(新高考)高考化学一轮复习讲义第8章第47讲水的电离和溶液的pH(含解析)

这是一份(新高考)高考化学一轮复习讲义第8章第47讲水的电离和溶液的pH(含解析)，共15页。试卷主要包含了了解水的电离、离子积常数，pH的测定，7　2，0×10－4和1等内容，欢迎下载使用。
考点一 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，水的电离方程式为H2O＋H2OH3O＋＋OH－或简写为H2OH＋＋OH－。
(2)25 ℃时，纯水中c(H＋)＝c(OH－)＝1×10－7_ml·L－1；任何水溶液中，由水电离出的c(H＋)与c(OH－)都相等。
2．水的离子积常数
3．填写外界条件对水的电离平衡的具体影响
1．水的电离平衡常数与水的离子积相等( )
2．25 ℃时CH3COONa溶液的Kw大于100 ℃时NaOH溶液的Kw( )
3．NaCl溶液和CH3COONH4溶液均显中性，两溶液中水的电离程度相同( )
4．温度一定时，在纯水中通入少量SO2，水的电离平衡不移动，Kw不变( )
5．室温下，0.1 ml·L－1的HCl溶液与0.1 ml·L－1的NaOH溶液中水的电离程度相等( )
答案 1.× 2.× 3.× 4.× 5.√
SKIPIF 1 < 0
1．室温下，计算下列溶液中水电离出的 SKIPIF 1 < 0 。
(1)0.01 ml·L－1的盐酸中， SKIPIF 1 < 0 ＝___________________________________。
(2)pH＝4的亚硫酸溶液中， SKIPIF 1 < 0 ＝___________________________________。
(3)pH＝10的KOH溶液中， SKIPIF 1 < 0 ＝___________________________________。
(4)pH＝4的NH4Cl溶液中， SKIPIF 1 < 0 ＝__________________________________。
(5)pH＝10的CH3COONa溶液中， SKIPIF 1 < 0 ＝______________________________。
答案 (1)1×10－12 ml·L－1 (2)1×10－10 ml·L－1 (3)1×10－10 ml·L－1 (4)1×10－4 ml·L－1
(5)1×10－4 ml·L－1
2．常温时，纯水中由水电离出的c(H＋)＝a ml·L－1，pH＝1的盐酸中由水电离出的c(H＋)＝
b ml·L－1，0.1 ml·L－1的盐酸与0.1 ml·L－1的氨水等体积混合后，由水电离出的c(H＋)＝
c ml·L－1，则a、b、c的关系正确的是( )
A．a>b＝c B．c>a>b C．c>b>a D．b>c>a
答案 B
解析 盐酸抑制水的电离，所以ba，故B正确。
3．25 ℃时，在等体积的①pH＝0的H2SO4溶液、②0.05 ml·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∶109
答案 A
解析 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－)＝eq \f(10－14,100) ml·L－1＝10－14 ml·L－1；0.05 ml·L－1的Ba(OH)2溶液中：c(H2O)电离＝c(H＋)＝eq \f(10－14,0.1) ml·L－1＝10－13 ml·L－1；pH＝10的Na2S溶液中：
c(H2O)电离＝c(OH－)＝10－4 ml·L－1；pH＝5的NH4NO3的溶液中：c(H2O)电离＝c(H＋)＝10－5ml·
L－1。它们的物质的量之比为10－14∶10－13∶10－4∶10－5＝1∶10∶1010∶109，故A正确。

溶液中 SKIPIF 1 < 0 或 SKIPIF 1 < 0 的计算及应用(以室温为例)
(1)酸、碱抑制水的电离，酸溶液中求c(OH－)，即 SKIPIF 1 < 0 ＝ SKIPIF 1 < 0 ＝c(OH－)，碱溶液中求c(H＋)，即 SKIPIF 1 < 0 ＝ SKIPIF 1 < 0 ＝c(H＋)。
(2)水解的盐促进水的电离，故 SKIPIF 1 < 0 等于显性离子的浓度。
(3)酸式盐溶液
酸式根以电离为主： SKIPIF 1 < 0 ＝ SKIPIF 1 < 0 ＝c(OH－)。
酸式根以水解为主： SKIPIF 1 < 0 ＝ SKIPIF 1 < 0 ＝c(OH－)。
二、水的电离曲线
4．水的电离平衡曲线如图所示，回答下列问题。
(1)图中A、B、C、D、E五点Kw间的关系：___________________。
(2)在水中加少量酸，可实现A点向____________点移动。
