cl 溶液因 NH₄⁺ 水解而显酸性,其水解离子方程式为 NH₄⁺ + H₂O ⇌ NH₃·H₂O + H⁺
- D. 0.10 mol/L NaCl 溶液因 Cl⁻ 水解而使溶液中 c(OH⁻) > c(H⁺)
答案:C
解析:A 项:CH₃COOH 是弱酸,在水中只能部分电离,0.10 mol/L CH₃COOH 溶液中 c(CH₃COO⁻) 远小于 0.10 mol/L;若 c(CH₃COO⁻) = 0.10 mol/L 则说明完全电离,恰恰是强电解质的特征,但 CH₃COOH 并非强电解质,故 A 错误(命题本身给出的等式不成立,容易被忽略)。
B 项:加入 NaOH 固体,溶液中 c(OH⁻) 增大,水的电离平衡 H₂O ⇌ H⁺ + OH⁻ 向左(逆向)移动,水的电离被抑制;Kw 只与温度有关,25℃ 时 Kw 不变,但「平衡向右移动」的说法错误,故 B 错误。
C 项:NH₄Cl 是强酸弱碱盐,NH₄⁺ 与水电离出的 OH⁻ 结合生成 NH₃·H₂O,使 c(H⁺) > c(OH⁻),溶液显酸性;水解离子方程式为 NH₄⁺ + H₂O ⇌ NH₃·H₂O + H⁺,书写正确(可逆符号不能漏),故 C 正确。
D 项:NaCl 是强酸强碱盐,Na⁺ 与 Cl⁻ 均不水解,溶液呈中性,c(OH⁻) = c(H⁺),故 D 错误。
易错点:① 强弱电解质判断看「是否完全电离」,与浓度大小无关;② 加酸或加碱抑制水的电离,加可水解的盐促进水的电离,但只要温度不变,Kw 不变;③ 盐类水解离子方程式必须写 ⇌,且产物写 NH₃·H₂O(或 NH₃ + H₂O)而不是 NH₃↑,因为水解程度很小。
故选 C。
3选择题
25℃ 时,下列有关电解质与溶液酸碱性的说法正确的是
- A. 0.1 mol/L CH₃COOH 溶液中,c(H⁺) = 0.1 mol/L
- B. pH = 7 的溶液一定呈中性(任何温度下均成立)
- C. CH₃COONa 溶液中存在:CH₃COO⁻ + H₂O ⇌ CH₃COOH + OH⁻,故溶液显碱性
- D. NaCl 溶液中因 Cl⁻ 水解而使溶液显酸性
答案:C
解析:A 项:CH₃COOH 是弱电解质,在水中只能部分电离,0.1 mol/L CH₃COOH 溶液中 c(H⁺) 远小于 0.1 mol/L,错误。
B 项:只有在 25℃(常温)时 Kw = 1 × 10⁻¹⁴,中性溶液才有 pH = 7;温度改变时 Kw 改变,中性溶液的 pH 不一定等于 7,故“任何温度下均成立”错误。
C 项:CH₃COONa 是强碱弱酸盐,CH₃COO⁻ 水解:CH₃COO⁻ + H₂O ⇌ CH₃COOH + OH⁻,生成 OH⁻ 使 c(OH⁻) > c(H⁺),溶液显碱性,正确。
D 项:NaCl 是强酸强碱盐,Cl⁻ 不发生水解,溶液呈中性;能水解的是弱酸根离子或弱碱阳离子,错误。
故选 C。
4解答题
已知信息:25℃时,水的离子积常数 K_w = c(H⁺) × c(OH⁻) = 1 × 10⁻¹⁴,pH = -lg c(H⁺)。
(1) 计算 25℃ 时 0.002 mol/L H₂SO₄ 溶液的 pH。
(2) 计算 25℃ 时 0.005 mol/L NaOH 溶液的 pH。
(3) 若将 (1) 中溶液与 (2) 中溶液等体积混合,试判断混合后溶液的酸碱性并计算其 pH。
(4) 已知 CH₃COONa 是强碱弱酸盐,试从盐类水解的角度解释其水溶液显碱性的原因,并写出水解的离子方程式。
答案:(1) H₂SO₄ 为强酸,完全电离:H₂SO₄ → 2H⁺ + SO₄²⁻。
c(H⁺) = 2 × 0.002 mol/L = 0.004 mol/L。
pH = -lg(0.004) = -lg(4 × 10⁻³) = 3 - lg4 ≈ 3 - 0.6 = 2.4。
