高考化学一轮复习第八章水溶液中的离子平衡第26讲水的电离和溶液的酸碱性讲义.pdf
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1、 第 26 讲 水的电离和溶液的酸碱性 考纲要求 1.了解水的电离、离子积常数以及影响水电离平衡的因素。2.了解溶液的酸碱性与 pH 的关系。3.了解测定溶液 pH 的方法(强酸、强碱)。4.能进行 pH 的简单计算。考点一 水的电离 1水的电离 水是极弱的电解质,水的电离方程式为 H2OH2OH3OOH或 H2OHOH。2水的离子积常数 Kwc(H)c(OH)。(1)室温下:Kw11014。(2)影响因素;只与温度有关,升高温度,Kw增大。(3)适用范围:Kw不仅适用于纯水,也适用于稀的电解质水溶液。(4)Kw揭示了在任何水溶液中均存在 H和 OH,只要温度不变,Kw不变。3影响水电离平衡的
2、因素(1)升高温度,水的电离程度增大,Kw增大。(2)加入酸或碱,水的电离程度减小,Kw不变。(3)加入可水解的盐(如 FeCl3、Na2CO3),水的电离程度增大,Kw不变。4外界条件对水的电离平衡的影响 体系变化 条件 平衡移动方向 Kw 水的电离程度 c(OH)c(H)酸 逆 不变 减小 减小 增大 碱 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 其他:如加入 Na 正 不变 增大 增大 减小 1常温下,在 pH2 的盐酸中由水电离出来的
3、c(H)与c(OH)之间的关系是什么?答案:盐酸抑制水的电离,电离程度减小,水电离出的c(H)c(OH)1.010141021.01012 molL1。2判断正误,正确的划“”,错误的划“”(1)在蒸馏水中滴加浓 H2SO4,Kw不变。()(2)25 与 60 时,水的 pH 相等。()(3)25 时 NH4Cl 溶液的Kw小于 100 NaCl 溶液的Kw。()(4)由水电离的c(H)11014 molL1的溶液中:Ca2、K、Cl、HCO3能大量共存。()答案:(1)(2)(3)(4)3求算常温下下列溶液中由 H2O 电离的c(H)和c(OH)。(1)pH2 的 H2SO4溶液 c(H)_
4、,c(OH)_。(2)pH10 的 NaOH 溶液 c(H)_,c(OH)_。(3)pH2 的 NH4Cl 溶液 c(H)_。(4)pH10 的 Na2CO3溶液 c(OH)_。答案:(1)1012 molL1 1012 molL1(2)1010 molL1 1010 molL1(3)102 molL1(4)104 molL1 考向 1 水的电离平衡及其影响因素 (2016湖南重点中学联考)25 时,水的电离达到平衡:H2OHOH,下列叙述正确的是()A将纯水加热到 95 时,Kw变大,pH 不变,水仍呈中性 B向纯水中加入稀氨水,平衡逆向移动,c(OH)增大,Kw变小 C向纯水中加入少量碳酸
5、钠固体,c(H)减小,Kw不变,影响水的电离平衡 D向纯水中加入醋酸钠或盐酸,均可抑制水的电离,Kw不变 解析 水的电离吸热,将纯水加热,电离平衡正向移动,c(H)、c(OH)均增大但仍相等,因此Kw变大,pH 变小,水仍呈中性,A 错;向纯水中加入稀氨水,溶液中c(OH)增大,电离平衡逆向移动,但Kw只与温度有关,因此保持不变,B 错;向纯水中加入少量 Na2CO3固体,溶液中c(H)减小,水的电离平衡正向移动,但Kw不变,C 对;当向纯水中加入醋酸钠时,促进水的电离,D 错。答案 C 易错提醒 (1)Kw不仅适用于纯水,还适用于酸性、碱性或盐等溶液。不管哪种溶液均有c(H)水c(OH)水。
6、(2)水的离子积常数表示在任何水溶液中均存在水的电离平衡,都有 H和 OH共存(没有不共存的离子),且c(H)c(OH)Kw。1(2015高考广东卷)一定温度下,水溶液中 H和 OH的浓度变化曲线如图。下列说法正确的是()A升高温度,可能引起由 c 向 b 的变化 B该温度下,水的离子积常数为 1.01013 C该温度下,加入 FeCl3可能引起由 b 向 a 的变化 D该温度下,稀释溶液可能引起由 c 向 d 的变化 解析:选 C。A.c 点溶液中c(OH)c(H),溶液呈碱性,升温,溶液中c(OH)不可能减小。B.由 b 点对应c(H)与c(OH)可知,Kwc(H)c(OH)1.01071
