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1、高考总复习 水的电离平衡、PH计算的核心知识编稿: 房鑫 审稿:曹玉婷【考纲要求】(1)理解水的电离平衡及其影响;(2)了解水的电离及离子积常数;(3)了解溶液pH的定义。初步掌握测定溶液pH的方法,能进行pH的简单计算。【考点梳理】考点一、水的电离和水的离子积【高清课堂:363382 水的电离和水的离子积 】1水的电离方程式:在纯水或水溶液中:H2OH+OH ;H0 或:2H2OH3O+OH ;H02水的离子积:25 c(H+)=c(OH-) =110-7mol/L c(H+)c(OH-)=110-14=Kw100 c(H+)=c(OH-) =110-6mol/L c(H+)c(OH-)=1
2、10-12=Kw要点诠释:(1)Kw只与温度有关,温度越高Kw越大。因水的电离是吸热过程,升高温度Kw将增大。(2)Kw不仅适用于纯水,也适用于酸、碱、盐的稀溶液。3影响水的电离平衡的因素:H2OH+OH(1)、定性分析,完成下表:(注:“”表示不变)条件移动方向电离程度c(H+)c(OH-)Kw温度不变加入HCl逆减小增大减小NaOH逆减小减小增大H2OCH3COONa正增大减小增大NH4Cl正增大增大减小NaClNa正增大减小增大升温加热正增大增大增大增大要点诠释:温度:水的电离过程是吸热过程,所以升高温度能促进电离,据此,降温时KW减小,升温时KW增大。但不论温度升高或降低,纯液态水中c
3、 (H+)和c (OH)都相等。实验测得25时KW约为1014,100时KW约为1012。外加酸、碱:向纯水中加入酸或碱,可以增大水中的H+或OH浓度,均可使水的电离平衡向逆反应方向移动(抑制水的电离)。加入能水解的盐:水的电离程度增大,若盐水解呈酸性,c (H+)c (OH);若盐水解呈碱性,c (H+)c (OH),但溶液中KW不变。(2)、定量分析,完成下表:计算酸碱盐溶液中c(H+)溶液、c(OH-)溶液、c(H+)水、c(OH-)水CH3COOH溶液NH3H2O溶液CH3COONa溶液NH4Cl溶液pH212122c(H+)溶液10-210-1210-1210-2c(OH-)溶液10
4、-1210-210-210-12c(H+)水10-1210-1210-2c(OH-)水10-1210-1210-2Kw10-1410-1410-1410-14要点诠释:水电离出的c (H+)或c (OH)的计算方法(25时)中性溶液:c (H+)=c (OH)=1.0107 mol / L。溶质为酸的溶液:H+来源于酸电离和水电离,而OH只来源于水电离。如计算pH=2的盐酸中水电离出的c (H+):方法是先求出溶液中的c (OH)=1012 mol / L,即水电离出的c (H+)水=c (OH) 水=1012 mol / L。溶质为碱的溶液OH来源于碱电离和水电离,而H+只来源于水电离。如p
5、H=12的NaOH溶液中,c (H+)=1012 mol / L,即水电离产生的c (OH) 水=c (H+)水=1012 mol / L。(4)水解呈酸性或碱性的盐溶液H+和OH均由水电离产生。如pH=2的NH4Cl溶液中由水电离出的c (H+)水=102 mol / L,(c (OH)=1012 mol / L是因为大部分OH与部分NH4+结合了);pH=12的Na2CO3溶液中由水电离出的c (OH) 水=102 mol / L。考点二、溶液的酸碱性与pH概念1溶液的酸碱性及判断:溶液的酸碱性取决于溶液中c (H+)和c (OH)的相对大小。 方法一 方法二中性溶液 c(H+)=c(OH
