高中化学58个考点32水的电离和溶液的PH.docx

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高中化学58个考点32水的电离和溶液的PH

高中化学58个考点精讲

32、水的电离和溶液的PH

1．复习重点

1．通过对水的电离、离子积、pH定义等重要知识和方法迁移应用的练习，提高认知能力；

2．灵活解答水的电离平衡的相关问题；

3．掌握混合溶液pH计算的方法，并能运用数学工具解决一些有关pH计算的综合问题

4．培养学习过程中探究、总结的习惯。

2．难点聚焦

（一）溶液的酸碱性及pH的值

溶液呈的酸碱性何性，取决于溶液中[H+]、[OH—]的相对大小：

pH值的大小取决于溶液中的[H+]大小

pH=－lg[H+]，pOH=－lgKw=pKw

溶液酸碱性

[H+]与[OH—]关系

任意湿度

室温（mol/L）

pH值（室温）

酸性

[H+]＞[OH—]

[H+]＞1×10—7

＜7

中性

[H+]=[OH—]

[H+]=[OH—]=1×10—7

=7

碱性

[H+]＜[OH—]

[H+]＞1×与10—7

＞7

（1）酸性越强，pH值越小，碱性越强，pH值越大，pH值减小一个单位，[H+]就增大到原来的10倍，pH值减小n个单位，[H+]的增大到原来的10n倍.

（2）任意水溶液中[H+]≠0，但pH可为0，此时[H+]=1mol/L，一般[H+]＞1mol/L时，pH＜0，故直接用[H+]表示.

（3）判断溶液呈中性的依据为：

[H0]=[OH—]或pH=pOH=

pKw

只有当室温时，Kw=1×10—14

[H+]=[OH—]=10—7mol/L

溶液呈中性

pH=pOH=

pKw=7

分析原因：

H2OH++OH－Q

由于水的电离是吸热的，湿度越高，电离程度越大，kw越大.

中性：

pH=pOH=

pKw

T↗→Kw↗→pH+pOH↘

T↘→Kw↘→pH=pOH↗

如：

100℃，KW=1×10—12..pKw=12.

中性时Ph=

pKw=6＜7.

图示：

不同湿度（T1＞T2）时溶液中[H+]与[OH—]，pH与pOH关系

图一图二想一想：

图一与图二有哪些不同？

为何不同？

提示：

（①形状②T1、T2相对位置）

③简平分钱划分的两个区域酸碱性不同。

建议以[H+]、[OH—]=Kw，和pH+pOH=pKw两个关系或考虑，并注意湿度不同时Kw的影响。

）

（4）溶液pH的测定方法：

①酸碱指示剂②pH试纸③pH计其中①只传判定pH范围

②pH试纸也只能确定在某个值左右（对照标准比色卡），无法精确到小数点后1倍。

另外使用时不能预先润湿试纸。

否则相当于又稀释了待测液，测定结果误差大。

③pH计测定较精确.

（二）酸碱溶液的稀释前后pH值的变化。

由于强酸或强碱在水中完全电离，加水稀释后不会有溶质进一步电离，故仅仅是体积增大的因素导致酸溶液中的[H+]或碱溶液中的[OH—]减小.

弱酸或弱碱由于在水中不完全电离，加水稀释同时，能促使其分子进一步电离，故导致相应[H+]或[OH—]减小的幅度降低。

例如①等物质的量浓度的盐酸和醋酸，氢氧化钠和氨水分别加水稀释。

溶液的pH值变化，图示如下：

②若把上述问题，换成等pH值，图示又怎样呢？

强酸弱酸稀释强、弱碱稀释

前

后前

后

pH=apH（HCl）=a+n＜7pH=bPh（NaOH）=b－n＞7

pH（HAC）＜a+n＜7pH（NH3·H2C）＞b－n＞7

△pH（HCl）=n△pH（NaOH）=n

△pH（HAC）＜n△pH（NH3·H2O）＜n

△pH（HCl）＞△pH（HAC）△pH（NaOH）＞△pH（NH3·H2O）

注意：

①酸无论怎样稀释，不可能成为碱性；若无限稀释，则pH只能无限接近7且小于7.

