2024版新教材高考化学全程一轮总复习第八章水溶液中的离子平衡第26讲水的电离和溶液的pH学生用书

第26讲　水的电离和溶液的pH复 习 目 标1．了解水的电离、离子积常数(Kw)。2.了解溶液pH的含义及其测定方法，能进行pH的简单计算。考点一　水的电离与水的离子积必备知识整理1.水的电离(1)水是极弱的电解质，其电离方程式为2H2O⇌____________，可简写为H2O⇌__________。(2)25 ℃时，纯水中c(H＋)＝c(OH－)＝________________ mol·L－1。2．水的离子积常数微点拨　Kw＝c(H＋)·c(OH－)中的H＋和OH－不一定都是由水电离出来的，而是指溶液中的c(H＋)和c(OH－)，即不仅仅适用于纯水，还适用于酸、碱、盐的稀溶液。3．水电离平衡的影响因素[正误判断]　(1)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(　　)(2)室温下，0.1 mol·L－1的HCl溶液与0.1 mol·L－1的NaOH溶液中水的电离程度相等(　　)(3)NaCl溶液和CH3COONH4溶液均显中性，两溶液中水的电离程度相同(　　)对点题组训练题组一　影响水电离平衡的因素及结果判断1．25 ℃时，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．向水中加入少量固体CH3COONa，平衡逆向移动，c(H＋)降低D．将水加热，Kw增大，pH不变2．(双选)一定温度下，水溶液中H＋和OH－的浓度变化曲线如图。下列说法正确的是(　　)A．升高温度，可能引起由c向b的变化B．该温度下，水的离子积常数为1.0×10－14C．该温度下，加入FeCl3可能引起由b向a的变化D.该温度下，稀释溶液可能引起由c向d的变化题组二　溶液中由水电离出的c(OH－)或c(H＋)的求算3．25 ℃时，在等体积的下列溶液中，发生电离的水的物质的量之比是(　　)①pH＝0的H2SO4溶液　②0.05 mol·L－1的Ba(OH)2溶液　③pH＝10的Na2S溶液　④pH＝5的NH4NO3溶液A．1∶10∶1010∶109B．1∶5∶5×109∶5×108C．1∶20∶1010∶109D．1∶10∶104∶1094．T℃时0.1 mol·L－1 NaOH溶液的pH＝12，则T℃时pH＝10的Na2CO3溶液中c(H＋)H2O＝________ mol·L－1。考点二　溶液的酸碱性与pH必备知识整理1.溶液的酸碱性溶液的酸碱性取决于c(H＋)与c(OH－)的相对大小，具体内容见下表：2.溶液的pH(1)表达式：pH＝________________。(2)使用范围：pH的取值范围为0～14，即只适用于c(H＋)≤1 mol·L－1或c(OH－)≤1 mol·L－1的电解质溶液，当c(H＋)≥1 mol·L－1或c(OH－)≥1 mol·L－1时，直接用c(H＋)或c(OH－)表示溶液的酸碱性。(3)pH的意义：pH表示溶液酸碱性的强弱。在相同温度下，pH越小，溶液酸性________；pH越大，溶液碱性________。(4)溶液的酸碱性与pH的关系3．pH的测定(1)pH试纸测定①使用方法：取一小片试纸放在洁净的________或________上，用________蘸取待测液点在试纸的中央，变色稳定后与标准比色卡对照，即可确定溶液的pH。②注意事项：pH试纸使用前不能用蒸馏水润湿，否则待测液因被稀释可能会产生误差；用广范pH试纸读出的pH只能是________。(2)pH计测定：可精确测定溶液的pH，可读取一位或两位小数。4．溶液pH的计算(1)单一溶液pH的计算强酸溶液：如HnA，设浓度为c mol·L－1，c(H＋)＝__________mol·L－1，pH＝－lg c(H＋)＝________。强碱溶液(25 ℃)：如B(OH)n，设浓度为c mol·L－1，c(H＋)＝________________ mol·L－1，pH＝－lg c(H＋)＝____________。(2)混合溶液pH的计算类型(混合前后溶液体积变化忽略不计)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，再根据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＝。[正误判断]　(1)酸性溶液中只有H＋没有OH－(　　)(2)pH＝7的溶液一定呈中性(　　)(3)用pH试纸测溶液的pH时，应先用蒸馏水润湿试纸(　　)(4)用湿润的pH试纸测溶液的pH一定有误差(　　)(5)用广泛pH试纸测得某溶液的pH为3.4(　　)(6)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(　　)对点题组训练题组一　酸、碱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(　　)2．