【同步讲义】高中化学（苏教版2019）选修第一册--3.1.4 水的电离平衡 讲义

第4课时　水的电离平衡

知识点01  水的电离及水的离子积常数

1．水的电离

（1）电离特点：水是一种______的电解质，存在______的电离。

（2）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= ____________。

（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。

【即学即练1】下列关于水的离子积常数的叙述中，正确的是(　　)

A．Kw随溶液中c(H＋)和c(OH－)的变化而变化

B．水的离子积常数Kw与水的电离平衡常数K是同一个物理量

C．水的离子积常数仅仅是温度的函数，随着温度的变化而变化

D．水的离子积常数Kw与水的电离平衡常数K是两个没有任何关系的物理量

知识点02  水的电离平衡的影响因素

在常温下，改变下列条件，分析条件的改变对水的电离平衡H2OH＋＋OH－的影响，填写下表：

【即学即练2】25 ℃时，水的电离达到平衡：H2OH＋＋OH－　ΔH＞0，下列叙述正确的是(　　)

A．向水中加入稀氨水，平衡逆向移动，c(OH－)减小

B．向水中加入少量固体CH3COONa，c(H＋)增大，Kw不变

C．向水中加入少量固体硫酸氢钠，平衡逆向移动，c(H＋)减小

D．将水加热，Kw增大，pH减小

考法01  水的离子积常数的应用

1．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。

2．Kw与温度的关系

常温时，Kw＝1.0×10－14，不仅适用于纯水，还适用于酸碱的稀溶液。

温度升高，Kw增大；

若100℃时，水的离子积常数KW=1.0×10-12，则纯水中c(H＋)是1.0×10－6 mol·L－1；某酸溶液中，c(H＋)＝1.0×10－2 mol·L－1，则溶液中c(OH－)为1.0×10－10mol·L－1。某碱溶液中，c(OH-)＝1.0×10－1 mol·L－1，则溶液中c(H+)为1.0×10－11mol·L－1。

【典例1】如果25 ℃时，Kw＝1.0×10－14，某温度下Kw＝1.0×10－12。这说明(　　)

A．某温度下的电离常数较大

B．前者的c(H＋)较后者大

C．水的电离过程是一个放热过程

D．Kw和K(水的电离常数)无直接关系

考法02  外界条件对水的电离平衡的影响

1．水的电离平衡遵循化学平衡的一般规律

（1）电离是吸热过程，故温度升高，会促进水的电离，水的电离程度增大，KW增大，水仍呈中性。

（2）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）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）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。

（5）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。

【典例2】向纯水中加入少量NaHSO4，在温度不变时，溶液中(　　)

A．c(H＋)/c(OH－)增大 B．c(H＋)减小

C．水中c(H＋)与c(OH－)的乘积增大 D．c(OH－)增大

2．关于水电离出的c(H+)和c(OH-)分析思路

Kw表达式中c(H＋)、c(OH－)均表示整个溶液中所有H＋、OH－的总物质的量浓度，但是一般情况下有：

(1)酸溶液中Kw＝c(H＋)酸·c(OH－)水(忽略水电离出的H＋的浓度)。

(2)碱溶液中Kw＝c(H＋)水·c(OH－)碱(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。

①升高温度、加入弱碱离子和弱酸离子，促进了水的电离，水的电离程度增大，水电离出的c(H+)和c(OH-)增大。

②加入酸或碱，抑制了水的电离，水的电离程度减小，水电离出的c(H+)和c(OH-)减小。

(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。

【典例3】25 ℃时，在0.01 mol·L－1的硫酸溶液中，水电离出的H＋浓度是(　　)

A．5×10－13 mol·L－1   B．0.02 mol·L－1

C．1×10－7 mol·L－1   D．1×10－12 mol·L－1

题组A  基础过关练

1．能影响水的电离平衡，并使溶液中的 c(H＋)>c(OH－)的操作是(　　)