②碱无论怎样稀释，不可能成为酸性；若无限稀释，则pH只能无限接近7且大于7

③当起始强酸、弱酸的pH相同，稀释后为达仍相同，则稀释倍数一定是弱酸大小强酸（强碱、弱碱类同）

（三）有关pH的计算

1．溶液简单混合（不发生反应，忽略混合时体积变化）

强酸：

pH=pH小+0.3

若等体积混合，且△pH≥2

强碱：

pH=pH大－0.3

若不等体积混合，物质的量浓度强酸[H+]总=

分别为M1、M2体积分别为强碱[OH—]总=

V1、V2的一元强酸或强碱

注意：

强酸直接由[H+]总求pH值

强碱由[OH—]总求pOH，后再求pH值.

2．强酸和强碱混合（发生中和反应，忽略体积变化）可能情况有三种：

①若酸和碱恰好中和.即nH+=nOH—，pH=7.

②若酸过量，求出过量的[H+]，再求pH值.

③若碱过量，求出过量的[OH—]，求出pOH后求pH值.

特例：

若强酸与强碱等体积混合

①若pH酸+pH碱=14，则完全中和pH=7.

②若pH酸+pH碱＞14，则碱过量pH≈pH碱－0.3

③若pH酸+pH碱＜14，则酸过量pH≈pH酸+0.3

讨论：

pH=a的HCl溶液和pH=b的NaOH溶液按体积比V1：

V2混合.当混合液分别呈中性、酸性、碱性时，且V1：

V2=10n时，a+b分别为多少？

分析①呈中性：

即pH=7.

nH+=nOH—

10—a·V1=10—（14－b）·V2

V1：

V2=10—14+a+b

10n=10a+b－14

n=a+b－14

a+b=14+n

②若呈酸性.即pH＜7

nH+＞nOH—

10—a·V1＞10—（14－b）·V2

V1：

V2＞10—14+a+b

10n＞10－14+a+b

a+b＜14+n　

　　　　　　　　　③若呈碱性，即pH＞7，同理可知

a+b＞14+n

想一想：

若V1：

V2=1：

10n=10—n，三种情况的结果又如何呢？

3．关于酸、碱混合时的定性判断（常温）

酸与碱混合时发生中和反应，但不一定恰好完呈中和。

即使恰好完全中和，也不一定溶液呈中性，由生成的盐能否水解及水解情况而定，另外酸碱的强弱不同，提供反应物的量不同也影响着反应后溶液的性质。

一般酸或碱过量化生成的盐水解对溶液的酸碱性影响大。

下面把常见的几种情况分列出来.

①等物质的量浓度的一元弱酸一元强碱溶液等体积混合溶液pH＞7（由生成的强碱弱酸盐水解决定）

②等物质的量浓度的一元强酸与一元弱碱溶液等体积混合后溶液pH＜7（由生成的强酸弱碱盐水解决定）

③等物质的量浓度的一元强酸与强碱溶液等体积混合后溶液pH=7（因生成强酸强碱盐不水解）

想一想：

若酸或碱之一是多元，情况又怎样？

④当pH=pOH的强酸与强碱溶液以等体积混合后pH=7（与酸、碱的几元性无尖）

⑤当pH=3的某一元酸溶液与pH=11的一元强碱以等体积混合后pH≤7。

（考虑酸有强弱之分，若分弱酸，制反应后酸过量）

⑥当pH=3的某一元强酸pH=11的一元碱溶液的以等体积混合后pH≥7（同理⑤，弱碱过量）

⑦将pH=3的酸溶液和pH=11的碱溶液以等体积混合后溶液pH=无法确定.

