第3章 第1节 水溶液 导学案Word版含答案.docx

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第3章第1节水溶液导学案Word版含答案

一、水的电离

1．水的电离。

水是一种电解质。

电离方程式为H2O＋H2OH

3O＋＋OH－，也可简写为H2O

H＋＋OH－。

2．水的离子积常数。

（1）水的电离常数：

K＝

。

（2）水的离子积常数：

KW＝[H＋][OH－]。

（3）一定温度时，KW是个常数，KW只与温度有关，温度越高，KW越大。

25℃时，KW＝1×10－14mol2·L－2；100℃时，KW＝5.5×10－13mol2·L－2。

思考应用

1．25℃时，纯水的离子积KW＝1.0×10－14，那么25℃时酸、碱、盐溶液中KW是多少？

答案：

酸、碱、盐虽然影响水的电离平衡（不水解的盐除外），造成水电离出的H＋或OH－的浓度发生变化，但在25℃时KW仍然不变，因为KW只与温度有关。

3．影响水的电离的因素。

根据H2O（l）

H＋（aq）＋OH－（aq）　ΔH>0

（1）促进水的电离的因素有：

升高温度，加入活泼金属，加入某些盐（如Na2CO3、NH4Cl）；

（2）抑制水的电离的因素有：

降低温度，加入酸或碱。

二、电解质在水溶液中的存在形态

1．电解质与非电解质。

（1）电解质是指在水溶液中或熔融状态下能导电的化合物；而无论是在水溶液中还是在熔融状态下都不能导电的化合物叫非电解质。

（2）电解质主要有酸、碱、盐、碱性氧化物和水。

（3）电解质溶液的导电性强弱决定于溶液中自由移动的离子浓度的大小和离子所带电荷的多少，电解质溶液的导电性不同于金属的导电性。

温馨提示

①电解质导电必须是其本身电离出的离子导电，否则不属于电解质。

如SO3的水溶液能导电，但SO3却是非电解质，因为导电的离子不是SO3电离产生的。

②电解质不一定导电，导电的物质不一定是电解质；非电解质不导电，但不导电的物质不一定是非电解质。

如固态NaCl不导电，NaCl是电解质；Cu能导电，Cu却不是电解质。

③“溶于水或熔融状态下能否导电”是判断化合物是否是电解质的依据，只要一种情况下能导电即为电解质。

对于一些难溶物质BaSO4，由于其溶解度太小，很难测出溶液的导电性，但将其熔融时却能导电，所以BaSO4是电解质。

2．强电解质与弱电解质。

（1）强电解质是指在水溶液中或熔融状态下完全电离的电解质，包括强酸、强碱和大多数盐类。

书写强电解质的电离方程式时常用“===”。

（2）弱电解质是指在水溶液中或熔融状态下部分（或不完全）电离的电解质，包括弱酸、弱碱和水都是弱电解质，由于弱电解质的水溶液中存在电离平衡，书写弱电解质的电离方程式时常用“

