水的电离和PH.docx
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水的电离和PH
水的电离和溶液的PH
知识归纳：
1、水的电离
（1）水是一种极微弱的电解质，只能微弱的电离，并存在着平衡。
水的电离方程式：
H2O+H2O
H3O++OH-
简写为：
H2O
H++OH-
（2）从纯水的导电性实验测得，25℃时，1L纯水中只有1×10—7molH2O电离。
∴CH+=COH-=1×10-7mol/L
而1L水的物质的量为55.6mol，这与发生电离的水1×10-7mol相比，水的电离部分忽略不计。
所以，电离前后，水的物质的量几乎不变，可以看作是一个常数
CH+·COH-=KW
KW叫做水的离子积常数，简称水的离子积。
KW=CH+·COH-=1×10-7×1×10-7=1×10-14
水的离子积常数反映了一定温度下,水的H+浓度和OH-浓度之间的关系。
二、影响水的电离的因素
1加入酸或碱，抑制水的电离，KW不变；
2加入某些盐，促进水的电离，KW不变；
3电离过程是一个吸热过程，升温能促进水的电离，KW增大，
在100℃时，KW=1×10－12。
4其它因素：
如加入活泼金属，消耗H+，水的电离程度增大。
三、在酸、碱溶液中求H2O电离出的H+浓度和OH-浓度的方法
依据：
水的离子积常不仅适用于纯水，也适用于稀的电解质水溶液。
例：
0﹒1mol/LHCI中CH+以及水电离出的H+浓度和OH-浓度
[分析]酸影响了水的电离，抑制了水的电离，水电离平衡向左移动。
所以，酸电离出的CH+很大，是主要的，水电离的CH+很小。
所以溶液中CH+可以近似看作是酸电离出的H+浓度。
∴CH+=0﹒1mol/L
溶液中COH-=10-14/0﹒1=10-13mol/L
此COH-就是水电离出的OH-浓度。
∴CH+（水）=COH-（水）=10-13mol/L
结论：
纯水中KW=10-14为单纯水的离子积常数。
对于酸或碱来说，溶液中的H+浓度和OH-浓度的乘积是1×10-14，而抑制了水的电离，使水本身的离子积常数减小。
四、溶液的酸碱性
1、溶液的酸碱性与CH+、COH-的关系
无论酸性、中性、碱性溶液里，都同时存在着OH-、H+，常温下，CH+、COH-的乘积是一个常数（1×10-14）
溶液酸碱性
CH+
COH-
CH+、COH-
CH+·COH-
酸性
＞10-7mol
＜10-7mol
CH+＞COH-
1×10-14
中性
=10-7mol
=10-7mol
CH+=COH-
碱性
＜10-7mol
＞10-7mol
CH+＜COH-
[强调]任何水溶液中存在的H+和OH-作为矛盾的双方，既互相依存，又互相制约，共同决定了溶液的酸碱性。
溶液酸碱性本质决定H+和OH-相对大小。
2、溶液的pH
（1）表示方法：
pH=-IgC（H+）
（2）意义：
表示溶液中C（H+）的大小，即能表示溶液的酸碱性的强弱。
五、溶液的酸性的强弱与酸的强弱
（1）酸的强弱是以电解质的电离来区分的：
强电解质完全电离的酸是强酸，弱电解质只有部分电离的酸是弱酸；溶液的酸性是由溶液中CH+决定的，CH+越大的溶液，则酸性越强，反之越弱。
（2）特别提醒：
①强酸溶液的酸性不一定比弱酸溶液的酸性强②酸性强的溶液不一定是强酸③酸性相同的溶液，弱酸浓度大，中和能力强④中和能力相同的酸提供H+的物质的量相同，但强酸溶液的酸性强。
六、pH的测定
1、pH值的改变
①pH﹤7溶液呈酸性，pH越小，酸性越强；pH每减小1个单位，CH+增大10倍
②pH﹥7溶液呈碱性，pH越大，碱性越强。
pH每增加1个单位，CH+减小10倍。
