2025届高三化学二轮复习 讲义　水的电离和溶液的pH

水的电离和溶液的pH 复习目标　1.认识水是一种极弱的电解质，能用化学用语正确表示水的电离平衡。2.结合离子积常数，能从电离平衡的角度分析溶液的性质，如酸碱性等。能调控溶液的酸碱性。3.能正确测定溶液pH，能进行溶液pH的简单计算。4.结合真实实例，能分析和说明溶液pH的调控在工农业生产、科学研究，以及日常生活和医疗保健等方面的重要作用。 知识点一　水的电离与水的离子积常数 　　　　　　　　　　　　　　　　 1.水的电离和水的离子积常数 2.外界条件对水电离平衡的影响 改变 条件 平衡移 动方向 Kw 水的电 离程度 c(OH－) c(H＋) HCl NaOH Na2CO3 NaHSO4 加热 　 甲同学认为，在水中加入H2SO4，水的电离平衡向左移动，解释是加入H2SO4后c(H＋)增大，平衡左移。乙同学认为，加入H2SO4后，水的电离平衡向右移动，解释为加入H2SO4后，c(H＋)增大，H＋与OH－中和，平衡右移。你认为哪种说法正确？并说明原因。 ____________________________________________________________________ ____________________________________________________________________ ____________________________________________________________________ (一)水的电离及影响因素 1.一定温度下，水的电离达到平衡：H2OH＋＋OH－　ΔH>0。下列叙述正确的是(　　) A.向水中加入少量硫酸氢钠固体，c(H＋)增大，Kw不变 B.向水中加入稀氨水，平衡逆向移动，c(OH－)降低 C.向水中加入少量CH3COONa固体，平衡逆向移动，c(H＋)降低 D.将水加热，Kw增大，pH不变 2.(2023·嘉兴八校联盟联考)某温度下，向c(H＋)＝1×10－6 mol·L－1的蒸馏水中加入NaOH固体，保持温度不变，测得溶液中c(OH－)＝1×10－3 mol·L－1。下列对该溶液的叙述不正确的是(　　) A.该温度高于25 ℃ B.由水电离出来的OH－的浓度为1×10－11 mol·L－1 C.加入NaOH固体抑制水的电离 D.取该溶液加水稀释100倍，溶液中的c(H＋)增大 3.计算并填空。 (1)室温下，0.01 mol·L－1的盐酸中，cH2O(H＋)＝________。 (2)室温下，pH＝4的亚硫酸溶液中，cH2O(H＋)＝________。 (3)室温下，pH＝10的KOH溶液中，cH2O(OH－)＝________。 (4)室温下，pH＝4的NH4Cl溶液中，cH2O(H＋)＝________。 (5)室温下，pH＝10的CH3COONa溶液中，cH2O(OH－)＝________。 溶液中cH2O(H＋)或cH2O(OH－)的计算(以室温下为例) (1)酸、碱抑制水的电离，酸溶液中求c(OH－)，即cH2O(H＋)＝cH2O(OH－)＝c(OH－)，碱溶液中求c(H＋)，即cH2O(OH－)＝cH2O(H＋)＝c(H＋)。 (2)水解的盐促进水的电离，故cH2O(H＋)等于显性离子的浓度。 (3)酸式盐溶液 酸式酸根以电离为主：cH2O(H＋)＝cH2O(OH－)＝c(OH－)。 酸式酸根以水解为主：cH2O(H＋)＝cH2O(OH－)＝c(OH－)。 (二)水的电离平衡曲线分析 4.如图三条曲线表示不同温度下水的离子积常数，下列说法不正确的是(　　) A.图中温度：T3>T2>T1 B.图中pH关系：pH(B)＝pH(D)＝pH(E) C.图中五点Kw间的关系：E>D>A＝B＝C D.C点可能是显酸性的盐溶液 5.(2024·广西三新学术联盟月考)某水溶液中不同温度下pH和pOH的关系如图所示[pOH＝－lgc(OH－)]。下列说法不正确的是(　　) A.若a＝7，则T1<25 ℃ B.e点溶液中通入NH3，可使e点迁移至d点 C.若b＝6，则该温度下将pH＝2的稀硫酸与pH＝10的KOH溶液等体积混合后，溶液显中性 D.f、d两点的Kw比较，前者大 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需要改变温度。 知识点二　溶液的酸碱性与pH 1.溶液的酸碱性 (1)溶液呈酸碱性的本质：溶液的酸碱性取决于c(H＋)和c(OH－)的相对大小 (2)填写空格 溶液的酸碱性 c(H＋)与c(OH－)比较 常温下溶液pH 酸性溶液 c(H＋)______c(OH－) ________7 中性溶液 c(H＋)______c(OH－) ________7 碱性溶液 c(H＋)______c(OH－) ________7 2.