高考化学一轮复习 第9章 水溶液中的离子平衡 第2节 水的电离和溶液的酸碱性学案.docx
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高考化学一轮复习第9章水溶液中的离子平衡第2节水的电离和溶液的酸碱性学案
水的电离和溶液的酸碱性
明考纲
1.了解水的电离、离子积常数。
2.了解溶液pH的定义,测定pH的方法,能进行pH的简单计算。
3.了解酸碱中和滴定的原理及过程。
析考情
本节内容是高考命题的重点与热点,主要考点有四个:
一是影响水电离平衡的因素及Kw的应用;二是溶液的酸碱性的判断及pH的计算;三是离子共存问题;四是酸碱中和滴定的原理及仪器的了解。
从近几年高考来看,由酸、碱电离出的c(H+)、c(OH-)与水电离出的c(H+)、c(OH-)的比值求算;酸、碱中和时,pH的变化、导电性的变化仍将是高考命题的热点。
考点
水的电离
1.电离方程式
水是一种极弱的电解质,电离方程式为2H2OH3O++OH-,简写为H2OH++OH-。
2.水的离子积常数
Kw=c(H+)·c(OH-)。
(1)室温下:
Kw=1×10-14。
(2)影响因素:
只与温度有关,水的电离是吸热过程,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.关于纯水的几个重要数据
4.影响水的电离平衡的因素和影响Kw的因素
改变条件
水电离平衡移动方向
Kw
升高温度
向右移动
增大
加少量HCl(aq)
向左移动
不变
通少量SO2(g)
向左移动
不变
加少量NaOH(aq)
向左移动
不变
加少量NaHSO4(s)
向左移动
不变
加少量NaCl(s)
不移动
不变
加少量Na2CO3(s)
向右移动
不变
加少量Na(s)
向右移动
不变
结论:
(1)加热,促进水的电离,Kw增大。
(2)加入酸或碱,抑制水的电离,Kw不变。
(3)①加入强酸强碱的正盐,不影响水的电离。
②加入强酸的酸式盐,抑制水的电离。
③加入可水解的盐(如FeCl3、Na2CO3、NH4Cl),促进水的电离。
(4)加入与水反应的活泼金属(如Na、K),促进水的电离。
易错警示
(1)任何情况下水电离产生的c(H+)和c(OH-)总是相等的。
(2)水的离子积常数适用于任何酸、碱、盐的稀溶液。
即Kw=c(H+)·c(OH-)中的c(H+)、c(OH-)分别是溶液中H+、OH-的总浓度,不一定是水电离出的c(H+)和c(OH-)。
(3)水中加酸或碱对水的电离均有抑制作用,因此,室温下,若由水电离出的c(H+)<1×10-7mol·L-1,该溶液可能显酸性,也可能显碱性。
判断正误,正确的画“√”,错误的画“×”。
(1)将纯水加热到100℃,水的电离平衡右移,Kw变大,pH不变,水仍呈中性。
( )
(2)向纯水中加入少量NaHSO4固体,c(H+)增大,Kw不变。
( )
(3)向纯水中加入少量醋酸钠或盐酸,均可抑制水的电离,Kw不变。
( )
(4)向纯水中加入少量(NH4)2SO4固体,c(H+)减小,Kw不变,影响水的电离平衡。
( )
(5)由水电离出的c(H+)=10-14mol·L-1的溶液中,Ca2+、NH
、Cl-、SiO
可以大量共存。
( )
(6)c(H+)/c(OH-)=1012溶液中:
NH
、Cl-、ClO-、NO
可以大量共存。
( )
提示
(1)×
(2)√ (3)× (4)× (5)× (6)×
题组一水的电离平衡及影响因素
1.[2015·哈尔滨模拟]向纯水中加入少量下列物质或改变下列条件,能促进水的电离,并能使溶液中c(OH-)>c(H+)的操作是( )
①稀硫酸 ②金属钠 ③氨气 ④FeCl3固体 ⑤NaClO固体 ⑥将水加热煮沸
