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1、第2课时水的电离和溶液的pH1.认识水的电离,了解水的离子积常数。2.认识溶液的酸碱性及pH,掌握检测溶液pH的方法。3.能进行溶液pH的简单计算,能正确测定溶液pH,能调控溶液的酸碱性。4.能从电离、离子反应、化学平衡的角度分析溶液的性质,如酸碱性、导电性等。水的电离与Kw1.水的电离(1)水是极弱的电解质,水的电离方程式为2H2OH3O+OH-或简写为H2OH+OH-。(2)25 时,纯水中c(H+)=c(OH-)=110-7 molL-1;任何水溶液中,由水电离出的c(H+)与c(OH-)都相等。2.水的离子积3.影响水的电离平衡的因素改变条件平衡移动溶液中c(H+)溶液中c(OH-)p
2、H溶液的酸碱性水的电离程度升高温度右移增大增大减小中性增大加入酸、碱加酸左移增大减小减小酸性减小加碱左移减小增大增大碱性减小加入盐Na2CO3右移减小增大增大碱性增大NH4Cl右移增大减小减小酸性增大加入金属Na右移减小增大增大碱性增大理解辨析1.判一判(正确的打“”,错误的打“”)(1)向水中加入少量固体硫酸氢钠,c(H+)增大,Kw不变。()(2)向水中加入稀氨水,平衡逆向移动,c(OH-)降低。()(3)25 时NH4Cl溶液的Kw大于100 时NaCl溶液的Kw。()(4)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:(2)向水中加入稀氨水,NH3H
3、2O电离出NH4+和OH-,c(OH-)增大,平衡逆向移动。(3)Kw只与温度有关,温度升高Kw增大。(4)CH3COONH4溶液中的醋酸根离子和铵根离子均能水解,促进水的电离。答案:(1)(2)(3)(4)2.想一想(1)温度一定时,水的电离常数与水的离子积常数相等吗?提示:不相等。水的电离平衡常数的表达式为K电离=c(H+)c(OH-)c(H2O),水的离子积常数的表达式为Kw=c(H+)c(OH-),所以不相等。(2)任何水溶液中均存在H+和OH-,室温时 Kw=c(H+)c(OH-)=1.010-14,该计算公式中H+和OH-一定是水电离出的吗?提示:不一定。Kw=c(H+)c(OH-
4、)的实质是水溶液中的H+和OH-浓度的乘积是常数,不一定是水电离出的H+和OH-浓度的乘积。3.做一做常温下,求算下列溶液中由水电离出的c(H+)和 c(OH-)。(1)0.01 molL-1的盐酸:c水(H+)= 。(2)0.001 molL-1的NaOH溶液:c水(OH-)=。(3)pH=2的FeCl3溶液:c水(H+)= 。(4)pH=11的Na2CO3溶液:c水(OH-)=。答案:(1)110-12 molL-1(2)110-11 molL-1(3)110-2 molL-1(4)110-3 molL-11.100 时,向pH=6的纯水中加入少量NaHSO4晶体,保持温度不变,测得溶液的
5、pH=2。下列叙述不正确的是(C)A.此时水的离子积常数Kw=1.010-12B.NaHSO4的电离方程式为NaHSO4Na+H+SO42-C.该溶液中由水电离出来的c(H+)=1.010-9 molL-1D.溶液中离子浓度大小关系:c(H+)c(Na+)=c(SO42-)c(OH-)解析:100 时纯水的pH=6,此时水的离子积常数Kw=1.010-12,A正确;NaHSO4是强酸的酸式盐,溶于水完全电离,电离方程式为NaHSO4Na+H+SO42-,B正确;100 时,所得溶液的pH=2,则溶液中c(H+)=1.010-2 molL-1,故由水电离出来的c(H+)=c(OH-)=1.010