”。

（3）强电解质在水溶液中全部以离子的形态存在，而弱电解质在水溶液中电离的趋势很小，主要以分子形态存在。

（4）电解质溶于水后形成的离子和分子并不是单独存在的，而是以“水合离子”或“水合分子”的形态存在。

这种溶质分子或离子与溶剂相互吸引的作用称为溶剂化作用。

温馨提示

①强、弱电解质的本质区别在于其在水溶液中或熔融状态下是否完全电离而与其导电性及溶解度的大小无关。

即强电解质溶液的导电性不一定比弱电解质溶液强，溶解度不一定比弱电解质的大。

②离子化合物全部为强电解质，而共价化合物有的是强电解质如HCl、H2SO4，有的则为弱电解质如HF、CH3COOH等。

③多元弱酸分步电离，必须分步写，不可合并（其中以第一步电离为主）。

多元弱碱的电离在中学阶段要求一步写出。

以NaHSO4为代表的强电解质在水溶液中和熔融状态下其电离方程式不一样：

三、溶液的酸碱性与pH

1．溶液的酸碱性判断标准。

任何水溶液中都既有H＋也有OH－，溶液的酸碱性与它们的数值无关，由它们浓度的相对大小决定。

[H＋]＝[OH－]，溶液呈中性；

[H＋]＞[OH－]，溶液呈酸性，且[H＋]越大，酸性越强；

[H＋]＜[OH－]，溶液呈碱性，且[OH－]越大，碱性越强。

温馨提示

①呈酸性的溶液中[H＋]＞[OH－]，但不一定是酸溶液，只有当溶质电离出的阳离子全部是H＋时才是酸溶液。

②一定温度下的溶液中KW＝[H＋][OH－]是一定值，当[H＋]增大时，[OH－]减小，反之亦然，此增彼减。

2．溶液的pH。

（1）溶液pH的定义：

pH＝－lg[H＋]。

（2）pH与[H＋]及溶液酸碱性的关系图（常温下）

中性溶液：

[H＋]＝[OH－]＝1.0×10－7mol·L－1，pH＝7；

酸性溶液：

[H＋]＞[OH－]，[H＋]＞1.0×107mol·L－1，pH＜7，酸性越强，pH越小。

碱性溶液：

[H＋]＜[OH－]，[H＋]＜1.0×10－7mol·L－1，pH＞7，碱性越强，pH越大。

2．某溶液中[H＋]为1×10－7mol·L－1，此溶液一定呈中性吗？

答案：

判断溶液酸碱性的标准是比较[H＋]与[OH－]的相对大小，而不是与1×107mol·L－1相比较，若[H＋]与[OH－]不相等，则[H＋]为1×10－7mol·L－1时溶液也不呈中性，如100℃时中性溶液中[H＋]约为1×10－6mol·L－1。

温馨提示

①pH＝7的溶液不一定是中性溶液，在常温下，pH＝7的溶液是中性溶液，在其他温度下不是中性溶液。

②pH每增1个单位，[H＋]减小到原来的

，[OH－]增大10倍。

③可用pH试纸粗略测定溶液的pH，利用酸度计可精确测定溶液的pH。

1．25℃时，水的电离达到平衡，H2O

H＋＋OH－　ΔH＞0，下列叙述正确的是（B）

A．向水中加入稀氨水，平衡逆向移动，[OH－]降低

B．向水中加入少量固体硫酸氢钠，[H＋]增大，KW不变

C．向水中加入少量固体钠，平衡逆向移动，[H＋]降低

D．将水加热，KW增大，[H＋]不变

解析：

向水中加入稀氨水，[OH－]增大，水电离平衡逆向移动，故A项错误；向水中加入少量固体硫酸氢钠，硫酸氢钠在水中完全电离：

NaHSO4===Na＋＋H＋＋SO

，[H＋]增大，但由于KW只与温度有关，所以KW不变，故B项正确；向水中加入少量固体钠，Na能与H＋反应产生H2，促进水的电离，使平衡正向移动，故C项错误；将水加热，KW增大，[H＋]、[OH－]同等倍数增大，故D项错误。

2.下列溶液一定显酸性的是（B）

A．溶液中[OH－]＞[H＋]

B．滴加紫色石蕊试液后变红色的溶液

C．溶液中[H＋]＝10－6mol·L－1

D．pH＜7的溶液

解析：

判断溶液酸碱性的关键看[H＋]和[OH－]相对大小。

若[H＋]＞[OH－]，溶液呈酸性；pH＜7或[H＋]＞10－7mol·L－1，仅适用于常温时，若温度不确定，就不能用来判断溶液的酸碱性；B项中可使紫色石蕊试液变红，则可判断该溶液为酸性。