溶液的pH及测定方法 (1)关系：pH＝________________________________________。 (2)范围：0～14。 (3)测定方法：用镊子夹取一小块试纸放在洁净的____________或____________上，用玻璃棒蘸取待测液点在试纸的中央，变色后与________________对照。 (4)溶液酸碱性的另外一种表示——pOH ①pOH＝___________________________________________； ②常温下：pH＋pOH＝___________________________________。 　 (1)用湿润的pH试纸测溶液的pH，有什么误差？请分析。 ____________________________________________________________________ ____________________________________________________________________ (2)pH＝5的H2SO4溶液，加水稀释到体积为原来的500倍，则稀释后c(SO)与c(H＋)的比值为________。 (3)能否用pH试纸测定HClO溶液的pH？为什么？如何测定0.1 mol/L HClO溶液的pH? ____________________________________________________________________ ____________________________________________________________________ (一)混合溶液酸碱性的判断 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(　　) 溶液混合后酸碱性的判断方法 (1)等浓度等体积的一元酸与一元碱混合的溶液——“谁强显谁性，同强显中性”。 (2)室温下c酸(H＋)＝c碱(OH－)，即pH之和等于14时，一强一弱等体积混合——“谁弱谁过量，谁弱显谁性”。 (3)室温下，已知酸和碱pH之和的溶液等体积混合酸碱性分析(两强混合) ①若pH之和等于14，则混合后溶液显中性，pH＝7。 ②若pH之和大于14，则混合后溶液显碱性，pH＞7。 ③若pH之和小于14，则混合后溶液显酸性，pH＜7。 (二)溶液pH的简单计算 2.在25 ℃时，关于下列溶液混合后溶液pH的说法中正确的是(　　) A.pH＝10与pH＝12的NaOH溶液等体积混合，溶液的pH约为11 B.pH＝5的盐酸稀释1 000倍，溶液的pH＝8 C.pH＝2的H2SO4溶液与pH＝12的NaOH溶液等体积混合，混合液pH＝7 D.pH＝12的NH3·H2O溶液与pH＝2的HCl溶液等体积混合，混合液pH＝7 3.按要求计算下列各题(常温下，忽略溶液混合时体积的变化)： (1)pH＝3的硝酸和pH＝12的氢氧化钡溶液按照体积比为9∶1混合，混合溶液的pH＝__________________________________________________________________。 (2)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________。 混合溶液pH的计算思维模型 (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－)，再根据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 ①若酸过量： c混(H＋)＝ ②若碱过量： c混(OH－)＝ 最后根据pH＝－lgc(H＋)，求pH。 (三)混合溶液pH的规律 4.在某温度时，测得0.01 mol·L－1NaOH溶液的pH为11。 (1)该温度下水的离子积常数Kw＝________。 (2)在此温度下，将pH＝a的NaOH溶液Va L与pH＝b的硫酸Vb L混合。 ①若所得混合液为中性，且a＝12，b＝2，则Va∶Vb＝________。 ②若所得混合液为中性，且a＋b＝12，则Va∶Vb＝________。 , 25 ℃，强酸(pH酸)与强碱(pH碱)混合至中性时，二者的体积与pH的关系 (1)若pH酸＋pH碱＝14，浓度相等，V酸∶V碱＝1∶1。 (2)若pH酸＋pH碱>14，碱浓度大，V酸∶V碱＝10pH酸＋pH碱－14∶1。 (3)若pH酸＋pH碱<14，酸浓度大，V酸∶V碱＝1∶1014－pH酸－pH碱。 