3.1 弱电解质的电离平衡 第2课时(讲义)化学苏教版选择性必修1
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精品
内容正文:
专题3
水溶液中的离子反应
第一单元 弱电解质的电离平衡
第2课时 水的电离平衡
课标要点
1.知道水是极弱的电解质,理解水的电离平衡,能写出水的电离方程式,掌握水的离子积常数 Kw 的含义、表达式及其影响因素。
2.能结合水的离子积常数,进行溶液中 c (H⁺)、c (OH⁻) 的简单计算,理解溶液中 c (H⁺)、c (OH⁻) 的关系及溶液酸碱性的判断。
3.认识温度对水的电离平衡和 Kw 的影响,能分析酸、碱、盐等物质加入对水的电离平衡的影响,建立 “离子积 —c (H⁺)—c (OH⁻)— 酸碱性” 的关联认知。
4.能运用水的电离平衡知识分析生产、生活中的实际问题,发展证据推理与模型认知素养。
学习重难点
重点:
1.水的电离平衡及其影响因素。
2.水的离子积常数 Kw 的含义、表达式,温度对 Kw 的影响。
3.溶液酸碱性的判断与 c (H⁺)、c (OH⁻) 关系的计算。
难点:
1.理解 Kw只与温度有关,与溶液酸碱性、浓度无关;区分 Kw与K的关系。
2.分析酸、碱对水的电离平衡的影响(抑制电离),正确比较不同溶液中水的电离程度。
3.结合水的离子积进行综合计算,辨析溶液酸碱性与 pH 的关系。
知识点 水的电离平衡
1.水的电离
(1)水是一种 的电解质。
(2)水的电离为 过程,自身电离示意图如下:
电离方程式: ,简写为: 。
2.水的离子积常数:
(1)水的电离平衡常数表达式为K= 。
纯水和稀溶液中c(H2O)视为常数,则c(H+)·c(OH-)=K·c(H2O)为新的常数,用Kw表示。
(2)水的离子积常数表达式为KW= 。
①常温时,Kw= ,不仅适用于纯水,还适用于稀的 。
②不同溶液中,c(H+)、c(OH-)可能不同,但任何溶液中由水电离出的c(H+)与c(OH-)总是 的。
(3)KW及影响因素:
a.25 ℃时:KW= 。
b.水的电离是 的可逆过程,故温度升高,KW 。
c.水的离子积常数只受 的影响,与c(H+)、c(OH-)的变化无关。
易错提醒
有关水的离子积常数的计算
(1)常温下,水的离子积常数Kw=1.0×10-14,则纯水中c(H+)是1.0×10-7mol·L-1。
若某酸溶液中,c(H+)=1.0×10-4 mol·L-1,则溶液中c(OH-)为1.0×10-10mol·L-1。
若某碱溶液中,c(OH-)=1.0×10-1 mol·L-1,则溶液中c(H+)为1.0×10-13mol·L-1。
(2)不同溶液中,c(H+)、c(OH-)可能不同,但任何溶液中由水电离出的c(H+)与c(OH-)总是相等的。
若某酸溶液中,c(H+)=1.0×10-1 mol·L-1,则溶液中c(OH-)为1.0×10-13mol·L-1,此时水电离出的c(H+)=c(OH-)=1.0×10-13mol·L-1。
若某碱溶液中,c(OH-)=1.0×10-1 mol·L-1,则溶液中c(H+)为1.0×10-13mol·L-1,此时水电离出的c(H+)=c(OH-)=1.0×10-13mol·L-1。
随学随练
1.下列有关化学用语的说法错误的是
A.的电子式:
B.、和互为同素异形体
C.甲烷的空间填充模型:
D.的电离方程式:
2.NaHSO4溶液中浓度最大的离子为
A.Na+ B.SO C.H+ D.OH-
3.水的电离过程为。在25℃、35℃时水的离子积常数分别为、。下列叙述中错误的是
A.纯水中随着温度的升高而增大 B.在35℃时,纯水的
C.水的电离度 D.水的电离过程是吸热过程
知识点 影响水的电离平衡的因素
1.温度:
水的电离 过程,温度升高,会 水的电离,水的电离程度 ,KW 。
2.酸碱效应:
(1)外加酸,c(H+) , 水的电离,水的电离程度 ,Kw 。
(2)外加碱,c(OH-) , 水的电离,水的电离程度 ,Kw 。
3.化学反应:
加入了活泼金属,可与水电离产生的H+直接发生置换反应,产生H2,使水的电离平衡 移动,水的电离程度 。
4.弱酸根离子或弱碱离子:
(1)加入弱碱离子(如Al3+、Fe2+、NH4+、Cu2+、Ag+等),弱碱离子与水电离出的 结合,水的电离平衡 移动,c(H+) ,溶液呈 性。
(2)加入弱酸根离子(如CO32-、HCO3-、CH3COO-等),弱酸根离子与水电离出的 结合,水的电离平衡 移动,c(OH-) ,溶液呈 性。
易错提醒
(1)水是弱电解质,H2O⇌H++OH-,因为水的电离是吸热过程,所以升温,水的电离程度增大,溶液导电性增强,电导率示数增大。
(2)促进水的电离平衡的因素有升温、加入能消耗H+或OH-的物质(如加活泼金属);
(3)抑制水的电离平衡的因素有降温、加入酸(或强酸的酸式盐)、加入碱。
随学随练
4.常温下,向水中加入少量下列物质,能使水的电离程度增大的是
A. B. C. D.
5.常温下,向水中加入少量下列物质,能使水的电离程度增大的是
A.Ca(OH)2 B.NH3 C.NaCl D.CH3COONa
6.下列微粒对水的电离平衡不产生影响的是
A. B. C. D.
7.25 ℃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,c(H+)增大,pH不变
拓展 水的离子积
1.Kw揭示了在任何水溶液中均存在水的电离平衡,H+和OH-共存,只是相对含量不同而已。
2.Kw只与温度有关。因为水的电离是吸热过程,所以温度升高,有利于水的电离,Kw增大,如100 ℃,Kw=5.5×10-13。但是在室温下,Kw为1.0×10-14。
3.Kw不仅适用于纯水,还适用于酸、碱的稀溶液,且由水电离的c水(H+)=c水(OH-)。此时,水溶液中水的离子积常数不变。
活学活用
1.常温下,在下列给定条件的溶液中,一定能大量共存的离子组是
A.由水电离产生的的溶液中:、、、
B.使甲基橙显黄色的溶液中:、、、
C.能使KSCN溶液变红的溶液中:、、、
D.常温下,的溶液:、、、
2.的溶液和的溶液,由水电离出来的分别是
A.和 B.和 C.和 D.和
3.常温下,某HAc溶液的pH=4,下列说法正确的是
A.c(HAc)=10-4 mol·L-1
B.由水电离出的c(H+)=10-10 mol·L-1
C.由水电离出的c(OH-)=10-4 mol·L-1
D.加入一定量NaOH(s),溶液呈碱性
拓展 外界条件对水的电离平衡的影响
分析下列条件的改变对水的电离平衡H2OH++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
加入金属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
活学活用
4.常温下,等体积等pH的溶液和HCl溶液加水稀释,溶液pH随稀释倍数的变化如图。下列说法不正确的是
A.a点由水电离的浓度为
B.c、b、d三点水的电离程度大小关系为:
C.曲线Ⅱ表示溶液加水稀释的图像
D.b、c两点导电能力
5.常温下,下列四种溶液中水的电离程度最大的是
A.的溶液 B.的溶液
C.的盐酸溶液 D.的氨水
6.常温下,某溶液中由水电离出的、浓度的乘积为,则该溶液中一定不能大量存在的离子是
A. B. C. D.
题型 影响水的电离平衡因素
▌例1 水是生命之源,下列物质能促进水的电离,并使c(OH-)增大的是
A.CH3COOH B.KOH C.KHSO4 D.Na2CO3
解题贴士
(1)在水中加入酸或碱,会抑制水的电离,水电离出的c(H+)、c(OH-)均减小,但仍然相等。在常温下,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。
(2)水受热温度升高,促进水的电离,水电离出的c(H+)、c(OH-)均增大,但仍然呈中性。
(3)在酸或碱的溶液中,Kw表达式中的c(H+)、c(OH-)均为溶液中两种离子的总浓度,不一定是水电离出的c(H+)、c(OH-)。如0.1 mol·L-1盐酸中,c(H+)约为0.1 mol·L-1。
▌对点练1-1 下列物质溶于水时,电离出的阴离子能使水的电离平衡向右移动的是
A.CH3COONa B.Na2SO4 C.NaOH D.NH4Cl
▌对点练1-2 25℃时,下列溶液中水的电离程度最小的是
A.的溶液 B.溶液
C.盐酸 D.的氨水
题型 Kw的应用
▌例2 常温下,下列各组离子能大量共存的是
A.的溶液中:、、、
B.能使甲基橙变红的溶液中:、、、
C.1 mol/L的溶液中:、、、
D.由水电离出的的溶液中:、、、
解题贴士
溶液中水电离出的c(H+)或c(OH-)的计算方法
Kw表达式中c(H+)、c(OH-)均表示整个溶液中总物质的量浓度,但是一般情况下有:
(1)酸溶液中Kw=c酸(H+)·c水(OH-)(忽略水电离出的H+的浓度)。
(2)碱溶液中Kw=c水(H+)·c碱(OH-)(忽略水电离出的OH-的浓度)。
(3)外界条件改变,水的电离平衡发生移动;但由水电离出的c(H+)与水电离出的c(OH-)一定相等。
(4)室温下,由水电离出的c(H+)=1×10-13 mol·L-1的溶液可能呈酸性,也可能呈碱性。
▌对点练2-1 室温下,溶液pH=11。下列表述正确的是
A.c(Na+)=c()
B.加入0.1mol的NaOH(忽略体积变化)后c()+c()=
C.由水电离出来的c(OH-)=
D.在该溶液中加入等体积的水,pH变大
▌对点练2-2 已知在室温时纯水中存在电离平衡,下列叙述正确的是
A.向水中加入少量NaCl,由水电离出的
B.升高温度,水的电离程度增大,增大,,溶液显酸性
C.向水中通入HCl气体,平衡逆向移动,水的电离受到抑制,降低
D.向水中加入大量水,水浓度增大促进水的电离
题型水的电离平衡曲线
▌例3 在水的电离平衡中,和的关系如图所示:
下列说法正确的是
A.图中温度
B.AB连线上任意点的溶液均显中性
C.B点溶液的,显酸性
D.图中A、B、D三点处的大小关系:
解题贴士
水的电离平衡曲线
(1)曲线上的任意点(如a,b,c)的Kw都相同,即c(H+)·c(OH-)相同,温度相同。
(2)曲线外的任意点(如d)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不变,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。
▌对点练3-1 已知水的电离平衡如图所示,且pOH=-lgc(OH-)。下列说法正确的是
A.各点对应的水的离子积:
B.df直线上各点对应的水溶液(或纯水)显中性溶液的pH=7
C.向d点纯水中通入少量NaHSO4,其组成由d点沿cde曲线向c点移动
D.加热f点纯水,其组成由f点沿fO直线向O方向迁移
▌对点练3-2 如图中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.向C点的溶液中通入HCl气体可由C点移动到E点