再想一想：

⑤⑥⑦与酸、碱的几元性有无关系？

3．精讲

知识点一：

水的电离

【例1】

（1）与纯水的电离相似，液氨中也存在着微弱的电离：

2NH3

NH4++NH2-

据此判断以下叙述中错误的是（）

A．液氨中含有NH3、NH4+、NH2-等微粒

B．一定温度下液氨中C（NH4+）·C（NH2-）是一个常数

C．液氨的电离达到平衡时C（NH3）=C（NH4+）=C（NH2-）

D．只要不加入其他物质，液氨中C（NH4+）=C（NH2-）

（2）完成下列反应方程式

①在液氨中投入一小块金属钠，放出气体————————————————————————————

②NaNH2溶于水的反应——————————————————————————————————

③类似于“H++OH—=H2O”的反应————————————————————————————

解析：

此题要求掌握水自偶的实质（水分子电离产生的H+与H2O结合形成H3O+）以及水的电离平衡,并能迁移应用于对于NH3电离的认识：

NH3分子电离产生H+和NH2—,H+与NH3结合生成NH4+，液氨电离产生等量的NH2—与NH4+，一定温度下离子浓度乘积为一常数；NH4+类似于H+，NH2—类似于OH—。

具备上述知识后，就可顺利完成解题。

答案：

（1）C

（2）①2Na+2NH3=H2↑+2NaNH2

②NaNH2+H2O=NaOH+NH3↑或NH2—+H2O=OH—+NH3↑

③NH2—+NH4+=2NH3↑或NH4Cl+NaNH2=2NH3↑+NaCl

知识点二：

水的离子积

【例2】某温度下纯水中C（H+）=2×10-7mol/L，则此时溶液中的C（OH-）=___________。

若温度不变，滴入稀盐酸使C（H+）=5×10-6mol/L，则此时溶液中的C（OH-）=___________。

解析：

由水电离产生的H+与OH-量始终相等，知纯水中C（H+）=C（OH-）。

根据纯水中C（H+）与C（OH-）可求出此温度下水的Kw的值，由Kw的性质（只与温度有关，与离子浓度无关），若温度不变，稀盐酸中Kw仍为此值，利用此值可求出盐酸中的C（OH-）。

答案：

纯水中C（OH-）=C（H+）=2×10-7mol/L

Kw=C（H+）·C（OH-）=2×10-7×2×10-7=4×10-14

稀盐酸中C（OH-）=Kw/C（H+）=（4×10-14）/（5×10-6）=8×10-9mol/L

【例3】.难溶化合物的饱和溶液存在着溶解平衡，例如：

AgCl（s）

Ag++Cl—,Ag2CrO4（s）

2Ag++CrO42—,在一定温度下，难溶化合物饱和溶液离子浓度的乘积为一常数，这个常数用Ksp表示。

已知：

Ksp（AgCl）=[Ag+][Cl-]=1.8×10-10

Ksp（Ag2CrO4）=[Ag+]2[CrO42-]=1.9×10-12

现有0.001摩/升AgNO3溶液滴定0.001摩/升KCl和0.001摩/升的K2CrO4的混和溶液，试通过计算回答：

（1）Cl-和CrO42-中哪种先沉淀?

（2）当CrO42-以Ag2CrO4形式沉淀时，溶液中的Cl-离子浓度是多少?

CrO42-与Cl-能否达到有效的分离?

（设当一种离子开始沉淀时，另一种离子浓度小于10-5mol/L时，则认为可以达到有效分离）

解析：

（1）当溶液中某物质离子浓度的乘积大于Ksp时，会形成沉淀。

几种离子共同沉淀某种离子时，根据各离子积计算出所需的离子浓度越小越容易沉淀。

（2）由Ag2CrO4沉淀时所需Ag+浓度求出此时溶液中Cl—的浓度可判断是否达到有效分离。

解答：

（1）AgCl饱和所需Ag+浓度[Ag+]1=1.8×10-7摩/升

Ag2CrO4饱和所需Ag+浓度[Ag+]2=

=4.36×10-5摩/升

[Ag+]1<[Ag+]2，Cl-先沉淀。

（2）Ag2CrO4开始沉淀时[Cl-]=

=4.13×10-6<10-5，所以能有效地分离。

知识点三：

水的电离平衡的移动

【例4】：

某溶液中由水电离出来的C（OH—）=10-12mol/L，则该溶液中的溶质不可能是（）

A、HClB、NaOHC、NH4ClD、H2SO4

解析：

由水电离反应式知：

此溶液水电离产生的C（H+）=C（OH—）=10-12mol/L，若溶液中的H+全部来自水的电离，则此溶液显碱性，是因溶有碱类物质所致，若溶液中的H+不仅为水电离所产生，则此溶液显酸性，为酸性物质电离所致。

