第3章 第2节 第1课时 水的电离 溶液的酸碱性与pH （Word教参）-【精讲精练】2024-2025学年高中化学选择性必修第一册（人教版2019）

第二节　水的电离和溶液的pH 第1课时　水的电离　溶液的酸碱性与pH [学习目标] 1．认识水的电离，了解水的离子积常数。2.结合实例，能判断溶液的酸碱性及pH，掌握检测溶液pH的方法。3.能从微观角度通过c(H＋)和c(OH－)的相对大小判断溶液的酸碱性，同时从宏观角度通过pH计、pH试纸等判断溶液的酸碱性，培养“宏观辨识与微观探析”的学科素养。 知识点一　水的电离平衡 1．水的电离 2．水的离子积常数 1．水的离子积常数Kw＝c(H＋)·c(OH－)中H＋和OH－一定是水电离出来的吗？ 提示　不一定。c(H＋)和c(OH－)均指溶液中H＋或OH－的总浓度，如盐酸中的H＋包括HCl和H2O电离产生的H＋，即c(H＋)＝c酸(H＋)＋c水(H＋)，而OH－全部来自水的电离。 2．在室温下，0.01 mol·L－1的盐酸溶液中，c(OH－)＝________，水电离出的c(H＋)＝________。 提示　1.0×10－12 mol·L－1　1.0×10－12 mol·L－1 3．在室温下，0.01 mol·L－1的氢氧化钠溶液中，c(H＋)＝________，c水(OH－)＝________。 提示　1.0×10－12 mol·L－1　1.0×10－12 mol·L－1 4．在室温下，c水(H＋)＝1.0×10－12 mol·L－1，则溶液显________性。 提示　酸或碱 5．请与同学探究，在室温下，酸或碱的稀溶液中，由水电离出的c(H＋)和c(OH－)还相等吗？c(H＋)·c(OH－)＝1.0×10－14还成立吗？ 提示　在酸或碱的稀溶液中由水电离出的c(H＋)和c(OH－)一定相等，但溶液中所有的c(H＋)和所有的c(OH－)一定不相等。c(H＋)·c(OH－)＝1.0×10－14仍然成立。 1．Kw＝c溶液(H＋)·c溶液(OH－)，c溶液(H＋)、c溶液(OH－)均指整个溶液中的总物质的量浓度。 2．在不同溶液中，c溶液(H＋)、c溶液(OH－)可能不同，但任何溶液中由水电离出的c水(H＋)与c水(OH－)总是相等的。 3．计算由水电离出的c水(H＋)或c水(OH－)时，找来源唯一的离子。 (1)纯水c水(H＋)＝c水(OH－)＝。 (2)酸溶液c水(H＋)＝c水(OH－)＝。 (3)碱溶液c水(OH－)＝c水(H＋)＝。 1．下列关于水的离子积常数的叙述中，正确的是(　　) A．因为水的离子积常数的表达式是Kw＝c(H＋)·c(OH－)，所以Kw随溶液中c(H＋)和c(OH－)的变化而变化 B．水的离子积常数Kw与水的电离平衡常数K电离是同一个物理量 C．水的离子积常数是温度的函数，随着温度的变化而变化 D．水的离子积常数Kw与水的电离平衡常数K电离是两个没有任何关系的物理量 解析　C　水的离子积常数的表达式是Kw＝c(H＋)·c(OH－)，但是Kw是温度的函数，不随溶液中c(H＋)和c(OH－)的变化而变化，A错误、C正确；水的离子积常数Kw＝K电离·c(H2O)，B、D错误。 2．在某温度时，测得纯水中c(H＋)＝2.4×10－7 mol·L－1，则 c(OH－)为(　　) A．2.4×10－7 mol·L－1 B．0.1×10－7 mol·L－1 C．1.2×10－7 mol·L－1 D．