7、.01071.01014。C.FeCl3溶液水解显酸性,溶液中c(H)增大,因一定温度下水的离子积是常数,故溶液中c(OH)减小,因此加入 FeCl3溶液可能引起由 b 向 a 的变化。D.c 点溶液呈碱性,稀释时c(OH)减小,同时c(H)应增大,故稀释溶液时不可能引起由 c 向 d 的转化。2.(2014高考江苏卷)水是生命之源,2014 年我国科学家首次拍摄到水分子团簇的空间取向图像,模型如图。下列关于水的说法正确的是()A水是弱电解质 B可燃冰是可以燃烧的水 C氢氧两种元素只能组成水 D0 时冰的密度比液态水的密度大 解析:选 A。A.水是一种弱电解质,部分发生电离生成 H和 OH,电
8、离方程式为 H2OHOH。B可燃冰是 CH4与 H2O 形成的一种化合物,不是可以燃烧的水。CO 元素有1 价、2 价两种化合价,氢、氧两种元素可以形成 H2O 和 H2O2两种化合物。D0 时液态水可以形成冰,其体积增大,密度变小。考向 2 水的离子积常数及其应用 下图表示水中c(H)和 c(OH)的关系,下列判断错误的是()A两条曲线间任意点均有c(H)c(OH)Kw BM区域内任意点均有c(H)c(OH)C图中T1T2 DXZ线上任意点均有 pH7 解析 根据水的电离、水的离子积的影响因素以及 pH 的计算逐一分析各选项。A.水电离出的c(H)与c(OH)的乘积为一常数。B.由图看出M区
9、域内c(H)T1。D.pHlgc(H),XZ线上任意点的c(H)c(OH),但 pH 不一定为7。答案 D 思维建模 水电离产生c(H)和c(OH)计算的 5 种类型 任何水溶液中水电离产生的c(H)和c(OH)总是相等的,有关计算有以下 5 种类型(以常温时的溶液为例)。(1)中性溶液:c(OH)c(H)107 molL。(2)酸的溶液OH全部来自水的电离。实例:pH2 的盐酸中c(H)102 molL,则c(OH)Kw10211012(molL),即水电离出的c(H)c(OH)1012molL。(3)碱的溶液H全部来自水的电离。实例:pH12 的 NaOH 溶液中c(OH)102 molL
10、,则c(H)Kw10211012(molL),即水电离出的c(OH)c(H)1012 molL。(4)水解呈酸性的盐溶液H全部来自水的电离。实例:pH5 的 NH4Cl 溶液中,由水电离出的c(H)105 molL,因部分 OH与部分 NH4结合使c(OH)109 molL。(5)水解呈碱性的盐溶液OH全部来自水的电离。实例:pH12 的 Na2CO3溶液中,由水电离出的c(OH)102 molL,因部分 H与部分 CO23结合使c(H)1012 molL。注意:要区分清楚溶液的组成和性质的关系,酸性溶液不一定是酸溶液,碱性溶液不一定是碱溶液。3下列四种溶液中,室温下由水电离生成的 H浓度之比
11、()是()pH0的盐酸 0.1 molL1的盐酸 0.01 molL1的NaOH溶液 pH11 的NaOH溶液 A1101001 000 B011211 C14131211 D141323 解析:选A。中c(H)1 molL1,由水电离出的c(H)与溶液中c(OH)相等,等于1.01014 molL1;中c(H)0.1 molL1,由水电离出的c(H)1.01013 molL1;中c(OH)1.0102 molL1,由水电离出的c(H)与溶液中c(H)相等,等于 1.01012 molL1;中c(OH)1.0103 molL1,同所述由水电离出的c(H)1.01011 molL1。即(1.01
12、014)(1.01013)(1.01012)(1.01011)1101001 000。4水的电离平衡曲线可用下图表示。(1)若以 A 点表示 25 时水电离平衡时的粒子浓度,当温度升高到 100 时,水的电离平衡状态为 B 点,则此时水的离子积从_增加到_。(2)将 pH8 的 Ba(OH)2溶液与 pH5 的盐酸混合,并保持在 100,欲使混合溶液的 pH7,则 Ba(OH)2溶液和盐酸的体积比为_。解析:(1)Kwc(H)c(OH),则从 25 升高到 100 时,水的离子积从 1014增加到 1012。(2)100 时,混合溶液 pH7,溶液显碱性,c(OH)KwcH1012107105
13、(molL),设 Ba(OH)2溶液、盐酸的体积分别为V1 L、V2 L,则 105104V1105V2V1V2,解得V1V229。答案:(1)1014 1012(2)29 考点二 溶液的酸碱性和 pH 1溶液的酸碱性 溶液的酸碱性取决于溶液中c(H)和c(OH)的相对大小。(1)酸性溶液:c(H)c(OH),常温下,pH7。(2)中性溶液:c(H)c(OH),常温下,pH7。(3)碱性溶液:c(H)7。2pH 及其测量(1)计算公式:pHlg_c(H)。(2)测量方法 pH 试纸法:用镊子夹取一小块试纸放在洁净的玻璃片或表面皿上,用玻璃棒蘸取待测溶液点在试纸的中央,变色后与标准比色卡对照,即
