2022年高考化学一轮复习 第8章 第38讲 水的电离和溶液的pH
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1、第第 38 讲讲 水的电离和溶液的水的电离和溶液的 pH 复习目标 1.了解水的电离、离子积常数(Kw)。2.了解溶液 pH 的含义及其测定方法,能进 行 pH 的简单计算。 考点一考点一 水的电离与水的离子积常数水的电离与水的离子积常数 1水的电离 (1)水是极弱的电解质,其电离过程吸热(填“吸热”或“放热”)。水的电离平衡常数的表达 式为 KcH cOH cH2O 。 (2)影响水的电离平衡的因素 温度: 温度升高, 水的电离平衡向正方向移动, c(H )和 c(OH)均增大(填“增大”“减小” 或“不变”)。 加酸或碱会抑制(填“促进”或“抑制”)水的电离。 加能水解的盐,可与水电离出的
2、 H 或 OH结合,使水的电离平衡正向移动。 2水的离子积 (1)表达式:Kwc(H ) c(OH)。 (2)影响因素: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, Kw110 14,100 时,K w110 12。 (3)适用范围:Kw不仅适用于纯水,也适用于酸、碱、盐的稀溶液。 (1)在蒸馏水中滴加浓 H2SO4,Kw不变() 错因:浓硫酸滴入水中放热,溶液温度升高,Kw变大。 (2)温度一定时,在纯水中通入少量 SO2,水的电离平衡不移动,Kw不变() 错因:二氧化硫与水反应生成的亚硫酸抑制水的电离。 (3)室温下,0.1 mol L 1 的 HCl 溶液与
3、 0.1 mol L 1 的 NaOH 溶液中水的电离程度相等() (4)NaCl 溶液和 CH3COONH4溶液均显中性,两溶液中水的电离程度相同() 错因: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。 1填写外界条件对水的电离平衡的具体影响 体系变化 条件 平衡移 动方向 Kw 水的电 离程度 c(OH ) c(H ) HCl 逆 不变 减小 减小 增大 NaOH 逆 不变 减小 增大 减小 可水解 的盐 Na2CO3 正 不变 增大 增大 减小 NH4Cl 正 不变 增大 减小 增大 温度 升温 正 增大 增大 增大 增大 降温 逆 减小 减小 减小 减小 2如
4、何计算水电离的 c(H )或 c(OH) (1)任何情况下水电离产生的 c(H )和 c(OH)总是相等的。 (2)当抑制水的电离时(如酸或碱溶液) 在溶液中 c(H )、c(OH)较小的数值是水电离出来的。具体见下表: 溶液(25 ) c(H ) /(mol L1) c(OH ) /(mol L1) c(H ) 水或 c(OH ) 水/(mol L 1) 0.01 mol L 1 盐酸 1.010 2 1.010 12 1.010 12 0.1 mol L 1 NaOH 溶液 1.010 13 1.010 1 1.010 13 (3)当促进水的电离时(如盐的水解) 在溶液中 c(H )、c(
5、OH)较大的数值是水电离出来的。具体见下表: 溶液(25 ) c(H ) /(mol L1) c(OH ) /(mol L1) c(H ) 水或 c(OH ) 水/(mol L 1) pH5 的 NH4Cl 溶液 1.010 5 1.010 9 1.010 5 pH10 的 Na2CO3溶液 1.010 10 1.010 4 1.010 4 理清溶液中的 H 或 OH的来源是正确计算水电离 c(H) 水或 c(OH ) 水的关键 (1)溶质为酸的溶液 H 来源于酸的电离和水的电离,而 OH只来源于水的电离:c(H) 水c(OH ) 溶液 Kw cH 酸 (2)溶质为碱的溶液 H 全部来源于水的
6、电离,OH来源于碱的电离和水的电离:c(OH) 水c(H ) 溶液 Kw cOH 碱。 (3)水解呈酸性的盐溶液 H 或 OH全部来源于水的电离 c(H) 水c(OH ) 水c(H ) 溶液。 (4)水解呈碱性的盐溶液 H 或 OH全部来源于水的电离:c(OH) 水c(H ) 水c(OH ) 溶液。 题组一 影响水电离平衡的因素及结果判断 1常温时,纯水中由水电离出的 c(H )a mol L1,pH1 的盐酸中由水电离出的 c(H) b mol L 1,0.1 mol L1 的盐酸与 0.1 mol L 1 的氨水等体积混合后,由水电离出的 c(H ) c mol L 1,则 a、b、c 的
