2022年考点水的电离和溶液的PH【精品资料】高考化学知识点全程讲解 .pdf

学习必备欢迎下载考点 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= lgH+，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+1 107 7 中性H+=OH H+=OH=1107 =7 碱性H+OH H+1与 107 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， pH0，故直接用 H+表示 . （3）判断溶液呈中性的依据为：H0= OH或 pH=pOH=21pKw 只有当室温时，Kw=1 1014H+=OH=107mol/L 溶液呈中性pH=pOH=21pKw=7 分析原因： H2O H+OHQ 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=21pKw T Kw pH+pOH T Kw pH=pOH 如： 100， KW=1 1012. pKw=12. 中性时 Ph=21pKw=6 7. 图示：不同湿度（T1T2）时溶液中 H+与OH，pH 与 pOH 关系酸性区2OH T碱性区-T1H +中性碱性区T12TpHpOH中性酸性区精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 1 页，共 12 页学习必备欢迎下载图一图二想一想：图一与图二有哪些不同？为何不同？提示： （形状T1、 T2相对位置）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：酸碱指示剂pH 试纸pH 计其中只传判定pH 范围 pH 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。 pH 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：若把上述问题，换成等pH 值，图示又怎样呢？7pHHClHAC加水加水NaOH3NH H2O7pH7HClpH32HACV2OHNaOH7NH pHOHVHO2精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 2 页，共 12 页学习必备欢迎下载强酸弱酸稀释强、弱碱稀释前倍稀释到n10后前倍稀释到n10后pH=a pH(HCl)=a+n7 pH=b Ph(NaOH)=bn7 pH(HAC)a+n7 pH(NH3H2C)bn7 pH(HCl)=n pH(NaOH)=n pH(HAC) n pH(NH3H2O)n pH(HCl) pH(HAC)pH(NaOH) pH(NH3H2O) 注意：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. 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 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pH2 强碱： pH=pH大0.3 若不等体积混合，物质的量浓度强酸 H+总=212211VVVMVM分别为 M1、M2体积分别为强碱 OH总=212211VVVMVMV1、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：若酸和碱恰好中和. 即 nH+=nOH，pH=7. 若酸过量，求出过量的H+，再求 pH 值 . 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若 pH酸+pH碱=14，则完全中和pH=7. 若 pH酸+pH碱14，则碱过量pHpH碱 0.3 若 pH酸+pH碱14，则酸过量pHpH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？分析呈中性：即pH=7. 精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 3 页，共 12 页学习必备欢迎下载nH+=nOH10aV1=10（14b）V2V1：V2=1014+a+b 10n=10a+b14n=a+b 14 a+b=14+n 若呈酸性 . 即 pH7 nH+nOH10a V110（14b）V2V1：V21014+a+b 10n1014+ a+b a+b14+n若呈碱性，即pH 7，同理可知a+b14+n 想一想：若V1 ：V2=1 ：10n=10n，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. 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pH7 （由生成的强碱弱酸盐水解决定）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pH7（由生成的强酸弱碱盐水解决定）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？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）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pH7。（考虑酸有强弱之分，若分弱酸，制反应后酸过量）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pH7 （同理， 弱碱过量）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：与酸、碱的几元性有无关系？3例题精讲知识点一：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：2NH3NH4+NH2-据此判断以下叙述中错误的是（）A液氨中含有NH3、NH4+、NH2-等微粒精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 4 页，共 12 页学习必备欢迎下载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在液氨中投入一小块金属钠，放出气体NaNH2溶于水的反应类似于 “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） 2Na+2NH3=H2 +2Na NH2NaNH2+H2O=NaOH+NH3 或 NH2+H2O=OH+NH3NH2+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 10-7 mol/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+) = 210-7 mol/L Kw = C(H+)C(OH-) = 210-7210-7 = 410-14稀盐酸中C(OH-) = Kw / C(H+) = (410-14) / (5 10-6) = 810-9 mol/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 10-10Ksp(Ag2CrO4)=Ag+2CrO42-=1.910-12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=1.810-7摩/升精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 5 页，共 12 页学习必备欢迎下载Ag2CrO4饱和所需Ag+浓度 Ag+2=1910000112.=4.3610-5摩/升Ag+1Ag+2，Cl-先沉淀。（2） Ag2CrO4开始沉淀时 Cl-=18104 3610105.=4.1310-6C(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)=1014两边取负对数，lgC(H+)lgC(OH)= lg1014，整理得pH+pOH=14 。应用所得关系式分析可得答案。