14、可确定溶液的 pH。pH 计测量法。(3)溶液的酸碱性与 pH 的关系 常温下:1pH7 的溶液一定是中性溶液吗?答案:pH7 的溶液不一定是中性溶液,因为温度不同,水的离子积不同,如 100 时,pH6 的溶液为中性溶液,pH7 时为碱性溶液。2判断下列溶液在常温下的酸、碱性(在括号中填“酸性”“碱性”或“中性”)。(1)相同浓度的 HCl 溶液和 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 NH3H2O 和 HCl 溶液等体积混合()(4)pH2 的 HCl 和 pH12 的 NaOH 溶液等体积混合()(5)pH3 的
15、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 HCl 和 pH12 的 NH3H2O 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 1溶液呈现酸、碱性的实质是cH与cOH的相对大小,不能只看 pH,一定温度下 pH6 的溶液也可能显中性,也可能显酸性,应注意温度。2使用 pH 试纸测溶液 pH 时不能用蒸馏水润湿。325 时,pH12 的溶液不一定为碱溶液,pH2
16、 的溶液也不一定为酸溶液,也可能为能水解的盐溶液。考向 1 溶液酸碱性的判断与测量 判断溶液的酸碱性有多种方法。下列溶液中,一定呈碱性的是()A能够使甲基橙呈现黄色的溶液 B溶液的 pH7 C溶液中:c(H)c(OH)D溶液中:c(H)1107 molL1 解析 溶液酸碱性最本质的判断标准是看 H和 OH浓度的相对大小,只有当c(H)c(OH)时,溶液才呈酸性;当c(H)c(OH)时,溶液呈中性;当c(H)c(OH)时,溶液呈碱性。甲基橙的变色范围是 3.14.4,即 pH3.1 时呈现红色,3.1pH4.4 时呈现橙色,pH4.4 时呈现黄色。所以,使甲基橙呈现黄色的溶液不一定显碱性。溶液的
17、 pH 与温度有关,常温下 pH7 的溶液一定显碱性,但在不是常温的情况下就不一定了。答案 C 1为更好地表示溶液的酸碱性,科学家提出了酸度(AG)的概念,AGlg cHcOH,则下列叙述不正确的是()A中性溶液的 AG0 B酸性溶液的 AG0 C常温下 0.1 molL 氢氧化钠溶液的 AG12 D常温下 0.1 molL 盐酸的 AG12 解析:选 C。中性溶液,c(H)c(OH),故 lgcHcOHlg 10;酸性溶液,c(H)c(OH),故 AG0;0.1 molL NaOH 溶液,AGlgcHcOHlg101310112。2下列溶液一定呈中性的是()Ac(H)c(OH)106 mol
18、L1的溶液 BpH7 的溶液 C使石蕊试液呈紫色的溶液 D酸与碱恰好完全反应生成正盐的溶液 解析:选 A。当温度为 100 时,pH6 的溶液呈中性,pH7 的溶液呈碱性,B 错;石蕊呈紫色时,pH 为 58,此时溶液可能呈酸性、中性或碱性,C 错;CH3COOH 与 NaOH 恰好反应生成的 CH3COONa 水解使溶液显碱性,D 错;只有c(H)c(OH)的溶液一定呈中性,A 对。考向 2 溶液 pH 的计算 室温时,M(OH)2(s)M2(aq)2OH(aq)Kspa,c(M2)b molL1时,溶液的 pH 等于()A.12lg(ba)B.12lg(ab)C1412lg(ab)D141
19、2lg(ba)解析 根据溶度积常数、pH 与c(H)及c(OH)的关系分析各选项。Ksp M(OH)2c(M2)c2(OH)a,c(M2)b molL1,则有c(OH)(ab)12 molL1,结合水的离子积常数可知,c(H)KwcOH11014 mol2L2ab12 molL11014(ba)12 molL1,那么 pH1412lg(ab)。答案 C 思维建模(1)单一溶液的 pH 计算 强酸溶液:如 HnA,设浓度为c molL1,c(H)nc molL1,pHlgc(H)lg(nc)。强碱溶液(25):如 B(OH)n,设浓度为c molL1,c(H)1014nc molL1,pHlgc