③pH小的酸性溶液，不一定是强酸溶液
④pH每升高一个单位，对于强酸需要稀释10倍，而对于弱酸稀释的倍数超过了10倍；pH每降低一个单位，对于强碱需要稀释10倍，而对于弱碱稀释的倍数超过了10倍。
2、测定方法：
（1）酸碱指示剂——甲基橙、石蕊、酚酞（粗略测定）
常用酸碱指示剂及其变色范围：
指示剂
变色范围的pH
石蕊
＜5.0红色
5.0～8.0紫色
＞8.0蓝色
甲基橙
＜3.1红色
3.1～4.4橙色
＞4.4黄色
酚酞
＜8.2无色
8.2～10.0浅红
＞10.0红色
（2）pH试纸——最简单的方法。
操作：
将一小块pH试纸放在洁净的玻璃片上，用玻璃棒沾取未知液点试纸中部，然后与标准比色卡对比，读出pH值。
注意：
①事先不能用水湿润pH试纸,否则非中性溶液的pH测定值比实际的或大或小；
②只能读取整数值或范围
（3）pH计:
精确测定
七、关于pH值的计算
1、酸性溶液：
按C→CH+→pH
2、碱性溶液：
按C→COH-→CH+→pH
3、强酸、强碱溶液的稀释后的溶液：
对于酸溶液中的CH+，每稀释10n倍，pH增大n个单位，
但增大后不超过7，酸仍为酸！
对于碱溶液中的COH-，每稀释10n倍，pH减少n个单位，
但减少后不小于7，碱仍为碱！
PH值相同的强酸与弱酸（或强碱与弱碱），稀释相同的倍数，pH变化为强酸变化大，
弱酸变化小。
极稀溶液中的pH值的计算，应考虑水的电离。
即无限稀释7为限，酸略小于7，碱略大于7.
4、强酸与强碱溶液混合的计算：
反应的实质：
H++OH-=H2O
三种情况：
（1）恰好中和，pH=7
（2）若余酸，先求中和后的CH+，再求pH。
（3）若余碱，先求中和后的COH-，再通过KW求出CH+，最后求pH。
或先求pOH，
再由pH=14-pOH。
5、已知酸和碱溶液的pH之和，判断等体积混合后的溶液的pH
（1）若强酸与强碱溶液的pH之和大于14，则混合后显碱性，pH大于7。
（2）若强酸与强碱溶液的pH之和等于14，则混合后显中性，pH等于7。
（3）若强酸与强碱溶液的pH之和小于14，则混合后显酸性，pH小于7。
（4）若酸与碱溶液的pH之和等于14，酸、碱中有一强、一弱，则酸、碱溶液混合后，谁弱显谁性。
这是因为酸和碱已电离的H+和OH-恰好中和，谁弱谁的H+或OH-有储备，中和后还能电离，显出酸、碱性来。
知识巩固：
1.室温下，把1mL0.1mol/L的H2SO4加水稀释成2L溶液，在此溶液中由水电离产生的H+，其浓度接近于（）
A.1×10-4mol/LB.1×10-8mol/L
C.1×10-11mol/LD.1×10-10mol/L
2.将pH为5的硫酸溶液稀释500倍，稀释后溶液中c（SO42－）：
c（H+）约为（）
A、1：
1 B、1：
2 C、1：
10 D、10：
1
3.将体积均为10mL、pH均为3的盐酸和醋酸，加入水稀释至amL和bmL，测得稀释后溶液的pH均为5，则稀释后溶液的体积（）
A.a=b=100mLB.a=b=1000mL
C.a＜bD.a＞b
4.99mL0.1mol/L的盐酸和101mL0.05mol/L氢氧化钡溶液混合后，溶液的c（H+）为（）（不考虑混合时的体积变化）。
A.0.5×（10-8+10-10）mol/LB.（10-8+10-10）mol/L
C.（1×10-14-5×10-5）mol/LD.1×10-11mol/L
5.室温下xLpH=a的盐酸溶液和yLpH=b的电离度为α的氨水恰好完全中和，则x/y的值为（）
A.1B.10-14-a-b/αC.10a+b-14/αD.10a-b/α
6.下列溶液肯定是酸性的是（）
