新高考化学一轮复习精品学案 第9章 第52讲　水的电离和溶液的pH（含解析）

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考点一 水的电离与水的离子积常数
1．水的电离和水的离子积常数
2．填写外界条件对水的电离平衡的具体影响
3.计算 SKIPIF 1 < 0 (H＋)或 SKIPIF 1 < 0 (OH－)
(1)室温下，0.01 ml·L－1的盐酸中， SKIPIF 1 < 0 (H＋)＝______________________________。
(2)室温下，pH＝4的亚硫酸溶液中， SKIPIF 1 < 0 (H＋)＝_____________________________。
(3)室温下，pH＝10的KOH溶液中， SKIPIF 1 < 0 (OH－)＝___________________________。
(4)室温下，pH＝4的NH4Cl溶液中， SKIPIF 1 < 0 (H＋)＝_____________________________。
(5)室温下，pH＝10的CH3COONa溶液中， SKIPIF 1 < 0 (OH－)＝____________。
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
溶液中 SKIPIF 1 < 0 (H＋)或 SKIPIF 1 < 0 (OH－)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 (H＋)＝ SKIPIF 1 < 0 (OH－)＝c(OH－)，碱溶液中求c(H＋)，即 SKIPIF 1 < 0 (OH－)＝ SKIPIF 1 < 0 (H＋)＝c(H＋)。
(2)水解的盐促进水的电离，故 SKIPIF 1 < 0 (H＋)等于显性离子的浓度。
(3)酸式盐溶液
酸式酸根以电离为主： SKIPIF 1 < 0 (H＋)＝ SKIPIF 1 < 0 (OH－)＝c(OH－)。
酸式酸根以水解为主： SKIPIF 1 < 0 (H＋)＝ SKIPIF 1 < 0 (OH－)＝c(OH－)。
1．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( )
2. 将水加热，Kw和c(H＋) 均增大( )
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( )
答案 1.√ 2.√ 3.× 4.×
1．某温度下，向c(H＋)＝1.0×10－6 ml·L－1的蒸馏水中加入NaHSO4晶体，保持温度不变，测得溶液的c(H＋)＝1.0×10－2 ml·L－1。下列对该溶液的叙述不正确的是( )
A．该温度高于25 ℃
B．由水电离出来的H＋的浓度为1.0×10－10 ml·L－1
C．加入NaHSO4晶体抑制水的电离
D．取该溶液加水稀释100倍，溶液中的c(OH－)减小
答案 D
解析 该温度下蒸馏水中的c(H＋)大于25 ℃时纯水中的c(H＋)，水的电离为吸热过程，A项正确；此温度下Kw＝1.0×10－12，故该NaHSO4溶液中c(OH－)＝eq \f(1.0×10－12,1.0×10－2) ml·L－1＝1.0× 10－10 ml·L－1，由水电离出的c(H＋)与溶液中的c(OH－)相等，B项正确；NaHSO4电离出的H＋抑制了水的电离，C项正确；加水稀释时，溶液中c(H＋)减小，而Kw不变，故c(OH－)增大，D项错误。
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. (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，水的电离为吸热过程，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。
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 (H＋)＝________ ml·L－1。
答案 (1)B＞C＞A＝D＝E (2)D (3)碱
(4)1×10－10
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
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.溶液的pH及测定方法
(1)关系：pH＝－lg c(H＋)。
(2)范围：0～14。
(3)测定方法：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。
(4)溶液酸碱性的另外一种表示——pOH
①pOH＝－lg c(OH－)；
②常温下：pH＋pOH＝14。
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pH试纸测得某氯水的pH为5( )
6．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.×
一、酸碱溶液混合后酸碱性的判断
