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学高中化学.水的电离和溶液的酸碱性(第课时)PH的应用习题选修解析

2021-02-20 来源:乌哈旅游
3.2水的电离和溶液的酸碱性(第3课时)PH的应

一、选择题(本题包括12小题,每小题5分,共60分)1.下列实验操作不会引起误差的是(  )A.酸碱中和滴定时,用待测液润洗锥形瓶B.滴定终了时,滴定管嘴处有一悬挂的液珠

C.用NaOH标准溶液测定未知浓度的盐酸溶液,选用酚酞作指示剂,实验时不小心多加了几滴

D.用标准盐酸测定未知浓度NaOH结束实验时,酸式滴定管尖嘴部分有气泡,开始实验时无气泡

【答案】 C

2.下列实验符合要求的是(  )

A.滴定管经蒸馏水洗净后,即可直接注入标准液进行滴定B.酚酞在pH=10的溶液中是无色的

C.若25 mL滴定管中液面的位置在刻度为10 mL处,则滴定管中液体的体积一定大于15 mL

D.用玻璃棒蘸取溶液滴在表面皿上的润湿的pH试纸上,测得其pH为12

【答案】 C

3.下面是一段关于酸碱中和滴定的实验叙述:“取25.00 mL未知浓度的盐酸,①放入用蒸馏水洗净的锥形瓶中,②锥形瓶水洗后需用待测溶液润洗,③加入几滴酚酞试液作指示剂,④取一支酸式滴定管,经蒸馏水洗净,⑤直接往其中注入标准NaOH溶液,进行滴定,⑥一旦发现溶液由无色变成粉红色,即停止滴定,记下数据。”上述标明序号的操作中,有错误的是(  )

A.④⑤⑥ B.②④⑤⑥C.④②⑤ D.②③⑤⑥【答案】 B

【解析】 锥形瓶不能用待测溶液润洗,装NaOH溶液需要用碱式滴定管,滴定管需要润洗,滴定前应先调“0”,发现溶液由无色变成粉红色,且半分钟不褪色,停止滴定。

4.用已知浓度的NaOH溶液测定某H2SO4溶液的浓度,参考下图,从下表中选出正确的项(  )

选项AB

锥形瓶中溶

碱酸

滴定管中溶

酸碱

选用指示剂石蕊酚酞

选用滴定管乙甲

C碱酸甲基橙甲

D酸碱石蕊甲【答案】 C

5.中和相同体积、相同pH的Ba(OH)2、NaOH和NH3·H2O三种稀溶液,所用相同浓度的盐酸的体积分别为V1、V2、V3,则三者的大小关系为(  )

A.V3>V2>V1 B.V3>V2=V1C.V3=V2>V1 D.V1=V2>V3【答案】 B

【解析】 pH相同的Ba(OH)2、NaOH和NH3·H2O,c(OH-)相同,体积相同,则n(OH-)相同,Ba(OH)2、NaOH是强碱,在溶液中已经完全电离,中和时消耗盐酸物质的量相同,但NH3·H2O为弱碱,随反应进行,OH-不断电离生成,最终消耗盐酸最多,所以V3>V2=V1。

6.用0.01 mol·L-1硫酸滴定0.01 mol·L-1 NaOH溶液,中和后加水至100 mL。若滴定时终点判断有误差:①多加了1滴硫酸;②少加了1滴硫酸(设1滴为0.05 mL)。则①和②中c(H+)之比是(  )

A.5×103 B.104C.50 D.10【答案】 B

【解析】 ①多加1滴硫酸,溶液中c(H+)==10-5 mol·L-1②少加1滴硫酸,溶液中c(OH-)==10-5 mol·L-1

则c(H+)=10-9 mol·L-1;①和②中c(H+)之比是104。

7.用滴定法测定Na2CO3(含NaCl杂质)的质量分数,下列操作会引起测定值偏高的是(  )