20、(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混(H),再据此求 pH,c(H)混c1HV1c2HV2V1V2。两种强碱混合:先求出c混(OH),再据Kw求出c(H)混,最后求 pH,c混(OH)c1OHV1c2OHV2V1V2。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混(H)或c混(OH)|c酸HV酸c碱OHV碱|V酸V碱 325 时,下列说法正确的是()ApH12 的 NaOH 溶液中,c(H)1012 molL1,将溶液稀释为原体积的 10 倍后c(H)101210 molL11013 molL1 Bp
21、H3 的 CH3COOH 溶液与 pH11 的 NaOH 溶液等体积混合后,因生成的 CH3COONa 水解,所以由水电离出的c(H)107molL1 CpH2 的盐酸、pH2 的醋酸中由水电离出的c(H)均为 1012 molL1 DpH11 和 pH13 的 NaOH 溶液等体积混合后,溶液中的c(H)101110132 molL1 解析:选 C。NaOH 溶液中的 H是由水电离产生的,当稀释时,由于 NaOH 溶液的浓度发生变化,对 H2O 电离的抑制程度会改变,水的电离平衡会发生移动,因而将 H的量当成不变的值进行计算是错误的,即 A 错误;B 项中 CH3COOH 已电离出的 H即可
22、将 NaOH 完全中和,而绝大多数的 CH3COOH 是没电离的,即 CH3COOH 过量,混合溶液呈酸性,对水的电离起抑制作用,B 错误;C 项中 pH2 的盐酸、pH2 的醋酸中c(H)均为 102(molL1),再结合水的离子积常数可求出c(OH)均为 1012 molL1,由水电离出的c(H)也均为 1012 molL1,C 正确;pH11 的 NaOH 溶液中c(OH)103molL1,pH13 的 NaOH 溶液中c(OH)101molL1,等体积混合后c(OH)10310125102(molL1),再结合离子积常数求得c(H)21013molL1,D 错误。4(1)pH2 的某酸
23、稀释 100 倍,pH_4,pH12 的某碱稀释 100 倍,pH_10。(2)室温时,将 pH5 的 H2SO4溶液稀释 10 倍,c(H)c(SO24)_,将稀释后的溶液再稀释 100 倍,c(H)c(SO24)_。(3)MOH 和 ROH 两种一元碱的溶液分别加水稀释时,pH 变化如图所示。下列叙述中不正确的是()AMOH 是一种弱碱 B在x点,MOH 完全电离 C在x点,c(M)c(R)D稀释前 ROH 溶液中c(OH)是 MOH 溶液中c(OH)的 10 倍 解析:(1)若某酸为强酸,则 pH4,若为弱酸,则 pH4;同理,对 pH12 的某碱稀释 100倍,pH10。(2)pH5的
24、H2SO4稀释10倍,c(H)和c(SO24)同等倍数减小,所以c(H)c(SO24)21,若将稀释后的溶液再稀释 100 倍,其 pH7,而c(SO24)5107102 molL15109 molL1,所以c(H)c(SO24)107(5109)201。(3)由图知,稀释 100 倍后 ROH 的 pH 变化为 2,为强碱,MOH 的 pH 变化为 1,为弱碱;x点时 ROH 与 MOH 的c(OH)相等,故c(M)与c(R)相等;稀释前 ROH 的c(OH)0.1 molL1,MOH 的c(OH)0.01 molL1,故 D 项正确;MOH 为弱碱,在任何点都不能完全电离,B 项错误。答案
25、:(1)(2)21 201(3)B 误区 1:不能正确理解酸、碱的无限稀释规律 常温下任何酸或碱溶液无限稀释时,溶液的 pH 都不可能大于 7 或小于 7,只能接近 7。误区 2:不能正确理解弱酸、弱碱的稀释规律 溶液 稀释前溶液 pH 加水稀释到体积为原来的 10 n倍 稀释后溶液 pH 酸 强酸 pHa pHan 弱酸 apHan 碱 强碱 pHb pHbn 弱碱 bnpHb 注:表中an7,bn7。水的电离和溶液的酸碱性 扫一扫 进入精品微课 考点三 酸碱中和滴定 1实验原理 利用酸碱中和反应,用已知浓度的酸(或碱)来测定未知浓度的碱(或酸)的实验方法。以标准盐酸溶液滴定待测的 NaOH
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- 高考 化学 一轮 复习 第八 水溶液 中的 离子 平衡 26 电离 溶液 酸碱 讲义
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