A含H+的溶液B加酚酞显无色的溶液
CpH<7的溶液D[OH-]<[H+]的溶液
7.pH相同的氨水、氢氧化钠和氢氧化钡溶液，分别用蒸馏水稀释到原来的X倍、Y倍、Z倍，稀释后三种溶液的pH同，则X、Y、Z的关系是
A.X＝Y＝ZB.X＞Y＝ZC.X＜Y＝ZD.X＝Y＜Z
8.已知AG=lg[c（H+）/c（OH-）]，常温下，在AG=-10的溶液中能大量存在的离子组是：
A.Cl-,AlO2-,SO32-,Na+B.NO3-,CH3COO-,Na+,NH4+
C.Cl-,NO3-,Mg2+,K+D.SO42-,HCO3-,Cl-,K+
9.某温度下重水中存在电离平衡D2O
D++OD-，
D2O的离子积常数=1.0×10-12，若pD=-lgc（D+），该温度下有关分析正确的是（）
A.0.1molNaOD溶于重水制成1L溶液，pD=13
B.将pD=4的DCl的重水溶液稀释100倍，所得溶液pD=6
C.向30mL0.5mol·L-1NaOD的重水溶液中加入20mL0.5mol·L-1DCl的重水溶
液，所得溶液pD=12
D.pD=10的NaOD的重水溶液中，由重水电离出的c（OD-）为1×10-10mol·L-1
10.室温下向10mLpH＝3的醋酸溶液中加水稀释后，下列说法正确的是
A．溶液中导电粒子的数目减少
B．溶液中
不变
C．醋酸的电离程度增大，c（H＋）亦增大
D．再加入10mLpH＝11的NaOH溶液，混合液pH＝7
11.下列叙述不正确的是（）
A、纯水也是一种电解质
B、无论是酸性、中性还是碱性稀溶液，只要温度恒定，
c（H+）×c（OH-）是一个常数
C、一定温度下，0.1mol·L-1的磷酸溶液中H+主要来自于酸的第一步电离
D、强碱溶液中不存在H+
12.在一定体积pH＝12的Ba（OH）2溶液中，逐滴加入一定物质的量浓度的NaHSO4溶液。
当溶液中的Ba2＋恰好完全沉淀时，溶液pH＝11。
若反应后溶液的体积等于Ba（OH）2溶液与NaHSO4溶液的体积之和，则Ba（OH）2溶液与NaHSO4溶液的体积比是（ ）
A．1∶9B．1∶1C．1∶2D．1∶4
13.在25℃时，有pH=a的盐酸与pH=b的NaOH溶液，取VaL该盐酸同该NaOH溶液恰好反应，需VbLNaOH溶液，问：
（1）若a+b=14时，则Va/Vb=（填数值）；
（2）若a+b=13时，则Va/Vb=（填数值）；
（3）若a+b>14时，则Va/Vb=（填表达式），
且VaVb（填>、<或=）．
14.已知水在25℃和95℃时，其电离平衡曲线如下图所示：
（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pH=4的H2SO4溶液混合，若所得混合溶液的pH=7，则NaOH溶液与pH=4的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：
.
15．在t℃时，稀硫酸和盐酸混合液中，c（H+）=10－amol·L－1，
c（OH-）=10－bmol·L－1，已知a+b=12.向20mL该混合酸溶液中逐滴加入pH=11Ba（OH）2溶液，生成BaSO4的量如图所示，当加入60mLBa（OH）2溶液时，
C点溶液的pH=6（体积变化忽略不计），试计算：
（1）最初混合酸溶液中c（H2SO4）=，c（HCl）=；
（2）A点pH=；
（3）B点比最初混合酸的pH增加多少（写出计算过程）？
（lg3=0.48）
1.D2C3C4D5C6D7B8A9D10B11D12D
13．
（1）1
（2）10－1
（3）10-（14-a-b）;>.