6、-10 molL-1,C不正确;该溶液呈酸性,则有c(H+)c(OH-),考虑NaHSO4在水溶液中的电离及水的电离,离子浓度大小关系为c(H+)c(Na+)=c(SO42-)c(OH-),D正确。2.如图三条曲线表示不同温度下水的离子积常数,下列说法不正确的是(D)A.温度:T3T2T1B.pH关系:pH(B)=pH(D)=pH(E)C.图中五点Kw间的关系:EDA=B=CD.C点可能是显酸性的盐溶液解析:A项,水的电离是吸热过程,升高温度促进水电离,则水中c(H+)、c(OH-)及离子积常数增大,根据题图知,离子积常数T3T2T1,所以温度T3T2T1,正确;B项,三点溶液的氢离子浓度相等
7、,则pH相等,正确;C项,温度高低顺序是A=B=CDDA=B=C,正确;D项,C点时,Kw=110-14,c(OH-)=110-6 molL-1,溶液的pH=8,显碱性,不正确。3.25 时,在等体积的下列溶液中,发生电离的水的物质的量之比是(A)pH=0的H2SO4溶液0.05 molL-1的Ba(OH)2溶液pH=10的Na2S溶液pH=5的NH4NO3溶液A.1101010109B.15(5109)(5108)C.1201010109D.110104109解析:设溶液的体积为1 L,中pH=0的H2SO4溶液中c(H+)=1 molL-1,c(OH-)=10-14 molL-1,电离的水
8、的物质的量为10-14 mol;中c(OH-)=0.1 molL-1,c(H+)=10-13 molL-1,电离的水的物质的量为10-13 mol;中c(OH-)=10-4 molL-1,电离的水的物质的量为10-4 mol;中c(H+)=10-5 molL-1,电离的水的物质的量为10-5 mol,故中电离的水的物质的量之比为10-1410-1310-410-5=1101010109。水电离出的c(H+)或c(OH-)的计算规律(1)室温下中性溶液c(OH-)=c(H+)=10-7 molL-1(2)酸溶液c(H+)=c酸(H+)+c水(H+)c(OH-)=c水(OH-)=c水(H+)酸溶液
9、中,H+来源于酸的电离和水的电离,而OH-只来源于水的电离。(3)碱溶液c(OH-)=c碱(OH-)+c水(OH-)c(H+)=c水(H+)=c水(OH-)碱溶液中,OH-来源于碱的电离和水的电离,而H+只来源于水的电离。(4)盐溶液酸性c(H+)=c水(H+)c(OH-)=Kwc(H+)碱性c(OH-)=c水(OH-)c(H+)=Kwc(OH-)中性:c(H+)=c水(H+)=c(OH-)=c水(OH-)水解呈酸性或碱性的盐溶液中,H+和OH-均来源于水的电离。溶液的酸碱性和pH1.溶液的酸碱性溶液的酸碱性取决于c(H+)与c(OH-)的相对大小:项目c(H+)与c(OH-)的相对大小酸性c
10、(H+)c(OH-)中性c(H+)=c(OH-)碱性c(H+)110-7 molL-1的某电解质溶液一定是碱性溶液。()(3)25 ,pH越大,碱性越强,pH越小,酸性越强。()(4)常温下,将pH=3的酸和pH=11的碱等体积混合,所得溶液的pH=7。()解析:(1)温度影响水的电离,温度升高,水的电离程度增大,所以不能判断pH=6的溶液中c(OH-)与c(H+)的关系。(2)温度影响水的电离,温度升高,水的电离程度增大,不能判断c(OH-)110-7 molL-1的溶液中c(OH-)与c(H+)的关系。(4)没有说明酸和碱的强弱,无法判断所得溶液的pH。答案:(1)(2)(3)(4)2.想
11、一想(1)pH试纸使用前若用蒸馏水润湿,对测定结果有何影响?能否用pH试纸测定氯水的pH?提示:pH试纸使用前若用蒸馏水润湿,相当于对原溶液进行稀释,若溶液是酸性溶液,所测pH偏大,若是碱性溶液,所测pH偏小,若是中性溶液,所测pH不变;因为氯水具有漂白性,所以不能用pH试纸测定氯水的pH。(2)25 时pH之和为a的强酸和强碱等体积混合,如何确定混合后溶液的酸碱性?提示:若a=14,则混合后溶液显中性,pH=7;若a14,则混合后溶液显碱性,pH7;若a14,则混合后溶液显酸性,pH7。1.常温下,下列关于溶液稀释的说法正确的是(C)A.pH=3的醋酸溶液稀释100倍,pH=5B.pH=4的