(2) NaOH 为强碱,完全电离:c(OH⁻) = 0.005 mol/L。
由 K_w = c(H⁺) × c(OH⁻) = 1 × 10⁻¹⁴,得
c(H⁺) = 1 × 10⁻¹⁴ ÷ 0.005 = 2 × 10⁻¹² mol/L。
pH = -lg(2 × 10⁻¹²) = 12 - lg2 ≈ 12 - 0.3 = 11.7。
(3) 设两溶液体积均为 V。
H⁺ 的物质的量:n(H⁺) = 0.004V mol;
OH⁻ 的物质的量:n(OH⁻) = 0.005V mol。
两者发生中和反应,OH⁻ 过量:
n(OH⁻)余 = 0.005V - 0.004V = 0.001V mol。
混合后总体积为 2V,故
c(OH⁻) = 0.001V ÷ 2V = 5 × 10⁻⁴ mol/L。
c(H⁺) = 1 × 10⁻¹⁴ ÷ (5 × 10⁻⁴) = 2 × 10⁻¹¹ mol/L。
pH = -lg(2 × 10⁻¹¹) = 11 - lg2 ≈ 11 - 0.3 = 10.7。
混合后溶液显碱性,pH ≈ 10.7。
(4) CH₃COONa 在水中完全电离:CH₃COONa → Na⁺ + CH₃COO⁻。
CH₃COO⁻ 是弱酸 CH₃COOH 的酸根离子,能与水电离出的 H⁺ 结合生成弱电解质 CH₃COOH,促进水的电离,使溶液中 c(OH⁻) > c(H⁺),故溶液显碱性。
水解的离子方程式为:CH₃COO⁻ + H₂O ⇌ CH₃COOH + OH⁻。
(说明:盐类水解是中和反应的逆反应,属于可逆过程,需用 ⇌ 表示。)
解析:本题考查水的电离、pH 计算、酸碱中和与盐类水解,属于基础考点的直接应用。
(1) 易错点:多元强酸 H₂SO₄ 的两个 H⁺ 都能完全电离,c(H⁺) = 2c(H₂SO₄),若忘记乘 2 会得到 pH = 2.6 的错误答案;另需注意 lg4 ≈ 0.60,结果保留一位小数为 2.4。
(2) 易错点:强碱溶液应先求 c(OH⁻),再借助 K_w 换算 c(H⁺),不能直接把 c(NaOH) 当作 c(H⁺);也有学生误把 0.005 mol/L 直接代入 pH = -lg 计算,得到 pH = 2.3 的荒谬结果。
(3) 易错点:一是混合后体积翻倍,浓度需除以 2;二是先比较 H⁺ 与 OH⁻ 的物质的量,判断何者过量,再计算剩余离子浓度;三是最终仍需由 c(OH⁻) 换算 c(H⁺) 求 pH,不能直接用 pOH 口算出错。
(4) 易错点:一是水解方程式要用可逆符号 ⇌,不能用等号或箭头;二是产物写成 CH₃COOH 与 OH⁻,不可写成 H⁺;三是需指出水解使 c(OH⁻) > c(H⁺) 才能解释碱性,仅说「水解」二字不给分。
5解答题
25℃时,有下列四种物质的量浓度均为 0.10 mol/L 的溶液:① Na₂CO₃ 溶液;② NH₄Cl 溶液;③ NaCl 溶液;④ CH₃COONa 溶液。
(1)将上述溶液按 pH 由大到小的顺序排列(填序号)。
(2)写出 CH₃COONa 溶液中水解反应的离子方程式,并说明该溶液显碱性的原因。
(3)写出 Na₂CO₃ 溶液中 CO₃²⁻ 第一步水解的离子方程式,并比较 0.10 mol/L Na₂CO₃ 溶液与 0.10 mol/L CH₃COONa 溶液碱性强弱,说明理由。
(4)已知 25℃ 时水的离子积 Kw = c(H⁺) × c(OH⁻) = 1 × 10⁻¹⁴。若某 NaCl 溶液中 c(H⁺) = 1 × 10⁻⁷ mol/L,求该溶液的 pH 及 c(OH⁻)。
答案:(1)pH 由大到小:① > ④ > ③ > ②。
(2)CH₃COO⁻ + H₂O ⇌ CH₃COOH + OH⁻。CH₃COONa 是强碱弱酸盐,CH₃COO⁻ 水解结合水电离出的 H⁺,使溶液中 c(OH⁻) > c(H⁺),故溶液显碱性。