D.图中五点Kw间的关系:E>D>A=B=C
基础通关
1.(26-27高二上·重庆九龙坡·阶段检测)在某温度下,稀溶液中。下列说法中正确的是
A.该溶液显中性 B.该溶液显酸性
C.该温度为 D.该溶液中
2.(26-27高二上·吉林延边·阶段检测)下列说法正确的是
A.的溶液一定呈中性
B.难溶于水,所以是弱电解质
C.用量筒量取稀盐酸
D.用广泛试纸测得某溶液的为5.7
3.(26-27高二上·辽宁沈阳·阶段检测)关于水的电离 H2O⇌H++OH- ΔH>0,下列叙述正确的是
A.升高温度,水的离子积 Kw减小
B.向水中加入少量 NaOH 固体,水的电离程度增大
C.向水中通入 HCl,c(H+) 增大,Kw不变
D.将水加热至 100℃,pH=7,呈中性
4.(26-27高二上·辽宁沈阳·阶段检测)常温下,向水中加入少量下列物质,能使水的电离程度增大的是
A. B. C. D.KOH
5.(26-27高二上·内蒙古呼和浩特·阶段检测)下列物质的水溶液呈酸性,并且使水的电离平衡向正方向移动的是
A. B. C. D.
6.(26-27高二上·黑龙江哈尔滨·阶段检测)改变下列条件可以促进水的电离的是
A.通入 B.加入 C.加 D.降低温度
7.(26-27高二上·北京西城·阶段检测)纯水中存在水的电离平衡,,下列说法中正确的是
A.升高温度,水的电离被促进,增大
B.加入使得增大,增大
C.加入,水的电离被抑制,减小
D.降低温度,减小,,显碱性
8.(25-26高二上·江苏南通·期末)下列物质能促进水的电离,且溶液呈酸性的是
A.HCl B.NH4Cl C.CH3COONa D.HClO
9.(24-25高二上·广东茂名·期末)下列物质溶于水时,电离出的阴离子能使水的电离平衡向右移动的是
A.CH3COONa B.NaOH C.NH4Cl D.HNO3
10.(24-25高二上·黑龙江哈尔滨·期末)向纯水中加入下列物质,对水的电离平衡无影响的是
A. B. C. D.
11.(26-27高二上·四川泸州·阶段检测)请回答下列问题。
(1)1 mol Cu(s)与适量反应生成,放出157.3 kJ的热量。写出该反应的热化学方程式______________________________。
(2)三种酸的电离常数如下表所示,回答下列问题:
化学式
HClO
HCN
电离常数
1.75×10-5
6.2×10-10
写出HClO的电离方程式_______________,酸性强弱_____(填“>”“<”或“=”)。
(3)在25℃ 0.001 mol/L盐酸溶液中,溶液的pH=_____,水电离出的浓度为_____mol·L-1。
素养提升
1.(26-27高二上·山东菏泽·阶段检测)已知水的电离平衡如图所示,且。下列说法错误的是
A.各点对应的水的离子积:
B.f→e:先降温,再加一定量NaOH溶液
C.向d点纯水中通入少量HCl,其组成由d点向e点移动
D.df直线上各点对应的水溶液(或纯水)一定显中性
2.(26-27高二上·吉林四平·期中)设为阿伏加德罗常数的值。下列说法正确的是
A.标准状况下,与足量氧气充分反应转移电子数是
B.下,溶液由水电离产生的为
C.溶液中的数目为
D.溶液含有的氧原子数目为
3.(26-27高二上·山东菏泽·阶段检测)已知水的电离平衡如图所示,且。下列说法错误的是
A.各点对应的水的离子积:
B.f直线上各点对应的水溶液(或纯水)一定显中性
C.f→e:先降低温度,再加适量NaOH溶液
D.向d点纯水中通入少量HCl,其组成由d点向e点移动
4.(26-27高二上·吉林四平·期中)常温下,下列各组离子在指定溶液中一定能大量共存的是
A.澄清透明溶液中:、、、
B.若溶液中由水电离产生的:、、、
C.与反应放出大量的溶液:、、、
D.的溶液中:、、、
5.(26-27高二上·山东菏泽·阶段检测)某温度下,向的蒸馏水中加入NaHSO4晶体,保持温度不变,测得溶液中。下列对该溶液的叙述不正确的是
A.该温度高于25℃
B.加入NaHSO4晶体抑制水的电离
C.取该溶液加水稀释100倍,溶液中的增大
D.由水电离出来的H+的浓度为
6.(26-27高二上·北京西城·阶段检测)常温下,下列溶液中水电离出的的是
A.氨水 B.的溶液
C.的盐酸 D.硫酸
7.(26-27高二上·四川成都·阶段检测)水的电离平衡曲线如图所示,下列说法错误的是
A.图中四点的关系:
B.图中三点对应关系:,E点溶液显碱性
C.若从C点到D点,可采用:降低水的温度并加入少量稀盐酸
D.若处在B点所在的温度,将的盐酸与的的两种溶液混合,混合溶液,则与盐酸的体积比为2∶9
8.(26-27高二上·湖北武汉·阶段检测)常温下现有的四份溶液(已知与电离常数相同):①0.01 mol/L HCl;②0.01 mol/L ;③pH = 12的氨水;④pH = 12的NaOH溶液。下列说法正确的是
A.②中由水电离出的
B.将四份溶液均稀释10倍后溶液的pH:②>①,④>③
C.将①、③混合,若有pH = 7,则消耗溶液的体积:①>③
D.将②、③等体积混合(体积变化忽略不计),溶液呈中性
9.(26-27高二上·广东汕头·阶段检测)常温下,将一定质量的冰醋酸加水稀释过程中,溶液导电能力的变化如图所示。
已知:常温下,醋酸的电离常数Ka=1.75×10−5。
回答下列问题:
(1)a、b、c三点对应的溶液中,水的电离程度最大的是___________。
(2)升高温度,醋酸的电离常数Ka___________(填“增大”、“减小”或“不变”,下同)。
(3)在c点加入固体CH3COONa,溶液的导电能力___________,再次达到平衡时,c(CH3COO−)___________。
(4)当=175时,溶液pH=___________。
10.(26-27高二上·山东日照·阶段检测)电离常数是电离平衡的平衡常数,描述了一定温度下,弱电解质的电离能力。,几种弱电解质的电离常数如下表:
或
;
;
(1)的电离常数表达式___________________________。
(2)请写出的电离方程式:___________________________。
(3)溶液和溶液反应的主要离子方程式为___________________________。
(4),氨水的浓度为,溶液中的________。将通入该氨水中,当溶液中降至时,溶液中________。
(5)已知某些电解质分子的中心原子最外层电子未达饱和结构,其电离采取结合溶液中其它离子使中心原子最外层达到饱和结构的形式,如硼酸在水中的电离可用方程式表示为:
,则硼酸为________元酸,时,的硼酸水溶液pH为5.1,则由水电离出的浓度为________。
迁移创新
11.25℃时,草酸H2C2O4的,。回答以下问题:
(1)用标准浓度的草酸滴定未知浓度的KMnO4溶液,可标定KMnO4溶液的浓度。判断到达滴定终点的现象为_______。
(2)25℃时,NaHC2O4溶液的pH________7(选填“”“”或“=”),通过计算说明原因:_______。
(3)25℃时,H2CO3的,,写出少量草酸和过量碳酸钠溶液反应的离子方程式_______。
(4)25℃时,将1 mL某浓度的H2C2O4溶液加水稀释,其溶液pH与稀释后溶液体积的关系如图所示。
①图中能代表H2C2O4溶液稀释情况的是_______;
A.曲线I B.曲线II
②稀释过程中,下列量始终增大的是_______。(不定项)
A. B. C. D.
(5)25℃时,向的NaHC2O4溶液中缓慢滴加pH=13的NaOH溶液,混合溶液的温度与滴加NaOH溶液体积的关系如下图所示。
①图中E、F、G三点中,水的电离程度最大的是_______。
A.E点 B.F点 C.G点
②下列关系式中正确的是_______。
A.E点存在
B.F点存在
C.G点存在
12.(26-27高二上·天津和平·阶段检测)水在25℃和T℃时,其电离平衡曲线如图所示。
(1)25℃时,将pH=9的NaOH溶液与pH=4的H2SO4溶液混合,若所得混合溶液的pH=7,则NaOH溶液与H2SO4溶液的体积比为______。
(2)曲线B对应的温度下,pH=2的HCl溶液和pH=11的某BOH溶液中,若水的电离程度分别用、表示,则______(填“大于”、“小于”或“等于”)。
(3)在曲线A对应的温度下,若温度不变,滴入稀盐酸使,则此时溶液中c(OH-)=______mol/L。
(4)将0.1mol/L的氨水加水稀释至原体积的10倍,在此过程中,下列选项中增大的是______(填字母)。
A.c(OH-) B.