1.(上海卷)374 ℃、22.1 MPa以上的超临界水具有很强的溶解有机物的能力，并含有较多的H＋和OH－，由此可知超临界水(　　) A.显中性，pH等于7 B.表现出非极性溶剂的特性 C.显酸性，pH小于7 D.表现出极性溶剂的特性 2.(全国卷)常温下，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(　　) A.0.01 mol·L－1 B.0.017 mol·L－1 C.0.05 mol·L－1 D.0.50 mol·L－1 3.(广东卷)一定温度下，水溶液中H＋和OH－的浓度变化曲线如图所示，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1.0×10－13 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 4.(浙江卷)下列说法不正确的是(　　) A.2.0×10－7 mol·L－1的盐酸中c(H＋)＝2.0×10－7 mol·L－1 B.将KCl溶液从常温加热至80 ℃，溶液的pH变小但仍保持中性 C.常温下，NaCN溶液呈碱性，说明HCN是弱电解质 D.常温下，pH为3的醋酸溶液中加入醋酸钠固体，溶液pH增大 水的电离和溶液的pH 知识点一 自主梳理 1.H2OH＋＋OH-　c(H＋)·c(OH-)　1×10-14　不变　增大　稀的电解质 2.逆　不变　减小　减小　增大　逆　不变　减小　增大　减小 正　不变　增大　增大　减小　逆　不变　减小　减小　增大 正　增大　增大　增大　增大 微思考 甲正确，温度不变，Kw是常数，加入H2SO4，c(H＋)增大，c(H＋)·c(OH-)>Kw，平衡左移。 对点练通 1.A　[硫酸氢钠电离出氢离子，c(H＋)增大，Kw只与温度有关，温度不变Kw不变，A正确；向水中加入稀氨水，c(OH-)增大，抑制水的电离，平衡逆向移动，B错误；向水中加入少量CH3COONa固体，醋酸根水解，促进水的电离，平衡正向移动，c(H＋)降低，C错误；水的电离是吸热过程，将水加热，促进水的电离，Kw增大，氢离子浓度增大，pH减小，D错误。] 2.B　[某温度下蒸馏水中c(H＋)＝1×10-6 mol/L，则该温度下水的离子积Kw＝1×10-12。A.某温度下蒸馏水中c(H＋)＝1×10-6 mol/L＞25 ℃下蒸馏水中c(H＋)＝1×10-7 mol/L，水的电离是吸热过程，则该温度高于25 ℃，A项正确；B.NaOH溶液中c(OH-)＝1×10-3 mol/L，该溶液中c(H＋)＝ mol/L＝1×10-9 mol/L，碱溶液中H＋全部来自水的电离，水电离出的OH-与水电离出的H＋相等，则由水电离出来的OH-的浓度为1×10-9 mol/L，B项错误；C.水的电离方程式为H2OH＋＋OH-，NaOH固体溶于水电离出OH-，OH-的浓度增大，使水的电离平衡逆向移动，即抑制水的电离，C项正确；D.取该溶液加水稀释100倍，溶液中c(OH-)减小，温度不变Kw不变，则c(H＋)增大，D项正确。] 3.(1)1×10-12 mol·L-1　(2)1×10-10 mol·L-1 (3)1×10-10 mol·L-1　(4)1×10-4 mol·L-1 (5)1×10-4 mol·L-1 4.D　[水的电离是吸热过程，升高温度促进水电离，则水中c(H＋)、c(OH-)及离子积常数增大，根据题图知，温度：T3>T2>T1，A项正确；B、D、E三点溶液的氢离子浓度相等，则pH相等，B项正确；温度高低顺序是A＝B＝C<D<E，水的离子积常数只与温度有关，温度越高，离子积常数越大，Kw的关系：E>D>A＝B＝C，C项正确；C点时，Kw＝1×10-14，c(OH-)＝1×10-6 mol·L-1，溶液的pH＝8，显碱性，D项错误。] 5.B　[由题干图示信息可知，b＞a，则d点对应温度下的Kw(d)＝c(H＋)·c(OH-)＝10-b×10-b＝10-2b，f点对应温度下的Kw(f)＝ c(H＋)·c(OH-)＝10-a×10-a＝10-2a，即Kw(d)＜Kw(f)，据此分析解题。A.由分析可知，若a＝7，即f点对应温度为25 ℃，又知Kw(d)＜Kw(f)，则T1<25 ℃，A正确；B.已知NH3溶于水呈碱性，即e点溶液中通入NH3，则溶液中OH-浓度增大，H＋浓度减小，则pOH减小，pH增大，不可使e点迁移至d点，B错误；C.由分析可知，若b＝6，则该温度下Kw＝10-12，则将pH＝2的稀硫酸即c(H＋)＝10-2 mol/L，与pH＝10的KOH溶液即c(OH-)＝ mol·L-1＝10-2 mol/L，故等体积混合后H＋和OH-完全中和，则溶液显中性，C正确；D.