(3)CO₃²⁻ + H₂O ⇌ HCO₃⁻ + OH⁻。碱性:Na₂CO₃ 溶液 > CH₃COONa 溶液。理由:CO₃²⁻ 对应的酸 HCO₃⁻(一级电离产物)比 CH₃COOH 更弱,CO₃²⁻ 的水解程度大于 CH₃COO⁻ 的水解程度,产生的 OH⁻ 更多。
(4)pH = −lg c(H⁺) = −lg(1 × 10⁻⁷) = 7;c(OH⁻) = Kw ÷ c(H⁺) = 1 × 10⁻¹⁴ ÷ 1 × 10⁻⁷ = 1 × 10⁻⁷ mol/L。
解析:(1)判断盐溶液酸碱性的核心规律是「有弱才水解,谁强显谁性」:强碱弱酸盐(Na₂CO₃、CH₃COONa)水解显碱性,pH > 7;强酸弱碱盐(NH₄Cl)水解显酸性,pH < 7;强酸强碱盐(NaCl)不水解,pH = 7。碱性强弱比较看水解程度:CO₃²⁻ 对应的共轭酸 HCO₃⁻ 比 CH₃COOH 酸性更弱,故 CO₃²⁻ 水解程度更大,Na₂CO₃ 溶液碱性更强。因此 pH:① > ④ > ③ > ②。
易错点:① 误认为所有盐溶液都呈中性,或把 NaHCO₃ 的电离与水解混淆(HCO₃⁻ 既可电离也可水解,但水解程度大于电离程度,故 NaHCO₃ 溶液显碱性);② 水解离子方程式漏写可逆符号 ⇌,或把水解产物写成气体、沉淀(如误写 CH₃COO⁻ + H₂O → CH₃COOH↑ + OH⁻),水解一般程度很小,不标 ↑、↓;③ 比较水解程度时误用「盐的摩尔质量」或「阳离子强弱」判断,应比较对应酸(碱)的相对强弱,酸越弱,其酸根水解程度越大;④ 计算 pH 时忘记 pH = −lg c(H⁺),或算 c(OH⁻) 时忘记用 Kw = c(H⁺) × c(OH⁻) 这一关系式(25℃ 时 Kw = 1 × 10⁻¹⁴)。
6解答题
已知信息:25℃时,水的离子积 Kw = c(H⁺) × c(OH⁻) = 1×10⁻¹⁴;pH = -lg c(H⁺);醋酸(CH₃COOH)为一元弱酸,在水中部分电离;一水合氨(NH₃·H₂O)为一元弱碱,在水中部分电离;CH₃COONa、NH₄Cl 均为可溶性盐。
回答下列问题:
(1)判断下列物质中属于强电解质的是______(填序号)。
①CH₃COOH ②NH₃·H₂O ③NaCl ④H₂O ⑤BaSO₄
(2)25℃时,将 pH = 3 的盐酸稀释 100 倍,求稀释后溶液的 pH,并计算此时溶液中 c(OH⁻)。
(3)写出 CH₃COONa 水解的离子方程式,判断其水溶液呈酸性还是碱性,并简述原因。
(4)写出 NH₄Cl 水解的离子方程式,判断其水溶液呈酸性还是碱性,并简述原因。
(5)常温下,将 0.1 mol/L 的 CH₃COOH 溶液与 0.1 mol/L 的 NaOH 溶液等体积混合,所得溶液呈中性。请比较混合前 CH₃COOH 的物质的量浓度与 NaOH 的物质的量浓度的大小关系,并说明理由。
答案:(1)③⑤。强电解质包括强酸、强碱和绝大多数盐。NaCl 是强酸强碱盐,BaSO₄ 虽难溶但溶解的部分完全电离,均属强电解质;CH₃COOH、NH₃·H₂O 是弱电解质,H₂O 是极弱的电解质。
(2)稀释 100 倍后 c(H⁺) = 1×10⁻³ ÷ 100 = 1×10⁻⁵ mol/L,pH = -lg(1×10⁻⁵) = 5;c(OH⁻) = Kw ÷ c(H⁺) = 1×10⁻¹⁴ ÷ 1×10⁻⁵ = 1×10⁻⁹ mol/L。
(3)CH₃COO⁻ + H₂O ⇌ CH₃COOH + OH⁻;溶液呈碱性。原因:CH₃COONa 是强碱弱酸盐,CH₃COO⁻ 与水电离出的 H⁺ 结合生成弱电解质 CH₃COOH,使水的电离平衡正向移动,c(OH⁻) > c(H⁺),故溶液显碱性。