1．（双选）在100℃时，水的离子积为1×10－12，若该温度下某溶液中的H＋浓度为1×10－7mol/L，则该溶液（AD）

A．呈碱性　　　　　　　　

B．呈酸性

C．呈中性

D．c（OH－）＝100c（H＋）

解析：

100℃时，纯水中c（H＋）＝c（OH－）＝10－6mol/L，c（H＋）＝1×10－7mol/L，c（OH－）＝

mol/L＝10－5mol/L，c（OH－）＝100c（H＋），故选AD。

2．下列电离方程式正确的是（B）

A．Al2（SO4）3

2Al3＋＋3SO

B．HS－＋H2O

H3O＋＋S2－

C．HI

H＋＋I－

D．Ca（OH）2

Ca2＋＋2OH－

解析：

Al2（SO4）3、HI、Ca（OH）2是强电解质，电离方程式书写时应用“===”连接，只有弱电解质的电离方程式书写用“

”，HS－的电离是H2S的二级电离，是不完全的。

3．现有常温时pH＝1的某强酸溶液10mL，下列操作能使溶液的pH变成2的是（A）

A．加水稀释成100mL

B．加入10mL的水进行稀释

C．加入10mL0.01mol·L－1的NaOH溶液

D．加入10mL0.01mol·L－1的HCl溶液

解析：

加水稀释为原溶液体积的10倍，强酸的pH正好增大1个单位。

4．25℃的下列溶液中，碱性最强的是（B）

A．pH＝11的溶液

B．[OH－]＝0.12mol·L－1

C．1L中含有4gNaOH的溶液

D．[H＋]＝1×10－10mol·L－1的溶液

解析：

常温下，可以根据pH或[H＋]比较溶液的酸碱性，也同样可以根据[OH－]的大小来比较。

在此为了计算方便，可以求出A、C、D三个选项中溶液的[OH－]依次为1×10－3mol·L－1、0.1mol·L－1、1×10－4mol·L－1，然后再与B选项相比，就会发现B中溶液的[OH－]最大，碱性最强。

5．浓度为0.1mol·L－1的盐酸、硫酸、醋酸三种溶液，试回答：

（1）三种溶液中[H＋]依次为amol·L－1，bmol·L－1，cmol·L－1，其大小顺序为____________。

（2）等体积的以上三种酸分别与过量的NaOH溶液反应，生成的盐的物质的量依次为n1mol，n2mol，n3mol，它们的大小关系为____________。

（3）中和一定量NaOH溶液生成正盐时，需上述三种酸的体积依次是V1L、V2L、V3L，其大小关系为________________________________________________________________________。

（4）与锌反应时产生氢（气）的速率分别为v1、v2、v3，其大小关系是________。

解析：

（1）这三种酸中盐酸与硫酸为强酸，完全电离，故盐酸中[H＋]＝0.1mol·L－1，硫酸中[H＋]＝0.2mol·L－1，而醋酸是弱酸，存在电离平衡，故部分电离[H＋]＜0.1mol·L－1。

（2）等体积的三种酸，其物质的量也相等，所以其生成盐的物质的量也相等。

（3）生成正盐是指与这些酸中的H＋完全反应，由于硫酸是二元酸，另外两种都是一元酸，所以在等体积的前提下，硫酸中的H＋的物质的量是另外两种酸的两倍，因此中和一定量的NaOH所需硫酸的体积都是另外两种酸体积的一半。

（4）[H＋]越大，产生H2速率越快，由

（1）知v2＞v1＞v3。

答案：

（1）a＝

＞c（b＞a＞c）　

（2）n1＝n2＝n3

（3）V1＝2V2＝V3　（4）v2＞v1＞v3

6．某温度（t℃）时，水的离子积为Kw＝1×10－13mol2·L－2，则该温度（选填“大于”“小于”或“等于”）________25℃，其理由是______________。

若将此温度下pH＝11的苛性钠溶液aL与pH＝1的稀硫酸bL混合（混合后溶液体积的微小变化忽略不计），试通过计算填写以下不同情况时两种溶液的体积比：

（1）若所得混合液为中性，则a∶b＝________；此溶液中各种离子的浓度由大到小排列顺序是________。

（2）若所得混合液的pH＝2，则a∶b＝________；此溶液中各种离子的浓度由大到小排列顺序是__________________________________________。

解析：

水的电离是吸热反应，升高温度促进水电离，则水的离子积常数增大，某温度（T℃）时，水的离子积常数Kw＝1×10－13＞10－14，则该温度大于25℃，若将此温度（t℃）下，pH＝11的苛性钠溶液aL与pH＝1的稀硫酸bL混合，此时NaOH溶液中c（OH－）＝10－13/10－11mol/L＝0.01mol/L，稀硫酸溶液中c（H＋）＝0.1mol/L，则：