C. D.c(H+)·c(OH-)
三、解答题
13.(26-27高二上·黑龙江牡丹江·阶段检测)Ⅰ.有以下物质:①铁片;②固体;③HCN;④乙醇;⑤干冰;⑥熔融;⑦固体;⑧冰醋酸;⑨稀;⑩;
(1)上述物质中属于强电解质的是__________(填序号)。
(2)写出②在水中的电离方程式__________。
(3)常温下,的⑧溶液中由水电离出的__________。
(4)在下,水的离子积常数,在此温度下将的⑥溶液与的⑨溶液混合(设混合后溶液体积为原两溶液之和),所得混合溶液,则__________。
Ⅱ.下表是时某些弱酸的电离常数,多元弱酸分步电离。
弱酸
弱酸
弱酸
HClO
(5)的一级电离平衡常数表达式为__________。
(6)HClO与溶液反应的离子方程式为__________。
(7)常温下,向溶液中缓缓通入,使时,溶液__________。
(8)常温下,将氨水加水稀释,下列数值变大的是________(填字母)。
A.
B.
C.
D.
Ⅲ.水溶液中的离子平衡是中学学习的一个重要内容。
(9)在一定温度下,将一定质量冰醋酸加水稀释过程中溶液的导电能力变化如图所示。a、b、c三点对应的溶液中,电离程度最大的是__________,水的电离程度最小的是__________。
14.(26-27高二上·黑龙江大庆·阶段检测)电解质溶液的性质与溶液中粒子的种类和浓度等有关。
(1)室温下,冰醋酸稀释过程中溶液的导电能力变化如图所示。
①醋酸溶液能导电的原因:____________________________(用化学用语表示)。
②由B到C的过程中,溶液中水电离的c(H+)________(填“增大”“减小”或“不变”)。
③分别取A、B、C三点的溶液各10 mL,用同浓度的NaOH溶液中和,其中消耗NaOH溶液体积最大的是_______点溶液(填“A”“B”或“C”)。
(2)25℃几种酸的电离常数如下表:
酸
CH3COOH
HClO
H2CO3
电离常数(Ka)
①CH3COONa溶液显碱性,用离子方程式表示其原因:_______________________________。
②25℃,物质的量浓度相同的Na2CO3溶液和NaClO溶液的pH大小:Na2CO3_____NaClO(填“>”“<”或“=”)。
③已知:氯水中起漂白作用的物质主要是HClO,常温下,欲增大c(HClO),可向氯水中加入稍过量的固体________ (填选项字母)。
A. NaOH B. Na2CO3 C. NaHCO3 D. CH3COONa
④向NaClO溶液中通入少量,反应的离子方程式:________________。
15.(26-27高二上·四川绵阳·阶段检测)回答下列问题:
(1)下列几种物质:
①硫酸钡;②冰醋酸;③铜片;④蔗糖;⑤氢氧化钾;⑥二氧化碳;⑦硝酸银;⑧氨水。
其中属于强电解质的有________________;弱电解质有________________。
(2)常温下,向10 mL氨水中加入蒸馏水,将其稀释到1 L,下列说法中不正确的是________(填标号)。
A.不变 B.增大 C.减小 D.数目增多
(3)已知水在和时的电离平衡曲线如图所示:
①时水的电离平衡曲线应为________(填“A”或“B”)。
②B点对应的温度下,将pH=9的溶液与pH=3的溶液混合,
若所得混合溶液的pH=7,则溶液与溶液的体积比为________。
(4)已知:,,,求:溶液中的电离度约为________。(结果保留三位有效数字)
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专题3
水溶液中的离子反应
第一单元 弱电解质的电离平衡
第2课时 水的电离平衡
课标要点
1.知道水是极弱的电解质,理解水的电离平衡,能写出水的电离方程式,掌握水的离子积常数 Kw 的含义、表达式及其影响因素。
2.能结合水的离子积常数,进行溶液中 c (H⁺)、c (OH⁻) 的简单计算,理解溶液中 c (H⁺)、c (OH⁻) 的关系及溶液酸碱性的判断。
3.认识温度对水的电离平衡和 Kw 的影响,能分析酸、碱、盐等物质加入对水的电离平衡的影响,建立 “离子积 —c (H⁺)—c (OH⁻)— 酸碱性” 的关联认知。
4.能运用水的电离平衡知识分析生产、生活中的实际问题,发展证据推理与模型认知素养。
学习重难点
重点:
1.水的电离平衡及其影响因素。
2.水的离子积常数 Kw 的含义、表达式,温度对 Kw 的影响。
3.溶液酸碱性的判断与 c (H⁺)、c (OH⁻) 关系的计算。
难点:
1.理解 Kw只与温度有关,与溶液酸碱性、浓度无关;区分 Kw与K的关系。
2.分析酸、碱对水的电离平衡的影响(抑制电离),正确比较不同溶液中水的电离程度。
3.结合水的离子积进行综合计算,辨析溶液酸碱性与 pH 的关系。
知识点 水的电离平衡
1.水的电离
(1)水是一种极弱的电解质。
(2)水的电离为吸热过程,自身电离示意图如下:
电离方程式:H2O+ H2O⇌H3O+ +OH-,简写为:H2O⇌H++OH-。
2.水的离子积常数:
(1)水的电离平衡常数表达式为K= 。
纯水和稀溶液中c(H2O)视为常数,则c(H+)·c(OH-)=K·c(H2O)为新的常数,用Kw表示。
(2)水的离子积常数表达式为KW= c(H+)·c(OH-)。
①常温时,Kw=1.0×10-14,不仅适用于纯水,还适用于稀的电解质溶液。
②不同溶液中,c(H+)、c(OH-)可能不同,但任何溶液中由水电离出的c(H+)与c(OH-)总是相等的。
(3)KW及影响因素:
a.25 ℃时:KW=1×10-14。
b.水的电离是中和反应的可逆过程,故温度升高,KW增大。
c.水的离子积常数只受温度的影响,与c(H+)、c(OH-)的变化无关。
易错提醒
有关水的离子积常数的计算
(1)常温下,水的离子积常数Kw=1.0×10-14,则纯水中c(H+)是1.0×10-7mol·L-1。
若某酸溶液中,c(H+)=1.0×10-4 mol·L-1,则溶液中c(OH-)为1.0×10-10mol·L-1。
若某碱溶液中,c(OH-)=1.0×10-1 mol·L-1,则溶液中c(H+)为1.0×10-13mol·L-1。
(2)不同溶液中,c(H+)、c(OH-)可能不同,但任何溶液中由水电离出的c(H+)与c(OH-)总是相等的。
若某酸溶液中,c(H+)=1.0×10-1 mol·L-1,则溶液中c(OH-)为1.0×10-13mol·L-1,此时水电离出的c(H+)=c(OH-)=1.0×10-13mol·L-1。
若某碱溶液中,c(OH-)=1.0×10-1 mol·L-1,则溶液中c(H+)为1.0×10-13mol·L-1,此时水电离出的c(H+)=c(OH-)=1.0×10-13mol·L-1。
随学随练
1.下列有关化学用语的说法错误的是
A.的电子式:
B.、和互为同素异形体
C.甲烷的空间填充模型:
D.的电离方程式:
【答案】B
【详解】A.中与每个形成双键,所有原子最外层均满足8电子稳定结构,给出的电子式书写正确,A正确;
B.、、是质子数相同、中子数不同的同种元素的不同核素,互为同位素;同素异形体是同种元素形成的不同单质,概念不符,B错误;
C.甲烷为正四面体结构,原子半径大于原子,给出的空间填充模型符合甲烷的结构特点,C正确;
D.水是弱电解质,部分电离,电离方程式可表示为,D正确;
故选B。
2.NaHSO4溶液中浓度最大的离子为
A.Na+ B.SO C.H+ D.OH-
【答案】C
【详解】NaHSO4溶液中NaHSO4的电离方程式为:,由于H2O也会电离产生H+,则NaHSO4溶液中浓度最大的离子为H+,故选C。
3.水的电离过程为。在25℃、35℃时水的离子积常数分别为、。下列叙述中错误的是
A.纯水中随着温度的升高而增大 B.在35℃时,纯水的
C.水的电离度 D.水的电离过程是吸热过程
【答案】B
【详解】A.纯水中,温度升高增大,因此随温度升高而增大,A正确;
B.35℃时,纯水中,,B错误;
C.升高温度水的离子积常数增大,说明水的电离平衡正向移动,电离程度增大,因此电离度,C正确;
D.升高温度增大,电离平衡正向移动,根据勒夏特列原理,水的电离过程为吸热过程,D正确;
故选B。
知识点 影响水的电离平衡的因素
1.温度:
水的电离吸热过程,温度升高,会促进水的电离,水的电离程度增大,KW增大。
2.酸碱效应:
(1)外加酸,c(H+)增大,抑制水的电离,水的电离程度减小,Kw不变。
(2)外加碱,c(OH-)增大,抑制水的电离,水的电离程度减小,Kw不变。
3.化学反应:
加入了活泼金属,可与水电离产生的H+直接发生置换反应,产生H2,使水的电离平衡向右移动,水的电离程度增大。
4.弱酸根离子或弱碱离子:
(1)加入弱碱离子(如Al3+、Fe2+、NH4+、Cu2+、Ag+等),弱碱离子与水电离出的OH-结合,水的电离平衡向右移动,c(H+)增大,溶液呈酸性。
(2)加入弱酸根离子(如CO32-、HCO3-、CH3COO-等),弱酸根离子与水电离出的H+结合,水的电离平衡向右移动,c(OH-)增大,溶液呈碱性。
易错提醒
(1)水是弱电解质,H2O⇌H++OH-,因为水的电离是吸热过程,所以升温,水的电离程度增大,溶液导电性增强,电导率示数增大。
(2)促进水的电离平衡的因素有升温、加入能消耗H+或OH-的物质(如加活泼金属);
