第8章 第37讲 水的电离和溶液的酸碱性（word教参）-【导学教程】2025年化学新编高考大一轮总复习（鲁科版）

第37讲　水的电离和溶液的酸碱性 [课程标准]　1.认识水的电离，了解水的离子积常数。2.认识溶液的酸碱性及pH，掌握溶液pH的计算及检测方法。 考点一　水的电离与水的离子积常数 1．水的电离 水是极弱的电解质，水的电离方程式为H2O＋H2OH3O＋＋OH－或　H2OH＋＋OH－　。 2．水的离子积常数 (1)表达式：__KW＝c(H＋)·c(OH－)__。 (2)室温下：KW＝__1×10－14__。 (3)影响因素：只与温度有关，升高温度，KW__增大__。 (4)适用范围：KW不仅适用于纯水，也适用于稀的电解质水溶液。 (5)意义：KW揭示了在任何水溶液中均存在H＋、OH－，只要温度不变，KW不变。 3．影响水电离平衡的因素 (1)温度升高，__促进__水的电离。 (2)加入酸或碱__抑制__水的电离。 (3)加入可水解的盐，__促进__水的电离。 (4)加入能与水反应的活泼金属，__促进__水的电离。 (5)填写外界条件对水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__ 其他：如加入Na __正__ __不变__ __增大__ __增大__ __减小__ 　正确的打“√”，错误的打“×”。 1．任何水溶液中均存在H＋和OH－，且水电离出的c(H＋)和c(OH－)相等(　　) 2．将水加热，KW和c(H＋)均增大(　　) 3．NaCl溶液和CH3COONH4溶液均显中性，两溶液中水的电离程度相同(　　) 4．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(　　) 答案　1.√　2.√　3.×　4.× 　水的电离及其影响因素 1．25 ℃时，水的电离达到平衡：H2OH＋＋OH－。下列叙述错误的是(　　) A．向水中通入氨气，平衡逆向移动，c(OH－)增大 B．向水中加入少量稀硫酸，c(H＋)增大，KW不变 C．将水加热平衡正向移动，KW变大 D．升高温度，平衡正向移动，c(H＋)增大，pH不变 解析　向水中通入NH3，c(OH－)增大，平衡左移，A正确；向水中加入少量稀H2SO4，c(H＋)增大，但温度不变，Kw不变，B正确；将水加热，水的电离平衡正向移动，Kw变大，C正确；升高温度，能促进水的电离，c(H＋)增大，pH减小，D错误。 答案　D 2．25 ℃时，相同物质的量浓度的下列溶液：①NaCl　②NaOH　③H2SO4　④(NH4)2SO4，其中水的电离程度按由大到小顺序排列的一组是(　　) A．④>③>②>①　　　 B．②>③>①>④ C．④>①>②>③ D．③>②>①>④ 解析　②③分别为碱、酸，抑制水的电离；④中NH水解促进水的电离，①NaCl不影响水的电离。 答案　C 　计算电解质溶液中水电离出c(H＋)或c(OH－) 3．25 ℃时，在等体积的①pH＝0的H2SO4溶液、②0.05 mol·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∶109 B．1∶5∶(5×109)∶(5×108) C．1∶20∶1010∶109 D．1∶10∶104∶109 解析　H2SO4与Ba(OH)2抑制水的电离，Na2S与NH4NO3促进水的电离。25 ℃时，pH＝0的H2SO4溶液中：c(H2O)电离＝c(OH－)＝ mol·L－1＝10－14 mol·L－1；0.05 mol·L－1的Ba(OH)2溶液中：c(H2O)电离＝c(H＋)＝ mol·L－1＝10－13 mol·L－1；pH＝10的Na2S溶液中：c(H2O)电离＝c(OH－)＝10－4 mol·L－1；pH＝5的NH4NO3的溶液中：c(H2O)电离＝c(H＋)＝10－5 mol·L－1。它们的物质的量之比为10－14∶10－13∶10－4∶10－5＝1∶10∶1010∶109，故A正确。 答案　A 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 1×10－14 KW 1×10－12 试回答下列问题： (1)若25<t1<t2，则KW________(填“>”“<”或“＝”)1×10－14，作出判断的理由是________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (2)在t1℃时，测得纯水中的c(H＋)＝2.4×10－7 mol·L－1，则c(OH－)＝________。