12、H2SO4溶液加水稀释100倍,溶液中由水电离产生的c(H+)=110-6 molL-1C.将1 L 0.1 molL-1的Ba(OH)2溶液稀释为2 L,pH=13D.pH=8的NaOH溶液稀释100倍,其pH=6解析:A项,pH=3的醋酸溶液在稀释过程中电离,平衡正向移动,稀释100倍时,3pH5,错误;B项,pH=4的H2SO4溶液稀释100倍时,溶液中的c(H+)=110-6 molL-1,溶液中的c水(OH-)=110-14110-6 molL-1=110-8 molL-1,c水(H+)=c水(OH-)=110-8 molL-1,错误;C项,1 L 0.1 molL-1 Ba(OH)
13、2溶液稀释到2 L时,c(OH-)=0.22 molL-1=0.1 molL-1,c(H+)=110-13 molL-1,pH=13,正确;D项,NaOH是强碱溶液,无论怎么稀释,pH在常温下不可能为6,只能无限接近于7且大于7,错误。2.现有室温下四种溶液,有关叙述不正确的是(B)序号pH111133溶液氨水氢氧化钠溶液醋酸盐酸A.中分别加入适量的醋酸钠晶体后,两溶液的pH均增大B.两溶液等体积混合,所得溶液中c(H+)D.V1 L 与V2 L 混合,若混合后溶液pH=7,则V1V2解析:从平衡移动角度分析,CH3COONa电离出的CH3COO-与盐酸中的H+结合生成CH3COOH,使醋酸中
14、平衡CH3COOHCH3COO-+H+左移,两溶液中H+浓度均减小,所以pH均增大,A项正确;假设均是强酸、强碱,则物质的量浓度相同,等体积混合后溶液呈中性,但醋酸是弱酸,其浓度大于,即混合后醋酸过量,溶液显酸性,c(H+)c(OH-),B项不正确;分别加水稀释10倍,假设平衡不移动,溶液的pH均为10,但稀释氨水使平衡NH3H2ONH4+OH-右移,使pH10,同理醋酸稀释后pHV2,D项正确。3.(2021广东广州期末)某温度下,重水(D2O)的离子积常数为1.610-15,若用定义pH一样规定pD=-lg c(D+),则在该温度下,下列叙述正确的是(B)A.纯净的重水中,c(D+)c(O
15、D-)1.010-14B.1 L溶解有0.01 mol DCl的重水溶液,其pD=2C.1 L溶解有0.01 mol NaOD的重水溶液,其pD=12D.纯净的重水中,pD=7解析:该温度下重水(D2O)的离子积常数为1.610-1512,故C错误;c(D+)=1.610-15 molL-1=410-8 molL-1,所以pD7,故D错误。4.将pH=1的盐酸平均分成两份,一份加入适量水,另一份加入与该盐酸物质的量浓度相同的适量NaOH溶液,pH都升高了1,则加入的水与NaOH溶液的体积比为(C)A.9B.10C.11D.12解析:将pH=1的盐酸加适量水,pH升高了1,说明所加的水是原溶液的
16、9倍;另一份加入与该盐酸物质的量浓度相同的适量NaOH溶液后,pH升高了1,设加入NaOH溶液的体积为x L,则10-11-10-1x=10-2(1+x),解得x=911,则加入的水与NaOH溶液的体积比为9911=111。溶液pH计算的一般思维模型1.(2020浙江7月选考,17)下列说法不正确的是(A)A.2.010-7 molL-1的盐酸中c(H+)=2.010-7 molL-1B.将KCl溶液从常温加热至80 ,溶液的pH变小但仍保持中性C.常温下,NaCN溶液呈碱性,说明HCN是弱电解质D.常温下,pH为3的醋酸溶液中加入醋酸钠固体,溶液pH增大解析:极稀的溶液中,H2O电离出的H+