c(OH－)无法确定 解析　A　在某温度时，纯水中氢离子浓度等于氢氧根离子浓度，c(H＋)＝2.4×10－7 mol·L－1，则 c(OH－)＝2.4×10－7 mol·L－1，A正确。 3. 25 ℃时，在等体积的①0.5 mol·L－1的H2SO4溶液　②0.05 mol·L－1的Ba(OH)2溶液　③1 mol·L－1的NaCl溶液　④纯水中，发生电离的水的物质的量之比是(　　) A．1∶10∶107∶107　 B．107∶107∶1∶1 C．107∶106∶2∶2 D．107∶106∶2×107∶2 解析　A　25 ℃时，0.5 mol·L－1的H2SO4溶液中c(H＋)＝1 mol·L－1，由水电离出的c水(H＋)＝10－14 mol·L－1，0.05 mol·L－1的Ba(OH)2溶液中，c(OH－)＝0.1 mol·L－1，由水电离出的c水(H＋)＝10－13 mol·L－1，NaCl溶液和纯水中由水电离出的c水(H＋)均为10－7 mol·L－1。则等体积的上述四种液体中由水电离出的n(H＋)(即发生电离的水的物质的量)之比为10－14∶10－13∶10－7∶10－7＝1∶10∶107∶107。 知识点二　外界条件对水的电离平衡的影响 H2O的电离是动态平衡，根据化学平衡移动原理 分析下列条件的改变对水的电离平衡H2OH＋＋OH－　ΔH>0的影响，并填写下表： 改变条件 平衡移动方向 c(H＋) c(OH－) 水的电离程度 Kw 升高温度 __右移__ __增大__ __增大__ __增大__ __增大__ 加入 HCl(g) __左移__ __增大__ __减小__ __减小__ __不变__ 加入 NaOH(s) __左移__ __减小__ __增大__ __减小__ __不变__ 加入活泼金 属(如Na) __右移__ __减小__ __增大__ __增大__ __不变__ 加入 NaHSO4(s) __左移__ __增大__ __减小__ __减小__ __不变__ 1．正误判断。 (1)升高温度，若Kw增大到10－12，则纯水电离出的c(H＋)＝10－6 mol·L－1。(　　) (2)在纯水中加入少量酸，水的电离平衡逆向移动，Kw减小。(　　) (3)25 ℃时，若溶液中c(H＋)＝1.0×10－6 mol·L－1，则溶液中c(OH－)＝1.0×10－8 mol·L－1。(　　) (4)25 ℃时，水的离子积Kw＝1.0×10－14,35 ℃时水的离子积Kw＝2.1×10－14，则35 ℃时水中的c(H＋)>c(OH－)。(　　) (5)25 ℃时，0.01 mol·L－1的盐酸中，由水电离出的c(OH－)＝1.0×10－12 mol·L－1。(　　) 提示　(1)√　(2)×　(3)√　(4)×　(5)√ 2．一定温度下，加水稀释盐酸，溶液中的c(H＋)、c(OH－)都减小，对吗？简述理由。 提示　不对；稀释盐酸，溶液中的c(H＋)减小，因为温度不变，Kw＝c(H＋)·c(OH－)不变，所以c(OH－)增大。 1．25 ℃时，水的电离达到平衡：H2OH＋＋OH－　ΔH>0，下列叙述正确的是(　　) A．向水中加入稀氨水，平衡逆向移动，c(OH－)降低 B．向水中加入少量固体硫酸氢钠，c(H＋)增大，Kw不变 C．向水中加入少量CH3COOH，平衡逆向移动，c(H＋)降低 D．