A．向水中投入一小块金属钠

B．将水加热煮沸

C．向水中通入二氧化碳气体

D．向水中加食盐晶体

2．水的电离过程为H2OH＋＋OH－，在25 ℃时，水的离子积Kw＝1×10－14，在35 ℃时，水的离子积Kw(35 ℃)＝2.1×10－14，则下列叙述正确的是(　　)

A．c(H＋)随着温度的升高而降低

B．35 ℃时，c(H＋)<c(OH－)

C．35 ℃时的水比25 ℃时的水电离程度小

D．水的电离是吸热的

3．关于水的离子积常数，下列说法不正确的是(　　)

A．100 ℃水中，c(H＋)·c(OH－)＝1×10－14

B．纯水中，25 ℃时，c(H＋)·c(OH－)＝1×10－14

C．25 ℃时，任何以水为溶剂的稀溶液中c(H＋)·c(OH－)＝1×10－14

D．KW值随温度升高而增大

4．常温下，某溶液中由水电离的c(H＋)＝1×10－13 mol·L－1，该溶液可能是(　　)

①二氧化硫水溶液　②氯化铵水溶液　③硝酸钠水溶液  ④氢氧化钠水溶液

A．①④         B．①②        C．②③   D．③④

5．在某温度时，测得纯水中的 c(H＋)＝2.0×10－7 mol·L－1，则 c(OH－)为(　　)

A．2.0×10－7 mol·L－1 B．0.1×10－7 mol·L－1

C．1.0×10－14/2.0×10－7 mol·L－1 D．无法确定

6．25 ℃时，水的电离达到平衡：H2OH＋＋OH－　ΔH＞0，下列叙述正确的是(　　)

A．向水中加入稀氨水，平衡逆向移动，c(OH－)降低

B．向水中加入少量固体硫酸氢钠，c(H＋)增大，Kw不变

C．向水中加入少量CH3COOH，平衡逆向移动，c(H＋)降低

D．将水加热，Kw增大，pH不变

7．将纯水加热至较高温度，下列叙述正确的是(　　)

A．水的离子积变大、pH变小、呈酸性

B．水的离子积不变、pH不变、呈中性

C．水的离子积变小、pH变大、呈碱性

D．水的离子积变大、pH变小、呈中性

8．在相同温度下，0.01 mol·L－1 NaOH溶液和0.01 mol·L－1的盐酸相比，下列说法正确的是(　　)

A．由水电离出的c(H＋)相等

B．由水电离出的c(H＋)都是1.0×10－12 mol·L－1

C．由水电离出的c(OH－)都是0.01 mol·L－1

D．两者都促进了水的电离

9．pH＝2的强酸溶液，加水稀释，若溶液体积扩大10倍，则c(H＋)或c(OH－)的变化(　　)

A．c(H＋)和c(OH－)都减小   B．c(H＋)增大

C．c(OH－)减小   D．c(H＋)减小

10．已知室温时，0.1 mol·L－1某一元酸HA在水中有0.1%发生电离，回答下列各问题：

(1)该溶液的pH＝________；

(2)HA的电离平衡常数K＝________；

(3)升高温度时，K________(填“增大”、“减小”或“不变”)，pH________(填“增大”、“减小”或“不变”)；

(4)由HA电离出的c(H＋)约为水电离出的c(H＋)的________倍。

11．某学生为探究Kw的影响因素，做了以下实验。

(1)查阅资料，不同温度下水的离子积常数如表所示。

由此推出：随着温度的升高，Kw的值________，水的电离程度________，水的电离平衡向________移动，水的电离过程是________过程。

(2)取三只烧杯A、B、C，分别加入适量水，再向B、C烧杯中分别加入少量盐酸和NaOH溶液，分析并填写下表。

综上所述，可得出如下结论：

①温度、________、________均能影响水的电离平衡。

②Kw只受________的影响，而与其他因素无关。

题组B  能力提升练

1．下列粒子能影响水的电离平衡，且能使水的电离平衡向右移动的是(　　)