17、不能忽略,故c(H+)大于210-7 molL-1,A项不正确;水的电离是吸热的,升高温度促进水的电离,氢离子浓度和氢氧根离子浓度均增大,pH减小,但氢离子浓度和氢氧根离子浓度仍相等,溶液呈中性,B项正确;常温下,NaCN溶液呈碱性,说明NaCN是强碱弱酸盐,HCN是弱酸,C项正确;醋酸溶液中加入醋酸钠,醋酸根离子浓度增大,醋酸的电离平衡逆向移动,氢离子浓度减小,pH增大,D项正确。2.(2019浙江4月选考,30节选)水在高温高压状态下呈现许多特殊的性质。当温度、压强分别超过临界温度(374.2 )、临界压强(22.1 MPa)时的水称为超临界水。(1)与常温常压的水相比,高温高压液态水的离
18、子积会显著增大。解释其原因。(2)如果水的离子积Kw从1.010-14增大到1.010-10,则相应的电离度是原来的倍。解析:(1)水的电离为吸热过程,温度升高,水的电离程度增大,导致水的离子积常数增大。(2)水的离子积常数从1.010-14增大到1.010-10,水电离产生的c(H+)从10-7 molL-1增大到10-5 molL-1,水的电离度是原来的100倍。答案:(1)水的电离为吸热过程,升高温度有利于电离(压强对电离平衡影响不大)(2)100题号知识易中难水的电离及影响因素6溶液的酸碱性判断13,4,5溶液pH的计算2综合应用87,9一、选择题(每小题只有一个选项符合题意)1.(2
19、022云南保山检测)下列溶液一定呈中性的是(A)A.c(H+)=c(OH-)=10-6 molL-1的溶液B.使石蕊试液呈紫色的溶液C.pH=7的溶液D.酸与碱恰好完全反应生成的溶液解析:c(H+)=c(OH-),则溶液一定呈中性,A正确;pH为58的溶液中石蕊试液都呈紫色,不一定是中性,B错误;温度未知,pH=7的溶液不一定呈中性,C错误;若是强碱和弱酸恰好完全反应,则溶液呈碱性,若是强酸和弱碱恰好完全反应,则溶液呈酸性,不一定是中性,D错误。2.25 时,分别稀释pH=11的 Ba(OH)2溶液和氨水,溶液pH的变化如图所示。已知:Kb(NH3H2O)=1.810-5。下列说法正确的是(D
20、)A.若35 时分别稀释上述两种溶液,则图中、曲线将比原来靠近B.保持25 不变,取A、B两点对应的溶液等体积混合后,pH9C.由水电离产生的c(H+):A点B点D.曲线上任意点对应的溶液中,c(H+)c(NH4+)+c2(NH4+)c(NH3H2O)=1.810-5解析:温度升高,Kw变大,若在35 时分别稀释上述两种溶液,则图中、曲线将比原来疏远,A错误;25 时,A、B两点对应的溶液的pH均为9,保持25 不变,则Kw不变,两者等体积混合后,溶液中H+浓度不变,故pH仍不变,B错误;纯的碱溶液中的H+全部由水电离,A、B两点,pH=9,所以两点水电离的c(H+)相同,C错误;曲线上任意点
21、对应的溶液中存在电荷守恒:c(OH-)=c(H+)+c(NH4+),则有c(H+)c(NH4+)+c2(NH4+)c(NH3H2O)=c(H+)+c(NH4+)c(NH4+)c(NH3H2O)=c(OH-)c(NH4+)c(NH3H2O)=Kb(NH3H2O)=1.810-5,D正确。3.将物质的量浓度和体积均相同的一元酸HA与一元碱BOH混合,所得溶液呈碱性。下列判断正确的是(B)A.BOH一定过量B.HA一定不是强酸C.BOH一定是强碱D.所得溶液:c(A-)c(B+)解析:物质的量浓度和体积均相同的一元酸HA与一元碱BOH混合,HA和BOH的物质的量相同,两者恰好完全反应,故A错误;所得
22、溶液呈碱性,A-一定水解,则HA一定是弱酸,故B正确;BOH可能是强碱也可能是弱碱,故C错误;所得溶液呈碱性,A-一定水解,则HA一定是弱酸,且HA的酸性一定比BOH的碱性弱,故c(A-)醋酸C.将pH=2的硫酸和pH=12的氨水等体积混合后的溶液呈酸性D.将pH均为11的NaOH溶液和氨水加水稀释10倍,所得溶液的pH均为10解析:pH均为3的盐酸和CH3COOH溶液中c(H+)相等,则c(Cl-)=c(CH3COO-),溶液中离子浓度相同,导电能力相同,A正确;等pH的两种一元酸的浓度不同,c(醋酸)c(盐酸),所以中和等体积、等pH的两种酸所消耗的NaOH的物质的量为醋酸盐酸,B错误;硫