7、关系正确的是( ) Aabc Bcab Ccba Dbca 答案 B 解析 常温时,纯水中由水电离出的 c(H )a mol L1,pH1 的盐酸中由水电离出的 c(H) b mol L 1,盐酸抑制水的电离,所以 ba,故 a、b、c 的大小关系是 cab,B 正确。 2下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( ) A图中温度:T3T2T1 B图中 pH 关系:pH(B)pH(D)pH(E) C图中五点 Kw间的关系:EDABC DC 点可能是显酸性的盐溶液 答案 D 解析 水的电离吸热,升高温度促进电离,则水中 c(H )、c(OH)及离子积常数均增大,根 据图知,离
8、子积常数:T3T2T1,所以温度:T3T2T1,故 A 正确;水的离子积常数只与温 度有关,温度越高,离子积常数越大,同一曲线是相同温度,根据图知,温度高低点顺序是 BDE,但三点溶液的氢离子浓度相等,则 pH 相等,故 B 正确;温度高低点顺序是 AB CDDA BC,故 C 正确;C 点时,Kw110 14,c(OH)1106 mol L1,溶液的 pH8,显 碱性,故 D 错误。 题组二 计算电解质溶液中水电离出的 c(H )或 c(OH) 3(2020 长沙市雅礼中学检测)25 时,在等体积的pH0 的 H2SO4溶液、0.05 mol L 1 的 Ba(OH)2溶液、pH10 的 N
9、a2S 溶液、pH5 的 NH4NO3溶液中,发生电离的水的物 质的量之比是( ) A1101010109 B15(5109)(5108) C1201010109 D110104109 答案 A 解析 H2SO4与 Ba(OH)2抑制水的电离,Na2S 与 NH4NO3促进水的电离。25 时,pH0 的 H2SO4溶液中:c(H2O)电离c(OH )10 14 100 mol L 11014 mol L1;0.05 mol L1 的 Ba(OH)2 溶液中:c(H2O)电离c(H )10 14 0.1 mol L 11013 mol L1;pH10 的 Na 2S 溶液中:c(H2O)电离 c
10、(OH )104 mol L1;pH5 的 NH 4NO3的溶液中:c(H2O)电离c(H )105mol L1。它 们的物质的量之比为 10 1410131041051101010109,故 A 正确。 4下表是不同温度下水的离子积数据: 温度/ 25 t1 t2 水的离子积常数 110 14 Kw 110 12 试回答下列问题: (1)若 25t1t2,则 Kw (填“”“”或“”)110 14,做出此判断的理由 是 。 (2)在 t1 时,测得纯水中的 c(H )2.4107 mol L1,则 c(OH)为 。该温度下, 测得某 H2SO4溶液中 c(SO2 4)510 6 mol L1
11、,该溶液中 c(OH) mol L1。 答案 (1) 水的电离是吸热过程,升高温度,平衡向电离方向移动,c(H )增大,c(OH) 增大,Kwc(H ) c(OH),K w增大 (2)2.410 7 mol L1 5.76109 解析 (1)水是弱电解质,存在电离平衡,电离吸热,所以温度升高,水的电离程度增大,离 子积增大。(2)水电离出的氢离子浓度和氢氧根离子浓度相同,某温度下纯水中的 c(H ) 2.4 10 7 mol L1,则此时纯水中的 c(OH)2.4 107 mol L1,K w2.4 10 7 2.4 107 5.76 10 14。 该温度下, 某 H 2SO4溶液中 c(SO
12、 2 4)5 10 6 mol L1, 则溶液中氢离子浓度是 1 10 5 mol L1,c(OH)5.76 10 14 1 10 5 mol L 15.76 109 mol L1。 考点二考点二 溶液的酸碱性和溶液的酸碱性和 pH 1溶液的酸碱性 溶液的酸碱性取决于 c(H )和 c(OH)的相对大小 溶液的酸碱性 c(H )与 c(OH) 比较 常温下 c(H )大小 pH 酸性溶液 c(H )c(OH) c(H )1.0107mol L1 7 中性溶液 c(H )c(OH) c(H )1.0107mol L1 7 碱性溶液 c(H )c(OH) c(H )7 2溶液的 pH (1)计算公