(3)抑制水的电离平衡的因素有降温、加入酸(或强酸的酸式盐)、加入碱。
随学随练
4.常温下,向水中加入少量下列物质,能使水的电离程度增大的是
A. B. C. D.
【答案】A
【详解】A.是强碱弱酸盐,水解结合水电离出的,促进水的电离,使水的电离程度增大,A正确;
B.是弱酸,电离出的抑制水的电离,水的电离程度减小,B错误;
C.在水溶液中完全电离出,使溶液中浓度升高,抑制水的电离,水的电离程度减小,C错误;
D.是强碱,电离出的抑制水的电离,水的电离程度减小,D错误;
故选A。
5.常温下,向水中加入少量下列物质,能使水的电离程度增大的是
A.Ca(OH)2 B.NH3 C.NaCl D.CH3COONa
【答案】D
【详解】A.是强碱,电离出的会抑制水的电离,水的电离程度减小,A不符合题意;
B.溶于水生成弱碱,电离出的会抑制水的电离,水的电离程度减小,B不符合题意;
C.是强酸强碱盐,不发生水解,对水的电离无影响,C不符合题意;
D.是强碱弱酸盐,水解结合水电离出的,促进水的电离,使水的电离程度增大,D符合题意;
故选D。
6.下列微粒对水的电离平衡不产生影响的是
A. B. C. D.
【答案】C
【详解】A.是弱碱阳离子,能与水电离出的结合生成弱电解质,促进水的电离,A不符合题意;
B.是弱碱阳离子,能与水电离出的结合生成弱电解质,促进水的电离,B不符合题意;
C.是强酸对应的阴离子,与水电离出的或均不发生反应,对水的电离平衡无影响,C符合题意;
D.是弱酸对应的阴离子,能与水电离出的结合生成弱电解质,促进水的电离,D不符合题意;
故选C。
7.25 ℃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,c(H+)增大,pH不变
【答案】D
【详解】A.向水中通入氨气,与水反应生成,发生电离,电离产生使增大,水的电离平衡逆向移动,A正确;
B.向水中加入少量稀硫酸,电离产生使增大,只与温度有关,温度不变则不变,B正确;
C.水的电离为吸热过程,加热使平衡正向移动,、均增大,故变大,C正确;
D.升高温度,水的电离平衡正向移动,增大,,因此减小,D错误;
故选D。
拓展 水的离子积
1.Kw揭示了在任何水溶液中均存在水的电离平衡,H+和OH-共存,只是相对含量不同而已。
2.Kw只与温度有关。因为水的电离是吸热过程,所以温度升高,有利于水的电离,Kw增大,如100 ℃,Kw=5.5×10-13。但是在室温下,Kw为1.0×10-14。
3.Kw不仅适用于纯水,还适用于酸、碱的稀溶液,且由水电离的c水(H+)=c水(OH-)。此时,水溶液中水的离子积常数不变。
活学活用
1.常温下,在下列给定条件的溶液中,一定能大量共存的离子组是
A.由水电离产生的的溶液中:、、、
B.使甲基橙显黄色的溶液中:、、、
C.能使KSCN溶液变红的溶液中:、、、
D.常温下,的溶液:、、、
【答案】D
【详解】A.由水电离产生的的溶液中水的电离被抑制,溶液可能呈酸性或碱性,酸性条件下具有强氧化性,可与发生氧化还原反应,不能大量共存,A错误;
B.甲基橙显黄色的溶液,若为酸性,与结合生成弱电解质;若为碱性,与生成沉淀,不能大量共存,B错误;
C.能使KSCN溶液变红的溶液含大量,与发生双水解反应生成氢氧化铁沉淀和二氧化碳气体,不能大量共存,C错误;
D.常温下,则,溶液呈碱性,、、、之间互不反应,也不与反应,可大量共存,D正确;
故选D。
2.的溶液和的溶液,由水电离出来的分别是
A.和 B.和 C.和 D.和
【答案】A
【详解】是弱碱,会抑制水的电离,碱溶液中的全部来自水的电离,时水电离出的;
是强酸弱碱盐,水解促进水的电离,盐溶液中酸性来源的全部来自水的电离,时水电离出的,故选A。
3.常温下,某HAc溶液的pH=4,下列说法正确的是
A.c(HAc)=10-4 mol·L-1
B.由水电离出的c(H+)=10-10 mol·L-1
C.由水电离出的c(OH-)=10-4 mol·L-1
D.加入一定量NaOH(s),溶液呈碱性
【答案】B
【详解】A.HAc(醋酸)是弱电解质,在溶液中仅部分电离,pH=4说明溶液中总,其中只有大部分来自HAc电离,因此HAc的初始浓度远大于,A错误;
B.酸溶液中的全部来自水的电离,常温下溶液中,pH=4的溶液中,即水电离出的;而水电离出的和水电离出的始终相等,因此水电离出的,B正确;
C.酸溶液中的全部来自水的电离,常温下溶液中,pH=4的溶液中,即水电离出的,C错误;
D.因为NaOH固体和HAc的量都不确定,所以溶液可以呈酸性、中性或碱性,不一定显碱性,D错误;
故选B。
拓展 外界条件对水的电离平衡的影响
分析下列条件的改变对水的电离平衡H2OH++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
加入金属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
活学活用
4.常温下,等体积等pH的溶液和HCl溶液加水稀释,溶液pH随稀释倍数的变化如图。下列说法不正确的是
A.a点由水电离的浓度为
B.c、b、d三点水的电离程度大小关系为:
C.曲线Ⅱ表示溶液加水稀释的图像
D.b、c两点导电能力
【答案】B
【分析】为强酸完全电离,为弱酸存在电离平衡,等体积等的两种酸初始时浓度相等,的初始物质的量浓度远大于。加水稀释时,强酸物质的量不变,上升速率快;弱酸稀释促进电离平衡右移,物质的量增加,上升速率慢,因此曲线I为溶液的稀释曲线,曲线II为溶液的稀释曲线。酸溶液中主要来自酸的电离,水的电离被抑制,水电离出的浓度等于溶液中浓度,酸电离的浓度越大,对水的电离抑制作用越强,水的电离程度越小;溶液导电能力与离子总浓度正相关。
【详解】A.a点溶液,则溶液中浓度为,酸溶液中水电离的浓度等于溶液中浓度,常温下,故,A正确;
B.酸溶液中浓度越大,对水的电离抑制作用越强,水的电离程度越小。c、d两点相同,浓度相同,水的电离程度相等;b点小于c点,浓度更大,水的电离程度更小,故水的电离程度为,B错误;
C.是强酸完全电离,是弱酸部分电离,稀释时弱酸会继续电离出,上升更慢,故曲线II表示溶液的稀释图像,C正确;
D.溶液导电能力与离子总浓度正相关,b点小于c点,浓度更大,对应阴离子浓度也更大,总离子浓度更高,故导电能力,D正确;
故选B。
5.常温下,下列四种溶液中水的电离程度最大的是
A.的溶液 B.的溶液
C.的盐酸溶液 D.的氨水
【答案】A
【详解】A.为强酸弱碱盐,水解促进水的电离,的该溶液中全部来自水的电离,水电离出的,水的电离程度最大,A符合题意;
B.为强碱弱酸盐,水解促进水的电离,的该溶液中全部来自水的电离,水电离出的,电离程度小于A,B不符合题意;
C.盐酸为强酸,电离出的抑制水的电离,的盐酸中水电离出的,电离程度小,C不符合题意;
D.氨水为弱碱,电离出的抑制水的电离,的氨水中水电离出的,电离程度小,D不符合题意;