（1）若所得混合液为中性，则有0.01a＝0.1b，a∶b＝10∶1，混合溶液呈中性，则c（H＋）＝c（OH－），根据电荷守恒得c（Na＋）＞c（SO

），该溶液为盐溶液，硫酸根离子浓度大于氢离子浓度，所以离子浓度大小顺序是：

c（Na＋）＞c（SO

）＞c（H＋）＝c（OH－）。

（2）若所得混合液的pH＝2，则有

＝0.01，a∶b＝9∶2，溶液呈酸性，所以c（H＋）＞c（OH－），溶液中氢离子浓度为0.01mol/L，硫酸根离子浓度为

mol/L＝0.009mol/L，所以氢离子浓度大于硫酸根离子浓度，根据物料守恒知，c（SO

）＞（Na＋），氢氧根离子浓度最小，所以离子浓度大小顺序是c（H＋）＞c（SO

）＞c（Na＋）＞c（OH－）。

答案：

大于　Kw随温度的升高而增大　

（1）10∶1　[Na＋]＞[SO

]>[H＋]＝[OH－]　

（2）9∶2　[H＋]>[SO

]>[Na＋]>[OH－]

1.（双选）对于常温下pH为1的硝酸溶液，下列叙述正确的是（AB）

A．该溶液1mL稀释至100mL后，pH等于3

B．向该溶液中加入等体积、pH为13的氢氧化钡溶液恰好完全中和

C．该溶液中硝酸电离出的c（H＋）与水电离出的c（H＋）之比值为10－12

D．该溶液中水电离出的c（H＋）是pH为3的硝酸中水电离出的c（H＋）的100倍

解析：

硝酸为强电解质，完全电离，稀释100倍，pH增大2，故A项正确；pH＝a的强酸与pH＝b的强碱中和反应时，若a＋b＝14，则溶液呈中性，故B正确；硝酸电离出的c（H＋）为0.1mol/L，与水电离出的c（H＋）为10－13mol/L，二者之比应为1012，故C项错；pH为3的硝酸中水电离出的c（H＋）为10－11mol/L，故比值应为1∶100，D项错。

2．90℃时，水的离子积Kw＝3.8×10－13，该温度时纯水的pH（B）

A．等于7B．小于7

C．大于7D．无法确定

解析：

25℃时，在纯水中[H＋]＝[OH－]＝1×10－7mol·L－1，pH＝7，Kw＝[H＋][OH－]＝1×10－14；当温度升高时，纯水的电离度增大，[H＋]＝[OH－]>1×10－7mol·L－1，pH<7，Kw＝[H＋][OH－]>1×10－14。

中性溶液的pH不一定等于7，pH＝7的溶液不一定是中性溶液，在任何条件下，中性溶液一定有关系[H＋]＝[OH－]。

3.能影响水的电离平衡，并使溶液中的[H＋]>[OH－]的操作是（C）

A．向水中投入一小块金属钠

B．将水加热煮沸

C．向水中通入二氧化碳气体

D．向水中加食盐晶体

解析：

[H＋]>[OH－]说明溶液呈酸性，从各选项看，C项通入CO2在水中为碳酸，呈酸性。

4．（双选）下列各物质中，属于强电解质的是（AB）

A．CaOB．Ba（OH）2

C．NH3·H2OD．CH3COOH

解析：

A项中的CaO是金属氧化物，在熔融状态下完全电离，所以它是强电解质。

B项中的Ba（OH）2是一种可溶性强碱，属于强电解质。

C项中的NH3·H2O和D项中的CH3COOH分别是弱碱和弱酸，都属于弱电解质。

5．常温下，下列四种溶液中：

①pH＝0的盐酸　②0.1mol·L－1的盐酸　③0.01mol·L－1的NaOH溶液　④pH＝11的NaOH溶液，由水电离生成的H＋的物质的量浓度之比为（A）

A．1∶10∶100∶1000

B．0∶1∶12∶11

C．14∶13∶12∶11

D．14∶13∶2∶1

解析：

在盐酸中，由水电离产生的[H＋]等于溶液中的[OH－]：

①[H＋]＝[OH－]＝1×10－14mol·L－1；②[H＋]＝[OH－]＝1×10－13mol·L－1；在NaOH溶液中，由水电离产生的[H＋]等于溶液中的[H＋]；③[H＋]＝1×10－12mol·L－1；④[H＋]＝1×10－11mol·L－1。