将水加热，Kw增大，c(H＋)不变 解析　B　加入稀氨水，NH3·H2O存在电离平衡：NH3·H2ONH＋OH－，c(OH－)增大，使水的电离平衡逆向移动，A错误；加入NaHSO4，NaHSO4在水溶液中电离：NaHSO4===Na＋＋H＋＋SO，c(H＋)增大，使水的电离平衡逆向移动，由于温度不变，Kw不变，B正确；CH3COOHCH3COO－＋H＋，c(H＋)增大，水的电离平衡逆向移动，C错误；升温，Kw增大，c(H＋)增大，D错误。 2．下列措施能影响水的电离平衡，并使溶液中的c(H＋)>c(OH－)的是(　　) A．向纯水中投入少量Na2O2 B．将水加热煮沸 C．向水中通入CO2 D．向水中加入NaCl 解析　C　向纯水中投入Na2O2可生成NaOH，溶液中c(OH－)>c(H＋)；加热可促进水的电离，但c(H＋)＝c(OH－)；CO2可与水反应生成H2CO3，H2CO3可抑制水的电离，但H2CO3电离产生氢离子使溶液中c(H＋)>c(OH－)；NaCl对水的电离无影响。 3．水存在电离平衡：H2OH＋＋OH－，常温下，Kw 的数值为 1×10－14。下列说法不正确的是(　　) A．常温下，水电离出的 c(H＋)＝c(OH－)＝10－7mol·L－1 B．向水中加入NaCl，H＋与Cl－结合生成 HCl，使水的电离平衡向正反应方向移动 C．向水中加入HCl或者NaOH，水的电离平衡都向逆反应方向移动 D．改变温度，Kw 也会发生改变 解析　B　 因为H2OH＋＋OH－，Kw＝c(H＋)×c(OH－)＝1×10－14，所以c(H＋)＝c(OH－)＝＝＝1×10－7mol·L－1，故A正确；向水中加入NaCl，Cl－与水电离出的H＋均不形成弱电解质，不会破坏水的电离平衡，故B错误；因为H2OH＋＋OH－，向水中加入HCl或者NaOH，增大了H＋或OH－的浓度，即增大了生成物浓度，平衡逆向移动，故C正确；因为H2OH＋＋OH－是吸热反应，升高温度，平衡正向移动，Kw增大，反之，Kw减小，故D正确。 知识点三　溶液的酸碱性与pH 1．溶液的酸碱性 溶液酸碱性取决于溶液中c(H＋)与c(OH－)的相对大小。 常温下，溶液的酸碱性与c(H＋)、c(OH－)的关系： 溶液的酸碱性 c(H＋)与c(OH－)比较 c(H＋)大小 酸性溶液 c(H＋)>c(OH－) c(H＋)>1×10－7 mol·L－1 中性溶液 c(H＋)＝c(OH－) c(H＋)＝1×10－7 mol·L－1 碱性溶液 c(H＋)<c(OH－) c(H＋)<1×10－7 mol·L－1 2．溶液的pH (1)pH (2)溶液酸碱性的测量 ①pH试纸 ②pH计 pH计精确度高，可直接从仪器中读数。 (3)pH的应用 应用领域 实例 人体健康 人体的各种体液都有一定的pH，当酸碱平衡失调时，人体就表现出病变，因而可以利用检测血液中的pH诊断疾病 生活应用 利用护发素保护头发，就是通过调节头发的pH使之达到适宜的酸碱度 环保领域 酸性或碱性的废水，可以利用中和反应调节pH 农业生产 土壤的pH影响植物对养分的吸收及养分的有效性，各种作物的生长也都对土壤的pH范围有一定的要求，因而应注意保持土壤的酸碱性 科学实验、 工业生产 溶液的pH控制常常是影响实验结果或产品质量、产量的一个关键因素 1．某溶液的pH＝7，则该溶液一定显中性吗？判断溶液酸碱性的根本依据是什么？ 提示　pH＝7的溶液不一定显中性，如100 ℃时，pH＝7的溶液显碱性。判断溶液酸碱性的根本依据是c(H＋)与c(OH－)的相对大小。 2．pH试纸使用前能否用蒸馏水润湿？若用润湿的pH试纸测量溶液的pH对结果有何影响？ 提示　使用pH试纸不能用蒸馏水润湿，润湿后相当于稀释了溶液。