2022年高考化学二轮复习讲义第2讲 水的电离和溶液的酸碱性（教案）

第2课时　必备知识——水的电离和溶液的酸碱性知识清单[重要概念]①水的离子积常数；②溶液的酸碱性；③pH[基本规律]①水电离出的c(H＋)或c(OH－)的计算；②溶液pH的计算；③弱酸(或弱碱)稀释时溶液pH的变化知识点1　水的电离与水的离子积常数1．水的电离(1)水是极弱的电解质，其电离过程吸热(填“吸热”或“放热”)。水的电离方程式为H2O＋H2O⇌H3O＋＋OH－，可简写为H2OH＋＋OH－。(2)影响水的电离平衡的因素①温度：温度升高，水的电离平衡向正方向移动，c(H＋)和c(OH－)均增大(填“增大”“减小”或“不变”)。②加酸或碱会抑制(填“促进”或“抑制”)水的电离。③加能水解的盐，可与水电离出的H＋或OH－结合，使水的电离平衡正向移动。具体分析如下表：　　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2.水的离子积常数 [通关1](易错排查)判断正误(1)(2020.7·浙江选考)将KCl溶液从常温加热至80℃，溶液的pH变小但仍保持中性(√)(2)(2020.7·浙江选考)2.0×10－7mol·L－1的盐酸中c(H＋)＝2.0×10－7mol·L－1(×)(3)在蒸馏水中滴加浓H2SO4，Kw不变(×)(4)NaCl溶液和CH3COONH4溶液均显中性，两溶液中水的电离程度相同(×)(5)室温下，0.1mol·L－1的HCl溶液与0.1mol·L－1的NaOH溶液中水的电离程度相等(√)(6)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(√)[通关2](2021·江西景德镇调研)下列操作中，能使水的电离平衡向右移动且使液体呈酸性的是(　　)A.向水中加入KHSO4固体B.向水中加入NH4Cl固体C.向水中加入K2CO3固体D.将水加热到100℃，使pH＝6B　[向水中加入KHSO4固体，KHSO4电离产生的H＋抑制水的电离，使水的电离平衡逆向移动，A错误；向水中加入NH4Cl固体，NH发生水解而促进水的电离，所得溶液呈酸性，B正确；向水中加入K2CO3固体，CO发生水解而促进水的电离，所得溶液呈碱性，C错误；将水加热到100℃，水的电离平衡正向移动，但所得液体仍呈中性，D错误。][通关3](2021·山东泰安检测)室温下，水的电离达到平衡：H2OH＋＋OH－。下列叙述正确的是(　　) A.向水中加入少量金属Na，平衡正向移动，c(OH－)增大B.向水中加入少量CH3COOH，平衡逆向移动，KW变小C.向水中加入少量NaHSO4或NaHCO3固体，平衡均正向移动，水的电离程度增大D.向水中加入少量CH3COONH4固体，溶液呈中性，水的电离平衡不移动A　[水中加入少量金属Na，Na与水电离出的H＋发生置换反应生成H2，平衡正向移动，溶液中c(OH－)增大，A正确。水中加入CH3COOH，电离产生的H＋抑制了水的电离，水的电离平衡逆向移动，由于温度不变，Kw不变，B错误。水中加入少量NaHSO4，电离产生的H＋抑制了水的电离，水的电离平衡逆向移动，水的电离程度减小；加入NaHCO3固体，HCO水解则促进水的电离，水的电离程度增大，C错误。CH3COONH4是弱酸弱碱盐，水中加入其固体，CH3COO－、NH均发生水解而促进水的电离，水的电离平衡正向移动，D错误。][通关4](2021·湖南长沙检测)25℃时，在等体积的①pH＝0的H2SO4溶液、②0.05mol·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∶109B.1∶5∶(5×109)∶(5×108)C.1∶20∶1010∶109D.1∶10∶104∶109A　[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＝10－14mol·L－1；0.05mol·L－1的Ba(OH)2溶液中：c(H2O)电离＝c(H＋)＝mol·L－1＝10－13mol·L－1；pH＝10的Na2S溶液中：c(H2O)电离＝c(OH－)＝10－4mol·L－1；pH＝5的NH4NO3的溶液中：c(H2O)电离＝c(H＋)＝10－5mol·L－1。