高考化学一轮复习 第9章 水溶液中的离子平衡 第2节 水Word格式文档下载.docx

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加少量Na（s）

结论：

（1）加热，促进水的电离，Kw增大。

（2）加入酸或碱，抑制水的电离，Kw不变。

（3）①加入强酸强碱的正盐，不影响水的电离。

②加入强酸的酸式盐，抑制水的电离。

③加入可水解的盐（如FeCl3、Na2CO3、NH4Cl），促进水的电离。

（4）加入与水反应的活泼金属（如Na、K），促进水的电离。

易错警示　　

（1）任何情况下水电离产生的c（H＋）和c（OH－）总是相等的。

（2）水的离子积常数适用于任何酸、碱、盐的稀溶液。

即Kw＝c（H＋）·

c（OH－）中的c（H＋）、c（OH－）分别是溶液中H＋、OH－的总浓度，不一定是水电离出的c（H＋）和c（OH－）。

（3）水中加酸或碱对水的电离均有抑制作用，因此，室温下，若由水电离出的c（H＋）<

1×

10－7mol·

L－1，该溶液可能显酸性，也可能显碱性。

判断正误，正确的画“√”，错误的画“×

”。

（1）将纯水加热到100℃，水的电离平衡右移，Kw变大，pH不变，水仍呈中性。

（　　）

（2）向纯水中加入少量NaHSO4固体，c（H＋）增大，Kw不变。

（3）向纯水中加入少量醋酸钠或盐酸，均可抑制水的电离，Kw不变。

（4）向纯水中加入少量（NH4）2SO4固体，c（H＋）减小，Kw不变，影响水的电离平衡。

（5）由水电离出的c（H＋）＝10－14mol·

L－1的溶液中，Ca2＋、NH

、Cl－、SiO

可以大量共存。

（6）c（H＋）/c（OH－）＝1012溶液中：

NH

、Cl－、ClO－、NO

提示　

（1）×

（2）√　（3）×

　（4）×

　（5）×

　（6）×

题组一水的电离平衡及影响因素

1.[2015·

哈尔滨模拟]向纯水中加入少量下列物质或改变下列条件，能促进水的电离，并能使溶液中c（OH－）>

c（H＋）的操作是（　　）

①稀硫酸　②金属钠　③氨气　④FeCl3固体　⑤NaClO固体　⑥将水加热煮沸

A．②⑤B．①④

C．③④⑥D．④

答案　A

解析　稀硫酸、氨气抑制水的电离，金属钠、FeCl3固体、NaClO固体、将水加热煮沸促进水的电离，但FeCl3固体使溶液显酸性，将水加热煮沸，水仍呈中性。

2．[2015·

上海闵行区模拟]水的电离常数如图两条曲线所示，曲线中的点都符合c（H＋）×

c（OH－）＝常数，下列说法错误的是（　　）

A．图中温度T1>

T2

B．图中五点Kw间的关系：

B>

C>

A＝D＝E

C．曲线a、b均代表纯水的电离情况

D．若处在B点时，将pH＝2的硫酸溶液与pH＝12的KOH溶液等体积混合后，溶液显碱性

答案　C

解析　由图象可知，A点在T2时的曲线上，而B点在T1时的曲线上，因为A、B点水电离产生的氢离子与氢氧根离子的浓度相等，所以是纯水的电离，B点的电离程度大于A点，所以温度T1>