A.②⑤B.①④
C.③④⑥D.④
答案 A
解析 稀硫酸、氨气抑制水的电离,金属钠、FeCl3固体、NaClO固体、将水加热煮沸促进水的电离,但FeCl3固体使溶液显酸性,将水加热煮沸,水仍呈中性。
2.[2015·上海闵行区模拟]水的电离常数如图两条曲线所示,曲线中的点都符合c(H+)×c(OH-)=常数,下列说法错误的是( )
A.图中温度T1>T2
B.图中五点Kw间的关系:
B>C>A=D=E
C.曲线a、b均代表纯水的电离情况
D.若处在B点时,将pH=2的硫酸溶液与pH=12的KOH溶液等体积混合后,溶液显碱性
答案 C
解析 由图象可知,A点在T2时的曲线上,而B点在T1时的曲线上,因为A、B点水电离产生的氢离子与氢氧根离子的浓度相等,所以是纯水的电离,B点的电离程度大于A点,所以温度T1>T2,故A正确;由图象可知,A、E、D都是T2时曲线上的点,Kw只与温度有关,温度相同时Kw相同,温度升高,促进水的电离,Kw增大,则B>A=D=E,由C点c(OH-)×c(H+)可知,C点的Kw大于A点,则B>C>A=D=E,故B正确;由E和D点c(H+)≠c(OH-)可知其不是纯水的电离,故C错误;B点时,Kw=1×10-12,pH=2的硫酸中c(H+)=0.01mol·L-1,与pH=12的KOH溶液中c(OH-)=1mol·L-1,等体积混合后,溶液显碱性,故D正确。
题组二水电离出的c(H+)或c(OH-)的计算
3.[2015·海口模拟]25℃时,在等体积的①pH=0的H2SO4溶液、②0.05mol·L-1的Ba(OH)2溶液、③pH=10的Na2S溶液、④pH=5的NH4NO3溶液中,发生电离的水的物质的量之比是( )
A.1∶10∶1010∶109B.1∶5∶5×109∶5×108
C.1∶20∶1010∶109D.1∶10∶104∶109
答案 A
解析 本题考查酸、碱、盐对水的电离的影响及Kw与溶液中c(H+)、c(OH-)之间的换算。
①pH=0的H2SO4溶液中c(H+)=1mol·L-1,c(OH-)=10-14mol·L-1,H2SO4溶液抑制H2O的电离,则由H2O电离出的c(H+)=10-14mol·L-1;②0.05mol·L-1的Ba(OH)2溶液中c(OH-)=0.1mol·L-1,c(H+)=10-13mol·L-1,Ba(OH)2溶液抑制H2O的电离,则由H2O电离出的c(H+)=10-13mol·L-1;③pH=10的Na2S溶液促进H2O的电离,由H2O电离出的c(H+)=10-4mol·L-1;④pH=5的NH4NO3溶液促进H2O的电离,由H2O电离出的c(H+)=10-5mol·L-1。
4种溶液中电离的H2O的物质的量等于H2O电离产生的H+的物质的量,故电离的水的物质的量之比为10-14∶10-13∶10-4∶10-5=1∶10∶1010∶109。
4.在一定条件下,相同pH的硫酸和硫酸铁溶液中水电离出来的c(H+)分别是1.0×10-amol·L-1和1.0×10-bmol·L-1,在此温度下,则下列说法正确的是( )
A.a
B.a=b
C.水的离子积为1.0×10-(7+a)
D.水的离子积为1.0×10-(b+a)
答案 D
解析 加酸抑制水的电离,加易水解的盐促进水的电离,则a>b,A和B选项错误;由题意可知,两种溶液的pH=b,即硫酸溶液中c(H+)是1.0×10-bmol·L-1,而水电离产生的c(H+)等于水电离产生的c(OH-),所以硫酸溶液中c(OH-)是1.0×10-amol·L-1,Kw=1.0×10-(b+a),D选项正确。
★总结提升
常温下水电离产生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+)=10-7mol·L-1。