故选A。
6.常温下,某溶液中由水电离出的、浓度的乘积为,则该溶液中一定不能大量存在的离子是
A. B. C. D.
【答案】D
【分析】常温纯水中,水电离:,本题,说明水的电离被强烈抑制,溶液可能是强酸性,也可能是强碱性。
【详解】A.只能在碱性条件下大量存在。酸性条件下与H+反应生成Al3+,A不符合题意;
B.若溶液呈碱性,可以大量存在。若溶液呈酸性,会与H+反应生成二氧化硫气体,B不符合题意;
C.可以在酸性环境下大量存在。若溶液呈碱性,会与OH-反应生成,C不符合题意;
D.酸性条件下,,碱性条件下,。因此无论是酸性环境还是碱性环境,都无法大量存在,D符合题意;
故答案选D。
题型 影响水的电离平衡因素
▌例1 水是生命之源,下列物质能促进水的电离,并使c(OH-)增大的是
A.CH3COOH B.KOH C.KHSO4 D.Na2CO3
【答案】D
【详解】A.是弱酸,电离出,抑制水的电离,且溶液中减小,A错误;
B.是强碱,电离出,抑制水的电离,不符合“促进水的电离”的要求,B错误;
C.在水溶液中完全电离出、和,浓度增大,抑制水的电离,且减小,C错误;
D.是强碱弱酸盐,发生水解结合水电离出的,促进水的电离,水的电离平衡正向移动,使增大,D正确;
故选D。
解题贴士
(1)在水中加入酸或碱,会抑制水的电离,水电离出的c(H+)、c(OH-)均减小,但仍然相等。在常温下,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。
(2)水受热温度升高,促进水的电离,水电离出的c(H+)、c(OH-)均增大,但仍然呈中性。
(3)在酸或碱的溶液中,Kw表达式中的c(H+)、c(OH-)均为溶液中两种离子的总浓度,不一定是水电离出的c(H+)、c(OH-)。如0.1 mol·L-1盐酸中,c(H+)约为0.1 mol·L-1。
▌对点练1-1 下列物质溶于水时,电离出的阴离子能使水的电离平衡向右移动的是
A.CH3COONa B.Na2SO4 C.NaOH D.NH4Cl
【答案】A
【详解】A.电离出的阴离子为,属于弱酸根离子,可结合水电离出的发生水解,促进水的电离,使水的电离平衡向右移动,A正确;
B.电离出的阴离子为,属于强酸根离子,不发生水解,对水的电离平衡无影响,B错误;
C.电离出的阴离子为,会增大溶液中浓度,抑制水的电离,使水的电离平衡向左移动,C错误;
D.电离出的阴离子为,属于强酸根离子,不发生水解,对水的电离平衡无影响,其电离出的虽能促进水的电离,但不符合阴离子使平衡右移的要求,D错误;
故选A。
▌对点练1-2 25℃时,下列溶液中水的电离程度最小的是
A.的溶液 B.溶液
C.盐酸 D.的氨水
【答案】A
【详解】A.的溶液中,酸会抑制水的电离,25℃时,可计算得水电离出的,对水的电离抑制程度大,A符合题意;
B.是强碱弱酸盐,水解会消耗水电离出的,促进水的电离,其水的电离程度远大于受酸碱抑制的溶液,B不符合题意;
C.盐酸中,酸抑制水的电离,可计算得水电离出的,水的电离程度大于A选项溶液,C不符合题意;
D.的氨水中,碱抑制水的电离,可计算得水电离出的,水的电离程度大于A选项溶液,D不符合题意;
故选A。
题型 Kw的应用
▌例2 常温下,下列各组离子能大量共存的是
A.的溶液中:、、、
B.能使甲基橙变红的溶液中:、、、
C.1 mol/L的溶液中:、、、
D.由水电离出的的溶液中:、、、
【答案】A
【详解】A.的溶液,,则,溶液呈碱性,、、、之间不反应,也不与反应,能大量共存,故选A;
B.能使甲基橙变红的溶液呈酸性,酸性条件下具有强氧化性,可将氧化为,不能大量共存,故不选B;
C.溶液中与会发生氧化还原反应,不能大量共存,故不选C;
D.由水电离的的溶液,水的电离被抑制,溶液可能呈酸性或碱性,碱性条件下与反应生成;酸性条件下与反应生成和,均不能大量共存,故不选D;
选A。
解题贴士
溶液中水电离出的c(H+)或c(OH-)的计算方法
Kw表达式中c(H+)、c(OH-)均表示整个溶液中总物质的量浓度,但是一般情况下有:
(1)酸溶液中Kw=c酸(H+)·c水(OH-)(忽略水电离出的H+的浓度)。
(2)碱溶液中Kw=c水(H+)·c碱(OH-)(忽略水电离出的OH-的浓度)。
(3)外界条件改变,水的电离平衡发生移动;但由水电离出的c(H+)与水电离出的c(OH-)一定相等。
(4)室温下,由水电离出的c(H+)=1×10-13 mol·L-1的溶液可能呈酸性,也可能呈碱性。
▌对点练2-1 室温下,溶液pH=11。下列表述正确的是
A.c(Na+)=c()
B.加入0.1mol的NaOH(忽略体积变化)后c()+c()=
C.由水电离出来的c(OH-)=
D.在该溶液中加入等体积的水,pH变大
【答案】B
【详解】A.溶液中发生水解导致浓度减小,故,A错误;
B.根据物料守恒,溶液中和的总物质的量等于初始的物质的量,加入忽略体积变化时,二者浓度和仍为,B正确;
C.水解促进水的电离,溶液中全部来自水的电离,室温下时,故水电离出的,C错误;
D.加水稀释时,虽然水解程度增大,但溶液体积增大的影响占主导,减小,变小,D错误;
故选B。
▌对点练2-2 已知在室温时纯水中存在电离平衡,下列叙述正确的是
A.向水中加入少量NaCl,由水电离出的
B.升高温度,水的电离程度增大,增大,,溶液显酸性
C.向水中通入HCl气体,平衡逆向移动,水的电离受到抑制,降低
D.向水中加入大量水,水浓度增大促进水的电离
【答案】A
【详解】A.为强酸强碱盐,既不电离出或,也不发生水解,不影响水的电离平衡,室温下由水电离出的,A正确;
B.水的电离为吸热过程,升高温度电离程度增大,增大,,但水电离出的,溶液仍显中性,B错误;
C.向水中通入气体,电离出大量,使水的电离平衡逆向移动,水的电离被抑制,最终溶液中升高,C错误;
D.水为纯液体,浓度视为常数,加入大量水水的浓度不变,不会促进水的电离,D错误;
故选A。
题型水的电离平衡曲线
▌例3 在水的电离平衡中,和的关系如图所示:
下列说法正确的是
A.图中温度
B.AB连线上任意点的溶液均显中性
C.B点溶液的,显酸性
D.图中A、B、D三点处的大小关系:
【答案】B
【详解】A.水的电离为吸热过程,温度越高越大,由图可知对应更大,故,A错误;
B.AB连线上任意点均满足,符合溶液显中性的判定标准,B正确;
C.B点溶液,虽然,但溶液仍显中性,C错误;
D.仅与温度有关,温度越高越大,A、D在同一温度曲线上,二者相等,故的大小关系为,D错误;
故选B。
解题贴士
水的电离平衡曲线
(1)曲线上的任意点(如a,b,c)的Kw都相同,即c(H+)·c(OH-)相同,温度相同。
(2)曲线外的任意点(如d)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不变,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。
▌对点练3-1 已知水的电离平衡如图所示,且pOH=-lgc(OH-)。下列说法正确的是
A.各点对应的水的离子积:
B.df直线上各点对应的水溶液(或纯水)显中性溶液的pH=7
C.向d点纯水中通入少量NaHSO4,其组成由d点沿cde曲线向c点移动
D.加热f点纯水,其组成由f点沿fO直线向O方向迁移
【答案】D
【分析】水的电离是吸热过程,升高温度,电离平衡右移,pOH、pH均减小、水的离子积常数增大,所以温度;由图可知,d点和f点溶液中pOH和pH相等,说明溶液中氢离子浓度和氢氧根离子浓度相等,溶液显中性,但f点水的离子积常数大于d点;
【详解】A.水的电离吸热,温度越高,水的离子积越大,pOH、pH越小,所以温度,即,同时只与温度有关,d、e点在等温线上,所以,A错误;
B.df直线上各点对应的水溶液中均有pH= pOH,即,所以df直线上各点对应的水溶液均呈中性,但pH不一定等于7,B错误;
C.恒温条件下,向d点纯水中通入少量,溶液酸性增强,pH减小,由于,所以pOH增大,其组成由d点沿cde曲线向e点移动,C错误;
D.由于水的电离吸热,所以升高温度,水的离子积增大,pOH、pH减小,即加热f点纯水,其组成由f点沿fO直线向O方向迁移,D正确;
故选D。
▌对点练3-2 如图中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.向C点的溶液中通入HCl气体可由C点移动到E点
D.图中五点Kw间的关系:E>D>A=B=C
【答案】C
【详解】A.水的电离为吸热过程,温度越高,越大,由图得,故温度,A正确;
B.,B、D、E三点均为,故,B正确;
C.向C点溶液通入,溶液温度不变,不变,仅增大、减小,点仍在对应曲线上,而E点对应温度为、更大,无法由C点移动到E点,C错误;
D.仅与温度有关,温度越高越大,A、B、C温度均为,D对应,E对应,故关系为,D正确。
基础通关
1.(26-27高二上·重庆九龙坡·阶段检测)在某温度下,稀溶液中。下列说法中正确的是
A.该溶液显中性 B.该溶液显酸性
C.该温度为 D.该溶液中
【答案】A
【详解】A.是强酸强碱盐,不发生水解,溶液中,因此该溶液显中性,A正确;
B.该溶液中,呈中性,不显酸性,B错误;
C.25℃时水的离子积,该温度下,随温度升高而增大,因此该温度高于25℃,C错误;
D.由上述计算可知,该温度下,不是,D错误;
故选A。
2.(26-27高二上·吉林延边·阶段检测)下列说法正确的是
A.的溶液一定呈中性
B.难溶于水,所以是弱电解质
C.用量筒量取稀盐酸
D.用广泛试纸测得某溶液的为5.7
【答案】A
【详解】A.根据水的离子积公式,若,则,溶液一定呈中性,A正确;
B.电解质强弱与溶解度无关,难溶于水,但溶解的部分完全电离,且其在熔融状态下完全电离,属于强电解质,B错误;
C.量筒的精度为,无法精确量取稀盐酸,且量取左右液体应选用量程更接近的量筒,C错误;
D.广泛试纸的读数只能为整数,无法测得为,D错误;
故选A。
3.(26-27高二上·辽宁沈阳·阶段检测)关于水的电离 H2O⇌H++OH- ΔH>0,下列叙述正确的是
A.升高温度,水的离子积 Kw减小
B.向水中加入少量 NaOH 固体,水的电离程度增大
C.向水中通入 HCl,c(H+) 增大,Kw不变
D.将水加热至 100℃,pH=7,呈中性
【答案】C
【详解】A.水的电离为吸热过程,升高温度,电离平衡正向移动,、均增大,离子积增大,A错误;
B.向水中加入少量固体,溶液中增大,水的电离平衡逆向移动,电离程度减小,B错误;
C.向水中通入,完全电离使增大,仅与温度有关,温度不变则不变,C正确;
D.将水加热至,水的电离程度增大,,中性时,,D错误;
故选C。
4.(26-27高二上·辽宁沈阳·阶段检测)常温下,向水中加入少量下列物质,能使水的电离程度增大的是
A. B. C. D.KOH
【答案】A
【分析】水电离的方程式为,因此加入酸与碱会抑制水的电离,加入弱酸盐或弱碱盐会促进水的电离。
【详解】A.是强碱弱酸盐,会促进水的电离,使水的电离程度增大,A正确;
B.是弱酸,电离出的会抑制水的电离,水的电离程度减小,B错误;
C.是强酸强碱盐,不发生水解,对水的电离无影响,C错误;
D.是强碱,电离出的会抑制水的电离,水的电离程度减小,D错误;