23、酸和氨水的pH之和为14,且一水合氨为弱电解质,则氨水浓度远大于硫酸,等体积混合后,所得溶液中氨水过量,溶液呈碱性,C错误;氨水稀释之后电离程度增大,所以pH大于10,D错误。5.(2021河北武邑模拟)已知在常温条件下,下列说法正确的是(B)A.水电离的c(H+)=10-7 molL-1的溶液一定呈中性B.将10 mL 0.01 molL-1 NaOH溶液与同浓度的HA溶液混合,若混合后溶液呈中性,则消耗的HA的体积V10 mLC.将1 mL pH=8的NaOH溶液加水稀释为100 mL,pH下降两个单位D.若NH4Cl溶液和NH4HSO4溶液的pH相等,则c(NH4+)也相等解析:水电离的
24、c(H+)=10-7 molL-1的溶液不一定呈中性,如盐酸和氯化铵的混合溶液中,若盐酸对水的电离的抑制程度与铵根离子水解对水电离的促进程度相等时,水的电离既不被促进也不被抑制,水电离的c(H+)=10-7 molL-1,溶液显酸性,故A错误;10 mL 0.01 molL-1 NaOH溶液与同浓度的HA溶液混合,混合后溶液呈中性,如果HA是强酸,则体积是10 mL,如果HA是弱酸,则体积大于10 mL,故B正确;将1 mL pH=8的NaOH溶液加水稀释为100 mL,则体积变大100倍,所以氢氧根离子浓度会减小,但是pH不会下降两个单位,碱溶液不会成为酸溶液,只能无限接近于7,故C错误;N
25、H4Cl中铵根离子水解导致溶液呈酸性,NH4HSO4中电离出氢离子以及铵根离子水解导致溶液呈酸性,但后者电离出的氢离子抑制铵根离子水解,NH4HSO4溶液显酸性主要是由电离出的氢离子决定的,所以两种溶液的pH相等时,前者的c(NH4+)大于后者的,故D错误。二、选择题(每小题有一个或两个选项符合题意)6.(2021重庆育才中学测试)水的电离平衡曲线如图所示。下列说法不正确的是(C)A.图中五点Kw间的关系:bca=d=eB.若从a点到d点,可采用在水中加入少量酸的方法C.若从a点到c点,可采用温度不变时在水中加入适量NH4Cl固体的方法D.若处在b点时,将pH=2的硫酸与pH=10的KOH等体
26、积混合后,溶液显中性解析:水的电离过程是吸热过程,温度越高,电离程度越大,电离产生的离子浓度越大,Kw越大,同一温度下的Kw相同,a、d、e都处于25 时,Kw相等,温度b点c点,c(H+)和c(OH-)越大,Kw越大,故图中五点Kw间的关系为bca=d=e,A正确;从a点到d点,溶液中c(H+)增大,而c(OH-)减小,由于温度不变,所以采取的措施是向水中加入少量酸,B正确;若从a点到c点,c(H+)和c(OH-)都变大,Kw也增大,只能采取升高温度的方法,C不正确;若处在b点时,pH=2的硫酸中,c(H+)=10-2 molL-1,pH=10的KOH中,c(OH-)=10-2 molL-1
27、,两者等体积混合时,恰好发生中和反应,溶液显中性,D正确。7.(2021江西上饶模拟)羟氨(NH2OH)为一元弱碱(25 时,电离常数Kb=9.010-9),其电离方程式为NH2OH+H2ONH3OH+OH-。用0.1 molL-1盐酸滴定20 mL 0.1 molL-1 NH2OH溶液,恒定25 时,滴定过程中由水电离出来的OH-浓度的负对数与盐酸体积的关系如图所示(已知:lg 3=0.5)。下列说法正确的是(BD)A.A、B、C、D四点对应的溶液中NH2OH电离常数逐渐增大B.A点对应溶液的pH=9.5C.D点对应溶液中存在:c(H+)=c(OH-)+c(NH3OH+)+c(NH2OH)D