(4)NH₄⁺ + H₂O ⇌ NH₃·H₂O + H⁺;溶液呈酸性。原因:NH₄Cl 是强酸弱碱盐,NH₄⁺ 与水电离出的 OH⁻ 结合生成弱电解质 NH₃·H₂O,使水的电离平衡正向移动,c(H⁺) > c(OH⁻),故溶液显酸性。
(5)c(CH₃COOH) > c(NaOH)。理由:二者恰好完全反应生成 CH₃COONa,溶液应显碱性;现溶液呈中性,说明 CH₃COOH 稍过量,以过量的 CH₃COOH 抑制 CH₃COO⁻ 的水解,故混合前 CH₃COOH 的浓度略大于 NaOH 的浓度。
解析:本题直接对应「强弱电解质判断」「水的电离与 pH 计算」「盐类水解与溶液酸碱性」三大课本基础考点。
(1)易错点:误认为 BaSO₄ 难溶就不是强电解质。判断强弱电解质看的是「电离程度」而非「溶解度」,BaSO₄ 溶于水的部分完全电离,属强电解质;也易把 H₂O 当作非电解质,水是极弱的电解质。
(2)易错点:稀释后误算 pH = 3 - 2 = 1(加减混淆);或忽略 Kw 只在温度不变时为定值。强酸稀释 10ⁿ 倍,pH 增大 n(趋近于 7 但不超过 7)。
(3)(4)易错点:水解方程式误用「=」而不用可逆符号「⇌」,或写成 CH₃COONa + H₂O = CH₃COOH + NaOH(把化学式写成分子形式而非离子形式);判断酸碱性时凭「强碱弱酸盐显碱性、强酸弱碱盐显酸性」的结论直接作答更稳妥,但原因叙述要落到「促进水的电离」上。
(5)易错点:误认为等浓度等体积混合必为中性。中和生成的强碱弱酸盐水解显碱性,要使溶液呈中性必须有少量过量弱酸,故 c(CH₃COOH) > c(NaOH)。
7解答题
已知信息:25℃时,Ksp(BaSO₄) = 1.1×10⁻¹⁰;Ksp(AgCl) = 1.8×10⁻¹⁰。离子积 Q = c(Mⁿ⁺) × c(Aⁿ⁻),当 Q > Ksp 时有沉淀生成,Q = Ksp 时溶液达到沉淀溶解平衡,Q < Ksp 时无沉淀生成。
回答下列问题:
(1)取 0.02 mol/L 的 BaCl₂ 溶液 100 mL 与 0.002 mol/L 的 Na₂SO₄ 溶液 100 mL 混合,通过计算判断是否有 BaSO₄ 沉淀生成。
(2)向上述(1)所得混合体系中继续滴加 0.02 mol/L 的 Na₂SO₄ 溶液,当滴加至 SO₄²⁻ 的物质的量恰好与 Ba²⁺ 的物质的量相等时,溶液中 c(Ba²⁺) 为多少?(忽略体积变化对浓度以外因素的影响,结果保留两位有效数字)
(3)简述工业上可用 BaSO₄ 作「钡餐」(内服造影剂)而不能用 BaCO₃ 的原因(提示:胃液中含有盐酸)。
答案:(1)等体积混合后,溶液体积变为 200 mL,各离子浓度均减半:
c(Ba²⁺) = 0.02 ÷ 2 = 0.01 mol/L,c(SO₄²⁻) = 0.002 ÷ 2 = 0.001 mol/L。
Q = c(Ba²⁺) × c(SO₄²⁻) = 0.01 × 0.001 = 1×10⁻⁵。
因为 1×10⁻⁵ > 1.1×10⁻¹⁰ = Ksp(BaSO₄),故有 BaSO₄ 沉淀生成。
(2)当 SO₄²⁻ 与 Ba²⁺ 物质的量相等时,Ba²⁺ 沉淀基本完全,溶液中 c(Ba²⁺) = c(SO₄²⁻)。
由 Ksp(BaSO₄) = c(Ba²⁺) × c(SO₄²⁻) = c²(Ba²⁺) = 1.1×10⁻¹⁰,
得 c(Ba²⁺) = √(1.1×10⁻¹⁰) ≈ 1.0×10⁻⁵ mol/L(准确值约 1.05×10⁻⁵ mol/L)。
(3)BaSO₄ 的 Ksp 很小,且不溶于胃酸(盐酸),Ba²⁺ 浓度极低,不会引起中毒;而 BaCO₃ 虽也难溶于水,但能与胃酸反应:BaCO₃ + 2H⁺ = Ba²⁺ + H₂O + CO₂↑,生成大量可溶性 Ba²⁺,Ba²⁺ 有剧毒,故不能作钡餐。