A.试样中加入酚酞作指示剂,用标准酸液进行滴定B.滴定管用蒸馏水洗涤后,直接注入标准酸液进行滴定C.锥形瓶用蒸馏水洗涤后,直接加入待测溶液进行滴定

D.滴定管用蒸馏水洗涤后,直接注入待测液,取20.00 mL进行滴定

【答案】 B

【解析】 A项、C项操作对测定结果无影响;B项操作导致标准液变稀,消耗体积变大,使测得结果偏高;D项操作导致待测液浓度变小,因此测定结果偏低,答案为B。

8.用0.1 mol·L-1 NaOH溶液滴定100 mL 0.1 mol·L-1盐酸时,如果

滴定误差在±0.1%以内,反应完毕后,溶液的pH范围为(  )

A.6.9~7.1 B.3.3~10.7C.4.3~9.7 D.6~8【答案】 C

【解析】 本题考查中和滴定的计算。理论上,当滴入的NaOH溶液体积恰好为100 mL时,溶液的pH=7,实际操作中肯定有误差,如果多滴0.1 mL,误差为+0.1%,少滴0.1 mL,误差为-0.1%,总体积均以200 mL计算。(1)碱过量时:c(OH-)=0.1 mol·L-1×0.1 mL÷200 mL=5×10-5 mol·L-1

即c(H+)=2×10-10 mol·L-1 pH=10-lg2≈9.7;(2)碱不足时:c(H+)=0.1 mol·L-1×0.1 mL÷200 mL=5×10-5 mol·L-1 pH=5-lg5≈4.3。

9.(双选)用已知物质的量浓度的盐酸滴定未知物质的量浓度的NaOH溶液时,下列操作中正确的是(  )

A.酸式滴定管用蒸馏水洗净后,直接加入已知物质的量浓度的盐酸

B.锥形瓶用蒸馏水洗净后,直接加入一定体积的未知物质的量浓度的NaOH溶液

C.滴定时,没有逐出滴定管尖嘴的气泡,滴定后气泡消失D.读数时,视线与滴定管内液体凹液面最低处保持一致【答案】 BD

【解析】 滴定管未润洗即加入标准液,会使其浓度变小,耗用体积偏大,使测得的待测液浓度偏高;如果锥形瓶用待测液润洗,则内壁沾有待测液,使待测液的物质的量增多,消耗标准液体积偏大,测定结果偏高;滴定前有气泡,滴定后气泡消失,会使消耗的标准液体积偏大,测定结果偏高。

10.某学生用碱式滴定管量取0.1 mol/L的NaOH溶液,开始时仰视液面,读数为11.00 mL,取出部分溶液后,俯视液面,读数为19.00mL,实际取出液体的体积是(  )

A.大于8.00 mL B.小于8.00 mLC.等于8.00 mL D.无法确定【答案】 A

11.以下是几种酸碱指示剂变色的pH范围:①甲基橙3.1~4.4;②甲基红是4.4~6.2;③酚酞8.2~10,现用0.100 0 mol·L-1 NaOH溶液滴定浓度相近的甲酸时(已知甲酸钠溶液显碱性),上述指示剂(  )

A.都可以用 B.只能用③

C.可以用①或② D.可以用②或③

【答案】 B

【解析】 选择指示剂时,应使酸碱恰好完全反应时溶液的pH落在指示剂变色的pH范围之内,故应选用碱性条件下变色的指示剂酚酞。

12.下图为10 mL一定物质的量浓度的盐酸X用一定物质的量浓度的NaOH溶液Y滴定的图像,依据图像推出X和Y的物质的量浓度是下表内各组中的(  )

X/mol·L-

1

A0.120.04

B0.040.12

C0.030.09

D0.090.03

Y/mol·L-

1

【答案】 D

【解析】 由题图知,30 mL NaOH溶液恰好中和10 mL盐酸,即3Y=X,表中A、D属此种情况,但A组中X=0.12 mol/L,c(H+)=0.12mol/L,初始pH<1,不符合图像,D组中X=0.09 mol/L,pH>1,加入20mL NaOH溶液后的c(H+)==1×10-2mol/L,pH=-lg(1×10-2)=2,符合题意。

二、非选择题(本题包括4小题,共40分)

13.(8分)称取一定质量的NaOH来测定未知浓度的盐酸时(NaOH放在锥形瓶内,盐酸放在滴定管中):用A.偏高,B.偏低,C.无影响,D.无法判断,填写下列各项操作会给实验造成的误差。

