考点44水的电离一、水的电离1.水的电离平衡水是一种极弱的电解质,能发生微弱的电离。2.水的离子积常数(1)概念:在一定温度下,c(H+)与c(OH−)的乘积是一个常数,称为水的离子积常数,简称水的离子积。(2)表达式:水的离子积用Kw表示。实验测得,25℃时,1L水中只有1.0×10−7molH2O电离。所以该温度时的纯水中c(H+)=c(OH−)=1.0×10−7mol·L−1,Kw=c(H+)·c(OH−)=1.0×10−14,室温下Kw一般也取这个值。(3)影响因素:Kw只与温度有关。温度升高,Kw增大。注意事项(1)水的离子积不仅适用于纯水,也适用于稀的电解质水溶液。(2)在室温时,任何物质的水溶液,Kw=10−14。Kw与溶液的酸碱性无关,只与温度有关。(3)Kw的重要应用在于溶液中c(H+)和c(OH−)的换算。(4)外界条件改变,水的电离平衡发生移动,但任何时候水电离出的c(H+)和c(OH−)总是相等的。二、c(H+)与c(OH-)的反比关系图像
(1)A、B线表示的温度A③>②>① B.②>③>①>④C.④>①>②>③D.③>②>①>④水电离平衡移动的判断(1)促进水的电离(2)抑制水的电离考向二水电离平衡图像的分析与判断典例1如图表示水中c(H+)和c(OH-)的关系,下列判断错误的是A.两条曲线间任意点均有c(H+)·c(OH-)=KwB.M区域内任意点均有c(H+)<c(OH-)C.图中T1<T2D.XZ线上任意点均有pH=7【解析】由水的离子积的定义知两条曲线间任意点均有c(H+)·c(OH-)=Kw,A项正确;由图中纵横轴的大小可知M区域内任意点均有c(H+)<c(OH-),B项正确;温度越高,水的电离程度越大,电离出的c(H
+)与c(OH-)越大,所以T2>T1,C项正确;XZ线上任意点都有c(H+)=c(OH-),只有当c(H+)=10-7mol·L-1时,才有pH=7,D项错误。【答案】D2.如图为不同温度下水的电离平衡曲线,已知pOH=−lgc(OH−),下列说法正确的是A.T1和T2的关系是:T1>T2B.KW的关系是:B>C>A=D=EC.A点到D点:加入少量酸可实现D.T2时:pH=2的硫酸与pH=12的NaOH溶液等体积混合,溶液呈中性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得改变温度。考向三水电离出的c(H+)或c(OH−)的计算典例1常温下,某溶液中由水电离的c(H+)=1×10-13mol·L-1,该溶液可能是:①盐酸、②氯化铵溶液、③硝酸钠溶液、④氢氧化钠溶液中的A.①④B.①②C.②③D.③④
【解析】酸、碱或强酸酸式盐都抑制水电离,含有弱离子的盐促进水电离,常温下,某溶液中由水电离的c(H+)=1×10-13mol•L-1c(OH-)的操作是①将水加热煮沸 ②向水中投入一小块金属钠 ③向水中通CO2 ④向水中通NH3 ⑤向水中加入明矾晶体 ⑥向水中加入NaHCO3固体 ⑦向水中加NaHSO4固体A.①③⑥⑦ B.①③⑥C.⑤⑦D.⑤7.已知40℃时水的离子积常数为Kw。该温度下,将浓度为amol·L-1的一元酸HA与bmol·L-1的一元碱BOH等体积混合,该溶液呈中性时,下列叙述不正确的是A.a=b,pH=7B.混合溶液的c(H+)=c(OH-)C.混合溶液中c(B+)=c(A-)D.混合溶液中c(OH-)=mol·L-18.水的电离平衡曲线如图所示,下列说法中正确的是A.图中A、B、D三点处Kw间的关系:B>A>DB.100℃,将pH=2的稀硫酸逐滴加入等体积pH=10的稀氨水中,溶液中减小,充分反应后,溶液达到B点C.温度不变,在水中加入适量NH4Cl固体,可从A点变化到C点D.加热浓缩A点所示溶液,可从A点变化到B点9.某温度下的水溶液中,c(H+)=10-xmol·L-1,c(OH-)=10-ymol·L-1。x与y的关系如图所示:
(1)该温度下水的离子积为________(填具体数值);该温度________(填“高于”“低于”或“等于”)常温。 (2)该温度下0.01mol·L-1NaOH溶液的pH为________。 (3)除了用pH外,科学家还建议用酸度(AG)来表示溶液的酸碱性:AG=lg。则该温度下,0.01mol·L-1盐酸的酸度AG=________。 10.下表是不同温度下水的离子积常数。T/K298T1T2水的离子积常数(KW)1×10−14a1×10−12试回答以下问题:(1)若29810-14,所以温度高于常温。
(2)0.01mol·L-1NaOH溶液中OH-的浓度是0.01mol·L-1,所以氢离子的浓度=10-10mol·L-1,因此pH=10。(3)0.01mol·L-1盐酸溶液中氢离子浓度是0.01mol·L-1,所以OH-的浓度是10-10mol·L-1。因此该温度下,0.01mol·L-1盐酸的酸度AG=lg=8。10.【答案】(1)> 水的电离为吸热过程,温度升高,水的电离程度变大,离子积常数增大(2)1000∶1(或103∶1)(3)1×10−10mol·L−1(4)9∶11【解析】(1)升高温度,水的电离程度变大,KW变大。(2)c()=5×10−4mol·L−1,则c(Na+)=2c()=1×10−3mol·L−1,稀释到10倍,则c(Na+)=1×10−4mol·L−1。298K时Na2SO4溶液中c(OH−)=1×10−7mol·L−1,稀释到10倍后仍然为1×10−7mol·L−1,则c(Na+)∶c(OH−)=103∶1。(3)pH=10的NaOH溶液中,c(H+)=1×10−10mol·L−1,NaOH溶液中的H+全部来自水的电离,水电离出H+的同时也电离出等量的OH−。(4)T2K时,混合液的pH=2,说明溶液呈酸性,酸过量。T2K时,pH=11的NaOH溶液中c(OH−)=0.1mol·L−1,则=0.01,解得=。直通高考1.【答案】C【解析】【分析】水的电离为吸热过程,升高温度,促进水的电离;盐类水解为吸热过程,升高温度促进盐类水解,据此解题;【详解】A.水的电离为吸热过程,升高温度,平和向着电离方向移动,水中c(H+).c(OH-)=Kw减小,故pH减小,但c(H+)=c(OH-),故A不符合题意;B.水的电离为吸热过程,升高温度,进水的电离,所以c(OH-)增大,醋酸根水解为吸热过程,CH3COOH-+H2OCH3COOH+OH-,升高温度促进盐类水解,所以c(OH-)增大,故B不符合题意;C.升高温度,促进水的电离,故c(H+)增大;升高温度,促进铜离子水解Cu2++2H2OCu(OH)2+2H+,故c(H+)增大,两者共同作用使pH发生变化,故C符合题意;
D.盐类水解为吸热过程,升高温度促进盐类水解,故D不符合题意;综上所述,本题应选C。【点睛】本题考查弱电解质在水中的电离平衡,明确化学平衡常数只是温度的函数,温度对水的电离和盐类水解平衡的影响是解题的关键,盐类水解是高频考点,也是高考的重点和难点,本题难度不大,是基础题。2.【答案】C【解析】本题考查影响水电离平衡的因素,意在考查考生读图处理信息的能力。升温促进水的电离,升温后溶液不能由碱性变为中性,A项错误;根据c(H+)和c(OH−)可求出KW=1.0×10−14,B项错误;加入FeCl3,Fe3+水解溶液呈酸性,可引起由b向a变化,C项正确;温度不变,稀释后,c(OH−)减小,c(H+)增大,但仍在该曲线上,不可能到达d点,D项错误。玻璃钢与撑杆跳高撑杆跳高是田径比赛的项目之一。撑杆跳最初使用的是木杆、竹竿等天然材料。1942年,美国人发明了轻质铝合金撑杆,使这项运动的成绩提高了一大步。1960年,美国运动员尤尔塞斯用玻璃纤维复合杆越过4.98米,打破了人的体力不能越过4.87米极限的神话。1985年,撑杆跳“沙皇”布勃卡首次越过6米大关,他用的是新型碳纤维撑杆。而现在很多运动员使用了航空材料碳素撑杆,比布勃卡的先进得多。