高考化学一轮复习 第9章 水溶液中的离子平衡 第2节 水的电离和溶液的酸碱性学案.docx

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高考化学一轮复习第9章水溶液中的离子平衡第2节水的电离和溶液的酸碱性学案

水的电离和溶液的酸碱性

明考纲

1．了解水的电离、离子积常数。

2．了解溶液pH的定义，测定pH的方法，能进行pH的简单计算。

3．了解酸碱中和滴定的原理及过程。

析考情

本节内容是高考命题的重点与热点，主要考点有四个：

一是影响水电离平衡的因素及Kw的应用；二是溶液的酸碱性的判断及pH的计算；三是离子共存问题；四是酸碱中和滴定的原理及仪器的了解。

从近几年高考来看，由酸、碱电离出的c（H＋）、c（OH－）与水电离出的c（H＋）、c（OH－）的比值求算；酸、碱中和时，pH的变化、导电性的变化仍将是高考命题的热点。

考点

　水的电离

1．电离方程式

水是一种极弱的电解质，电离方程式为2H2OH3O＋＋OH－，简写为H2OH＋＋OH－。

2．水的离子积常数

Kw＝c（H＋）·c（OH－）。

（1）室温下：

Kw＝1×10－14。

（2）影响因素：

只与温度有关，水的电离是吸热过程，升高温度，Kw增大。

（3）适用范围：

Kw不仅适用于纯水，也适用于稀的电解质水溶液。

（4）Kw揭示了在任何水溶液中均存在H＋和OH－，只要温度不变，Kw不变。

3．关于纯水的几个重要数据

4．影响水的电离平衡的因素和影响Kw的因素

改变条件

水电离平衡移动方向

Kw

升高温度

向右移动

增大

加少量HCl（aq）

向左移动

不变

通少量SO2（g）

向左移动

不变

加少量NaOH（aq）

向左移动

不变

加少量NaHSO4（s）

向左移动

不变

加少量NaCl（s）

不移动

不变

加少量Na2CO3（s）

向右移动

不变

加少量Na（s）

向右移动

不变

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

可以大量共存。

（　　）

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>C>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

答案　A

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·L－1；③pH＝10的Na2S溶液促进H2O的电离，由H2O电离出的c（H＋）＝10－4mol·L－1；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．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1.0×10－bmol·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1.0×10－amol·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·L－1。

（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·L－1。

（3）碱的溶液——H＋全部来自水的电离。

实例：

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·L－1。

（4）水解呈酸性的盐溶液——H＋全部来自水的电离。

实例：

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·L－1。

（5）水解呈碱性的盐溶液——OH－全部来自水的电离。

实例：

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·L－1。

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。

考点

　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＋）7。

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。

注意：

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。

判断正误，正确的画“√”，错误的画“×”。

（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。

（　　）

提示　

（1）×　

（2）×　（3）×　（4）×　（5）×　（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＝