(1)称量固体NaOH时,未调节天平的零点

________________________________________________________________________。

(2)将NaOH放入锥形瓶中加水溶解时,加入水的体积不准确______________。

(3)滴定管装入盐酸前未用盐酸润洗

_____________________________________________________________________(4)开始滴定时,滴定管尖端处有气泡,滴定完毕排出气泡______________。

(5)滴定前未将液面调至刻度线“0”或“0”以下,结束时初读数按0计算

________________________________________________________________________。

(6)在滴定过程中活塞处漏液

_____________________________________________________________________(7)摇动锥形瓶时,因用力过猛,使少量溶液溅出

________________________________________________________________________。

(8)滴定前读数时仰视,滴定完毕读数时俯视________。

【答案】 (1)D (2)C (3)B (4)B (5)A (6)B (7)A (8)A14.(10分)某化学课外小组为测定空气中CO2的含量,进行了如下实验:

①配制0.100 0 mol·L-1和0.010 00 mol·L-1的标准盐酸。

②用0.100 0 mol·L-1的标准盐酸滴定未知浓度的Ba(OH)2溶液10.00mL,结果用去盐酸19.60 mL。

③用测定的Ba(OH)2溶液吸收定量空气中的CO2:取Ba(OH)2溶液10.00 mL,放入100 mL容量瓶里再加蒸馏水至刻度线。取出稀释后的溶液放入密闭容器内,并通入10 L标准状况下的空气,振荡,这时生成沉淀。

④过滤上述所得浊液。

⑤取滤液20.00 mL,用0.010 00 mol·L-1的盐酸滴定,用去盐酸34.80 mL。

请回答下列问题:

(1)配制标准盐酸时,下列________是本实验所需仪器。

A.托盘天平 B.容量瓶 C.烧杯 D.胶头滴管 E.玻璃棒 F.分液漏斗 G.蒸馏烧瓶

(2)滴定操作中,左手________,右手________,眼睛__________。(3)Ba(OH)2溶液的物质的量浓度是

_____________________________________________________________________(4)过滤所得浊液的目的是

__________________________________________________________________________________________________________________________________________(5)此空气样品中含CO2的体积分数为

_____________________________________________________________________【答案】 (1)B、C、D、E (2)控制活塞 摇动锥形瓶 注视锥形瓶内溶液颜色的变化 (3)0.098 mol·L-1 (4)分离出BaCO3,防止盐酸与BaCO3反应 (5)0.025%

【解析】 (1)容量瓶、烧杯、胶头滴管、玻璃棒是该实验所需仪器。(2)滴定操作时,左手控制活塞,右手摇动锥形瓶,眼睛注视锥形瓶内溶液颜色的变化。(3)设氢氧化钡溶液的物质的量浓度是c,当盐酸与氢氧化钡完全反应时有关系:0.100 0 mol·L-1×19.60 mL=10.00mL×c×2,则c=0.098 mol·L-1。(4)过滤所得浊液的目的是分离出BaCO3,防止盐酸与BaCO3反应。(5)Ba(OH)2+CO2===BaCO3↓+H2O,只需求出余下的Ba(OH)2,就可计算与CO2反应的Ba(OH)2,CO2的量也就计算出来了。20 mL滤液中Ba(OH)2的物质的量为34.80×10-3×0.01000× mol=1.74×10-4mol,那么100 mL滤液中有Ba(OH)2:1.74×10-4×5mol=8.7×10-4mol,原有Ba(OH)2:10.00×10-3L×0.098 mol·L-1=9.8×10-4 mol,与CO2反应的Ba(OH)2有(9.8-8.7)×10-4 mol=1.1×10-4mol,则n(CO2)=1.1×10-4 mol,w(CO2)=×100%=0.025%。

15.(10分)实验室中有一未知浓度的稀盐酸,某学生用0.100 mol/LNaOH标准溶液进行测定盐酸的浓度的实验。取20.00 mL待测盐酸放入锥形瓶中,并滴加2~3滴酚酞作指示剂,用自己配制的NaOH标准溶液进行滴定。重复上述滴定操作2~3次,记录数据如下。请完成下列填空:

实验编号12

待测盐酸的体积(mL)

20.0020.00

NaOH溶液的滴定完成时,NaOH溶液浓度(mol/L)滴入的体积(mL)