T2，故A正确；

由图象可知，A、E、D都是T2时曲线上的点，Kw只与温度有关，温度相同时Kw相同，温度升高，促进水的电离，Kw增大，则B>

A＝D＝E，由C点c（OH－）×

c（H＋）可知，C点的Kw大于A点，则B>

A＝D＝E，故B正确；

由E和D点c（H＋）≠c（OH－）可知其不是纯水的电离，故C错误；

B点时，Kw＝1×

10－12，pH＝2的硫酸中c（H＋）＝0.01mol·

L－1，与pH＝12的KOH溶液中c（OH－）＝1mol·

L－1，等体积混合后，溶液显碱性，故D正确。

题组二水电离出的c（H＋）或c（OH－）的计算

3.[2015·

海口模拟]25℃时，在等体积的①pH＝0的H2SO4溶液、②0.05mol·

L－1的Ba（OH）2溶液、③pH＝10的Na2S溶液、④pH＝5的NH4NO3溶液中，发生电离的水的物质的量之比是（　　）

A．1∶10∶1010∶109B．1∶5∶5×

109∶5×

108

C．1∶20∶1010∶109D．1∶10∶104∶109

解析　本题考查酸、碱、盐对水的电离的影响及Kw与溶液中c（H＋）、c（OH－）之间的换算。

①pH＝0的H2SO4溶液中c（H＋）＝1mol·

L－1，c（OH－）＝10－14mol·

L－1，H2SO4溶液抑制H2O的电离，则由H2O电离出的c（H＋）＝10－14mol·

L－1；

②0.05mol·

L－1的Ba（OH）2溶液中c（OH－）＝0.1mol·

L－1，c（H＋）＝10－13mol·

L－1，Ba（OH）2溶液抑制H2O的电离，则由H2O电离出的c（H＋）＝10－13mol·

③pH＝10的Na2S溶液促进H2O的电离，由H2O电离出的c（H＋）＝10－4mol·

④pH＝5的NH4NO3溶液促进H2O的电离，由H2O电离出的c（H＋）＝10－5mol·

L－1。

4种溶液中电离的H2O的物质的量等于H2O电离产生的H＋的物质的量，故电离的水的物质的量之比为10－14∶10－13∶10－4∶10－5＝1∶10∶1010∶109。