精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 6 页，共 12 页学习必备欢迎下载解答 ：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20XX 年上海高考题以及20XX 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 OHcHclg，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( 20XX 年上海 ) 有人曾建议用AG 表示溶液的酸度（acidity arede） ，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pH7，AG 1 B 在 25时，若溶液呈酸性，则pH7，AG 0 C 在 25时，若溶液呈碱性，则pH7，AG 0 D 在 25时，溶液的pH 与 AG 的换算公式为AG 2(7pH) (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=10 C(H+)=10-10mol/L C(OH) =10-4mol/L pH=13 C(H+)=10-13mol/L C(OH) =10-1mol/L pH=12 C(H+)=10-12mol/L C(OH) =10-2mol/L 10-4 n + 10-1 m = (n+m) 10-2n ：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+)与碱精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 7 页，共 12 页学习必备欢迎下载中 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-b a+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=14lg（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（ x 6）的盐酸和PH 值为 y（y 8）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VVxy= （2）若 x+y=13 时，则VVxy= （3）若 x+y14 时，则VVxy= （表达式），且 Vx Vy（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. 1 107 D. 6.02 10212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=-lgc(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/pOH mol/L B、10pOH-14 mol/L C、10 14-pOH mol/L D、10-pOH mol/L 精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 8 页，共 12 页学习必备欢迎下载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=6 B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+) = 110-13 mol/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/L D该溶液的pH 值为 1 或 13 625时， 在水电离出的C(H+)=110-5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、三瓶体积相等，浓度都是1mol/L 的 HCl 溶液，将加热蒸发至体积减小一半，在中加入CH3COONa 固体 (加入后溶液仍呈酸性)，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、 =B、 C、 =D、 adc，则这四种溶液PH值由大到小的顺序是 ( ) A.cdab B.badc C.abcd D.无法确定18. 有下列四种溶液：(1) HCl (2)AlCl3(3)NaOH (4)Na2CO3，此四种溶液中水的电离度分别为1、2、3、4已知1=3，2=4且21=106，则四种溶液的PH值不可能是（）A、5 5 10 10 B、4 4 10 10 C、3 5 11 9 D、5 3 9 11 19NaH 是种离子化合物，它跟水反应的方程式为：NaHH2ONaOHH2，它也能跟液氨、乙醇等发生类似的反应，并都产生氢气。下列有关NaH 的叙述错误的是（）A 跟水反应时，水作氧化剂B NaH 中 H半径比 Li半径小C 跟液氨反应时，有NaNH2生成D 跟乙醇反应时，NaH 被氧化20、常温下某溶液，水电离出的c (OH-)=1.010-4 mol/L, 该溶液中溶质可能是( ) Al2(SO4)3NaOH NH4Cl NaHSO4A、B、C、D、二 填空题21测得某溶液的pH = 6.5 ，且氢离子与氢氧根离子物质的量相等，此溶液呈_性。测定温度 _室温（填高于、低于或等于），其理由是。将此温度下pH=11的 NaOH 溶液 aL 与 pH=1的 H2SO4溶液 bL 混合。（ 1）若所得混合液为中性，则ab 。（ 2）若所得混合液的pH=2 ，则 ab 。22、水的电离平衡曲线如图所示。(1)若以 A点表示 25时水的电离平衡的离子浓度，当温度升高到100时，水的电离平衡状态移动到B点，则此时水的离子积从_变化到 _。(2)将 pH=8的 Ba(OH)2溶液与 pH=5的稀盐酸混合，并保持100的恒温，致使混合溶液的 pH=7 ，则 Ba(OH)2和盐酸的体积比为_。(3)已知 AnBm的离子积为 c(Am+)nc(Bn-)m，若某温度下Ca(OH)2的溶解度为0.74g ，设饱A B 10-610-710-7 10-6 c(H+)mol/L c(OH-) mol/L 精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 10 页，共 12 页学习必备欢迎下载和溶液的密度为1g/mL，其离子积约为_。三 计算题23、某温度下的溶液中c (H+)=1.0 10 x mol/L ，c (OH-)=1.0 10y mol/L 。x 与 y 的关系如右图所示；(1)求该温度下，中性溶液的pH。(2) 求该温度下0.01mol/LnaOH 溶液的 PH （ 3）该温度下， pH=a的醋酸溶液与pH=b的 NaOH 溶液等体积混合，恰好完全反应，求此醋酸溶液中醋酸的电离度。24 （7 分）向 50ml0.018mol/L的 AgNO3溶液中加入50ml0.02mol/L的盐酸，生成了沉淀。如果溶液中C(Ag+) 和 C(Cl) 的乘积是一个常数，C(Ag+) C(Cl)=1.0 10 10，当溶液中C(Ag+) C(Cl) 常数，则有沉淀产生，反之沉淀溶解，求（1）沉淀生成后溶液中C(Ag+) 是多少？（2）如果向沉淀生成后的溶液中再加入50mL0.001mol/L 的盐酸， 是否产生沉淀， 为什么？答案1 B 2 C 3 B 4D 5 D 6 AC 7 D 8 B 9 B 10 C 11 B 12 A 13 B 14 D 15D 16 A 17 A 18 A 19 B 20 B 21 中，高于。 水的离解反应：H2O=H+ +OH-吸热反应，升温有利于水的离解，使Kw增大（1）101 （ 2）92 22 (1) 10-1410-12(2) 2 ：9 (3) 410-3 23（1） 7.5 （2）13 （3） 1017ab% 24解：由Ag+Cl=AgCl 可知沉淀后C(Cl-)=（0.02 0.018 ）50/ （50+50）=0.001mol/L -10 5 0 x 0Y -5 -10 -15精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 11 页，共 12 页学习必备欢迎下载所以 C(Ag+)=110-10/0.001=1107mol/L再加入50mL盐酸后C(Ag+)=110-7100/（100+50）=2/310-7mol/L C(Cl-)=0.001mol/L C(Ag+)C(Cl-)=2/310-710-3=2/3?10-14110-12所以不产生沉淀精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 12 页，共 12 页