13、式:pHlg c(H )。 (2)溶液的酸碱性与 pH 的关系(25 ): 3pH 的测定方法 (1)pH 试纸法 适用范围:014。 测定操作:用镊子夹取一小块试纸放在洁净的玻璃片或表面皿上,用玻璃棒蘸取待测液点 在试纸的中央,变色后与标准比色卡对照。 常用的广范 pH 试纸只能读取 114 的整数。 (2)pH 计测定:可精确测定溶液的 pH,可读取一位或两位小数。 4常用酸碱指示剂及变色范围 指示剂 变色范围的 pH 石蕊 5.0 红色 5.08.0 紫色 8.0 蓝色 甲基橙 3.1 红色 3.14.4 橙色 4.4 黄色 酚酞 8.2 无色 8.210.0 浅红色 10.0 红色 5
14、.溶液 pH 的计算 (1)单一溶液 pH 的计算 强酸溶液:如 HnA,设浓度为 c mol L 1,c(H)nc mol L1,pHlg c(H)lg (nc)。 强碱溶液(25 ):如 B(OH)n,设浓度为 c mol L 1,c(H)10 14 nc mol L 1,pHlg c(H) 14lg (nc)。 (2)混合溶液 pH 的计算类型 两种强酸混合:直接求出 c(H ) 混,再据此求 pH。c(H ) 混cH 1V1cH 2V2 V1V2 。 两种强碱混合:先求出 c(OH ) 混,再根据 Kw求出 c(H ) 混,最后求 pH。c(OH ) 混 cOH 1V1cOH 2V2
15、V1V2 。 强酸、强碱混合:先判断哪种物质过量,再由下式求出溶液中 H 或 OH的浓度,最后求 pH。 c(H ) 混或 c(OH ) 混|cH 酸V酸cOH 碱V碱| V酸V碱 。 (1)pH7 的溶液一定呈中性() 错因:水的电离受温度的影响,因而溶液的 pH 也与温度有关。 (2)用 pH 试纸测溶液的 pH 时,应先用蒸馏水润湿试纸() 错因:用蒸馏水润湿试纸,相当于稀释待测液。 (3)用广范 pH 试纸测得某溶液的 pH 为 3.4() 错因:广范 pH 试纸只能读取 114 的整数。 (4)任何温度下,利用 H 和 OH浓度的相对大小均可判断溶液的酸碱性() 常温下,两种溶液混合
16、后酸碱性的判断(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)相同浓度的 NH3 H2O 和 HCl 溶液等体积混合( ) (4)pH2 的 H2SO4和 pH12 的 NaOH 溶液等体积混合( ) (5)pH3 的 HCl 和 pH10 的 NaOH 溶液等体积混合( ) (6)pH3 的 HCl 和 pH12 的 NaOH 溶液等体积混合( ) (7)pH2 的 CH3COOH 和 pH12 的 NaOH 溶液等体积混合( ) (8)pH2 的 H2SO4
17、和 pH12 的 NH3 H2O 等体积混合( ) 答案 (1)中性 (2)碱性 (3)酸性 (4)中性 (5)酸性 (6)碱性 (7)酸性 (8)碱性 酸碱溶液混合后酸碱性的判断规律 (1)等浓度等体积的一元酸与一元碱混合的溶液“谁强显谁性,同强显中性”。 (2)室温下 c酸(H )c 碱(OH ),即 pH 之和等于 14 时,一强一弱等体积混合“谁弱谁过 量,谁弱显谁性”。 (3)已知强酸和强碱的 pH,等体积混合(25 时): pH 之和等于 14,呈中性; pH 之和小于 14,呈酸性; pH 之和大于 14,呈碱性。 题组一 酸碱混合溶液酸碱性的判断 1现有室温下四种溶液,有关叙述
18、不正确的是( ) 序号 pH 11 11 3 3 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 )c(OH) C分别加水稀释 10 倍,四种溶液的 pH: DV1 L 与 V2 L 混合,若混合后溶液 pH7,则 V1V2 答案 D 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,会使醋酸中平衡 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
19、中性,但醋酸是弱酸,其浓度远远大于,即混合后醋酸过量,溶液显酸性,c(H )c(OH),B 项 正确;分别加水稀释 10 倍,假设平衡不移动,那么溶液的 pH 均为 10,但稀释氨水使平 衡 NH3 H2ONH 4OH 右移,使pH10,同理醋酸稀释后 pH4,C 项正确;假设均 是强酸强碱,混合后溶液呈中性,则 V1V2,但氨水是弱碱,其浓度远远大于盐酸,所 以需要的氨水少,即 V1V2,D 项错误。 2常温下,关于溶液稀释的下列说法正确的是( ) ApH3 的醋酸溶液稀释 100 倍,pH5 BpH4 的 H2SO4溶液加水稀释 100 倍,溶液中由水电离产生的 c(H )1106 mol
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