现有室温下四种溶液，有关叙述不正确的是(　　)A．③④中分别加入适量的醋酸钠晶体后，两溶液的pH均增大B．②③两溶液等体积混合，所得溶液中c(H＋)＞c(OH－)C．分别加水稀释10倍，四种溶液的pH：①＞②＞④＞③D．V1 L ④与V2 L ①混合，若混合后溶液pH＝7，则V1＜V2微点拨　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。题组二　pH的简单计算3．将pH＝1的盐酸平均分成两份，一份加入适量水，另一份加入与该盐酸物质的量浓度相同的适量NaOH溶液，pH都升高了1，则加入的水与NaOH溶液的体积比值为(　　)A．9　　　B．10　　　C．11　　　D．124．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)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，则溶液与NaHSO4溶液的体积比是________。(4)将pH＝a的NaOH溶液Va L与pH＝b的稀盐酸Vb L混合，若所得溶液呈中性，且a＋b＝13，则＝______。微点拨　溶液pH计算的一般思维模型本讲真题研练1．[2022·湖北卷]如图是亚砷酸As(OH)3和酒石酸(H2T，lg Ka1＝－3.04，lg Ka2＝－4.37)混合体系中部分物种的c－pH图(浓度：总As为5.0×10－4mol·L－1，总T为1.0×10－3mol·L－1)。下列说法错误的是(　　)A．As(OH)3的lg Ka1为－9.1B．[As(OH)2T]－的酸性比As(OH)3的强C．pH＝3.1时，As(OH)3的浓度比[As(OH)2T]－的高D．pH＝7.0时，溶液中浓度最高的物种为2．[2022·浙江1月]已知25℃时二元酸H2A的Ka1＝1.3×10－7，Ka2＝7.1×10－15。下列说法正确的是(　　)A．在等浓度的Na2A、NaHA溶液中，水的电离程度前者小于后者B．向0.1 mol·L－1的H2A溶液中通入HCl气体(忽略溶液体积的变化)至pH＝3，则H2A的电离度为0.013%C．向H2A溶液中加入NaOH溶液至pH＝11，则c(A2－)>c(HA－)D．取pH＝a的H2A溶液10 mL，加蒸馏水稀释至100 mL，则该溶液pH＝a＋13．[2020·浙江7月]下列说法不正确的是(　　)A．2.0×10－7 mol·L－1的盐酸中c(H＋)＝2.0×10－7 mol·L－1B．将KCl溶液从常温加热至80 ℃，溶液的pH变小但仍保持中性C．常温下，NaCN溶液呈碱性，说明HCN是弱电解质D．常温下，pH为3的醋酸溶液中加入醋酸钠固体，溶液pH增大4．[2023·浙江1月]甲酸(HCOOH)是重要的化工原料。工业废水中的甲酸及其盐，通过离子交换树脂(含固体活性成分R3N，R为烷基)因静电作用被吸附回收，其回收率(被吸附在树脂上甲酸根的物质的量分数)与废水初始pH关系如图(已知甲酸Ka＝1.8×10－4)，下列说法不正确的是(　　)A．活性成分R3N在水中存在平衡：R3N＋H2O⇌R3NH＋＋OH－B．pH＝5的废水中c(HCOO－)∶c(HCOOH)＝18C．废水初始pH5，离子交换树脂活性成分主要以R3NH＋形态存在第26讲　水的电离和溶液的pH考点一必备知识整理1．(1)H3O＋＋OH－　H＋＋OH－　(2)1×10－72．c(H＋)·c(OH－)　1×10－14　增大3.正误判断答案：(1)×　二氧化硫与水反应生成的亚硫酸抑制水的电离(2)√(3)×　CH3COONH4溶液中的醋酸根离子和铵根离子均能水解，促进水的电离对点题组训练1．解析：A项，向水中加入稀氨水，NH3·H2O电离出和OH－，c(OH－)增大，平衡逆向移动，错误；B项，向水中加入少量固体NaHSO4，NaHSO4电离出Na＋、H＋和，c(H＋)增大，平衡逆向移动，温度不变，Kw不变，正确；C项，向水中加入少量固体CH3COONa，CH3COONa电离出CH3COO－和Na＋，CH3COO－与H＋结合成弱酸CH3COOH，c(H＋)降低，平衡正向移动，错误；D项，水的电离是吸热过程，将水加热促进水的电离，Kw增大，pH减小，错误。答案：B2．解析： A项，c点溶液中c(OH－)＞c(H＋)，溶液呈碱性，升温，溶液中c(OH－)不可能减小，错误。B项，由b点对应c(H＋)与c(OH－)可知，Kw＝c(H＋)·c(OH－)＝1.0×10－7×1.0×10－7＝1.0×10－14，正确。C项，FeCl3溶液水解显酸性，溶液中c(H＋)增大，因一定温度下水的离子积是常数，故溶液中c(OH－)减小，因此加入FeCl3溶液可能引起由b向a的变化，正确。D项，c点溶液呈碱性，稀释时c(OH－)减小，同时c(H＋)应增大，故稀释溶液时不可能引起由c向d的转化，错误。答案：BC3．