该温度下，测得某H2SO4溶液中c(SO)＝5×10－6mol·L－1，该溶液中c(OH－)＝__________mol·L－1。 解析　(1)水是弱电解质，存在电离平衡，电离吸热，所以升高温度，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·L－1，则此时纯水中的c(OH－)＝2.4×10－7mol·L－1，KW＝2.4×10－7×2.4×10－7＝5.76×10－14。该温度下，某H2SO4溶液中c(SO)＝5×10－6 mol·L－1，则溶液中氢离子浓度是1×10－5 mol·L－1，c(OH－)＝mol·L－1＝5.76×10－9mol·L－1。 答案　(1)>　水的电离是吸热过程，升高温度，平衡向正反应方向移动，c(H＋)、c(OH－)增大，KW＝c(H＋)·c(OH－)，KW增大 (2)2.4×10－7mol·L－1　5.76×10－9 水电离的c(H＋)或c(OH－)的计算技巧(25 ℃时) (1)中性溶液：c(H＋)＝c(OH－)＝1.0×10－7 mol·L－1。 (2)酸或碱抑制水的电离，水电离出的c(H＋)＝c(OH－)<10－7 mol·L－1，当溶液中的c(H＋)<10－7 mol·L－1时就是水电离出的c(H＋)；当溶液中的c(H＋)>10－7 mol·L－1时，就用10－14除以这个浓度即得到水电离的c(H＋)。 (3)可水解的盐促进水的电离，水电离的c(H＋)或c(OH－)均大于10－7 mol·L－1。若给出的c(H＋)>10－7 mol·L－1，即为水电离的c(H＋)；若给出的c(H＋)<10－7 mol·L－1，就用10－14除以这个浓度即得水电离的c(H＋)。 　水的电离平衡曲线分析 5．水的电离平衡曲线如图所示，回答下列问题。 (1)图中A、B、C、D、E五点KW间的关系：________。 (2)在水中加少量酸，可实现A点向________点移动。 (3)ABE形成的区域中的点都呈现________性。 (4)若在B点温度下，pH＝2的硫酸溶液中，c(H＋)H2O＝________mol·L－1。 答案　(1)B＞C＞A＝E＝D (2)D　(3)碱　(4)1×10－10 6．(2024·厦门模拟)25 ℃时，水溶液中c(H＋)与c(OH－)的变化关系如图所示，下列判断错误的是(　　) A．ac曲线上的任意一点都有c(H＋)·c(OH－)＝10－14 B．bd线段上任意一点对应的溶液都呈中性 C．d点对应溶液的温度高于25 ℃，pH＜7 D．c点溶液不可能是盐溶液 答案　D 正确理解水的电离平衡曲线 (1)曲线上的任意点的Kw都相同，即c(H＋)·c(OH－)相同，温度相同。 (2)曲线外的任意点与曲线上任意点的KW不同，温度不同。 (3)实现曲线上点之间的转化需保持温度相同，改变酸碱性；实现曲线上点与曲线外点之间的转化一定改变温度。 考点二　溶液的酸碱性与pH 1．溶液酸碱性的判断标准 溶液的酸碱性取决于c(H＋)与c(OH－)的相对大小，具体内容见下表： 项目 pH c(H＋)/mol·L－1 c(H＋)与c(OH－)的相对大小 酸性 ＜7 ＞10－7 c(H＋)＞c(OH－) 中性 ＝7 ＝10－7 c(H＋)＝c(OH－) 碱性 ＞7 ＜10－7 c(H＋)＜c(OH－) 适用的温度　 25 ℃ 各种温度 2．pH及其测量 (1)定义：pH＝__－lg_c(H＋)__。 (2)测量方法 ①pH试纸方法：取一小片试纸放在洁净干燥的__玻璃片__或__表面皿__上，用__玻璃棒__蘸取待测液点在试纸的中央，变色稳定后与标准比色卡对照，即可确定溶液的pH。 ②pH计测量法。 (3)室温下pH与溶液酸碱性的关系 3．溶液pH的计算 (1)单一溶液的pH计算 强酸溶液：如HnA，设浓度为c mol·L－1，c(H＋)＝nc mol·L－1，pH＝－lgc(H＋)＝－lg(nc)。 强碱溶液(25 ℃)：如B(OH)n，设浓度为c mol·L－1，c(H＋)＝mol·L－1，pH＝－lgc(H＋)＝14＋lg(nc)。 (2)混合溶液pH的计算类型 ①两种强酸混合：直接求出c混(H＋)，再据此求pH。c混(H＋)＝。 ②两种强碱混合：先求出c混(OH－)，再据KW求出c混(H＋)，最后求pH。 