由分析可知，Kw(d)＝ 10-2b，Kw(f)＝ 10-2a，由图可知b＞a即Kw(d)＜Kw(f)，f、d两点的Kw比较，前者大，D正确。] 知识点二 自主梳理 1.(2)＞　＜　＝　＝　＜　＞ 2.(1)-lgc(H＋)　(3)玻璃片　表面皿　标准比色卡 (4)①-lgc(OH-)　②14 微思考 (1)测定中性溶液，无误差，酸性溶液偏大，碱性溶液偏小。 (2) (3)不能　HClO溶液具有强氧化性，pH试纸变色后又褪色，不能准确测定其pH，可用pH计测定其pH。 对点练通 1.(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.C　[c(OH-)混合＝ mol·L-1≈5.0×10-3 mol·L-1，c(H＋)混合＝ mol·L-1＝2×10-12 mol·L-1，pH＝-lg (2×10-12)＝12-lg 2≈11.7，A项错误；pH＝5的盐酸稀释1 000倍后，溶液的pH＜7，B项错误；pH＝2的H2SO4溶液中c(H＋)＝0.01 mol·L-1，pH＝12的NaOH溶液中c(OH-)＝0.01 mol·L-1，二者等体积混合所得溶液pH＝7，C项正确；pH＝12的NH3·H2O溶液中，NH3·H2O部分电离，c(NH3·H2O)＞0.01 mol·L-1，pH＝2的HCl溶液中，c(H＋)＝0.01 mol·L-1，二者等体积混合后有NH3·H2O剩余，溶液显碱性，D项错误。] 3.(1)10　(2)1∶4 解析　(1)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＝10。(2)pH＝12的Ba(OH)2溶液中c[Ba(OH)2]＝5×10-3 mol·L-1。设氢氧化钡溶液的体积为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]＝5×10-3V1 mol，＝1×10-3 mol·L-1，则V1∶V2＝1∶4。 4.(1)10-13　(2)①1∶10　②10∶1 解析　(1)由题意知，溶液中c(H＋)＝10-11 mol·L-1，c(OH-)＝0.01 mol·L-1，故Kw＝c(H＋)·c(OH-)＝10-13。 (2)①根据中和反应：H＋＋OH-===H2O c(H＋)·V酸＝c(OH-)·V碱，10-2·Vb＝10-13/10-12·Va，所以Va∶Vb＝10-2∶10-1＝1∶10。 ②根据中和反应：H＋＋OH-===H2O c(H＋)·Vb＝c(OH-)·Va，10-b·Vb＝10-13/10-a·Va， 所以Va/Vb＝10-b/10a-13＝1013-(a＋b)＝10， 即Va∶Vb＝10∶1。 集训真题　走进高考 1.B　[25 ℃时，水的pH＝7，水的电离是吸热过程，升高温度促进水的电离，在374 ℃时，超临界水显中性，pH<7，A、C错误；超临界水具有很强的溶解有机物的能力，根据相似相溶原理，说明超临界水表现出非极性溶剂的特性，B正确，D错误。] 2.C　[取浓度相等的NaOH和HCl溶液，以3∶2体积比相混和后pH＝12，说明碱过量，剩余的c(OH-)＝0.01 mol/L，据此列式计算原溶液的浓度。设NaOH和HCl的物质的量浓度均为c，NaOH和HCl溶液以3∶2体积比相混合，体积分别为3V、2V，则：c(OH-)＝＝0.01 mol·L-1，解得：c＝0.05 mol·L-1，C项正确。] 3.C　[A.图中曲线为一定温度下的离子积常数曲线，升高温度，c(H＋)和c(OH-)均增大，水的离子积常数增大，所以升高温度将不在曲线上，不可能由c变到b，故A错误；B.根据离子积常数可知，该温度下Kw＝c(H＋)·c(OH-)＝1×10-7×1×10-7＝1×10-14，故B错误；C.该温度下，加入FeCl3水解显酸性，氢离子浓度增大而氢氧根离子浓度减小，可以引起曲线b向a的变化，故C正确；D.该温度下，离子积常数不变，稀释溶液，只能在这条曲线上，不能造成由c向d的变化，故D错误。] 4.A　[极稀的溶液中，H2O电离出的H＋不能忽略，故c(H＋)大于2×10-7 mol·L-1，A项错误；水的电离是吸热的，升高温度促进水的电离，氢离子浓度和氢氧根离子浓度均增大，pH减小，但氢离子浓度和氢氧根离子浓度仍相等，溶液呈中性，B项正确；常温下，NaCN溶液呈碱性，说明NaCN是强碱弱酸盐，HCN是弱酸，C项正确；醋酸溶液中加入醋酸钠，醋酸根离子浓度增大，醋酸的电离平衡逆向移动，氢离子浓度减小，pH增大，D项正确。] 学科网（北京）股份有限公司 $$