因此，四种溶液中水电离出的H＋的浓度的比为：

10－14∶10－13∶10－12∶10－11＝1∶10∶100∶1000。

6．（双选）在25℃的温度下，取pH均等于2的盐酸和醋酸溶液各100mL，先分别加水稀释至2倍体积，再分别加入0.03g锌粉。

锌与酸反应生成盐和氢气。

下列说法中正确的是（BC）

A．醋酸与锌反应放出氢气多

B．盐酸和醋酸分别与锌反应放出的氢气一样多

C．醋酸与锌反应速率大

D．盐酸和醋酸分别与锌反应的速率一样大

解析：

n（HCl）＝0.01mol·L－1×0.1L＝0.001mol，n（CH3COOH）>0.001mol，0.03gZn的n（Zn）＝

<0.0005mol，即酸与其反应，酸过量。

醋酸、盐酸的pH相同时，醋酸与Zn反应快。

所以答案为BC。

7．向100mLpH＝1的H2SO4溶液中，滴加0.01mol·L－1的NaOH溶液，当所得混合液的pH为2时，加入NaOH溶液的体积是（D）

A．10mLB．90mL

C．100mLD．450mL

解析：

设加入NaOH溶液的体积为x，则

＝10－2，解得x＝0.45L＝450mL。

8．下列物质中：

（1）能导电的是________；

（2）属于电解质的是________；（3）属于非电解质的是________；（4）属于强电解质的是________；（5）属于弱电解质的是________。

A．NaOH溶液　　　　　　B．Cu

C．液态HClD．液态CH3COOH

E．蔗糖溶液F．液氨

G．氨水H．CuSO4晶体

I．石墨J．无水乙醇

解析：

能导电的有NaOH溶液和氨水，还有铜和石墨；电解质和非电解质都必须为化合物，故液态HCl、液态CH3COOH、CuSO4晶体都为电解质，其中液态HCl、CuSO4晶体为强电解质，液态CH3COOH为弱电解质；而无水乙醇是非电解质。

答案：

（1）A、B、G、I　

（2）C、D、H　（3）F、J　（4）C、H　（5）D

9．试回答下列问题（温度均为25℃时）：

（1）0.01mol/L的稀盐酸pH＝________，其中由水电离出的c（H＋）水＝________mol/L；

（2）1mLpH＝12的NaOH溶液，加水稀释至100mL，稀释后的溶液中c（H＋）/c（OH－）＝________；

（3）pH＝13的Ba（OH）2溶液aL与pH＝3的H2SO4溶液bL混合，若所得混合溶液呈中性，则a∶b＝________。

解析：

（1）pH＝－lg[c（H＋）]＝－lg（0.01）＝2，由c（H＋）×c（OH－）＝10－14可知：

c（OH－）＝10－14/0.01mol/L＝1×10－12mol/L；

（2）1mLpH＝12的NaOH溶液，加水稀释至100mL，稀释后的溶液中c（OH－）＝1×10－10mol/L，c（H＋）＝1×10－4mol/L则：

c（H＋）/c（OH－）＝1×10－6；（3）pH＝13的Ba（OH）2溶液aL与pH＝3的H2SO4溶液bL混合。

若所得混合溶液呈中性，则有n（H＋）＝n（OH－），即：

0.1mol/L×2×aL＝0.001mol/L×2×bL，则a∶b＝1∶100。

答案：

（1）2　1×10－12　

（2）1×10－6　（3）1∶100

10．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________（选填“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________。

解析：

本题的关键是搞清楚温度对水的电离平衡、水的离子积和溶液pH的影响。

（1）当温度升高时，促进水的电离，水的离子积也增大，水中氢离子浓度、氢氧根离子浓度都增大，水的pH减小，但溶液仍然呈中性。

因此结合图象中a、b曲线变化情况及氢离子浓度、氢氧根离子浓度可以判断，25℃时水的电离平衡曲线应为a，理由为水的电离是吸热过程，升高温度，水的电离程度增大。

（2）25℃时所得混合溶液的pH＝7，溶液呈中性即酸碱恰好中和，即n（OH－）＝n（H＋），则V（NaOH）·10－5mol·L－1＝V（H2SO4）·10－4mol·L－1，得V（NaOH）∶V（H2SO4）＝10∶1。