(3)ABE形成的区域中的点都呈现__________性。
(4)若在B点温度下，pH＝2的硫酸溶液中， SKIPIF 1 < 0 ＝________ ml·L－1。
答案 (1)B＞C＞A＝E＝D (2)D (3)碱
(4)1×10－10
5．(2022·厦门模拟)25 ℃时，水溶液中c(H＋)与c(OH－)的变化关系如图所示，下列判断错误的是( )
A．ac曲线上的任意一点都有c(H＋)·c(OH－)＝10－14
B．bd线段上任意一点对应的溶液都呈中性
C．d点对应溶液的温度高于25 ℃，pH＜7
D．c点溶液不可能是盐溶液
答案 D
解析 ac曲线上的任意一点，由于温度相同，所以水的离子积常数相同，根据b点可知，
c(H＋)·c(OH－)＝10－14，A项正确；bd线段上任意一点都满足c(H＋)＝c(OH－)，溶液一定呈中性，B项正确；d点时，c(H＋)＝c(OH－)＝1×10－6 ml·L－1＞1×10－7 ml·L－1，溶液的pH＝6，水的电离为吸热反应，所以d点温度高于25 ℃，C项正确；在c点c(H＋)＝1×10－8 ml·L－1，c(OH－)＝1×10－6 ml·L－1，溶液显碱性，而醋酸钠溶液显碱性，所以c点可能为醋酸钠溶液，D项错误。

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改变温度。
考点二 溶液的酸碱性与pH
1．溶液的酸碱性 pH概念
(1)pH计算公式：pH＝－lg_c(H＋)。
(2)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.pH的测定
(1)酸碱指示剂法
该法只能测其pH的大致范围，常见指示剂变色范围如下表：
(2)pH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。
(3)pH计测定
3．计算25 ℃时下列溶液的pH
(1)0.005 ml·L－1的H2SO4溶液的pH＝__________。
(2)0.001 ml·L－1的NaOH溶液的pH＝____________。
(3)pH＝2的盐酸加水稀释到1 000倍，溶液的pH＝__________。
(4)将pH＝8的NaOH溶液与pH＝10的NaOH溶液等体积混合，混合溶液的pH＝__________。
(5)0.015 ml·L－1的硫酸与0.01 ml·L－1的NaOH溶液等体积混合，混合溶液的pH＝_______。
答案 (1)2 (2)11 (3)5 (4)9.7 (5)2
解析 (1)c(H2SO4)＝0.005 ml·L－1，c(H＋)＝2×c(H2SO4)＝0.01 ml·L－1，pH＝2。(2)c(OH－)＝1×10－3 ml·L－1，c(H＋)＝eq \f(10－14,10－3) ml·L－1＝10－11 ml·L－1，pH＝11。(3)pH＝2的盐酸加水稀释到1 000倍，所得溶液的pH＝2＋3＝5。(4)由pH＝8、pH＝10可得两溶液等体积混合后，c(OH－)＝eq \f(V×10－4＋V×10－6,2V) ml·L－1＝eq \f(101,2)×10－6 ml·L－1，c(H＋)＝eq \f(10－14,\f(101,2)×10－6) ml·L－1≈ 2.0×10－10 ml·L－1，pH≈9.7。(5)混合后c(H＋)＝eq \f(0.015×2－0.01,2) ml·L－1＝0.01 ml·L－1，则pH＝2。

溶液pH计算的一般思维模型
1．任何温度下，利用H＋和OH－浓度的相对大小均可判断溶液的酸碱性( )
2．pH＜7的溶液一定显酸性( )
3．c(H＋)＝eq \r(Kw)的溶液一定显中性( )
4．常温下能使甲基橙显黄色的溶液一定显碱性( )
5．用广泛pH试纸测得某溶液的pH为3.4( )
6．用pH试纸测得某氯水的pH为5( )
7．用湿润的pH试纸测定盐酸和醋酸溶液的pH，醋酸溶液的误差更大( )
答案 1.√ 2.× 3.√ 4.× 5.× 6.× 7.×
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( )
答案 (1)中性 (2)碱性 (3)酸性 (4)中性 (5)酸性 (6)碱性 (7)酸性 (8)碱性
酸碱溶液混合后酸碱性的判断规律
(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)已知强酸和强碱的pH，等体积混合(25 ℃时)：
①pH之和等于14，呈中性；
②pH之和小于14，呈酸性；
③pH之和大于14，呈碱性。
二、溶液稀释、混合的pH计算
2．常温下，关于溶液稀释的下列说法正确的是( )
A．pH＝3的醋酸溶液稀释100倍，pH＝5