NH4Cl不可能电离产生H+。

解答：

C

下列两题为上题的变式，分析一下变在何处？

解题方法、思路与上题是否一样？

差异何在？

（1）室温下，在纯水中加入某物质后，测得溶液中由水电离产生的C（H+）=10-12mol/L，则加入的物质可能是（假设常温下碳酸、氢硫酸的第一步电离度为0.1%）（）

A、通入CO2B、通入H2SC、通入NH3D、加入NaHSO4

（2）某溶液中水电离产生的C（H+）=10-3mol/L，,该溶液中溶质可能是（）

①Al2（SO4）3②NaOH③NH4Cl④NaHSO4

A、①②B、①③C、②③D、①④

【例5】能促进水的电离，并使溶液中C（H+）>C（OH—）的操作是（）

（1）将水加热煮沸

（2）向水中投入一小块金属钠（3）向水中通CO2（4）向水中通NH3（5）向水中加入明矾晶体（6）向水中加入NaHCO3固体（7）向水中加NaHSO4固体

A、

（1）（3）（6）（7）B、

（1）（3）（6）C、（5）（7）D、（5）

解析：

本题主要考查外界条件对水的电离平衡的影响，请按如下思路完成本题的解：

本题涉及到哪些条件对水的电离平衡的影响？

各自对水的电离平衡如何影响？

结果任何（C（H+）与C（OH—）相对大小）？

归纳酸、碱、盐对水的电离平衡的影响。

解答：

D

知识点四：

pH的定义方法

【例6】、下列溶液，一定呈中性的是（）

A.由等体积、等物质的量浓度的一元酸跟氢氧化钠溶液混合后所形成的溶液

B.[H+]=1×10-7mol·L-1的溶液

C.pH=14-pOH的溶液

D.pH=pOH的溶液（2000年化学试测题）

解析：

此题要求将教材中定义pH方法迁移应用于表示pOH以及pH与pOH的关系，根据pH的定义方法，可定义pOH=―lgC（OH―），将室温下水的离子积的表达式C（H+）×C（OH—）=10―14两边取负对数，―lgC（H+）―lgC（OH―）=―lg10―14，整理得pH+pOH=14。

应用所得关系式分析可得答案。

解答：

D

点评：

pOH=―lgC（OH―）、pH+pOH=14两个关系式及其应用均不在教学大纲和考纲范围内，我们不一定要掌握，但将教材中的知识、方法加以迁移应用，进行探究发现是教学大纲和考纲提出的能力要求。