0.1000.100

24.1823.06

320.000.10022.96

(1)滴定达到终点的标志是

_____________________________________________________________________(2)根据上述数据,可计算出该盐酸的浓度约为

_____________________________________________________________________(保留小数点后3位)。

(3)若滴定结束时,碱式滴定管中的液面如图所示,终点读数为________mL。

(4)在上述实验中,下列操作(其他操作正确)会造成测定结果偏高的有________。

A.用酸式滴定管取20.00 mL待测盐酸,使用前,水洗后未用待测盐酸润洗

B.锥形瓶水洗后未干燥

C.称量NaOH固体时,有小部分NaOH潮解D.滴定终点读数时俯视

E.碱式滴定管尖嘴部分有气泡,滴定后消失

【答案】 (1)加入最后一滴NaOH溶液,溶液由无色恰好变成红色且半分钟内不褪色 (2)0.115 mol/L (3)22.30(22.29、22.31均对) (4)CE

【解析】 (1)当滴入最后一滴标准NaOH溶液时,锥形瓶内溶液由无色变为红色且半分钟内不褪色,证明达到滴定终点。(2)分析表格内数据,发现第1组NaOH溶液体积明显大于第2、3组,属异常值需舍去。计算两次NaOH溶液平均体积V==23.01 mL, 则c(HCl)=≈0.115 mol/L。(3)因为滴定管的刻度是上小下大,且精确度为0.01 mL,故液面读数应约为22.30 mL。(4)A项,量取待测盐酸时,滴定管未用待测盐酸润洗,会导致盐酸浓度偏低,造成V(NaOH)偏小,测定结果偏低。B项,锥形瓶用蒸馏水洗后不需要干燥,有少许蒸馏水存在不影响滴定结果。C项,小部分NaOH潮解,则称量相同质量固体时,含有n(NaOH)减小,配制的c(NaOH)偏低,导致V(NaOH)偏大,即测定盐酸结果偏高。D项,滴定终点读数时俯视,实际消耗V(NaOH)大于读数值,会导致测定结果偏低。E项,尖嘴部分有气泡,滴定后消失,导致计算所得V(NaOH)偏大,测定盐酸结果偏高。

16.(12分)某班学生通过分组实验测定酸碱滴定曲线。

实验用品:0.1 mol·L-1 HCl溶液、0.1 mol·L-1 NaOH溶液、蒸馏水、pH计、酸式滴定管、碱式滴定管、铁架台(带滴定管夹)、锥形瓶。甲、乙、丙三组同学锥形瓶中的溶液所取体积均为20.00 mL,且所用的试剂完全相同,根据实验所得的数据绘制的曲线分别如图中a、b、c所示,其中乙和丙两组同学的操作上都存在着不足或失误,请回答下列问题:

(1)实验前pH计应用标准溶液进行校准,若将pH计放入c(H+)=0.000 1 mol·L-1的标准溶液中校准,则pH计的读数应为________。

(2)甲组同学滴定时选用的滴定管为________(填“酸式”或“碱式”)滴定管,最后一次润洗滴定管应选用实验用品中的________进行润洗。

(3)乙组同学操作上的不足之处是

________________________________________________________________________________________________________________________________________(4)造成丙组同学的曲线与甲组同学不同的原因可能是________(填字母编号)。

A.用待装液润洗锥形瓶

B.滴定使用的滴定管的尖嘴部分在滴定前有气泡未排出,滴定后

气泡消失

C.滴定前后对滴定管进行读数的视线分别如图所示

【答案】 (1)4.00 (2)碱式 0.1 mol·L-1 NaOH溶液 (3)在滴定终点附近测试和记录pH的间隔太大 (4)A、B

【解析】 (1)pH=-lgc(H+)=-lg 0.000 1=4.00。(2)甲同学所进行的实验为用0.1 mol·L-1 NaOH溶液滴定20.00 mL的0.1 mol·L-1 HCl溶液,故所用的滴定管应为碱式滴定管,最后一次润洗时要使用0.1 mol·L-1NaOH溶液。(3)由b曲线知,在滴定过程中,在滴定终点附近测试和记录pH的间隔过大。(4)甲同学所用NaOH溶液体积较少,丙同学所用NaOH溶液体积较多。原因可能是A、B两项,C项滴定前仰视,滴定后俯视,会使测得的NaOH溶液体积较少。

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