故选A。
5.(26-27高二上·内蒙古呼和浩特·阶段检测)下列物质的水溶液呈酸性,并且使水的电离平衡向正方向移动的是
A. B. C. D.
【答案】B
【详解】A.是强碱弱酸盐,碳酸根离子水解使溶液呈碱性,虽促进水的电离但不符合溶液酸性的要求,A错误;
B.是强酸弱碱盐,铝离子水解使溶液呈酸性,水解过程消耗水电离出的,促进水的电离,使水的电离平衡正向移动,B正确;
C.是强酸,完全电离出使溶液呈酸性,但溶液中浓度增大,抑制水的电离,使水的电离平衡逆向移动,C错误;
D.是强碱弱酸酸式盐,碳酸氢根离子水解程度大于电离程度,溶液呈碱性,虽促进水的电离但不符合溶液酸性的要求,D错误。
6.(26-27高二上·黑龙江哈尔滨·阶段检测)改变下列条件可以促进水的电离的是
A.通入 B.加入 C.加 D.降低温度
【答案】B
【详解】A.通入,增大氢离子浓度,使逆向移动,抑制水的电离,A错误;
B.加入与氢离子反应,减小氢离子浓度,使正向移动,促进水的电离,B正确;
C.加不会使发生移动,C错误;
D.水的电离是吸热反应,降低温度,使逆向移动,抑制水的电离,D错误;
故选B。
7.(26-27高二上·北京西城·阶段检测)纯水中存在水的电离平衡,,下列说法中正确的是
A.升高温度,水的电离被促进,增大
B.加入使得增大,增大
C.加入,水的电离被抑制,减小
D.降低温度,减小,,显碱性
【答案】A
【详解】A.水的电离是一个吸热过程。升高温度会促使平衡向正反应方向移动,从而促进水的电离。同时,随温度的升高而增大,A正确;
B.水解使得溶液OH-浓度增大,但温度不变,不变,B错误;
C.加入,溶液OH-浓度增大,但温度不变,不变,C错误;
D.降低温度,水的电离平衡逆向移动,减小。但是纯水中,溶液仍然显中性,D错误;
故答案选A。
8.(25-26高二上·江苏南通·期末)下列物质能促进水的电离,且溶液呈酸性的是
A.HCl B.NH4Cl C.CH3COONa D.HClO
【答案】B
【详解】A.为强酸,电离出使溶液中增大,抑制水的电离,不符合题意,A错误;
B.为强酸弱碱盐,发生水解反应:,消耗水电离出的促进水的电离,且溶液中呈酸性,符合题意,B正确;
C.为强碱弱酸盐,水解促进水的电离,但水解后溶液中呈碱性,不符合题意,C错误;
D.为弱酸,电离出抑制水的电离,不符合题意,D错误;
故选B。
9.(24-25高二上·广东茂名·期末)下列物质溶于水时,电离出的阴离子能使水的电离平衡向右移动的是
A.CH3COONa B.NaOH C.NH4Cl D.HNO3
【答案】A
【详解】A.电离出的阴离子为,属于弱酸根离子,可结合水电离出的发生水解,促进水的电离,使水的电离平衡向右移动,A符合题意;
B.电离出的阴离子为,会使溶液中浓度增大,抑制水的电离,水的电离平衡向左移动,B不符合题意;
C.电离出的阴离子为,属于强酸根离子,不发生水解,对水的电离平衡无影响,不符合阴离子使平衡右移的要求,C不符合题意;
D.属于强酸,电离出的会抑制水的电离,其电离出的阴离子为强酸根离子,不水解,不能使水的电离平衡右移,D不符合题意;
故选A。
10.(24-25高二上·黑龙江哈尔滨·期末)向纯水中加入下列物质,对水的电离平衡无影响的是
A. B. C. D.
【答案】C
【详解】A.中的为弱酸的酸式酸根,可发生电离或水解,对水的电离平衡有影响,A不符合题意;
B.中的为弱碱阳离子,可发生水解结合水电离出的,促进水的电离,对水的电离平衡有影响,B不符合题意;
C.为强酸强碱盐,和均不发生水解,也不电离出或,对水的电离平衡无影响,C符合题意;
D.中的为弱酸根、为弱碱阳离子,二者均发生水解,促进水的电离,对水的电离平衡有影响,D不符合题意;
故选C。
11.(26-27高二上·四川泸州·阶段检测)请回答下列问题。
(1)1 mol Cu(s)与适量反应生成,放出157.3 kJ的热量。写出该反应的热化学方程式______________________________。
(2)三种酸的电离常数如下表所示,回答下列问题:
化学式
HClO
HCN
电离常数
1.75×10-5
6.2×10-10
写出HClO的电离方程式_______________,酸性强弱_____(填“>”“<”或“=”)。
(3)在25℃ 0.001 mol/L盐酸溶液中,溶液的pH=_____,水电离出的浓度为_____mol·L-1。
【答案】(1)
(或 )
(2)
(3)
3
【详解】(1)根据题意, 与适量 反应生成 ,放出 的热量,说明该反应为放热反应,焓变 。热化学方程式为: (或 );
(2) 是一元弱酸,在水溶液中只能部分电离,电离方程式需使用可逆符号,即 ;
在相同温度下,弱酸的电离常数()越大,说明其电离程度越大,酸性越强。由表中数据可知, 的电离常数()大于 的电离常数(),因此酸性 ;
(3)盐酸是强酸,在水中完全电离。 盐酸溶液中,氢离子浓度 ,故溶液的 ;
在酸性溶液中,水电离出的氢离子浓度等于溶液中的氢氧根离子浓度,根据 时水的离子积常数 ,可得水电离出的 。
素养提升
1.(26-27高二上·山东菏泽·阶段检测)已知水的电离平衡如图所示,且。下列说法错误的是
A.各点对应的水的离子积:
B.f→e:先降温,再加一定量NaOH溶液
C.向d点纯水中通入少量HCl,其组成由d点向e点移动
D.df直线上各点对应的水溶液(或纯水)一定显中性
【答案】B
【详解】A.水的离子积仅与温度有关,温度越高越大;由可知,越小,越大。点小于、点,且、在同一条等温线上,故,A正确;
B.点降温时减小,纯水会移动到同温度下的中性点;若加入,溶液中增大,减小、增大,无法移动到更大、更小的点,应加入酸,B错误;
C.向点纯水中通入,增大使减小,温度不变不变,故减小、增大,组成由点向点移动,C正确;
D.直线上各点满足,即,对应水溶液(或纯水)一定显中性,D正确;
故选B。
2.(26-27高二上·吉林四平·期中)设为阿伏加德罗常数的值。下列说法正确的是
A.标准状况下,与足量氧气充分反应转移电子数是
B.下,溶液由水电离产生的为
C.溶液中的数目为
D.溶液含有的氧原子数目为
【答案】B
【详解】A.与的反应为可逆反应,1 mol 无法完全反应,转移电子数小于,A错误;
B.25℃时,0.1 mol/L 溶液中,溶液中全部由水电离产生,水电离出的与浓度相等,故1 L该溶液中水电离的数目为,B正确;
C.仅给出HCl溶液的浓度,未给出溶液体积,无法计算的物质的量及数目,C错误;
D.中含有3 mol氧原子,但溶剂中也含有大量氧原子,总氧原子数远大于,D错误;
故选B。
3.(26-27高二上·山东菏泽·阶段检测)已知水的电离平衡如图所示,且。下列说法错误的是
A.各点对应的水的离子积:
B.f直线上各点对应的水溶液(或纯水)一定显中性
C.f→e:先降低温度,再加适量NaOH溶液
D.向d点纯水中通入少量HCl,其组成由d点向e点移动
【答案】C
【详解】A.同一温度下水的离子积相同,图中、、在同一条等温线上,故;点对应pH=pOH小于点,pH=pOH越小,越大,故,即,A正确;
B.所在直线满足pH=pOH,即,故该直线上各点对应的水溶液或纯水一定显中性,B正确;
C.由到,减小,说明温度降低;若从先降温,纯水组成沿pH=pOH线向移动,再加,增大、pOH减小,pH增大,应沿等温线向左上方移动,而在的右下方,相当于加酸,故不能由到,C错误;
D.向点纯水中通入少量,增大,pH减小,减小,pOH增大,且温度不变,不变,故组成由点沿等温线向点移动,D正确;
故选C。
4.(26-27高二上·吉林四平·期中)常温下,下列各组离子在指定溶液中一定能大量共存的是
A.澄清透明溶液中:、、、
B.若溶液中由水电离产生的:、、、
C.与反应放出大量的溶液:、、、
D.的溶液中:、、、
【答案】A
【详解】A.澄清透明指溶液无浑浊,与颜色无关,、、、之间不发生复分解、氧化还原等反应,可大量共存,A正确;
B.由水电离产生的说明水的电离被抑制,溶液可能为强酸性或强碱性,强碱性条件下与反应生成弱电解质,不能大量共存,B错误;
C.与反应放出大量的溶液可能为强酸性或强碱性,强酸性条件下存在时反应不会生成,且与生成弱电解质;强碱性条件下、与反应生成沉淀,均不能大量共存,C错误;
D.与会发生氧化还原反应,不能大量共存,D错误;
故选A。
5.(26-27高二上·山东菏泽·阶段检测)某温度下,向的蒸馏水中加入NaHSO4晶体,保持温度不变,测得溶液中。下列对该溶液的叙述不正确的是
A.该温度高于25℃
B.加入NaHSO4晶体抑制水的电离
C.取该溶液加水稀释100倍,溶液中的增大
D.由水电离出来的H+的浓度为
【答案】D
【详解】A.该温度下纯水中,可得,大于时的,水的电离为吸热过程,越大温度越高,故该温度高于,A正确;
B.在溶液中电离出,使溶液中浓度升高,抑制水的电离,B正确;
C.加水稀释100倍,溶液中减小,温度不变恒定,根据可知,增大,C正确;
D.该温度下,溶液中全部由水电离产生,且水电离的,D错误;
故选D。
6.(26-27高二上·北京西城·阶段检测)常温下,下列溶液中水电离出的的是
A.氨水 B.的溶液
C.的盐酸 D.硫酸
【答案】B
【详解】A.氨水为弱碱溶液,抑制水的电离,水电离出的,A错误;
B.的溶液中,水解促进水的电离,溶液中,全部来自水的电离,即水电离出的,B正确;
C.的盐酸为强酸溶液,抑制水的电离,溶液中,水电离出的,C错误;
D.硫酸为强酸溶液,抑制水的电离,溶液中,水电离出的,D错误;
故答案选B。
7.(26-27高二上·四川成都·阶段检测)水的电离平衡曲线如图所示,下列说法错误的是
A.图中四点的关系:
B.图中三点对应关系:,E点溶液显碱性
C.若从C点到D点,可采用:降低水的温度并加入少量稀盐酸
D.若处在B点所在的温度,将的盐酸与的的两种溶液混合,混合溶液,则与盐酸的体积比为2∶9