此题作为全国高考化学测试题具有重要的指导意义，值得大家认真去领悟，在随后的2001年上海高考题以及2002年全国理科综合高考题中又出现了类似的题目。

为更好地表示溶液的酸碱性，科学家提出了酸度（AG）的概念，AG＝

，则下列叙述正确的是

A中性溶液的AG＝0

B酸性溶液的AG＜0

C常温下0.lmol/L氢氧化钠溶液的AG＝12

D常温下0.lmol/L盐酸溶液的AG＝12（2001年上海）

有人曾建议用AG表示溶液的酸度（acidityarede），AG的定义为AG＝lg（[H＋]/[OH－]）。

下列表述正确的是

A在25℃时，若溶液呈中性，则pH＝7，AG＝1

B在25℃时，若溶液呈酸性，则pH＜7，AG＜0

C在25℃时，若溶液呈碱性，则pH＞7，AG＞0

D在25℃时，溶液的pH与AG的换算公式为AG＝2（7－pH）（2002理科综合）

知识点五：

溶液pH的计算

【例7】室温下将n体积pH=10和m体积pH=13两种NaOH溶液混合得pH=12的NaOH溶液，则n：

m=——————————————

解析：

此题是关于两种不反应的溶液混合后溶液pH值的计算，根据混合前后溶质（NaOH）量守恒，列式求解

解答：

pH=10C（H+）=10-10mol/LC（OH—）=10-4mol/L

pH=13C（H+）=10-13mol/LC（OH—）=10-1mol/L

pH=12C（H+）=10-12mol/LC（OH—）=10-2mol/L

10-4·n+10-1·m=（n+m）×10-2

n：

m=100：

11

规律：

有关混合溶液的pH计算，题设条件可千变万化，正向、逆向思维，数字与字母交替出现，但基本题型只有两种：

（1）混合后不反应，

（2）混合后反应。

对于溶液的稀释，可将水作为浓度为0的溶液，仍属混合后不反应一类，这一类混合溶液的pH应介于两种溶液的pH之间，因而酸、碱溶液无论加多少水稀释，其最终pH均不可能等于纯水的pH（即常温不可能为7）。

混合溶液pH的计算方法也很简单，即设法求出混合溶液的C（H+），若是溶液显碱性，则必须先求出溶液的C（OH—），然后再换算为C（H+）或按OH—量守恒列式求解。

【例8】25ºC，若10体积的某强碱溶液与1体积的某强酸溶液混合后，溶液呈中性，则混合之前，该碱的pH与强酸的pH之间该满足的关系是_______________________

分析：

由题意知，本题为酸、碱混合后完全中和，根据中和反应的实质可知，酸中n（H+）与碱中n（OH-）相等，故有C（H+）酸V酸==C（OH-）碱V碱，由此关系列式可求得结果。