解析：设溶液的体积为1 L，①中pH＝0的H2SO4溶液中c(H＋)＝1 mol·L－1，c(OH－)＝10－14 mol·L－1，电离的水的物质的量为10－14 mol；②中c(OH－)＝，c(H＋)＝10－13 mol·L－1，电离的水的物质的量为10－13 mol；③中c(OH－)＝10－4 mol·L－1，电离的水的物质的量为10－4 mol；④中c(H＋)＝10－5 mol·L－1，电离的水的物质的量为10－5 mol；故①②③④中电离的水的物质的量之比为10－14∶10－13∶10－4∶10－5＝1∶10∶1010∶109。答案：A4．解析：T℃时0.1 mol·L－1 NaOH溶液中c(H＋)＝1×10－12 mol·L－1，c(OH－)＝1×10－1 mol·L－1，Kw＝1×10－13。T℃，pH＝10的Na2CO3溶液中c(H＋)H2O＝c(OH－)＝＝1×10－3mol·L－1。答案：1×10－3考点二必备知识整理1．7　10－7　>　7　10－7　＝　7　10－7　< 2．(1)－lg c(H＋)　(3)越强　越强3．(1)玻璃片　表面皿　玻璃棒　整数4．(1)nc　－lg (nc)　　14＋lg (nc)正误判断答案：(1)×　水溶液中同时存在H＋和OH－(2)×　水的电离受温度的影响，因而溶液的pH也与温度有关(3)×　用蒸馏水润湿试纸，相当于稀释待测液(4)×　pH试纸使用时不能湿润，但用湿润的pH测定中性溶液的pH不产生误差(5)×　广泛pH试纸只能读取1～14的整数(6)√对点题组训练1．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2．解析：从平衡移动角度分析，CH3COONa电离出的CH3COO－与盐酸中的H＋结合生成CH3COOH，会使醋酸中平衡CH3COOH⇌CH3COO－＋H＋左移，两溶液中H＋浓度均减小，所以pH均增大，A项正确；假设均是强酸强碱，则物质的量浓度相同，等体积混合后溶液呈中性，但③醋酸是弱酸，其浓度远远大于②，即混合后醋酸过量，溶液显酸性，c(H＋)>c(OH－)，B项正确；分别加水稀释10倍，假设平衡不移动，那么①②溶液的pH均为10，但稀释氨水使平衡＋OH－右移，使①pH>10，同理醋酸稀释后pH＜4，C项正确；假设均是强酸强碱，混合后溶液呈中性，则V1＝V2，但①氨水是弱碱，其浓度远远大于④盐酸，所以需要的①氨水少，即V1>V2，D项错误。答案：D3．解析：将pH＝1的盐酸加适量水，pH升高了1，说明所加的水是原溶液的9倍；另一份加入与该盐酸物质的量浓度相同的适量NaOH溶液后，pH升高了1，则10－1×1－10－1·x＝10－2·(1＋x)，解得x＝，则加入的水与NaOH溶液的体积比为9∶＝11∶1。答案：C4．解析：(1)稀释前)＝ mol·L－1，稀释后)＝ mol·L－1＝10－8 mol·L－1，c(H＋)稀释后接近10－7 mol·L－1，所以≈＝。(2)＝0.01 mol·L－1，c＝0.05 mol·L－1。(3)设氢氧化钡溶液的体积为V1 L，硫酸氢钠溶液的体积为V2 L，依题意知，n(Ba2＋)＝)，由===BaSO4↓＋NaOH＋H2O知，生成的氢氧化钠的物质的量为n(NaOH)＝n[Ba(OH)2]＝5×10－3V1 mol，＝1×10－3 mol·L－1，则V1∶V2＝1∶4。(4)pH＝a的NaOH溶液中c(OH－)＝10a－14 mol·L－1，pH＝b的稀盐酸中c(H＋)＝10－b mol·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)0.05 mol·L－1　(3)1∶4　(4)10本讲真题研练1．解析：亚砷酸As(OH)3和酒石酸混合体系部分物种的c­pH图分析：As(OH)3的Ka1＝，由题图知，pH＝9.1时，c{[As(OH)2O]－}＝c[As(OH)3]，则lg Ka1＝－pH＝－9.1，A项正确；[As(OH)2T]－的Ka＝，由题图知，pH＝4.6时，c{[AsO(OH)T]2－}＝c{[As(OH)2T]－}，则lg Ka＝－4.6＞As(OH)3的lg Ka1，故[As(OH)2T]－比As(OH)3的酸性强，B项正确；pH＝3.1时，As(OH)3的浓度略低于5.0×10－4mol·L－1，而[As(OH)2T]－的浓度略高于1.6×10－6mol·L－1，故C项正确；结合题干和上述分析知，酒石酸的酸性远强于As(OH)3，且溶液中总As的浓度小于总T的浓度，所以当pH＝7时，溶液中浓度最高的物种不是As(OH)3，D项错误。答案：D2．解析：盐类的水解促进水的电离，Na2A比NaHA易水解，等浓度的溶液前者水的电离程度更大，A项错误；设0.1 mol·L－1H2A溶液在pH＝3时H2A的电离度是α，则Ka1＝＝＝1.3×10－7，解得α＝1.3×10－4，B项正确；溶液pH＝11时，c(H＋)＝10－11 mol·L－1，由Ka2＝＝7.1×10－15，可得＝7.1×10－4