解析:本题对应「沉淀溶解平衡(溶度积 Ksp)」考点,是课本例题的直接变形。
(1)最典型的易错点就是忘记等体积混合后浓度减半,直接用 0.02 × 0.002 = 4×10⁻⁵ 计算 Q,数值虽然同样大于 Ksp,但过程错误会被扣分;必须先算混合后的实际浓度再求 Q。
(2)易错点:①混淆 Q(任意状态)与 Ksp(平衡状态),误以为 Q = Ksp 才有沉淀;②判断时误用「Q ≥ Ksp」的等号条件表述;③开方运算出错,1.1×10⁻¹⁰ 开平方应为 √1.1 × 10⁻⁵ ≈ 1.05×10⁻⁵,而不是 1.1×10⁻⁵,更不是 1.1×10⁻⁵ mol/L 的数量级错位。判断沉淀生成用 Q > Ksp,判断沉淀溶解完全与否则看剩余离子浓度。
(3)易错点:只答「BaSO₄ 难溶」而不答「不与盐酸反应」,或误以为 BaSO₄ 也溶于酸。关键在于区分「难溶于水」与「难溶于酸」,并结合 Ba²⁺ 的毒性作答。
8解答题
已知信息:25℃ 时,水的离子积常数 Kw = c(H⁺) × c(OH⁻) = 1 × 10⁻¹⁴;pH = -lg c(H⁺)。
(1) 25℃ 时,某溶液中 c(H⁺) = 1 × 10⁻³ mol/L,求该溶液的 pH,并判断其酸碱性。
(2) 25℃ 时,将 pH = 3 的盐酸与 pH = 11 的 NaOH 溶液等体积混合,求混合后溶液的 pH(忽略混合时体积的微小变化),并说明理由。
(3) 醋酸钠(CH₃COONa)是强碱弱酸盐,试用离子方程式说明其水溶液显碱性的原因。
(4) 下列物质中属于强电解质的是________(填序号)。
① CH₃COOH ② NaCl ③ NH₃·H₂O ④ H₂SO₄ ⑤ CH₃CH₂OH
答案:(1) pH = -lg(1 × 10⁻³) = 3;因 pH < 7,溶液显酸性。
(2) pH = 3 的盐酸中 c(H⁺) = 1 × 10⁻³ mol/L;pH = 11 的 NaOH 溶液中 c(H⁺) = 1 × 10⁻¹¹ mol/L,由 Kw = 1 × 10⁻¹⁴ 得 c(OH⁻) = 1 × 10⁻³ mol/L。设两种溶液各取 V L,等体积混合后酸电离出的 H⁺ 与碱电离出的 OH⁻ 的物质的量相等(均为 1 × 10⁻³ × V mol),恰好完全中和,混合后溶液呈中性,pH = 7。
(3) CH₃COONa 完全电离:CH₃COONa = Na⁺ + CH₃COO⁻;CH₃COO⁻ 发生水解:CH₃COO⁻ + H₂O ⇌ CH₃COOH + OH⁻,使溶液中 c(OH⁻) > c(H⁺),故溶液显碱性。
(4) ②④(NaCl、H₂SO₄ 均为强电解质,在水中完全电离)。
解析:(1) 易错点:pH 定义中忘加负号,或把 c(H⁺) 的指数直接当作 pH 的符号,正确应为 pH = -lg c(H⁺) = 3。
(2) 易错点:把 pH = 11 的 NaOH 溶液误当作 c(OH⁻) = 1 × 10⁻¹¹ mol/L,实际应先由 Kw 求 c(OH⁻) = Kw ÷ c(H⁺) = 1 × 10⁻³ mol/L;也有学生未判断恰好中和而盲目取平均。等体积、等浓度 H⁺ 与 OH⁻ 恰好完全反应,溶液呈中性,pH = 7。
(3) 易错点:把水解方程式写成 CH₃COO⁻ + H₂O = CH₃COOH + OH⁻(应为可逆号 ⇌),或误写成电离方程式。水解是中和反应的逆反应,生成 OH⁻ 使溶液显碱性。
(4) 易错点:把弱酸 CH₃COOH、弱碱 NH₃·H₂O 误判为强电解质;CH₃CH₂OH 是非电解质,既不是强电解质也不是弱电解质。强电解质包括强酸、强碱和大多数盐,在水中完全电离,故为②④。