4．在一定条件下，相同pH的硫酸和硫酸铁溶液中水电离出来的c（H＋）分别是1.0×

10－amol·

L－1和1.0×

10－bmol·

L－1，在此温度下，则下列说法正确的是（　　）

A．a<

b

B．a＝b

C．水的离子积为1.0×

10－（7＋a）

D．水的离子积为1.0×

10－（b＋a）

答案　D

解析　加酸抑制水的电离，加易水解的盐促进水的电离，则a>

b，A和B选项错误；

由题意可知，两种溶液的pH＝b，即硫酸溶液中c（H＋）是1.0×

L－1，而水电离产生的c（H＋）等于水电离产生的c（OH－），所以硫酸溶液中c（OH－）是1.0×

L－1，Kw＝1.0×

10－（b＋a），D选项正确。

★总结提升

常温下水电离产生c（H＋）和c（OH－）计算的5种类型

任何水溶液中水电离产生的c（H＋）和c（OH－）总是相等的，有关计算有以下5种类型（以常温时的溶液为例）。

（1）中性溶液：

c（OH－）＝c（H＋）＝10－7mol·

（2）酸的溶液——OH－全部来自水的电离。

实例：

pH＝2的盐酸中c（H＋）＝10－2mol·

L－1，则c（OH－）＝Kw/10－2＝1×

10－12（mol·

L－1），即水电离出的c（H＋）＝c（OH－）＝10－12mol·

（3）碱的溶液——H＋全部来自水的电离。

pH＝12的NaOH溶液中c（OH－）＝10－2mol·

L－1，则c（H＋）＝Kw/10－2＝1×

10－12（mol·

L－1），即水电离出的c（OH－）＝c（H＋）＝10－12mol·

（4）水解呈酸性的盐溶液——H＋全部来自水的电离。

pH＝5的NH4Cl溶液中，由水电离出的c（H＋）＝10－5mol·

L－1，因部分OH－与部分NH

结合使c（OH－）＝10－9mol·

（5）水解呈碱性的盐溶液——OH－全部来自水的电离。

pH＝12的Na2CO3溶液中，由水电离出的c（OH－）＝10－2mol·

L－1，因部分H＋与部分CO

结合使c（H＋）＝10－12mol·

注意：

要区分清楚溶液组成和性质的关系，酸性溶液不一定是酸溶液，碱性溶液不一定是碱溶液。

　溶液的酸碱性与pH的计算

1．溶液的酸碱性

溶液的酸碱性取决于溶液中c（H＋）和c（OH－）的相对大小。

c（H＋）>

c（OH－），溶液呈酸性，25℃时，pH<

7。

c（H＋）＝c（OH－），溶液呈中性，25℃时，pH＝7。

c（H＋）<

c（OH－），溶液呈碱性，25℃时，pH>

2．溶液的pH

（1）定义式：

pH＝－lgc（H＋）。

（2）溶液的酸碱性跟pH的关系

室温下：

（3）pH的测定

①用pH试纸测定

把小片试纸放在表面皿上，用玻璃棒蘸取待测液点在干燥的pH试纸上，试纸变色后，与标准比色卡对比即可确定溶液的pH。

a.pH试纸使用前不能用蒸馏水湿润，否则待测液因被稀释可能会产生误差。

b．用广泛pH试纸读出的pH只能是整数。

②pH计测定：

可精确测定溶液的pH。

易错警示　　

（1）溶液呈现酸、碱性的实质是c（H＋）与c（OH－）的相对大小，不能只看pH，一定温度下pH＝6的溶液也可能显中性，也可能显酸性，应注意温度。

（2）pH的取值范围为0～14，即只适用于c（H＋）≤1mol·

L－1或c（OH－）≤1mol·

L－1的电解质溶液，当c（H＋）或c（OH－）≥1mol·

L－1时，直接用c（H＋）或c（OH－）表示溶液的酸碱性。

（3）也可以用pOH来表示溶液的酸碱度。

pOH是OH－浓度的负对数，pOH＝－lgc（OH－）。

因为常温下，c（OH－）·

c（H＋）＝10－14，若两边均取负对数得：

pH＋pOH＝14。

（1）常温下用pH试纸测得0.05mol·

L－1的稀硫酸的pH等于1.3。

（2）用pH试纸测溶液的pH时，若用水湿润试纸一定会引起误差。

（3）常温下，某溶液能使酚酞呈无色，该溶液一定显酸性或中性。

（4）常温下，某溶液能使甲基橙呈黄色，该溶液一定显碱性。

（5）pH＝6的纯水显酸性。

（6）pH＝7的溶液不一定呈中性。

（2）×

　（3）×

　（6）√

题组一溶液酸碱性的判断

1.判断下列溶液在常温下的酸碱性（在括号中填“酸性”“碱性”或“中性”）。

（1）相同浓度的HCl和NaOH溶液等体积混合。

（2）相同浓度的CH3COOH和NaOH溶液等体积混合。

（3）相同浓度NH3·

H2O和HCl溶液等体积混合。

（4）pH＝2的HCl和pH＝12的NaOH溶液等体积混合。

（5）pH＝3的HCl和pH＝10的NaOH溶液等体积混合。

（6）pH＝3的HCl和pH＝12的NaOH溶液等体积混合。

（7）pH＝2的CH3COOH和pH＝12的NaOH溶液等体积混合。

（8）pH＝2的HCl和pH＝12的NH3·

H2O等体积混合。

答案　

（1）中性　

（2）碱性　（3）酸性　（4）中性　（5）酸性

（6）碱性　（7）酸性　（8）碱性

解析　

（1）两者混合，恰好生成NaCl溶液，呈中性；

（2）两者混合，恰好生成CH3COONa，水解呈碱性；

（3）两者混合，恰好生成NH4Cl，水解呈酸性；

（4）两者混合，恰好完全反应生成NaCl溶液，呈中性；

（5）两者混合，HCl过量，溶液呈酸性；

（6）两者混合，NaOH过量，溶液呈碱性；

（7）两者混合，CH3COOH过量，溶液呈酸性；

（8）两者混合，NH3·

H2O过量，溶液呈碱性。

2．已知温度T时水的离子积常数为Kw，该温度下，将浓度为amol·

L－1的一元酸HA与bmol·

L－1的一元碱BOH等体积混合，可判定该溶液呈中性的依据是（　　）

A．a＝b

B．混合溶液的pH＝7

C．混合溶液中，c（H＋）＝

mol·

L－1

D．混合溶液中，c（H＋）＋c（B＋）＝c（OH－）＋c（A－）

解析　因为一元酸和一元碱的强弱未知，所以不可依据a＝b判断，A错误；

只有25℃时中性溶液的pH＝7，所以B项错误；

无论溶液呈酸性、碱性还是中性，根据电荷守恒都有c（H＋）＋c（B＋）＝c（OH－）＋c（A－），D错误。

混合溶液酸碱性的判断规律

（1）等浓度等体积一元酸与一元碱混合的溶液

——“谁强显谁性，同强显中性”

（2）室温下，已知酸和碱pH之和的溶液等体积混合

①两强混合

a．若pH之和等于14，则混合后溶液显中性，pH＝7。

b．若pH之和大于14，则混合后溶液显碱性，pH>

c．若pH之和小于14，则混合后溶液显酸性，pH<

②一强一弱混合——“谁弱显谁性”

pH之和等于14时，一元强酸和一元弱碱等体积混合呈碱性；

一元弱酸和一元强碱等体积混合呈酸性。

题组二单一溶液pH的计算

3.[2013·

课标全国卷Ⅱ]室温时，M（OH）2（s）M2＋（aq）＋2OH－（aq），Ksp＝a。

c（M2＋）＝bmol·

L－1时，溶液的pH等于（　　）

A.

lg

B.