它们的物质的量比值为10－14∶10－13∶10－4∶10－5＝1∶10∶1010∶109，故A项正确。] [通关5](2021·辽宁抚顺四校联考)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＝7D　[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。] 知识点2　溶液的酸碱性和pH1．溶液的酸碱性溶液的酸碱性取决于溶液中c(H＋)和c(OH－)的相对大小，具体分析如下表：c(H＋)与c(OH－)的大小关系溶液的酸碱性常温下的pHc(H＋)＞c(OH－)溶液呈酸性pH＜7c(H＋)＝c(OH－)溶液呈中性pH＝7c(H＋)＜c(OH－)溶液呈碱性pH＞72.pH及其测量(1)计算公式：pH＝－lg_c(H＋)。(2)测量方法①pH试纸法用镊子夹取一小块试纸放在洁净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，变色后与标准比色卡对照，即可确定溶液的pH。②pH计测量法(3)溶液的酸碱性与pH的关系(常温下)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cmol·L－1，c(H＋)＝ncmol·L－1，pH＝－lgc(H＋ )＝－lg(nc)。强碱溶液(25℃)：如B(OH)n，设浓度为cmol·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(H＋)混，再据此求pH。c(H＋)混＝。②两种强碱混合：先求出c(OH－)混，再据Kw求出c(H＋)混，最后求pH。c(OH－)混＝。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(H＋)混或c(OH－)混＝。4．酸、碱溶液稀释时pH的变化(25℃)酸(pH＝a)碱(pH＝b)弱酸强酸弱碱强碱稀释10n倍＜a＋na＋n>b－nb－n无限稀释pH趋向于7[通关1](易错排查)判断正误(1)(2020.1·浙江选考)pH>7的溶液不一定呈碱性(√)(2)(2020.1·浙江选考)氨水和盐酸反应后的溶液，若溶液呈中性，则c(Cl－)＝c(NH)(√)(3)(2020·天津卷)相同浓度的CH3COOH和CH3COONa两溶液等体积混合后pH约为4.7，则溶液中c(CH3COO－)>c(Na＋)>c(H＋)>c(OH－)(√)(4)用蒸馏水润湿的pH试纸测溶液的pH，一定会使结果偏低(×)(5)用广泛pH试纸测得某溶液的pH为3.4(×)[通关2](2021·河南豫南九校联考)某探究小组在某温度下测定溶液的pH时发现：0.01mol·L－1的NaOH溶液中，由水电离出的c(H＋)·c(OH－)＝1×10－22。则该小组在该温度下测得0.001mol·L－1NaOH溶液的pH应为(　　) A．13　　　B．12　　　C．11　　　D．10D　[某温度下，0.01mol·L－1NaOH溶液中由水电离出的c(H＋)·c(OH－)＝1×10－22，则水电离出的c(H＋)＝c(OH－)＝1×10－11mol·L－1，故该温度下水的离子积常数Kw＝c总(H＋)·c总(OH－)＝1×10－11×0.01＝1×10－13。0.001mol·L－1NaOH溶液中c(OH－)＝0.001mol·L－1，此时c(H＋)＝＝＝1×10－10mol·L－1，故该NaOH溶液的pH＝－lgc(H＋)＝－lg1×10－10＝10。][通关3](2021·检测)已知温度为T℃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，可判定该溶液呈中性的依据是(　　)A．a＝bB．混合溶液的pH＝7C．混合溶液中，c(H＋)＝mol·L－1D．混合溶液中，c(H＋)＋c(B＋)＝c(OH－)＋c(A－)C　[若a＝b，则有n(HA)＝n(BOH)，HA和BOH恰好完全中和，因不知酸碱的强弱，故不能判断溶液的酸碱性，A错误。由于题目未指明溶液的温度，混合溶液的pH＝7，该溶液不一定呈中性，B错误。由于Kw＝c(H＋)·c(OH－)，若c(H＋)＝mol·L－1，则有c(H＋)＝c(OH－)，混合溶液呈中性，C正确。