（3）要注意是95℃时，水的离子积为10－12mol2·L－2，即[H＋]·[OH－]＝10－12，即：

等体积强酸强碱反应至中性时pH（酸）＋pH（碱）＝12。

根据95℃时混合后溶液呈中性，pH2＝b的某强碱溶液中[OH－]＝10b－12；有100×10－a＝1×10b－12，即：

10－a＋2＝10b－12，所以，有以下关系：

a＋b＝14或pH1＋pH2＝14。

答案：

（1）a　水的电离是吸热过程，温度低时，电离程度小，[H＋][OH－]小　

（2）10∶1　（3）a＋b＝14或pH1＋pH2＝14

一、选择题（本大题共15小题，每小题3分，共45分）

1．关于水的离子积常数，下列说法不正确的是（A）

A．水中，c（H＋）·c（OH－）＝1×10－14

B．纯水中，25℃时，c（H＋）·c（OH－）＝1×10－14

C．25℃时，任何稀溶液中，c（H＋）·c（OH－）＝1×10－14

D．KW随温度升高而增大

解析：

25℃时，水中c（H＋）·c（OH－）＝1×10－14，A中没有指明温度，故A项不正确；根据有关水的离子积概念，可知B、C、D三项正确。

2．下列表示对应化学反应的离子方程式正确的是（D）

A．MnO2与浓盐酸反应制Cl2：

MnO2＋4HCl

Mn2＋＋2Cl－＋Cl2↑＋2H2O

B．明矾溶于水产生Al（OH）3胶体：

Al3＋＋3H2O===Al（OH）3↓＋3H＋

C．Na2O2溶于水产生O2：

Na2O2＋H2O===2Na＋＋2OH－＋O2↑

D．Ca（HCO3）2溶液与少量NaOH溶液反应：

HCO

＋Ca2＋＋OH－===CaCO3↓＋H2O

解析：

MnO2与浓盐酸反应制Cl2的离子反应为MnO2＋4H＋＋2Cl－

Mn2＋＋Cl2↑＋2H2O，故A项错误。

明矾溶于水产生Al（OH）3胶体的离子反应为Al3＋＋3H2OAl（OH）3＋3H＋，故B项错误。

Na2O2溶于水产生O2的离子反应为2Na2O2＋2H2O===4Na＋＋4OH－＋O2↑，故C项错误。

Ca（HCO3）2溶液与少量NaOH溶液反应飞离子反应为HCO

＋Ca2＋＋OH－===CaCO3↓＋H2O，故D项正确。

3．下列有关电解质溶液的说法正确的是（C）

A．在蒸馏水中滴加浓H2SO4，KW不变

B．CaCO3难溶于稀硫酸，也难溶于醋酸

C．在Na2S稀溶液中，c（H＋）＝c（OH－）－2c（H2S）－c（HS－）

D．NaCl溶液和CH3COONH4溶液均显中性，两溶液中水的电离程度相同

解析：

水的电离是吸热反应，升高温度促进水电离，浓硫酸在水中稀释放出热量，所以水的离子积常数变大，故A项错误。

硫酸钙微溶于水，醋酸钙易溶于水，所以碳酸钙难溶于稀硫酸，易溶于醋酸，故B项错误。

根据质子守恒得c（H＋）＝c（OH－）－2c（H2S）－c（HS－），故C项正确。

氯化钠是强酸强碱盐，对水的电离无影响，醋酸铵是弱酸弱碱盐，促进水电离，故D项错误。

4．在由水电离出的[H＋]＝10－14mol·L－1的溶液中，一定能大量共存的离子组是（B）

A．K＋、Fe2＋、SO

、MnO

B．Na＋、Cl－、NO

、SO

C．Al3＋、NH

、Cl－、SO

D．Na＋、[Al（OH）4]－、Br－、Cl－