(2)酸的溶液——OH-全部来自水的电离。
实例:
pH=2的盐酸中c(H+)=10-2mol·L-1,则c(OH-)=Kw/10-2=1×10-12(mol·L-1),即水电离出的c(H+)=c(OH-)=10-12mol·L-1。
(3)碱的溶液——H+全部来自水的电离。
实例:
pH=12的NaOH溶液中c(OH-)=10-2mol·L-1,则c(H+)=Kw/10-2=1×10-12(mol·L-1),即水电离出的c(OH-)=c(H+)=10-12mol·L-1。
(4)水解呈酸性的盐溶液——H+全部来自水的电离。
实例:
pH=5的NH4Cl溶液中,由水电离出的c(H+)=10-5mol·L-1,因部分OH-与部分NH
结合使c(OH-)=10-9mol·L-1。
(5)水解呈碱性的盐溶液——OH-全部来自水的电离。
实例:
pH=12的Na2CO3溶液中,由水电离出的c(OH-)=10-2mol·L-1,因部分H+与部分CO
结合使c(H+)=10-12mol·L-1。
注意:
要区分清楚溶液组成和性质的关系,酸性溶液不一定是酸溶液,碱性溶液不一定是碱溶液。
考点
溶液的酸碱性与pH的计算
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。
c(H+)>c(OH-),溶液呈酸性,25℃时,pH<7。
c(H+)=c(OH-),溶液呈中性,25℃时,pH=7。
c(H+)
2.溶液的pH
(1)定义式:
pH=-lgc(H+)。
(2)溶液的酸碱性跟pH的关系
室温下:
(3)pH的测定
①用pH试纸测定
把小片试纸放在表面皿上,用玻璃棒蘸取待测液点在干燥的pH试纸上,试纸变色后,与标准比色卡对比即可确定溶液的pH。
注意:
a.pH试纸使用前不能用蒸馏水湿润,否则待测液因被稀释可能会产生误差。
b.用广泛pH试纸读出的pH只能是整数。
②pH计测定:
可精确测定溶液的pH。
易错警示
(1)溶液呈现酸、碱性的实质是c(H+)与c(OH-)的相对大小,不能只看pH,一定温度下pH=6的溶液也可能显中性,也可能显酸性,应注意温度。
(2)pH的取值范围为0~14,即只适用于c(H+)≤1mol·L-1或c(OH-)≤1mol·L-1的电解质溶液,当c(H+)或c(OH-)≥1mol·L-1时,直接用c(H+)或c(OH-)表示溶液的酸碱性。
(3)也可以用pOH来表示溶液的酸碱度。
pOH是OH-浓度的负对数,pOH=-lgc(OH-)。
因为常温下,c(OH-)·c(H+)=10-14,若两边均取负对数得:
pH+pOH=14。
判断正误,正确的画“√”,错误的画“×”。
(1)常温下用pH试纸测得0.05mol·L-1的稀硫酸的pH等于1.3。
( )
(2)用pH试纸测溶液的pH时,若用水湿润试纸一定会引起误差。
( )
(3)常温下,某溶液能使酚酞呈无色,该溶液一定显酸性或中性。
( )
(4)常温下,某溶液能使甲基橙呈黄色,该溶液一定显碱性。
( )
(5)pH=6的纯水显酸性。
( )
(6)pH=7的溶液不一定呈中性。
( )
提示
(1)×
(2)× (3)× (4)× (5)× (6)√
题组一溶液酸碱性的判断
1.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NH3·H2O和HCl溶液等体积混合。
( )
(4)pH=2的HCl和pH=12的NaOH溶液等体积混合。
( )
(5)pH=3的HCl和pH=10的NaOH溶液等体积混合。
( )
(6)pH=
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