B．pH＝4的H2SO4溶液加水稀释100倍，溶液中由水电离产生的c(H＋)＝1×10－6 ml·L－1
C．将1 L 0.1 ml·L－1的Ba(OH)2溶液稀释为2 L，pH＝13
D．pH＝8的NaOH溶液稀释100倍，其pH＝6
答案 C
解析 A项，pH＝3的醋酸溶液在稀释过程中电离平衡正向移动，稀释100倍时，3b>c
B．KNO3溶液和CH3COONH4溶液pH均为7，但两溶液中水的电离程度不相同
C．5.0×10－3 ml·L－1KHA溶液的pH＝3.75，该溶液中c(A2－)c>b，A错误；CH3COONH4溶液中的铵根离子与醋酸根离子均发生水解，促进水的电离，所以CH3COONH4溶液中水的电离程度大于KNO3溶液中水的电离程度，B正确；5.0×10－3ml·
L－1 KHA溶液的pH＝3.75，显酸性，HA－的电离程度大于其水解程度，所以c(A2－)>c(H2A)，C错误；醋酸为弱酸，浓度越小，电离程度越大，故0.01 ml·L－1与0.001 ml·L－1的CH3COOH溶液中c(H＋)之比小于10∶1，D错误。
5．(2022·温州模拟)常温下，下列有关说法不正确的是( )
A．pH＝11的氨水、NaOH溶液中，水电离产生的c(H＋)后者大
B．pH＝3的HCl溶液与pH＝11的氨水等体积混合，混合后溶液的pH大于7
C．pH＝3的盐酸、CH3COOH溶液中，c(Cl－)＝c(CH3COO－)
D．往10 mL pH＝3的盐酸中分别加入pH＝11的氨水、NaOH溶液至中性，消耗氨水的体积小
答案 A
解析 pH＝11的氨水、NaOH溶液中，c(OH－)都为1×10－3 ml·L－1，对水的电离抑制程度相同， SKIPIF 1 < 0 相等，A项错误。
6．常温下，0.1 ml·L－1某一元酸(HA)溶液中eq \f(cOH－,cH＋)＝1×10－8，下列叙述正确的是( )
A．该一元酸溶液的pH＝1
B．该溶液中由水电离出的c(H＋)＝1×10－11 ml·L－1
C．该溶液中水的离子积常数为1×10－22
D．用0.1 ml·L－1的NaOH溶液V1 L与V2 L 0.1 ml·L－1该一元酸(HA)溶液混合，若混合溶液的pH＝7，则V1＞V2
答案 B
解析 将c(OH－)＝eq \f(Kw,cH＋)代入题中关系式，可得eq \f(1×10－14,c2H＋)＝1×10－8，解得c(H＋)＝1×10－3 ml·
L－1，所以该溶液的pH＝3，A项错误；由酸溶液中水的电离程度看c(OH－)，c(OH－)
＝eq \f(1×10－14,1×10－3) ml·L－1＝1×10－11 ml·L－1，所以由水电离出的c(H＋)＝1×10－11 ml·L－1，B项正确；温度一定，水的离子积常数一定，常温下Kw＝1×10－14，C项错误；由于HA是一元弱酸，二者若等体积混合，生成NaA，溶液呈碱性，若pH＝7，应有V1＜V2，D项错误。
7．在T ℃时，某NaOH稀溶液中c(H＋)＝10－a ml·L－1，c(OH－)＝10－b ml·L－1，已知a＋b＝12。向该溶液中逐滴加入pH＝c的盐酸(T ℃)，测得混合溶液的部分pH如下表所示：
假设溶液混合前后的体积变化忽略不计，则c为( )
A．1 B．4 C．5 D．6
答案 B
解析 据题意可知在该温度下水的离子积常数是1×10－12。通过①可知，此NaOH溶液中c(OH－)＝10－4 ml·L－1。由②可知，加入20 mL盐酸后溶液的pH＝6，此时恰好完全中和，则c(H＋)＝eq \f(0.02 L×10－4 ml·L－1,0.02 L)＝1×10－4 ml·L－1，则c＝4。
8．25 ℃时，体积为Va、pH＝a的某一元强酸溶液与体积为Vb、pH＝b的某一元强碱溶液均匀混合后，溶液的pH＝7，已知b＝6a，Va＜Vb，下列有关a的说法正确的是( )
A．a可能等于1 B．a一定大于2
C．a一定小于2 D．a一定等于2
答案 C
解析 由b＝6a＞7得a＞eq \f(7,6)，由混合溶液的pH＝7得n(H＋)＝n(OH－)，即Va×10－a＝Vb×
10b－14，得eq \f(Va,Vb)＝10a＋b－14；由于Va＜Vb，即10a＋b－14＜1，得a＋b－14＜0，结合b＝6a得a＜2，综合知，eq \f(7,6)＜a＜2，故选C项。
9．在不同温度下的水溶液中离子浓度曲线如图所示，下列说法不正确的是( )
A．向b点对应的醋酸溶液中滴加NaOH溶液至a点，此时c(Na＋)＝c(CH3COO－)
B．25 ℃时，加入CH3COONa可能引起由b向a的变化，升温可能引起由a向c的变化
C．T ℃时，将pH＝2的硫酸与pH＝10的KOH等体积混合后，溶液呈中性
D．b点对应的溶液中大量存在：K＋、Ba2＋、NOeq \\al(－,3)、I－