【答案】D
【详解】A.水的离子积仅与温度有关,温度越高越大,A、D为25℃的点,,C点温度介于25℃和100℃之间,介于和之间,B为100℃的点,,故关系为,A正确;
B.,越大pH越小,:,故pH:;E点,溶液显碱性,B正确;
C.C点温度高于25℃,降低温度到25℃时减小到,加入稀盐酸使增大、减小,可到达D点,C正确;
D.B点对应温度下,混合后为中性,故,的盐酸,的溶液,设体积为,盐酸体积为,则,得,不是,D错误;
故答案选D。
8.(26-27高二上·湖北武汉·阶段检测)常温下现有的四份溶液(已知与电离常数相同):①0.01 mol/L HCl;②0.01 mol/L ;③pH = 12的氨水;④pH = 12的NaOH溶液。下列说法正确的是
A.②中由水电离出的
B.将四份溶液均稀释10倍后溶液的pH:②>①,④>③
C.将①、③混合,若有pH = 7,则消耗溶液的体积:①>③
D.将②、③等体积混合(体积变化忽略不计),溶液呈中性
【答案】C
【分析】①中的HCl完全电离,;②中存在电离平衡,醋酸只有部分电离,因此其。常温下,③、④的pH均为12,由水的离子积可知,两者均有。④中的NaOH完全电离,其浓度为0.01 mol/L;③中存在电离平衡,只有部分电离,因此氨水的浓度大于0.01 mol/L。
【详解】A.②中的醋酸只有部分电离,。酸溶液中的由水电离产生,水电离产生的与的浓度相等。由水的离子积可得,②中由水电离出的氢离子浓度为,A错误;
B.①、②均稀释10倍后,HCl和醋酸的浓度均为0.001 mol/L。HCl完全电离,①的pH为3;醋酸只有部分电离,②的氢离子浓度小于0.001 mol/L,pH大于3,因此pH:②>①。③、④原有的氢氧根离子浓度相同,④稀释10倍后,,pH为11;③稀释时,平衡正向移动,电离程度增大,氢氧根离子浓度减小的倍数小于10,因此稀释后③的pH大于11。故稀释后pH应为②>①、③>④,B错误;
C.①中的氢离子浓度与③中的氢氧根离子浓度均为0.01 mol/L。若将两者等体积混合,盐酸提供的与氨水原有的恰好等物质的量,发生反应;随着被消耗,氨水中的电离平衡正向移动,继续产生,混合液仍呈碱性。要使混合液的pH降至7,还需继续加入盐酸,因此消耗溶液的体积为①>③,C正确;
D.②中醋酸的浓度为0.01 mol/L,③中氨水的浓度大于0.01 mol/L。两者反应的离子方程式为,醋酸与一水合氨按物质的量之比1∶1反应,因此等体积混合后氨水过量。醋酸铵溶液中存在水解平衡和;由于题给醋酸与一水合氨的电离常数相同,醋酸铵溶液中两种离子的水解程度相同,溶液呈中性。本题混合液中还有过量氨水,因此溶液呈碱性,D错误;
故选C。
9.(26-27高二上·广东汕头·阶段检测)常温下,将一定质量的冰醋酸加水稀释过程中,溶液导电能力的变化如图所示。
已知:常温下,醋酸的电离常数Ka=1.75×10−5。
回答下列问题:
(1)a、b、c三点对应的溶液中,水的电离程度最大的是___________。
(2)升高温度,醋酸的电离常数Ka___________(填“增大”、“减小”或“不变”,下同)。
(3)在c点加入固体CH3COONa,溶液的导电能力___________,再次达到平衡时,c(CH3COO−)___________。
(4)当=175时,溶液pH=___________。
【答案】(1)c
(2)增大
(3) 增大 增大
(4)7
【详解】(1)醋酸电离产生的H⁺会抑制水的电离,溶液中H⁺浓度越小,对水的电离的抑制作用越弱,水的电离程度越大,c点H⁺浓度最小,故水的电离程度最大
(2)醋酸的电离是吸热过程,升高温度,平衡正向移动,电离平衡常数增大。
(3)加入固体CH3COONa,c(CH3COO-)增大,溶液中离子浓度增大,导电能力增大,平衡逆向移动,氢离子浓度减小,再次平衡时c(CH3COO-)增大;
(4),,pH=7。
10.(26-27高二上·山东日照·阶段检测)电离常数是电离平衡的平衡常数,描述了一定温度下,弱电解质的电离能力。,几种弱电解质的电离常数如下表:
或
;
;
(1)的电离常数表达式___________________________。
(2)请写出的电离方程式:___________________________。
(3)溶液和溶液反应的主要离子方程式为___________________________。
(4),氨水的浓度为,溶液中的________。将通入该氨水中,当溶液中降至时,溶液中________。
(5)已知某些电解质分子的中心原子最外层电子未达饱和结构,其电离采取结合溶液中其它离子使中心原子最外层达到饱和结构的形式,如硼酸在水中的电离可用方程式表示为:
,则硼酸为________元酸,时,的硼酸水溶液pH为5.1,则由水电离出的浓度为________。
【答案】(1)
(2)
(3)
(4) 0.62
(5) 一
【详解】(1)的电离方程式为,根据电离平衡常数的定义,其表达式为;
(2)一水合氨()是弱碱,在水溶液中部分电离出铵根离子和氢氧根离子,存在电离平衡,其电离方程式为;
(3)根据表中电离常数数据可知,酸性强弱顺序为,根据强酸制弱酸的原理,与反应只能发生第一步电离,生成和,对应的离子方程式为;
(4)根据一水合氨的电离常数,代入,解得;
当溶液中时,常温下溶液呈中性,,根据亚硫酸的第二步电离常数,变形可得;
(5)根据硼酸在水中的电离方程式可知,1个硼酸分子结合1个水分子电离出的,从而释放出1个,因此硼酸为一元酸;
时,的硼酸溶液中,由电离方程式可知,溶液中的实际上全部是由水电离产生的,因此由水电离出的浓度即为溶液中的浓度,为。
迁移创新
11.25℃时,草酸H2C2O4的,。回答以下问题:
(1)用标准浓度的草酸滴定未知浓度的KMnO4溶液,可标定KMnO4溶液的浓度。判断到达滴定终点的现象为_______。
(2)25℃时,NaHC2O4溶液的pH________7(选填“”“”或“=”),通过计算说明原因:_______。
(3)25℃时,H2CO3的,,写出少量草酸和过量碳酸钠溶液反应的离子方程式_______。
(4)25℃时,将1 mL某浓度的H2C2O4溶液加水稀释,其溶液pH与稀释后溶液体积的关系如图所示。
①图中能代表H2C2O4溶液稀释情况的是_______;
A.曲线I B.曲线II
②稀释过程中,下列量始终增大的是_______。(不定项)
A. B. C. D.
(5)25℃时,向的NaHC2O4溶液中缓慢滴加pH=13的NaOH溶液,混合溶液的温度与滴加NaOH溶液体积的关系如下图所示。
①图中E、F、G三点中,水的电离程度最大的是_______。
A.E点 B.F点 C.G点
②下列关系式中正确的是_______。
A.E点存在
B.F点存在
C.G点存在
【答案】(1)滴入最后半滴标准草酸溶液,溶液紫色褪去,且半分钟不恢复
(2) < 溶液中存在电离平衡:,;也存在水解平衡:,。,即电离强于水解,溶液pH<7
(3)
(4) B CD
(5) B A
【详解】(1)草酸和高锰酸钾在酸性条件下发生氧化还原反应,被还原成无色的,自身可做指示剂,因此终点现象为滴入最后半滴标准草酸溶液,溶液紫色褪去,且半分钟不恢复;
(2)溶液中, 同时存在电离平衡和水解平衡,的电离平衡常数为, 水解平衡常数,电离平衡常数大于水解平衡常数,电离程度大于水解程度,溶液pH<7;
(3)根据电离平衡常数可知,酸性的顺序为,少量的和过量的反应时,先提供与反应生成和,继续提供与反应生成和,最终产物为和,离子方程式为;
(4)①为弱酸,稀释时电离程度增大,浓度减小的幅度小于强酸,1 mL溶液稀释到1000 mL,稀释了1000倍,如果是强酸pH从初始的2会升高到5,而的pH<5,曲线II符合其变化特征,故选B;
②A.为,电离平衡常数只受温度影响,稀释过程中温度不变,电离平衡常数不变,因此始终不变,A不符合题意;
B.,,因此,电离平衡常数只受温度影响,稀释过程中温度不变,电离平衡常数不变,比值不变,随着稀释的进行不断减小,因此随着稀释进行不断减小,B不符合题意;
C.由B可知,比值始终不变,随着稀释的进行不断减小,也不断减小,因此随着稀释进行不断增大,C符合题意;
D.随着稀释的进行不断减小,而始终不变,不断增大,因此随着稀释进行不断增大,D符合题意;
故选CD;
(5)向的溶液中缓慢滴加pH=13的溶液,溶液的物质的量浓度也为,对E、F、G三个点的溶液成分进行分析;E:加入溶液,此时溶液中溶质为等物质的量的和;F:加入溶液,此时和恰好完全反应,溶液中溶质为;G:加入 溶液,此时溶液中溶质为等物质的量的和,由此解答;
①电离程度大于水解程度,对水的电离有抑制作用;会发生水解促进水的电离;为强碱也会抑制水的电离,根据分析E、F、G三个点的溶质成分可知,F点的水的电离程度最大,因此选B;
②A.E中为等物质的量的和,根据物料守恒存在,A正确;
B.F中为,根据物料守恒存在,并且存在电荷守恒,联立两式可以推导出,B错误;
C.G中为等物质的量的和,水解常数为,会发生微弱的水解生成,溶液中,正确的离子顺序应为,C错误;
故选A。
12.(26-27高二上·天津和平·阶段检测)水在25℃和T℃时,其电离平衡曲线如图所示。
(1)25℃时,将pH=9的NaOH溶液与pH=4的H2SO4溶液混合,若所得混合溶液的pH=7,则NaOH溶液与H2SO4溶液的体积比为______。
(2)曲线B对应的温度下,pH=2的HCl溶液和pH=11的某BOH溶液中,若水的电离程度分别用、表示,则______(填“大于”、“小于”或“等于”)。
(3)在曲线A对应的温度下,若温度不变,滴入稀盐酸使,则此时溶液中c(OH-)=______mol/L。
(4)将0.1mol/L的氨水加水稀释至原体积的10倍,在此过程中,下列选项中增大的是______(填字母)。
A.c(OH-) B.