14.
（1）A 水的电离是吸热过程，温度低时，电离程度小，c（H+），c（OH-）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，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=5
15．
（1）c（H2SO4）=0.05mol·L－1,c（HCl）=0.20mol·L－1
（2）pH=1
（3）最初混合酸c（H+）=0.05mol·L－1×2+0.20mol·L－1=0.30mol·L－1
pH=0.52
B点还没有完全中和，酸有剩余
c（H+）=
=
mol·L－1pH=1.48
所以B点比最初混合酸的pH增加1.48－0.52=0.96
14．有甲、乙两份等体积的浓度均为0.1mol·L-1的氨水，pH为11。
（1）甲用蒸馏水稀释100倍，则NH3·H2O的电离平衡向__________（填“促进”或“抑制”）电离的方向移动，溶液的pH将为_______（填序号）。
A．9~11之间B．11
C．12~13之间D．13
（2）乙用0.1mol·L-1的氯化铵溶液稀释100倍。
稀释后的乙溶液与稀释后的甲溶液比较，pH______（填“甲大”、“乙大”或“相等”），其原因是_______________________________________________________________________________。
14．
（1）促进；A
（2）甲大，乙用NH4Cl稀释后c（NH4+）增大，使NH3·H2O的电离平衡向抑制电离的方向移动，又由于NH4Cl溶液中NH4+水解，使稀释后的乙溶液的c（H+）增大
（一）典型例题
【例1】常温下，纯水中存在电离平衡：
H2O
H++OH-，请填空：
改变条件
水的电离平衡移动
Kw
c（H+）总
c（OH-）总
水电离出的c（H+）
升温到100℃
通氯化氢
10-2mol/L
加氢氧化钠固体
10-4mol/L
加氯化钠固体
10-7mol/L
【分析】温度不变时，无论溶液是酸性、中性还是碱性，溶液中的氢离子浓度和氢氧根离子浓度的乘积都相同。
常温下，此值为10-14。
在任何溶液中，水电离产生的氢离子浓度和水电离产生的氢氧根离子浓度始终相同，即为1:
1。
【答案】
改变条件
水的电离平衡移动方向
Kw
c（H+）总
c（OH-）总
水电离出的c（H+）
升温到100℃
正向
增大
增大
增大
增大
通氯化氢
逆向
不变
10-12mol/L
10-12mol/L
加氢氧化钠固体
逆向
不变
10-10mol/L
10-10mol/L
加氯化钠固体
不动
不变
10-7mol/L
10-7mol/L
【例2】室温下，在pH=12的某溶液中，由水电离生成的c（OH－）为（）
A.1.0×10－7mol·Ｌ－1B.1.0×10－6mol·Ｌ－1
C.1.0×10－2mol·Ｌ－1D.1.0×10－12mol·Ｌ－1
【分析】本题以水的离子积为知识依托，考查学生对不同条件下水电离程度的认识，同时考查了思维的严密性。
错解分析：
pH=12的溶液，可能是碱溶液，也可能是盐溶液。
忽略了强碱弱酸盐的水解，就会漏选D。
解题思路：
先分析pH=12的溶液中c（H＋）、c（OH－）的大小。
由c（H＋）=10－pH得：
c（H＋）=1.0×10－12mol·L－1c（OH－）=1.0×10－2mol·L－1
再考虑溶液中的溶质：
可能是碱，也可能是强碱弱酸盐。
最后进行讨论：
（1）若溶质为碱，则溶液中的H＋都是水电离生成的：
c水（OH－）=c水（H＋）=1.0×10－12mol·Ｌ－1