C．14＋

D．14＋

解析　根据M（OH）2的Ksp＝c（M2＋）·

c2（OH－），则溶液中c（OH－）＝

＝

，则pH＝－lgc（H＋）＝－lg

＝－

＝14＋

。

4．常温条件下，求下列溶液的pH（已知lg2＝0.3）。

（1）0.005mol·

L－1的H2SO4溶液；

（2）已知CH3COOH的电离常数Ka＝2×

10－5,0.1mol·

L－1的CH3COOH溶液；

（3）0.1mol·

L－1NH3·

H2O溶液（NH3·

H2O的电离度为α＝1%，电离度＝

×

100%）；

（4）0.5mol·

L－1的Ba（OH）2溶液。

答案　

（1）2　

（2）2.85　（3）11　（4）14

解析　

（1）c（H＋）＝0.01mol·

L－1，pH＝2。

（2）c（H＋）＝

，pH＝2.85。

（3）c（OH－）＝0.1mol·

L－1×

1%＝1×

10－3mol·

L－1，c（H＋）＝1×

10－11mol·

L－1，pH＝11。

（4）c（OH－）＝1mol·

10－14mol·

L－1，pH＝14。

单一溶液pH的计算

（1）强酸溶液，如HnA溶液，设溶质的物质的量浓度为cmol·

L－1，c（H＋）＝ncmol·

L－1，pH＝－lgc（H＋）＝－lgnc。

（2）室温下，强碱溶液，如B（OH）n溶液，设溶质的物质的量浓度为cmol·

L－1，c（H＋）＝

L－1，pH＝－lgc（H＋）＝14＋lgnc。

题组三溶液稀释的pH计算

5.pH＝2的两种一元酸x和y，体积均为100mL，稀释过程中pH与溶液体积的关系如图所示。

分别滴加NaOH溶液（c＝0.1mol·

L－1）至pH＝7，消耗NaOH溶液的体积为Vx、Vy，则（　　）

A．x为弱酸，Vx<

VyB．x为强酸，Vx>

Vy

C．y为弱酸，Vx<

VyD．y为强酸，Vx>

解析　由图象可知x稀释10倍，pH变化1个单位（从pH＝2变为pH＝3），故x为强酸；

而y稀释10倍，pH变化小于1个单位，故y为弱酸，A、D错误；

pH都为2的x和y，前者物质的量浓度为0.01mol·

L－1，而后者大于0.01mol·

L－1，故滴加NaOH溶液中和至溶液为中性时，后者消耗碱溶液的体积大，C正确，B错误。

6．常温条件下，求下列溶液的pH（已知lg2＝0.3）。

（1）pH＝2的盐酸加水稀释1000倍

（2）pH＝10的NaOH溶液加水稀释100倍

（3）pH＝2的盐酸与等体积的水混合

（4）pH＝2的醋酸溶液加水稀释1000倍

（5）pH＝12的NH3·

H2O溶液加水稀释1000倍

（6）pH＝5的HCl加水稀释1000倍

（7）pH＝8的NaOH溶液稀释1000倍

答案　

（1）5　

（2）8　（3）2.3　（4）2<

pH<

5　（5）9<

12　（6）≈7　（7）≈7

解析　

（1）c（H＋）＝

＝1×

10－5mol·

L－1，pH＝5；

（2）c（OH－）＝

10－6mol·

L－1　c（H＋）＝10－8mol·

L－1，pH＝8；

（3）c（H＋）＝

，pH＝2.3；

（4）c（H＋）>

L－1,2<

5；

（5）c（OH－）>

L－1,9<

12；

（6）酸无限稀释，pH接近于7但不能大于7；

（7）碱无限稀释，pH接近于7但不能小于7。

溶液稀释的pH计算

（1）pH＝a的酸

（2）pH＝b的碱

酸溶液稀释时，pH增大，但无论稀释多大倍数，pH无限接近于7，却不会大于7。

碱溶液稀释时，pH减小，但无论稀释多大倍数，pH无限接近于7，却不会小于7。

（3）对于pH相同的强酸和弱酸（或强碱和弱碱）溶液稀释相同的倍数，强酸（或强碱）溶液的pH变化幅度大。

这是因为强酸（或强碱）已完全电离，随着加水稀释，溶液中的H＋（或OH－）的数目（水电离出的除外）不会增多，而弱酸（或弱碱）随着加水稀释，H＋（或OH－）的数目还会增多。