若是酸性溶液，则润湿后测得pH偏大；若为碱性溶液，则润湿后测得pH偏小；若为中性溶液，则无影响。 1．不能用湿的玻璃棒蘸取待测液，或将pH试纸先用水润湿，否则会将溶液稀释，导致所测定的pH不准确，使酸性溶液的pH变大，碱性溶液的pH变小，但中性溶液不受影响。 2．若某溶液具有漂白性，则不能用酸碱指示剂测定溶液的酸碱性，也不能用pH试纸测定其pH。 3．强氧化性溶液也不能用pH试纸测定溶液的pH，如浓硫酸(将试纸脱水变黑)、浓硝酸。 1．一定温度下，满足下列条件的溶液一定呈酸性的是(　　) A．能与金属铝反应放出H2的溶液 B．加酚酞后显无色的溶液 C．pH＝6.5的某溶液 D．c(H＋)>c(OH－)的任意水溶液 解析　D　与Al反应放出H2的溶液可能是酸性溶液，也可能是碱性溶液，A项错误；加入酚酞后显无色的溶液可能呈中性或弱碱性或酸性，B项错误；pH＝6.5的溶液也可能呈中性，C项错误。 2．用pH试纸测定某无色溶液的pH，正确的是(　　) A．将pH试纸放入溶液中，观察其颜色变化并与标准比色卡对照 B．用广泛pH试纸测得氯水的pH为2 C．用干燥、洁净的玻璃棒蘸取溶液，滴在pH试纸上，观察其颜色并与标准比色卡对照 D．用干燥、洁净的玻璃棒蘸取溶液，滴在湿润的pH试纸上，测量的pH一定偏低 解析　C　pH试纸直接浸入待测液，会污染溶液，A错误；氯水有强氧化性，pH试纸会被漂白，应用pH计测定氯水的pH，B错误；测定溶液pH的正确操作方法为用干燥、洁净的玻璃棒蘸取待测液滴到放在玻璃片或表面皿上的pH试纸上，显色后，与标准比色卡比较，C正确；湿润的pH试纸测量的pH不一定偏低，如用湿润的pH试纸测量氯化钠溶液的pH，测定结果不变，D错误。 3．下列说法正确的是(　　) A．pH＝7的溶液一定呈中性 B．不能使酚酞变红的溶液一定呈酸性 C．使用广泛pH试纸测得氢氧化钠溶液的pH为10.6 D．常温下，0.05 mol·L－1的Ba(OH)2溶液的pH＝13 解析　D　在100 ℃时，中性溶液的pH＝6；酚酞的变色范围在8.2～10.0，在pH小于8.2的范围内都是呈无色；广泛pH试纸只能粗略地测定溶液的pH数值，取整数；常温下，0.05 mol·L－1的Ba(OH)2溶液中c(OH－)＝0.1 mol·L－1，利用Kw＝1×10－14求得c(H＋)＝1×10－13 mol·L－1，pH＝13。 1．《科学》杂志某年评出的“十大科技突破”“火星上‘找’到水的影子”名列第一。下列关于水的说法正确的是(　　) A．加入电解质一定会破坏水的电离平衡，其中酸和碱通常都会抑制水的电离 B．水的电离和电解都需要电 C．氢氧化钠溶液显碱性，故水电离出的c(H＋)≠c(OH－) D．升高温度一定使水的离子积增大 解析　D　 加入电解质不一定会破坏水的电离平衡，其中酸和碱通常都会抑制水的电离，但强酸强碱盐对水的电离没有影响，故A错误；水的电离不需要通电，但电解需要通电，故B错误；氢氧化钠溶液中c(H＋)≠c(OH－)，但其中的水电离出的c(H＋)＝c(OH－)，故C错误；水电离是吸热过程，升高温度一定使水的离子积增大，故D正确。 2．一定温度下，水存在H2OH＋＋OH－　ΔH＝Q(Q>0)的平衡，下列叙述一定正确的是(　　) A．向水中滴入少量稀盐酸，平衡逆向移动，Kw减小 B．将水加热，Kw增大，pH不变 C．向水中加入少量金属Na，平衡逆向移动，c(H＋)降低 D．