（2）若溶质为强碱弱酸盐，则溶液中的OH－都是水电离生成的：
c水（OH－）=1.0×10－2mol·Ｌ－1。
【答案】CD
【例3】室温下，把1mL0.1mol/L的H2SO4加水稀释成2L溶液，在此溶液中由水电离产生的H+，其浓度接近于（）
A.1×10-4mol/LB.1×10-8mol/L
C.1×10-11mol/LD.1×10-10mol/L
【分析】温度不变时，水溶液中氢离子的浓度和氢氧根离子的浓度乘积是一个常数。
在酸溶液中氢氧根离子完全由水电离产生，而氢离子则由酸和水共同电离产生。
当酸的浓度不是极小的情况下，由酸电离产生的氢离子总是远大于由水电离产生的（常常忽略水电离的部分），而水电离产生的氢离子和氢氧根离子始终一样多。
所以，酸溶液中的水电离的氢离子的求算通常采用求算氢氧根离子。
稀释后c（H+）=（1×10-3L×0.1mol/L）/2L=1×10-4mol/L
c（OH-）=1×10-14/1×10-4=1×10-10mol/L
【答案】D
【例4】将pH为5的硫酸溶液稀释500倍，稀释后溶液中c（SO42－）：
c（H+）约为（）
A、1：
1 B、1：
2 C、1：
10 D、10：
1
【分析】根据定量计算，稀释后c（H+）=2×10-8mol·L-1，c（SO42-）=10-8mol·L-1，有同学受到思维定势，很快得到答案为B。
其实，题中设置了酸性溶液稀释后，氢离子浓度的最小值不小于1×10-7mol·L-1。
所以，此题稀释后氢离子浓度只能近似为1×10-7mol·L-1。
【答案】C
【例5】弱酸HＹ溶液的pH=3.0，将其与等体积水混合后的pH范围是（）
A.3.0～3.3B.3.3～3.5C.3.5～4.0D.3.7～4.3
【分析】虚拟HY为强酸，则将其与等体积水混合后
c（H＋）=
×10－3mol·L－1
pH=3＋lg2=3.3，事实上HY为弱酸，随着水的加入，还会有部分H＋电离出来，故
c（H＋）＞
×10－3mol·L－1即pH＜3.3。
【答案】A
【例6】将体积均为10mL、pH均为3的盐酸和醋酸，加入水稀释至amL和bmL，测得稀释后溶液的pH均为5，则稀释后溶液的体积（）
A.a=b=100mLB.a=b=1000mL
C.a＜bD.a＞b
【分析】盐酸是强电解质，完全电离。
在加水稀释过程中盐酸电离出的H+离子的物质的量不会增加。
溶液中c（H+）与溶液体积成反比，故加水稀释时，c（H+）会随着水的加入而变小。
醋酸是弱电解质，发生部分电离。
在加水稀释过程中未电离的醋酸分子发生电离，从而使溶液中H+离子的物质的量增加，而c（H+）与溶液体积同样成反比，这就使得此溶液中c（H+）受到n（H+）的增加和溶液体积V增加的双重影响。
很明显，若将盐酸和醋酸同等程度的稀释到体积都为a，则盐酸的c（H+）比醋酸的c（H+）小。
若要稀释到两溶液的c（H+）相等，则醋酸应该继续稀释，则有b＞a。
【答案】C
【例7】99mL0.1mol/L的盐酸和101mL0.05mol/L氢氧化钡溶液混合后，溶液的c（H+）为（）（不考虑混合时的体积变化）。
A.0.5×（10-8+10-10）mol/LB.（10-8+10-10）mol/L
C.（1×10-14-5×10-5）mol/LD.1×10-11mol/L
【分析】把101mL的Ba（OH）2分差成99mL和2mL，其中99mLBa（OH）2溶液和99mL盐酸溶液恰好完全反应，这样就相当于将2mL0.05mol/L的Ba（OH）2加水稀释至200mL，先求溶液中的[OH-]，然后再化成[H+]，故应选D。
[答案]D