混合溶液呈电中性始终存在c(H＋)＋c(B＋)＝c(OH－)＋c(A＋)，不能判断混合溶液的酸碱性，D错误。][通关4](2021·山东泰安检测)常温下，关于溶液稀释的说法正确的是(　　)A．将1L0.1mol·L－1的Ba(OH)2溶液加水到体积为2L，pH＝13B．pH＝3的醋酸溶液加水稀释到原浓度的，pH＝5C．pH＝4的H2SO4溶液加水稀释到原浓度的，溶液中由水电离产生的c(H＋)＝1×10－6mol·L－1D．pH＝8的NaOH溶液加水稀释到原浓度的，其pH＝6A　[c(OH－)＝0.2mol·L－1，稀释1倍后c(OH－)＝0.1mol·L－1，则pH＝13，A项正确；稀释100倍后，H2SO4的pH＝6，则水电离的c水(H＋)＝10－8mol·L－1，C项错误。] [通关5](深度思考)根据要求解答下列问题(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VaL与pH＝b的稀盐酸VbL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＝10－8mol·L－1，c(H＋)稀释后接近10－7mol·L－1，所以≈＝。(2)＝0.01mol·L－1，c＝0.05mol·L－1。(3)设氢氧化钡溶液体积为V1L，硫酸氢钠溶液的体积为V2L，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]＝0.5×10－2V1mol，＝1×10－3mol·L－1，则V1∶V2＝1∶4。(4)pH＝a的NaOH溶液中c(OH－)＝10a－14mol·L－1，pH＝b的稀盐酸中c(H＋)＝10－bmol·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)0.05mol·L－1　(3)1∶4　(4)10 训练(三十九)　水的电离和溶液的酸碱性1．(2021·宁夏青铜峡中学检测)下列液体均处于25℃，有关叙述正确的是(　　)A．某物质的溶液pH＜7，则该物质一定是酸B．相同条件下，pH＝4.5的番茄汁中c(H＋)是pH＝6.5的牛奶中c(H＋)的100倍C．将1L0.1mol/L的Ba(OH)2溶液稀释为2L，pH＝12D．pH＝8的NaOH溶液稀释100倍，其pH＝6B　[25℃时溶液pH＜7，该溶液呈酸性，但不一定是酸，可以是酸式盐等，如NaHSO4等，A错误；pH＝4.5的番茄汁中c(H＋)＝10－4.5mol/L，pH＝6.5的牛奶中c(H＋)＝10－6.5mol/L，故前者是后者的100倍，B正确；将1L0.1mol/L的Ba(OH)2溶液稀释为2L，c(OH－)＝0.1mol/L，该溶液的pH＝13，C错误；pH＝8的NaOH溶液稀释100倍，所得溶液仍呈碱性，其pH接近于7，但大于7，D错误。]2．(2021·山东实验中学检测)X、Y、Z三种液体的近似pH如图，下列判断正确的是(　　)A．X可能是醋酸钠溶液B．Y可能是90℃时的纯水C．Y一定是正盐溶液D．Z可使甲基橙试液变黄D　[溶液X的pH＝1，溶液呈酸性，而醋酸钠溶液由于CH3COO－ 的水解而使溶液呈碱性，A错误；升高温度，水的电离程度增大，水的离子积Kw增大，水的pH减小，故90℃时纯水的pH9，测酸性溶液的pH偏高，C错误；KOH与HCOOH反应后HCOOH有剩余，显酸性，滴入石蕊溶液呈红色，D正确。]4．(2021·湖北检测)现有常温下0.1mol/L的Na2SO4溶液。欲使此溶液中水的电离平衡向右移动，且pH＜7，有下列措施：①给溶液加热；②加入少量稀硫酸；③加入NH4Cl晶体；④加入CH3COONa固体；⑤加入BaCl2溶液；⑥加入FeCl3溶液。其中能达到目的是(　　)A．①③⑥　　　　　　　B．①②③C．②③④　　　D．③⑤⑥A　[①水电离过程为吸热过程，加热促进水的电离，溶液中氢离子浓度增大，pH＜7，①正确；②加入少量稀硫酸抑制水的电离，②错误；③加入NH4Cl晶体溶解后NH与OH－反应，水的电离平衡向右移动，且pH＜7，③正确；④加入CH3COONa固体，溶解后醋酸根离子水解促进水的电离，溶液显碱性，PH＞7，④错误；⑤加入BaCl2溶液，氯化钡是强酸强碱盐对水的电离无影响，⑤错误；⑥加入FeCl3溶液，铁离子水解促进水的电离，溶液显酸性，pH＜7，⑥正确。]