（4）对于物质的量浓度相同的强酸和弱酸（或强碱和弱碱），稀释相同的倍数，pH的变化幅度不同，强酸（或强碱）稀释后pH变化幅度大。

题组四混合溶液pH的计算

7.计算下列溶液的pH。

（1）常温下，pH＝2的HCl与pH＝4的H2SO4溶液等体积混合后，溶液的pH＝________。

（2）常温下，pH＝8的NaOH溶液与pH＝10的KOH溶液等体积混合后，溶液的pH＝________。

（3）常温下，pH＝5的盐酸与pH＝9的NaOH溶液以体积比11∶9混合后，溶液的pH＝________。

（4）常温下，将0.1mol·

L－1的盐酸与0.06mol·

L－1的Ba（OH）2溶液等体积混合后，溶液的pH＝________。

（5）常温下，将0.02mol·

L－1的Ba（OH）2溶液100mL和0.02mol·

L－1NaHSO4溶液100mL混合，忽略溶液体积变化，则混合后溶液的pH＝________。

（6）室温下，取浓度相同的NaOH和HCl溶液，以3∶2体积比混合，所得溶液的pH＝12，则原溶液的浓度为________。

答案　

（1）2.3　

（2）9.7　（3）6　（4）12　（5）12

（6）0.05mol·

解析　

（1）pH＝2的HCl中，c（H＋）＝10－2mol·

L－1，pH＝4的H2SO4中，c（H＋）＝10－4mol·

L－1，两者等体积混合后，c（H＋）＝

L－1≈0.005mol·

L－1，pH＝－lgc（H＋）＝2.3。

（2）pH＝8，c（OH－）＝10－6mol·

L－1，pH＝10，c（OH－）＝10－4mol·

L－1，两者等体积混合后，c（OH－）＝

L－1≈

L－1，c（H＋）＝2×

10－10mol·

L－1，pH＝9.7。

（3）pH＝5的盐酸溶液中，c（H＋）＝10－5mol·

L－1，pH＝9的NaOH溶液中，c（OH－）＝10－5mol·

L－1，两者以体积比11∶9混合，盐酸过量，c（H＋）＝

L－1＝1×

L－1，pH＝－lgc（H＋）＝6。

（4）两者混合后，c（OH－）

＝0.01mol·

10－12mol·

L－1，pH＝12。

（5）两者混合后，c（OH－）

（6）混合溶液的pH＝12，说明反应的NaOH过量，设原溶液的浓度为c，则

L－1，c＝0.05mol·

混合溶液的pH计算

（1）两强酸混合后pH的计算

由c（H＋）混＝

先求出混合后的c（H＋）混，再根据公式pH＝－lgc（H＋）求pH。

若两强酸溶液等体积混合，可采用速算方法：

混合后溶液的pH等于混合前溶液pH小的加0.3。

如pH＝3和pH＝5的盐酸等体积混合后，pH＝3.3。

（2）两强碱混合后pH的计算

由c（OH－）混＝

先求出混合后的c（OH－）混，再通过Kw求出混合后c（H＋），最后求pH。

若两强碱溶液等体积混合，可采用速算方法：

混合后溶液的pH等于混合前溶液pH大的减0.3。

如pH＝9和pH＝11的烧碱溶液等体积混合后，pH＝10.7。

（3）强酸与强碱混合后pH的计算

强酸与强碱混合的实质是中和反应即H＋＋OH－===H2O，中和后溶液的pH有以下三种情况：

①若恰好中和，pH＝7。

②若剩余酸，先求中和后的c（H＋），再求pH。

③若剩余碱，先求中和后的c（OH－），再通过Kw求出c（H＋），最后求pH。

题组五pH计算的综合突破

8.[2015·

唐山模拟]室温下，现有pH＝5的CH3COOH溶液10mL，要使其pH增大3，可采取的方法有（　　）

A．向溶液中加水稀释至10L

B．加入一定量的NaOH固体

C．加入一定量pH＝8的NaOH溶液

D．加入一定浓度的盐酸

答案　B

解析　由pH＝5增大3得pH＝8，说明溶液呈碱性，酸溶液无论如何稀释也不会呈碱性，A错误；

因加入NaOH溶液的pH＝8，故酸碱无论怎样中和，pH也只能接近8，不会出现pH＝8，C错误；

因盐酸呈酸性，故无法实现，D错误。

9．[2016·

承德模拟]下表是不同温度下水的离子积的数据：

温度/℃

25

t1

t2

水的离子积

10－14

a

10－12

试回答以下问题：

（1）若25<

t1<

t2，则a________1×

10－14（填“>

”“<

”或“＝”），做此判断的理由是__________________________________。

（2）25℃时，某Na2SO4溶液中c（SO

）＝5×

10－4mol·

L－1，取该溶液1mL加水稀释至10mL，则稀释后溶液中c（Na＋）∶c（OH－）＝________。

（3）在t2温度下测得某溶液pH＝7，该溶液显________（填“酸”“碱”或“中”）性。

将此温度下pH＝11的NaOH溶液aL与pH＝1的H2SO4溶液bL混合。

①若所得混合液为中性，则a∶b＝________。

②若所得混合液pH＝2，则a∶b＝________。

答案　（