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pH的计算
2．常温下，下列关于溶液稀释的说法正确的是( )
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，3CH3COOH，相同pH的两种酸溶液，稀释相同倍数时，弱酸的pH变化较小，故曲线Ⅰ代表CH3COOH溶液，A项错误；两种酸溶液中水的电离受到抑制，b点溶液pH小于c点溶液pH，则b点对应酸电离出的c(H＋)大，对水的电离抑制程度大，故水的电离程度：b点c(HNO2)，故n(CH3COOH)>n(HNO2)，因此与NaOH恰好中和后，溶液中n(Na＋)不同，D项错误。
课时精练
1．(2022·陕西咸阳模拟)水是生命之源，也是生活中最常见的溶剂。下列有关水的说法正确的是( )
A．水是弱电解质，其电离方程式为2H2O===H3O＋＋OH－
B．水分子之间存在氢键，因此水比H2S更稳定
C．常温下，由水电离出c(H＋)＝1×10－12 ml·L－1的溶液可能呈碱性
D．水和金属单质或非金属单质反应时一定是水中的氢元素被还原生成氢气
答案 C
解析 水是弱电解质，不完全电离，电离方程式为2H2OH3O＋＋OH－，A错误；水比H2S稳定是因为O—H的键能大，与氢键无关，氢键影响的是物理性质，B错误；水与氯气反应时，水既不被还原也不被氧化，D错误。
2．(2022·山西省应县一中模拟)25 ℃时，有关水的电离，下列叙述正确的是( )
A．向水中加入稀氨水，水的电离平衡逆向移动，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，c(H＋)不变
答案 B
解析 向水中加入稀氨水，由于氨水的电离，增大了水中的c(OH－)，使水的电离平衡逆向移动，c(OH－)增大，A错误；向水中加入少量固体硫酸氢钠，c(H＋)增大，但由于溶液的温度不变，所以Kw不变，B正确；向水中加入少量固体CH3COONa，由于CH3COO－与水电离出的H＋结合，导致水的电离平衡正向移动，c(H＋)降低，C错误；将水加热，Kw增大，c(H＋)增大，D错误。
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∶109
B．1∶5∶(5×109)∶(5×108)
C．1∶20∶1010∶109
D．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电离(H2O)＝c(OH－)＝eq \f(10－14,100) ml·L－1＝10－14 ml·L－1；同理可计算其余溶液中水电离的浓度依次为②为10－13 ml·L－1，③为10－4 ml·L－1，④为10－5 ml·L－1，同温同体积时，物质的量之比等于浓度之比，则物质的量之比为10－14∶10－13∶10－4∶10－5＝1∶10∶1010∶109，故A正确。
4．常温下，下列叙述不正确的是( )
A．c(H＋)＞c(OH－)的溶液一定显酸性
B．pH＝3的弱酸溶液与pH＝11的强碱溶液等体积混合后溶液呈酸性
C．pH＝5的硫酸溶液稀释到原来的500倍，稀释后c(SOeq \\al(2－,4))与c(H＋)之比约为1∶10
D．中和10 mL 0.1 ml·L－1醋酸溶液与100 mL 0.01 ml·L－1醋酸溶液所需NaOH的物质的量不同
答案 D
解析 pH＝3的弱酸溶液与pH＝11的强碱溶液等体积混合，弱酸浓度大，有剩余，反应后溶液呈酸性，B正确；pH＝5的硫酸溶液稀释到原来的500倍，则溶液接近于中性，c(H＋)约为10－7 ml·L－1，c(SOeq \\al(2－,4))＝eq \f(10－5 ml·L－1,2×500)＝10－8 ml·L－1，则c(SOeq \\al(2－,4))∶c(H＋)＝1∶10，C正确；两份醋酸的物质的量相同，则所需NaOH的物质的量相同，D错误。
5．已知液氨的性质与水相似。T ℃时，NH3＋NH3NHeq \\al(＋,4)＋NHeq \\al(－,2)，NHeq \\al(＋,4)的平衡浓度为1× 10－15 ml·L－1，则下列说法正确的是( )
A．在此温度下液氨的离子积为1×10－17
B．在液氨中放入金属钠，可生成NaNH2
C．恒温下，在液氨中加入NH4Cl，可使液氨的离子积减小
D．降温，可使液氨电离平衡逆向移动，且c(NHeq \\al(＋,4))＜c(NHeq \\al(－,2))
答案 B
解析 由电离方程式知，NHeq \\al(＋,4)与NHeq \\al(－,2)的离子平衡浓度相等，都为1×10－15 ml·L－1，根据水的离子积得液氨的离子积K＝c(NHeq \\al(－,2))·c(NHeq \\al(＋,4))＝1×10－30，A项错误；离子积只与温度有关，与离子浓度无关，C项错误；因为电离吸热，所以降温平衡逆向移动，c(NHeq \\al(＋,4))、c(NHeq \\al(－,2))都减小但相等，D项错误。
6．下列事实中，能说明MOH是弱碱的是( )
A．0.1 ml·L－1 MOH溶液可以使酚酞溶液变红
B．常温下，0.1 ml·L－1 MOH溶液中c(OH－)