5．(2021·山东聊城调研)关于室温下pH＝2的盐酸和0.01mol·L－1的醋酸溶液，下列说法正确的是(　　)A．两溶液中溶质的物质的量：n(CH3COOH)＝n(HCl) B．两溶液中阴离子的浓度：c(CH3COO－)＜c(Cl－)C．相同体积的两溶液均用水稀释100倍后，盐酸的pH比醋酸的大D．相同体积的两溶液分别与足量镁条反应，盐酸产生的气体比醋酸的多B　[醋酸是弱电解质，pH＝2的盐酸中c(HCl)＝0.01mol/L，与醋酸等体积时所含溶质的物质的量相等，否则不相等，A错误；醋酸部分电离，则c(CH3COO－)Kb(AOH)，B错误。AOH的碱性比BOH弱，但Y点pH大于X点，说明c(AOH)>c(BOH)，故等体积X、Y两点溶液，Y 消耗HCl比X多，C错误。ACl和BCl溶液中均存在电荷守恒：c(M＋)＋c(H＋)＝c(OH－)＋c(Cl－)，M＝A或B，两溶液中c(Cl－)相等，则c(OH－)越大，阳离子浓度之和越大；由于AOH的碱性比BOH弱，则等浓度的两种盐溶液中A＋的水解程度大于B＋，ACl溶液的酸性更强，c(OH－)更小，因此BCl溶液中阳离子浓度之和更大，D正确。]11．(2021·辽宁大连检测)25℃时，用0.10mol·L－1的氨水滴定10.00mL0.05mol·L－1H2A溶液，加入氨水的体积(V)与溶液中lg的关系如图所示(忽略溶液体积变化)。下列说法不正确的是(　　)A．A点溶液的pH等于1B．由图中数据可知，H2A为弱酸C．B点水电离出的H＋浓度为1.0×10－6mol·L－1D．C点溶液中c(NH)＞c(A2－)＞c(OH－)＞c(H＋)B　[A点：根据c(H＋)×c(OH－)＝Kw＝1×10－14，lg＝12，计算得c(H＋)＝10－1mol·L－1，则pH＝1，0.05mol·L－1H2A完全电离，H2A为强酸，A正确，B错误；B点酸碱恰好完全中和生成盐(NH4)2A，lg＝2，计算得c(H＋)＝10－6mol·L－1，则水电离出的H＋浓度为1.0×10－6mol·L－1，C正确；C点为(NH4)2A与NH3·H2O的混合物，根据lg＝－4，计算得c(H＋)＝10－9mol·L－1，则pH＝9，呈碱性，考虑氨水的电离平衡，则溶液中c(NH)>c(A2－)>c(OH－)>c(H＋)，D正确。]12．(2021·天津和平区检测)(1)常温下，将1mLpH＝1的H2SO4溶液加水稀释到100mL，稀释后的溶液中＝________。(2)某温度时，测得0.01mol·L－1的NaOH溶液的pH为11，则该温度下水的离子积常数Kw＝________。该温度________(填“高于”或“低于”)25℃。 (3)常温下，设pH＝5的H2SO4溶液中由水电离出的H＋浓度为c1；pH＝5的Al2(SO4)3溶液中由水电离出的H＋浓度为c2，则＝________。(4)常温下，pH＝13的Ba(OH)2溶液aL与pH＝3的H2SO4溶液bL混合(混合后溶液体积变化忽略不计)。若所得混合溶液呈中性，则a∶b＝________。若所得混合溶液pH＝12，则a∶b＝________。(5)在(2)所述温度下，将pH＝a的NaOH溶液VaL与pH＝b的硫酸VbL混合。①若所得混合液为中性，且a＝12，b＝2，则Va∶Vb＝________。②若所得混合液的pH＝10，且a＝12，b＝2，则Va∶Vb＝________。解析　(3)c1＝c(OH－)＝10－9mol·L－1，c2＝c(H＋)＝10－5mol·L－1。(4)若呈中性，则0.1a＝10－3b，a∶b＝1∶100；若pH＝12，则c(OH－)＝＝0.01mol·L－1，a∶b＝11∶90。(5)Kw＝1×10－13，①若呈中性，则10－13＋a·Va＝10－b·Vb，将a＝12，b＝2代入，得Va∶Vb＝1∶10。②若pH＝10，则呈碱性，c(OH－)混＝＝10－3mol·L－1，而c(OH－)混＝，将a＝12，b＝2代入，得Va∶Vb＝1∶9。答案　(1)108　(2)1×10－13　高于　(3)10－4　(4)1∶100　11∶90　(5)①1∶10　②1∶9