解答：

设酸的pH为a，C（H+）酸=10-a，碱的pH为b，C（OH-）碱=10-14/10-b=10-（14-b）

因为混合后溶液呈中性，所以C（H+）酸V酸==C（OH-）碱V碱

10-a×V=10-（14-b）×10V=10-（13-b）×V

10-a=10-（13-b）

两边取负对数：

-lg10-a=-lg10-（13-b），a=13-ba+b=13

即酸的pH与碱的pH之和为13

点评：

上面解法尽管可顺利地得出本题的解，但题中的酸碱体积比可以任意变换，则每一变换都得重新求解，这就启发我们能否找出酸、碱pH与两者体积比之间的关系呢？

同时若混合后不显中性其关系又会怎样呢？

将上面的解改为：

C（H+）酸V酸==C（OH-）碱V碱

10-a×V酸=10-（14-b）×V碱

10-a·10-b=10-14·（V碱/V酸）

两边取负对数得：

a+b=14―lg（V碱/V酸）

若混合后溶液显酸性————————————————————————：

若混合后溶液显碱性—————————————————————————：

同学们在学习中要善于总结、积累，把自己积累的经验、成果用于指导自己的学习。

例如掌握了上述关系后，解下列题目就很轻松。

在20℃时，有PH值为x（x6）的盐酸和PH值为y（y8）的NaOH溶液，取Vx升该盐酸同该NaOH溶液中和，需Vy升NaOH溶液

（1）若x+y=14时，则

=

（2）若x+y=13时，则

=

（3）若x+y>14时，则

=（表达式），且VxVy（填<、>或=）

4．实战演练

一选择题

1.水是一种极弱的电解质,在室温下平均每n个水分子只有一个水分子能电离，则n是（）

A.1×10-4B.55.6×107C.1×107D.6.02×1021

2．将1mol·L-1H2SO4溶液100mL与质量分数为10%的NaOH溶液50g混合均匀后，滴入甲基橙指示剂，此时溶液的颜色是（）

A．浅紫色B．黄色C．红色D．无色

3.pH定义为pH=-lg｛c（H＋）｝，pOH定义为pOH=-lg｛c（OH-）｝，Kw表示25℃时水的离子积常数，则弱酸性溶液中的c（H＋）可表示为（）

A、Kw/pOHmol/LB、10pOH-14mol/LC、1014-pOHmol/LD、10-pOHmol/L

4．能使水的电离平衡正向移动，而且所得溶液呈酸性的是（）

A．将水加热到100℃时，水的pH=6B．向水中滴加少量稀硫酸

C．向水中滴加少量NaHCO3D．向水中加入少量明矾晶体

5.常温下某溶液中水电离出的C（H+）=1×10-13mol/L，则下列说法中正确的是（）

A．该溶液一定呈酸性B．该溶液一定呈碱性

C．该溶液中一定有C（OH-）=0.1mol/LD．该溶液的pH值为1或13

6．25℃时，在水电离出的C（H+）=1×10-5摩/升的溶液中，一定能大量共存的是（）

A.Al3+、NH4+、SO42-、Cl-B.Mg2+、K+、SO42-、HCO3-

C.K+、Na+、Cl-、SO42-D.Ba2+、Cl-、Na+、PO43-

7.有①、②、③三瓶体积相等，浓度都是1mol/L的HCl溶液，将①加热蒸发至体积减小一半，在②中加入CH3COONa固体（加入后溶液仍呈酸性），③不作改变，然后以酚酞作指示剂，用溶液滴定上述三种溶液，消耗的NaOH溶液的体积是（）

A、①=③>②B、③>②>①C、①=②=③D、①<②=③

8．NH4Cl溶于重水（D2O）生成一水合氨和水合离子的化学式为（）

A、NH3·D2O和HD2O+B、NH3·HDO和D3O+C、NH2D·D2O和DH2O+D、NH2D·HDO和D3O+

9.室温时，pH=10的氨水和Na2CO3溶液中，水电离产生的C（H+）前者与后者之比（）

A．1∶1B．10¯10∶10¯4C．10¯4∶10¯10D10¯10∶10¯7

10.25℃，向VmLpH=a的NaOH溶液中滴加pH=b的盐酸10VmL时，溶液中Cl—的物质的量恰好等于加入Na+的物质的量，则此时（a+b）的值为（）

A、13B、14C、15D、无法判断

11．在医院中，为酸中毒病人输液不应采用（）

A0.9％氯化钠溶液B0.9％氯化铵溶液C1.25％碳酸氢钠溶液D5％葡萄糖溶液

12.若室温时PH=a的氨水与PH=b的盐酸等体积混和，恰好完全反应，则该氨水的电离度可表示为（）A.10（a+b-12）%B.10（a+b-14）%C.10（12-a-b）%D.10（14-a-b）%

13.把40毫升Ba（OH）2溶液加入到120毫升盐酸中，所得的溶液的PH值为2。

如果混和前Ba（OH）2和盐酸两种溶液PH值之和为14，则盐酸的物质的量浓度接近于（）

A.0.015摩/升B.0.02摩/升C.0.03摩/升D.0.04摩/升

14．已知NaHSO4在水中的电离方程式为NaHSO4=Na++H++SO42—。

某温度下，向pH=6的蒸馏水中加入NaHSO4晶体，保持温度不变，测得溶液pH为2，对于该溶液，下列叙述不正确的是（）

A、该温度高于25℃B、水电离出来的c（H+）=1.0×10-10mol/L

C、c（H+）=c（OH—）+C（SO42—）D、该温度下加入等体积pH值为12的NaOH溶液可使反应后的溶液恰好呈中性

15．能表示人体大量喝水时，胃液的pH变化的是（）

pHpHpHpH

7777

0V（H2O）0V（H2O）0V（H2O）0V（H2O）

ABCD

16．4体积pH=9的Ca（OH）2溶液跟1体积pH=13的NaOH溶液混合后，溶液中氢离子浓度为（）

A．5×10-13mol/LB．2×10-12mol/L

C．1/5（4×10-9+1×10-13）mol/LD．1/5（4×10-5+1×10-1）mol/L

17.a、b、c、d四种溶液PH值都小于7，已知四种溶液中[H+]和[OH-]之和由大到小的顺序是b>a>d>c，则这四种溶液PH值由大到小的顺序是（）