A．CH3COOH           B．OH－           C．Fe3＋       D．

2．在由水电离出的c(H＋)＝1×10－14mol·L－1的溶液中，一定能大量共存的离子组是(　　)

A．K＋、Fe2＋、SO、MnO             B．Na＋、Cl－、NO、SO

C．Al3＋、NH、Cl－、SO              D．Na＋、AlO、Br－、Cl－

3．关于水的离子积常数KW与水的电离平衡常数Kc的叙述中，正确的是(　　)

A．KW和Kc都随温度的升高而减小

B．KW和Kc数值不同，但单位相同

C．KW和Kc数值相同，但单位不同

D．KW和Kc数值和单位都不同

4．在相同温度下，0.01 mol·L－1的NaOH溶液和0.01 mol·L－1的盐酸相比，下列说法正确的是(　　)

A．由水电离出的c(H＋)相等

B．由水电离出的c(H＋)都是1.0×10－12 mol·L－1

C．由水电离出的c(OH－)都是0.01 mol·L－1

D．两者都促进了水的电离

5．在水的电离平衡中，c(H＋)和c(OH－)的关系如图所示：

(1)A点水的离子积为1×10－14，B点水的离子积为__________。造成水的离子积变化的原因是_____________________________________________________。

(2)100 ℃时，若向溶液中滴加盐酸，能否使体系处于B点位置？为什么？

(3)100 ℃时，若盐酸中c(H＋)＝5×10－4 mol·L－1，则由水电离产生的c(H＋)是多少？

6．在不同温度下的水溶液中c(H＋)＝x mol/L，c(OH－)＝y mol/L，x与y的关系如右图所示。

曲线Ⅰ代表的温度下，水的离子积为________，曲线Ⅰ所代表的温度________(填“高于”、“低于”或“等于”)曲线Ⅱ所代表的温度。你判断的依据是__________________________________。

题组C  培优拔尖练

1．常温下，下列四种溶液：①pH＝0的盐酸，②0.1 mol·L－1的盐酸，③0.01 mol·L－1的NaOH溶液，④pH＝11的NaOH溶液中，由水电离生成的H＋的物质的量浓度之比为(　　)

A．1∶10∶100∶1000          B．0∶1∶12∶11

C．14∶13∶12∶11     D．14∶13∶2∶1

2．在不同温度下，水溶液中c(H＋)与c(OH－)有如图所示关系，下列有关说法正确的是(　　)

A．c点对应的溶液中大量存在的离子可能为Na＋、H＋、Cl－、

B．将25 ℃时的KCl溶液加热到t ℃，则该溶液中的c(OH－)由a点变化到b点

C．t ℃＜25 ℃

D．ac线上的任意一点溶液均有c(H＋)＝c(OH－)

3．在-50 ℃时液氨中存在着下列平衡：2NH3(液态)NH＋NH，两种离子的平衡浓度均为1.0×10－15mol·L-1。

(1)液氨中离子积为__________________；

(2)向液氨中加入氨基钠(NaNH2)，液氨的离子积__________；向液氨中加入NH4Cl，c(NH)增大，离子积的数值________。

4．实验表明，液态时，纯硫酸的电离能力强于纯硝酸，纯硫酸的导电性也显著强于纯水。又知液态纯酸都像水那样进行自身电离(H2O＋H2OH3O＋＋OH－)而建立平衡，且在一定温度下都有各自的离子积常数。据此回答：

(1)纯硫酸在液态时自身电离的方程式是______________________________。

(2)25 ℃时，液态纯硫酸的离子积常数K(H2SO4)_______1×10－14mol2·L－2(填“＞”、“＜”或“＝”)。

(3)在纯硫酸与纯硝酸的液态混合酸中，存在的阴离子主要是____________，这是因为混合酸中不仅存在硫酸和硝酸各自电离的两个电离平衡，而且还因硫酸的酸度大于硝酸，又在无水条件下，混合酸中必然发生_______________________________(写离子方程式)反应。