C. D.c(H+)·c(OH-)
【答案】(1)
10:1
(2)
大于
(3)
(4)B
【详解】(1)由图可知,25℃时水的离子积常数 。pH=9的NaOH溶液中,;pH=4的 溶液中,。混合后溶液呈中性(pH=7),说明酸碱恰好完全中和,即 。设NaOH溶液体积为 , 溶液体积为 ,则 ,解得 ;
(2)曲线B对应的温度下,。pH=2的HCl溶液中,,水电离出的 ;pH=11的BOH溶液中,,水电离出的 。因为 ,所以水的电离程度 。
(3)曲线A对应的温度为25℃,该温度下 。若温度不变,则 保持不变。滴入稀盐酸使 ,则此时溶液中 ;
(4)A.氨水加水稀释,虽然电离平衡正向移动,但溶液体积增大的影响更为显著,导致溶液中 减小,A错误;
B.根据氨水的电离平衡常数 ,变形可得 。由于温度不变, 不变,而稀释过程中 减小,因此该比值增大,B正确;
C.该表达式可变形为 ,由于 减小且 不变,该比值减小,C错误;
D.,温度不变,水的离子积常数 保持不变,D错误;
故本题选B。
三、解答题
13.(26-27高二上·黑龙江牡丹江·阶段检测)Ⅰ.有以下物质:①铁片;②固体;③HCN;④乙醇;⑤干冰;⑥熔融;⑦固体;⑧冰醋酸;⑨稀;⑩;
(1)上述物质中属于强电解质的是__________(填序号)。
(2)写出②在水中的电离方程式__________。
(3)常温下,的⑧溶液中由水电离出的__________。
(4)在下,水的离子积常数,在此温度下将的⑥溶液与的⑨溶液混合(设混合后溶液体积为原两溶液之和),所得混合溶液,则__________。
Ⅱ.下表是时某些弱酸的电离常数,多元弱酸分步电离。
弱酸
弱酸
弱酸
HClO
(5)的一级电离平衡常数表达式为__________。
(6)HClO与溶液反应的离子方程式为__________。
(7)常温下,向溶液中缓缓通入,使时,溶液__________。
(8)常温下,将氨水加水稀释,下列数值变大的是________(填字母)。
A.
B.
C.
D.
Ⅲ.水溶液中的离子平衡是中学学习的一个重要内容。
(9)在一定温度下,将一定质量冰醋酸加水稀释过程中溶液的导电能力变化如图所示。a、b、c三点对应的溶液中,电离程度最大的是__________,水的电离程度最小的是__________。
【答案】(1)②⑥⑦
(2)
(3)
(4)
(5)
(6)
(7)11
(8)CD
(9) c b
【详解】(1)电解质必须是化合物,①铁片是单质,⑨稀硫酸是混合物,均不属于电解质。强电解质在水溶液中或熔融状态下能完全电离,包括强酸、强碱和绝大多数盐。②固体、⑥熔融、⑦固体均为强电解质;③、⑧冰醋酸为弱电解质;④乙醇、⑤干冰、⑩为非电解质。
(2)是强电解质,在水溶液中完全电离出钠离子、氢离子和硫酸根离子,其电离方程式为。
(3)常温下,的醋酸溶液中。酸溶液中的氢氧根离子全部由水电离产生,且水电离出的,故由水电离出的。
(4)下,,中性溶液的。的溶液中;的稀硫酸中。混合后,说明溶液呈碱性,混合溶液中。根据混合前后的物质的量守恒:,解得。
(5)的一级电离方程式为,其一级电离平衡常数表达式为。
(6)根据表格中的电离常数可知,酸性强弱顺序为:。根据强酸制弱酸原理,与反应只能生成和,不能生成气体,离子方程式为。
(7)溶液中存在碳酸的二级电离平衡:,其平衡常数。已知,代入可得,解得,故溶液的。
(8)氨水加水稀释,电离平衡正向移动,和增大,但溶液体积增大的程度更大,故、、均减小。
A项,,不变,减小,比值变小;
B项,,稀释时减小,增大,比值变小;
C项,稀释促进电离,变大;
D项,,不变,减小,比值变大。
故答案为CD。
(9)冰醋酸加水稀释过程中,加水量越多,弱电解质的电离程度越大,故c点电离程度最大。溶液的导电能力与自由移动离子的浓度成正比,b点导电能力最强,说明b点溶液中最大。酸电离出的会抑制水的电离,越大,对水电离的抑制程度越大,故b点水的电离程度最小。
14.(26-27高二上·黑龙江大庆·阶段检测)电解质溶液的性质与溶液中粒子的种类和浓度等有关。
(1)室温下,冰醋酸稀释过程中溶液的导电能力变化如图所示。
①醋酸溶液能导电的原因:____________________________(用化学用语表示)。
②由B到C的过程中,溶液中水电离的c(H+)________(填“增大”“减小”或“不变”)。
③分别取A、B、C三点的溶液各10 mL,用同浓度的NaOH溶液中和,其中消耗NaOH溶液体积最大的是_______点溶液(填“A”“B”或“C”)。
(2)25℃几种酸的电离常数如下表:
酸
CH3COOH
HClO
H2CO3
电离常数(Ka)
①CH3COONa溶液显碱性,用离子方程式表示其原因:_______________________________。
②25℃,物质的量浓度相同的Na2CO3溶液和NaClO溶液的pH大小:Na2CO3_____NaClO(填“>”“<”或“=”)。
③已知:氯水中起漂白作用的物质主要是HClO,常温下,欲增大c(HClO),可向氯水中加入稍过量的固体________ (填选项字母)。
A. NaOH B. Na2CO3 C. NaHCO3 D. CH3COONa
④向NaClO溶液中通入少量,反应的离子方程式:________________。
【答案】(1) 增大 A
(2) > CD
【详解】(1)(1)① 醋酸是弱电解质,在水溶液中发生部分电离产生自由移动的离子从而导电,用化学用语表示其原因为电离方程式:。
② 由B到C的过程中,继续加水稀释,溶液体积增大的程度大于醋酸电离增大的程度,导致溶液中 减小。酸对水的电离起抑制作用,溶液中 越小,对水电离的抑制程度越弱,因此溶液中水电离出的 增大。
③ 冰醋酸加水稀释过程中,加水量越少,溶液的物质的量浓度越大。图中A点加水量最少,溶液浓度最大,因此分别取相同体积()的溶液时,A点溶液中所含醋酸的物质的量最多,中和时消耗同浓度 溶液的体积最大。
(2)(2)① 为强碱弱酸盐,醋酸根离子在水中发生水解生成 使溶液显碱性,离子方程式为:。
② 根据表格中的电离常数可知,,说明酸性 。根据“越弱越水解”的规律, 的水解程度大于 ,因此等浓度的 溶液产生的 更多,碱性更强,pH 大小关系为:。
③ 氯水中存在平衡:。
A. 会同时消耗 和 ,导致 减小;
B. 虽能消耗 ,但由于 , 也会与 反应生成 ,从而消耗 ;
C. 能与 反应生成 气体,消耗 促使平衡正向移动,且由于 , 不与 反应,故能增大 ;
D. 能与 结合生成弱酸 ,促使平衡正向移动,且由于 , 不与 反应,故也能增大 ;
故选 CD。
④ 根据电离常数大小:,可知酸性强弱顺序为 。根据强酸制弱酸原理,向 溶液中通入少量 ,只能反应生成 和 ,反应的离子方程式为:。
15.(26-27高二上·四川绵阳·阶段检测)回答下列问题:
(1)下列几种物质:
①硫酸钡;②冰醋酸;③铜片;④蔗糖;⑤氢氧化钾;⑥二氧化碳;⑦硝酸银;⑧氨水。
其中属于强电解质的有________________;弱电解质有________________。
(2)常温下,向10 mL氨水中加入蒸馏水,将其稀释到1 L,下列说法中不正确的是________(填标号)。
A.不变 B.增大 C.减小 D.数目增多
(3)已知水在和时的电离平衡曲线如图所示:
①时水的电离平衡曲线应为________(填“A”或“B”)。
②B点对应的温度下,将pH=9的溶液与pH=3的溶液混合,
若所得混合溶液的pH=7,则溶液与溶液的体积比为________。
(4)已知:,,,求:溶液中的电离度约为________。(结果保留三位有效数字)
【答案】(1)
①⑤⑦
②
(2)C
(3)
A
(4)
【详解】(1)①硫酸钡在水溶液中或熔融状态下能完全电离,属于强电解质;
②冰醋酸在水溶液中部分电离,属于弱电解质;
③铜片是单质,既不是电解质也不是非电解质;
④蔗糖在水溶液中和熔融状态下均不电离,属于非电解质;
⑤氢氧化钾在水溶液中或熔融状态下能完全电离,属于强电解质;;
⑥二氧化碳在水溶液中和熔融状态下均不电离,属于非电解质;
⑦硝酸银在水溶液中或熔融状态下能完全电离,属于强电解质;;
⑧氨水是混合物,既不是电解质也不是非电解质;
强电解质有①⑤⑦;弱电解质有②;
(2)氨水稀释过程中,一水合氨的电离平衡向右移动,但溶液体积增大的程度大于电离程度增大的程度,因此溶液中减小。
A.温度不变,水的离子积常数不变,A正确;
B.不变,减小,则增大,B正确;
C.,由于温度不变,不变,而减小,故该比值增大,C错误;
D.稀释促进电离,的物质的量(即数目)增多,D正确;
故选C;
(3)①水的电离是吸热过程,温度升高,促进水的电离,增大。由图可知,A曲线,B曲线,故时水的电离平衡曲线应为A;
②B点对应的温度下,。的溶液中,的溶液中。混合溶液,即,,溶液呈碱性,说明过量。设溶液体积为,溶液体积为,则有,解得;
(4)是二元弱酸,第一步电离程度远大于第二步,计算时可忽略第二步电离。设电离出的,则,解得。故的电离度。
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