【例8】将pH=8的NaOH溶液与pH=10的NaOH溶液等体积混合后，溶液的pH值最接近于（）。
A.8.3B.8.C.9D.9.7
[解析]同种溶质的酸或碱溶液混合后溶液的pH值约为大的pH减去0.3（两溶液的pH值必须相差2以上）。
[答案]D
【例9】室温下xLpH=a的盐酸溶液和yLpH=b的电离度为α的氨水恰好完全中和，则x/y的值为（）
A.1B.10-14-a-b/αC.10a+b-14/αD.10a-b/α
【分析】c（HCl）=c（H+）=10-amol·L-1，盐酸的物质的量=10-a×xmol·L-1，c（NH3·H2O）·α=c（OH-）=10b-14mol·L-1，NH3·H2O物质的量为10b-14÷α×ymol·L-1。
根据题意：
10-a·x=10b-14÷α×y，得x/y=10a+b-14/α。
【答案】C
【例10】若在室温下pH=a的氨水与pH=b的盐酸等体积混合，恰好完全反应，则该氨水的电离度可表示为（）
A.10a+b-12%B.10a+b-14%C.1012-a-b%D.1014-a-b%
【分析】设氨水和盐酸各取1L。
氨水电离出的c（OH-）=10-14÷10-amol·L-1=10a-14mol·L-1
即氨水电离出的OH-的物质的量为10a-14mol，而NH3·H2O的物质的量=盐酸的物质的量=10-bmol·L-1×1L=10-bmol；所以氨水的电离度为10a+b-12%。
【答案】A
【例11】用0.01mol/LH2SO4滴定0.01mol/LNaOH溶液，中和后加水至100mL。
若滴定时终点判断有误差：
①多加了1滴H2SO4；②少加了1滴H2SO4（设1滴为0.05mL）。
则①和②c（H+）之比为（）
A.10B.50C.5×103D.104
【分析】多加1滴H2SO4，则酸过量，相当于将这1滴硫酸由0.05mL稀释至100mL。
少加1滴H2SO4，相当NaOH溶液过量2滴，即将这部分NaOH溶液稀释至100mL。
现计算如下：
①多加1滴硫酸时，c（H+）=
=10-5（mol/L），
②少加1滴硫酸时，c（OH-）
=10-5（mol/L），
c（H+）=
=10-9（mol/L），故二者比值为104。
【答案】D
【例12】有①、②、③三瓶体积相等，浓度都是1mol·L-1的盐酸溶液，将①加热蒸发至体积一半；向②中加入少量的CH3COONa固体（加入后仍显酸性）；③不作任何改变，以酚酞作指示剂，用NaOH溶液滴定上述三种溶液，所耗NaOH溶液的体积为（）
A.①=②>③B.③>②>①C.③=②>①D.①=②=③
【分析】本题着重考查酸碱中和、溶液的酸碱性判断及抽象思维能力。
对①加热蒸发，由于HCl的挥发性比水大，故蒸发后溶质可以认为没有，消耗的NaOH溶液的体积最少。
在②中加入CH3COONa固体，发生反应：
HCl+CH3COONa==CH3COOH+NaCl，当以酚酞作指示剂时，HCl、CH3COOH被NaOH中和：
HCl+NaOH==NaCl+H2O，CH3COOH+NaOH==CH3COONa+H2O，此过程中被中和的H+物质的量与③相同。
若改用甲基橙作指示剂，因为甲基橙的变色范围（pH）为3.1~4.4，此时，部分CH3COOH不能被NaOH完全中和，三种溶液所消耗的NaOH溶液体积为③>②>①。
【答案】C
【例13】以标准的盐酸溶液滴定未知的氢氧化钠为例，判断以下操作所引起的误差（填“偏大”、“偏小”或“无影响”）
读数：
滴定前
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