答案 D
解析 A项，因为a点溶液呈中性，根据电荷守恒可知c(Na＋)＝c(CH3COO－)，正确；B项，CH3COONa属于强碱弱酸盐，会发生水解，使得c(OH－)增大，可能引起由b向a的变化，升温溶液中的c(OH－)和c(H＋)同时同等程度地增大，所以可能引起由a向c的变化，正确；C项，由图像知T ℃时Kw＝10－12，将pH＝2的硫酸与pH＝10的KOH等体积混合后，溶液呈中性，正确；D项，由图像知b点对应的溶液呈酸性，溶液中NOeq \\al(－,3)、I－在酸性条件下发生氧化还原反应，不能大量存在，错误。
10．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－)＝Kw
B．M区域内任意点均有c(H＋)＜c(OH－)
C．温度：T1＜T2
D．XZ线上任意点均有pH＝7
答案 D
解析 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＋)＝10－7 ml·L－1时，才有pH＝7，D项错误。
11．常温下，浓度均为c0，体积均为V0的MOH和ROH两种碱液分别加水稀释至体积为V，溶液pH随lg eq \f(V,V0)的变化如图甲所示；当pH＝b时，两曲线出现交叉点x，如图乙所示。下列叙述正确的是( )
A．c0、V0均不能确定其数值大小
B．电离常数Kb(MOH)≈1.1×10－4
C．x点处两种溶液中水的电离程度相等
D．lg eq \f(V,V0)相同时，将两种溶液同时升高相同的温度，则eq \f(cR＋,cM＋)增大
答案 C
解析 根据图知，ROH加水稀释10倍，溶液的pH减小1，说明ROH完全电离，为强电解质，则MOH为弱电解质。常温下浓度为c0的ROH溶液的pH＝13，且ROH为强电解质，则c0＝0.1 ml·L－1，所以能确定初始浓度，A错误；lg eq \f(V,V0)＝0时，MOH溶液的pH＝12，c0＝0.1 ml·L－1，电离常数Kb(MOH)＝eq \f(cM＋·cOH－,cMOH)＝eq \f(10－2×10－2,0.1－10－2)≈1.1×10－3，B错误；x点两种溶液的pH相等，二者都是碱，都抑制水电离，所以二者抑制水的电离程度相等，C正确；升高温度促进MOH的电离，所以lgeq \f(V,V0)相同时，升高温度c(R＋)不变，c(M＋)增大，则eq \f(cR＋,cM＋)减小，D错误。
12．已知水在25 ℃和95 ℃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的硫酸溶液混合，所得混合溶液的pH＝7，则NaOH溶液与硫酸溶液的体积比为__________。
(2)95 ℃时，若100体积pH＝a的某强酸溶液与1体积pH＝b的某强碱溶液混合后溶液呈中性，则a与b之间应满足的关系是__________。
(3)曲线A所对应的温度下，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α1、α2表示，则α1__________α2(填“大于”“小于”“等于”或“无法确定”)。
(4)曲线B对应的温度下，将0.02 ml·L－1 Ba(OH)2溶液与等物质的量浓度的NaHSO4溶液等体积混合后，混合溶液的pH＝________。
答案 (1)10∶1 (2)a＋b＝14 (3)小于 (4)10
解析 (1)25 ℃时，pH＝9的NaOH溶液，c(OH－)＝10－5 ml·L－1；pH＝4的H2SO4溶液，
c(H＋)＝10－4 ml·L－1；若所得混合溶液的pH＝7，则c(OH－)·V(NaOH)＝c(H＋)·V(H2SO4)。故NaOH溶液与H2SO4溶液的体积比为V(NaOH)∶V(H2SO4)＝c(H＋)∶c(OH－)＝10∶1。
(2)95 ℃时，水的离子积常数Kw＝10－12。100体积pH＝a的某强酸溶液中n(H＋)＝100×
10－a ml＝102－a ml,1体积pH＝b的某强碱溶液中n(OH－)＝eq \f(10－12,10－b)＝10b－12 ml。混合后溶液呈中性，102－a ml＝10b－12 ml,2－a＝b－12，所以a＋b＝14。
(3)曲线A所对应的温度是25 ℃，pH＝2的HCl溶液，c水(H＋)＝10－12 ml·L－1；pH＝11的某BOH溶液中，c水(H＋)＝10－11 ml·L－1；水电离产生的H＋的浓度越大，水的电离程度就越大，则α18.0
蓝色
甲基橙
＜3.1
红色
3.1～4.4
橙色
>4.4
黄色
酚酞
＜8.2
无色
8.2～10.0
浅红色
>10.0
红色
序号
NaOH溶液体积
盐酸体积
溶液pH
①
20.00
0.00
8
②
20.00
20.00
6