c混(OH－)＝。 ③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－)＝。 　正确的打“√”，错误的打“×”。 1．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(　　) 2．pH＜7的溶液一定显酸性(　　) 3．c(H＋)＝的溶液一定显中性(　　) 4．常温下能使甲基橙显黄色的溶液一定显碱性(　　) 5．用pH试纸测得某氯水的pH为5(　　) 6．用湿润的pH试纸测定盐酸和醋酸溶液的pH，醋酸溶液的误差更大(　　) 答案　1.√　2.×　3.√　4.×　5.×　6.× 　溶液酸、碱性的判断 1．常温下，两种溶液混合后酸碱性的判断(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)pH＝2的H2SO4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＝3的HCl和pH＝12的NaOH溶液等体积混合(　　) (7)pH＝2的CH3COOH和pH＝12的NaOH溶液等体积混合(　　) (8)pH＝2的H2SO4和pH＝12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 2．现有室温下四种溶液，有关叙述不正确的是(　　) 序号 ① ② ③ ④ pH 11 11 3 3 溶液 氨水 氢氧化钠溶液 醋酸 盐酸 A．③④中分别加入适量的醋酸钠晶体后，两溶液的pH均增大 B．②③两溶液等体积混合，所得溶液中c(H＋)>c(OH－) C．分别加水稀释10倍，四种溶液的pH：①>②>④>③ D．V1 L④与V2 L①混合，若混合后溶液pH＝7，则V1<V2 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，使醋酸中平衡CH3COOHCH3COO－＋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中性，但③醋酸是弱酸，其浓度远远大于②，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①②溶液的pH均为10，但稀释氨水使平衡NH3·H2ONH＋OH－右移，使①pH>10，同理醋酸稀释后pH<4，C项正确；假设均是强酸强碱，混合后溶液呈中性，则V1＝V2，但①氨水是弱碱，其浓度远远大于④盐酸，所以需要的①氨水少，即V1>V2，D项错误。 答案　D 速判混合溶液酸碱性的方法 (1)等浓度等体积一元酸与一元碱溶液的混合——“谁强显谁性，同强显中性”。 (2)常温下，等体积、pH之和等于14的一强一弱酸与碱混合溶液——“谁弱谁过量，谁弱显谁性”。 (3)强酸、强碱等体积混合(常温下) ①pH之和等于14呈中性； ②pH之和小于14呈酸性； ③pH之和大于14呈碱性。 　pH的计算 3．根据要求回答下列问题(常温条件下)。 (1)pH＝5的H2SO4溶液，加水稀释到500倍，则稀释后c(SO)与c(H＋)的比值为________。 (2)取浓度相同的NaOH和HCl溶液，以3∶2体积比相混合，所得溶液的pH等于12，则原溶液的浓度为________。 (3)在一定体积pH＝12的Ba(OH)2溶液中，逐滴加入一定物质的量浓度的NaHSO4溶液，当溶液中的Ba2＋恰好完全沉淀时，溶液pH＝11。若反应后溶液的体积等于Ba(OH)2溶液与NaHSO4溶液的体积之和，则Ba(OH)2溶液与NaHSO4溶液的体积比是________。 (4)将pH＝a的NaOH溶液Va L与pH＝b的稀盐酸Vb L混合，若所得溶液呈中性，且a＋b＝13，则＝________。 解析　(1)稀释前c(SO)＝ mol·L－1，稀释后c(SO)＝ mol·L－1＝10－8 mol·L－1，c(H＋)稀释后接近10－7 mol·L－1，所以≈＝。 (2)设原溶液的体积为c，＝0.01 mol·L－1，c＝0.05 mol·L－1。 (3)设氢氧化钡溶液体积为V1 L，硫酸氢钠溶液的体积为V2 L，依题意知，n(Ba2＋)＝n(SO)，由Ba(OH)2＋NaHSO4===BaSO4↓＋NaOH＋H2O知，生成的氢氧化钠的物质的量为n(NaOH)＝n[Ba(OH)2]＝0.5×10－2 V1 mol，＝1×10－3 mol·L－1，则V1∶V2＝1∶4。 (4)pH＝a的NaOH溶液中c(OH－)＝10a－14 mol·L－1，pH＝b的稀盐酸中c(H＋)＝10－b mol·L－1，根据中和反应H＋＋OH－===H2O，知c(OH－)·Va＝c(H＋)·Vb，＝＝＝1014－(a＋b)，a＋b＝13，则＝10。 答案　(1)　(2)0.05 mol·L－1　(3)1∶4　(4)10 4．按要求计算下列溶液的pH(常温下，忽略溶液混合时体积的变化)： (1)0.1 mol·L－1的CH3COOH溶液(已知CH3COOH的电离常数Ka＝1.8×10－5)。 (2)0.1 mol·L－1的NH3·H2O(NH3·H2O的电离度α＝1%，电离度＝×100%)。 (3)pH＝2的盐酸与等体积的水混合。 (4)常温下，将0.1 mol·L－1氢氧化钠溶液与0.06 mol·L－1硫酸溶液等体积混合。 (5)25 ℃时，pH＝3的硝酸和pH＝12的氢氧化钡溶液按照体积比9∶1混合。 解析　(1)CH3COOHCH3COO－＋H＋ c(初始) 0.1 mol·L－1 0 0 c(电离) c(H＋) c(H＋) c(H＋) c(平衡) 0.1－c(H＋) c(H＋) c(H＋) 则Ka＝＝1.8×10－5， 解得c(H＋)≈1.3×10－3 mol·L－1， 所以pH＝－lg c(H＋)＝－lg(1.3×10－3)≈2.9。 (2)　　　　NH3·H2OOH－　＋　NH c(初始) 0.1 mol·L－1 0 0 c(电离) 则c(OH－)＝0.1×1% mol·L－1＝10－3 mol·L－1， c(H＋)＝10－11 mol·L－1，所以pH＝11。 (3)c(H＋)＝ mol·L－1， pH＝－lg＝2＋lg 2≈2.3。 (4)0.1 mol·L－1 NaOH溶液中c(OH－)＝0.1 mol·L－1,0.06 mol·L－1的硫酸溶液中c(H＋)＝0.06 mol·L－1×2＝0.12 mol·L－1，二者等体积混合后溶液呈酸性，混合溶液中c(H＋)＝＝0.01 mol·L－1，则pH＝－lg 0.01＝2。 (5)pH＝3的硝酸溶液中c(H＋)＝10－3 mol·L－1，pH＝12的Ba(OH)2溶液中c(OH－)＝ mol·L－1＝10－2 mol·L－1，二者以体积比9∶1混合，Ba(OH)2过量，溶液呈碱性，混合溶液中c(OH－)＝＝1×10－4 mol·L－1，则混合后c(H＋)＝＝ mol·L－1＝1×10－10 mol·L－1，故pH＝－lg 10－10＝10。 答案　(1)2.9　(2)11　(3)2.3　(4)2　(5)10 溶液pH计算的一般思维模型 [对应学生用书P213] 1. (2023·湖南卷改编)常温下，用浓度为0.020 0 mol·L－1的NaOH标准溶液滴定浓度均为0.020 0 mol·L－1的HCl和CH3COOH的混合溶液，滴定过程中溶液的pH随η的变化曲线如图所示。 (1)d点对应的溶液中溶质为______________________________。 (2)a、b、c三点对应的溶液中，水的电离程度由大到小的顺序为__________________。 解析　由滴定曲线可知，a点时NaOH溶液和HCl恰好完全反应生成NaCl和水，CH3COOH未发生反应，溶质成分为NaCl和CH3COOH；b点时CH3COOH反应掉一半，溶质成分为NaCl、CH3COOH和CH3COONa；c点时NaOH溶液与CH3COOH恰好完全反应，溶质成分为NaCl、CH3COONa；d点时NaOH过量，溶质成分为NaCl、CH3COONa和NaOH。 答案　(1)NaCl、CH3COONa和NaOH　(2)c＞b＞a 2．(2022·湖南卷节选)一种脱除和利用水煤气中CO2方法的示意图如下： 某温度下，吸收塔中K2CO3溶液吸收一定量的CO2后，c(CO)∶c(HCO)＝1∶2，则该溶液的pH＝________(该温度下H2CO3的Ka1＝4.6×10－7，Ka2＝5.0×10－11)。 解析　某温度下，吸收塔中K2CO3溶液吸收一定量的CO2后，c(CO)∶c(HCO)＝1∶2，由Ka2＝可知，c(H＋)＝×Ka2＝2×5.0×10－11 mol·L－1＝1.0×10－10 mol·L－1，则该溶液的pH＝10。 答案　10 学科网（北京）股份有限公司 $$