6、-) pH=7酸性溶液 c(H+)c(OH-) pH7碱性溶液 c(H+)7要点诠释:方法一适用于任何温度和浓度,而方法二只适用于常温。100时,pH=6为中性溶液,pH6为碱性溶液。 2溶液的pH(1)定义式:pH=lg c (H+)(2)溶液的酸碱性与pH关系:溶液的酸性越强,其pH越小;溶液的碱性越强,其pH越大。注:用pH值表示c(H+)或c(OH-)1 mol/L的溶液的酸碱性不用pH表示,直接用c(H+)或c(OH-)表示溶液的酸碱性。(3)溶液的pH测定的三种方法:指示剂法:利用酸碱指示剂,只能测定溶液的酸碱性或者pH的范围,不能准确测定pH。常用指示剂的变色范围如下表:甲基橙石
7、蕊酚酞红色橙色黄色红色紫色蓝色无色浅红色红色3.13.14.44.45.05.08.08.08.28.210.010.0利用pH试纸,pH试纸测定的为溶液中c(H+)浓度,使用时不能润湿。要点诠释:使用pH试纸正确的操作方法为:把小片试纸放在表面皿或玻璃片上,用干燥洁净玻璃棒蘸取待测液滴在干燥的pH试纸上,试纸变色后,迅速和标准比色卡对比,读出pH。pH试纸一般呈黄色,遇酸变红,遇碱变蓝,由多种指示剂的混合溶液浸制而成。这种试纸在使用时不能用水润湿,否则非中性溶液的pH的测定值比实际pH大或小。利用pH计:精确测pH可使用pH计。【典型例题】类型一、溶液的酸碱性例1下列溶液一定呈酸性的是( )
8、A溶液中的c (H+)c (OH) B溶液中的c (H+)c (OH)C溶液中c (H+)=1106 mol / L DpH7的溶液【答案】B 【解析】溶液中的c (H+)c (OH),溶液一定呈酸性。溶液呈酸性时pH7或c (H+)1107 mol / L,仅适用于室温时,若温度不确定,就不能判断溶液的酸碱性,C、D项错误。【总结升华】判断溶液的酸碱性,一定要注意温度。举一反三:【变式1】下列溶液,0.1mol/L的盐酸0. 1mol/L的NaOH溶液0. 1mol/L的H2SO4溶液0. 1mol/L醋酸溶液0.1mol/L的氯化钠溶液 0.1mol/L的氨水。pH由大到小的排序是: 【答
9、案】【变式2】下列叙述中的两个量,前者一定大于后者的是A纯水在25 和80 时的pHBpH均为2的H2SO4溶液和盐酸中的c(H+)C25时,0.2 mol/L与0.1 mol/L的两种醋酸溶液中醋酸的电离程度D25时,等体积且pH都等于5的盐酸和AlCl3的溶液中,已电离的水分子数【答案】A【变式3】已知在100下,水的离子积KW=11012,下列说法正确的是( )A0.05 mol / L的H2SO4溶液pH=1B0.001 mol / L的NaOH溶液pH=11C0.005 mol / L的H2SO4溶液与0.1 mol / L的NaOH溶液等体积混合,混合后溶液pH为6,溶液显酸性D完
10、全中和pH=3的H2SO4溶液50 mL,需要pH=11的NaOH溶液50 mL【答案】A类型二、影响水电离的因素例2下列操作中,能使电离平衡H2O HOH向右移动且溶液呈酸性的是()A向水中加入NaHSO4溶液B向水中加入Al2(SO4)3溶液C向水中加入Na2CO3溶液D将水加热到100,使pH6【答案】B【解析】加入NaHSO4溶液显酸性,但抑制水的电离,不正确;加入Al2(SO4)3溶液中Al3水解促进水的电离,同时水解使溶液显酸性,B正确;加入Na2CO3溶液中CO32-水解显碱性;将水加热促进其电离,氢离子浓度增加,但水依然是中性的。【总结升华】利用勒夏特列原理分析电离平衡移动方向