28、.B点时溶液呈中性,C点时溶液呈酸性解析:电离常数与温度有关,而A、B、C、D四点对应的溶液温度相同,则NH2OH电离常数相等,故A错误;A点时,Kb=c(OH-)c(NH3OH+)c(NH2OH)=c2(OH-)c(NH2OH)=9.010-9,c(OH-)=3.010-5 molL-1,则对应溶液的pH=9.5,故B正确;D点对应的溶质为等物质的量浓度的NH3OHCl、HCl,溶液中存在电荷守恒,c(NH3OH+)+c(H+)=c(OH-)+c(Cl-),物料守恒,2c(NH3OH+)+c(NH2OH)=c(Cl-),则c(H+)=c(OH-)+c(NH3OH+)+2c(NH2OH),故C
29、错误;A点溶液呈碱性,加入盐酸后,溶液碱性减弱,C点时恰好完全反应,溶液呈酸性,则B点时溶液呈中性,故D正确。三、非选择题8.现有常温下的六份溶液:0.01 molL-1CH3COOH溶液、0.01 molL-1HCl溶液、pH=12的氨水、pH=12的NaOH溶液、0.01 molL-1CH3COOH溶液与pH=12的氨水等体积混合后所得溶液、0.01 molL-1HCl溶液与pH=12的NaOH溶液等体积混合所得溶液。(1)其中水的电离程度最大的是(填序号,下同),水的电离程度相同的是。(2)若将混合后所得溶液的pH=7,则消耗溶液的体积:(填“”“c(H+),则混合溶液可能呈(填字母)。
30、A.酸性B.碱性C.中性解析:(1)酸和碱都会抑制水的电离,故只有(NaCl溶液)对H2O的电离无抑制作用。对水的电离抑制程度相同。(2)因pH=12的氨水中c(NH3H2O)0.01 molL-1,故混合,欲使pH=7,则需体积。(3)由电荷守恒知,c(Na+)+c(H+)=c(CH3COO-)+c(OH-),仅知道c(CH3COO-)c(H+),无法比较c(H+)与c(OH-)的相对大小,混合溶液可能呈酸性、碱性或中性,故选ABC。答案:(1)(2)(3)ABC9.根据要求回答下列问题(常温条件下)。(1)pH=5的H2SO4溶液,加水稀释到500倍,则稀释后c(SO42-)与c(H+)的
31、比值为。(2)取浓度相同的NaOH和HCl溶液,以体积比32混合,所得溶液的pH等于12,则原溶液的浓度为。(3)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。(4)将pH=a的NaOH溶液Va L与pH=b的稀盐酸VbL混合,若所得溶液呈中性,且a+b=13,则VaVb=。解析:(1)稀释前c(SO42-)=10-52 molL-1,稀释后c(SO42-)=10-52500 molL
32、-1=10-8 molL-1,c(H+)稀释后接近10-7 molL-1,所以c(SO42-)c(H+)10-8molL-110-7molL-1=110。(2)由题意可知NaOH过量,则c(OH-)=3c-2c5=0.01 molL-1,c=0.05 molL-1。(3)设氢氧化钡溶液的体积为V1 L,硫酸氢钠溶液的体积为V2 L,依题意知,n(Ba2+)=n(SO42-),由Ba(OH)2+NaHSO4BaSO4+NaOH+H2O知,生成的氢氧化钠的物质的量为n(NaOH)=nBa(OH)2=510-3 V1 mol,510-3V1mol(V1+V2) L=110-3 molL-1,则V1V2=14。(4)pH=a的NaOH溶液中c(OH-)=10a-14 molL-1,pH=b的稀盐酸中c(H+)=10-b molL-1,根据中和反应H+OH-H2O知,c(OH-)Va=c(H+)Vb,VaVb=c(H+)c(OH-)=10-bmolL-110a-14molL-1=1014-(a+b),因为a+b=13,则VaVb=10。答案:(1)110(2)0.05 molL-1(3)14(4)10