向水中加入少量固体硫酸钠，c(H＋)和Kw均不变 解析　D　Kw只与温度有关，A错误；升高温度，Kw变大，c(H＋)变大，pH减小，B错误；加入Na后，Na与H＋反应，c(H＋)减小，平衡右移，c(OH－)增大，C错误；Na2SO4对水的电离无影响，D正确。 3．下列有关溶液的酸碱性与pH的说法错误的是(　　) A．溶液pH越小，酸性越强，反之，碱性越强 B．pH<7的溶液，可能呈酸性 C．当溶液中的c(H＋)或c(OH－)较小时，用pH表示其酸碱性更为方便 D．把pH试纸直接插入待测溶液中，测其pH 解析　D　 因pH＝－lg c(H＋)，所以pH越小，c(H＋)越大，酸性越强，pH越大，c(H＋)越小，则c(OH－)越大，碱性越强，A项正确；在室温下，pH<7的溶液呈酸性，B项正确；当c(H＋)或c(OH－)小于1 mol·L－1时，使用pH表示其酸碱性更为方便，故C项正确；用pH试纸测溶液pH时，不能把pH试纸直接插入待测溶液中测pH，正确的做法为取一小片pH试纸，放在洁净的表面皿上或玻璃片上，用玻璃棒蘸取待测液点于试纸中央，然后与标准比色卡对照读取数据，所以D项错误。 4．不同温度下，水溶液中c(H＋)与c(OH－)的关系如图所示，下列说法正确的是(　　) A．若从a点到c点，可采用在水中加入酸的方法 B．b点对应的醋酸中由水电离的c(H＋)＝10－6 mol·L－1 C．T ℃时，0.05 mol·L－1的Ba(OH)2溶液的pH＝13 D．c点对应溶液的Kw等于d点对应溶液的Kw 解析　D　从a点到c点，氢离子和氢氧根离子浓度均增大，不能采用在水中加入酸的方法，A错误；b点溶液中氢离子浓度是10－6 mol·L－1，对应的醋酸中由水电离的c(H＋)＝10－8 mol·L－1，B错误；T ℃时Kw＝10－12,0.05 mol·L－1的Ba(OH)2溶液中氢氧根浓度是0.1 mol·L－1，所以溶液中氢离子浓度是10－11 mol·L－1，因此溶液的pH＝11，C错误；Kw只与温度有关系，c点对应溶液的Kw等于d点对应溶液的Kw，D正确。 5．水是最宝贵的资源之一。若在木卫二上某地，水的离子积常数Kw＝1.0×10－12。 (1)利用我们的经验，木卫二该地的温度________(填“大于”“小于”或“等于”)25 ℃，其理由是_________________________________________________。 (2)已知水中存在如下平衡：H2O＋H2OH3O＋＋OH－　ΔH>0，现欲使平衡向左移动，且所得溶液呈酸性，选择的方法是________(填字母)。 A．向水中加入NaHSO4 B．向水中加入NaCl C．加热水至100 ℃ D．在水中加入KOH (3)水蒸气和沸水的温度都是100 ℃，现欲测定100 ℃沸水的pH及酸碱性，若用pH试纸测定，则试纸显________色，溶液呈________(填“酸”“碱”或“中”)性；若用pH计测定，则pH__________(填“<”“>”或“＝”)7，溶液呈__________(填“酸”“碱”或“中”)性。 解析　(1)Kw随温度升高而增大，温度高于25 ℃。 (2)向水中加入NaHSO4，c(H＋)增大，平衡向左移动，A正确；向水中加入NaCl对水的电离平衡无影响，平衡不移动，B错误；加热平衡向右移动，仍呈中性，C错误；在水中加入KOH，c(OH－)增大，平衡向左移动，但溶液呈碱性，D错误。 (3)100 ℃时水的pH<7，但溶液仍呈中性，因此pH试纸仍为黄色。 答案　(1)大于　Kw随温度升高而增大 (2)A　(3)黄　中　<　中 学科网（北京）股份有限公司 $$