11、。举一反三:【变式1】对H2O的电离平衡不产生影响的粒子是( )HCCHHOO+17288H ClA B26Fe3+ C D【答案】C【解析】水的电离式为:H2O=HOH,A溶于水成为盐酸,电离产生的H,使得平衡左移,B质子数为26的是Fe3,其能发生水解,使得平衡右移,C表示的是Cl,其不影响该平衡,D是醋酸根离子,其能水解,使平衡右移。 【总结升华】此题涉及了电离平衡的知识,特别是能发生水解的离子对电离平衡的影响,重点是掌握解题的方法和技巧,明确化学用语的意义,正确理解26M3中左下角标的含义,做出准确判断。【变式2】室温下,水的电离达到平衡:H2OH+ + OH。下列叙述正确的是A将水加
12、热,平衡向正反应方向移动,Kw不变B向水中加入少量盐酸,平衡向逆反应方向移动,c(H+)增大C向水中加入少量NaOH固体,平衡向逆反应方向移动,c(OH)降低D向水中加入少量CH3COONa固体,平衡向正反应方向移动,c(OH)= c(H+)【答案】B【变式3】下列操作会使水的电离平衡向电离方向移动,且pH7的是A将纯水加热到80 B向水中加入少量的NH4Cl C向水中加入少量的NaHSO4固体 D向水中加入少量的NaHCO3固体【答案】D【变式4】将H+、Cl、Al3、K、S2、OH、NO3、NH4分别加入H2O中,基本上不影响水的电离平衡的是ABCD【答案】B类型三、水电离出的c (H+)
13、或c (OH)的计算方法(25时)例3、常温下,某溶液中由水电离的c (H+)=11013 mol / L,该溶液可能是( )二氧化硫水溶液 氯化铵水溶液 硝酸钠水溶液 氢氧化钠水溶液A B C D【答案】A【解析】由水电离的c (H+)=11013 mol / L1107 mol / L,即该溶液抑制了水的电离,因此要么加碱抑制,要么加酸抑制,故正确。【总结升华】溶液中的c (H+)和水电离出来的c (H+)是不同的两个概念:(1)室温下水电离出的c (H+)=1107 mol / L,若某溶液中水电离出的c (H+)1107 mol / L,则可判断出该溶液中加入酸或碱抑制了水的电离;若某
14、溶液中水电离出的c (H+)1107 mol / L,则可判断出该溶液中加入可以水解的盐或活泼金属促进了水的电离。(2)室温下,溶液中的c (H+)1107 mol / L,说明该溶液是酸溶液或水解显酸性的盐溶液;溶液中的c (H+)1107 mol / L,说明该溶液是碱溶液或水解显碱性的盐溶液。举一反三:【变式1】常温时,某水溶液中,测得由水电离出的c(H+)=110-11mol/L,则对此溶液的下列说法正确的是( )A、一定是酸性溶液B、一定是碱性溶液C、可能是c(H+)=11011mol/L的碱性溶液D、可能是c(H+)=1103mol/L的酸性溶液【答案】CD【高清课堂:363383
15、水的电离平衡、pH计算的解题指导例1】【变式2】下列四种溶液:pH=0的盐酸 0.1mol/L的盐酸 0.01mol/L的NaOH溶液 pH=11的NaOH溶液,由水电离生成的氢离子浓度之比是A1:10:100:1000 B0:1:12:11C14:13:12:11 D14:13:2:3【答案】A【高清课堂:363383水的电离平衡、pH计算的解题指导例2】【变式3】25时,某溶液中由水电离产生的c(H+)和c(OH-)的乘积为110-18,下列说法正确的是A该溶液的pH一定是9 B该溶液可能pH=5C该溶液的pH不可能是7 D不会有这样的溶液【答案】BC【变式4】25时,向纯水中加入NaOH,使溶液的pH为11,则由NaOH电离出的OH-离子浓度和水电离出的OH-离子浓度之比为( )A、1010:1 B、5109:1 C、108:1 D、1:1【答案】C